高中物理新课标教学设计案例（传感器）

普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3－2第六章第一节教学设计案例

高中物理新课标教学设计案例

6.1传感器及其工作原理

浠水一中 李春山

【学习者分析】

①．本人所在学校属于省级示范学校，学生在初中就已经进行了很长时间的探究体验，因此他们有探究的基础，优点是思维活跃，善于观察、总结、提出并回答问题，不过还存在“眼高手低”的问题及实验器材问题。

②．新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教学过程中师生地位平等，充分贯彻以学生为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。

③．本节课是一节科学探究课，呈现在学生面前的是现象，是问题，积极引导学生探究。 ④．面对一些传感器，学生有浓厚的探究欲望，为其思维的发散提供了较大的空间。从另外一个角度讲，本节内容，数学运算，物理理论要求不高，适当地又降低了学习难度，选择探究式教学是最佳的途径。

探究式教学重视的是探究的过程和方法而不是结论，探究过程是产生创造思维的温床，过于重视结果可能会导致丧失探究热情，扼杀学生探究的欲望。

【教学目标】 1.知识与技能：

①．了解什么是传感器，知道非电学量转换成电学量的技术意义； ②．通过实验，知道常见传感器的工作原理； ③．初步探究利用和设计简单的传感器.

2.过程与方法：

①．通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理；

②．让学生自己设计简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力.

3.情感态度与价值观：

体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识，体验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣.

【重点难点】

①．几种常见传感器的工作原理（演示实验）； ②．学生自己设计简单的传感器.

【设计思想】

从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。新课程标准紧扣时代脉搏，对传感器教学提出明确要求。本课的设计思路是通过对实验的观察、思考和探究，了解什么是传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，传感器在生产、生活中有哪些具体应用，为学生利用传感器制作简单的自控装置作一铺垫。教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神. 总体教学布局如下表：

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普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3－2第六章第一节教学设计案例

演示实验 引 入 新 课 认识传感器 ① 光敏电阻 ② 热电阻 ③ 数字化信息系统实验室 利用传感器 ① ② 设计传感器 ① ② ③ 演示实验 热敏电阻 演示实验 半导体的导电机理 科学漫步 利用该实验系统采集简谐振动的图像 利用光敏电阻设计音乐茶杯 学生设计讨论 利用热敏电阻设计火警装置 利用电容利用霍尔效应利用滑动变阻器 说一说 课堂小结1 课堂小结2 课外研究性课题

【教学环节】

一．课题的引入

教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。

【演示实验1】干簧管控制电路的通断

如图，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭. 师问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？ 生猜：（可以自由讨论，也可以请学生回答）

师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图，了解元件“干簧

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管”的结构如图。探明原因：玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，电路导通。所以，干簧管能起到开关的作用。

师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。

总结：磁场这种非电信号可以实现电路的自动控制 【演示实验2】声光控开关控制电路的通断 ①．在光照情况下，声音不能控制电灯点亮。

②．关闭教室内的光源或其它方法降低光照，声音能“打开”电灯，并延时几秒后熄灭。

③．用物体遮挡光眼处，在光照情况下声音能控制电灯。

【实例感受】楼梯道的电灯，晚上，有人经过楼道时，开关自动接通，灯就亮；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，灯总是不亮，这种开关用的就是声光传

总结：声、光这种非电信号可以实现电路的自动控制

二．新课教学 1．什么是传感器

师：刚才的两个实验，都用了一种元件，这些元件能够感受某些信息，通过它能实现电路的自动控制，这种元件有一个专门的名称：传感器。什么是传感器呢？它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。

其实，传感器并不神秘。你家里可能就有很多的传感器。请大家相互说说看，你家里，或者在你的生活当中，都使用过，或听说过什么样的电器中有传感器？

生讨论并交流：例如，①当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动，而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止。冰箱的控制，是通过温度传感器实现的。②楼梯道的电灯，晚上，有人经过楼道时，开关自动接通，灯就亮；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，灯总是不亮，这种开关用的就是声光传感器。③为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报，这个小盒子就是烟雾传感器。④其他如宾馆洗手间的墙壁上干手机的湿度传感器、电视机里换频道的红外传感器、电饭锅的温控开关、养鸡场里的孵化器、交警用来测驾驶员是否酒后开车的酒精气体测试仪、磁悬浮列车里的加速度测试器、电容式话筒里的电容式传感器、自动洗衣机里的压力传感器、自动感应门、汽车报警器等等.可以说，传感器的广泛使用，丰富了我们的生活，使我们的生活更加方便、安全和舒适。 教师介绍：数字化信息系统实验室（Digital Information System Laboratory，简称：DISLab） 就是由“传感器＋数据采集器＋实验软件包＋计算机”构成的新型实验系统。该系统成功克服了传统物理实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合，在实验上收到了许多意想不到的成功。 投影展示：

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图DISLab系统构成

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【演示实验3】：通过朗威DISLab数据采集器、位移传感器来观察简谐振动图象。

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