高中物理-1 傳感器及其工作原理教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《傳感器及其工作原理》教學(xué)設(shè)計(jì)

【教材分析】

本節(jié)課是出自選修3-2第六章《傳感器》的第一節(jié)，第六章是繼電磁感應(yīng)、

交變電流之后的一個(gè)獨(dú)立章節(jié)，是新課程新增的教學(xué)內(nèi)容，而本節(jié)課又是本章的

開篇之作。因此本節(jié)課既是之后學(xué)習(xí)的鋪墊和準(zhǔn)備，也能夠充分展現(xiàn)新課程的“讓

物理貼近生活，讓物理走向社會(huì)”的理念。

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容主要包括“什么是傳感器”、“光敏電阻”、“熱敏電阻和熱

金屬電阻”、“電容式位移傳感器”以及“霍爾元件”五個(gè)部分，本節(jié)課教學(xué)內(nèi)

容的主要特點(diǎn)是定性研究一些原理性基礎(chǔ)知識(shí)，但不做定量的計(jì)算。教學(xué)的關(guān)鍵

在于多舉例子和多做實(shí)驗(yàn)，很多初看起來的很神秘的原理，動(dòng)手一做就可明白其

中的物理奧妙。所以本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程應(yīng)是快樂輕松的，能讓學(xué)生學(xué)到許多與生

活相關(guān)的實(shí)用知識(shí)，還能夠培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)素養(yǎng)。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識(shí)與技能：①知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義；②通過實(shí)驗(yàn)，

知道常見傳感器的工作原理；③初步探究利用和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器.

2.過程與方法：①通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，讓學(xué)生了解傳感器、

熟悉傳感器工作原理；②讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器，經(jīng)歷科學(xué)探

究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力.

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：在理解傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，通過自己設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單的傳感器，體驗(yàn)科技創(chuàng)新的樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣

【學(xué)情分析】

本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)對(duì)象是高二理科學(xué)生，他們?cè)谥暗膶W(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了有

關(guān)力、熱、電、磁、光等基本知識(shí)和原理，尤其有關(guān)電路、磁場(chǎng)的內(nèi)容，這是學(xué)

習(xí)本節(jié)課的知識(shí)儲(chǔ)備。

近年來，傳感器的應(yīng)用日益普遍，可以說是處處皆是。俗話說“處處留心皆

學(xué)問”，那么學(xué)生只要細(xì)心觀察，就肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中的傳感器的“影子”。然而，

他們此前并沒有接觸有關(guān)傳感技術(shù)的知識(shí)，可能并不知道某些實(shí)例是傳感器的應(yīng)

用，或者略知一二。這就可以作為本節(jié)課教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，教學(xué)中應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)

生的思維，積極回憶和聯(lián)想生活中傳感器實(shí)例，讓他們感覺到傳感器其實(shí)就在身

邊，消除一些同學(xué)的學(xué)習(xí)心理障礙。此外，高中學(xué)生可能并不滿足只知道“什么

是傳感器”和“生活中有哪些傳感器”，因此這一興趣特征就能夠激發(fā)起學(xué)生的

探究欲望和自主學(xué)習(xí)的熱情，從而為本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究提供了有利條件。

本節(jié)課要求學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，分組實(shí)驗(yàn)，就需要有學(xué)習(xí)小組，學(xué)習(xí)小組從

上高一就開始使用，老師學(xué)生都己經(jīng)駕輕就熟，保證了分組實(shí)驗(yàn)的高效性。

學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱情和對(duì)未知世界的探究欲望，保證了在這節(jié)課學(xué)習(xí)過程中始

終保持飽滿的學(xué)習(xí)熱情和極高的參與積極性。

【教學(xué)方式】講解、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、學(xué)生閱讀、討論法

