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表格教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (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表格教学设计及反思，共5页。
课程基本信息
学科
物理
年级
高二
学期
春季
课题
利用传感器制作简单的自动控制装置（第二课时）
教科书
书 名：物理选择性必修第二册教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月
前期分析
学习内容分析
本课时属于实验教学，教材先介绍光控路灯的功能，提出可以利用光敏电阻随光照强度的变化，电阻会变化的特性来完成光控路灯的功能。再给出了能实现光控开关功能的器材和电路图，先介绍了元件的特性，特别是三极管的放大作用和电子开关作用，再进行电路分析，最后进行实物图连接及调试。本课时基于课程标准的要求是“列举传感器在生产生活中的应用”。本课时是前面两节传感器知识在生活实际中的具体应用，遵循实验教学的一般程序，通过功能需求分析、电路控制分析、设计实验电路并组装调试，使学生对传感器的作用有更深刻的体会。
学习经验分析
学生在初中学习中已经接触过电磁继电器的工作原理，有能力利用继电器连接简单的自动控制电路；通过高中近两年的学习，已经能够分析串并联电路及简单的混连电路的结构，搭建简单的电路；基本能正确使用发光二极管、定值电阻、开关、电源、可调电阻等电路元件；通过本章第2节内容的学习，又认识了光敏电阻的特性及应用。本课时的困难有三，其一是光控开关电路的设计；其二是学生对三极管比较陌生，不清楚三极管在电路中的功能，又会为电路设计带来压力；其三是实验操作层面上的，学生的动手能力普遍较弱，根据设计的电路图组装电路并成功调试对学生是比较大的考验。
学习环境分析
（1）学习方式分析
本课时主要采用小组合作学习方式
（2）学习资源支撑
光控开关视频、实验器材
教学目标
1.物理观念
了解光控开关的功能
知道光敏电阻的工作原理
认识三极管的功能
通过简单的自动控制装置的学习，建立传感器的结构观
2.科学思维
能对光控开关电路进行功能需求分析、电路控制分析
（2）能分析方案的可行性，能够反思优化电路设计
（3）形成制作自动控制装置的一般程序，能根据程序利用三极管来设计防盗报警装置
3.科学探究
会利用光敏电阻和其他电子元件设计光控开关电路
能根据设计的电路图连接实物图
根据调试结果得出结论并作出解释
4.科学态度与责任
（1）经历设计实验方案、组装实验电路、调试实验装置、观察实验现象、改进实验操作的全过程，提升实验操作能力和应用创新能力
（2）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
教学内容
教学重点和难点：
1.光控开关电路设计
2.正确分析光控开关电路方案
3.根据设计的电路图搭建实物图
教学过程
任务一：了解光控开关在生活中的应用
观看光控开关视频，引出课题
白天有光照，灯泡不亮；夜晚黯淡无光，电路自动通电，灯泡亮起。光控开关既起到节约用电的作用，又方便了人们的生活。光控开关被广泛应用到生活生产的行行业业。今天我们尝试自己设计电路，动手做一个光控开关。
任务二：设计光控开关电路
按照自动控制电路设计的一般程序，从功能需求分析、电路控制分析推进，让学生动手画电路图并优化，完成电路设计。
活动1：根据视频内容，进行功能需求分析 ，填入活动单
请同学们根据刚才的视频，二位同学为一组，讨论一下要制作光控开关，设计的电路需要有哪些功能，填入活动单）
功能需求分析




比较各组同学呈现的活动单，统一功能需求分析如表中所示：
功能需求分析
感知光照的变化

调整电路对周边光亮度的反应

路灯装置

能自动接通两种状态电路的开关
其他
活动2：电路控制分析
明确了功能需求后，请同学们在电路控制分析中填入能实现这些功能的传感器或电路元件。
功能需求分析
电路控制分析
感知光照的变化

调整电路对周边光亮度的反应

路灯装置

能自动接通两种状态电路的开关
其他
比较各组同学选择的元件，统一实现这些功能的传感器或电路元件如下表所示
功能需求分析
电路控制分析
感知光照的变化
光敏电阻

调整电路对周边光亮度的反应
可调电阻

路灯装置
发光二极管

能自动接通两种状态电路的开关
电磁继电器
其他
合适的电源、导线、保护电阻等
由于光敏电阻的工作电流很微弱，无法直接驱动路灯工作，所以，我们需要配置一定的放大电路实现控制，用晶体三极管替代继电器，优化后的功能需求分析、电路控制分析及器材在电路中的符号如下表所示：
功能需求分析
电路控制分析
器材在电路中的符号
感知光照的变化
光敏电阻

调整电路对周边光亮度的反应
可调电阻

路灯装置
发光二极管

能自动接通两种状态电路的开关
晶体三极管
放大电流
晶体三极管
其他
合适的电源、导线、保护电阻等
介绍电子元件，重点介绍三极管的功能，使学生了解三极管的功能
活动3：在活动单上完成电路设计
分析学生电路图，提出优化电路
活动4：优化电路设计
分析优化后的电路方案
任务三：组装电路并调试
活动：学生组装电路，并调试
根据同学们设计的电路图，给定元件参数，组装电路，并完成调试。
任务四：挑战性任务
利用三极管来设计一个防盗报警装置并对学生设计的电路进行分析
任务五：课堂小结
板书：