第五章 传感器 复习与提高 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是传感器整章复习讲练课，依托A、B组习题分层推进，系统梳理传感器定义、五类敏感元件特性及自动控制通用链路，通过思维导图串联零散知识点，表格对比元件规律，构建“非电学量→敏感元件→电学量→放大→驱动负载”的完整知识网络。 其亮点在于采用分层讲练与图文结合策略，A组聚焦生活场景如光控路灯电路设计，B组侧重图像绘制与霍尔效应推导，结合电磁开关结构图等培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，小组合作辨析易混元件助力个性化复习，帮助学生巩固知识，教师精准把握学情提升复习效率。

教学设计 课程名称 复习与提高 选用教材 高中物理人教版选修二 教学章节 第五章传感器整章复习讲练课 授课对象 高二学生 授课类型 知识体系梳理课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课依托教材《复习与提高》A、B 两组习题，完成传感器全章系统性复习，串联前三节核心知识：第一节传感器基础定义与分类，第二节光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片四类电阻式敏感元件原理，第三节门窗防盗、光控路灯两套自动控制装置、三极管、电磁继电器、双金属片温控元件。课堂以习题为载体分层推进：A 组侧重生活传感器识别、基础电路设计、双金属片温控问答，覆盖自动干手机、洗衣机水位、光控路灯、电熨斗四类生活模型；B 组侧重数据图像绘图、分压电路设计、光电火灾报警器、应变片电子秤、霍尔效应磁传感综合推导。教学统一梳理自动化控制通用链路：非电学量→敏感元件→电学量→三极管放大→电磁开关驱动负载，借助习题图像、装置原理图查漏补缺易混知识点，整合元件辨析、电路读图、实验故障、定量推导四类解题方法，构建完整可迁移的传感器知识解题框架，实现理论、实操、计算、应用全方位巩固。 二、学情分析 1. 知识基础 学生零散掌握各小节单一元件规律，但知识碎片化，无统一体系；极易混淆金属热电阻与半导体热敏电阻随温度的阻值变化趋势，分不清光敏、应变、干簧、双金属片各自感知的物理量；对三极管信号放大、电磁继电器大功率负载驱动分层功能记忆模糊；面对 A 组电路设计、B 组霍尔效应定量推导综合习题，无法完整梳理多级信号转换流程，审题时不能快速匹配习题场景对应的传感元件模型。 2. 能力基础 学生具备单一元件简单电路分析能力，但复合多级控制电路图拆解、数据表格描点绘图、定量公式推导的综合探究能力薄弱；对照电磁开关、双金属片、应变秤、霍尔元件实物原理图提取物理规律的图文转化能力不足；自主分析路灯、火灾报警器、电子秤习题故障、规范书写电路设计步骤的解题表达能力零散。 3. 思维基础 学生思维孤立碎片化，仅能单独记忆元件特性，缺少 “传感采集 — 信号放大 — 开关执行” 链式建模思维；分不清三极管、电磁继电器两层开关分工，不会把课堂防盗、光控实验模型迁移到复习习题同类场景；处理 B 组霍尔效应、电子秤推导题时，难以结合力学、电路、磁场多模块综合分析，缺少跨板块综合建模思维。 三、教学目标 1. 物理观念 构建完整传感器知识体系，牢牢抓住 “非电学量转化为电信号” 核心本质；清晰区分光敏、热敏、应变片、干簧管、双金属片五类敏感元件材料、变化规律、适用场景；掌握三极管、电磁继电器在自动控制电路的分层分工；能结合 A、B 组习题干手机、路灯、熨斗、火灾报警器、电子秤、霍尔磁传感模型复述完整控制流程，建立标准化多级自动化控制统一物理观念。 2. 