【教學(xué)過程】

教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

引入課題【創(chuàng)設(shè)情景工遙感衛(wèi)星能在高空一覽無遺地學(xué)生觀察思考創(chuàng)設(shè)情景引

觀測(cè)地貌植被；計(jì)算機(jī)的顯示屏上能實(shí)時(shí)顯示起學(xué)生的興

遠(yuǎn)隔千里的畫面；機(jī)器人能替代人完成各種復(fù)趣

雜的勞動(dòng)（如上圖）.這些現(xiàn)代化設(shè)備，有的復(fù)

雜龐大，有的簡(jiǎn)單精巧，但它們都需要一種裝

置一傳感器來獲取信息.那么，什么是傳感

新課教學(xué)：器？它為什么能獲取信息，工作原理又是什么生猜：（可以自由由簡(jiǎn)單的傳

1、傳感器呢？討論，也可以請(qǐng)學(xué)感器“永磁

師：板書6.1傳感器及其工作原理生回答）體控制小燈

【用flash演示實(shí)驗(yàn)1］干簧管控制電路的通泡開關(guān)”的

斷實(shí)驗(yàn)，引入

如圖，小盒子A的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，傳感器教

盒外沒有開關(guān)，但是把磁鐵B放到盒子上面，學(xué)，讓學(xué)生

燈泡就會(huì)發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡熄滅.從了解干簧

B

管構(gòu)造及其

工作原理中

師問：盒子里有怎樣的裝置，才能實(shí)現(xiàn)這樣的獲得傳感器

控制？的感性認(rèn)

識(shí)。

師生探究：打開盒子，用視頻播方【展示盒內(nèi)的

電路圖，了解^匕件“干簧管”的結(jié)構(gòu)。

探明原因：玻璃管內(nèi)封入兩個(gè)軟硬初生材料制成

的簧片。當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，網(wǎng)i個(gè)簧片被磁

化而接通，電路導(dǎo)通。所以，干簧f管能起到開

■___sj-

—

關(guān)的作用。

師點(diǎn)撥：這個(gè)4克置反過來還可以讓我們通過

燈泡的發(fā)光情2兄，感知干簧管周圍是否存在

著磁場(chǎng)

總結(jié)：干簧管能夠感知磁場(chǎng)并能在!它轉(zhuǎn)換為電

路的通斷

學(xué)生舉洌

師：同學(xué)們想一想在我們的口常生:活中有沒有

類似的情形？

生：（思考一分專￥）如自動(dòng)門，自動(dòng)干手機(jī)

遙控器控制電視開關(guān)

日光控制路燈的開關(guān)

使學(xué)生能從

聲音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開關(guān)

這些簡(jiǎn)單的

電飯鍋的溫控開關(guān)、養(yǎng)雞場(chǎng)里的明M七器

例子中，概

交警用來測(cè)駕期1員是否酒后開車的酒精氣體

括出傳感器

測(cè)試儀、

學(xué)生思考的概念。

磁懸浮列車?yán)锏募铀俣葴y(cè)試器等等

師：通過以上事例，大家試著總經(jīng)i一下什么叫

做傳感器？

生：（思考半分專中）傳感器就是把一些非電學(xué)

量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的邊3斷。

師：很好，那些非電學(xué)量？比如說…

生：把力、聲音、溫度、位移、磁場(chǎng)等這些非

電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓、電流、電阻、電容等電學(xué)

