高中物理选修性必修 第二册5.3利用传感器制作简单的自动控制装置-教案-人教版(2019)
《第五章3利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第二册
《利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过第一课时的学习与实践，使学生掌握传感器的基本概念与工作原理，熟悉自动控制系统的组成，能够简单设计并初步制作基于传感器的自动控制装置。
培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的实践能力和创新意识。
二、作业内容（一）了解传感器种类及其应用领域学生需收集至少三种不同类型的传感器（如温度传感器、光敏传感器、声音传感器等）的相关信息，了解它们的工作原理及在日常生活中的应用场景。
并在此基础上分析传感器的优缺点及其在自动控制中的重要性。
（二）理解自动控制系统的基本原理学生需理解自动控制系统中的关键元素（如传感器、执行器、控制器等）以及系统的工作原理和调节方式。
理解传感器的输出信号如何被控制器接收并转化为执行器的动作。
（三）设计并制作简单的自动控制装置学生需根据所学知识，设计一个简单的基于传感器的自动控制装置，如温度自动调节系统。
具体内容包括装置的设计图、部件清单以及简单的功能描述。
在课程开始时提供示例装置和理论支持，随后要求学生按照实际情境完成设计和制作。
（四）撰写作业报告学生需将上述信息续写如下：学生需将收集的传感器信息、对自动控制系统的理解以及自己的设计思路和制作过程整理成一份详细的作业报告。
报告中应包含传感器种类及其工作原理的详细描述、自动控制系统的原理图、设计装置的详细图纸和制作步骤，以及设计装置的功能描述和预期效果。
三、作业要求（一）理论学习与实际动手相结合学生应结合课本知识，同时积极动手实践，通过实践加深对理论知识的理解。
（二）注重安全在制作过程中，学生应注重安全，避免因不当操作导致设备损坏或人员受伤。
（三）注重创新在完成基本任务的基础上，鼓励学生进行创新设计，尝试使用不同的传感器或改进装置的功能。
四、作业评价本作业的评阅将结合学生的报告内容、设计的创意、制作的装置的实用性和安全性以及学生在制作过程中的态度等多方面进行评价。
《第五章 3 利用传感器制作简单的自动控制装置》学历案-高中物理人教版19选择性必修第二册
《利用传感器制作简单的自动控制装置》学历案（第一课时）一、学习主题本课程的学习主题为“利用传感器制作简单的自动控制装置”。
本主题旨在通过物理原理和现代电子技术的结合，让学生掌握传感器的基本原理和在自动控制装置中的应用，培养学生的动手实践能力和创新思维。
二、学习目标1. 理解传感器的基本概念、工作原理及其在自动控制装置中的作用。
2. 掌握常见传感器的类型及其应用场景。
3. 学会使用传感器进行简单的电路连接和测试。
4. 培养学生的观察能力、动手实践能力以及创新思维。
三、评价任务1. 课堂表现评价：观察学生在课堂上的参与度、提问及回答问题的准确性。
2. 实践操作评价：评价学生在实践操作中连接电路、测试传感器的能力。
3. 项目作品评价：根据学生制作的自动控制装置的完成度、功能实现及创新性进行评价。
4. 课后作业评价：根据学生完成课后作业的情况，评价学生对知识的掌握程度。
四、学习过程1. 导入新课（5分钟）- 通过展示一些自动控制装置的实例，引出传感器的概念及其在自动控制中的作用。
2. 理论知识学习（15分钟）- 讲解传感器的基本概念、工作原理及其在自动控制装置中的应用。
- 介绍常见传感器的类型及其应用场景。
3. 实践操作示范（10分钟）- 演示如何使用传感器进行简单的电路连接和测试。
- 强调操作过程中的安全注意事项。
4. 学生实践操作（20分钟）- 学生分组进行实践操作，连接简单的电路，测试传感器的工作状态。
- 教师巡回指导，及时解答学生疑问。
5. 课堂小结（5分钟）- 总结本节课的学习内容，强调传感器的重重要性和应用前景。
- 布置课后作业，要求学生制作一个简单的自动控制装置。
五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验或问答的方式，检测学生对传感器基本概念和工作原理的掌握情况。
2. 课后作业：要求学生利用所学的传感器知识，制作一个简单的自动控制装置，并记录制作过程和测试结果。
3. 项目作品展示：鼓励学生将完成的自动控制装置带到课堂上进行展示，并介绍作品的功能和实现过程。
《第五章 3 利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第二册
《利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 理解传感器的基本原理和作用；2. 掌握利用传感器制作简单自动控制装置的基本步骤；3. 培养动手能力和创新思维；4. 体验团队合作的重要性。
