8.3 跨学科实践：传感技术 教案--2025-2026学年物理教科版（2024）九年级上册

3跨学科实战：传感技术 一、教学日标 【知识目标】 1.了解通电导线在磁场中会受到力的作用。 2.认识通电导线在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。 3.了解传感器材料及传感的应用。 【能力目标】 1.探究并了解通电导线在磁场中会受到力的作用。 2.知道动圈式话筒和扬声器的工作原理。 3.通过设计简易光控路灯，培养学生的实践设计能力、观察分析能力和解决问题的能力。 【素养目标】 1.通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。 2.通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥妙。 3.通过对传感器的了解和制作简易光控路灯，解决实际问题，培养实践能力和解决问题的能力。 二、教学重难，点 【教学重点】 1.通电导线在磁场中受到力的作用。 2.动圈式话筒和扬声器的工作原理。 【教学难点】 制作简易光控路灯。 三、教学过程 一、新课导入 “千里眼”和“顺风耳”是我国古代传说中的著名角色，出现在《西游记》等文学作品中。它们寄托了人类 千万年以来的梦想—看到远处的物体，听到远处的声音。 今天，通过望远镜、网络视频对话，“千里眼”已成为现实。那么，我们是怎么实现“顺风耳”的呢？下面 我们一起进行探索。 二、教学步骤 探究点1把声音转换为电流 【阅读课本】P150151“把声音转换为电流” 【思考1】声电转换的物理原理是啥？ 【提示】声电转换过程中，声音的机械振动通过线圈切割磁感线产生感应电流（电磁感应现象），电信号强度 与振动幅度相关，频率与振动快慢一致。此过程类似于发电机的工作原理。 【思考2】声电转换时，示波器上的图形有什么变化？ 【提示】通过电声转换器（如传声器）将声波振动转换为电信号。示波器将接收到的电信号通过电子束扫描或 数字采样处理后，以波形形式呈现在屏幕上，展示声波频率、幅度等特性。 【思考3】话筒（动圈式麦克风）的工作原理是啥？ 【提示】动圈式麦克风将声音转换为电流的过程基于电磁感应原理，以下是其工作原理的步骤： (1)声波振动振膜：当声波（空气振动）撞击话筒的振膜时，振膜随之振动。 (2)线圈切割磁感线：振膜连接到一个悬挂在水磁体磁场中的线圈（音圈）。当振膜振动时，线圈随之在磁场中 前后运动，切割磁感线。 (3)产生感应电流：闭合电路，线圈在磁场中运动时会产生感应电流。电流的波形与声波振动同步，实现声 能到电能的转换。 (4)信号输出：产生的电信号通过导线传输至输出接口，送入放大器或录音设备。动圈话筒无需外部供电， 属于被动工作。 总结：动圈式话筒通过振膜一线圈一磁场的机械运动，将声波转换为电信号，核心依赖电磁感应，适用于高 可靠性场景。 探究点2把电流转换为声音 【阅读课本】Ps112“把电流转换为声音” 【思考1】P2“活动”中粘着线圈的纸片有什么反应？ 【提示】会米回振动 【思考2】扬声器的工作原理是啥？ 【提示】扬声器（俗称喇叭）是将电信号转换为声音的设各，其工作原理解释如下： 1.工作原理步骤 (1)电信号输入：音频信号（变化的电流）通过音圈时，音圈周围产生交变磁场。 (2)磁场相互作用：音圈的磁场与永磁体的固定磁场相互作用，产生力的作用，推动音圈沿轴向（前后）运动。 (3)机械振动传递：音圈带动振膜振动，振膜的位移幅度和频率与输入电信号一致，从而复现原始声音波形。 2.声波产生 振膜振动压缩和稀疏周围空气，形成声波，通过空气传播到人耳，被感知为声音。 3.关键物理原理 ()电磁感应：电流通过导体在磁场中受力 (2)机械共振：振膜的固有频率影响扬声器的频率响应范围。 (3)声学转换：机械振动能量转化为空气中的声能。 总结：扬声器通过电磁力将电信号转化为机械振动，再通过空气传播为声波。这一过程涉及电、磁、机械和 声学的多重能量转换。 探究点3传感技术 【阅读课本】P1521g“传感技术” 【思考1】什么是传感器？ 【提示】声、光、热、力等信息都可以转换为电信号，实现这些转换的器件。 【思考2】传感器与计算机结合是什么？ 【提示】传感器与计算机结合，组成了新一代的“智能化仪表”，在科学研究、测量技术、智能制造等领域 广泛应用。 【思考3】传感器在哪些领域应用？ 【提示】1工业制造：自动化生产、设备监测、安全防护。 2.汽车与交通：智能驾驶、车联网。 3.医疗健康：远程手术、健康监测。 4.环境监测：气象与生态、空气质量。 5.航空航天：飞行控制、设备检测。 6.智能家居与消费电子：家电控制、人机交互。 7.农业与畜牧业：精准农业、智能养殖。 8.机器人技术：人形机器人、工业机器人。 探究点4实践活动：追寻传感器 【阅读课本】P15314“实践活动：追寻传感器” 【自制简易光控路灯】 方案：光敏电阻十三极管控制电路 【器材】光敏电阻（用于感知环境光线变化，暗阻最高可达20M2,亮阻最高达100水2）：三极管（继电器开关， 作为开关控制负载通断)：电阻（调节分压值和灵敏度，典型值为10~100k2):负载（手电筒或小功率LED灯）。 【电路原理】 1.白天：光线充足时，光敏电阻阻值降低，三极管基极电压低于导通值，三极管截止，灯不亮。 2.夜晚：光线减弱，光敏电阻阻值升高，三极管基极电压上升至导通值，三极管导通，灯点亮。 【制作步骤】 1.将光敏电阻与R1串联，形成分压电路，连接至三极管基极。 2.负载(LED或灯泡)串联在三极管集电极与电源正极之间，发射极接地。 3.调整R1阻值可改变光控灵敏度（如亮/灭）。 【注意事项】 1.灵敏度调整：通过调整分压电阻或电位器优化光控响应范围。 2.结构组装：使用接线端子固定导线，扎带整理线路，确保稳定性。 四、教学反思