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111 高中物理課堂教學(xué)教案 年 月 日 課 題 6．3 傳感器的應(yīng)用 （二） 新授課 課時(shí) 教 學(xué) 目 標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1．了解溫度傳感器在電飯鍋和測(cè)溫儀上的應(yīng)用。 2．了解光傳感器在鼠標(biāo)器和火災(zāi)報(bào)警器上的應(yīng)用。 （二）過(guò)程與方法 通過(guò)實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 在了解傳感器原理及應(yīng)用時(shí)，知道已學(xué)知識(shí)在生活、生產(chǎn)、科技社會(huì)中的價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn) 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn) 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。 教 學(xué) 方 法 實(shí)驗(yàn)法、觀察法、討論法 教 學(xué) 手 段 演示用的感溫鐵氧體，磁鐵，電烙鐵，計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)器，光敏電阻，多用表，干電池，蠟燭，各種功率的白熾燈等 教學(xué)活動(dòng) （一）引入新課 傳感器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、航天、軍事以及家庭生活等各領(lǐng)域．例如，空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家用電器，幾乎都要使用溫度傳感器．光傳感器的應(yīng)用也十分廣泛，如電腦上的鼠標(biāo)器、路燈的自動(dòng)控制及火災(zāi)報(bào)警器等． 這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)溫度傳感器和光傳感器的應(yīng)用實(shí)例。 （二）進(jìn)行新課 1、溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。 （1）溫度傳感器的主要元件是什么？ 感溫鐵氧體。 （2）感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成。 （3）感溫鐵氧體有何特點(diǎn)？ 常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達(dá)到約103℃，失去鐵磁性． （4）什么是“居里點(diǎn)”？居里點(diǎn)，又稱(chēng)居里溫度，即指103℃。 觀察演示實(shí)驗(yàn)：感溫鐵氧體的特性。 現(xiàn)象：當(dāng)感溫鐵氧體的溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，感溫鐵氧體與磁鐵分離。說(shuō)明溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，感溫鐵氧體的磁性消失。 投影電飯鍋的結(jié)構(gòu)示意圖。 引導(dǎo)學(xué)生思考并回答教材“思考與討論”中的問(wèn)題，了解電飯鍋的工作原理。 （1）開(kāi)始煮飯時(shí)，用手壓下開(kāi)關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開(kāi)后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。 （2）水沸騰后，鍋內(nèi)大致保持100℃不變。 （3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103℃”時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開(kāi)，觸點(diǎn)分離，切斷電源，從而停止加熱． (4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100℃不變，溫度低于“居里點(diǎn)103℃”，電飯鍋不能自動(dòng)斷電。只有水燒干后，溫度升高到103℃才能自動(dòng)斷電。 引導(dǎo)學(xué)生連貫地?cái)⑹鲭婏堝伒墓ぷ鬟^(guò)程。 開(kāi)始煮飯時(shí)，用手壓下開(kāi)關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開(kāi)后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點(diǎn)接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持100℃不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103℃”時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開(kāi)，觸點(diǎn)分離，切斷電源，從而停止加熱． 2．溫度傳感器的應(yīng)用——測(cè)溫儀 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，思考并回答有關(guān)問(wèn)題。 （1）溫度傳感器測(cè)溫儀有何優(yōu)點(diǎn)？ 可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值．因?yàn)闇囟刃盘?hào)變成電信號(hào)后可以遠(yuǎn)距離傳輸． （2）常見(jiàn)的測(cè)溫元件有哪些？ 熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等． 3．光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動(dòng)控制裝置，而設(shè)計(jì)自動(dòng)控制裝置很多情況下要用到傳感器．如光電傳感器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大，再將電信號(hào)輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)而完成相應(yīng)的自動(dòng)控制。下面我們學(xué)習(xí)光傳感器的應(yīng)用實(shí)例——鼠標(biāo)器。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問(wèn)題。 （1）機(jī)械式鼠標(biāo)器的內(nèi)部組成是什么？ 滾球、滾軸與碼盤(pán)、紅外發(fā)射管與紅外接收管．（光傳感器，如圖所示）豆品多一 （2）簡(jiǎn)述機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理。 鼠標(biāo)器移動(dòng)時(shí)，滾球運(yùn)動(dòng)通過(guò)軸帶動(dòng)兩個(gè)碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)兩個(gè)方向的脈沖信號(hào)，紅外接收管處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。 4．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器 許多會(huì)議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警器是光傳感器應(yīng)用的又一實(shí)例。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問(wèn)題。 （1）以利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的火災(zāi)報(bào)警器為例，簡(jiǎn)述其工作原理。 報(bào)警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時(shí)，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變?。c傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)． 實(shí)驗(yàn) 做實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題： 電飯鍋 測(cè)溫儀 溫度傳感器 鼠標(biāo)器 火災(zāi)報(bào)警器 光傳感器 傳感器的應(yīng)用 各種傳感器廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中，如空調(diào)、電冰箱、電飯堡、火災(zāi)報(bào)警器、路燈自動(dòng)控制、電腦鼠標(biāo)器等．傳感器把所感受到的物理量，如力、熱、磁、光、聲等，轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電壓、電流等，與電路相結(jié)合達(dá)到自動(dòng)控制的目的． （四）實(shí)例探究 溫度傳感器的應(yīng)用 【例1】如圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，箱內(nèi)的電阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示．當(dāng) a、b端電壓 Uab<0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)Uab>0時(shí)，電壓鑒別器使 S斷開(kāi)，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________℃． 光傳感器的應(yīng)用 【例2】如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車(chē)中利用光電脈沖測(cè)量車(chē)速和行程的裝置示意圖。A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車(chē)身上，C為小車(chē)的車(chē)輪，D為與C同軸相連的齒輪。車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光束通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)為n，累計(jì)脈沖數(shù)為N，則要測(cè)出小車(chē)的速度和行程還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是 ，小車(chē)速度的表達(dá)式為v= ；行程的表達(dá)式為= 。 答案：車(chē)輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P；； 學(xué) 生 活 動(dòng) 作 業(yè) 1、課下閱讀有關(guān)傳感器應(yīng)用的科普類(lèi)文章，了解有關(guān)傳感器的應(yīng)用實(shí)例以及工作原理。 2、閱讀教材“科學(xué)漫步”，了解有關(guān)“機(jī)器人”的知識(shí)。 3、思考并回答“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2題。 板 書(shū) 設(shè) 計(jì) 教 學(xué) 后 記 111