第四节 用传感器制作自控装置说课稿2025学年高中物理粤教版选修3-2-粤教版2005

课题第四节用传感器制作自控装置说课稿2025学年高中物理粤教版选修3-2-粤教版2005课时安排1课前准备XX设计思路一、设计思路以课本传感器原理为基础，结合高二学生电路知识，采用“情境导入—实验探究—实践创新”三步教学。通过分析教材案例，引导学生理解传感器与自控电路的关联，分组设计制作简易自控装置（如光控开关），在调试中深化知识应用，培养动手能力与创新思维，落实物理核心素养。核心素养目标分析二、核心素养目标分析本节课通过传感器自控装置制作，深化学生对“传感器是将非电学量转化为电学量”的物理观念；在设计电路、调试装置中，提升模型建构与推理论证的科学思维；经历问题提出、方案设计、实践改进的探究过程，培养实验探究能力；在小组合作与装置创新中，增强合作意识与创新精神，体会物理技术在生活中的应用价值，落实科学态度与责任。学习者分析三、学习者分析学生已掌握选修3-2中传感器的基本工作原理（如光敏电阻的阻值随光照变化、热敏电阻的温度特性）及简单电路分析能力，理解非电学量转化为电学量的过程。学生对动手实验兴趣浓厚，具备一定的电路连接和数据分析能力，学习风格偏向直观体验和小组合作，乐于将物理知识与生活实际结合。可能遇到的困难：传感器与控制电路的逻辑关系设计（如如何实现光控开关的自动通断）；装置调试时因元件参数误差或电路连接问题导致功能失效，易产生挫败感；部分学生创新思维不足，难以独立优化方案，需教师引导和同伴协作。教学资源准备1.教材：确保每位学生备有粤教版选修3-2教材，重点查阅“传感器原理”及“自控电路设计”相关章节。

2.辅助材料：准备光敏电阻、热敏电阻等传感器实物图片，展示课本案例中的电路原理图及工作流程视频。

3.实验器材：分组配备面包板、电源、导线、LED灯、继电器及传感器元件，确保器材完好且安全规范。

4.教室布置：划分4-6人小组实验台，配备操作工具；设置讨论区，便于方案交流与问题解决。教学流程1.导入新课（5分钟）

展示课本中“光控路灯”和“自动干手器”的实物图片，提问学生：“这些装置如何自动实现路灯亮灭和干手器启动？”引导学生观察发现“都依赖传感器”。播放传感器工作原理视频（如光敏电阻随光照变化阻值的实验），结合课本P56“传感器是将非电学量（如光、热、力）转化为电学量的元件”，明确本节课任务：用传感器制作自控装置。重点分析传感器在自控中的核心作用，难点是理解“非电学量→电学量→控制信号”的转化逻辑。

2.新课讲授（30分钟）

（1）传感器原理与特性（10分钟）结合课本P57图4-4-1，以光敏电阻、热敏电阻为例，分析其“阻值随外界条件变化”的特性。展示课本P58表格，对比不同传感器（如光敏、热敏、声敏）的敏感量及输出信号变化。重点讲解“传感器是自控系统的‘感官’”，难点是理解元件特性曲线（如光敏电阻光照增强→阻值减小）与电路响应的关系。举例：光敏电阻在暗电阻和亮电阻状态下，分压电路中输出电压的变化规律。

（2）自控电路逻辑设计（12分钟）参照课本P59“光控开关电路图”，分析控制电路的组成：传感器（光敏电阻）、比较电路（三极管或运算放大器）、执行机构（继电器、LED）。重点讲解“逻辑关系设计”：光照弱→光敏电阻阻值大→三极管基极电压升高→导通→继电器吸合→LED亮。难点是理解“比较阈值”的设定，如通过可变电阻调节三极管导通电压。举例：若课本中电路无法实现天黑亮灯，如何调整固定电阻阻值改变触发灵敏度。

