第5章 第1节 认识传感器（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第1节　认识传感器 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 感受传感器，知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置，知道传感器在生产生活等实践活动中有广泛应用。 了解传感器的基本组成部分和应用的一般模式。 知道传感器在某些方面可以代替甚至超过人类对自然的感知，能够改变人类的生产生活方式。 [对应学生用书P93] 知识点一 神奇的传感器 1.定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出的一类器件或装置。 2．作用：把非电学量转换为电学量❶，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。 1．传感器是把非电学量转换为电学量的元件。(　　√　　) 2．所有的传感器都是由半导体材料做成的。(　　×　　) 3．传感器只能感受温度和光两个物理量。(　　×　　) 知识点二 传感器的种类 1.根据与学科有关分类 (1)利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器❷等物理传感器❸。 (2)利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器❹、气体传感器等化学传感器。 (3)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、微生物传感器❺、细胞传感器等生物传感器。 2．根据被测量的不同分类：可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。 3．根据具体工作原理的不同分类：可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。 1．利用压力传感器可制作电子秤。(　　√　　) 2．智能手机中的声音传感器把声音转化成了电信号。(　　√　　) 3．利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪可以测量血糖。(　　√　　) 知识点三 传感器的组成和应用模式 1.传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 2．传感器应用的一般模式 1．传感器一般由敏感元件和转换元件组成。(　　√　　) 2．非接触式体温仪将人体辐射的红外能量转变为温度值，并通过数字屏显示出来。(　　√　　) 3．传感器是将所有感受到的信号都转换为电学量。(　　×　　) 批注❶：传感器通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。这是因为电学量具有易测量、易控制、测量精度高、测量速度快、易放大、可远距离传输等特点，特别是能方便地与计算机连接而进行信息处理。 批注❷：许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，请问它的控制电路中接入了哪些传感器？ 提示：光传感器、声音传感器 批注❸：物理传感器包括压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等。 批注❹：离子传感器是利用离子选择电极，将感受到的离子量转换成可用输出信号的传感器。离子传感器常用于测量水溶液样本中选定离子的浓度。 批注❺：微生物传感器是以活的微生物作为敏感材料，利用其体内的各种酶系及代谢系统来测定和识别相应底物。 在发酵工业领域，微生物传感器已应用于原材料、代谢产物的测定；在生物工程领域，微生物传感器已用于酶活性的测定；在医学领域里，人们利用微生物传感器对致癌物质进行一次性筛选。 环境监测是微生物传感器应用最为广泛的领域，其典型代表是BOD传感器，它可以测定水中可生物降解有机物的总量即生化需氧量。 [对应学生用书P94] 探究点一　传感器的原理与分类　(科学思维之提升) ►情境探究 如图所示，你能说出手机中安装有哪些传感器吗？ 提示：声传感器、压力传感器、温度传感器、环境光线传感器、图像传感器、加速度传感器、陀螺仪和近程传感器等。 ►探究归纳 常见传感器及其工作原理 传感器 输入量 输出量 工作原理 硅光电池 光 电压 光电效应 光电二极管 光 电压 光电效应 湿敏电阻 湿度 电压(电阻) 湿敏材料的电阻随湿度的变化而变化 话筒 声音 电流 电磁感应 加速度传感器 加速度 电压 电磁感应 热电偶 温度 电压 热电效应 酒精气体传感器 酒精气体 电阻 化学反应后引起电阻变化 ►对点例练 关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是(　　) A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 C　解析：传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，A、B、D错误，C正确。 [练1] (多选)