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111 高中物理課堂教學(xué)教案 年 月 日 課 題 6．3 傳感器的應(yīng)用 （二） 新授課 課時 教 學(xué) 目 標(biāo) （一）知識與技能 1．了解溫度傳感器在電飯鍋和測溫儀上的應(yīng)用。 2．了解光傳感器在鼠標(biāo)器和火災(zāi)報警器上的應(yīng)用。 （二）過程與方法 通過實驗或演示實驗，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 在了解傳感器原理及應(yīng)用時，知道已學(xué)知識在生活、生產(chǎn)、科技社會中的價值，增強學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。 教學(xué)重點、難點 重點 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。 難點 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。 教 學(xué) 方 法 實驗法、觀察法、討論法 教 學(xué) 手 段 演示用的感溫鐵氧體，磁鐵，電烙鐵，計算機的鼠標(biāo)器，光敏電阻，多用表，干電池，蠟燭，各種功率的白熾燈等 教學(xué)活動 （一）引入新課 傳感器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到環(huán)境保護、交通運輸、航天、軍事以及家庭生活等各領(lǐng)域．例如，空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家用電器，幾乎都要使用溫度傳感器．光傳感器的應(yīng)用也十分廣泛，如電腦上的鼠標(biāo)器、路燈的自動控制及火災(zāi)報警器等． 這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)溫度傳感器和光傳感器的應(yīng)用實例。 （二）進行新課 1、溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。 （1）溫度傳感器的主要元件是什么？ 感溫鐵氧體。 （2）感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成。 （3）感溫鐵氧體有何特點？ 常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達(dá)到約103℃，失去鐵磁性． （4）什么是“居里點”？居里點，又稱居里溫度，即指103℃。 觀察演示實驗：感溫鐵氧體的特性。 現(xiàn)象：當(dāng)感溫鐵氧體的溫度升高到一定數(shù)值時，感溫鐵氧體與磁鐵分離。說明溫度升高到一定數(shù)值時，感溫鐵氧體的磁性消失。 投影電飯鍋的結(jié)構(gòu)示意圖。 引導(dǎo)學(xué)生思考并回答教材“思考與討論”中的問題，了解電飯鍋的工作原理。 （1）開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。 （2）水沸騰后，鍋內(nèi)大致保持100℃不變。 （3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點103℃”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱． (4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100℃不變，溫度低于“居里點103℃”，電飯鍋不能自動斷電。只有水燒干后，溫度升高到103℃才能自動斷電。 引導(dǎo)學(xué)生連貫地敘述電飯鍋的工作過程。 開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持100℃不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點103℃”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱． 2．溫度傳感器的應(yīng)用——測溫儀 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，思考并回答有關(guān)問題。 （1）溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點？ 可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值．因為溫度信號變成電信號后可以遠(yuǎn)距離傳輸． （2）常見的測溫元件有哪些？ 熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等． 3．光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動控制裝置，而設(shè)計自動控制裝置很多情況下要用到傳感器．如光電傳感器，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后對電信號進行放大，再將電信號輸入到相應(yīng)的裝置，進而完成相應(yīng)的自動控制。下面我們學(xué)習(xí)光傳感器的應(yīng)用實例——鼠標(biāo)器。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問題。 （1）機械式鼠標(biāo)器的內(nèi)部組成是什么？ 滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管．（光傳感器，如圖所示）豆品多一 （2）簡述機械式鼠標(biāo)器的工作原理。 鼠標(biāo)器移動時，滾球運動通過軸帶動兩個碼盤轉(zhuǎn)動，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號，計算機分別統(tǒng)計兩個方向的脈沖信號，紅外接收管處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。 4．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報警器 許多會議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報警器，火災(zāi)報警器是光傳感器應(yīng)用的又一實例。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問題。 （1）以利用煙霧對光的散射來工作的火災(zāi)報警器為例，簡述其工作原理。 報警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小．與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報． 實驗 做實驗，記錄實驗現(xiàn)象。 （三）課堂總結(jié)、點評 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題： 電飯鍋 測溫儀 溫度傳感器 鼠標(biāo)器 火災(zāi)報警器 光傳感器 傳感器的應(yīng)用 各種傳感器廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中，如空調(diào)、電冰箱、電飯堡、火災(zāi)報警器、路燈自動控制、電腦鼠標(biāo)器等．傳感器把所感受到的物理量，如力、熱、磁、光、聲等，轉(zhuǎn)換成便于測量的電壓、電流等，與電路相結(jié)合達(dá)到自動控制的目的． （四）實例探究 溫度傳感器的應(yīng)用 【例1】如圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示．當(dāng) a、b端電壓 Uab<0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)Uab>0時，電壓鑒別器使 S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________℃． 光傳感器的應(yīng)用 【例2】如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖。A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電子電路記錄和顯示。若實驗顯示單位時間內(nèi)脈沖數(shù)為n，累計脈沖數(shù)為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理量和數(shù)據(jù)是 ，小車速度的表達(dá)式為v= ；行程的表達(dá)式為= 。 答案：車輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P；； 學(xué) 生 活 動 作 業(yè) 1、課下閱讀有關(guān)傳感器應(yīng)用的科普類文章，了解有關(guān)傳感器的應(yīng)用實例以及工作原理。 2、閱讀教材“科學(xué)漫步”，了解有關(guān)“機器人”的知識。 3、思考并回答“問題與練習(xí)”第1、2題。 板 書 設(shè) 計 教 學(xué) 后 記 111