（选必2：核心素养）5.2 常见传感器的工作原理及应用（教案3）

skybamboo · 发表于 10 小时前

5.2常见传感器的工作原理及应用
〖教材分析〗
本节的教学内容是了解光敏电阻、热敏电阻以及电阻应变片的工作原理，及其在现实生活中的应用。传感器不是一层不变的，它是针对特定的工作需要而制作出来的。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念∶了解传感器的感念，知道非电学量转化为电学量的技术意义。
科学思维∶知道传感器是如何将非电学量转化为电学量的物理过程，培养学生理论联系实际的思维习惯。
科学探究：看视频，增减视野，广泛了解传感器在社会生产中的应用。
科学态度与责任∶在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。
〖教学重难点〗
教学重点：了解各种传感器的工作原理。
教学难点：知道不同传感器在实际生产中应用时所涉及的物理原理。
〖教学准备〗
多媒体课件
〖教学过程〗
一、新课引入

我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢?利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢?
二、新课教学
（一）光敏电阻
1.光敏电阻的制作

特定材料：硫化镉，它有光，电阻率小；无光、电阻率大。
制作：把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极，这就制成一个光敏电阻。

2.光敏电阻的特性与原理
实验：观察光敏电阻特性

将一只光敏电阻接到多用电表的两端，选择开关置于倍率为×100的电阻挡。在室内自然光的照射下，电阻约有多大?用手掌遮光时电阻又是多少?用阳光直接照射呢?
换用一只普通的电阻，小心地把它表面的漆层除去一些，使里面的导电膜露出来接受光照。重做上述实验，结果相同吗?
动图展示过程。
结论：（1）光敏电阻在暗环境下电阻值很大，随着光强的变化阻值不断减小，强光照射下电阻值很小;
（2）光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。

3.光敏电阻的应用——计数器
A是发光仪器，B是接收光信号的仪器。
无物品→光照→电阻小→电压低；有物品→挡光→电阻大→电压高。
这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。

金属热电阻和热敏电阻

1.原理与特性

特性：金属的电阻率随温度的升高而增大

应用——电阻温度计

原理：把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。

实验：观察热敏电阻特性

将多用电表的选择开关调到电阻挡（注意选择适当的倍率），然后仿照图所示的方法，将一只热敏电阻连接到多用电表表笔的两端。
分别用手和冷水改变热敏电阻的温度，观察电阻的变化情况。

2.应用————油位报警装置

油位高→电阻大→灯不亮

油位低→电阻小→灯亮→报警

（三）电阻应变片
1.原理与特性
根据电阻的决定式<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>
拉力→L变长→S变小→电阻变大，压力→L变短→S变大→电阻变小。这就是金属的电阻应变效应。
原理：能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。

2.应用——电子秤（力传感器）

在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。
原理：应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。
力传感器除了可以测量重力外，应变式力传感器也用来测量其他各种力，如汽车和卷扬机的牵引力等。

3.电容式传感器
电容式位移传感器能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量
拓展学习：霍尔元件

洛伦兹力等于电场力：<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>
电流微观表达式：<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>
联立得：<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>
令<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>
所以<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>
课堂练习
按照你对以下几种传感器的理解填写下面的表格，并和同学们讨论可能的工作原理。

传感器名称	输入的物理量	输出的物理量
光敏电阻	光	电阻
热敏电阻	温度	电阻
金属热敏电阻	温度	电阻
电阻应变片	力	电阻
电容式位移传感器	位移	电容

〖板书设计〗
5.2常见传感器的工作原理及应用
1.光敏电阻（光传感器）：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
2.热敏电阻和金属热电阻（温度传感器）：热敏电阻或金属热电阻∶把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
3.电阻应变片（力传感器）：应变片发生形变时其电阻随之发生变化，把形变这个力学量转换为电压这个电学量。
4.电容式传感器（位移传感器）：电容式位移传感器能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量。
〖教学反思〗
本教案的内容完善，思路清晰，讲解到位。本课的几个例子都是来自生活中的例子，只是真正把它剖析开来后，发现他们也是十分简单的。这样有助于激发学生学习物理的热情，更加形象的认识和理解事物的本质。

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