量或電路的通斷。

師：說的非常好。教師用PPT展示傳感器的定

義及傳感器的工作原理。

師：為什么要把這些非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量

呢？

生：電壓、電流這些電學(xué)量更容易測(cè)量。

師：對(duì)。教師用PPT展示使用傳感器的意義

教師板書：一、傳感器：學(xué)生記筆記聽的同時(shí)記，

非電學(xué)量筆換_?電學(xué)量提高課堂效

意義：便于測(cè)量、傳輸、處理和控制率

2、制作傳為了制作傳感器，需要一些元器件，下面讓學(xué)生通過

我們就來看幾個(gè)實(shí)際的例子。

感器的一實(shí)驗(yàn)去感知

（1）光敏電阻

些敏感元光敏電阻的

有一些物質(zhì)，例如硫化鎘，電阻率與所受光

件：特性，而不是

照的強(qiáng)度有關(guān)。把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在

其表面再用銀漿涂敷兩個(gè)互不相連的柵狀電聽老師講出

極，這樣就制成了一個(gè)光敏電阻。硫化鎘表面來的。

受到的光照強(qiáng)度不同時(shí)，兩個(gè)電極間的電阻也

不一樣。下面我們通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)一下光敏電

阻特性：

實(shí)驗(yàn)電路圖：

is

左邊的電路：小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，通過學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以調(diào)節(jié)小燈泡的亮度，給光

敏電阻提供不同的光照強(qiáng)度。

右邊的電路：用萬用表的歐姆檔測(cè)量不同光照

情況下光敏電阻的阻值變化情況。

學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：光敏電阻的阻值跟光

照強(qiáng)弱有關(guān)光照增強(qiáng)時(shí)阻值減小，光照減弱時(shí)

阻值增大。

師生總結(jié)：光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)

光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。

【用flash演示半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理,]

光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。光

敏電阻是由硫化鎘制成的，硫化鎘是一種半導(dǎo)

體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不

好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性?變

好。

【典例1】如圖6.1.5所示，此為定值電阻，L為小燈泡，

A為光■電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)＜).

A.電壓表的示數(shù)增大

學(xué)生觀察當(dāng)光照

B.勺中電流流小

C.小燈泡的功率增大增強(qiáng)時(shí)載流子怎通過flash動(dòng)

D.電路的路端電壓增大

么變，當(dāng)光照減弱畫演示半導(dǎo)

&時(shí)載流子怎么變體導(dǎo)電機(jī)理

讓學(xué)生更形

象的理解

練1.如圖6T—3所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中均學(xué)生做洌題

為光敏電阻,R?為趟蛆.此光電計(jì)勰的林工作原理是

()

通過例題和

A.當(dāng)有光照煙時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)翻高電壓

B.當(dāng)有光照煙時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓練習(xí)題1讓學(xué)

C.信號(hào)處理系統(tǒng)鞅得-加電壓就計(jì)數(shù)一次

生更深刻的

D.信號(hào)姆系統(tǒng)敏福一次觸壓就計(jì)教一次

體會(huì)光敏電

阻的特性，及

學(xué)生做練習(xí)1其在傳感器

理解簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)器中的應(yīng)用

信號(hào)

n處理

?系統(tǒng)的原理,并通過實(shí)

驗(yàn)去親自體驗(yàn)

【分組實(shí)驗(yàn)】計(jì)數(shù)器的原理

「——1

\//x//1

i

11I■I

學(xué)生用老師提供的實(shí)驗(yàn)器材連接好電路做擋

一次光記一次數(shù)的實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)傳感器的使用。

板書(1)光敏電阻：阻值隨光照增強(qiáng)而減小

金屬熱電阻和熱敏電阻

(2)學(xué)生畫小燈泡的伏應(yīng)用1口知識(shí)

師問：金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)

安特性曲線并思考解決新問

嗎？關(guān)系如何？

金屬熱電阻的阻值題，讓學(xué)生

師：小燈泡的燈絲是用鋁絲做的，相當(dāng)于

隨溫度怎么變？靈活運(yùn)用基

金屬熱電阻，同學(xué)們回憶一下我們?cè)谇懊孀鲞^

描繪小燈泡的伏安卷性曲線，請(qǐng)同學(xué)們畫出礎(chǔ)知識(shí)

來。

師生總結(jié)：金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高

而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為

金屬熱電阻。如前面已經(jīng)學(xué)過的用金屬鉗可制

作精密的電阻溫度計(jì)。

分組實(shí)驗(yàn)：學(xué)生探究熱敏電阻的特性

學(xué)生六人一組，用萬用電表的歐姆擋測(cè)一學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

