高中人教物理選擇性必修二5.2 常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案）-同步備課

1、5.2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用了解光敏電阻、熱敏電阻、電阻應(yīng)變片及電容式傳感器的工作特征及工作原理。知道傳感器是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的物理過程?！局攸c】了解光敏電阻、熱敏電阻、電阻應(yīng)變片以及電容式傳感器的工作原理。【難點】不同傳感器在實際生產(chǎn)中應(yīng)用時所涉及的物理原理、相應(yīng)的定性分析及定量運算。 【課前自主學(xué)習(xí)】一、知識前置把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極，就形成一個_，光敏電阻的阻值會隨著光照強(qiáng)度的增加而不斷_；金屬熱電阻：_。常用的一種熱電阻是用鉑制作的，可用來做_。熱敏電阻：_。有一種熱敏電阻是用氧化錳等金屬氧化物燒結(jié)而成的，它的電阻隨溫度的變化_

2、。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的_，測溫范圍大，但靈敏度較差。電容器的_ 決定于極板的正對面積 S、_以及_這三個因素。如果某個物理量的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定這個物理量的變化，由此可以制成_。二、新知學(xué)習(xí)1.想一想：我們知道，傳感器可以感受光強(qiáng)、溫度、力、磁等非電學(xué)量，并把它們轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電學(xué)量輸出。那么，常見的傳感器是怎樣感知非電學(xué)量，并將其轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的呢？利用不同的敏感元件制成的各種傳感器又有哪些應(yīng)用呢？問題：那么什么是非電學(xué)量呢？什么又是電學(xué)量呢？1、什么是光敏電阻：隨著光照強(qiáng)度的變化，電阻率在發(fā)生相應(yīng)變化的物

3、質(zhì)。把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極，就形成一個_。2、實 驗一、觀察光敏電阻特性1）實驗原理光敏電阻的阻值會隨著光照強(qiáng)度的增加而不斷_，用歐姆表連接電阻，用不同強(qiáng)度的光照射電阻，通過觀察歐姆表的示數(shù)變化，來研究_與光強(qiáng)的關(guān)系。2）實驗器材_、多用電表、導(dǎo)線、電源。3）實驗步驟（1)將_、多用電表、按圖甲的方式連接好，其中多用電表置于“100”擋；（2)先測出在室內(nèi)自然光的照射下_的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；（3)用手掌(或黑紙)遮光時，觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄。（4）用強(qiáng)光照射（如太陽光直接照射或拿亮度較大的手電筒、小燈泡等）觀察多用電表表盤指

4、針顯示電阻阻值的情況，并記錄。4）數(shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。5）實驗結(jié)論(1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，隨著光強(qiáng)的變化阻值_，強(qiáng)光照射下電阻值_；(2)光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。思考：為什么光敏電阻的阻值會隨光強(qiáng)的變化而變化呢？3、光敏電阻在生產(chǎn)中的應(yīng)用光電計數(shù)器其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器。當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變_。這種高低交替變化的信號經(jīng)

5、過處理，就會轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實現(xiàn)_功能 光電計數(shù)器4、金屬熱電阻與熱敏電阻的區(qū)別金屬熱電阻：_。常用的一種熱電阻是用鉑制作的，可用來做_。熱敏電阻：_。有一種熱敏電阻是用氧化錳等金屬氧化物燒結(jié)而成的，它的電阻隨溫度的變化_。說明：與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的_，測溫范圍大，但靈敏度較差。實驗二、觀察熱敏電阻特性方案1：（簡易實驗）將多用電表的選擇開關(guān)調(diào)到電阻擋（注意選擇適當(dāng)?shù)谋堵剩瑢⒁恢粺崦綦娮柽B接到多用電表表筆的兩端。分別用手和冷水改變熱敏電阻的溫度，觀察電阻的變化情況。實驗結(jié)果：_6、熱敏電阻的應(yīng)用一些汽車的低油位報警裝置采用熱敏電阻來檢測油箱的警戒液位。若給熱敏電阻通以一定的電流，熱

6、敏電阻會_。當(dāng)液面高于熱敏電阻的高度時，熱敏電阻發(fā)出的熱量會_，溫度基本不變，阻值較大，指示燈不亮（圖甲）。當(dāng)液體減少、熱敏電阻露出液面時，發(fā)熱導(dǎo)致它的溫度上升、阻值較小，指示燈亮（圖乙）。通過判斷熱敏電阻的阻值變化，就可以知道_。 液位報警示意圖7、電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片是一種使用非常廣泛的力敏元件，電阻與導(dǎo)體的_有關(guān)。當(dāng)金屬絲受到拉力時，長度變長、橫截面積變小，導(dǎo)致電阻變大；當(dāng)金屬絲受到壓力時，長度變短、橫截面積變大，導(dǎo)致電阻_。金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變（伸長或縮短）時，其電阻隨著它所受機(jī)械形變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為_效應(yīng)。_就是利用這一原理制成的。 電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)

7、變片的功能：_8、力傳感器的應(yīng)用及工作原理 彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片。在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面應(yīng)變片的電阻變小。力F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻_。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下表面應(yīng)變片兩端的電壓_。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。力F越大，輸出的電壓差值也就_。應(yīng)變片測力原理9、電容式傳感器定義及特點1、定義：_2.特點 ：_10、電容式傳感器的工作原理電容器的_ C 決定于極板的正對面積 S、_以及_這三個因素。如果某個物理量的變化能引起上述某個因素的

8、變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定這個物理量的變化，由此可以制成_。11、電容式傳感器的應(yīng)用及優(yōu)缺點應(yīng)用：_。優(yōu)點：_。缺點：_。1（單選）街旁路燈,江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮,白天熄,其利用了半導(dǎo)體的()A.壓敏性B.光敏性C.熱敏性D.三種特性都利用2（單選）如圖所示,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,R1為光敏電阻,光照強(qiáng)度增加時,其阻值減小?，F(xiàn)增加光照強(qiáng)度,則下列判斷正確的是()A.B燈變暗,A燈變亮B.R2兩端的電壓變大C.B燈變亮,A燈變暗D.電源的總功率變小3.（單選）如圖所示是某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計的行人監(jiān)控裝置部分電路示意圖,R1為光敏電阻(光照

9、增強(qiáng)時電阻變小),R2為定值電阻,A、B接監(jiān)控裝置。則()當(dāng)有人通過而遮蔽光線時,A、B之間電壓升高當(dāng)有人通過而遮蔽光線時,A、B之間電壓降低當(dāng)僅增大R2的阻值時,可增大A、B之間的電壓當(dāng)僅減小R2的阻值時,可增大A、B之間的電壓A.B.C.D.4.（單選）壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小，某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷電梯運動狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖甲所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時電流表示數(shù)為I0，電梯在運動過程中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，下列判斷中正確的是()A乙圖表示電梯做勻速直線運動B乙圖表示電梯做勻加速運動C乙圖表示電梯做變加速運動D

10、乙圖表示電梯做勻減速運動5.小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制。經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障。參照如圖所示恒溫箱，下列對故障判斷正確的是()A只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D可能是加熱器出現(xiàn)故障6.如圖甲所示，為熱敏電阻的Rt圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 。當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E9.0 V，內(nèi)阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。則(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在_(填“A

11、、B端”或“C、D端”)。(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50 ，可變電阻R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為_ 。 參考答案【答案】B【解析】街旁路燈、江海里的航標(biāo),要求夜晚亮、白天熄,白天光照強(qiáng),夜晚光照弱,可知是由光導(dǎo)致電路的電流變化,實現(xiàn)自動控制的,因此是利用半導(dǎo)體的光敏性,選項B正確。2.【答案】B【解析】增加光照強(qiáng)度時,R1的阻值減小,電路的總電阻減小。根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電路中的總電流增大,電源的總功率增大,路端電壓減小,A燈變暗,R2兩端的電壓變大,R1兩端的電壓變小,B燈變暗,選項B正確,A、C、D錯誤。3.【答案】C【解析】由電路圖可知,兩電阻串聯(lián),監(jiān)控裝置與R2并聯(lián)。當(dāng)有人通過通道而

12、遮蔽光線時,R1阻值變大,電路中的總電阻變大,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,電路中的總電流變小,定值電阻R2兩端的電壓變小,即A、B間電壓降低,故正確,錯誤;當(dāng)僅增大R2的阻值時,電路中的總電阻變大,總電流變小,根據(jù)UAB=E-I(r+R1)可知,A、B之間的電壓增大,正確,同理可知錯誤。故選C。4.【答案】C【解析】從題圖乙可以看出電流增大，由歐姆定律知道壓敏電阻阻值應(yīng)該減小，結(jié)合壓敏電阻特點可以判斷，壓力增大，而且電流逐漸變大，壓力應(yīng)該也是逐漸增大，說明電梯的加速度逐漸增大，所以電梯做變加速運動，C對。5.【答案】C【解析】恒溫箱內(nèi)溫度持續(xù)升高，說明加熱器沒有損壞，選項D錯誤。無法自動控制，而經(jīng)檢查控制器又沒有故障，說明控制器沒問題。熱敏電阻或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都能使溫度持續(xù)升高，故應(yīng)選C。6.【答案】(1)A、B端(2)260【解析】(1)由題圖知，熱敏電阻R的阻值隨溫度的升高而減小，由閉合電路