二、作业内容1. 分组任务：学生以小组为单位，选择一个实际场景，如温度控制、流量调节等，设计并制作一个简单的自动控制装置。
2. 任务要求：（1）每个小组需选定一个合适的传感器，如温度传感器、流量传感器等；（2）根据所选传感器的特性，设计出相应的控制装置，实现预设的目标；（3）装置应具备简单、实用、易于操作的特点；（4）在制作过程中，学生需参考教材和网络资源，理解并掌握传感器的工作原理和应用；（5）每组需提交一份装置的设计图纸和制作报告。
三、作业要求1. 作业应围绕课程主题，具有实际应用价值；2. 作业应具备一定的创新性和实用性，体现学生的思考能力和实践能力；3. 作业应以小组为单位提交，体现团队合作的重要性；4. 每组提交的设计图纸和制作报告应清晰、完整，并符合学术规范；5. 鼓励学生在制作过程中进行尝试和探索，培养自主学习和解决问题的能力。
四、作业评价1. 评价标准：（1）装置的设计是否合理，能否实现预设目标；（2）装置的制作是否符合要求，包括材料选择、制作工艺等；（3）报告的撰写是否清晰、完整，符合学术规范；（4）团队合作的表现，是否能够积极沟通、协作。
2. 评价方式：教师评价、小组互评、个人自评相结合。
3. 评价结果将作为学生平时成绩的参考，以激励学生更好地完成作业。
五、作业反馈1. 学生应认真对待作业中的每一个环节，如有疑问应及时向老师和同学请教；2. 教师在批改作业时，应及时与学生沟通，了解学生的困难和问题，并提供相应的指导；3. 对于作业中存在的问题，教师应及时反馈给学生，并指出改进的方向，帮助学生更好地提高自己的能力。
通过本次作业，学生能够加深对传感器和自动控制装置的理解，提高自己的动手能力和创新思维能力，同时也能够更好地认识到团队合作的重要性。
《第五章 3 利用传感器制作简单的自动控制装置》教学设计教学反思-2023-2024学年高中物理人教
《利用传感器制作简单的自动控制装置》教学设计方案（第一课时）一、教学目标：本节课旨在使学生掌握传感器的基本概念与工作原理，能够识别并应用不同种类的传感器。
教学目标还包括：1. 使学生理解自动控制系统的基本原理及传感器的关键作用。
2. 培养学生对传感器安装与调试的基本技能，并能通过实际操作感受传感器的实际应用。
3. 增强学生分析问题、解决问题的综合能力，并培养其创新意识和团队合作精神。
二、教学重难点：本节课的教学重点在于：1. 传感器的工作原理及其在自动控制系统中的作用。
2. 不同类型传感器的识别与选择。
教学难点在于：传感器与控制电路的连接与调试，以及解决实际制作过程中可能遇到的技术问题。
三、教学准备：课前准备包括：1. 准备各类传感器（如光敏、温度、湿度等）及其配套的电路板。
2. 准备相关实验器材及工具，如电烙铁、螺丝刀等。
3. 安排学生预习传感器的基本知识与自动控制系统的概念。
4. 准备多媒体教学设备，用于展示传感器的工作原理及实验操作步骤。
通过这些多媒体设备，将采用图像、视频和文本的混合形式，使得教学更具互动性和吸引力。
在内容设计上，会包含以下几个方面：1. 传感器简介：对传感器进行简要介绍，如传感器的种类、用途及重要功能。
2. 工作原理演示：使用图形动画等方式展示传感器的工作原理，让学生能够直观地理解传感器的工作过程。
3. 实验操作步骤：详细列出实验操作步骤，包括实验前的准备、实验过程中的注意事项以及实验后的清理工作等。
4. 实验结果展示：通过展示实验结果，让学生直观地看到传感器工作的实际效果。
此外，多媒体教学设备还可以用于展示动控制系统的概念。
通过视频、图表等形式，详细解释动控制系统的基本原理、组成要素以及在实际应用中的作用。
同时，还可以通过模拟软件，展示动控制系统的实际运行过程，使学生能够更好地理解和掌握相关知识。
四、教学过程：1. 导入新课（1）创设情境，激发兴趣教师首先通过展示一些日常生活中常见的自动控制装置（如智能门锁、自动浇水系统等），让学生感受科技给生活带来的便利。
《第五章 3 利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案-高中物理人教版2019选择性必修第二册
《利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应掌握以下目标：1. 了解传感器的基本原理和使用方法；2. 学会利用传感器制作简单的自动控制装置；3. 理解自动控制装置的工作原理和作用；4. 培养动手能力和团队协作精神。
二、作业内容1. 实验准备：学生需根据教师提供的材料清单，提前准备好实验所需的器材和材料，包括传感器、电路板、导线、电池等；2. 制作实验装置：学生需根据教师提供的实验方案和步骤，利用所准备的器材和材料，制作一个简单的自动控制装置，能够实现预设的控制功能；3. 实验操作：在教师的指导下，学生进行实验操作，测试制作的自动控制装置的性能，记录实验数据和结果；4. 实验总结：学生根据实验操作和测试结果，总结本次作业的经验和不足，提出改进意见和建议。