只熱敏電阻的阻值。第一次直接測(cè)量，第二次

逐漸向容器中倒入熱水測(cè)量，觀察當(dāng)溫度升高

注重通過實(shí)

時(shí)阻值怎樣變化

驗(yàn)得出結(jié)論

學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫

度的升高而減小.，且阻值隨溫度變化非常明

顯。(投影電阻-溫度特性曲線)

師生總結(jié)：1.半導(dǎo)體熱敏電阻也可以用作

溫度傳感器。

OAT

電阻-溫度特性曲線

1-金屬導(dǎo)線2.熱敏電阻

(3)電容式位移傳感器學(xué)生思考并分析過通過前面學(xué)

用PPT展示圖片

程：習(xí)的電容的

電容器極板丫

知識(shí)讓學(xué)生

_______

一自己分析此

公人民-M

J電力外似被測(cè)物體

傳感器的工

師問：如圖所示，如果電容增大，則說明被測(cè)作原理，既

物體向哪個(gè)方向移動(dòng)了？

鞏固了舊知

師生共同總結(jié)結(jié)論：當(dāng)物體向左移時(shí)，電解質(zhì)

插入的深，相對(duì)介電常數(shù)增大，電容就會(huì)增大，識(shí)，又學(xué)習(xí)

所以當(dāng)電容增大時(shí)說明物體向左移動(dòng)了。通過了新知識(shí)，

測(cè)電容可以測(cè)物體的位移，所以稱它為電容式能提高學(xué)生

位移傳感器。靈活運(yùn)用基

礎(chǔ)知識(shí)的能

(4)霍爾元件

力

師：79年美國(guó)物理學(xué)家霍爾觀察到，在勻

學(xué)生上黑板推

強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁

導(dǎo)：

場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電

流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢(shì)差。人們把

UH

這樣的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢(shì)差叫qB\>=qE=q—^~，

霍爾電壓。人們利用霍爾效應(yīng)做成了霍爾元I=nqSv

件。1I

：.V=---=----

nqSnqld

如圖，霍爾元件4aB4、

是在一個(gè)很小的矩總、

形半導(dǎo)體（例如神化湎悒:啊"nqldI

錮）薄片上，制作4*7霍爾元件,Bl1BI

Ur=---=-------

Hnqdnqd

個(gè)電極E、尸、M、N

令k?得：

而成。若在E、F間通入恒定的電流/,同時(shí)外

加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,薄片中的載流子

TItIB

UH=k—

就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使M、N間〃d

出現(xiàn)電壓Un.這個(gè)電壓叫霍爾電壓，其決定式中的d為薄

片的寬度，女為霍爾

式為U“=攵竺。式中d為薄片的厚度，人為

系數(shù)，它的大小與

霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。制作材料有關(guān)。由

師生共析：由上式看，一個(gè)霍爾元件的厚式子可以看出如果

度d、左為定值，若保持/恒定，則U”的變化保證k、4、/恒定，

就與8成正比。則霍爾電壓U的變

也就是說：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這化就與B成正比。

個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。因此，我們

可以把霍爾元件放置在某一未知的磁場(chǎng)中，通

過測(cè)定霍爾電壓U的變化得知該磁場(chǎng)磁感應(yīng)

強(qiáng)度的變化。

請(qǐng)同學(xué)們用前面學(xué)習(xí)過的磁場(chǎng)的知識(shí)推

導(dǎo)霍爾元件的電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系

師：已知：假設(shè)霍爾元件中形成電流的是

正電荷，霍爾元件厚度為d,寬度為/,通入的

電流為/,單位體積內(nèi)正電荷的個(gè)數(shù)為〃，正電

荷的帶電量為4。

師：用PPT展示檢測(cè)題

學(xué)生做檢測(cè)題

小結(jié)師：用一分鐘的時(shí)間回顧一下本節(jié)課學(xué)的知識(shí)學(xué)生回顧總結(jié)有利于鞏固

學(xué)生回顧總結(jié)完之后教師展示本節(jié)課的學(xué)習(xí)舊知，學(xué)習(xí)

