第5章 1 认识传感器（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）江苏专版

该高中物理课件围绕“传感器”主题，系统讲解其定义、分类（物理、化学、生物）、组成及应用模式，通过“神奇的传感器”情境导入，衔接电学知识，以预习案“问题导学”为支架，帮助学生自主梳理必备知识，构建前后联系。 其亮点在于结合实例（油箱油量测定、电子眼等），通过探究案互动分析传感器核心元件及转换过程，培养科学思维（模型建构、推理）与科学探究能力。教师可分层教学，学生能联系生活深化物理观念，提升解决实际问题能力，高效辅助教学。

第五章　传感器 1　认识传感器 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 预习案 必备知识·问题导学 01 探究案 关键能力·互动探究 02 知能达标训练 04 提升案 随堂演练·基础落实 03 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 01 预习案 必备知识·问题导学 栏目导航 栏目导航 第五章　传感器 1 可用信号 非电学 电学 栏目导航 第五章　传感器 1 物理效应 栏目导航 第五章　传感器 1 声 光 压力 位移 加速度 温度 电阻式 电容式 电感式 光电式 热电式 压电式 磁电式 栏目导航 第五章　传感器 1 化学反应 生物化学反应 快速准确 栏目导航 第五章　传感器 1 敏感 转换 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 02 探究案 关键能力·互动探究 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 03 提升案 随堂演练·基础落实 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 栏目导航 第五章　传感器 1 04 知能达标训练 点击进入Word 栏目导航 栏目导航 第五章　传感器 1 谢谢观看 栏目导航 第五章　传感器 1 [学业要求] 1．了解什么是传感器，组成及应用模式。 2．知道将非电学量转化为电学量的技术和意义。 3．了解传感器的种类及其特点。 一、神奇的传感器 1．定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成____________的器件或装置。 2．作用：传感器通常应用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化任务，把__________量转化为________量。从而方便地进行测量、传输、处理和控制。 二、传感器的种类 1．物理传感器 (1)工作原理：利用物质的物理性质和____________感知并检测出待测对象信息。 (2)特点：发展快、品种多、应用广等。 (3)分类 ①根据被测量的不同可分为______、______、________、________、__________、________等传感器。 ②根据工作原理不同可分为__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________等传感器。 2．化学传感器 (1)工作原理：利用____________识别和检测信息。 (2)特点：广泛应用于环保、火灾报警、医疗卫生、家用电器等。 3．生物传感器 (1)工作原理：利用________________识别和检测信息。 (2)特点：专一性好、易操作、设备简单、测量____________、适用范围广。 三、传感器的组成及应用模式 1．传感器的基本部分一般由________元件和________元件组成。 2．传感器的一般模式是 探究点一　对传感器的认识 1．传感器的认识：传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量(外界信息)，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。 2．传感器的应用模式 eq \x(非电学量)—→eq \x(敏感元件)—→eq \x(转换元件)—→eq \x(转换电路)—→eq \x(电学量) 3．传感器的组成 (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)转换电路是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。 　如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况。 (1)你认为电压表应该接在图中的____________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将____________(选填“增大”或“减小”)。 (2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？ [解析]　(1)由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化。当油量减少时，R的数值会增大，电路中的电流会减小，c、d间的电压会减小。当把电压表接在c、d两点间，电压表的示数减小时，表示油量在减少。(2)①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大。②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小。 [答案]　(1)c、d　减小　(2)见解析 ●核心素养·思维升华 在分析传感器时要明确： (1)核心元件是什么。 (2)是怎样将非电学量转化为电学量的。 (3)是如何显示或控制开关的。 1．电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时(　　) A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零 B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大 C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变 D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 解析　车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确；由题图乙可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在压电薄膜受压时产生的，说明电容器先充电后放电，故B错误；车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误；若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。 答案　A 探究点二　三类传感器的异同及常见传感器的应用 1．三类传感器的异同 (1)相同点：都能将感受到的非电学量信息转化成电学量，都是利用敏感元件的某种敏感效应制成的。 (2)不同点：三类传感器的工作原理不同，所利用的敏感元件的敏感效应不同。生物传感器与物理传感器和化学传感器的最大区别在于生物传感器的感受器中含有生命物质。 2．一些常见的传感器的特点及原理 传感器 输入量 输出量 工作原理 光电二极管 光 电压 光电效应 湿敏电阻 湿度 电压(电阻) 感湿材料电阻随湿度发生变化 话筒 声音 电流 电磁感应 加速度传感器 加速度 电压 电磁感应 热电偶 温度 电压 热电效应 酒精气体传感器 酒精气体 电阻 化学反应后引起电阻变化 　关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的下列说法，正确的是(　　) A．物理传感器是利用材料的某种物理性质工作的，因而只能用于机械加工行业不能用于化工领域 B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量 C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作 D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境条件有一定要求 [解析]　不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B错。物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错。生物传感器能够使用的前提是感受器中的生命物质保持生物活性，故C错、D对。 [答案]　D ●核心素养·思维升华 传感器问题的三点注意 (1)不同的传感器的原理不同，但都是通过敏感元件把非电学量的变化转变为电学量的变化。 (2)传感器输出的电学量可能为电流、电压、电路通断等，不一定是电压。 (3)敏感元件只是传感器的一个关键部分，并不一定就是一个完整的传感器。 2．当你走近某些酒楼的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上。你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(　　) A．温度　　　　　　 B．运动 C．人 D．光线 解析　自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用。自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开、关门，故选项D正确。 答案　D 1．(传感器的理解)下列说法不正确的是(　　) A．传感器担负着信息采集的任务 B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具 解析　传感器的任务就是采集信息，选项A正确；干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它们靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，选项B正确；电视遥控接收器中使用了红外线传感器，选项C错误；由传感器的定义知，选项D正确。 答案　C 2．(传感器分类)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(　　) A．光传感器　　　　 B．温度传感器 C．声传感器 D．磁传感器 答案　A 3．(传感器的理解)有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为(　　) A．改变湿度 B．改变温度 C．改变磁场 D．改变电容 解析　根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故选项D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机。选项A、B、C错误。 答案　D 4.(传感器的分类)将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直方向运动。当箱以a＝2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为6.0 N，下底板的传感器显示的压力为10.0 N。(g取10 m/s2) (1)若上顶板压力传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况； (2)要使上顶板传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？ 解析　(1)下底板传感器的示数等于轻弹簧的弹力F，金属块受力如图所示，上顶板的压力为FN＝6.0 N，金属块受到上顶板向下的压力、弹簧向上的弹力F＝10.0 N和向下的重力mg，加速度为a，方向向下。由牛顿第二定律有mg＋FN－F＝ma， 求得金属块的质量m＝0.5 kg。 当上顶板传感器的示数是下底板传感器示数的一半时，弹簧的弹力仍是F＝10.0 N，则上顶板的压力为eq \f(F,2)，设箱和金属块的加速度为a1，有mg＋eq \f(F,2)－F＝ma1，解得a1＝0，表明箱处于静止状态或匀速直线运动状态。 (2)当上顶板的压力恰好等于零时，有mg－F＝ma2，解得加速度a2＝－10 m/s2，负号表示加速度方向向上。 若箱和金属块竖直向上的加速度大于10 m/s2，弹簧将被进一步压缩，金属块要离开上顶板，上顶板压力传感器的示数也为零，只要竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2，不论箱是向上加速运动或向下减速运动，上顶板压力传感器的示数都为零。 答案　见解析 $