8.3 跨学科实践 传感技术（教学课件）物理新教材教科版九年级上册

该初中物理课件围绕电磁感应、磁场对电流的作用及传感技术展开，以“顺风耳”传说引入电话发明，通过实验探究声音与电流的转换，构建从话筒原理到扬声器应用，再到传感器技术的学习支架。 其亮点在于结合科学探究与科学思维，通过话筒振动生电实验、扬声器纸屑跳动观察等活动，帮助学生理解原理，利用传感器应用表格培养模型建构能力。注重联系生活实例，如声控灯、自动干手器，提升学生科学态度与责任，教师可借助清晰的重难点设计和典例分析提高教学效率。

物理九年级上册 •教科版 第八章 电磁相互作用 第3节 跨学科实践 传感技术 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 认识动圈式话筒、扬声器的工作原理。了解常见传感器的基本工作原理，认识传感器在自动控制中的作用。 02 科学思维 对比话筒、扬声器的原理与能量转化，辨析电磁感应和磁场对电流的作用。 03 科学探究 观察话筒、扬声器模型，分析振动与电信号之间的转换；能根据实验现象猜想元件工作特点。 04 科学态度与责任 了解传感器、话筒、扬声器在家电、通信、智能设备中的广泛应用；感受电磁技术、传感技术对现代生活的价值。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 掌握动圈式话筒、扬声器的工作原理与能量转化。 2. 认识常见传感器，了解传感器在生活中的应用。 1. 区分动圈话筒和扬声器的原理。 2. 分析简单传感器自动控制电路的工作过程。 课堂引入 “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。今天，通过望远镜，“千里眼”已成为现实。 那么， 我们是怎么实现“顺风耳”的呢？ 知识点1 把声音转换为电流 知识点1：把声音转换为电流 1860 年，科学家提出了这样的猜想。 人的声音是通过空气的振动传递的。如果把这一振动转换成电流的强弱而传送，再把电流转换成声音，也许就能把说的话传送到很远的地方。 怎么把振动转化成电流呢？ 这需要一个很灵敏的物体，类似 于我们的耳膜，来感受这种振动。 如果这个“耳膜”上绑着导线，把它 放入磁场，一旦动 起来， 导线里就会产生电流了！ 知识点1：把声音转换为电流 在如图所示的装置中，纸片上粘着一个线圈，线圈引出端接在示波器上，线圈置于磁铁磁极的上方。当对着线圈大声说话时，请观察示波器上的图形有什么变化。 知识点1：把声音转换为电流 这是因为声音使纸片发生了振动，纸片上的线圈随之在磁场中做切割磁感线运动，发生电磁感应现象，线圈中产生与声音相对应的感应电流。这样，我们就把声音转变成了电流。 在实验中，当我们对着线圈说话时，示波器上出现了与声音相对应的图形。 而这，就是话筒（动圈式麦克风）的原理。 知识点1：把声音转换为电流 动圈式麦克风 【典例】1.当你唱卡拉OK时，要用到话筒（麦克风）。话筒的种类很多，如图是动圈式话筒构造示意图。当你对着话筒说话或唱歌时，产生的声音使膜片_______，与膜片相连的线圈也跟着一起_______，线圈在磁场中的这种运动，能产生_________，这种感应电流随着声音的变化_______（选填“而变化”或“保持不变”），经过放大后，通过扬声器还原成声音。 振动 知识点1：把声音转换为电流 【答案】 振动 振动 感应电流 而变化 【详解】[1][2][3]当你对着话筒说话或唱歌时，产生的声音引起膜片振动，线圈和膜片是连在一起的，连在膜片上的线圈就一起振动，线圈在磁场里的振动，会切割磁感线产生感应电流，这就是电信号。 [4]声音的变化，会影响线圈切割磁感线的速度和方向，从而影响感应电流大小和方向。 振动 感应电流 而变化 知识点2 把电流转化为声音 知识点2：把电流转化为声音 如图所示，在纸片上撒少许碎纸屑。闭合开关瞬间，仔细观察纸屑会有什么反应。 通电的导线在什么情况下会振动呢？ 把通电的导线放在磁场中，它可能会受到力的作用，从而发生振动。 知识点2：把电流转化为声音 导线与电池接触，纸屑跳动起来 闭合开关瞬间，线圈中有电流通过，通电线圈受磁场的作用移动位置，带动纸屑也跳动起来。 如果通过线圈的是由声音转化而来的电流，这个装置就会把声音还原。而这就是扬声器的原理。 知识点2：把电流转化为声音 扬声器 知识点2：把电流转化为声音 如果把以上这两个装置的线圈，用长长的导线连接起来，我们就可以在这一端说话，在遥远的另一端听到声音了。这就是电话。 知识点2：把电流转化为声音 1876 年，贝尔发明了电话，实现了人类“顺风耳”的梦想。 100 多年来，电话机技术不断发展，如今，移动电话得到了普及。 无论哪一种电话机，通过它们实现通话，都离不开话筒和听筒这样的转换、还原装置。 1876 年贝尔发明的最早的电话机 1930 年广泛使用的转盘拨号电话机 按键式电话机 手机 【典例】1.如图是一种动圈式扬声器的内部结构示意图。当线圈中有电流通过时，通电线圈在_______中受到力的作用而运动；由于通过线圈的交变电流方向不断变化，线圈运动方向_______（选填“改变”或“不改变”），带动纸盆振动。 