【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：5.1 认识传感器课件

第五章传感器1．认识传感器课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升课堂小结目标体系构建1．知道非电学量转换成电学量的技术意义。2．了解传感器在生产生活中的应用。3．深入认识物理学对现代生活和科技发展的促进作用。1．物理观念：了解传感器的定义，感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义。2．科学思维：知道常见传感器的作用，会分析其工作原理。课前预习反馈

神奇的传感器

知识点

11．传感器的应用实例(1)楼道的灯安装了“_____________”开关。这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。(2)自动门装有一种装置，这种装置就是_______________。(3)酒精检测仪上装有“_____________”，它能感知乙醇的浓度。2．传感器：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等__________，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的__________输出的一类器件或装置。声控—光控红外线传感器乙醇传感器被测量可用信号3．非电学量转换为电学量的意义：把___________转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的_______，可以很方便地进行测量、传输、处理和_______。『判一判』(1)传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。()(2)传感器担负着信息采集的任务，它常常是将电学量转化为力学量。()(3)敏感元件是指能直接感受或响应外界被测电学量的部分。()(4)话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。()非电学量通断控制√××√传感器的种类

知识点

21．物理传感器根据物质的___________或___________制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等。2．化学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_________，如离子传感器、气体传感器等。3．生物传感器利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、_________传感器、_______传感器等。物理特性物理效应电信号微生物细胞『选一选』当你走近某些宾馆、酒楼的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上。你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息()A．温度 B．运动C．可见光 D．红外线D解析：自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用。自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开、关门，故D正确。『想一想』晚上上楼时，随着发出的脚步声响，楼梯灯亮了；登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯好像能“听到”我们的到来，能“看见”我们的离去，其中的原因是什么呢？解析：电路中安装了光声控延时开关，光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱。还安装有声敏感元件，用于感知外界声响。当白天外界光线较强时，光声控延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时，光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭。传感器的组成与应用模式

知识点

31．传感器的基本部分：由___________、___________组成。2．传感器原理：传感器感受的通常是___________，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是_________，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过_______后，再送给_______系统产生各种控制动作。敏感元件转换元件非电学量电学量放大控制敏感转换信号转换课内互动探究探究

神奇的传感器如图，机器人在踢足球，机器人就是通过传感器“看到”事物的。想一想，传感器的作用是什么？情|境|导|入提示：传感器就像人的眼睛、耳朵、鼻子一样，接收外界的光、声音、温度等信息并把它们转换为便于测量、传输、处理和控制的电学量(电压、电流)。1．传感器的作用：能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求，把这些信息转换成可用的输出信息的器件和装置，叫作传感器。传感器是各种测量和自动控制系统的“感觉器官”。2．传感器的分类(1)按工作原理分：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。(2)按感受物理量分：力、速度、位移、温度、流量、烟雾等传感器。要|点|提|炼(3)按输出信号分：开关型、模拟型、数字型传感器。(4)根据检测量的不同，可将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。(多选)目前智能手机普遍采用了电容式触摸屏。因为工作面上接有高频信号，如图所示，当用户手指触摸电容式触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，控制器可精确确定手指位置。对于电容式触摸屏，下列说法正确的是()A．电容式触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号B．使用绝缘笔在电容式触摸屏上也能进行触控操作C．手指靠近触摸屏时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小D．手指与屏的接触面积变大时，电容变大典例1典|例|剖|析AD

机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A．力传感器 B．光传感器C．温度传感器 D．声音传感器解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误。对点训练❶B探究

传感器的组成及工作过程干簧管结构：如图甲所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。将干簧管接入图乙电路，当磁铁靠近干簧管时：会发生什么现象，为什么？干簧管的作用是什么？情|境|导|入提示：灯泡会亮，因为当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通；干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。1．传感器的组成(1)敏感元件相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。(2)转换元件是传感器中能将敏感元件输出的，与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。(3)转换电路是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。要|点|提|炼

关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的下列说法中，正确的是()A．物理传感器是利用材料的某种物理性质工作的，因而只能用于机械加工行业不能用于化工领域B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境条件有一定要求典例2典|例|剖|析D解析：不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B错误；物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错误；生物传感器能够使用的前提是感受器中的生命物质保持生物活性，故C错误、D正确。传感器问题的三点注意(1)不同的传感器的原理不同，但都是通过敏感元件把非电学量的变化转变为电学量的变化。(2)传感器输出的电学量可能为电流、电压、电路通断等，不一定是电压。(3)敏感元件只是传感器的一个关键部分并不一定就是一个完整的传感器。

目前许多手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫作“脊”，凹下部分叫作“谷”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到脊和谷的位置，从而形成指纹的图像数据。根据以上信息，下列说法中正确的是()对点训练❷CA．在谷处形成的小电容器电容较大B．在谷处形成的小电容器放电较慢C．在脊处形成的小电容器充电后带电荷量较大D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响课堂小结核心素养提升声传感器——电容式话筒1．话筒把声音信号转换成电信号的传感器。2．结构组成如图所示为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金属片(固定电极)，它们构成电容器的两个极板。3．工作原理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。(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示。Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。在膜片向右运动的过程中()A．电容变大B．电容变小C．导线AB中有向左的电流

D．导线AB中有向右的电流案例AC解析：声波使膜片向右振动，MN间距减小，电容变大，A正确，B错误；由Q＝CU知：C变大，若U不变，则Q变大，继续充电，则导线AB中有向左的电流，C正确，D错误。课堂达标检测一、神奇传感器1．下列关于传感器的说法中，正确的是()A．一般的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．金属材料不可以制成传感器D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量B解析：传感器一般是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能实现自动控制，A错误。由于传感器可将非电学量转换成电学量，因此传感器也可以用来采集信息，B正确。传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等，C错误。传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，比如：光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，D错误。2．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()A．RM变大，且R越大，U增大越明显B．RM变大，且R越小，U增大越明显C．RM变小，且R越大，U增大越明显D．RM变小，且R越小，U增大越明显C二、传感器的种类3．(2023·福建龙岩高二期中)人类发射的绕地球运转的航天器，所需要的电能主要由太阳能电池把太阳能转化为电能得到，因此要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳的方位()A．温度传感器 B．力传感器C．生物传感器 D．光传感器解析：太阳能电池是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，供航天器使用的，因此需要使用光传感器，来感知太阳方位，故选D。D三、传感器组成与应用模式4．(多选)(2022·山东省滕州市高二期中)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D．干簧管接入电路中相当于开关的作用CD解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故B错误，C正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，故A错误，D正确。5．