人教版高中物理选修3-2第六章第2节传感器的应用教学设计

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《传感器的应用》教学设计
【授课对象】高中二年一期学生
【教材】人民教育出版社高中课程标准实验教科书物理选修3-2 第六章第2 节
【课时安排】1 课时（45 分钟）
一、教材分析
1.普通高中物理课程标准要求：
知道非电学量转换为电学量的技术意义；通过实验，了解常见传感器的工作原理，会利用传感器制作简单的自动控制装置；列举传感器在生产生活中的应用。

2.地位与作用
《传感器的应用》普通高中物理课程人教版选修3-2 第六章第2 节的内容。

本节内容与学生的生活联系十分密切。

“传感器的应用”是传感器及其工作原理的延伸与应用，是物理理论与联系生活的重要应用，也是学生对以前所学知识的巩固。

“传感器的应用”非常贴近生活，有利于激发学生的兴趣与探究欲望，有利于培养学生科学思维、科学探究、科学态度与责任，建造物理学科素养。

二、学情分析
1.知识层面
学生已经学习了电磁方面的相关理论，掌握了传感器及其工作原理，并对生活中的现象有所观察与感悟。

2.能力层面
学生通过前面的学习已经具备了一定的观察能力与探究能力，具有一定的物理学科素养，具有一定的好奇心，能独立思考并设计完成探究实验。

3.思维层面
对传感器的认识比较狭隘，了解不足，而此节内容综合性较强，学生难以理解传感器应用的一般模式，难以分析传感器工作原理。

三、教学目标
1.物理观念
了解传感器应用的一般模式；掌握力传感器的应用——电子秤、温度传感器的应用——电熨斗、温度传感器的应用——电饭锅、光传感器的应用——火灾报警器等常见传感器的特征和工作原理；能够综合已学知识、已有经验对传感器进行分析。

2.科学思维
能够基于物理学视角对传感器的本质属性、原理特征以及前景应用进行分析推理；能够基于经验事实设计实验、模型建构。

3.科学探究
能够基于观察与已有经验设计实验与制定方案，对传感器进行应用；提升对科学探究过程以及结果的评估、反思能力。

4.科学态度与责任
能够在分析、认识传感器的基础上对其联系生活实际进行应用与改造，培养社会责任感；
具有探索改造社会的内在动力；具有严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度。

四、教学重点与难点
1.教学重点：①理解常见传感器的应用实例的工作原理；②能够利用传感器设计实验
2.教学难点：①掌握分析传感器工作原理的方法；②掌握分析传感器问题的思维方法
五、教法与学法
1.教法：启发式讲授；谈话法；实验法；总结归纳法。

2.学法：自主学习法；主动探究法；合作交流法；观察法。

六、教学流程图
七、教学过程
教学环节与教学内容教师活动学生活动设计意图
【课前复习】
以提问的方式课前复习，巩固知识，开始架构知识体系，同时为新课引入做准备。

[设置问题]
1.什么是传感器？
2.热敏电阻和金属
热电阻的R-T特性曲
线？
3.光敏电阻光照与
电阻关系？（why）
回忆，思考，回答，
积极融入课堂。

巩固已有经验，温故
而知新。

而且新课属于应
用方面，需要一定的知识
铺垫，课前复习有利于更
好的理解新知、跟上节
奏。

同时复习旧知，了解
4.
霍尔元件的UU HH-I
关系？导体表面电势关系？传感器的定义，巩固对传感器的理解，更加有利于思考讨论、联系生活、思维发散。

创设情境，新课引入1.动作捕捉
利用动作捕捉图
片，提出问题，同时引
出动作捕捉的概念。

[提问]
你知道这是在做什
么吗？
[总结]
定义：动作捕捉就
是捕捉演员表演时的动
作，然后把这些动作同
步到电脑中的虚拟角色
上，使虚拟角色的动作
和真人毫无差别，以达
到逼真自然的效果。

