超声波位移传感器-教学设计

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1、《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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、、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。