高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册常见传感器的工作原理课前预习ppt课件

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册常见传感器的工作原理课前预习ppt课件，共36页。PPT课件主要包含了学习任务目标，问题式预习，非电信息，电信号，电学量，化学反应，分子识别，科学思维，铝合金梁，电子秤等内容，欢迎下载使用。
1.知道什么是传感器，理解传感器的工作原理。(物理观念)2.掌握光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片的基本特性及工作原理。(物理观念)3.通过对传感器原理和应用的了解，体会传感器在实际应用中的价值。(科学思维)
知识点一　认识传感器1．传感器：把被测的____________，按一定规律转换成与之对应的_________的器件或装置。2．传感器的结构(1)组成：传感器由______元件和______元件组成，有时也将信号调节转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。
(2)常见敏感元件：______元件、光敏元件、______元件、磁敏元件、气敏元件等。(3)转换元件的作用：将敏感元件输出的物理量转换成______量。(4)信号调节转换电路的作用：将转换元件输出的_________转换成便于显示、记录、处理和控制的_________。3．传感器的分类(1)物理传感器：利用了力、热、光、电磁和声等______效应。(2)化学传感器：利用了____________的原理检测物质的种类和浓度。(3)生物传感器：利用酶、抗体和激素等____________功能进行工作。
[判一判]1．传感器的基本部分一般由敏感元件和转换元件组成。 (　　)2．传感器是用来采集信息的装置。 (　　)3．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量。 (　　)4．“便携式酒精检测仪”属于化学传感器。 (　　)
知识点二　常见传感器的工作原理1．温度传感器(1)定义：将温度变化转换成电学量变化的装置。(2)分类①热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻的阻值随温度灵敏变化的特性，实现对温度的______、______或进行过热保护。②热电阻温度传感器：用金属丝制作的______电阻称为热电阻，其可以广泛用于______，还可以测量流体的______。③热双金属片温度传感器：金属会因温度升高而______，不同的金属材料，在升高相同的温度时______程度不同。
2．光传感器有些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，可以产生______或______，实现___信号向___信号的转化，选用这种材料做敏感元件，可以制作光传感器。3．力传感器(1)定义：把力学量转换为电学量的装置。(2)应变式力传感器：由____________和应变片组成。常用于_________称重，也可以用来测量其他各种力。
[科学思维]　如图分别为热敏电阻和金属热电阻随温度变化的特性曲线。甲　　 　　　　乙(1)表示热敏电阻的图像为___。(2)表示金属热电阻的图像为___。
[判一判]1．光敏电阻随着光照的增强，导电性变好。 (　　)2．热敏电阻能够把热学量转换为电学量。 (　　)3．金属热电阻和热敏电阻在温度升高时电阻值都变大。 (　　)4．电子秤中应变片的电阻随形变大小而变化。 (　　)
[探究活动]一些智能机器人具有类似人的感官功能，可以获取外界信息并灵活做出各种动作，其中传感器起了重要作用。
请分析智能机器人都用了哪些传感器代替人的感官。提示：眼睛→光传感器；耳朵→声音传感器；鼻子→气味传感器；舌头→味觉传感器；皮肤→压力、温度、湿度传感器。
[评价活动]1．关于传感器，下列说法正确的是(　　)A. 所有传感器都是由半导体材料做成的B. 部分金属材料也可以制成传感器C. 传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D. 以上说法都不正确
2．电梯超载时会自动报警，下列装置用到的传感器与之用到的传感器相同的是 (　　)A. 红外报警装置B. 门窗防盗报警装置C. 电子自动称重装置D. 湿手自动烘干装置
C　解析：电梯超载报警用到力传感器和红外报警装置，是将光信号转化为电信号，故A错误；门窗防盗报警装置一般用干簧管磁性开关，将磁信号转化为电信号，故B错误；电子自动称重装置是将压力信号转化为电信号，故C正确；湿手自动烘干装置是通过改变传感器的电容，从而发送信号控制芯片启动电机和加热装置，故D错误。
3．(多选)下列对传感器的工作原理认识正确的是 (　　)A. 传感器的结构是由敏感元件和处理电路(转换元件与转换电路)组成的B. 敏感元件的功能是把电学量转换成非电学量，便于处理电路进行处理C. 半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而增大，半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而减小D. 干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关
AD　解析：传感器是能感受被测的非电信息，并按照一定的规律转换成可用电信号的器件或装置，一般由敏感元件和处理电路(转换元件与转换电路)组成，选项A正确；敏感元件的功能是把非电学量转换成电学量，便于处理电路进行处理，选项B错误；半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而减小，正温度系数半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而增大，选项C错误；干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关，选项D正确。
4．全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和保障驾驶员安全的举措之一。为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况。你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)。
解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′≫R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间，当油量减少时，浮标下移，滑片上旋，右端接入滑动变阻器的阻值变大，电压表示数将增大。
2．传感器的原理传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再传送给控制系统产生各种控制作用。
任务二　对几种敏感元件的认识
[探究活动]将一只光敏电阻接到多用电表的两端，电表的选择开关置于倍率为×100的电阻挡。在室内自然光的照射下，电阻值约有800Ω。
用手掌遮光时电阻值如何变化？用阳光直接照射呢？提示：同一只光敏电阻，用多用电表测量其阻值，用手掌遮光时，电阻值较大；在室内自然光的照射下电阻值变小；改用阳光直接照射时，电阻值变得更小。
[评价活动]1．(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察电阻表的示数。下列说法中正确的是(　　)
A. 置入热水中与不置入热水中相比，电阻表示数变化较大的一定是热敏电阻B. 置入热水中与不置入热水中相比，电阻表示数不变化的一定是定值电阻C. 用黑纸包住与不用黑纸包住相比，电阻表示数变化较大的一定是光敏电阻D. 用黑纸包住与不用黑纸包住相比，电阻表示数相同的一定是定值电阻
2．(多选)如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置，则 (　　)A. 当有人通过通道而遮住光线时，A、B之间的电压升高B. 当有人通过通道而遮住光线时，A、B之间的电压降低C. 当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压D. 当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
BC　解析：R1是光敏电阻，当有人通过通道而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路的欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，可得A、B间的电压U增大，故C项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误。
3．(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数装置的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照时电阻会变小)。下列说法中正确的是 (　　)A. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，电压表读数较小B. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时， 光敏电阻的阻值较大，电压表读数较大C. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时， 光敏电阻的阻值较小，电压表读数较小D. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较大，电压表读数较大
AD　解析：光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值较小，电路中电流较大，电源内阻上的电压较大，路端电压较小，所以电压表读数较小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较大，电路中电流较小，电源内阻上的电压较小，路端电压较大，所以电压表读数较大，选项D正确。
传感器性能的比较(1)热敏电阻①特点：正温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻阻值变大；负温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻阻值减小。②敏感材料：半导体。③原理：温度影响电阻率。④优点：灵敏度好。⑤应用：冰箱。
(2)金属热电阻①特点：电阻率随温度的升高而增大。②敏感材料：金属。③原理：金属的电阻受温度影响，当温度升高、金属中原子的热运动加剧，电子在导体中的运动受到更多的阻碍。④优点：测温范围大。⑤应用：电饭煲。
(4)电阻应变片①特点：受到拉力时，电阻变小；受到压力时，电阻变大。②敏感材料：金属材料。③优点：灵敏度好。④应用：电子秤。
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