第五章 传感器-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

学 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 第五章 传 感 器 知 识 梳 理 知识点 1 神奇的传感器 1. 楼道灯自动开启： 这个开关会感知环境的 明暗和声音的强弱。 只有环境的亮度低于 某一数值， 同时声强高于某一数值时， 声 控—光控开关才会接通， 灯才会亮。 2. 自动门： 有的自动门装有一种装置， 当人 走近时， 可以检测出人体向外辐射的红外 课 标 要 求 本章主要目的是使学生对传感器知识有 一个初步的了解， 体会物理知识在技术中的 应用。 本章内容可分为三个部分： 1. 介绍传感器及其工作原理。 2. 介绍常见传感器的应用。 3. 是常见传感器的应用实验研究。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 牛顿第二定律： F=ma 。 2. 闭合电路欧姆定律： E=I （ R+r ）。 3. 法拉第电磁感应定律： E=n Δ椎 Δt 。 提 纲 挈 领 随着科学技术的发展， 传感器的应用越 来越普及。 传感器技术是当今世界一项令人 瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一。 这部 分内容也是课程标准中 “在课程内容上体现 时代性” 的一个标志。 传感器的种类很多， 教材中介绍的是一些工作原理和使用方法比 较简单的常见传感器。 我们身边的传感器很多， 引导学生从物 理学角度认识身边的传感器， 容易引起学生 的浓厚兴趣， 同时， 很多创新设计或头脑奥 林匹克竞赛都涉及传感器的应用， 充分利用 这些有利条件， 可以对学生的长远发展产生 深远的影响。 。 # # # # # # # # # # # # # " # # # # # # # # # # # # # $ 定义： 把非电学量转化为电学量的一类仪器 工作原理： 非电学量 → 敏感元件 → 转换器件 → 转换电路 → 电学量 敏感元件 热敏电阻和金属热电阻——温度传感器 霍尔元件——霍尔传感器 光敏电阻——光传感 。 # # # # " # # # # $ 器 应用 力传感器 （电子秤） 声传感器 （话筒） 温度传感器 （电熨斗、 电饭锅、 测光传感 器、 鼠标器、 火灾报警器 。 # # # # # " # # # # # $ ） 1. 认识传感器 传 感 器 68 学 第五章 传 感 器 线， 从而发出使自动门开关启动的命令。 这种装置就是红外线传感器。 3. 便携式酒精检测仪： 司机对着 “便携式酒 精检测仪” 呼气， 检测仪就会显示呼出气 体中的酒精浓度， 这是因为检测仪上装有 “乙醇传感器”， 它能感知乙醇的浓度。 4. 传感器： 它能够感受诸如力、 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。 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。 把非电学量转换为电学量， 可以很方 便地进行测量、 传输、 处理和控制。 知识点 2 传感器的种类 1. 传感器的种类： 力传感器、 磁传感器、 声 传感器等物理传感器。 2. 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。 3. 生物活性物质： 利用生物活性物质选择性 来识别和测定生物化学物质， 如酶传感 器、 微生物传感器、 细胞传感器等生物传 感器。 知识点 3 传感器的组成与应用模式 1. 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。 2. 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。 它们分别完成 检测和转换两个基本功能。 要 点 突 破 要点 1 传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量， 如压 力、 温度、 位移、 浓度、 速度、 酸碱度等， 而它输出的通常是电学量， 如电压、 电流、 电荷量等， 这些输出信号是非常微弱的， 通 常要经过放大后再输送给控制系统产生各种 控制动作。 传感器的工作原理如下所示： 要点 2 传感器分类 例 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减 小， 有位同学利用压敏电阻设计了判断 小车运动状态的装置， 其工作原理如图 甲所示， 将压敏电阻和一块挡板固定在 绝缘小车上， 中间放置一个绝缘重球。 小车向右做直线运动过程中， 电流表示 数如图乙所示 ， 下列判断正确的是 （ ） 非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量 工作原理 举例 物理 传感器 利用物质的物理性 质和物理效应感知 并检测出待测对象 信息 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 化学 传感器 利用化学反应识别 和检测信息 气敏传感器、 湿敏传 感器等 生物 传感器 利用生物化学反应 识别和检测信号 酶传感器、 组织传感 器、 细胞传感器等 69 学 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） A. 从 t 1 到 t 2 时间内， 小车做匀速直线运