高中物理教案设计：《传感器的应用实验》
一、教材分析
本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。
二、教学目标
1.知识目标：
（1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。
（2）、知道晶体三极管的放大特性。
（3）、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。
2.能力目标：
通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。
3.情感、态度和价值观目标：
培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。
三、教学重点难点
重点：传感器的应用实例。
难点：由门电路控制的传感器的工作原理。
四、学情分析
我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。
五、教学方法
PPT课件，演示实验，讲授
六、课前准备
1.学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。
2.教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3.教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻等材料用具。
七、课时安排：
1课时
八、教学过程
（一）预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器?
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器
这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。
（三）合作探究、精讲点拨。
探究一：（！）普通二极管和发光二极管
1、二极管具有单向导电性
2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。
（2）晶体三极管
1、三极管具有电流放大作用。
2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。
3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。
（三）逻辑电路
逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，
1.与逻辑
对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1.
2.或逻辑
对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0.
3.非门电路
对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。
4.斯密特电路：
斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。
探究点二：应用实例
1、光控开关
电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：天明时，RG变小，流过R1的电流变大，A端输入电压降低到0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V，LED上的电压低于正向导通电压1.8V，LED不会发光，当天色暗到一定程度时，RG变大，输入端A的电压升高到某一个值1.6V时，输出端Y突然从高电平跳到低电平0.25V，此时加在LED上的正向电压大于导通电压1.8V，二极管LED发光。
特别提醒：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。如下图。
2.温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
工作原理：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声，当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平调到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同。
特别提示：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
典型例题：
1.与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”（ ）
A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1
答案：D
2.或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（ ）
A.0 0 B.1 0 C.0 1 D.1 1
答案：A
3.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（ ）
A.与门 B.非门 C.或门 D.与非门
答案：A
4.图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x电路应是（ ）
A.与门 B.或门 C.与非门 D.或非门
答案：C
5.“第4题”中的整个电路若成为一个或门，则x电路应是（ ）
答案：D
（四）反思总结，当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
设计意图：引导学生夯实基础并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）
（五）发导学案、布置预习。
我们已经学习了几种传感器的基本元件，这节课后大家可以课下先对本章内容做一个总结并构建知识网络。完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。
设计意图：总结本章知识。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
九、板书设计
第四节：传感器的应用实验教案
1、二极管的特点和作用：单向导电性，发光二极管不但能单向导电性，还能发光。
2、三极管的特点和作用，能放大微弱的电流
3、斯密特触发器的特点和作用：触发器其实由6个非门电路组成
4、斯密特触发器的应用：光控电路，温度报警器
十、教学反思
学以致用是学习的最终目的，将所学的知识用于实际生活和实际问题中，知识才有实用价值。
高中物理教学教案：牛顿第三定律课
知识与技能
1.知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念.
2.理解牛顿第三定律的含义.
3.会区分平衡力与作用力和反作用力.
过程与方法
1.观察生活中力的相互作用现象，思考力的相互作用的规律.
2.通过实验探究力的相互作用规律.
3.通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可提高学生自信心并养成科学思维习惯.
情感态度与价值观
1.经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实、实事求是的科学态度.
2.通过研究性学习，获得成功的喜悦，培养学好物理的信心.
3.培养与人合作的团队精神.
教学重点、难点教学重点
1.知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力.
2.掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题
教学难点
区别平衡力与作用力和反作用力.
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段教具准备
弹簧秤每组学生准备两个，多媒体教学设备.
教 学 活 动
[新课导入]
师：大家回忆一下力是怎样定义的.
生：力是物体与物体间的相互作用.
师：怎样理解力是物体之间的相互作用?
生：物体间的相互作用就是甲对乙有作用，同时乙对甲也有作用。
师：大家可以用生活中的例子验证以前学过的“力的作用是相互的”，大家观察一下实验现象，并进行分析.
（实验演示1）
用手拉弹簧
结论：手拉弹簧同时弹簧也拉手
（实验演示2）
冰上小孩互推
结论：两物体间的作用是同时的，施力物体同时也一定是受力物体
（实验演示3）
磁铁间的相互作用
结论：没有直接接触的物体间的作用也是相互的
师：通过对上面现象的观察和分析，可以得出什么结论?
[新课教学]
一、作用力和反作用力
总结以上实验现象
师：观察和实验表明：两个物体之间的作用总是相互的.A物体对B物体有作用力的同时，B物体对A物体也有力的作用，物体间这一对相互作用的力通常叫做作用力和反作用力.我们把其中一个力叫做作用力，另一个力就叫做反作用力.
师：现在我们知道了作用力和反作用力的概念，那么它们之间的关系是什么呢?大家猜想一下.
学生猜想讨论
生l：我认为作用力和反作用力大小相等.
