《江蘇省東臺(tái)市高中物理 第六章 傳感器 6.1 傳感器及其工作原理導(dǎo)學(xué)案新人教版選修3-2.doc》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《江蘇省東臺(tái)市高中物理 第六章 傳感器 6.1 傳感器及其工作原理導(dǎo)學(xué)案新人教版選修3-2.doc（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

6.1 傳感器及其工作原理 班級(jí) 姓名 ， 1課時(shí) 使用時(shí)間 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．通過(guò)觀(guān)察一些現(xiàn)象和常見(jiàn)的事例，初步形成傳感器的概念，感受傳感技術(shù)在信息時(shí)代的作用和意義。 2．介紹光敏電阻、熱敏電阻、和霍爾元件三種敏感元件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道它們的性能，了解其工作原理，感悟基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的重要性。 3．知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義，進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維，進(jìn)一步探討科技發(fā)展給人類(lèi)帶來(lái)的利與弊。 重點(diǎn) 認(rèn)識(shí)各種常見(jiàn)的傳感器；了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。 難點(diǎn) 光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。 二、自學(xué)檢測(cè) 一、 傳感器： 傳感器是指這樣一類(lèi)元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等＿＿＿＿＿量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等＿＿＿＿量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。 傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過(guò)敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換＿＿＿＿信號(hào)，通過(guò)輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。 常見(jiàn)的傳感器有：＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、力傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。 二、常見(jiàn)傳感器元件： 1、光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，光敏電阻能夠把＿＿＿＿＿這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線(xiàn)的強(qiáng)弱。 2、金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而＿＿＿＿，用金屬絲可以制作＿＿＿＿傳感器，稱(chēng)為＿＿＿＿＿。它能用把＿＿＿＿這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。熱敏電阻的電阻率則可以隨溫度的升高而＿＿＿＿或＿＿＿＿。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的＿＿＿＿＿好，測(cè)溫范圍＿＿＿，但＿＿＿＿較差。 3、電容式位移傳感器能夠把物體的＿＿＿＿這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。 4、霍爾元件能夠把＿＿＿＿＿＿這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 三、合作探究 任務(wù)一、什么是傳感器 演示實(shí)驗(yàn)：（p51頁(yè)） 揭示實(shí)驗(yàn)“奧秘”：盒子里用到了一種稱(chēng)為“干簧管”的元件。介紹干簧管的構(gòu)造和工作原理，干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材2、3段，思考問(wèn)題： （1）什么是傳感器？ （2）傳感器的作用是什么？ 歸納小結(jié)（1）傳感器是指這樣一類(lèi)元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷。 （2）傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或電路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)很方便地測(cè)量、傳輸、處理和控制。 任務(wù)二、幾種常見(jiàn)的傳感器 1．光敏電阻 介紹光敏電阻的外形和構(gòu)造。 現(xiàn)象：光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生明顯變化。普通電阻則不會(huì)發(fā)生變化。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材52頁(yè)的內(nèi)容，思考問(wèn)題： （1）光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)？ （2）光敏電阻受到光照時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化？怎樣解釋?zhuān)? （3）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？ 小結(jié)（1）光敏電阻的電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)。 （2）光敏電阻受到光照時(shí)電阻會(huì)變小。硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好。 （3）光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。 2．熱敏電阻和金屬熱電阻 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材53頁(yè)有關(guān)內(nèi)容，思考問(wèn)題： （1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系是否相同？ （2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ （3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？ 歸納小結(jié)（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系不相同。金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低；半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好。 （2）熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測(cè)量范圍較?。唤饘贌犭娮璧幕瘜W(xué)穩(wěn)定性較好，測(cè)量范圍較大，但靈敏度交差。 （3）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)釋W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。 現(xiàn)象：熱敏電阻隨著溫度的升高電阻發(fā)生明顯變化。溫度越高，電阻值越小。 引導(dǎo)學(xué)生看教材53頁(yè) “說(shuō)一說(shuō)”欄目中的內(nèi)容。 給電容器帶上一定的電荷，然后用靜電計(jì)來(lái)檢測(cè)兩板間電勢(shì)差的變化，即可判斷電容的變化。 電容式傳感器能夠把位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。 3．