高考物理总复习重点精品课件：《探究热敏电阻的温度特性曲线》.ppt

42 探究热热敏电电阻的温度特性曲线线 课标课标 定位 学习习目标标：1.知道什么是传传感器；知道传传感器的工 作原理 2知道什么是光敏电电阻和热热敏电电阻 3通过实验过实验 的方式获获得对传对传 感器的感性认识认识 4会探究热热敏电电阻的温度特性曲线线 重点难难点：1.传传感器的工作原理及光敏电电阻和热热敏 电电阻的特性 2利用实验实验 研究热热敏电电阻的温度特性曲线线 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 4.2 课前自主学案 一、什么是传传感器 传传感器是通过测过测 量外界的_量、_量或 _量来捕捉和识别识别 信息，并将被测测量的非电电 学量转换转换 成_量的装置它一般包括敏感元 件和转换电转换电 路 二、探究传传感器的原理 1研究光敏电电阻的导电导电 特性：光敏电电阻是利用阻 值值随_强度的变变化而变变化的材料制成的，一 般具有这这种特性的是半导导体材料，有的半导导体材料 在光照的情况下会产产生电压电压 ，可制成光电电池 光敏电电阻随光照强度的_而减小 物理化学 生物 电电学 光照 增加 2热热敏电电阻：由半导导体材料制成，有两种热热敏 电电阻，一种是负负温度系数的，它的电电阻随温度的 _而减小，像NTC热热敏电电阻；另一种是正 温度系数的，它的电电阻随温度的_而增大 ，像PTC热热敏电电阻 升高 升高 图图411 三、传传感器的类类型 传传感器可分为为物理型、化学型和生物型三类类 1物理型传传感器主要是根据被测测_变变 化时时，敏感元件的电电学量(如电压电压 、电电阻、电电容 等)发发生明显显的变变化的特性制成的 2化学型传传感器是用能把_的成分、 浓浓度等化学量转变为电转变为电 学量的敏感元件制成的 3生物型传传感器是利用_的各种 生物、化学与物理效应应制成的，有酶传传感器、免 疫传传感器、抗原体传传感器等 物理量 化学物质质 生物体组织组织 核心要点突破 一、传传感器的工作原理 1传传感器 传传感器能够够感受诸诸如位移、力、温度、光、声、 化学成分等非电电学量，并能把它们们按照一定的规规 律转换为电压转换为电压 、电电流、电电阻等电电学量，或转转化 为电为电 路的通断传传感器是通过测过测 量外界的物理量 、化学量或生物量来捕捉和识别识别 信息，并将被测测 量的非电电学量转换转换 成电电学量的装置 2传传感器的基本原理 传传感器感受的通常是非电电学量，而它输输出的通常 是电电学量，不过这过这 些输输出信号往往是非常微弱的 ，一般需要经过经过 放大后，再输输送给给控制系统产统产 生 各种控制动动作其工作过过程可由图图412表示 图图412 (1)非电电学量：如位移、力、温度、光、声、化学 成分、浓浓度、酸碱度等 (2)敏感元件：是传传感器的核心，相当于人的感觉觉 器官，能直接感受被测测量的非电电学量并将其转换转换 成与被测测量的非电电学量有一定关系的易于测测量的 物理量 (3)转换转换 元件：通常不能直接感受被测测量的非电电 学量，而是将敏感元件输输出的物理量转换为电转换为电 信 号输输出 (4)转换电转换电 路：将转换转换 元件输输出的电电信号转换转换 成 易于测测量的电电学量 (5)电电学量：如电压电压 、电电流、电电阻等 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 1.(2011年陕陕西榆榆林高二检测检测 )关于传传感器及其作 用，下列说说法中正确的是( ) A传传感器一般是把非电电学量转换为电转换为电 学量 B传传感器一定是把非电电学量转换为电转换为电 路的通 断 C传传感器把非电电学量转换为电转换为电 学量是为为了方 便进进行测测量、传输传输 、处处理和控制 D电电磁感应应是把磁学的量转换为电转换为电 学的量， 所以利用电电磁感应现应现 象工作的动动圈式话话筒也是 传传感器 解析：选选ACD.