物理人教版 (2019)3 利用传感器制作简单的自动控制装置一等奖教学设计

这是一份物理人教版 (2019)3 利用传感器制作简单的自动控制装置一等奖教学设计，共6页。教案主要包含了教学重点，教学难点等内容，欢迎下载使用。

备课人
学科
物理
课题
5.3利用传感器制作简单的自动控制装置
教学内容分析
本节内容主要是引导学生根据第1、2节的内容，学以致用，积极动手实践。教师若能设置实际生活中的应用场景，然后引导学生进行功能需求分析、电路控制分析、设计实验电路并组装完成，这对培养学生的创新能力、提升对物理学的兴趣有极大的神益!
本节教学内容的重、难点是实验电路的设计和对学生动手实践能力的培养，这也是大多数学生相对薄弱的环节。建议教师在教学过程中创造条件进行分组实验，让每个学生动手实践，才能真正地培养出学生的创造能力。
学情分析
学生在这门课程前，普遍对传感器和自动控制有一些基础的认识，但深入理解和实际应用能力有待加强。他们的动手能力强，对实验操作兴趣浓厚，但可能在电路搭建和编程控制方面遇到一些挑战。考虑到学生之间技能的差异，教师需设计多层次的教学活动，确保每个学生都能参与并从中受益。通过案例分析和团队合作，可以激发学生的学习兴趣，并培养他们的创新思维和团队合作能力。同时，教师也要提供足够的指导和支持，确保学生在实践中能够顺利地掌握传感器的应用和自动控制的基本原理。
教学目标
1.会利用干簧管制作简单的自动控制装置，如门窗防盗报警装置。
2.会利用光敏电阻制作简单的自动控制装置，如光控开关。
3.通过制作自动控制装置，初步养成针对学习和生活中的问题，设计方案、动手实践的意识和习惯。
教学重难点
【教学重点】了解门窗防盗装置、光控电路的实验电路图及工作原理，并知道电磁继电器、三极管的基本功能。
【教学难点】通过学习门窗防盗装置、光控电路的实验过程及原理能够制作简单的自动控制装置，并可以对相关题目进行定性分析与相应的定量计算。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭。如何设计电路？
学生设计电路并交流
激发学生兴趣
新课教学
一、门窗防盗报警装置
（一）实验器材及作用
实验室提供以下器材：电源、导线、开关、干簧管、继电器、蜂鸣器、发光二极管、电阻、小磁体。
请解释以下干簧管、继电器、发光二极管作用？
干簧管：作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在
继电器：继电器则相当于一个自动的双向开关。
发光二极管：作为电路正常工作提示
你能根据以上器材设计出门窗报警器的电路吗？
实验原理
闭合电路开关S,系统处于防盗状态。
当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮
当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K,使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通,发光二极管LED发光,显示电路处于正常工作状态。
当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。
当门窗开启时,磁体离开干簧管,干簧管失磁断开,继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警。
实验操作
（1）连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
（2）确定各元件可以正常工作后，按照图所示连接电路。
（3）接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
学生设计电路并交流
学生理解实验原理
学生动手操作实验
提升学生实验操作能力
提升学生实验操作能力
二、光控开关
实验器材
实验室提供以下器材：
可调电阻、限流电阻、光敏电阻、暗电阻、亮电阻、三极管、发光二极管、继电器、小灯泡、二极管、电源
请说明三极管和发光二极管的作用？
三极管：作为放大电流，以及控制电路通断的作用
三极管电路符号及实物图
发光二极管：模仿路灯
实验原理
当环境的光比较强时,光敏电阻RG的阻值很小,三极管不导通,发光二极管或继电器所在的回路相当于断路,即发光二极管不工作;继电器处于常开状态,小灯泡L不亮。
强光→RG很小→三极管不导通→小灯泡不亮。
当环境的光比较弱时,光敏电阻RG的阻值变大,三极管导通,且获得足够的基极电流,产生较大的集电极电流,点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
弱光→RG很大→三极管有大电流→小灯泡亮。
实验操作及实验现象
（1）按照图所示连接电路，检查无误后，接通电源。
（2）让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
（3）遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
学生设计电路并交流
学生理解实验原理
学生动手操作实验
提升学生实验操作能力
提升学生实验操作能力
课堂总结
板书设计
第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
在本次教学实践中，我指导学生利用传感器制作了简单的自动控制装置。通过这一活动，学生不仅加深了对传感器工作原理的理解，还培养了他们的实践能力和创新意识。
首先，我意识到实践操作的重要性。通过亲手制作自动控制装置，学生能够更加直观地感受传感器的工作过程，从而加深对传感器原理的理解。这种教学方式比单纯的理论讲授更加有效，也更符合学生的认知规律。
其次，我认识到小组合作的重要性。在制作过程中，学生需要相互协作，共同解决问题。这不仅锻炼了学生的团队合作能力，还培养了他们的沟通能力和解决问题的能力。
然而，在教学过程中也存在一些不足。首先，部分学生对于电路搭建和编程控制感到困难，这可能是因为我对这些内容的讲解不够深入或缺乏足够的实践指导。因此，在未来的教学中，我需要更加注重这些方面的讲解和指导，确保学生能够掌握这些关键技能。
此外，我还需要更加注重学生的个体差异。不同学生的学习能力和兴趣点不同，我应该根据他们的实际情况，设计不同层次的教学活动，以满足不同学生的学习需求。
总之，通过本次教学实践，我深刻认识到实践操作和小组合作在培养学生能力方面的重要性。同时，我也发现了自己在教学过程中的不足，将努力改进并不断提升自己的教学水平。