5.1 认识传感器 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦“认识传感器”核心内容，通过磁控灯泡魔术盒情境导入，衔接磁场、电路等旧知，结合生活实例建立传感器概念，为后续专项学习搭建基础框架。 特色在于情境激趣与科学探究结合，用干簧管演示、实物图分类、流程框图建模，培养科学思维与探究能力。融入国产传感器研发案例，增强科学态度与责任，帮助学生建立信号转换观念，教师易操作，提升教学效率。

教学设计 课程名称 认识传感器 选用教材 高中物理人教版选修二 教学章节 第五章第一节 授课对象 高二学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课是电磁应用模块开篇，以磁控灯泡魔术盒为趣味情境引入干簧管磁传感器；列举楼道声光控开关、自动门红外传感器、酒精检测仪气体传感器等生活实例，将传感器与人的五官类比，明确传感器本质功能；按照工作原理把传感器分为物理、化学、生物三大类，搭配体温计、电子秤、燃气报警器、血糖仪实物举例；以智能手机内置多种传感器拓展现代应用；最后讲解传感器基本组成（敏感元件、转换元件），梳理 “被测量→电信号→处理 / 显示 / 执行” 完整应用流程。整体遵循 “魔术盒情境激趣→生活实例建立概念→分类认识各类传感器→剖析内部结构与工作流程→现代电子产品拓展” 逻辑链条，衔接磁场、红外线、电路等前面电磁知识，为后续各类传感器专项学习搭建基础框架，紧密贴合生活电子设备、工业检测、医疗仪器实际应用。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已经掌握磁场、红外线、电路、电容器、电磁感应等电磁基础；见过楼道声控灯、手机触屏、电子体温计等带传感器设备，但不知道内部核心元件是传感器；不理解传感器 “非电学量转电信号” 的核心作用；无法区分物理、化学、生物传感器的原理差异，不清楚传感器由敏感、转换元件两部分构成。 2. 能力基础 学生具备基础电路、磁场现象定性分析能力，但从生活设备中提炼 “信号转换” 核心逻辑的归纳能力薄弱；对照实物图区分不同类型传感器、匹配对应被测物理 / 化学量的图像识别能力不足；梳理传感器完整信号传递流程的建模能力零散。 3. 思维基础 学生思维局限于设备整体功能，缺少 “信号转换” 底层器件建模思维；容易混淆传感器与人五官的异同，误以为传感器只能感知单一物理量；分不清敏感元件、转换元件各自作用，难以建立 “外界信号 — 电信号 — 后端处理” 完整链式思维。 三、教学目标 1. 物理观念 理解传感器定义：能感知非电学量，并将其转换为便于处理的电信号；掌握传感器与人五官的类比关系；分清物理、化学、生物传感器三类划分；知道传感器由敏感元件、转换元件组成，熟悉完整工作流程，建立信号转换统一物理观念。 2. 科学思维 依托磁控干簧管魔术盒示意图形成磁传感探究具象思维；借助自动门、酒精检测仪生活实物图形成传感器功能类比思维；利用各类传感器实物对比图形成三类传感器分类归纳思维；结合传感器工作流程框图形成信号传递链式建模思维，培养生活现象提炼物理本质、实物分类归纳、流程框图建模、跨场景类比分析的综合科学思维。 3. 科学探究 观察磁控灯泡魔术盒现象，猜想盒内传感元件；结合自动门、酒精检测仪、声光控灯实例总结传感器共同功能；对比体温计、血糖仪、电子秤区分三类传感器；梳理信号从被测对象到执行机构完整传递路径，完整经历 “魔术情境猜想→生活实例归纳概念→传感器分类对比→信号工作流程建模” 探究流程。 4. 