三、作业要求1. 实验前需仔细阅读教师提供的实验方案和注意事项，确保器材和材料的准备无误；2. 实验过程中需认真观察、记录数据，确保实验的准确性和真实性；3. 实验完成后需提交实验报告，包括实验方案、操作过程、测试结果、总结等，字数不少于300字；4. 小组合作完成作业时，需明确分工，确保每位成员都有参与和贡献，培养团队协作精神；5. 作业完成时间不超过一节课时间。
四、作业评价1. 评价标准：根据学生提交的实验报告和测试结果，结合课堂表现，进行评价；2. 分值分配：实验报告（60分），测试结果（30分），课堂表现（10分）；3. 评价方式：教师评价与小组互评相结合，确保评价的公正性和准确性。
五、作业反馈1. 学生可对作业内容、难度、时间等方面提出意见和建议，以便教师不断改进和完善；2. 教师可根据学生的作业反馈，了解学生的学习情况和需求，调整教学策略和方法，提高教学质量。
通过本次作业的设计，旨在通过实践操作，让学生掌握传感器的基本原理和使用方法，并学会利用传感器制作简单的自动控制装置。
在作业过程中，学生需要认真阅读教师提供的实验方案和注意事项，仔细记录实验数据，并根据实验结果进行总结。
《第五章 3 利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案-高中物理人教版2019选择性必修第二册
《利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生掌握传感器的基本原理和应用，通过制作简单的自动控制装置，加深对物理知识的理解和应用能力。
二、作业内容1. 实验准备：学生需要准备以下材料和设备：传感器、控制器、执行器、电源、导线等。
2. 实验设计：学生需要根据所学知识，设计一个简单的自动控制装置，例如温度控制系统、压力控制系统等，要求能够通过传感器检测相关参数，并由控制器进行控制，最终由执行器完成相应的动作。
3. 实验步骤：学生需要按照设计好的步骤进行操作，记录实验过程中的问题和难点，并尝试解决。
4. 实验总结：学生需要总结实验结果，分析实验成功和失败的原因，并撰写实验报告。
三、作业要求1. 实验设计要合理，符合物理原理和实际应用需求；2. 实验步骤要规范，确保安全和准确性；3. 实验报告要清晰明了，能够表述实验过程和结果；4. 鼓励创新和尝试，但要避免过度追求技术难度而忽略安全和可行性。
四、作业评价1. 评价标准：评价学生的实验设计、实验步骤、实验报告等部分，根据完成情况给予相应的分数；2. 分层评价：根据学生的基础和能力不同，给予不同的评价标准，鼓励学生在自己的能力范围内尽可能发挥；3. 反馈指导：对学生的作业进行反馈指导，指出存在的问题和改进方向，帮助学生更好地完成作业。
五、作业反馈1. 学生反馈：学生可以通过作业平台或邮件等方式向教师反馈作业中遇到的问题和困难，教师需要及时给予解答和指导；2. 教师反馈：教师根据学生的作业完成情况，给予相应的评价和指导，同时也可以将优秀的作业展示给其他学生参考和学习。
通过本次作业，学生可以进一步巩固物理知识，提高动手能力和问题解决能力，同时也可以激发学生对物理学科的兴趣和爱好。
教师也需要根据学生的作业情况，及时调整教学策略和方向，提高教学质量和效果。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标：1. 深化学生对传感器和自动控制原理的理解；2. 提高学生利用所学知识制作简单自动控制装置的能力；3. 培养学生的实践操作能力和创新思维能力。
《第五章3利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第二册
《利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的作业设计旨在帮助学生巩固和加深对传感器的基本理解，掌握其在实际应用中的自动控制原理，通过实践操作提升学生利用传感器制作简单自动控制装置的能力，为后续课程的学习打下坚实基础。
二、作业内容作业内容主要包括以下几个方面：1. 理论学习：学生需仔细阅读教材中关于传感器的基本原理、分类及工作方式的介绍，并完成相关知识点的学习笔记。
2. 实验准备：学生需准备实验所需的传感器（如光敏传感器、温度传感器等）、控制电路板、电源等器材，并熟悉其基本性能和使用方法。
3. 设计构思：学生需根据所学的理论知识，结合生活中的实际需求，设计一个简单的自动控制装置的初步方案，包括装置的功能、传感器类型及安装位置等。
4. 实践操作：学生需按照设计方案，利用提供的器材进行实践操作，搭建自动控制装置的雏形。
三、作业要求作业要求如下：1. 学生需在规定时间内完成作业，并保证作业的完整性和准确性。
2. 设计构思要具有创新性和实用性，能够体现出学生对传感器自动控制原理的理解。
3. 实践操作过程中，学生需注意安全，遵守实验室规定，正确使用实验器材。