科学思维 依托电磁开关内部结构图形成电磁控制电路分层建模思维；借助电熨斗双金属片构造图形成温度形变传感对比归纳思维；利用光敏电阻照度 - 阻值坐标图形成数据图像定量分析思维；结合霍尔效应导体板原理图形成磁场、电流、电压综合推导思维，培养单元知识体系归纳、复合电路分层拆解、表格数据图像转化、多板块综合定量推导、习题场景模型迁移的综合科学思维。 3. 科学探究 自主梳理整章思维导图，小组合作横向对比五类敏感元件异同；对照电磁开关、双金属片原理图完成 A 组问答与电路设计；根据光敏照度表格描点绘制 R - 照度曲线，完成 B 组分压电路搭建设计；逆向推导电子秤、霍尔效应定量关系式，完整经历 “框架梳理→A 组生活传感习题讲练→图像数据探究→B 组综合推导习题突破” 复习探究流程。 4. 科学态度与责任 结合自动干手机、家用洗衣机、电熨斗、市政路灯、商场火灾报警器、车载称重设备、磁检测仪器等习题中的民生、工业、市政实例，养成自主搭建单元知识框架、对照实物图拆解多级控制电路、根据实验数据绘制定量图像、综合多板块知识推导物理关系式的严谨理科探究品格；光敏、热敏、霍尔、应变传感元件是智能家居、工业称重、火灾安防、磁场检测设备核心器件，我国实现全系列传感芯片、配套控制电路自主量产，支撑国产智能家电、工业自动化、城市安防设备普及，认识传感物理知识支撑民生智能设备、工业检测、城市基础设施产业发展，树立扎实掌握传感器原理、电路分析、定量推导知识助力国产智能检测装备自主研发的责任意识。 四、教学重难点 重点 五类敏感元件规律横向对比，金属 / 半导体温度电阻变化区分 A 组习题：红外 / 压力 / 磁 / 光传感器场景识别、光控路灯电磁开关电路设计、双金属片电熨斗温控原理 B 组习题：光敏电阻照度图像绘制、分压照明电路设计、应变电子秤、霍尔效应基础推导 自动控制通用链条：被测物理量→敏感元件→分压电信号→三极管放大→电磁继电器驱动负载 难点 复合多级控制完整信号转换流程规范文字描述、电路原理图规范绘制 B 组霍尔效应电势高低判断、霍尔电压定量公式推导 习题场景与课堂实操防盗、光控实验模型快速迁移，故障逆向分层推理 五、教学方法 框架思维导图梳理法：教师带领搭建全章三层主干知识框架，串联零散知识点； 图文结合讲练法：依托教材装置、坐标、霍尔元件原理图同步拆解 A、B 组习题； 表格对比归纳法：五类敏感元件横向对比，辨析易混阻值变化规律； 小组合作讨论法：小组互助辨析易混元件、分析电路故障、推导定量关系式； 图像数据探究法：根据光敏照度表格描点绘图，总结阻值随光照变化规律； 模型迁移法：课堂门窗、光控实验模型直接复用解决复习同类电路习题。 六、教学资源 人教版选择性必修第二册第五章《复习与提高》习题页；电磁开关内部结构图、电熨斗双金属片构造图、光敏电阻照度 - 阻值坐标图、霍尔效应导体板原理图；五类敏感元件对比表格、全章思维导图模板、A/B 组分层复习习题、多媒体电路动画、黑板、直尺、图像描点草稿纸。 七、教学设计 教学环节 教师活动 学生活动 复习导入，搭建全章整体知识框架 · 抛出复习核心问题：A 组自动干手机、洗衣机、路灯、电熨斗，B 组火灾报警器、电子秤、霍尔磁探测器，这些设备内部传感器共用什么转换逻辑？五类敏感元件分别对应什么非电学量，多级电路如何联动实现自动控制？引导学生快速回顾前三节内容。 · 带领学生搭建三层主干框架：①传感器定义与五大类敏感元件；②三极管、电磁继电器、双金属片辅助控制元件功能；③两类实操自动装置与复习习题场景模型对应。 · 递进导学提问：金属热电阻、半导体热敏电阻阻值随温度变化趋势相反，分别适配电熨斗哪种温控场景？光控路灯白天熄灭、夜晚点亮依靠哪类敏感元件与电磁开关配合？ 跟随教师梳理三层知识框架，在草稿纸上记录主干知识点；快速回忆干簧管、光敏、热敏、应变片、双金属片五类元件；带着易混元件辨析、多级电路设计、定量推导三大复习重难点进入本节课。 