高中物理新教材同步备课（人教版选择性必修第二册)5.1 认识传感器（教学设计）.pdfVIP

第5章传感器

第1节认识传感器

本节初步了解基础学科与科技应用的关系，体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激

发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与社会发展的联系。

【物理观念】了解基础学科与科技应用的关系。

【科学思维】了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义，学习科学研究方法，培

养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。

【科学探究】通过观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科

学探究过程。

【科学态度与责任】通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。

【教学重点】认识传感器，了解传感器与社会发展的关系，理解并掌握传感器的三种常见敏感元件

的工作原理。

【教学难点】分析传感器的简单应用电路。

一、【引入新课】

想一想：

小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关。如果把磁体B放到盒子上面，灯泡就会发光，

把磁体移走，灯泡熄灭。盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？

原来，小盒子中有一种叫作干簧管的元件（图甲），它的结构很简单，玻璃管内封入了两个

“”

软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时（图乙），两个簧

片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。干簧管是

一种能够感知磁场的传感器。那么，到底什么是传感器？

二、【进行新课】

探究点一、神奇的传感器

1．传感器：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换

为便于传送和处理的可用信号输出。

2．传感器是电子控制系统获取外部信息的唯一途径。

3．传感器的作用：获得外界输入信息，并将非电量信息转成电信号输出。

下面我们来看几个生活中的实例

自动门酒精浓度检测

人的感觉器官与传感器的类比

【思考与讨论】

1）传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方使用了传

感器？

2）请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？

3）这些传感器要起什么作用？

探究点二、传感器的种类

各类传感器：

智能手机中的部分传感器

探究点三、传感器的组成与应用模式

传感器的一般结构

敏感元件：是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出

的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。

并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电学

量，它就同时兼为转换元件。这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。如左图的热电

偶温度计。

热电偶温度计

老师引出：

如何应用从传感器获得的信号呢？

可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据；也可以用来驱动继电器或其他元件，来执行诸

如打开管道的阀门、开通或关闭电动机等动作；还可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复

杂的指令。

传感器的一般模式

【思考与讨论】

话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，

话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个金属片（固定电极），它们构成电容

器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程

说说各组成元件的作用吗？

电容式话筒

【科学漫步】:机器人

1920年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小说中构思了一个机器人，名字叫Robot。它可

以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种愿望。

1947年，世界上第一个机器人在美国诞生。这是一台为反应堆搬运核燃料的简单机器，代替人

来从事危险的工作。此后，由于现代制造业的需求，有关机器人的研究迅速发展起来。图5.1-10是

几个机器人的实例。

根据机器人的结构和功能，可以粗略地把它们分为三代。第一代机器人对外界没有感觉，只能

按照编好的程序，由内部的计算机安排它