第5章 第1节 认识传感器&第2节 常见传感器的工作原理及应用（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第五章　传感器 第1节　认识传感器 第2节　常见传感器的工作原理及应用 [学习目标] 1.知道什么是传感器，了解传感器的种类(物理观念).2.知道传感器的组成与应用模式.3.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片的工作原理及应用(物理观念)． 知识点一　　传感器及其工作原理 1．传感器的定义：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．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. 2．非电学量转换为电学量的意义：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. 3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成． 4．传感器应用的一般模式 知识点二　　光敏电阻 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 知识点三　　金属热电阻和热敏电阻 1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻． 2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小. 知识点四　　电阻应变片 1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象． 2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应. 3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量． 1．判断下列说法的正误． (1)随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(×) (2)只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．(×) (3)电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号．(√) (4)热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏．(×) 2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是(D) A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．压力传感器 解析　当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器，选项D正确. 考点一　　传感器 【情境导学】 在现代生活中，我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利．如马路上的路灯夜晚发光白天自动熄灭；当你走近自动门时它会自动打开，当你离开时它会自动关闭……这其中的“机关”是什么？ 答案　在这些装置中分别安装了不同的传感器． 【知识拓展】 1．传感器的核心元件 (1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的． (2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件． (3)转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等． 2．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： →→→→ 【例题1】 (多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是( ) A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制 B．传感器可以用来采集信息 C．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量 D．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量 思维导引：(1)传感器是将非电学量转化为电学量的器件或装置；(2)在环境变化时，敏感元件也要发生相应的变化，从而起到控制电路的作用． 答案　BC 解析　传感器的作用主要是采集信息并将采集到的信息转换成便于测量的量，而不是将其感受到的所有信息都转换为电学量，选项B、C正确． 【变式1】 传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是( ) A．给货车称重的地磅使用了光传感器 B．酒店大厅的自动门使用了力传感器 C．空调的控温系统使用了温度传感器 D．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器 答案　C 解析　给货车称重的地磅使用了力传感器，上下应变片发生形变，使电阻变化，输出两个应变片电压差值来反映力的大小，选项A错误；酒店大厅的自动门使用了红外线传感器，选项B错误；空调的控温系统使用了温度传感器，符合客观实际，选项C正确；夜间自动打开的路灯使用了光传感器，选项D错误． 考点二　　光敏电阻 【情境导学】 在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？ 答案　当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，