（3）电路参数计算与调试（8分钟）结合课本P60“电路参数设计”内容，以光控开关为例，讲解分压电阻计算：电源电压U=6V，光敏电阻暗电阻R暗=1MΩ，亮电阻R亮=1kΩ，需使光照时U基>0.7V导通，计算固定电阻R的取值范围（R≈R亮×(U-0.7)/0.7）。重点强调“理论计算需结合实际调试”，难点是元件参数误差对功能的影响。举例：若实测光敏电阻亮电阻为2kΩ，如何调整R值确保正常工作。

3.实践活动（20分钟）

（1）电路连接（8分钟）分组发放实验器材（面包板、6V电源、光敏电阻、10kΩ可变电阻、9013三极管、5V继电器、LED、导线），要求按课本P59图连接光控开关电路。教师巡视指导，重点检查光敏电阻与可变电阻串联是否正确、三极管管脚是否接反（9013基极B、集电极C、发射极E）。难点是面包板跨接线的规范连接，避免短路。

（2）功能测试与调试（7分钟）用手机手电筒模拟光照变化，观察LED亮灭情况。记录“光照临界点”时三极管基极电压（课本P61数据记录表要求）。若LED不亮，引导学生排查：继电器两端电压是否正常、三极管是否导通（用万用表测U基）。重点调试可变电阻，使光照时LED亮、遮光时灭。难点是分析故障原因，如继电器线圈断路导致无法吸合。

（3）创新应用设计（5分钟）在基本光控电路基础上，鼓励学生增加其他传感器（如热敏电阻、驻极体话筒），设计复合控制装置。例如：光控+声控（课本P62“小制作”），实现“光照弱且有声音时LED亮”。重点引导理解“传感器组合扩展控制条件”，难点是逻辑电路的简化设计。

4.学生小组讨论（5分钟）

（1）灵敏度调节：如何通过改变可变电阻阻值，使光控开关在更暗的环境下触发LED亮？举例回答：“增大可变电阻阻值，使光照时光敏电阻分压减小，三极管基极电压更易达到导通阈值。”

（2）故障排查：若遮光时LED仍亮，可能的原因及解决方法？举例回答：“可能是三极管c、e极接反，导致始终导通；需断开电源，检查管脚顺序。”

（3）实际应用：如何将光控开关改进为“教室灯光自动控制装置”？举例回答：“增加人体红外传感器，实现‘有人且光照弱时开灯’，结合延时电路，人离开后自动关灯。”

