第2节 传感器的应用 第3节 用传感器制作自动控制装置-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本讲义聚焦传感器的应用及自动控制装置设计核心知识点，系统梳理传感器在生活、农业、工业、航天中的具体应用，从传感器原理延伸到自动控制电路分析与制作，构建“原理-应用-实践”的学习支架。 资料以情境导入（蔬菜大棚传感器分析）、师生互动（热敏电阻电路任务）、实验设计（光控照明电路）为特色，结合例题与演练，培养科学思维（模型建构、科学推理）和科学探究能力。如通过电饭锅温度传感器例题解析电路原理，光控电路实验提升动手能力，课中辅助教师引导学生联系实际，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第二节　传感器的应用 第三节　用传感器制作自动控制装置 【素养目标】 1.了解传感器在日常生活和生产中的应用。2.能分析和设计简单的自动控制电路。 知识点一　传感器在生活生产中的应用 【情境导入】　如图所示，分析在蔬菜大棚生产基地里都用到了哪些传感器来控制蔬菜的产量和品质。 提示： 利用了温度传感器、湿度传感器、气体传感器、光电传感器等。 【教材梳理】 (阅读教材P126—P129完成下列填空) 1．生活中的传感器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要用到温度传感器；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，均使用了红外线传感器；此外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等。 2．农业生产中的传感器：无人管理的自动喷灌系统，利用湿度传感器判断农田的水分蒸发情况，自动执行供水或停水。自动化温室种植在温度传感器的帮助下实现自动控温。现代粮库采用温度传感器和湿度传感器，可对上百个储粮点进行温度和湿度监测。 3．工业生产中的传感器：汽车生产线上的焊接机器人，通过视觉传感器测量与焊缝的距离，识别焊件的形状、颜色，通过力学传感器完成零件的抓取，通过温度传感器检测焊道附近母材的温度，通过电弧传感器检测焊接电压和电流，监测和控制焊接过程的质量等。 4．航天航空中的传感器：将火箭在飞行过程中受到的各种压力实时记录下来的压力传感器和测量航天员各种生理指标的生理传感器。 【师生互动】　某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1(负温度系数)、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 任务1.闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？ 任务2.闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？ 提示：任务1.温度升高时，热敏电阻的阻值减小，电流变大，电流表示数变大。 任务2.温度降低时，热敏电阻的阻值增大，电流变小，电压表示数变小。 温度传感器的应用 (多选)如图甲是电饭锅的电路图，S1是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触点闭合，当温度达到居里点(103 ℃)时此开关会自动断开。S2是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时会自动闭合，温度高于80 ℃时会自动断开，R1是限流电阻，R2是加热电阻。下列说法正确的是(　　) A．当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧的作用下，两触点断开 学生用书第121页 B．开始煮饭时不按下限温开关S1，一样可以把饭煮熟 C．电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在70 ℃到80 ℃之间 D．用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关S1也会自动断开 答案：AC 解析：当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，从而在弹簧的作用下，使得两触点断开，选项A正确；如果开始煮饭时不按下限温开关S1，由于S2的作用，当锅内温度低于70 ℃时S2会自动闭合，从而对锅加热，但当温度高于80 ℃时S2会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度控制在70 ℃到80 ℃之间，而无法将饭煮熟，选项B错误，C正确；用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持100 ℃不变，锅底温度不能达到居里点(103 ℃)，因此限温开关S1不会自动断开，选项D错误。 力传感器的应用 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(a)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(b)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t2到t3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t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 答案：B 解析：在t1～t2时间内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故A、D错误；在t2～t3时间内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故B正确，C错误。 知识点二　用传感器制作自动控制装置 1．实验目的 设计并制作一个光控自动照明电路。 2．电路图 实验电路图如图所示。 A：阳极　K：阴极 G：门极 3．实验设计及原理 (1)采用分压电路作为控制回路，由光敏电阻RG与电阻R组成分压器，为了确保单向晶闸管VS能得到正向阳极电压，在分压电路上加上一个只能单向导通的二极管VD。 (2)当白天光线较强时，光敏电阻RG呈低电阻，此时，通过VD和R后的电流主要分流到RG支路，而流向门极G的电流变小，不足以触发导通VS，VS处于关断状态，灯泡不亮。当夜幕降临时，光线减弱，RG呈高电阻，流向门极G的电流增大，从而触发导通VS，灯泡L发亮。 (2025·广州市培正中学高二联考)物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表所示。控制电路原理如图甲所示，电路中的电阻R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势E＝3 V，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图乙所示，当控制开关两端电压U≥2 V时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是(　　) 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 A．R1为定值电阻，R2为光敏电阻 B．照度越大，该电路控制开关两端的电压越大 C．若将定值电阻的阻值变为20 kΩ，该天18：00后照明系统即可工作 D．该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越长 答案：C 解析：当控制开关两端电压U≥2 V时，控制开关自动启动照明系统，可知光照小时，控制开关两端电压大，根据表格数据可知光照强度小时，光敏电阻阻值大，则R1为光敏电阻，R2为定值电阻，照度越大，光敏电阻R1阻值越小，该电路控制开关两端的电压越小，故A、B错误；若将定值电阻的阻值变为20 kΩ，则控制开关自动启动时光敏电阻为40 kΩ，此时对应照度为0.4 lx，根据图乙可知该天系统工作时间段为0～6：00、18：00～24：00，故C正确；该电路中定值电阻阻值越大，控制开关自动启动时光敏电阻越大，此时对应照度越小，该天的照明系统工作的时间越短，故D错误。故选C。 学生用书第122页 1．(2024·江门市高二期中)如图所示，关于传感器的应用，说法错误的是(　　) A．干簧管是利用磁场来控制电路的通断 B．火灾报警器是当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化 C．红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度 D．电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量 答案：C 解析：干簧管是利用磁场来控制电路的通断，故A正确，与题意不符；火灾报警器是当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故B正确，与题意不符；红外测温仪是测量人体发射的红外线来测量人体温度的，故C错误，与题意相符；电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量，故D正确，与题意不符。故选C。 2．(2024·佛山市高二联考)教学楼过道灯的电路图如图所示，电路中的声传感器和光传感器实质就是声控开关和光控开关。在天黑以后，走过楼道时一跺脚灯就亮了；而白天无论怎样发出声响，灯都不会亮。下列分析正确的是(　　) A．白天有光照时，光传感器自动闭合 B．夜晚无光照时，光传感器自动断开 C．有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合 D．夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都坏了 答案：C 解析：白天有光照时，光传感器自动断开，夜晚无光照时，光传感器自动闭合，有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合，两个开关同时闭合，灯就会自动亮，故A、B错误，C正确；夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都没有损坏，故D错误。故选C。 3．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源连成电路如图所示，制成光电报警装置。当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小。②干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。电路已经连接一部分，请将电路完整连接好。 答案：见解析图 解析：电池、光敏电阻、开关及干簧管继电器开关外面接线构成一个回路；而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关里面的两个接线构成又一个回路。当有光照时，光敏电阻阻值变小，使得干簧管继电器开关存在磁场，导致开关接通，最终使得蜂鸣器发声，电路如图所示。 4．如图甲为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电。 (1)房卡的作用相当于一个________(填电路元件名称)接在干路上。 (2)如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时，c、d相吸，a、b便接通。请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路。 答案：(1)开关　(2)见解析图 解析：(1)房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入插槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房卡相当于干路上的开关。 (2)将干簧管与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路，即按8－7、4－5、6－9、1－3、2－10连接起来，构成正常的电门卡电路，如图所示。 学科网（北京）股份有限公司 $