4. 作业成果需包括一份详细的设计说明和一份操作报告，设计说明要包括装置的功能、工作原理、传感器类型及安装位置等，操作报告要详细记录实践操作过程和结果。
四、作业评价作业评价将从以下几个方面进行：1. 设计构思的创新性和实用性。
2. 理论知识的掌握程度。
3. 实践操作的准确性和安全性。
4. 作业成果的完整性和规范性。
五、作业反馈教师将对学生的作业进行批改和评价，对于优秀的设计方案和实践操作，将在课堂上进行展示和分享；对于存在的问题和不足，将给予指导和建议，帮助学生改进和提升。
同时，教师还将根据学生的作业情况，对教学内容和方法进行反思和调整，以更好地满足学生的学习需求。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标本课时作业设计旨在通过实际操作，加深学生对传感器在自动控制装置中应用的理解，锻炼学生的动手实践能力，培养学生独立解决问题的能力及创新思维。
《第五章 3 利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第二册
《利用传感器制作简单的自动控制装置》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生掌握传感器的基本原理和应用，同时培养他们的动手能力和团队合作精神，从而加深对自动控制装置的理解。
二、作业内容1. 任务一：设计简单的自动控制装置学生需根据所学知识，设计一个基于传感器的简单自动控制装置，例如温度控制器、水位报警器等。
要求使用常见的传感器（如热敏电阻、水银温度计等）和导线、开关等材料，通过电路连接实现自动控制功能。
2. 任务二：制作与调试学生需根据设计图纸，使用电子制作工具（如电烙铁、焊锡等）将设计的电路制作出来并进行调试。
在此过程中，教师将为学生提供必要的指导。
3. 任务三：展示与分享完成制作和调试后，学生需在小组内进行展示，介绍自动控制装置的工作原理和特点，并与其他小组进行交流和分享。
三、作业要求1. 小组合作：学生需以小组形式完成作业，每组不超过5人，共同设计、制作和分享。
2. 创新思维：鼓励学生在设计过程中发挥创新思维，尝试不同的传感器和电路连接方式，提高解决问题的能力。
3. 时间安排：学生需在规定时间内完成作业，避免拖延时间。
教师将在下课前检查并收集作业，确保学生按时提交。
4. 安全意识：学生在制作过程中要注意安全，遵守电子制作的基本安全规则。
5. 成果展示：学生需在课堂展示中积极发言，向其他同学介绍自己的作品和工作思路。
四、作业评价1. 任务完成情况：是否按照要求完成了任务一、二，包括电路的设计、制作和调试；2. 知识应用能力：是否能灵活运用所学知识进行电路设计，展示对传感器原理的理解；3. 团队合作能力：是否积极参与小组活动，能否与小组成员有效沟通，共同解决问题；4. 创新思维能力：在完成任务的过程中是否积极思考，尝试不同的解决方案；5. 成果展示效果：在课堂展示中的表现是否得体、语言表达能力是否清晰等。
五、作业反馈教师将在课后收集学生的作业，对每个小组的作品进行评价，并在下一次课堂上进行反馈。
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利用传感器制作简单的自动控制装置
【教学目标】
一、知识与技能
1．知道干簧管、光敏电阻、三极管、二极管、电磁继电器的功能。
2．会利用传感器制作简单的自动控制装置。
二、过程与方法
通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。
三、情感、态度与价值观
在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。
【教学重点】
门窗防盗报警装置和光控开关的工作原理。
【教学难点】
根据已知的传感器设计门窗防盗报警装置和光控开关的电路。
【教学过程】
一、器材介绍
1．二极管：单向导电性，在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态；在反向电压作用下电阻很大，处于截止状态。
2．三极管：全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。
其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。
3．电磁继电器：电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（输入回路）
和被控制系统（输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。
二、门窗防盗报警装置
1．目标效果：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。