观察思考，并积极发言。

由生活现象出发，吸
引学生注意力，引发学生
兴趣。

学生观察思考，通过
观察给出定义，有利于培
养科学思维，提升科学能
力。

2.导入新课
概述动作捕捉技术
的一些应用，从而引出
其所用的技术——传感
器，导入新课“传感器
的应用”。

[举例]
《泰坦尼克号》沉
船时的CG乘客人物；
《阿凡达》、《星球大战》
实拍场景。

[提问]
动作捕捉中一个重
要的工具是什么？
观察思考，并积极发言。

拓宽视野，增加对生
活的认识，有利于形成探
索生活的内在动力。

由生活实例导入新
课，。

有利于学生心理的
放松，同时激发学习兴
趣。

3.小组讨论
学生小组讨论3分
钟，并派一名代表谈论
传感器在生活中的应用
实例。

[提问]
你知道还有哪些传
感器的应用的实例？
（从日常生活入手）
[提示]
可以根据输入量对
传感器进行分类，如输
入量分别为:温度、压
力、位移、速度、湿度、
光线、气体等非电量时,
则相应的传感器称为温
度传感器、压力传感器、
称重传感器等。

联系生活，根据要求和
提示思考回答，小组讨
论，意见整合，代表发
言。

联系生活，对生活有
更全面的理解与思考。

小
组讨论，有利于培养小组
合作精神。

倾听他人，整
合意见，对问题有更多的
理解。

由传感器输出的信
号存在的实际缺陷出
发，思考解决方法，同
时简述传感器信号传输
的一般过程，得出传感
器应用的一般模式。

[提问]
传感器输出的电流
相当微弱，难以带动执
行机构去实现控制动
作；而且在远距离传送
的时候，它易受其他外
传感器应用
的
一般模式
同时放映拓展资料，知识拓展，深入思考。

界信号的干扰。

面对这两个问题，你有什么好的处理建议吗？ [提问] 为什么是转换为电信号而不是其他物理信号？
[简述]
放映拓展资料并简要讲述。

[知识拓展] 在生产和科学实验中，往往要求用微弱的信号去控制较大功率的负载。

例如，在自动控制机床上，要求的控制信号加以放大……可见放大电路的应用十分广泛，是电子设备中最普遍的一种基本单元。

——秦曾煌《电工学 下册：电子技术》 [总结]
传感器应用的一般模式
[回答] 微弱→放大；易受干扰→转换为其他电信号。

[回答]
电信号是指随着时间而变化的电压或电流，因此在数学描述上可将它表示为时间的函数，并可画出其波形。

由于非电的物理量可以通过各种传感器较容易地转换成电信号，而电信号又容易传送和控制，所以使其成为应用最广的信号。

问题引导，锻炼学生的问题意识，也更有利于知识的衔接。

从实际问题出发，以解决问题为目的，思考处理方法，锻炼科学思维，也更容易理解知识点。

放映拓展资料，开拓视野，发掘兴趣，深度思考，也更有利于理解和知识的掌握。

【力传感器的应用：电子秤】
问题引入，联系生活进行思考，从而引出电子秤的工作原理。

[提问]
电子秤是将什么物理量转换为什么物理量？它的工作原理是什么？ [讲授]
电子秤的工作原理 [提问]
电子秤的组成？敏感元件？ [放映动画]
放映动画，动态显示电子秤的工作过程。

[回答]
电子秤将力学量转换电学量，继而转换成数字显示。

[回答]
电子秤由金属梁和应变片组成。

敏感元件为应变片。

启发式教学，问题引入，更容易引起兴趣；引导思考，联系生活，培养对 生活的观察能力，科学思维，分析能力。

利用动画，动态显示 ，更容易理解掌握知识。

【温度传感器的应用：电熨斗】
启发式问题引导，导入新知识点，联系生活实际，引导学生思考回答。

[提问]
电熨斗的用途是什么？
它的温度可以无限升高吗（假设能量充足）？
[回答]
电熨斗的用途为熨烫衣服；它温度不能无限升高；它的工作特性为：达到设定的温度后
常见传感器的应用实例
由浅入深，继而提出更深层次的问题，要求小组讨论3分钟，合作交流共同得出答案。

引导学生根据动画，观察并分析出电熨斗的工作原理，共同探讨总结出最终答案。

它有什么工作特性吗？
那么电熨斗为什么能够自动控制温度？ [提问]
教材P58思考与讨论 问题。

[放映动画]
放映动画，动态显示电熨斗的工作过程。

[提示]
双金属片上层金属
的热膨胀系数大于下层金属。

[提问]
电熨斗的工作原理是什么？ [总结]
电熨斗的工作原理 不再升温，当温度降低时又会继续加热时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多。

