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2019-2020年高中物理 《探究傳感器的原理》教案 粵教版選修3-2 教學(xué)目標(biāo) 1．知識與技能 知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義； 認(rèn)識一些制作傳感器的元器件，知道這些傳感器的工作原理。 2．過程與方法 通過對實驗的觀察、思考和探究，讓學(xué)生了解傳感器、熟悉傳感器的工作原理，同時培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力。 3．情感、態(tài)度與價值觀 了解傳感器在生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域的種種益處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的知識面，并加強物理與實際的聯(lián)系。通過動手實驗，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊合作精神和創(chuàng)新意識。 重難點： 1了解什么是電學(xué)量，什么是非電學(xué)量，兩者之間的轉(zhuǎn)換 2溫度，光電傳感器的工作原理 教學(xué)過程 一、 引入新課 上圖是目前用的越來越多的一種自控水龍頭，那么它是如何工作的呢？ 同時我們生活中常用的電視、空調(diào)的遙控器，樓梯上的電燈，工業(yè)生產(chǎn)中所用的自動報警器又是如何工作的？所有這些都是應(yīng)用到了本節(jié)所要學(xué)習(xí)的傳感器的原理。 二、新課教學(xué) 1．溫度傳感器的原理 教師提問：熱敏電阻的阻值能與溫度有關(guān)嗎？關(guān)系如何？溫度傳感器是如何工作的呢？ 2．實驗探究選3個學(xué)生帶著以上問題做實驗，指導(dǎo)同學(xué)設(shè)計安裝實驗裝置一個學(xué)生調(diào)節(jié)酒精燈的溫度，并觀察溫度計的讀數(shù)，另外一個學(xué)生讀出歐姆表的阻值。第三個學(xué)生記錄下溫度計的讀數(shù)，以及這個時候?qū)?yīng)的歐姆表的阻值。 根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)指導(dǎo)學(xué)生作出表格，劃出阻值隨著溫度變化的規(guī)律。 然后畫出R-T圖，引導(dǎo)學(xué)生分析熱敏電阻阻值隨著溫度變化的規(guī)律。 （2）學(xué)生結(jié)論：熱敏電阻隨溫度的升高而減小。 （板書內(nèi)容 幻燈片內(nèi)容） 3教師介紹：熱敏電阻 熱敏電阻按溫度對電阻特性變化一般可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻及臨界溫度系數(shù)熱敏電阻。正溫度系數(shù)熱敏電阻及臨界溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻特性會在特定溫度發(fā)生急劇變化，適合用于定溫度檢測或限制在較小的溫度范圍內(nèi)。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻主要為氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物的復(fù)合燒結(jié)體，這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，當(dāng)溫度較低時，半導(dǎo)體內(nèi)的電子-空穴對兒數(shù)目較少，因此電阻較高。當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻內(nèi)的電子-空穴對兒數(shù)量增加，因此導(dǎo)電率增加，電阻值下降。 4師生總結(jié)：（1）熱敏電阻的阻值隨著溫度的改變而改變 （2）（拓展）熱敏電阻能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量，熱敏電阻溫度系數(shù)大很靈敏，響應(yīng)迅速，測量線路簡單，卻很精確。 請學(xué)生說明，根據(jù)熱敏電阻這一特性，如何能夠制成溫度傳感器。 5老師提問：1利用熱敏電阻的這個特性，在日常生活中，可以制成哪些控制電路？這一控制又是如何實現(xiàn)的呢？ 2分析下電熱煮水器是如何實現(xiàn)水開后自動切斷電源的 光電傳感器的原理 1教師提問：光敏電阻的阻值能與光強有關(guān)嗎？關(guān)系如何？光電傳感器是如何工作的呢？ 2學(xué)生實驗1：學(xué)生兩人一組，用萬用電表的電流檔測量電路中電流流量，實驗分別在暗環(huán)境和強光照射下進(jìn)行。 學(xué)生總結(jié)實驗結(jié)果：電流在在暗環(huán)境下測量出來的值很小，強光照射下電流值很大。 學(xué)生實驗2：學(xué)生兩人一組，用萬用電表的電流檔測量電路中的電流流量，實驗先用手電筒光強很弱的那檔照射光敏電阻，然后逐漸加大手電筒的光強。 學(xué)生總結(jié)實驗結(jié)果：隨著光強的不斷加大，電路中的電流不斷變大。 3教師簡單介紹：光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是一種半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導(dǎo)電性變好。 4師生總結(jié)：光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電流這個電學(xué)量。 5老師提問：1利用光敏電阻的這個特性，在日常生活中，光敏電阻可以制成哪些控制電路？這一控制又是如何實現(xiàn)的呢？ 課堂練習(xí) 1熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而發(fā)生 ，光敏電阻的阻值隨光照的增強而 ． t/℃ R t2 t1 圖3-2-1 [課堂合作探究] 2如圖3-2-1所示是一種熱敏電阻（PTC元件）的電阻R隨溫度t變化的關(guān)系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能．常見的電熱滅蚊器中就使用這種元件來加溫并控制溫度．如果將該元件接到220V恒定電壓下，則 A．通電后，其電功率先增大后減小 B．通電后，其電功率先減小后增大 C．當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1不變 D．當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1 到t2之間的某一值不變 小結(jié) 傳感器是指一些能把光、力、溫度、等非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元器件，本節(jié)中的溫度傳感器和光敏傳感器，主要是應(yīng)用了熱敏和光敏電阻隨著溫度和光照照度的不同阻值不同的原理，實現(xiàn)了溫度，光等非電學(xué)量的變化轉(zhuǎn)變成了電學(xué)量的變化。目前傳感器在生活、生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，有著非常遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。 課后作業(yè) 1實驗設(shè)計：用熱敏傳感器或者光敏傳感器設(shè)計一個能實現(xiàn)某一個功能的電路。