第五章1 认识传感器2 常见传感器的工作原理及应用-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

1　认识传感器 2　常见传感器的工作原理及应用 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道传感器的概念和工作原理。 2.知道光敏电阻、热敏电阻的特性和应用。 3.了解霍尔元件的原理。 4.会分析传感器在生活生产中的应用。 1.核心素养 通过对传感器工作原理的理解，体会将非电学量转化为电学量的方法。 2.关键能力 科学探究能力。 授课提示：对应学生用书第114页 一 神奇的传感器 1．楼道灯自动开启：“声控－光控”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。 二 传感器的种类 1．物理传感器：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、声传感器等。 2．化学传感器：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、气体传感器等。 3．生物传感器：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、细胞传感器等。 三 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。 3．它们分别完成检测和转换两个基本功能。 四 光敏电阻 1．特点：光照越强，电阻越小。 2．原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。 3．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 五 金属热电阻和热敏电阻 1．热敏电阻 热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化非常明显，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。 2．金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。 3．热敏电阻与金属热电阻的区别 热敏电阻 金属热电阻 特点 电阻随温度的变化而变化且非常明显 电阻率随温度的升高而增大 制作材料 半导体 金属导体 优点 灵敏度好 化学稳定性好，测温范围大 作用 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。 六 电阻应变片 1．电阻应变片的作用：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。 2．电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片。 3．电子秤的工作原理 ⇒⇒⇒ 自主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。 (√) (2)传感器只能感受温度和光两个物理量。(×) (3)随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大。(×) (4)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。(×) (5)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。(√) (6)热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏。(×) 2．传感器广泛应用在我们的生活、生产中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一个小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一个小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是(　　) A．温度传感器　　　　　 B．压力传感器 C．磁传感器 D．光传感器 解析：根据题意可知，当键被按下后，电容器的电容发生了变化，与之相连的电子电路才能给出相应的信号，即力信号转化成了电信号，故键盘中使用的传感器是压力传感器。故选B。 答案：B 3．(多选)传感器担负着信息采集的任务，它可以(　　) A．将力学量(如形变量)转换成电学量 B．将热学量转换成电学量 C．将电学量转换成光学量 D．将电学量转换成力学量 解析：传感器能够感受诸如力、温度、声、光、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的