4.2 传感器及其应用 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修1 电子控制技术

普 通 高 中 教 科 书 《通用技术》选择性必修1 电子控制技术 第四章　传感器与继电器 第 二 节 传感器及其应用 教学设计 教学背景 党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。 通用技术是一门与科学技术息息相关的学科。回顾人类的发展历程，从石器时代、青铜时代、蒸汽机时代直到当今的信息时代，技术进步改变着人类的生活和生产方式。我们的生活、工作、生产处处都要用到技术，例如我们手中拿的圆珠笔和钢笔就是多次技术改造的结果，使我们足不出户就可以了解世界的电视机也是技术发明的成果。认识技术、善用技术，已成为现代人必须具备的素质。 教学目标： 知识与技能目标: 1.认识常见的传感器，如温度传感器、光传感器等。 2.知道各种传感器的作用及其应用。 　　教学内容分析: 本章以电子控制系统的基本组成部分为主线，介绍常用电子元器件及晶体管、模拟电路和数字电路、传感器与继电器。 我们用眼睛观察多彩的世界，用耳朵聆听大自然美妙的声音。感觉器官使我们时刻感觉到外部世界的复杂变化，并通过大脑控制或调整自身的状态，以适应环境的变化。那么，电子控制系统又是通过什么来获取外部信息，最终完成控制任务的呢？ 学情分析: 　　作为高中生，对生活中的技术产品，依据已有的知识和生活经验有了一定的评价意识和评价标准；在学习过程中，学生也已经理解了技术，只是对这些技术的理解和运用是感性的、不全面的。 教学重难点: 认识常见的传感器，如温度传感器、光传感器等。 知道各种传感器的作用及其应用。 教学策略: 本节课教学主要由教师通过实物和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中自主探究、自主建构设计原则知识并形成能力。以为主线案例，其他实物和图片为辅线案例，贯穿教学始终。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 　　教学过程: 　　情景倒入: 老师：本节课我们学习《通用技术》选修1第四章第 二 节 传感器及其应用。 一、温度传感器的应用 除了在家用电器的电子控制系统中应用温度传感器外，利用热敏电阻对温度变化的高灵敏度还可以制成适宜测量微小物体或物体局部温度的测温计。这种测温计可以用来测量运行中的电机轴承的温度、晶体管的温升、植物叶片温度，以及人体内血液的温度等。 在电子电路中，一般都用热敏电阻组成的温度保护电路对电路中的重要部件的温度进行监测，当温度超过限定值时，启动保护电路。 现代化农业、工业生产中（图4-15）（参见教材P57）需要控制温度时，都会使用由温度传感器组成的自动温度控制系统，使得生产效率提高，保证产品质量。 知识窗 热 电 偶 两种不同材料的导体或半导体A、B串接成一个闭合回路，如图4-16（参见教材P57），并使接点1和接点2处于不同的温度T、T0 ，那么回路中就会存在电动势，因而就有电流产生，这一现象称为热电效应。回路中的电动势称为热电动势，回路中产生的电流称为热电流，导体A、B称为热电极。测温时，接点1置于被测的温度场中，称为热端；接点2一般处在某一恒定温度，称为冷端。由这两种导体组合并将温度转换为热电动势的传感器，称为热电偶。 热电偶可作为温度传感器的敏感元件，它的测量范围很宽，低温可测到-500°C，高温可测到1 600°C。这种传感器在工业生产中得到广泛应用，如炼钢厂检测钢水的温度。 讨论 你还知道哪些温度传感器的应用例子？ 二、光传感器的应用 常见的光传感器有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。光传感器能在光源的配合下识别物体，为自动化设备、计算机和智能机器人提供信息，是目前使用非常广泛的一种敏感元件。光敏器件的发展十分迅速，且品种繁多。 1．光敏二极管和光敏三极管 除了光敏电阻，光敏二极管（图4-17）（参见教材P58）和光敏三极管也是光传感器。光敏二极管和光敏三极管的PN结装在管的顶部，上面有一个用透镜制成的窗口，以便于入射光集中照在PN结上。 从图4-17（c）（参见教材P58）中可以看到，光敏二极管是在反向偏压下工作的，即光敏二极管的负极接电源的正极，光敏二极管的正极接电源的负极。在无光照时，光敏二极管的反向电阻很大，因此只有很小的电流流过电阻RN，该电流为暗电流；当有光照时，在光的激发下产生光生电流，该电流流过电阻RN，在电阻上产生输出电压，从而实现了光信号到电信号的转换。 光敏三极管有2个PN结（图4-18）（参见教材P58），大多数光敏三极管的基极无引出线。光敏三极管在无光照（暗光）时截止，无电流流过电阻RN ；当有光照时，光敏三极管导通，有电流流过电阻RN。 光敏二极管和光敏三极管广泛用于光控电路，如光控调光灯等。 2．红外传感器