第5章 第1、2节 传感器及其工作原理 传感器的应用（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

　第五章　传感器 第一、二节　传感器及其工作原理 传感器的应用 核心素养导学 物理观念 (1)感受传感器，知道传感器是把非电学量转化成电学量的器件或装置。 (2)了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻和电阻应变片等材料的物理特性，知道利用其特性可以制作传感器的敏感元件。 (3)了解生活中、农业生产中、工业生产中、航天航空中的传感器。 科学思维 (1)体会传感器将非电学量转化为电学量的物理意义。 (2)通过对传感器原理和应用的了解，体会传感器在实际应用中的价值。 科学探究 探究传感器的工作原理及传感器在实际应用中的一般模式。 科学态度与责任 体会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。 一、什么是传感器　传感器的分类 1．传感器：能够感受到被测量的信息，并将其按照一定的规律转化为可用信号的器件或装置。 2．传感器组成：一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。如图所示： 3．传感器的分类 (1)物理传感器；(2)化学传感器；(3)生物传感器。 二、温度传感器的原理　光电传感器的原理 1．温度传感器的原理 (1)温度传感器：将温度变化转换为电学量变化的装置。 (2)温度传感器中的敏感元件：热敏电阻、热电偶、热双金属片等。 (3)热敏电阻的分类： ①正温度系数热敏电阻：阻值随温度的上升而增加。 ②负温度系数热敏电阻：阻值随温度的上升而下降。 ③临界温度系数热敏电阻：阻值在很小的温度范围内急剧下降。 金属热电阻的阻值随温度的升高而增加，而负温度系数热敏电阻的阻值随温度的升高而降低。　　 2．光电传感器的原理 (1)光电传感器：能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转化成电信号的传感器。 (2)光敏电阻：是光电传感器的敏感元件，其电阻随光照的增强而减小。 (3)光电传感器中的敏感元件：光敏电阻、光电池、光敏晶体管等。 三、传感器的应用 1．生活中的传感器 (1)与温度传感器相关的应用：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等。 (2)与红外线传感器相关的应用：自动门、家电遥控器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。 (3)与光敏传感器相关的应用：照相机。 (4)与压力传感器相关的应用：家用便携式电子秤。 2．农业生产中的传感器 (1)湿度传感器的应用：无人管理的自动喷灌系统。 (2)温度传感器的应用：自动控温的蔬菜大棚。 (3)现代粮库采用温度传感器和湿度传感器，通过对通风装置进行自动控制，有效地减少粮库里的霉变。 3．工业生产中的传感器 (1)汽车生产线上的焊接机器人是视觉传感器、力学传感器、温度传感器、电弧传感器等的联合应用。 (2)埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，可以实时监测大桥或水坝的裂痕等安全隐患。 4．航天航空中的传感器 (1)运载火箭上应用的压力传感器。 (2)哈勃空间望远镜上应用的高精度光学传感器。 (3)载人飞船中应用的生理传感器。,1.当我们进入宾馆的大门时，门自动开启，当我们通过后，门自动关闭。这是为什么？ 提示：红外线传感器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，使门扇开启。门扇开启后由控制器做出判断，如需关门，通知马达做反向运动，关闭门扇。 2.传感器的应用促进了人工智能的发展，无人驾驶汽车就是典型的实例。判断下列流程是否正确。 (1)非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件。(×) (2)电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量。(×) (3)非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量。(√) 3.如图所示，电吉他的弦是软磁性材料，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来。判断以下说法的正误。 (1)电吉他是光电传感器。(×) (2)电吉他是温度传感器。(×) (3)电吉他是声音传感器。(√) 4．交警用酒精检测仪测量司机呼出气体的酒精浓度。 为什么传感器一般都是将感受到的非电学量转换成电学量呢？ 提示：电学量具有易测量、易控制、测量精度和速度较高、易放大、易反馈、易存储、可远距离传输等特点。特别是电信号能方便地与计算机连接而进行信息处理，所以传感器一般都是将感受到的非电学量转换成电学量。 新知学习(一)|传感器的工作原理 [任务驱动] 干簧管结构如图甲所示，它是在玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙所示电路，当磁铁靠近干簧管时。 (1)观察到什么现象？ (2)干簧管的原理是什么？ 提示：(1)磁铁靠近干簧管时，灯泡就会发光；把磁铁移走，灯泡熄灭。 (2)干簧管的两个簧片在外加磁场的作用下被磁化成相反磁性的磁极而连通，没有外加磁场时两簧片失去磁性而分开。　　　　 [重点释解] 1．传感器的组成和工作流程 (1)传感器的组成 ①敏感元件：相当于人的感觉器官