內(nèi)容新知

1、解器的酶:

瞬四=?避懶翻曝齦鬣

虱嫡皤蟠a蹦灑啕幡

麴&臉?biāo)餐诗I(xiàn)蟒顫

2、牖融工作原理：

to?W籟嬲O

3、盟元件：

⑴MW耀

冬播逾版《幡輜

《傳感器及其工作原理》學(xué)情分析

本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)對(duì)象是高二理科學(xué)生，他們?cè)谥暗膶W(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了有關(guān)力、熱、

電、磁、光等基本知識(shí)和原理，尤其有關(guān)電路、磁場(chǎng)的內(nèi)容，這是學(xué)習(xí)本節(jié)課的知識(shí)儲(chǔ)備。

近年來，傳感器的應(yīng)用日益普遍，可以說是處處皆是。俗話說“處處留心皆學(xué)問”，那

么學(xué)生只要細(xì)心觀察，就肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中的傳感器的“影子”。然而，他們此前并沒有接

觸有關(guān)傳感技術(shù)的知識(shí)，可能并不知道某些實(shí)例是傳感器的應(yīng)用，或考略知一二。這就可以

作為本節(jié)課教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，教學(xué)中應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，積極回憶和聯(lián)想生活中傳感器

實(shí)例，讓他們感覺到傳感器其實(shí)就在身邊，消除一些同學(xué)的學(xué)習(xí)心理障礙。此外，高中學(xué)生

可能并不滿足只知道“什么是傳感器”和“生活中有哪些傳感器”，因此這一興趣特征就能

夠激發(fā)起學(xué)生的探究欲望和自主學(xué)習(xí)的熱情，從而為本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究提供了有利條件。

本節(jié)課要求學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，分組實(shí)驗(yàn)，就需要有學(xué)習(xí)小組，學(xué)習(xí)小組從上高一就

開始使用，老師學(xué)生都已經(jīng)駕輕就熟，保證了分組實(shí)驗(yàn)的高效性。

學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱情和對(duì)未知世界的探究欲望，保證了在這節(jié)課學(xué)習(xí)過程中始終保持飽

滿的學(xué)習(xí)熱情和極高的參與積極性。

《傳感器及其工作原理》效果分析

為了了解學(xué)生對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)效果，筆者設(shè)計(jì)了當(dāng)堂檢測(cè)題:

傳感器名稱輸入的物理量輸出的物理量可能的工作原理

光敏電阻

熱敏電阻

金屬熱電阻

電容式位移傳

感器

霍爾元件

通過課堂提問以及課堂當(dāng)堂反饋，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有三分之一的學(xué)生全部做對(duì)有三

分之二的學(xué)生對(duì)可能的工作原理理解有些偏差，于是當(dāng)堂進(jìn)行了糾正，這說明學(xué)

生對(duì)本節(jié)課知識(shí)掌握得還是比較扎實(shí)的。

為了進(jìn)一步了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我在課后進(jìn)行了問卷調(diào)查。問卷共設(shè)計(jì)了

4個(gè)小題，每個(gè)小題只限選一個(gè)答案。共發(fā)放問卷54份，實(shí)收54份，回收有效

率為100虬

第1題:你對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)方式是否感興趣？（）A.是B.否C.說

不清楚二有92%的學(xué)生選A,提的學(xué)生選B,7%的學(xué)生選C,這說明大部分學(xué)生喜歡

這種學(xué)習(xí)方式，僅有極個(gè)別學(xué)生表示不喜歡。

第2題:通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)掌握得（）A.好B.

一般C.差”。有90%的學(xué)生選A,7%的學(xué)生選B,3%的學(xué)生選C,說明絕大多數(shù)

學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)掌握得好，教學(xué)效益較高。

第3題:通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你自己建構(gòu)模型的能力與原來相比（增

加了B.跟原來一樣C.說不清楚二有88%的學(xué)生選A,12%的學(xué)生選B,從

中可以看出學(xué)生建構(gòu)模型的能力有所上升。

第4題:你喜歡物理老師將生活現(xiàn)象與知識(shí)相聯(lián)系嗎？（）A.喜歡B.

