9.1传感器及其敏感元件 教学设计-2026-2027学年高二下学期物理沪科版选择性必修第二册

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高三年级 学期 秋季 课题 传感器及其敏感元件 教学目标 1. 通过观看几种智能家居用品的使用视频和智能机器人导盲的介绍视频，感受传感器在智能化领域的应用。 2. 了解传感器的基本组成，通过将传感器获取信息与人的五官收集各种感官信息相类比认识传感器的作用。 3. 通过“自主活动”对光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻的测量及分析，认识敏感元件的特点和应用。 4. 认识把非电学量转换成电学量是实现自动控制、数字化信息传输的基础。 5. 通过“大家谈”和传感器的分类举例，让学生体会传感器的研发和运用的日新月异。 教学重难点 本节课的教学内容主要包括四个部分： 第一部分：通过观看视频资料，感受生活中的自动控制装置；通过类比人的感觉器官，形成传感器的概念，知道传感器的基本组成；体会物理知识在技术中的应用。 第二部分：通过实验活动了解三个敏感元件（光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻）的特点，从而理解传感器是如何把测量的物理量转换为电信号的。 第三部分：介绍按照常见分类方法，传感器有哪些类别。 第四部分：通过举例生活中的智能控制装置，体会传感器的作用。 教学重点： 1. 了解传感器的基本组成。 2. 认识敏感元件的特点。 3. 知道传感器的不同类别。 教学难点： 1. 了解传感器的四个组成部分的作用。 2. 认识传感器把非电学量转换成电学量，形成转换思想。 教学过程 【引入】 举例门锁的发展：由古代的门闩，发展到近代由钥匙与内部弹簧配合控制的金属门锁，再到现代指纹锁（指纹解锁视频）。引出本节课的学习内容——了解智能化装置。 【传感器及其组成部分】 观看视频：视频1. 自动感应灯在夜晚人靠近时自动点亮，自动洗手机在人手靠近时自动放出液体。视频2. 在2023年杭州残亚会上出现的机器导盲犬能接收声音指令，能感受力的变化。 智能化装置中有传感器，什么是传感器？ 教师介绍：传感器是一种检测装置，由四个部分组成。传感器可将非电学量转换成电学量。 类比：将传感器与人的感觉器官类比。 【传感器的敏感元件】 1. 了解光敏电阻 观看实验视频：用三种不同的光照强度，无光照、自然光和强光照射电阻，观察电阻值的变化。 （1）光敏电阻的敏感材料是半导体材料，光照越强，光敏电阻的阻值越小。 （2）从微观角度分析：光敏电阻在无光照时，载流子很少，导电能力弱，阻值较大；随着光照增强，载流子增多，阻值迅速减小。即在光照下会产生自由电荷并参与导电，使光敏电阻的阻值随光强增大而减小。 （3）光敏电阻把光照强度这个光学量转换成电阻这个电学量。 （4）应用：教师介绍“条码扫描器”核心元件就是敏感元件为光敏电阻的光电传感器， 2. 了解金属热电阻 观看实验视频：观察温度对钨丝电阻的影响。 （1）随着温度升高，钨丝电阻增大。 （2）金属热电阻将温度这个热学量转换成电阻这个电学量。 （3）应用：用金属铂制作精密的铂温度传感器。 3. 了解热敏电阻 观看实验视频：将热敏电阻模块接入电路。直接测量、用手捂住、用电吹风加热、用冰袋接触，观察电阻值的变化。 （1）温度对不同材料的热敏电阻的影响不同，随温度升高，阻值可能增大，也可能减小。 （2）热敏电阻将温度这个热学量转换成电阻这个电学量。 【大家谈】 请同学们讲一讲用热敏电阻或光敏电阻制成的传感器在生活中有哪些应用？ ① 电子体温计——温度传感器 ② 光控感应灯——光电传感器、红外线传感器 ③ 自动感应门——红外线传感器 教师介绍：生命探测仪、光电式感烟探测器内部的传感器。 【传感器的分类】 各种传感器的外观看似差不多，但作用各不相同，将传感器分类，可按测量的物理量分为位移传感器、力传感器、温度传感器、磁传感器等；按工作原理分为热电偶、霍尔器件、光电传感器等；按基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件等；按输出信号的性质则可分为输出为开关量的开关型传感器、输出为模拟信号的模拟型传感器和输出为脉冲或代码的数字型传感器。 【课堂小结】 本节课同学们了解了传感器是一种检测装置，能模仿人的感觉器官感知外界信息，将外界非电学量转化为电学量。了解了三种敏感元件的特性。知道传感器可按照不同方式进行分类。 学科网（北京）股份有限公司 $