科学态度与责任 通过智能手机、医用检测仪器、工业报警器、智能门禁等日常设备，养成依托趣味魔术提出探究问题、结合生活实物提炼信号转换本质、分类归纳不同传感器适用场景、梳理完整信号处理流程的求真科研品格；传感器是智能制造、智慧医疗、智能终端的核心基础元器件，我国自主研发温度、气体、生物传感芯片广泛用于国产手机、医疗器械、工业自动化设备，认识传感技术支撑智能制造、民生医疗产业，树立学好传感器知识助力国产传感芯片、智能装备自主研发的责任意识。 四、教学重难点 重点 传感器核心功能：把温度、磁场、光、气体等非电学量转化为电信号 物理、化学、生物传感器的区分与典型实例 传感器基本组成：敏感元件、转换元件，完整应用流程 难点 理解 “非电学量→电信号” 转换是所有传感器的核心共性 区分敏感元件、转换元件各自承担的功能 完整梳理传感器信号检测、转换、处理、执行全链条逻辑 五、教学方法 趣味情境导入法：磁控灯泡魔术盒示意图抛出磁传感探究问题； 实例类比法：自动门、酒精检测仪实物图，将传感器类比人体五官； 分类图解法：体温计、电子秤、血糖仪实物图区分三类传感器； 流程框图分析法：传感器工作模式框图拆解信号传递全过程； 小组合作讨论法：合作梳理传感器共性、分类、完整工作流程； 生活拓展法：智能手机内置多种传感器拓展现代智能设备应用。 六、教学资源 人教版选择性必修第二册课本；磁控干簧管魔术盒示意图、干簧管工作电路图、各类传感器实物对比图、传感器完整工作流程框图；干簧管、磁铁、小灯泡、电子体温计、手机；多媒体课件、黑板、直尺、传感器分类整理思考题。 七、教学设计 教学环节 教师活动 学生活动 磁控魔术盒趣味情境导入，抛出磁传感核心问题 · 展示磁控灯泡魔术盒示意图 · 提出教材开篇问题：盒子无外置开关，磁铁靠近灯泡发光、移开熄灭，盒内是什么元件实现磁场控灯？给学生两分钟同桌交流，结合磁场、电路知识自主猜想。 · 告知学生本节课先通过干簧管认识最简单的磁传感器，结合大量生活实例总结传感器通用定义；按原理分为物理、化学、生物三类并匹配实例；最后拆解传感器内部组成，梳理信号转换完整工作流程。 · 递进抛出导学思考题 1：楼道声光控灯感知光、声音，自动门感知人体红外，它们都把什么量转换成了电信号？预留概念归纳环节验证猜想。 观看磁控灯泡魔术盒示意图，结合磁场、电路知识交流盒内元件猜想；回顾磁场、红外线、电路相关内容；抄写课题《认识传感器》，带着 “怎样把光、磁、温度这类看不见的量变成电路能识别的电信号” 的疑问进入新课学习。 干簧管演示、传感器概念与分类探究 · 展示干簧管结构与工作电路图 · 讲解干簧管属于磁传感器：玻璃管内软磁簧片，磁场靠近磁化接通电路，实现磁场控制电路，直观体现 “磁场（非电学量）→电路通断电（电信号）”。 · 展示自动门、酒精检测仪实物图 · 结合楼道声光控灯类比人体五官：传感器相当于机器的五官，专门感知温度、光、磁、气体等非电学量，并统一转换成电信号，方便电路、计算机处理。 · 展示各类传感器实物对比图 · 依次讲解三类传感器：物理传感器依靠力、磁、光、热等物理效应（电子体温计、电子秤）；化学传感器依靠化学反应检测气体、离子（酒精检测仪、燃气报警器）；生物传感器依靠生物活性物质识别生物分子（血糖仪）。 · 出示配套思考讨论题：手机里的加速度传感器、光线传感器属于哪一类？为什么？带领学生结合分类标准完整作答。 · 组织三分钟四人小组讨论：所有传感器的共同特点是什么？每组推选代表提炼 “非电学量转电信号” 核心共性。 观看干簧管工作电路图，记录磁场控制电路通断的工作原理；观看自动门、酒精检测仪实物图，在草稿纸上记录 “红外、酒精浓度转电信号” 的转换逻辑；观看各类传感器实物对比图，区分物理、化学、生物传感器典型设备；独立完成手机传感器分类思考题；小组讨论传感器通用核心功能，听完讲评建立传感器概念、分类完整定性认知。 X 射线、γ 射线拓展、课堂总结、分层课后任务 · 展示传感器应用一般模式流程框图 · 分步拆解完整链条：被测量→敏感元件（感知外界信号）→转换元件（转为电信号）→信号调整电路，电信号分三路：显示器读数、执行机构动作、计算机运算；说明部分器件敏感、转换元件合二为一（热电偶）。 · 整合四张配图梳理课堂主线：磁控灯泡魔术盒示意图抛出磁传感探究问题→干簧管工作电路图演示磁传感器信号转换→自动门酒精检测仪实物图归纳传感器通用定义→各类传感器实物对比图划分三类传感器，完整覆盖趣味导入、元件演示、概念归纳、分类梳理四层核心内容。 · 按照课本行文梳理全课脉络：磁控干簧管魔术盒情境激趣→借助干簧管电路图认识磁传感器，提炼传感器核心功能→自动门、酒精检测仪实例类比人体五官，给出传感器定义→实物图对比划分物理、化学、生物三类传感器→流程框图拆解敏感元件、转换元件与完整信号传递流程，黑板同步简易思维导图，标记传感器核心功能、三类划分、内部组成三大核心知识点。 · 分层布置贴合课本的课后任务：基础任务整理传感器定义、三类传感器各举一例，完成 2 道传感器分类判断题；拓展任务观察自己手机设置，查找本机搭载的传感器种类，下节课课堂分享。 观看传感器工作流程框图，分阶段标注敏感元件、转换元件功能与信号走向；两人一组复述 “非电学量→电信号→显示 / 执行 / 计算机” 完整流程；小组合作区分物理、化学、生物传感器适用场景；整合本节课四张图文对应知识点，容易混淆敏感与转换元件功能、三类传感器划分标准、传感器核心共性三类高频易错点；记录分层课后作业要求，规划习题书写、手机传感器调研拓展任务。 课堂收尾 · 回扣开篇磁控灯泡魔术盒示意图完整总结：传感器的核心作用是将光、磁、温度、气体、生物浓度等非电学量转换为电信号；分为物理、化学、生物三大类，干簧管、红外感应、测温设备属于物理传感器；基本由敏感元件、转换元件组成，信号经转换后可显示、驱动设备或交由计算机处理；广泛用于门禁、医疗、手机、工业报警设备，完成电磁电路、传感元件完整应用知识闭环。 回顾传感器定义、三类划分、内部元件、完整信号流程全部知识点，整理干簧管演示、实物分类、流程框图分析笔记，规划课后任务完成顺序。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托磁控灯泡魔术盒示意图、干簧管工作电路图、自动门与酒精检测仪实物图、各类传感器实物对比图四组素材开展趣味魔术情境导入、磁传感电路演示、生活设备实例类比、三类传感器分类归纳、智能终端拓展教学，培养学生依托趣味磁控魔术提出底层器件探究问题、借助干簧管电路直观理解信号转换、结合门禁、医疗、手机实物归纳传感器通用功能、按工作原理分类梳理不同传感设备的求真科研品格；传感器是智能制造、智慧医疗、智能手机、自动驾驶装备的核心底层元器件，我国实现温度、气体、生物传感芯片全产业链自主研发，支撑工业自动化、家用智能设备、医用检测仪器产业发展，让学生认识传感技术事关国家智能制造、民生医疗、电子信息产业发展，引导学生扎实掌握传感器信号转换原理、分类标准、内部结构相关知识，树立依托电磁与传感知识助力国产传感芯片、智能检测装备自主研发的责任意识。 十、教学反思和修改 教学反思：本节课使用四张教材配图完成磁控魔术导入、干簧管电路演示、生活实例归纳、传感器分类梳理全流程教学，但学生普遍存在三类典型认知误区：一是误以为传感器只能把磁场、光转为电信号，忽略温度、气体、生物浓度等被测对象；二是分不清敏感元件、转换元件各自功能，混淆二者分工；三是容易把血糖仪、酒精检测仪归为物理传感器，记混化学、生物传感器划分依据。小组讨论时部分学生不能完整说出传感器 “非电学量转电信号” 这一共性。 修改措施：课前印制三类传感器区分、敏感 / 转换元件功能填空预习学案；播放干簧管通断、手机各类传感器工作动态短视频；延长四人一组传感器共性提炼、三类设备分类对比讨论时长，强化信号转换核心本质、三类传感器区分、敏感与转换元件分工三类专项训练；增加传感器分类、元件功能区分随堂小题，课堂即时纠错。 学科网（北京）股份有限公司 $