一般C.不喜歡”。有98%的學(xué)生選A,2%的學(xué)生選B,沒有學(xué)生選C。這一數(shù)據(jù)

令人欣喜，幾乎全部學(xué)生喜歡所學(xué)知識(shí)與生活相聯(lián)系。

總之,本節(jié)課以學(xué)生為學(xué)習(xí)的主體，重視知識(shí)與生活的聯(lián)系，學(xué)習(xí)氣氛活躍，

學(xué)生積極性高。所設(shè)計(jì)的問題也突出了學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

當(dāng)堂檢測(cè)題的結(jié)果反映出學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握得扎實(shí)，說明本節(jié)課教學(xué)效益高。

《傳感器及其工作原理》教材分析

本節(jié)課是出自選修3-2第六章《傳感器》的第一節(jié)，第六章是繼電磁感應(yīng)、交變電流

之后的一個(gè)獨(dú)立章節(jié)，是新課程新增的教學(xué)內(nèi)容，而本節(jié)課又是本章的開篇之作。因此本節(jié)

課既是之后學(xué)習(xí)的鋪墊和準(zhǔn)備，也能夠充分展現(xiàn)新課程的“讓物理貼近生活，讓物理走向社

會(huì)”的理念。

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容主要包括“什么是傳感器”、“光敏電阻”、“熱敏電阻和熱金屬電阻”、

“電容式位移傳感器”以及“霍爾元件”五個(gè)部分，本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的主要特點(diǎn)是定性研究

一些原理性基礎(chǔ)知識(shí)，但不做定量的計(jì)算。教學(xué)的關(guān)鍵在于多舉例子和多做實(shí)驗(yàn)，很多初看

起來的很神秘的原理，動(dòng)手一做就可明白其中的物理奧妙。所以本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程應(yīng)是快樂

輕松的，能讓學(xué)生學(xué)到許多與生活相關(guān)的實(shí)用知識(shí)，還能夠培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)素

養(yǎng)。

一.什么是傳感器

在引入傳感器概念的教學(xué)中，教科書是從簡(jiǎn)單的傳感器“永磁體控制小燈泡開關(guān)”的

實(shí)驗(yàn)，引入傳感器教學(xué)，讓學(xué)生從了解干簧管構(gòu)造及其工作原理中獲得傳感器的感性認(rèn)識(shí)。

教學(xué)中，可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生列舉生活中一些常見的傳感器。例如，計(jì)算機(jī)上的攝像頭、擴(kuò)音

話筒、光聲控延時(shí)路燈、各種電器的遙控器、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電熨斗和電飯鍋上的溫控器

等。這些傳感器的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是若僅從其功能角度考慮，學(xué)生是能夠理解的。目的是

使學(xué)生能從這些簡(jiǎn)單的例子中，概括出傳感器的概念。

二.光敏電阻

學(xué)生對(duì)光敏電阻感到抽象，課木雖然給出了光敏電阻的圖片，并介紹了制作光敏電阻

的材料，讓學(xué)生從理論上對(duì)光敏電阻有一定的了解，但是學(xué)生還是感到很陌生，所以我們可

以依照教材上提供的實(shí)驗(yàn)方案或者自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案讓學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過具體的

