5.1 认识传感器 课件 人教版高中物理选修二

5.1认识传感器人教版高中物理选修二目录新知导入第一部分新知探究第二部分新知应用第三部分课堂小结第四部分新知巩固第五部分盒子里面有什么装置？原理：当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！新知导入新知导入新知导入自动路灯酒精浓度检测自动门红外线温度计电子秤新知导入传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官人体与传感器光传感器湿度、气体传感器声音传感器味传感器压力、温度传感器视觉嗅觉听觉味觉触觉、温觉新知探究1、概念：2、工作原理：

传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。非电学量敏感元件转换器件转换电路（或电路的通断）电学量新知探究传感器的作用传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。

非电学量→传感器→电学量

角度位移速度压力温度湿度声强光照

传感器电压电流电阻电容新知探究有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为(

)A．改变湿度 B．改变温度C．改变磁场 D．改变电容人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时改变了电容大小新知应用1、传感器的定义：传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等__________，并把它们按照一定的规律转化成_____________等电学量，或转化为_____________。非电学量电学量

3、特点（优点）：易测量、易传输、易处理、易控制2、传感器的作用：非电学量电压、电流电路的通断新知巩固新知探究酒精含量测试仪雷达测速仪电子秤电子秤新知探究红外线感应器声光控开关电子握力计红外线温度计新知探究温度传感器光传感器（光敏电阻）火警报警器色标传感器力传感器新知探究1.物理传感器力传感器、磁传感器、声传感器利用物质的物理特性或物理效应制作而成，体温计——温度传感器电子秤——压力传感器新知探究2.化学传感器离子传感器、气体传感器利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。报警器—气体传感器分析仪—离子传感器利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器新知探究利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质3.生物传感器酶传感器、微生物传感器、细胞传感器血糖仪——酶传感器利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪新知探究4.智能手机的传感器与功能传感器原理各异，分类方法也不同。①根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；②根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。新知探究传感器的分类(按工作原理)及特点原理举例特点物理传感器利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等品种多、应用广、发展快化学传感器利用化学反应识别和检测信息气敏传感器、湿敏传感器广泛应用于环保、火灾报警、医疗卫生生物传感器利用生物化学反应识别和检测信息组织传感器、细胞传感器、酶传感器含有生命物质，专一性好，易操作、快速、准确新知探究汽车里的传感器新知探究压敏、温敏传感器——触觉气敏传感器——嗅觉光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉化学传感器——味觉还有磁敏传感器、湿敏传感器、放射线敏感传感器等等。传感器种类繁多：新知探究

以下工作中，你认为要用什么传感器?（1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋;（2）电梯超出负载时，发出报警提示;（3）使汽车排放符合国家标准的尾气。温度传感器压力传感器气体传感器新知应用1.传感器的核心部分——敏感元件、转换元件敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分——完成检测。转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分——完成转换。如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如，热电偶、压电晶体等都是这种形式的传感器。新知探究2.传感器的工作原理非电学量需要被测量的物理量敏感元件转换元件转换电路

电学量能直接感受或响应外界被测非电学量将敏感元件输出的信号转换成电学量电学量信号放大新知探究电信号被测量敏感元件转换元件信号调整与转换电路计算机系统显示器（指针式电表或数字屏）执行机构传感器基本部分4.传感器应用的模式传感器的特点（优点）：易测量、易传输、易处理、易控制数字式指针式3.信号的获取新知探究【例题2】关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（）A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。所以C正确，ABD错误。C解析：新知应用思考与讨论

话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗?敏感元件振动膜片转换元件固定电极转换电路电阻电源新知探究科学漫步机器人

第一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由内部的计算机安排它的动作。

第二代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。

第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。新知探究机器人新知探究机器人跳舞机器人跑步机器人跳跃新知探究超声波测距传感器用于避障、防坠；视觉传感器用于物体识别和避障；陀螺仪(加速度传感器)用于保持平衡；速度传感器用于测量移动速度；角度传感器用于测量机械臂的角度;温度传感器和压力传感器用于检测环境情况;……光敏传感器用于检测、区分区域；扫地机器人上的各种传感器新知探究1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是(

)A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器遥控器是利用红外线传输信号的

新知应用2.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(

)A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显温度升高后，电阻将明显变化温度升高后，电阻变大，但不明显新知应用3.如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？由左手定则知上表面聚集负电荷下表面聚集正电荷

故下表面电势高

新知应用4．电容式传感器是用来将非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是(

)A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器只能用来测量速度新知应用1、传感器的概念：2、传感器的工作原理：3、敏感元件：（1）光敏电阻（光电传感器）（2）热敏电阻和热电阻（温度传感器）（3）电容式传感器（位移传感器）（4）霍尔元件（磁传感器）非电学量敏感元件转换器件转换电路电学量传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。课堂小结1、(多选)干簧管与灯泡、电源串联，如图所示，当磁铁靠近干簧管时，我们看到，灯泡亮。在这个过程中()A.干簧管就是一个由磁场控制的开关

B.干簧管的簧片磁化为同名磁极相对的磁铁

C.磁场信息转化为电信息

D.电信息转化为磁场信息AC新知巩固2、下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（）A．用遥控器控制电视机的开关B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：电视机遥控器是光传感器，将光信号变成电信号，故A正确；声控开关是声音传感器，将声音信号变成电信号，故B错误；压力传感装置将压力信号转化为电信号，故C错误；温控器是将温度信号转化为电路的通断，故D错误；A新知巩固3、关于传感器，下列说法正确的是（）A.金属材料不可以制成传感器B.光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的C.传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的D.以上说法都不正确解析：传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A错误；光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的，故B正确，D错误；传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不一定是通过感知电阻的变化来传递信号的，故C错误。B新知巩固1.如图所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向____(选填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rt，表针将向____(选填“左”或“右”)转动．左右新知巩固2.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时（）A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱C新知巩固3.如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（）A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡变亮D．电路的路端电压增大ABCR1R2R3