5.1 认识传感器 学案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第1节 认识传感器 学案 核心素养目标 1.知道什么是传感器，并了解传感器的种类。 2.知道传感器的组成及应用模式， 基础知识： 知识点一　认识传感器 1．神奇的传感器 (1)干簧管是一种能够感知磁场的传感器。 (2)楼道灯白天不亮，晚上有声音时亮，是因为楼道的灯安装了声控—光控开关。 (3)一些宾馆安装了自动门，当有人走近时，门会自动打开，是因为自动门安装了红外线传感器。 (4)交通警察在检查司机是否酒后开车时，用的是“便携式酒精检测仪”，上面安装了乙醇传感器。 (5)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，并能够把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的如电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的装置。 (6)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。 2．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的传感器，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的传感器，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的传感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。 知识点二 传感器的组成与应用模式 (1)传感器的基本组成部分 ①敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 ②转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 (2)传感器应用的一般模式 重难点理解： 一、传感器的理解 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，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：传感器中能将敏感元件输出且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)传感器的工作流程 →→→→ 2．传感器的原理 传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再传送给控制系统产生各种控制动作。 传感器问题的分析思路 (1)明确传感器的类型，了解传感器的工作原理。 (2)确定传感器中的什么量变化时可以引起电学量的变化。 (3)根据电学量的变化确定相关物理量的变化。　 典例1：(多选)美国科学家Willard S．Boyle与George E．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有(　　) A．发光二极管 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干电池 解析　传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件。发光二极管是将电能转化为光能的元件，不是传感器，选项A错误；热敏电阻的温 度变化时，其电阻会发生变化，能把热学量转换成电学量，可作为传感器，选项B正确；霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量，可作为传感器，选项C正确；干电池是一种电源，不是传感器，选项D错误。 答案　BC 当堂达标： 1．许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器。下列有关该传感器的说法正确的是(　　) A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度 B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强 C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音 D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移 2．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器(　　) A．压力传感器 B．红外线传感器 C．温度传感器 D．生物传感器 3．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是(　　) A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动 参考答案： 1.解析：C　楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器。所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音，C正确。 2.解析：A　洗衣机设有多段式水位自动感应装置，是通过不同量的水所产生的压力转换成电学量，运用的是压力传感器。故A正确，B、C、D错误。 3.解析：D　在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B错误；在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $