5.1认识传感器（培优教学课件）物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦传感器的概念、种类、组成及应用模式，通过玉兔号案例和干簧管实验导入，从生活场景切入引导学生观察现象，逐步建立从具体实例到抽象概念的学习支架。 其亮点是以生活实例为载体，通过“问题-探究-总结”模式培养科学思维和科学探究能力，如分析声控光控开关、乙醇传感器等实例归纳应用模式，强化物理观念。练习与例题结合助学生巩固知识，教师可直接用于课堂提升教学效率。

1.认识传感器 第五章 传感器 人教版选择性必修第二册 导入新课 玉兔号在月球上的工作离不开各式各样的传感器。其实，不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。要想知道这其中的道理，就要学习一些有关传感器的知识。 思考 导入新课 小盒子A侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关。如果把磁体B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁体移走，灯泡熄灭。 盒子里面有什么装置？ 干簧管 干簧管是一种能够感知磁场的传感器。那么，到底什么是传感器？ 学习目标 物理观念 了解传感器的基本概念，形成关于传感器用途的基本理念。 科学思维 结合生活场景，引导学生发现这些场景中的传感器，并讨论传感器的用途，培养学生的科学思维。 科学探究 以传感器的学习为载体，通过对实例的讨论分析，和学生一起探究总结出传感器应用的一般模式。 科学态度 与责任 通过启发学生思考并讨论：在哪些地方可以设计添加何种传感器，培养学生将知识应用在生活中的意识。 重点难点 重点 1. 知道传感器的概念。 2. 发现生活中各种各样的传感器并合理分类，意识传感器在生活中的重要作用。 难点 发现客观需求并且进一步思考传感器的设计。 1. 神奇的传感器 2. 传感器的种类 3. 传感器的组成与应用模式 4. 课堂总结 5. 练习与应用 学习内容 第1节 认识传感器 一、神奇的传感器 第1节 认识传感器 一、神奇的传感器 生活中，无处不在的传感器… 声控开关 酒精检测仪 非接触体温枪 相机 电子秤 自动门 一、神奇的传感器 晚上，当我们进入黑洞洞的楼道时，一跺脚或者大声喊一下，楼道灯自动开启，但是这种情况在白天却不会发生。这是因为楼道的灯安装了“声控—光控”开关。 这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。只有环境的亮度低于某一个数值，同时声强高于某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。 “声控—光控”开关 一、神奇的传感器 交通警察在检查司机是否酒后开车时，会让司机对着“便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度。这是因为检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。 乙醇传感器 一、神奇的传感器 1.传感器：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，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。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。 2.工作原理和作用： 非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 （或电路的通断） 电学量 感 传 作用：从而实现很方便地测量、传输、处理和控制 非电学量 → 传感器→电学量 一、神奇的传感器 光传感器 声音传感器 味传感器 温度传感器 压力传感器 湿度传感器 气体传感器 视觉 嗅觉 味觉 触觉、温觉 听觉 传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官 人的感觉器官和传感器的类比 一、神奇的传感器 例1.(多选)如图所示，干簧管放在磁场中时两个舌簧能被磁化。关于干簧管，下列说法正确的是（　　） A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C.干簧管接入电路中相当于开关的作用 D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 CD 一、神奇的传感器 思考 请根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器起到了什么作用？ 使用传感器使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方使用了传感器？ 思考 电饭煲 自动水龙头 自动干手机 电子秤 二、传感器的种类 第1节 认识传感器 二、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，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。 利用压力传感器 制成的电子秤 利用温度传感器制成的电子体温计 利用电容传感器制成的干手机 二、传感器的种类 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，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。 利用电化学气体传感器 制成的可燃气体报警器 分析仪——离子传感器 利用葡萄糖浓度传感器制成的血糖仪 二、传感器的种类 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，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。 利用葡萄糖生物传 感器制成的血糖仪 利用生物传感器制成的心率仪 乳酸代谢物的生物传感器 二、传感器的种类 原理 举例 特点 物理传 感器 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息 电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器 品种多 应用广 发展快 化学传 感器 利用化学反应识别和检测信息 气敏传感器、湿敏传感器 应用于环保、火灾报警、医疗卫生 生物传 感器 利用生物、化学反应识别和检测信息 组织传感器、细胞传感器、酶传感器 含有生命物质，专一性好，易操作、快速、准确 三类传感器的归纳总结 二、传感器的种类 4. 