霍爾元件 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材p54頁(yè)關(guān)于霍爾元件的內(nèi)容。推導(dǎo)霍爾電壓的公式。 一個(gè)確定的霍爾元件的d、k、為定值，再保持I不變，則UH的變化就與B成正比。這樣，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。 總結(jié)：1．制作傳感器需要的敏感元件光敏電阻、熱敏電阻與金屬熱電阻、霍爾元件等。 2．光敏電阻的阻值隨光的強(qiáng)度增大而減小。光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。 3．熱敏電阻的阻值隨溫度的升高不一定減小。有的熱敏電阻阻值會(huì)隨溫度的升高而增大。熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。 4．霍爾元件的霍爾電壓公式為，霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。 5．電容式傳感器能夠把位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。 例一、 如圖所示，將萬(wàn)用表的選擇開(kāi)關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與一熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中間。若往Rt上擦一些酒精，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移動(dòng)；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移動(dòng)。 例二、傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器。當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極時(shí)，可使膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)成閉合電路，那么（ ） A、 當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小 B、 當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大 C、 若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化 D、 若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化 例三、如圖所示，有電流I流過(guò)長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問(wèn)金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？（此題描述的是著名的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象） 【當(dāng)堂訓(xùn)練】 1、簡(jiǎn)單的說(shuō)，光敏電阻就是一個(gè)簡(jiǎn)單的＿＿＿＿＿傳感器，熱敏電阻就是一個(gè)簡(jiǎn)單的＿＿＿＿＿傳感器。 ２、 為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個(gè)傳感器與電燈控制電路的相接。當(dāng)樓道內(nèi)有走動(dòng)而發(fā)出聲響時(shí)，電燈即與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為＿＿＿＿傳感器，它輸入的是＿＿＿＿信號(hào)，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是＿＿＿＿信號(hào)。 3.如圖所示，是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線(xiàn)芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線(xiàn)芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容品的兩極，把這兩極接入外電路中的電流變化說(shuō)明電容值增大時(shí)，則導(dǎo)電液體的深度h變化為（ ） A、h增大 B、h減小 C、h不變 D、無(wú)法確定 4、如圖所示，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)（ ） A、 R1兩端的電壓增大 B、 電流表的示數(shù)增大 C、 小燈泡的亮度變強(qiáng) D、 小燈泡的亮度變?nèi)? 四．檢測(cè)清盤(pán) 1、關(guān)于光敏電阻，下列說(shuō)法正確的是（ ） A、 光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 B、 硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照射時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好 C、 硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照射時(shí)，載流子較少，導(dǎo)電性能良好 D、 半導(dǎo)體材料的硫化鎘，隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好 2、霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪兩個(gè)量（ ） A、 把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 B、 把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 C、 把力轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 D、 把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 ３、如圖所示是測(cè)定位移的電容式傳感器，其工作原理是哪個(gè)量的變化，造成其電容的變化（ ） Ａ、電介質(zhì)進(jìn)入極板的長(zhǎng)度 Ｂ、兩極板間距 Ｃ、兩極板正對(duì)面積 Ｄ、極板所帶電量 ４、如圖所示，Ｒ１、Ｒ２為定值電阻，Ｌ是小燈泡，Ｒ３為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)， Ａ、電壓表的示數(shù)增大 Ｂ、Ｒ２中電流減小 Ｃ、小燈泡的功率增大 Ｄ、電路的路端電壓增大 5、如圖所示，Ｒ３是光敏電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)Ｓ閉合后在沒(méi)有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射電阻Ｒ３時(shí)，則（ ） Ａ、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) Ｂ、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) Ｃ、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì) Ｄ、Ｒ３的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) 6、有一電學(xué)元件，溫度升高時(shí)電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（ ） A、金屬導(dǎo)體 B、絕緣體 C、半導(dǎo)體 D、超導(dǎo)體 7、如圖是觀(guān)察電阻值隨溫度變化情況示意圖?，F(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是（ ） A、 如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯 B、 如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯 C、 如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化非常明顯 D、 如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化不明顯 五、學(xué)有所得