磁场 知识点2：把电流转化为声音 【答案】 磁场 改变 【详解】由图知线圈安装在永磁体的磁场中，当线圈中有电流通过时，通电线圈在磁场中受到力的作用，因而运动。 由于通过线圈的交变电流方向不断变化，线圈受力方向不断改变、所以就不断来回运动，带动纸盆振动发声。 改变 知识点3 传感技术 知识点3：传感技术 传感器：在技术上，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，叫作传感器。 话筒便是一种常见的传感器。 传感器在日常生活和高科技领域中已经得到了广泛应用，如温度传感器、红外传感器、光传感器、烟气传感器、压力传感器等。把各种传感器组合在一起，可以实现多种自动控制。 知识点3：传感技术 生活中的传感器 名称 把什么转化为电 原理 应用领域 声控灯 自动干手器 体重计 自动雨刷器 声音 光 力 雨水（湿度） 话筒将声音转化为电流 挡光后改变电流 压力改变了电阻 湿度改变电阻 需要节电的公共场所 公共卫生间 小家电 汽车 【典例】1.用遥控器切换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　） A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．全自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 A 知识点3：传感技术 【详解】A．红外报警装置感应到红外线，并将光信号转换成电信号，从而引起报警，故A符合题意； B．走廊照明灯的声控开关是将声信号转换成电信号，故B不符合题意； C．全自动洗衣机中的压力传感装置是将压力信号转换成电信号，故C不符合题意； D．电饭煲中控制加热和保温的温控器是将温度信号转换成电信号，故D不符合题意。 故选A。 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 探究新知 1.如图所示的是动圈式话筒的构造示意图。当你对着话筒说话时，产生的声音使膜片带动线圈一起_________，能产生随着声音的变化而变化的_________，经放大后，再通过扬声器还原成声音。 振动 【答案】 振动 电流 【详解】[1][2]动圈式话筒工作时，声音使膜片带动线圈一起振动，线圈切割磁感线，能产生随着声音的变化而变化的电流，这是电磁感应现象。 电流 课堂练习 探究新知 2.如图所示，甲、乙两个相同的装置分别由U形磁铁、导体棒和金属支架构成，导体棒ab和cd放在支架上，支架由导线连接。闭合开关并向右移动ab，cd也会随之向右移动，其中甲装置涉及的物理学原理是由___________（选填“奥斯特”或“法拉第”）发现的，乙装置与___________（选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”）的原理相同。 【答案】 法拉第 动圈式扬声器 【详解】[1][2]闭合开关并向右移动ab，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流，使cd中有电流通过，cd处在磁场中，通电导体在磁场中受力的作用，cd也会随之向右移动，其中甲装置涉及的物理学原理是法拉第发现的电磁感应现象；动圈式扬声器线圈中通过电流时，在磁场中产生振动，把电流转化为声音；乙装置与动圈式扬声器的原理相同。 法拉第 动圈式扬声器 课堂练习 探究新知 3.如图所示是动圈式话筒（麦克风）和扬声器（喇叭）的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。根据以上原理，请你思考并回答： （1）图示装置的主要目的是为了改变声音的___________（选填“音调”、“响度”或“音色”）； （2）话筒是一种把___________信号转化为___________信号的装置，它利用了___________原理； （3）当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向___________运动，与扬声器原理相似的是___________（填“电动机”或“发电机”）。 响度 声 电 电磁感应 右 电动机 课堂练习 探究新知 【答案】 响度 声 电 电磁感应 右 电动机 【详解】（1）[1]动圈式话筒主要作用是扩大声音的振动幅度，扩大声音的响度。 （2）[2][3][4]当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，将声信号转化成电信号。其工作原理利用了电磁感应现象。 （3）[5][6]给扬声器中的线圈通电，线圈就会在磁场中受到力的作用，其工作原理与电动机相同。线圈的运动方向与磁场方向和电流方向有关，磁场方向不变，电流方向改变时，线圈的运动方向改变，因此当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，受力方向改变，线圈将向右运动。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf57.62.100 Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.11 $