A 组生活传感习题讲练，图像与装置原理图辨析 · 展示电磁开关内部结构图 · 精讲 A 组第 3 题光控路灯完整电路设计逻辑：白天光照强，光敏电阻阻值接近 0，励磁线圈电流大，电磁铁吸合铁片，3、4 触点断开路灯熄灭；夜晚光照弱，光敏电阻阻值无穷大，线圈电流小，弹簧片复位接通 3、4，路灯点亮，分步示范规范电路原理图绘制要点。 · 展示电熨斗双金属片构造图 · 讲解 A 组第 4 题双金属片温控原理：上层金属膨胀系数更大，升温后双金属片向下弯曲断开触点；调温旋钮升降螺钉改变触点初始间距，调节断开温度适配棉麻、丝绸衣物。 · 依次精讲 A 组 1、2 基础选择题：自动干手机采用红外线传感器、洗衣机水位选用压力传感器，区分温度、压力、红外、生物四类传感器适用场景。 · 出示配套小组讨论题：楼道声光控灯白天不工作、夜晚点亮，核心感光敏感元件是什么？若夜晚灯不启动，从光敏电阻、励磁线圈、电磁开关三层分析故障成因。 · 组织三分钟四人小组讨论：金属热电阻、热敏电阻分别适合高精度测温、简易温控哪种场景，结合电熨斗装置说明理由；每组推选代表从阻值随温度变化快慢角度分析。 观看电磁开关内部结构图，分层梳理光控路灯完整信号转换链条，模仿规范绘制电路原理图；观看电熨斗双金属片构造图，记录双金属片热膨胀形变控温逻辑，复述调温旋钮工作原理；完成自动干手机、洗衣机传感器选型选择题；小组合作分析光控路灯故障分层排查思路，对比两类温度传感元件适用场景，听完讲评建立光、温、磁三类基础传感装置完整定性认知。 B 组综合图像、推导习题突破，课堂总结、分层课后任务 · 展示光敏电阻照度 - 阻值坐标图 · 带领学生根据习题表格描点连线，总结规律：照度越大、光照越强，光敏电阻阻值单调减小；精讲 B 组第 2 题分压照明电路设计，选取 R=20kΩ 定值电阻与光敏电阻串联，照度 1.0lx 时光敏 20kΩ，1、2 两端分压升至 2V 触发照明。 · 展示霍尔效应导体板原理图 · 分步精讲 B 组第 5 霍尔效应大题：电子定向运动向下偏转，上侧面电势更高；分段推导霍尔电压UH​=BI/ned​，说明UH​与 B 成正比，线性霍尔元件可测电流、开关型霍尔元件测转速。 · 依次讲解 B 组 1 家电传感器调查、3 光电烟雾报警器、4 应变片电子秤推导习题，把电子秤弹簧形变、应变片阻值变化、电压示数串联完整梳理。 · 整合四张配图梳理复习主线：电磁开关内部结构图拆解 A 组光控路灯电路→电熨斗双金属片构造图讲解温控问答→光敏照度坐标图完成 B 组图像绘图与分压电路→霍尔效应导体板原理图突破磁场电压定量推导，完整覆盖生活传感问答、电路设计、图像探究、综合定量推导四层核心复习内容。 · 按照课本习题行文梳理全课复习脉络：框架导入设问→A 组生活家电、市政路灯、电熨斗习题依托电磁、双金属装置图讲练→光敏照度坐标图完成 B 组图像探究与照明电路设计→霍尔元件原理图突破磁场定量推导；黑板同步思维导图，标记五类敏感元件变化规律、自动控制通用链条、两类综合推导题型解题思路三大核心知识点。 · 分层布置贴合教材习题的课后任务：基础任务完成 A 组全部问答与电路绘图，整理五类敏感元件对比表格；提升任务完成 B 组光敏图像绘制、分压电路、电子秤关系式推导；拓展任务调研家中三类带传感器电器，标注内部敏感元件，下节课展示分享。 