根据传传感器的概念和工作原理可 以判断A、C正确B选项选项 中不一定把非电电学量转转 化为电为电 路的通断，还还有其他的表现现形式，故B错错 动动圈式话话筒利用电电磁感应应将声音转转化为电为电 流 ，是传传感器，D正确 二、实验实验 探究光敏电电阻的特性 1实验设计实验设计 (1)实验实验 器材 多用电电表、光敏电电阻、导线导线 、黑纸纸、开关 (2)实验实验 步骤骤 用多用电电表欧姆挡挡两表笔与在室内自然光照射 下的光敏电电阻两端连连接，测测光敏电电阻阻值电值电 路 如图图413所示 图图413 把手张张开(或用黑纸纸)放在光敏电电阻上，挡挡住部 分光线线，测测光敏电电阻阻值值 全部挡挡住光线线，测测光敏电电阻阻值值 将所测测数据填入下表中. 光照强度强中弱 R/ 2.光敏电电阻的特性 光敏电电阻的阻值值随照射光强度的增强而减小 特别别提醒：光敏电电阻在被光照射时电时电 阻发发生变变化 ，原因是构成物质为质为 半导导体材料，无光照时时，载载 流子极少，导电导电 性能不好，随光照的增强，载载流子 增多，导电导电 性变变好光敏电电阻是能够够把光照强弱 这这个光学量转换为电转换为电 阻这这个电电学量的元件 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 2.敏感元件是传传感器中的关键键元件，它承担着直 接“感知”和转换转换 外界信息的任务务下列关于光 敏电电阻的说说法正确的是( ) A光敏电电阻的电电阻值值会随着光照强度的变变化而 变变化 B光敏电电阻的电电阻值值不会随着光照强度的变变化 而变变化 C光敏电电阻是因为为光照变变化时发热时发热 才改变电变电 阻 值值的 D光敏电电阻受到光照变变化时时改变变阻值值与热热效应应 无关 解析：选选AD.光敏电电阻的材料是一种半导导体，无 光照射时时用来导电导电 的粒子极少，导电导电 性能不好； 随着光照的增强，可用来导电导电 的粒子增多，导电导电 性能变变好所以光敏电电阻的电电阻值值随着光照的增 强而减小，这这与热热效应应无关 三、探究热热敏电电阻的温度特性曲线线 1实验设计实验设计 (1)用万用电电表的电电阻挡挡直接测测量热热敏电电阻随温 度的变变化特性，方法简简便，误误差大 (2)伏安法测测量热热敏电电阻的温度特性曲线线 2采用伏安法测测量 (1)器材：电压电压 表、电电流表、电电源、滑动变动变 阻器 、固定电电阻、热热敏电电阻、开关和导线导线 若干；温度 计计、水槽、电电加热热装置和开水冷水各一份 (2)原理：采用水浴法改变热变热 敏电电阻的温度(如图图4 14)用伏安法测测量电电阻(如图图415) 图图414 图图415 (3)测测量步骤骤： 将热热敏电电阻用塑料薄膜包裹一层层，防止水浴时电时电 阻的引线线与水接触，连连接好如图图415所示电电 路 将水槽里的水兑兑成10，将热热敏电电阻放入水中， 稍等片刻，闭闭合开关，读读出电压电压 表、电电流表、温 度计计的示数 将水温兑兑成20、30、40、5090， 各测测量一次，计计算出各温度下对应对应 的电电阻 (4)设计设计 表格，将上述方法取得的数据填入表格 (5)数据处处理，在坐标纸标纸 上做出Rt图图像 3热热敏电电阻的Rt图图像 热热敏电电阻所用材料根据其温度特性可分为为三类类： (1)正温度系数的热热敏材料(PTC)，它的电电阻随温 度升高而增大 (2)负负温度系数的热热敏材料(NTC)，它的电电阻随温 度升高而减小 (3)临临界温度系数的热热敏材料(CTC)，它的电电阻在 很小的温度范围围(临临界)内急剧剧下降 这这三类热类热 敏材料电电阻率的温度特性曲线线如图图4 16所示可见见，PTC和CTC型热热敏电电阻在一定 的温度范围围内，阻值值随温度急剧变剧变 化，常用作开 关元件，NTC型热热敏电电阻的阻值值随温度升高而减 小尤其要注意的是在温度测测量中使用最多的就 是NTC型热热敏电电阻，我们们常说说的热热敏电电阻也是 指这这一类类 图图416 特别别提醒：要注意区别热别热 敏电电阻和金属热电热电 阻 ，热热敏电电阻用半导导体材料制成，其电电阻值值随温 度变变化明显显，温度升高电电阻减小；而金属的电电 阻率随温度的升高而增大，这样这样 的金属电电阻也 可以制作温度传传感器，称为热电为热电 阻热热敏电电阻 的灵敏性 好，但化学稳稳定性较较差；金属热电热电 阻的化学稳稳 定性好，测测温范围围大，但灵敏性较较差 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 3.