5.1认识传感器-2023-2024学年高二物理备课必备讲义（人教版2019选择性必修第二册）

第五章 传感器 第1节 认识传感器 【科技前沿】红外线水龙头 基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，自动接通负载，人不离开感应范围，将持续接通；人离开后，延时自动关闭负载。这就是红外感应水龙头的原理了。 红外感应水龙头的优点： 1、智能节水：自动感应控制开、关，将手或盛水容器、洗涤物品伸入感应范围内，龙头即自动出水，离开后即停止出水，节水功能显著。 　　 2、超时保护：30秒超时洗涤自动关水功能，避免因异物长时间在感应范围内造成水资源浪费。 3、方便卫生：开关水完全由感应器自动完成，人手无需接触水龙头，有效避免细菌交叉感染。 4、智能省电：采用现代数字技术，超低能耗（直流型产品使用4节5号碱性电池，静态电流≤60μA）。  5、适应性强：可根据不同的使用环境调整感应灵敏度（范围）。 【核心素养目标】 物理观念 知道什么是传感器，了解传感器的种类. 科学思维 知道传感器的组成与应用模式. 科学探究 知道非电学量转换为电学量的技术意义。 科学态度与责任 通过传感器知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　神奇的传感器 【情境导入】 夜晚，楼道里漆黑一片。但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。这其中的奥妙是什么？ 【答案】在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关。 【知识梳理】 1．定义：能够感受力、温度、光、声、化学成分等 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的一类器件或装置。通常转换成的可用信号是电压、电流等 量，或转换为电路的 。 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，可以方便地进行 、 、处理和控制。 【典例精析】 例1．传感器在生活生产中有着非常重要的应用，下列器件可作为传感器的是（　　） A．蓄电池 B．电阻箱 C．干簧管 D．发光二极管 知识点二　传感器的种类 【情境导入】 干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时： (1)会发生什么现象，为什么？ (2)干簧管的作用是什么？ 【知识梳理】 1．物理传感器：利用物质的 或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。 2．化学传感器：利用 ，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、气体传感器等化学传感器。 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 、 、细胞传感器等生物传感器。 【典例精析】 例2．下列关于传感器元件说法错误的是（　　）    A．如图甲，是一光敏电阻，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好 B．如图乙，是一电阻应变片，其电阻随受外力而发生机械形变的变化而发生变化 C．如图丙，当磁体靠近“干簧管”时，“干簧管”能起到开关的作用是由于电磁感应 D．如图丁，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向左发生微小位移时，线圈自感系数变大 知识点三　传感器的组成与应用模式 【情境导入】 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？ 【知识梳理】 1．传感器的基本部分：传感器的基本部分一般由 、 组成。 2．敏感元件是指能直接感受或响应外界 的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成 的部分。它们分别完成 和 两个基本功能。 3．传感器应用的一般模式 【典例精析】 例3．交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，且定值电阻。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（　　）    A．电压表的示数减小，电流表的示数减小 B．电压表的示数增大，电流表的示数增大 C．定值电阻功率增大 D．电源对外输出功率减小 针对训练 一、单选题 1．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．金属材料不可以制成传感器 B．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 C．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的 D．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号 2．传感器的应用越来越广泛，以下关于传感器在生产生活中的实际应用，说法正确的是（　　） A．宾馆的自动门能“感受”到人走近，主