2017教科版高中物理选修(3-2)3.1-2《传感器 温度传感器和光传感器》word学案.doc

1、学案 1 传感器 温度传感器和光传感器 学习目标定位 1.知道传感器的定义，理解其工作原理 .2.了解热敏 电阻、敏感元件的特 性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理 1用多用电表测电阻时，首先选择 挡，然后进行 ，指针指在表盘的 测得的阻值较准确 2电阻率 是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为 . RSl 3平行板电容器的电容 C . rS4kd 一、传感器 1定义：把被测的 按一定规律转换成与之对应的 的器件或装置 2结构：由 元件和 电路组成 二、敏感元件的原理 敏感元件就其感知外界信息的原理而言，可分为如下几类： 1 类：基于力、热、光、电磁和声等物理

2、效应 2 类：基于化学反应的原理 3 类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能 三、温度传感器 1热双金属片温度传感器：针对热双金属片对温度的感知表现为 的特性，常常用在 装置中 2热电阻传感器：电阻与温度关系为 R 3热敏电阻传感器： (1)NTC 热敏电阻：温度升高，电阻 (2)PTC 热敏电阻：温度升高，电阻 四、光传感器 1原理：有些金属或半导体材料在电路中受到光照时，产生 或 ，实现 信号 向 信号的转化 2应用：光电式 计、光电式 表. 一、传感器 问题设计 在现代生活中，我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利，如马路上的路灯夜晚发光白 天自动熄灭；当你走近自动门时它会自动打开，当你离

3、开时它会自动关闭；电冰箱启动后， 会自动控制压缩机工作，使冰箱内保持所设定的低温，这其中的“机关”是什么？ 要点提炼 1各种传感器的作用都是把 量转换成 量 2传感器的结构 非 电 信 息 敏 感 元 件 处 理 电 路 电 信 息 3敏感元件能直接感受 信息，并把其变换成易于测量的物理量，形成 常见的 敏感元件有力敏元件、 元件、 元件、磁敏元件、气敏元件等 4处理电路能把微小的信号进行 ，并除去 信号，使敏感元件输出的电信号转 变成便于显示、记录、处理和控制的电学量 二、敏感元件的原理 问题设计 1如图 1 所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系 数的热敏电

4、阻 Rt 的两端相连，这时表针恰好指在 刻度盘的正中央若在 Rt 上擦一些酒精， 表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？ 图 1 2如图 2 所示连接电路把磁铁靠近或远离干簧管，观察电路中所发生的现象你认为干 簧管起了什么作用？ 图 2 要点提炼 1热敏电阻是用 材料制成的，它具有电阻随 灵敏变 化的特性，可以实现对 的测量 2干簧管是一种能感知 的敏感元件，在电路中的作用就是个 的开关 三、温度传感器 问题设计 如图 3 所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属 图 3 (1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将

5、怎样 起作用？ (2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用 调温旋钮来实现的？ 要点提炼 热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差 的不同金属片焊接或轧制成一体后组 成它对温度的感知表现为热双金属片的 ，可以用它控制电路的 2热敏电阻：用 材料制成按热敏电阻阻值随温度变化的规律，热敏电阻可分为正 温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻 (1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻 (2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻 )随温度升高电阻 3金属热电阻：金属的电阻率随温度 而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成 传感器，称为热电阻 4热敏电阻和金属热

6、电阻都能够把 这个热学量转换为 这个电学量金属热电阻 的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差 四、光传感器 1自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了 传感器 2在环境监测、火灾报警等装置中通常利用 工作 3在工农业生产、交通运输等行业中较多地采用 进行转数的测量 一、对传感器的认识 例 1 如图 4 是一种测定油 箱油量多少或变化多少的装置 图 4 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 (1)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

7、表的示数将_( 选填“增大”或“减小”) (2)将电压表分别接在 b、c 之间与 c、d 之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？ 二、对热敏电阻的认识及应用 例 2 如图 5 所示为某一热敏电阻( 电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的 IU 关系曲线图 图 5 (1)为了通过测量得到图示的 IU 关系的完整曲线，在图 6 甲、乙两个电路中应选择的是 图_；简要说明理由：_ _. (电源电动势为 9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为 0 100 ) 图 6 (2)在图丙所示电路中，电源电压恒为 9 V，电流表读数为 70 mA，定值电阻 R1250 .由 热敏电阻的 IU 关系曲

8、线可知，热敏电阻两端的电压为 _ V；电阻 R2 的阻值为 _ . (3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：_. 三、对光传 感器的认识及应用 例 3 如图 7 所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理 图 7 例 4 如图 8 所示， R1、R2 为定值电阻， L 为 小灯泡，R3 为光敏电阻，当入射光强度增大时 ( ) 图 8 A电压 表的示数增大 BR2 中电流减小 C小灯 泡的功率增大 D电路的路端电压 增大 1(对传感器的认识)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制成的 B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水银

9、温 度计是一种传感器 2(对电容式传感器的认识)电容式传感器是用来将各种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，从而又可推出另一物理量的 值如图 9 所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正 确的是( ) 图 9 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高度 C丙图的传感器可以用来测量压力 D丁图的传感器可以用来测量速度 3(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析) 如图 10 所示电路中，电源电动势为 E，内阻 为 r，RT 为负温度系数热 敏电阻， RG 为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡 L 正常发光，由 于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是 ( ) 图 10 A温度不变，光照增强 B温度升高，光照不变 C温度降低，光照增强 D温度升高，光照减弱 4(对光传感器的认识)烟雾散射火灾报警 器使用的是( ) A光传感器 B温度传感器 C红外传感器 D超场波传感器