5.2常见传感器的工作原理 教学设计-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

常见传感器的工作原理 ★课标解析 《课标》要求：通过实验，了解常见传感器的工作原理。 教材利用“实验探究”，通过热敏电阻这个原件，把非电学物理量———温度，转换为电学量，让学生初步了解热敏电阻用在传感器上的重要意义，激发学生的学习兴趣。同时，本节也将进一步学习其他常见传感器的工作原理，例如光传感器、力传感器等。 ★教学目标 【物理观念】了解不同传感器的特征及工作原理 【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】查阅资料，进一步了解传感器在生产、生活中的广泛应用。 【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． ★教学准备 1．本节教学用1课时。 2．多媒体使用建议。 PPT课件、电脑投影、视频、传感器。 3．教学顺序。 （1）通过视频、图片了解各种各样的传感器，引发问题。 （2）实验探究热敏电阻随温度的变化，学生参与实验、记录数据、提炼结论。 （3）热电阻温度传感器原理及应用。 （4）热双金属片温度传感器的原理及应用。 （5）阅读教科书，了解光传感器和力传感器。 （6）总结，整理。 4．实验注意事项。 （1）每次温度的变化不宜过大。 （2）测电阻时要把多用电表调到电阻挡。 （3）实验过程需同学之间合作，分工要明确。 （4）记录数据要规范，提炼结论要符合学生的认知规律。 ★教学过程 引入主题。 PPT出示烟雾报警器、电熨斗等生活中常见的电器，提出问题：烟雾报警器的工作原理是什么？电熨斗是如何控制温度的？ 温度传感器。 主题一 热敏电阻温度传感器 实验探究热敏电阻随温度的变化。 按照如图所示的电路将热敏电阻接入电路，将多用电表选择开关置于电阻挡，用温度计测量温度，用多用电表测量不同温度下的电阻。 实验步骤： ①连接电路。 ②将热敏电阻和温度计放入热水中。 ③测量并记录水温和电阻值。 ④倒入少许冷水，即改变水温，同时记录水温和电阻值。 用Excel处理表格中的数据，绘制热敏电阻阻值随温度变化的图线。 师：从图线中能得到什么结论？ 学生根据图线的情况进行回答。 师：热敏电阻可以分为负温度系数热敏电阻（NTC）和正温度系数热敏电阻（PTC）。 主题二 热电阻温度传感器 实验：一段钨丝（从旧白炽灯中取出）连成电路，闭合开关，正常发光。当用打火机给钨丝加热时，亮度明显变暗。 生：钨丝的电阻随温度的升高而增大。 师生总结：也可以用金属丝制作温度传感器，称为热电阻温度传感器。 可见，金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。 师：常用的热电阻有哪些？ 生（阅读教科书）：铂热电阻，可适用于﹣200℃~﹢900℃的范围；铜热电阻线性好、廉价，但是高温易氧化，所以适用于﹣50℃~﹢150℃的较低温度范围。 主题三 热双金属片温度传感器 组织学生阅读教科书相关内容。 师：双金属片温度传感器的原理是什么？ 生：金属会因温度升高而膨胀，不同的金属材料在升高相同的温度时，膨胀程度不同。例如，用铁和黄铜制成双金属片，铜的膨胀系数大于铁。 师：双金属片温度传感器的作用是什么？ 生：控制电路的通断。 师：当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 生：常温时，上、下触点是接触的。当温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，双金属片变形，使触点分离，从而切断电源。温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路。这样往复，起到自动控制的作用。 3．光传感器。 组织学生阅读教科书相关内容。 师：什么是光传感器？ 生：光传感器是实现光电转换的元件，它是把光信号转换为电信号的器件。 师；光传感器有哪些应用？ 生：光电门、自动门、非触摸式水龙头、火灾报警 ... ...