2019-2020学年度鲁科版选修3-2 5.1揭开传感器的“面纱” 教案(1)
2019-2020学年度鲁科版选修3-2 5.1揭开传感器的“面纱” 教案(1)第3页

常规资源 教师:干簧管2只,光敏电阻、热敏电阻各1只,音乐茶杯、光电报警器示教板1个;

学生:光敏电阻、热敏电阻、烧杯、多用电表各22组。 教学支撑环境 实验室 其 他 记录用的纸、笔等 学习活动设计(描述本专题的学习过程和学习活动) 一、引入新课

1、演示"用干簧管控制电路"实验

演示(实物投影):教师用一条形磁铁靠近、离开如图电路的"干簧管"("干簧管"用盒子盖住),学生观察现象。

提出问题:盒子里有什么样的装置,才能控制电路的通断?(铁磁性物质)。可见该装置能"感知"磁场。

用实物投影仪投出"干簧管"。介绍"干簧管":玻璃管内封入两个用软磁性材料制成的簧片,当磁铁靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通。所以,干簧管能起到开关的作用。

2、播放"自动门"、"烟雾报警器"视频,师生共同得出:红外线 电压 烟雾 电流

3、提出问题:电压、电流等物理量称为电学量,磁场、红外线、烟雾等称为非电学量,则"干簧管"、"自动门"、"烟雾报警器"都有什么共同的本领?(把非电学量的变化转化为电学量的变化。)

小结:以上几个应用都是利用元件对非电学信号的敏感,把非电学量的变化转化为电学量的变化,从而实现自动化。这种元件叫传感器。(配合PPT)

4、简单介绍传感器的分类及组成。

小结:传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或转换为电路的通断。

传感器把非电学量转换为电学量以后,就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了,这正是传感器的优点。

二、传感器的敏感元件

(一)光敏电阻

1、光电传感器

演示 "神奇杯子"(拿起杯子音乐响起,放下茶杯音乐停止)。告知这个音乐杯中装有对光敏感的传感器--光电传感器,通过它能控制音乐声的有无。提出问题:光电传感器由哪些元件组成?基本工作电路?

2、学生猜想光敏电阻的特性。

(1)师出示音乐电路示教板,介绍该音乐电路的组成元件(配合PPT),搞清"干簧管"继电器、蜂鸣器、光敏电阻在电路中的作用,讲明"干簧管" 继电器在电路中的作用及连接方法,同时分清控制电路和被控电路。

(2)提出问题:光敏电阻是如何把采集到的光信号转化为音乐声的有无?

学生思考、猜测:光照变化使得光敏电阻产生电流。

演示:把控制电路中的电源用导线代替,用光照射光敏电阻,学生观察电路是否发出蜂鸣。

(3)引导学生再猜测:光照变化→电路电阻变化→电路电流变化

猜想:光照射强度变化引起光敏电阻阻值变化。

3、师提出探究内容:探究光敏电阻阻值与光照强度变化间的关系,验证猜测。

(1)提出:需要什么器材?(万用电表、光敏电阻、光<自然光>)

(2)学生进行测定光敏电阻阻值特性分组实验。

(3)学生汇报实验结果:光敏电阻阻值随光强的增大而减小。

师生总结: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,从而改变电路中的电流,所以光敏电阻可以用来制作光电传感器。

4、请学生列举生活、生产中哪些方面可用光电传感器。(路灯、自动计数器、自动报警装置等)。(配合"自动计数"视频)

师生共同小结:光传感器可用在自动控制电路和自动测量电路。

(二)热敏电阻

1、提出:若要设计一个简易温度报警电路,你需要什么样的传感器?(对温度敏感的传感器。)

2、师:金属导体的电阻随温度的升高而增大,所以用金属丝可以制作温度传感器,称为金属热电阻。而一种用半导体材料制作的电阻,我们称作热敏电阻,它的阻值又是随温度的变化发生什么样的变化呢?

演示:用万用电表的欧姆档测一只热敏电阻在温度逐渐升高的水中的阻值,学生观察,得结论。

得:热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,且阻值随温度变化非常明显。

3、教师说明热敏电阻有PTC和NTC两种。热敏电阻具有把温度信号转化为电阻信号的特性,所以可用在温度传感器中。

4、设计温度报警电路

①师:若提供了热敏电阻,"干簧管"继电器、蜂鸣器、电源、导线、开关,你能设计一个温度报警电路吗?

②学生分组讨论设计方案,并画出电路图。

③投影学生所设计的电路图,由学生说明其设计的依据。

④学生按所设计的电路图进行组装。

5、小结:温度传感器可以用在①监控温度变化的自动控制电路中;②自动测量电路中。

提出:请同学们课后调查一下生活、生产中,哪些方面用到温度传感器,是起控制作用还是测量作用?(课后作业)

三、对本课所学的知识、方法(如何猜测并进行探究)进行小结。

四、布置作业

1.请调查一下生活、生产中,哪些方面用到温度传感器,分别起自动控制作用还是自动测量作用?(写成书面报告)

2.传感器的应用还只是浅层次的,更重要的是传感器的开发。利用滑动变阻器的接入电路阻值与导线长度成正比的原理(电阻定律 )可以开发什么样的传感器?(写出书面报告。)