生2：力是一个矢量，它们的方向也应该存在一个关系，我认为作用力和反作用力方向相反·
师：刚才两位同学猜想得很有道理，但是还需要进一步验证他们的猜想.大家想一下怎样来进行验证呢?
生：要通过实验.
师：那么要设计一个实验来验证作用力和反作用力之间的关系，应该怎样进行设计，需要什么样的器材，实验的原理又是什么呢?大家自己先进行讨论一下.
学生讨论，积极思考设计实验，选取实验器材
师：选取的器材应该具有什么特性?
生：选取的器材应该能够测量力的大小，这样才可以比较作用力和反作用力的大小.
师：我们常见的力的测量工具是什么?
生：弹簧秤.
师：我们需要几只弹簧秤呢?为什么?
生：两只，因为需要同时测量两个力.
师：怎样设计实验呢?同学们可以把自己的实验方案用投影展示出来.
学生用投影展示实验方案
生：把两个弹簧秤A和月连结在一起，如图4—5—1甲所示.
①用手拉弹簧秤A之前，两弹簧秤的示数均为零，说明两弹簧秤间无作用力；
当用手拉弹簧秤A时，可以看到两个弹簧秤的指针同时移动.弹簧秤月的示数指出弹簧秤A对它的作用力F的大小，而弹簧秤A的示数指出弹簧秤月对它的反作用力F，的大小.可以看出，两个弹簧秤的示数是相等的；
改变手拉弹簧的力，弹簧秤的示数也随着改变，但两个示数总相等.
这说明作用力和反作用力大小总是相等的，并且总是同时产生，同时变化，同时消失的.
②分析弹簧秤B受到A的拉力F方向向右，弹簧秤A受到B的拉力F，方向向左，这两个拉力在同一条直线上，这说明作用力与反作用力方向相反，作用在同一条直线上.
师：刚才这位同学演示得非常好，根据他的演示，同学们可以对照自己的实验设计，发现自己的优点和不足之处，然后进行实际的实验过程.
学生分组实验，老师巡回指导
[教师总结]通过实验可知；
作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上。
二、牛顿第三定律
师：根据以上的实验结果，我们可以得到作用力和反作用力之间的关系，这就是牛顿第三定律的内容：
[多媒体展示]
牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上.
师：根据牛顿第三定律的内容，结合大家做的实验，我们来讨论总结一下作用力和反作用力的特点.
学生讨论总结，老师补充不完整的部分
生1：作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失.
生2：作用力和反作用力作用在两个相互作用的不同物体上，各自产生作用效果，不会抵消.
生3：作用力和反作用力是同一性质的力.
生4：物体间的相互作用力既可是接触力，也可以是非接触力.
[教师总结]从上例中可知.作用力和反作用力除了大小相等、方向相反、作用在同一直线上外，还有性质相同、作用对象不同的关系.所以我们可以用下面一句话概括作用力和反作用力之间的关系：
同值、同性、同变化，异物、反向、又共线
三、相互作用力与平衡力间的关系
[教师]提出问题
小强说：“我记得初中学过，如果两个力大小相等、方向相反，这两个力就会互相平衡，看不到作用效果了，既然作用力和反作用力也是大小相等、方向相反，他们应该互相平衡呀?”
应该怎样解答小明的疑问?
学生讨论，多媒体展示表格
[小结]
1、牛顿第三定律：两物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
2、作用力和反作用力是作用在两个不同的物体上，作用效果不能抵消；
一对平衡力是作用在同一物体上，其作用效果彼此抵消。
3、牛顿第三定律的必要性：对牛一和牛二的补充。
[课堂练习]
1、在水平粗糙地面上滑行的木块，与地球之间的相互作用力有几对?（ C ）
A.一对 B.两对 C.三对 D.四对
2、关于作用力与反作用力，下列说法中正确的是（ C ）
A.先有作用力，后有反作用力；
B.凡是大小相等，方向相反，作用在一条直线上的两个力，必定是一对作用力和反作用力；
C.作用力和反作用力一定是同时产生，同时消失；
D.作用力和反作用力既然总是大小相等方向相反就应该能互相抵消。
3、如图所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上，在以下各对力中属于作用力和反作用力的是（ AC ）
A、P对Q的压力和Q对P的支持力；
B、P所受重力和P对Q的压力；
C、Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力；
D、P所受重力和Q对P的支持力。
学 生 活 动
作 业[布置作业]
教材第88页问题与练习.
板 书 设 计一、力是物体间的相互作用
1、作用力
2、反作用力
二、牛顿第三定律
内容：
三、作用力和反作用力的特点
同值、同性、同变化，异物、反向、又共线
四、作用力和反作用力和二力平衡的异同
教
学
后
记