基于STEM 教育理念的高中物理教學設計《火災報警器的制作》

姚國良

以火災報警器的制作為主題的STEM教學設計旨在通過學生在了解傳感器原理及應用基礎之上，讓學生知道已學知識在生活、生產、科技社會中的價值，增強學習興趣，培養(yǎng)良好的科學態(tài)度;引導學生分組制作報警器并進行測試評比，來培養(yǎng)學生的動手能力、思維水平及團隊協作能力，激發(fā)學生的興趣和好奇心。

一、教學目標

了解日光燈啟輝器的內部構造，知道其內的雙金屬片具有熱敏特性。

根據電路知識，設計并制作火災報警器。

二、教學重點：

讓學生了解啟輝器的內部結構及工作原理，知道雙金屬片的熱敏特性

利用電路知識制作火災報警器，使報警器燈亮鈴響。

三、教學難點：雙金屬片的熱敏特性

四、教學器材：啟輝器、導線若干、電源、小電鈴、小燈泡、剪刀、打火機等

五、教學過程：

（1）取一只啟輝器，拆下外殼剪去電容，用鉗子輕輕敲掉雙金屬片外的金屬泡，使雙金屬片仍留在啟輝器的底座上（注意碎玻璃，保護好眼睛），然后觀察。

（2）教師講解：啟輝器的結構是將兩個雙金屬片材料做成的觸點封入一個小型玻璃泡殼內，充入低壓惰性氣體或混合氣體，再滲入微量的氚氣以幫助電離。在開燈前，啟輝器的雙金屬片的觸點被一個間隙隔開著，當電路接通時，電源電壓足以激發(fā)玻殼內氣體產生輝光放電，從而慢慢地加熱接觸片，使它們相互彎曲直接接觸。當雙金屬片接觸時，電路接通放電，雙金屬片冷卻收縮，動、靜觸片斷開。

（3）教師引導、同學們思考：雙金屬片的特性

教師用打火機燒雙金屬讓學生觀察現象后總結得出：雙金屬片的熱敏特性。

（4）教師引導學生思考雙金屬片在電路中的作用

學生總結得出：雙金屬片的熱敏特性在電路中可作為溫控開關使用。

2、設計火警報警器

請同學們根據提供的器材討論并設計報警器，畫出電路圖，要求報警器燈亮鈴響

3、根據電路圖，制作火災報警器。

使用時，用兩根長銅線把雙金屬片及其底座置于易燃物處，而燈與鈴及電源裝在人常活動的地方。當易著火處溫度升高到接近著火點時，即出現聲光報警。