5.2 常见传感器的工作原理及应用 教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

5.2常见传感器的工作原理及应用 教学设计 课题 常见传感器的工作原理及 单元 5 学科 物理 年级 高二 应用 1.了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻片、霍尔元件等特性，知道利用其特性制作 学习 敏感元件。 目标 2.知道传感器是如何将非电学量转化为电学量的物理过程，培养学生理论联系实际的思维习 惯。 重点 了解光敏电阻、热敏电阻、电阻应变片以及电容式传感器的工作原理。 难点 知道不同传感器在实际生产中应用时所涉及的物理原理、相应的定性分析及定量运算。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 我们知道，传感器可以把非电学量转换为对应 关系的电学量输出。 观察图片思考 引起学生学习的 兴趣，为本节课 的学习做铺垫 非电学 电学里 那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并 将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制 成的各种传感器又有哪些应用呢？ 讲授新课 一、光敏电阻 1.光敏电阻 (1)把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再 用银浆涂激两个互不相连的梳状电极，这样就制成 了一个光敏电阻。 阅读课文了解 锻炼学生的自主 光敏电阻 学习能力 疏化镉 光敏电阻 (2)硫化镉表面受到的光照强度不同时，两 个电极间的电阻也不一样，光敏电阻是光电传感器 中常见的光敏元件。 (3)光敏电阻特性 光敏电阻对光敏感，当改变光照强度时，电阻 的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而 电阻值减小。 下面我们通过实验来研究光敏电阻特性 3.实验：观察光敏电阻特性 (1)实验器材 多用电表、遮光盒、手电筒、导线 (2)实验步骤 ①选择开关置于倍率为×100的电阻挡，同时 把多用电表重新进行欧姆调零。 学生了解实验 锻炼学生的动手 ②如图，连接光敏电阻，在室内自然光的照射 器材和实验步 操作能力和观察 下，观察电阻的大小，把数据记录到表格中。 骤，并把实验 能力 数据记录到表 格 ③用遮光盒遮住光线，用多用电表测出此时光 敏电阻的阻值，把数据记录到表格中。 ④用手电筒照射光敏电阻，用多用电表测出此 时光敏电阻的阻值，把数据记录到表格中。 模拟光照条 光敏电阻阻 实验器材 件 值 无 自然光 约350欧 遮光盒 几乎无光 约25000欧 手电筒 较强光 约100欧 (3)视颜：观察光敏电阻特性 (4)实验结论 ①光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，一殷 会随着光照强度的增大而电阻值减小。 原因是：硫化镉是一种半导体材料，无光照 时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强， 学生总结实验 锻炼学生的总结 载流子增多，导电性变好。 结论 能力和语言表达 ②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换 能力 为电阻这个电学量。 3.光敏电阻的应用一一光电计数器 (1)光电计数器的组成 如图：A是发光仪器，B是接收光信号的仪器， B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。 (2)光电计数的原理 阅读课文了解 锻炼学生的总结 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号 光电计数器的 能力和语言表达 时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电 组成和原理 能力 压变低： 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号 时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电 压变高。 这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化 为相应的数字，实现自动计数的功能。 二、金属热电阻和热敏电阻 1.金属热电阻 金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大， 利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器， 称为热电阻。 R T 观察图片金属 了解金属的电阻 金属热电阻随温度的变化关系 热电阻随温度 率随温度升高而 2.热敏电阻：用半导体材料制成。 的变化关系和 增大和热敏电阻 有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此 热敏电阻随温 温度上升时导电 可以用半导体材料制作热敏电阻。 度的变化关系 能力增强 2 T 热敏电阻随温度的变化关系 有一种热敏电阻是用氧化锰等金属氧化物烧 结而成的，它的电阻随温度的变化非常明显。 3热敏电阻和金属热电阻的区别 分类 热敏电阻 金属热电阻 制作 半导体 材料 金属 导电 自由电子和空穴等载 自由电子的定向 原理 流子 移动 化学稳定性好， 优点 灵敏度较好 测温范围大，但 灵敏度较差 负温度系数的热敏电 电阻率随温度的 特点 阻，电阻率随温度的升 高而减小 升高而增大 将温度这个热学量转换为电阻这个电学 作用 量 4.实验：观察热敏电阻特性 (1)实验器材 半导体热敏电阻、电流表、热水、导线、电建、电 源、烧杯 (2)实验步骤 ①把电流表、开关、电源、热敏电阻串联在电路中， 闭合开关，观察电流表的示数。 ②向烧杯中注入热水，使热敏电阻浸没在热水中， 闭合开关，观察电流表的示数。 (3)现象 学生了解实验 锻炼学生的动手 把热敏电阻串联到电路中，闭合