3.5 压电式传感器（教案）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

《传感器及应用》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务3.5 压电式传感器 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 根据教育部颁布的《中等职业学校机电技术应用专业教学指导方案》中主干课程传感器及应用的教学基本要求，并参照有关行业的职业技能鉴定规范及中级技术工人等级标准编写的中等职业教育国家规划教材。 背景分析 本书主要内容包括传感器的基本概念、参量传感器、发电传感器、其他传感器、传感器的信号处理、抗干扰技术、检测仪表概述、传感器在机电产品中的应用等。本书可作为中等职业学校机电技术应用专业教材，也可作为相关行业岗位培训教材或自学用书。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 全面贯彻素质教育思想，从社会发展对高素质劳动者和中初级专门人才需要的实际出发，注重对学生的创新精神和实践能力的培养。 熟悉和掌握压电式传感器的基本原理和结构； 理解和运用压电式传感器的测量转换电路，以及压电式传感器的结构和应用等内容进行掌握； 学习任务 描述 熟悉和掌握压电式传感器的基本原理和结构； 理解和运用压电式传感器的测量转换电路，以及压电式传感器的结构和应用等内容进行掌握。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 熟悉和掌握压电式传感器的基本原理和结构； 教学难点 理解和运用压电式传感器的测量转换电路，以及压电式传感器的结构和应用等内容进行掌握。 教学难点突破方法 利用现场讲解，突破教学难点。充分把握课前导学、课中做学、课后督学三个环节，让重难点突破融入到每个环节。课堂教学中设置了两个学习任务，通过任务的达成，专业水平得到层级的提升，实现重难点的突破。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《传感器及应用》，主编：吴旗，2010年1月第2版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 问题引入：分小组总结压电式传感器的工作原理及结构。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） [探索新知]（2分钟） 压电式传感器是一种典型的自发电式传感器，它以某些电介质的压电效应为基础，在外力 作用下电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。压电式传感器是一种力敏感器件， 它也可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，如压力、加速度等。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生根据所学知识上网查一下关于此课堂所涉及的新闻和时政等，可以用于小组间的分享。 使用学生对自己专业有个大概了解，自己再去收集相关资料拓展自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） [学习新知]（14分钟） 一 、基本工作原理 1. 压电效应 压电式传感器都是利用压电材料的正压电 效应。在水声和超声技术中，则利用逆压电效应制作声波和超声波的发射换能器。 2. 压电材料 压电晶体是一种单 晶体，例如石英晶体、酒石酸钾钠等；压电陶瓷是一种人工制造的多晶体，例如钛酸钡、锆钛 酸铅、铌酸锶等；有机压电材料属于新一代的压电材料，其中较为重要的有压电半导体和高分 子压电材料。下面以石英晶体与压电陶瓷为例简要说明压电效应。 (1)石英晶体 根据结构分析，石英晶体结构是结晶六边形体系，棱柱体是它的基本组 织，在它上面有三个直角坐标轴，如图3-27 所示。图 b 是石英晶体中间棱柱断面的下半部 分，其断面为正六边形；z 轴是晶体的对称轴，称它为光轴，在该轴方向上没有压电效应； x 轴称为电轴，垂直于x 轴晶面上的压电效应最显著;y 轴称为机械轴，在电场的作用下沿此轴 方向的机械变形最显著。如果从石英晶体上切割出一个平行六面体，使它的晶面分别平行于电 轴、光轴和机械轴，如图3-27b 中阴影部分所示，那么在垂直于光轴的力 (F, 或 F) 的作用 下，晶体会发生极化现象，并且其极化矢量是沿