其他分类方式 （1）根据被测量的不同分类，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器； （2）根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。 二、传感器的种类 手机中包含多少种传感器呢？ 思考 加速度 传感器 声传感器 压力传感器 温度传感器 环境光线传感器 陀螺仪 图像 传感器 电子罗盘 近程传感器 二、传感器的种类 汽车中包含的传感器 二、传感器的种类 例2．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置实际上就是传感器把压力信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（    ） A．红外报警装置 B．门窗防盗报警装置 C．电子秤中的电阻应变片 D．洗手后将湿手靠近会有热空气喷出的自动干手机 C 三、传感器的组成与应用模式 第1节 认识传感器 三、传感器的组成与应用模式 1. 传感器的组成：传感器的核心部分——敏感元件、转换元件 ①敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分——完成检测。 ②转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分——完成转换。 如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。 这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如，热电偶、压电晶体等都是这种形式的传感器。 三、传感器的组成与应用模式 如何应用从传感器获得的有用信号呢？ 思考 传感器 可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据 可以用驱动继电器或其他元件，来执行诸如打开管道的阀门、开通或关闭电动机等动作 可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令 三、传感器的组成与应用模式 电信号 被测量 敏感元件 转换元件 信号调整与转换电路 计算机系统 显示器（指针式电表或数字屏） 执行机构 传感器基本部分 传感器的特点（优点）： 易测量、易传输、易处理、易控制 2. 传感器的应用模式： 三、传感器的组成与应用模式 话筒各组成元件的作用？ 振动膜片：声波使振动膜发生振动，振动膜作为敏感元件，感受声音信号的变化 话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个金属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。 话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。 振动膜片与固定电极组成的电容器相当于转换元件，将声音信号的强弱转换成电容器的电容变化 电容器产生充、放电电流，加载在电阻R两端的电压也随之变化。这样，信号最后经过转换电路就被输出为便于测量和处理的电压信号，用于显示、记录等 思考与讨论 三、传感器的组成与应用模式 科学漫步 机器人 1920 年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小说中构思了一个机器人，名字叫Robot。它可以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种愿望。 三、传感器的组成与应用模式 超声波测距传感器用于避障、防坠； 视觉传感器用于物体识别和避障； 陀螺仪(加速度传感器)用于保持平衡； 速度传感器用于测量移动速度； 角度传感器用于测量机械臂的角度; 温度传感器和压力传感器用于检测环境情况; …… 光敏传感器用于检测、区分区域； 扫地机器人上的各种传感器 三、传感器的组成与应用模式 例3.关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（　　） A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换器件 B.电学量→敏感元件→转换电路→转换器件→非电学量 C.非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量 D.非电学量→转换电路→转换器件→敏感元件→电学量 C 四、课堂总结 第1节 认识传感器 四、课堂总结 1、定义：传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并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，如电压、电流等电学量，或电路的通断等。 2、传感器的作用：将非电学量转换为电学量，可以方便地实现测量、传输、处理和控制。 一、神奇的传感器 二.传感器应用的一般模式 五、练习与应用 第1节 认识传感器 五、练习与应用 1．下列关于传感器的说法中正确的是（       ） A．电子秤应用的是光传感器 B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 C．自动调温的空调应用的是压力传感器 D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量 B 五、练习与应用 2．在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，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，将湿手干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为 (　　) A．改变了湿度 B．改变了温度 C．改变了磁场 D．改变了电容 D 五、练习与应用 3.人类发射的绕地球运转的航天器，在轨道上工作时需要电能，所需要的电能是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位（　　） A.力传感器 B.光传感器 C.温度传感器 D.生物传感器 B 五、练习与应用 4.如图所示电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若声源S发出声波，则（　　） A.a振动过程中，a、b板间的电场强度不变 B.a振动过程中，a、b板所带电荷量不变 C.a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流 D.a向右的位移最大时，a、b两板所构成的电容器的电容最大 D $