人教版高中物理选修第二册第五章 课题研究表格式教案

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教学设计.课程基本信息学科物理年级高二学期春季课题课题研究教科书书 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：2019年6月教学目标1.进一步熟悉如何进行课题研究，掌握研究的一般流程与步骤。2.能自主选择合适的仪器与材料，设计实验研究压力传感器、热敏电阻等元器件特性。3.能根据研究结论，利用相关传感器设计自动控制电路。教学内容教学重点：1. 研究方案的设计。2. 实验数据的分析与处理教学难点：自动控制系统的设计教学过程【教学任务一】提出问题 引入课堂在这一册书的学习中，我们认识了许多的传感器，了解了他们的性能和工作原理，也知道它们在各种控制系统中起到了采集外界信息的作用。我们能否亲自动手来研究各种传感器在受到外界非电信号作用时，电阻有怎样的变化规律呢？【教学任务二】寻找仪器 设计实验问题1：传感器如何获取？网购是一个非常好的途径。大部分的传感器价格都不贵，这节课我们就以半导体薄膜压力传感器特性的实验研究作为样例，来进行课题研究，了解它在受到不同压力作用时其电阻是怎样变化的，这种变化有什么规律，以及这种规律在生产生活中有什么应用。问题2：压力如何测量？将传感器固定在电子秤上，在其上加重物，通过电子秤的示数可以计算它的压力值。问题3：电阻如何测量？可以采用数字式多用电表进行电阻测量。问题4：数据如何处理？以传感器受到的压力F为横坐标，传感器电阻R为纵坐标，建立直角坐标系，利用EXCEL进行描点绘图，可以得到薄膜式压力传感器特性曲线。【教学任务三】分析结论 实例应用问题1：薄膜式压力传感器电阻随压力变化有什么特点？从图中看出，随着压力的增大，传感器电阻不断减小，在起始区域，曲线较陡，电阻随压力变化明显。压力相对大的区域，曲线变化区域平缓。由此可见，同一规格的半导体薄膜压力传感器，当所承受的压力不同时，其灵敏度存在着较大的差异。要使传感器比较灵敏，就应使之工作在灵敏度较大的区间。实际生产生活中需要控制的压力大小随着不同的情境千变万化，我们有许多不同量程的半导体薄膜压力传感器可供选择。也可以采用类似杠杆的机械，通过力臂的设计，把现实情境中的被控压力进行放大或缩小，使其处于灵敏区域。问题2：还有什么方法可以研究压力与电阻关系采用数字化实验仪器，如力传感器、电压电流传感器探究半导体薄膜的电阻随压力变化。将半导体薄膜同一个定值电阻R串联后加电压，用电压传感器测量薄膜两端电压值可以换算出电阻。另外用压力传感器按压薄膜，利用计算机直接采集电压和压力数据。在数字实验界面将力与电阻图像进行拟合可以快捷得到R-F图像。数字化实验是传感器的一个重要应用，为我们教学提供了便利。实验室使用的力传感器、电子秤，内部的核心是应变式力传感器。应变式力传感器在测量领域有着广泛应用。薄膜式压力传感器更多应用在自动控制系统中，如工业领域的流体材料、气体压力控制，农业领域的瓜果自动分拣，汽车上的胎压控制等等。问题3：利用薄膜式压力传感器可以设计出怎样的自动控制电路？【教学任务四】课堂小结 布置作业课题研究的过程：提出问题→设计实验方案→进行实验收集数据→处理数据结果分析→推广应用课后作业：1.选取感兴趣的传感器，研究它的电阻变化特性，并利用研究结论，提出一项自动控制的设想。2.请完成配套课后习题。