超声波位移传感器-教学设计.docVIP

《超声波位移传感器》教学设计 授课题目 超声波位移传感器 选用教材 劳动版《传感器基础知识》 教材 分析 本节选自教材模块五-任务2，传感器是人类五官的延伸，是智能化自动设备获取信息的主要手段，是现代化生产的基础，是边缘学科开发的先驱。 学情 分析 位移传感器对于学生来说是一个新概念，先前对于传感器中典型原件（压电晶体等）认识粗浅。学生对于新事物的好奇心强，参与意识强，结合运用中学的电路基础知识才能有效地学习好传感器。 教 学 目 标 知识与技能 了解超声波的物理特性； 加深非电学量转换成电学量核心理论 熟悉压电式超声波传感器的基本组成和工作原理； 过程与方法 通过对声波的各种物理现象思考和探究熟悉传感器的工作原理； 通过学生自己连接超声波传感器电路，进行试验并实现测量。 情感态度和价值观 在探究性实验过程中，激发学生学习物理的兴趣，培养科学的探究方法和实践能力 教学 重点 利用现实中的多普勒效应，明白超声波的传递、反射等物理现象 教学 难点 超声波发生器的机构与工作原理 教学 方法 探究式体验教学法、创设物理情景 教学 素材 手机、视频、图片 教学 过程 师生互动 设计 意图 教师活动 学生活动 新 课 引 入 （5分钟） 师生互动 教师活动 学生活动 概念引入：上课之前，老师先为大家演示一个实验：拿出手机，打一个电话，在通话界面用手靠近手机会发现手机黑屏了，但任然在通话，这就避免了打电话的时候误操作，也节省了电量！ 老师提问：为什么靠近过一点距离手机会黑屏？ 是因为手上的温度还是因为遮挡了某种我们看不见的东西？ 教师讲解：根据现象可以看到，当有物体接近手机正面的小区域时，手机就会黑屏，远离后又亮屏。所以决定因素是距离，这就是距离传感器，也是位移传感器的一种。 【板书】课题：超声波位移传感器 引导学生进行相通的探究实验，用不同的物体（温度不同的，透明度不同的），从不同的角度和高度接近目标区域，观察现象。 用生活中大家常见的现象，提出问题，调动学生学习的兴趣，并积极思考。 新 课 教 学（15分钟） 生活中有哪些事物运用了位移传感器呢？老师为大家准备了几个例子： 能感应自身位移的光电鼠标、能报警的倒车雷达 思考：它们的共同特征在哪里？ 引出位移传感器的概念： 位移传感器：是能够感知并且把物体的运动位移、空间距离大小，如距离、位置、尺寸、速度等非电学物理量转换成电学量的装置。 让学生了解生活中有哪些地方用到传感器，并思考位移传感器的共同特征，互相交流，表达自己的观点。 回答：它们可以通过感知光照、声波、磁场等物理量测量距离 让学生了解传感器给生活带来的积极影响，培养学生发现问题的能力，体现从生活走向物理的理念。 【板书】位移传感器： 非电学量→电学量 回忆核心理论，传感器的作用：感受非电量并把它转换成电学量。 新课内容 一、以自然现象为根据判断出超声波的作用。 （5分钟） 今天我们学习位移传感器中的一种：超声波位移传感器。 带领学生从这种传感器的名称做以分析，得出结论：超声波位移传感器是利用声波的物理特性进行叫距离的测量的。 自然界中蝙蝠在黑夜中飞行自如，哪怕是在成群结队的飞行时，没有光线也不会撞到其他的物体。这是为什么？ 原因在于：蝙蝠能发出频率在20~100KHZ的超声波，并且利用超声波“导航”以判断出飞行中的障碍物距离并绕行。 从生活的现象入手，创设情境，引入实验，激发学生探究的兴趣。 二、声波的物理特性（20分钟） 声波作为波的一种，是在空气中传播的。奥地利物理学家多普勒首先发现了声波的多普勒效应，那么它是一种什么现象呢：观看视频 通过视频联系实际，让学生感受到声波的这种运动特性。 相关知识扩充: 超声波的物理特性：方向性好、穿透能力强，尤其是在固体中，可穿透几十米的厚度；声波的反射能力明显，可以探测物体。 主要讲授多普勒效应：据此可以测量运动物的的速度。 次要介绍超声波的：机械效应、空化效应、化学效应、热效应。 三、超声波位移传感器探头分类及结构（10分钟） 超声波位移传感器是利用超声波的物理特性和各种效应制成的装置，习惯上也称为超声波探头。 常用频率范围：2×104~1×107HZ。 分类:按原理不同分为：压电式、磁致伸缩式、电磁式。在实际应用中以压电式超声波位移传感器最为常见。 按探头结构又分为：直探头、斜探头、双探头以及其他专用探头。 四、超声波位移传感器（20分钟） 压电式超声波位移传感器主要由：声波发生器和声波接收器两部分组成。 超声波发生器：也称发射探头，是超声波的产生和发射装置。 原理：利用逆压电效应制成。 超声波接收器：是利用正压电效应制成的，也称接收探头。 压电效应接收声波的原理。 接收器的主要新能指标： 工作频率、工作温度、灵敏度、方向角