[小组讨论]
思考问题，小组讨论3分钟。

[观察回答]
根据动态动画，观察现象，结合提示，进行思考并回答电熨斗的工作原理。

启发式教学，问题引入，并由浅入深进行提问，更利于思考与理解，建立科学的逻辑思维。

学生小组交流，共同完成任务，训练了合作交流能力。

引导学生进行观察总结，既提升了观察能力，又训练了科学思维、归纳总结能力。

而且学生自己归纳总结，有利于巩固加深对本节知识的认识和理解。

【双金属片的其他应用】
讲授双金属片在日光灯启动器中的应用——教材P57实验内容，并通过动画演示其变化过程，引导学生观察。

[讲授]
双金属片在日光灯启动器中的应用 [放映动画]
放映动画，动态显示日光灯启动器的工作过程。

观察思考，认真分析。

拓宽视野，引申知识，巩固知识的掌握，同时也激发学生学习探究
兴趣。

【温度传感器的应用：电饭锅】
讲授电饭锅的敏感元件感温铁氧体的工作特性，并根据此以及结构图，要求学生按照小组自主探究，完成问题研究，自主探究作业。

[讲授]
感温铁氧体的工作特性以及电饭锅的部分局部结构图。

[课后作业]
教材P59思考与讨论题目+电饭锅的工作原理是什么？（要求小组合作，自主探究）
[小组作业]
小组分工合作，自主探究，观察生活，查找资料，结合本节课所学，思考并得出答案。

培养自主探究能力，以及团队合作交流能力，同时可以拓宽视野，联系生活，更好的理解巩固新知识。

同时也可以增强学生分析问题能力、信息搜集与处理能力，增强物理学科素养。

【光传感器的应用：火灾警报器】
提出问题，引导学生联系生活，发散思维。

讲述火灾警报器的工作原理。

并引导学生根据所学知识，利用所
[提问]
光传感器是什么？ 你知道光传感器有哪些应用吗？ [举例]
条形码扫描笔中的光电传感器及其工作原
根据已有经验，积极发言。

问题导入，联系生活，并不通过了应用的举例开拓视野，激发学生兴趣。

给装置，思考与讨论，设计出摄影用的曝光灯电路（教材P59实验）。

理 ；光电传感器在点钞机中计数作用。

[讲授]
火灾警报器的工作
原理
[提问] 利用所给装置设计
出曝光灯电路。

[设计实验]
小组讨论2分钟，利用所给装置设计出曝光灯电路。

小组讨论，设计实验，巩固应用已学知识，增强合作交流能力，提升科学思维与能力。

【巩固练习，归纳总结】
利用题目，巩固练习，并总结归纳如何分析传感器的工作原理。

[练习题]
提问，并讲授练习。

[归纳总结]
根据做题思路，归纳总结分析传感器工作原理的方法。

思考并练习
通过练习题，综合巩固已学知识，学以致用。

同时根据归纳总结，掌握分析传感器工作原理的方法。

八、板书设计
九、教学反思
“传感器的应用”是一节综合性非常强的课，需要学生较强的知识迁移能力和应用能力。

课前复习以及启发式问题引导，更有利于学生的接受和理解新知识，构建知识体系。

本节课教学思路，以启发性教学为主导，注重于理论联系实际生活，除了物理观念的培养之后，还目的于发展学生的科学思维，理论推导能力，以及科学探究能力，也即增强学生的物理学科素养。

同时，通过鼓励学生观察生活、联系生活，更有利于知识的接纳，激发学习兴趣和探究热情。

课程注重知识的迁移和应用，开拓视野，发散思维，让学生从书本走向生活，培养思考创新能力，提高思维活力。

但是本节课的设置也具有明显的缺陷。

由于设备的限制以及安全和时间的考虑，并没有设置实际动手操作实验，而是以讲授、动态动画代替。

这种替代并不有利于“在做中学”，不利于学生动手操作能力、实验探究能力的培养，也不太利于趣味性课堂的建设。