超声波位移传感器教学设计.docx
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超声波位移传感器教学设计.docx
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超声波位移传感器教学设计
超声波位移传感器-教学设计
《超声波位移传感器》教学设计
授课题目
超声波位移传感器
选用教材
劳动版《传感器基础知识》
教材
分析
本节选自教材模块五-任务2,传感器是人类五官的延伸,是智能化自动设备获取信息的主要手段,是现代化生产的基础,是边缘学科开发的先驱。
学情
分析
位移传感器对于学生来说是一个新概念,先前对于传感器中典型原件(压电晶体等)认识粗浅。
学生对于新事物的好奇心强,参与意识强,结合运用中学的电路基础知识才能有效地学习好传感器。
教
学
目
标
知识与技能
a)了解超声波的物理特性;
b)加深非电学量转换成电学量核心理论
c)熟悉压电式超声波传感器的基本组成和工作原理;
过程与方法
a)通过对声波的各种物理现象思考和探究熟悉传感器的工作原理;
b)通过学生自己连接超声波传感器电路,进行试验并实现测量。
情感态度和价值观
在探究性实验过程中,激发学生学习物理的兴趣,培养科学的探究方法和实践能力
教学
重点
利用现实中的多普勒效应,明白超声波的传递、反射等物理现象
教学
难点
超声波发生器的机构与工作原理
教学
方法
探究式体验教学法、创设物理情景
教学
素材
手机、视频、图片
教学
过程
师生互动
设计
意图
教师活动
学生活动
新
课
引
入
(5分钟)
师生互动
教师活动
学生活动
概念引入:
上课之前,老师先为大家演示一个实验:
拿出手机,打一个电话,在通话界面用手靠近手机会发现手机黑屏了,但任然在通话,这就避免了打电话的时候误操作,也节省了电量!
老师提问:
为什么靠近过一点距离手机会黑屏?
是因为手上的温度还是因为遮挡了某种我们看不见的东西?
教师讲解:
根据现象可以看到,当有物体接近手机正面的小区域时,手机就会黑屏,远离后又亮屏。
所以决定因素是距离,这就是距离传感器,也是位移传感器的一种。
【板书】课题:
超声波位移传感器
引导学生进行相通的探究实验,用不同的物体(温度不同的,透明度不同的),从不同的角度和高度接近目标区域,观察现象。
用生活中大家常见的现象,提出问题,调动学生学习的兴趣,并积极思考。
新
课
教
学(15分钟)
生活中有哪些事物运用了位移传感器呢?
老师为大家准备了几个例子:
能感应自身位移的光电鼠标、能报警的倒车雷达
思考:
它们的共同特征在哪里?
引出位移传感器的概念:
位移传感器:
是能够感知并且把物体的运动位移、空间距离大小,如距离、位置、尺寸、速度等非电学物理量转换成电学量的装置。
让学生了解生活中有哪些地方用到传感器,并思考位移传感器的共同特征,互相交流,表达自己的观点。
回答:
它们可以通过感知光照、声波、磁场等物理量测量距离
让学生了解传感器给生活带来的积极影响,培养学生发现问题的能力,体现从生活走向物理的理念。
【板书】位移传感器:
非电学量→电学量
回忆核心理论,传感器的作用:
感受非电量并把它转换成电学量。
新课内容
一、以自然现象为根据判断出超声波的作用。
(5分钟)
今天我们学习位移传感器中的一种:
超声波位移传感器。
一、带领学生从这种传感器的名称做以分析,得出结论:
超声波位移传感器是利用声波的物理特性进行叫距离的测量的。
自然界中蝙蝠在黑夜中飞行自如,哪怕是在成群结队的飞行时,没有光线也不会撞到其他的物体。
这是为什么?
原因在于:
蝙蝠能发出频率在20~100KHZ的超声波,并且利用超声波“导航”以判断出飞行中的障碍物距离并绕行。
从生活的现象入手,创设情境,引入实验,激发学生探究的兴趣。
二、声波的物理特性(20分钟)
声波作为波的一种,是在空气中传播的。
奥地利物理学家多普勒首先发现了声波的多普勒效应,那么它是一种什么现象呢:
观看视频
通过视频联系实际,让学生感受到声波的这种运动特性。
相关知识扩充:
超声波的物理特性:
方向性好、穿透能力强,尤其是在固体中,可穿透几十米的厚度;声波的反射能力明显,可以探测物体。
主要讲授多普勒效应:
据此可以测量运动物的的速度。
次要介绍超声波的:
机械效应、空化效应、化学效应、热效应。
三、超声波位移传感器探头分类及结构(10分钟)
超声波位移传感器是利用超声波的物理特性和各种效应制成的装置,习惯上也称为超声波探头。
常用频率范围:
2×104~1×107HZ。
分类:
按原理不同分为:
压电式、磁致伸缩式、电磁式。
在实际应用中以压电式超声波位移传感器最为常见。
按探头结构又分为:
直探头、斜探头、双探头以及其他专用探头。
四、超声波位移传感器(20分钟)
压电式超声波位移传感器主要由:
声波发生器和声波接收器两部分组成。
1.超声波发生器:
也称发射探头,是超声波的产生和发射装置。
原理:
利用逆压电效应制成。
2.超声波接收器:
是利用正压电效应制成的,也称接收探头。
压电效应接收声波的原理。
接收器的主要新能指标:
工作频率、工作温度、灵敏度、方向角
教学反思
该课程的探究教学和逻辑设计清晰,增添了课堂的生动,激发学生的兴趣。
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