观看光敏照度坐标图，跟随教师描点绘制曲线，记录光照与阻值变化规律，完成分压照明电路原理图设计；观看霍尔效应导体板原理图，区分电子偏转方向、上下侧面电势高低，完整抄写霍尔电压推导步骤；两人一组梳理电子秤 “重物质量→弹簧形变→应变片阻值→电压示数” 完整链条；小组合作整理 A、B 组高频易错点：金属 / 半导体温阻变化、三极管与电磁开关分工、霍尔元件摆放对U回扣开篇复习问题完整总结：本章所有传感器、复习习题设备统一控制逻辑：光、温度、压力、磁场等非电学量经敏感元件转化为电阻变化，串联分压得到微弱电压，三极管放大后驱动电磁继电器控制路灯、蜂鸣器、电热丝等负载；光敏、热敏、应变、干簧、双金属片五类元件对应不同被测物理量，A 组侧重生活装置定性分析、B 组侧重图像绘图与磁场、力学定量推导，所有习题均可依托课堂两套实操实验模型分层拆解分析，完成传感器从单一元件、实操装置到综合习题计算的完整知识闭环。​的影响；记录分层课后作业要求，规划表格整理、绘图、推导习题完成顺序。 课堂收尾 · 回扣开篇复习问题完整总结：本章所有传感器、复习习题设备统一控制逻辑：光、温度、压力、磁场等非电学量经敏感元件转化为电阻变化，串联分压得到微弱电压，三极管放大后驱动电磁继电器控制路灯、蜂鸣器、电热丝等负载；光敏、热敏、应变、干簧、双金属片五类元件对应不同被测物理量，A 组侧重生活装置定性分析、B 组侧重图像绘图与磁场、力学定量推导，所有习题均可依托课堂两套实操实验模型分层拆解分析，完成传感器从单一元件、实操装置到综合习题计算的完整知识闭环。 回顾五类敏感元件变化规律、自动控制通用链条、A/B 组两类题型解题方法全部知识点，整理装置图、坐标图、霍尔原理图对应的习题笔记，规划课后分层复习任务完成顺序。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托电磁开关内部结构图、电熨斗双金属片构造图、光敏电阻照度坐标图、霍尔效应导体板原理图四组教材配图开展生活家电、市政照明、工业检测、磁场探测四类习题分层讲练，培养学生依托家用、工业自动设备提出传感控制原理探究问题、对照装置电路图分层拆解多级信号转换流程、根据实验照度数据绘制定量图像、结合力学电路磁场多板块知识推导霍尔电压关系式的严谨理科探究品格；光敏、热敏、应变、霍尔传感元件是全屋智能家居、市政道路照明、商场火灾安防、车载称重、工业磁场检测设备的基础核心器件，我国实现全套基础传感芯片、配套控制电路、霍尔磁传感元件自主量产，支撑国产智能家电、城市基础设施、工业自动化检测装备普及，让学生认识传感器相关物理原理、电路设计、定量推导知识事关民生智能设备、城市安防、工业检测产业发展，引导学生扎实掌握五类敏感元件变化规律、多级自动控制电路分析、图像绘图与霍尔定量推导方法，树立依托传感物理知识助力国产智能家居、工业自动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结合 A、B 组全套复习习题完成单元框架梳理、生活装置定性问答、光敏图像绘图、霍尔效应定量推导全流程复习教学，但学生普遍存在三类典型易错问题：一是记反金属热电阻与半导体热敏电阻随温度的阻值变化趋势，电熨斗温控原理描述逻辑混乱；二是绘制光控路灯、分压照明电路图时，分不清励磁线圈、路灯两条独立供电回路，元件符号使用不规范；三是霍尔效应习题容易判断错上下侧面电势高低，推导霍尔电压时遗漏导体厚度、宽度物理量，无法完整说明元件摆放对输出电压的影响。小组讨论时部分学生不能快速把课堂门窗、光控实验模型迁移到复习同类电路习题，故障分层排查思路不清晰。 修改措施：课前印制五类敏感元件变化规律、光控路灯完整电路预习表格；播放路灯、火灾报警器、电子秤动态工作视频；延长四人一组温度元件对比、霍尔电势判断、完整控制链条梳理讨论时长，强化金属 / 半导体温阻区分、双回路电路规范绘图、霍尔电子偏转规律三类专项训练；增加元件区分、电路绘图、霍尔推导随堂小题，课堂即时纠错；课后补充同类生活传感拓展习题，强化课堂实操模型向复习习题的迁移训练。 学科网（北京）股份有限公司 $