實(shí)驗(yàn)去了解光敏電阻的特性。

介紹光敏電阻的工作原理能夠擴(kuò)展學(xué)生關(guān)于物質(zhì)導(dǎo)電性的知識(shí)。除了已學(xué)到的金屬的

自由電子導(dǎo)電和溶液的離子導(dǎo)電外，又認(rèn)識(shí)了半導(dǎo)體依靠載流子導(dǎo)電的機(jī)理。教科書在“科

學(xué)漫步”欄目中，對(duì)這種導(dǎo)電機(jī)理作了淺顯的解釋，學(xué)生有所領(lǐng)會(huì)即可，不要求掌握。

三.熱敏電阻和金屬熱電阻

這一部分教科書理論性的介紹了熱敏電阻和金屬熱電阻的特性以及他們的區(qū)別，各自

的優(yōu)點(diǎn)。在教學(xué)中為了讓學(xué)生對(duì)金屬熱電阻和熱敏電阻有更感性的認(rèn)識(shí)，我讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)

測(cè)量當(dāng)溫度變化時(shí)熱敏電阻的阻值會(huì)怎樣變化，同時(shí)讓學(xué)生回憶之前做的“描繪小燈泡的伏

安特性曲線”來體會(huì)金屬熱電阻的阻值隨溫度怎樣變。

四.電容式位移傳感器

教科書中的“說一說”欄目是從學(xué)生拓展知識(shí)的角度考慮的，學(xué)生有所領(lǐng)會(huì)即可，不

要求掌握。教科書圖6.1-8是原理圖。它要用到己學(xué)過的有關(guān)電解質(zhì)影響電容器電容的知識(shí),

這里還有另一層意思：該欄目的設(shè)計(jì)，目的是貫徹整套教科書“通過其實(shí)的圖景學(xué)習(xí)基本的

知識(shí)”的思想，學(xué)生在不同的情境中應(yīng)用同樣的基本知識(shí)，這樣才能把知識(shí)學(xué)活。

五.霍爾元件

霍爾元件是利用霍爾效應(yīng)制成的新型磁敏元件。霍爾傳感器是由霍爾元件、放大器、

溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電路構(gòu)成的。學(xué)生在《物理選修3-1》的課題研究口對(duì)霍爾效應(yīng)有了解。

本節(jié)在此基礎(chǔ)上介紹具有磁敏效應(yīng)的半導(dǎo)體元件一一霍爾元件，學(xué)生并不陌生。

所以本節(jié)課應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)學(xué)習(xí)的基本知識(shí)去理解新的元件，再加上分組實(shí)驗(yàn)讓

學(xué)生自己去感受這些敏感元件的特性，從而消除學(xué)生在學(xué)習(xí)傳感器時(shí)的害怕心理。

《傳感器及其工作原理》實(shí)測(cè)練習(xí)

【典例1】如圖64?5所示，R?為定值電阻，L為小燈泡，

R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)（）.

A.電壓表的示數(shù)增大

B.明中電流減小

C小燈泡的功率增大

D由席的略端由壓燃十

練1.如圖6—1—3所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中與

為光敏電阻，&為定值電阻.此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是

()

A.當(dāng)有光照射修時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓

B.當(dāng)有光照射與時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓

C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次

D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次

信

號(hào)

處

理

系

統(tǒng)

【例2】如圖6?1?8所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組

成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈

加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化是,發(fā)生這一現(xiàn)

象的主要原因是(口

_(X)——

A.小碰的電阻曜了變，

I.小燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化

€.電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化

練2、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電

阻三只元件分別接入如圖所示電路中

A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件置入熱

水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法

正確的是（）

A.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這

只元件一定是熱敏電阻

B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只

元件一定是定值電阻

C用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大,

這只元件一定是光敏電阻

D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這

只元件一定是定值電阻

例3.傳感器是一種采集信號(hào)的重要器件，如圖是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器,

當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏

電流計(jì)和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（）

A.當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小

B.當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大

C.若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化

D.若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化

當(dāng)堂小測(cè)

按照你對(duì)以下幾種傳感器的理解填寫下面的表格:

傳感器名稱輸入的物理量輸出的物理量可能的工作原理

光敏電阻

熱敏電阻

金屬熱電阻

電容式位移傳

霍爾元件

《傳感器及其工作原理》實(shí)測(cè)練習(xí)答案

例1.ABC練1.BD例2.變暗C練2.A