(2011年济济南高二检测检测 )有定值电值电 阻、光敏电电阻 、热热敏电电阻三只元件分别别接入如图图417所 示电电路中A、B两点后，用黑纸纸包住元件置于热热水 中，观观察欧姆表的示数，下列说说法中正确的是( ) 图图417 A置于热热水中与不置于热热水中相比，欧姆表示 数变变化较较大，这这只元件一定是热热敏电电阻 B置于热热水中与不置于热热水中相比，欧姆表示 数不变变化，这这只元件一定是定值电值电 阻 C用黑纸纸包住元件与不用黑纸纸包住元件相比， 欧姆表示数变变化较较大，这这只元件一定是光敏电电阻 D用黑纸纸包住元件与不用黑纸纸包住元件相比， 欧姆表示数相同，这这只元件一定是定值电值电 阻 解析：选选AC.热热敏电电阻的阻值值随温度变变化，定值值 电电阻和光敏电电阻的阻值值不随温度变变化，光敏电电阻 的阻值值随光照条件变变化定值电值电 阻和热热敏电电阻 的阻值值不随光照条件变变化 课堂互动讲练 传传感器的基本概念 例例1 1 随着科学技术术的进进步，社会的发发展，人们们 研制了各种传传感器，这这使人们获们获 取信息的领领域 更宽宽广、更深入，下列关于传传感器的说说法正确的 是( ) A传传感器是一种联络联络 、传递传递 感情的设备设备 B传传感器是一种感知、探测测物理量的工具 C传传感器测测量的不一定是物理量，也可以是化 学量或生物量 D传传感器是将被测测量的非电电学量转换转换 成电电学量 【精讲讲精析】 传传感器是通过过敏感元件将外界的 物理量、化学量或生物量等非电电学量转换转换 成电电学 量的装置，所以它一般包括敏感元件(也就是探测测 器)和转换电转换电 路 【答案】 CD 【方法总结总结 】 (1)传传感器能像人的感觉觉器官那 样样感受外界信息，并能按照一定的规规律和要求， 把这这些信息转换转换 成可用的输输出信息传传感器是自 动测动测 量和自动动控制系统统的“感觉觉器官”为为了 制作传传感器，需要一些敏感元件，如光敏电电阻、 热热敏电电阻和金属热电热电 阻等 (2)传传感器是将所感受到的一种物理量转换转换 成便于 检测检测 的另一种物理量的器件 光敏电电阻特性及其应应用 例例2 2 图图418是利用硫化镉镉制成的光敏电电阻 自动计动计 数的示意图图，其中A是发发光仪仪器，B是光 敏电电阻，R是普通定值电值电 阻，下列说说法中正确的 是( ) 图图418 A当传传送带带上没有物品挡挡住由A射向B的光 信号时时，光敏电电阻的阻值变值变 小，电压电压 表读读数 变变小 B当传传送带带上没有物品挡挡住由A射向B的光 信号时时，光敏电电阻的阻值变值变 大，电压电压 表读读数 变变大 C当传传送带带上有物品挡挡住由A射向B的光信 号时时，光敏电电阻的阻值变值变 小，电压电压 表读读数变变 小 D当传传送带带上有物品挡挡住由A射向B的光信 号时时，光敏电电阻的阻值变值变 大，电压电压 表读读数变变 大 【精讲讲精析】 B是光敏电电阻，其阻值值随光照强 度的增强而减小当没有物品时时，光射向B，B的 阻值值减小，其电电流变变大，电压电压 表读读数变变小，A正 确，B错误错误 有物品时时，光被挡挡住，B的阻值值增 大，电电流减小，电压电压 表读读数变变大，C错误错误 ，D正 确 【答案】 AD 【方法总结总结 】 (1)解决此类题类题 的关键键是判断光敏 电电阻阻值值随光照强度的变变化情况 (2)根据闭闭合电电路的欧姆定律及部分电电路的欧姆定 律，从局部整体局部的观观点分析各物理量变变 化即可 如图图419所示，将多用电电表的选择选择 开关 置于欧姆挡挡，再将电电表的两支表笔与负负温度系数的 热热敏电电阻Rt的两端相连连， 这时这时 表针针恰好指在刻度 盘盘的正中间间若往Rt上擦一些酒精，表针针将向 _(填“左”或“右”)移动动；若用吹风风机将热热 风风吹向热热敏电电阻，表针针将向_(填“左”或“ 右”)移动动 热热敏电电阻的特性及其应应用 例例3 3 图图419 【思路点拨拨】 根据负负温度系数热热敏电电阻随温度 变变化的特性分析判断 【自主解答】 若往Rt上擦一些酒精，由于酒精 蒸发发吸热热，热热敏电电阻Rt温度降低，电电阻值值增大， 指针应该针应该 向左偏；用吹风风机将热风热风 吹向热热敏电电 阻，热热敏电电阻Rt温度升高，电电阻值值减小，指针应针应 该该向右偏 【答案】 左 右 变变式训练训练 半导导体温度计计是利用负负温度系数的 热热敏电电阻制造的如图图4110所示，如果待 测测点的温度