师生共同分析现象的实质：
靠近，蜂鸣器不响，指示灯亮；远离，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。
让学生根据实质选择传感器，根据上节课所学可以选择使用干簧管。
2．实验器材和装置
（1）实验电路图
（2）实验器材
（3）电路工作原理
闭合电路开关S，系统处于防盗状态。
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。
学生根据实验操作进行实验，观察实验是否成功，如果实验失败，请其他小组一起分析实验失败的原因。
3．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，按照电路图所示连接电路。
（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。
三、光控开关
1．目标效果：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。
师生共同分析现象的实质：
光照弱，路灯开启；光照强，路灯熄灭。
让学生根据实质选择传感器，根据上节课所学可以选择使用光敏电阻。
教师提醒：工作电流很微弱，不能直接驱动执行机构工作，需要放大电路。
结合课前器材介绍，电路中需要增加三极管。
2．实验器材和装置
（1）实验电路图
若想采用小灯泡模仿路灯，就要使用继电器（K）来启、闭另外的供电电路。
（2）实验器材
（3）电路工作原理
当环境光比较强时，光敏电阻R
G
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。
当环境光比较弱时，光敏电阻R
G
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。
学生根据实验操作进行实验，观察实验是否成功，如果实验失败，请其他小组一起分析实验失败的原因。
3．实验操作
（1）按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。
（2）让光敏电阻R
G 受到白天较强的自然光照射，调节电阻R
1
使发光二极管LED或
小灯泡L刚好不发光。
（3）遮挡R
G
，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。
【巩固练习】
1．某同学设计了一个加速度计，如图所示。
较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动
片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成
正比。
这个装置就是一个加速度传感器。
两个电池E的电压
相同。
按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，
当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。
将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度??时，电压表的指针将向哪个方向偏转？简述你分析的过程。
2．双金属温度传感器是将两种具有不同热膨胀系数的金属贴合在一起制成的。
当它温度升高时，两种金属伸长不一样而发生弯曲变形，使触点接通或断开。
日光灯启动器里就有一个双金属温度传感器。
取一个报废的日光灯启动器，去掉外壳，在充有氖气的玻璃泡内，有一个U形的双金属片，其旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点。
常温下两触点是分离的，温度升高时，双金属片因形变而与金属丝接触。
敲碎氖泡的玻璃，调节两触点之间的距离，使温度升高到60℃时两触点恰好接通。
请你利用这个双金属温度传感器，设计一个电热水器自动加热的控制方案。
当水温低于60℃时自动通电加热，高于60℃时自动断电。
3．工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。
如图所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电二极管（当有光照射时，二极管导通；没有光照时，二极管截止。
）、放大器、电磁继电器等几部分组成。
这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即带动开关，使机床停止工作，避免事故发生。
请简述光控继电器的原理。
4．现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。
如图所示，试设计一个温控电路。
要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程。