温度传感器的原理及应用教学设计.doc

温度传感器的原理及应用教学设计一、 教学设计思路本部分是人教版新课标教材选修3-2第六章传感器部分的内容，本节课为传感器部分的第二堂课，旨在通过学生的体验、讨论和探究实验了解热敏电阻阻值与温度的关系，同时了解传感器的工作原理，并结合第一堂传感器课程的内容，进一步体会传感器讲非电学量转变为电学量的基本功能。教师在本节课中的主要教学方法为展示、启发和引导，是同学们在思考中学习，完成既定的教学目的。二、 教学目标1. 知识与技能 通过探究实验，了解热敏电阻阻值与温度的关系。 在传感器的制作过程中，了解温度传感器的工作原理。2. 过程与方法 在对温度传感器的研究过程中，总结出物理量转化为电学量的意义与方法。 通过传感器标定的探究实验，使学生体会到探究实验的一般过程与方法。3. 情感态度与价值观 通过对传感器原理的学习与研究，拉进学生与现代科技的距离。 使学生体会到利用所学知识设计并制作工具的乐趣，激发对科学的兴趣。三、 教学重、难点重点：了解温度传感器的工作原理难点：物理量转换为模拟量的意义与方法四、 教学准备1. 硬件系统方面：教师和每小组分别配置一台装有excel的电脑，教师电脑需要安有Scratch软件及传感器串口驱动。2. 实验设备方面：每小组配有温敏电阻、烧杯、温度计、酒精灯、欧姆表、导线、水等试验设备和材料。3. 程序设计方面：教师准备一款利用温度传感器制作的游戏程序，并为课堂程序设计做好素材准备。五、 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图游戏引入产生问题【演示游戏】教师向同学们介绍一款与温度传感器有关的小游戏，并演示玩法。游戏中，通过搓手和向手上吹气可以控制飞机的飞行高度，从而躲避障碍物夺取胜利。演示之后可请1-2名同学上台尝试。【产生问题】请学生观察硬件线路，并仔细研究手中的小元件（小元件每小组分发一个），然后提出以下问题：1、 搓手的过程中，手中发生了什么变化？具体是什么物理量发生了改变？2、 通过导线传入电脑的是什么信号？3、 手中的神秘元件的功能是将什么信号变为什么信号？4、 猜想手中的元件可能有什么样的特点？【备选：简单验证】有时学生会提出随温度变化的可能不是电阻，而是其他量。此时可以将问题转化为“黑箱问题”，使用多功能电表测量小元件的电压、电流、电阻等，并改变温度观察各量的变化，从而得到结论：手中的小元件是一种电阻随温度变化的元件。【总结】游戏中使用了“温度传感器”，它的作用是将温度这种非电学量转化为电信号输入电脑。而温度传感器的核心元件是手中的那个电阻随温度变化而显著变化的小元件，即“热敏电阻”。观察老师游戏时的操作，总结规律。上台尝试、体验思考并回答问题：做功改变手的内能温度发生了变化电学信号温度信号变为电学信号电阻随温度变化亲自动手，进行验证倾听，思考，笔记通过游戏引入，极大地提高学生对传感器的兴趣和课堂注意力。引发同学思考，使学生体会传感器将非电学量转变为电学量的基本功能。部分学生思维十分活跃，教师不应对学生提出的问题直接否认，而应设计合理而又简单的实验，是同学亲自动手找到问题的答案。设计方案实践探究【提出探究问题】手中元件的电阻和温度的关系到底是怎样的？如何通过实验定量检验？【总结方案】总结各小组讨论的实验方案，规范实验步骤和数据表格。1、 实验方案：将热敏电阻浸入水中。使用酒精灯对水加热，在30-60之间每2测量一次水温和热敏电阻的阻值。找到两者的对应关系。2、 注意事项：1) 热敏电阻要用绝缘防水胶带密封。2) 烧杯中的水不要太多，否则加热时间会比较长。3) 小组成员分工要明确，注意安全。3、 表格设计t ()30323436R（）（实际表格温度为30-60）【实施实验】教师巡回指导，及时发现并纠正同学在实验中出现的问题。指导学生利用Excel分析、处理数据【组织讨论】组织学生进行组内讨论和组间讨论【评价与总结】就学生实验中出现的共性问题进行评价与指导。总结：由同学们得到的函数关系可知，热敏电阻阻值随温度升高而显著降低，两者关系满足指数关系。【备选：科研拓展】如果学生基础较好，接受能力比较强可以做如下知识拓展：在过去的高中学习中，我们研究了很多物理量之间的正比反比关系。而实际工程领域中，物理量之间满足严格正反比关系的非常少，而对数关系，指数关系等关系出现的更加非常频繁，应用也更为广泛。小组讨论，设计实验装置、实验步骤、数据表格倾听，学习展开实验，利用Excel分析、处理数据组内讨论：总结实验中误差的产生因素，以及下一步实验的改进方案。组间讨论：比较实验结果，分析小组之间的实验结果是否相同。如果有分析差异产生的原因。倾听、笔记倾听，了解锻炼学生小组合作能力和探究实验设计能力锻炼学生利用计算机软件处理数据的能力，同时培养学生严谨的科学实验态度提高学生进行总结和自我反思的能力与意识。热敏电阻组织与温度的函数关系是高中阶段为数不多的对指数函数关系，可借此机会拓展学生视野。实际应用【应用讨论】、我们已经得到了热敏电阻R与温度t的关系，那么我们可以利用这种关系实现哪些任务？【牛刀小试】教师利用一组同学的数据，进行简单的程序修改，制作一款可以实时测量温度的工具。思考、讨论1、 可以用来测量温度2、 实现自动化控制观看、了解研究的目的在于应用，使学生体会科学研究的意义所在用学生的实验数据进行尝试，增加学生的成就感知识扩展回归生活【讲授】利用热敏电阻制成的传感器是一种最常见，最基础的温度传感器。但是在实际生活和工程领域，还有其他类型的传感器。如：辐射类、热电偶类或者利用磁铁居里温度类。（简单介绍，不详细展开）【讨论并展示】在日常生活中，温度传感器无处不在，同学们能想到哪些与温度传感器有关的事物呢？通过课件展示空调、电饭锅、电子体温计等。倾听，了解