5.总结回顾（5分钟）

梳理本节课核心内容：传感器原理（非电学量→电学量）、自控电路设计（传感器+比较电路+执行机构）、调试方法（参数计算→功能测试→故障排查）。强调重难点：①传感器特性与电路逻辑的对应关系（如光敏电阻阻值变化→三极管开关状态）；②理论设计与实际调试的结合（如元件参数误差对触发阈值的影响）。布置课后作业：参照课本P63“实践与拓展”，设计一个“温度超过40℃时蜂鸣器报警”的自控装置，画出电路图并计算热敏电阻相关参数。知识点梳理传感器是将非电学量（如光、热、力、声）转化为电学量的元件，是自控装置的核心。常见传感器包括光敏电阻、热敏电阻、声敏传感器等，其特性表现为敏感量变化时输出信号改变，如光敏电阻光照增强阻值减小。自控装置由传感器、控制电路和执行机构组成，控制电路逻辑基于传感器信号触发执行动作，如光控开关中光照弱时三极管导通继电器吸合LED亮。电路参数计算需结合课本公式，如分压电阻R≈R亮×(U-0.7)/0.7，确保触发阈值正确。调试方法包括功能测试（光照变化观察响应）和故障排查（检查管脚顺序、电压）。实践活动涉及电路连接（面包板规范接线）、功能测试（记录临界点电压）和创新设计（如光控+声控复合控制）。实际应用包括教室灯光自动控制（有人且光照弱时开灯）和温度报警装置（超过40℃蜂鸣器响）。课本案例如光控路灯和自动干手器，强调传感器在生活中的实用性。相关物理概念包括非电学量转化、电路分析、模型建构，需理解元件特性曲线与电路响应关系。故障常见原因包括元件参数误差、连接错误，解决方法如调整可变电阻或更换传感器。创新扩展涉及传感器组合（如热敏+红外）和延时电路设计。理论计算需结合实际调试，如实测光敏电阻亮电阻为2kΩ时调整R值。安全规范要求实验器材检查，避免短路。小组讨论中灵敏度调节通过改变可变电阻阻值实现，故障排查需万用表测量电压。课后作业设计温度报警装置，计算热敏电阻参数。课后作业七、课后作业1.设计题：参照课本P59光控开关电路，设计一个“温度超过25℃时启动风扇”的自控装置，画出电路图（需包含热敏电阻、三极管、继电器、风扇），并简要说明工作原理。答案：热敏电阻（NTC）与固定电阻R1串联接6V电源，三极管基极接两者分压点，集电极接继电器线圈一端，线圈另一端接电源正极，风扇接继电器常开触点。温度升高→热敏电阻阻值减小→基极电压升高→三极管导通→继电器吸合→风扇启动。2.计算题：已知电源电压U=9V，热敏电阻在25℃时阻值R1=10kΩ，45℃时R2=2kΩ，要求温度达到30℃时三极管导通（U基>0.7V），求固定电阻R的取值（忽略三极管基极电流）。答案：30℃时R1≈7kΩ（线性近似），由分压公式U基=U×R/(R+R1)>0.7V，得9R/(R+7)>0.7，解得R>0.625kΩ，取R=1kΩ。3.故障分析题：某同学按课本P59连接光控开关，但遮光时LED仍亮，试分析可能原因及解决方法。答案：原因：①三极管c、e极接反；②继电器线圈短路；③可变电阻阻值过小。解决方法：①断开电源检查管脚顺序；②用万用表测线圈电阻；②增大可变电阻阻值。4.创新应用题：结合课本P62“小制作”，设计一个“教室灯光自动控制装置”，需满足“光照弱且有人时开灯”，写出所需传感器及电路逻辑。答案：传感器：光敏电阻、人体红外传感器。逻辑：光敏电阻阻值大（暗）且红外传感器输出高电平（有人）→三极管导通→继电器吸合→灯亮。5.原理分析题：课本P57图4-4-1中，光敏电阻R与定值电阻R0串联，当光照增强时，R减小，分析R0两端电压变化及对自控装置的影响。答案：光照增强→R减小→电路总电流增大→R0两端电压U0=I×R0增大。若U0作为控制信号，则光照越强，触发执行机构（如继电器）的电压越高，可能使装置在强光下误动作，需通过比较电路设定阈值。反思改进措施八、反思改进措施（一）教学特色创新1.情境化任务驱动，以课本“光控路灯”“自动干手器”案例为切入点，让学生在解决实际问题中理解传感器应用价值，激发学习兴趣。2.实践创新融合，分组完成自控装置制作，结合课本电路图设计，从理论计算到实物调试，培养动手能力和工程思维。（二）存在主要问题1.电路调试环节时间紧张，部分学生因元件参数误差或连接问题未完成功能测试，影响实践效果。2.传感器特性理解深度不足，学生对“非电学量→电学量”转化逻辑掌握不牢，影响电路设计逻辑分析。（三）改进措施1.优化实验器材，提前预调试关键电路（如光敏电阻分压电路），减少学生排查时间，增加巡回指导频次。2.补充传感器特性曲线动态演示，结合课本P57图4-4-1，用仿真软件模拟阻值变化与电压关系，深化转化逻辑理解。3.设计分层任务卡，基础任务完成课本P59光控开关，进阶任务添加课本P62声控传感器，提供步骤引导，降低创新难度。教学评价1.课堂评价：通过提问“光敏电阻阻值变化如何影响三极管导通状态”等课本核心问题，检测学生对传感器转化逻辑的掌握；观察学生面包板接线规范性和调试步骤（如用万用表测基极电压），评估实践能力；随堂