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配套课件（粤教版）

该高中物理课件聚焦传感器应用及自动控制装置制作，通过蔬菜大棚传感器情境导入，衔接生活、农业等领域传感器实例，结合热敏电阻电路分析等合作探究，构建从实例到原理再到应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过实验设计（如光控照明电路）和例题分析（电饭锅温控、压敏电阻小车运动），培养科学思维与物理观念，助力学生理解传感器原理，教师可借助此资料提升教学效率与学生应用能力。

第二节　传感器的应用 第三节　用传感器制作自动控制装置 　　　　 第五章　传感器 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。 素养目标 知识点一　传感器在生活生产中的应用 1 知识点二　用传感器制作自动控制装置 2 课时测评 4 随堂演练　对点落实 3 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 1 知识点一　传感器在生活生产中的应用 返回 自主学习 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______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________传感器；此外还有照相机中的______传感器、家用便携式电子秤的______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______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______传感器的帮助下实现自动控温。现代粮库采用______传感器和______传感器，可对上百个储粮点进行温度和湿度监测。 温度 红外线 光敏 压力 湿度 温度 温度 湿度 3．工业生产中的传感器：汽车生产线上的焊接机器人，通过______传感器测量与焊缝的距离，识别焊件的形状、颜色，通过______传感器完成零件的抓取，通过______传感器检测焊道附近母材的温度，通过______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______传感器和测量航天员各种生理指标的______传感器。 视觉 力学 温度 电弧 压力 生理 合作探究 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？ 提示：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.闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？ 提示：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。 角度1　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 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 例1 √ √ 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。 角度2　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 例2 √ 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。 返回 知识点二　用传感器制作自动控制装置 返回 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 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 例3 √ 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 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； 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 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。 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 返回 随堂演练　对点落实 返回 √ 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 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 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。 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。 开关 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)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。 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。 返回 课 时 测 评 返回 1．(多选) (2024·深圳市蛇口育才中学高二校考)人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例。下列说法中正确的是 A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断 人体脂肪所占的比例 B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体的电阻不同来判 断人体脂肪所占的比例 C．脂肪测量仪的工作原理是通过测量人体的体温来判断人体脂肪所占的比例 D．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 1 脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算人体的脂肪率，故A、C错误，B正确；激烈运动之后，人体内含水量和钠、钾等无机盐会有一部分流失，人体脂肪所占比例会发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，故D正确。故选BD。 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 2．(多选)如图是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置。则 A．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高 B．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低 C．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 √ R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A错误，B正确；由闭合电路欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C正确，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 3．如图是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中电源电动势为E，内阻为r，R1、R2是定值电阻。RB是磁敏传感器，它的电阻阻值随磁体的出现而减小，c、d接报警器。电路闭合后，当传感器RB所在处出现磁体时，则通过电流表的电流I，c、d两端的电压U将 A．I变大，U变小 B．I变小，U变大 C．I变大，U变大 D．I变小，U变小 由“串反并同”知当传感器处出现磁体时，RB减小，干路电流变大，U变小，电流表示数变大，即I变大，故A正确，B、C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 4．(多选)随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则 A．电容器储存的电能增大 B．电容器的电容减小，带电荷量减小 C．膜片下移过程中，电流表有a到b的 电流 D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两极板间电压等于电源电 动势 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 5．如图为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，下列说法正确的是 A．温度升高至74 ℃时，灯L1亮报警 B．温度升高至74 ℃时，灯L2亮报警 C．温度升高至78 ℃时，灯L1亮报警 D．温度升高至78 ℃时，灯L2亮报警 2 3 4 5 6 7 8 1 当温度低于78 ℃时，线圈中没有电流，此时仅灯L1亮，并不报警；当温度升高到78 ℃时，线圈中有电流，磁体吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮报警，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 6．(10分) (2024·清远市高二统考期末)力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究现有一可视为纯电阻的力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，某中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100 Ω～3 000 Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有： 直流电源E(电动势约为6 V，内阻约为1 Ω)； 电压表V1(量程为6 V，内阻约为3 kΩ)； 电压表V2(量程为15 V，内阻约为5 kΩ)； 电流计G(量程为3 mA，内阻为11 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A)； 滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0.5 A)； 开关及导线若干。 2 3 4 5 6 7 8 1 (1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择____(选填“R1”或“R2”)，电压表应选择____(选填“V1”或“V2”)。 R1 V1 为了便于操作，则滑动变阻器应选择R1，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择V1。 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计_____(选填“串”或“并”)联一个阻值为____Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36 mA的电流表。 并 1 为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有3 mA×11 Ω＝33 mA×R并，解得R并＝1 Ω。 2 3 4 5 6 7 8 1 (3)使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此测量值_______(选填“大于”或“小于”)真实值。 小于 使用该电路测量时，由于电压表的分流，使得电流测量值大于通过力敏电阻的真实电流，因此测量值小于真实值。 2 3 4 5 6 7 8 1 (4)已知力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于______(选填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为______Ω(结果保留3位有效数字)。 闭合 148 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 7．(10分) (2024·江门市高二校考 期中)由半导体材料制成的热敏 电阻阻值会随温度的变化而变化。 利用热敏电阻对温度敏感的特性 可设计一个简单恒温箱温控电路，要求恒温箱内的温度保持50 ℃。用如图(a)所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时，电压表读数为 30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50 ℃时，调节变阻器R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图(b)所示，此时热敏电阻的阻值为_____Ω，该电路测得的阻值比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。由以上实验数据可知，该热敏电阻RT的阻值随温度的升高而______(选填“增大”或“减小”)。 600 偏大 减小 2 3 4 5 6 7 8 1 当温度为27 ℃时，电压表读数为 30.0 V，电流表读数为15.0 mA。 设此时热敏电阻阻值为R， 所以热敏电阻RT的阻值随温度的升高而减小。由于实验采用的是电流表内接法，所以电压表读数大于热敏电阻两端的电压，所以在相同的温度下，热敏电阻的测量值总比真实值偏大。 2 3 4 5 6 7 8 1 8．(10分)(2024·东莞市联考期中)利用3 V的恒压电源、量程为0～0.6 A的电流表(内阻不计)、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝(长度为 0.05 m，总阻值为25 Ω)、弹簧(电阻不计)、开关、导线，改装成如图甲所示的测力计。 2 3 4 5 6 7 8 1 (1)图甲的电路中，定值电阻的阻值至少为____Ω； 5 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示。若定值电阻为10 Ω， 则电流表的示数I与弹簧所受拉力F的关系式I＝________(A)，可知由电流表改装的测力计刻度是________(选填“均匀”或“不均匀”)的。当电流表的示数为0.3 A，对应标示的力为_____N。 不均匀 500 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 由上式可知，拉力F与I是非线性关系，所以由电流表改装的测力计刻度是不均匀的。 返回 2 3 4 5 6 7 8 1 谢 谢 观 看 ！ 第五章　 　传感器 2 3 4 5 6 7 8 1 $