人教版高中物理選修3-2-傳感器及其工作原理-課件

高中物理選修3-2第六章第1節(jié)

傳感器及其工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)歸納實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)導(dǎo)入鞏固提高請(qǐng)列舉生活中的一些自動(dòng)控制實(shí)例

遙控器控制電視開(kāi)關(guān)

日光控制路燈的開(kāi)關(guān)聲音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開(kāi)關(guān)賓館自動(dòng)門(mén)、車(chē)庫(kù)自動(dòng)門(mén)、安檢門(mén)超市商品掃描槍等等煙霧火災(zāi)報(bào)警器學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)與技能：1、了解什么是傳感器，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義2、知道傳感器中常見(jiàn)的三種敏感元件光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件的性能及其它們的工作原理3.了解傳感器的應(yīng)用過(guò)程與方法：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察和探究，在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時(shí)，經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，提高觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。情感、態(tài)度、價(jià)值觀：1、體會(huì)傳感器在生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，拓展知識(shí)視野，并加強(qiáng)物理與STS的聯(lián)系。2、感悟科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)社會(huì)發(fā)展影響的辯證關(guān)系。討論與交流人體對(duì)外界的感覺(jué)可分為哪幾種？分別由什么器官承擔(dān)？

人體感覺(jué)

感覺(jué)器官

視覺(jué)眼睛聽(tīng)覺(jué)耳朵味覺(jué)舌頭嗅覺(jué)鼻子觸覺(jué)皮膚一、什么是傳感器一、什么是傳感器（1）什么是傳感器？演示實(shí)驗(yàn)1器材:與暗盒相連的小燈泡，條形磁鐵干簧管可以控制燈的亮熄磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化簧片的磁化和去磁電路的通斷干簧繼電器的應(yīng)用事例:實(shí)驗(yàn)電源的過(guò)載保護(hù)(無(wú)需保險(xiǎn)絲)出示一只音樂(lè)茶杯,茶杯平放桌上時(shí),無(wú)聲無(wú)息,提起茶杯,茶杯邊播放悅耳的音樂(lè),邊閃爍著五彩的光芒。演示實(shí)驗(yàn)2:音樂(lè)茶杯的工作開(kāi)關(guān)又在哪里？開(kāi)啟的條件是什么？？干簧管和音樂(lè)茶杯能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類(lèi)元件或組件。用書(shū)擋住底部（不與底部接觸）,音樂(lè)停止,可見(jiàn)音樂(lè)茶杯受光照強(qiáng)度的控制。光照變化（光強(qiáng)變化）光照時(shí)光敏電阻阻值減小電路接通,音樂(lè)響起。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。傳感器的定義:（2）傳感器的作用是什么？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。

非電學(xué)量→傳感器→電學(xué)量

角度位移速度壓力溫度濕度聲強(qiáng)光照

傳感器電壓電流電阻電容非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路

電學(xué)量（3）傳感器的工作原理

二、常見(jiàn)制作傳感器的元件1.干簧管：是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器2.光敏電阻光敏電阻實(shí)物圖根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材P52的內(nèi)容，思考問(wèn)題：（1）光敏電阻有什么特性？（2）光敏電阻采用什么材料制作？（3）半導(dǎo)體材料導(dǎo)電的原理？（4）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？2.光敏電阻

Ω演示實(shí)驗(yàn)：將光敏電阻和多用表的歐姆檔相連，隨著光照不同，表有何變化？光敏電阻對(duì)光敏感。當(dāng)改變光照強(qiáng)度時(shí),電阻的大小也隨著改變。一般隨著光照強(qiáng)度的增大電阻值______。（2）材料:制作光敏電阻的材料一般為半導(dǎo)體。如:硫化鎘減小（3）半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理:半導(dǎo)體靠其中的________（自由電子和空穴）來(lái)導(dǎo)電載流子光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)___________轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量光學(xué)量（1）特性:3.熱敏電阻和金屬熱電阻根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材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？（4）隨著熱水倒入多少的不同，歐姆表有何變化？演示實(shí)驗(yàn):將熱敏電阻和多用表的歐姆檔相連，把熱敏電阻放到盛水的杯中，向杯里倒入熱水，（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??；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好,測(cè)量范圍較大,但靈敏度較差。（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)囟冗@個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化電阻量這個(gè)電學(xué)量。（4）隨著水溫升高,多用表的指針偏角逐漸變大熱敏電阻和金屬熱電阻的溫度曲線。4.電容式位移傳感器電容式位移傳感器能夠把物體_____這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)____這個(gè)電學(xué)量位移電容電容式位移傳感器示意圖被測(cè)物體x電容器極板電介質(zhì)板插入電介質(zhì),電容增大電容式傳感器（1）測(cè)定角度θ:（2）測(cè)定液面高度h:（3）測(cè)定壓力F:（4）測(cè)定位移x:定片動(dòng)片θ電介質(zhì)金屬芯線導(dǎo)電液體待測(cè)壓力F固定電極可動(dòng)電極x極板極板電介質(zhì)5.霍爾元件（1）材料:半導(dǎo)體如:砷化銦（2）工作原理圖NMFBEIUH霍爾元件工作原理圖（3）霍爾電壓:d－－薄片厚度K－－霍爾系數(shù)其大小與元件的材料有關(guān)?；魻栐軌虬裚__________這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)___這個(gè)電學(xué)量磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓1.傳感器的概念：小結(jié)2.傳感器的工作原理：3.敏感元件：（1）光敏電阻（光電傳感器）（2）熱敏電阻和熱電阻（溫度傳感器）（3）電容式傳感器（位移傳感器）（4）霍爾元件（磁傳感器）非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量非電學(xué)量電學(xué)量,或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。例1．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ABC例2.如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（）A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC例3、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A.B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相