5.1 认识传感器 5.2 常见传感器的工作原理及应用 课件-2025-2026学年高二下学期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、分类及常见传感器（如光敏电阻、热敏电阻等）的工作原理与应用，通过“磁体控制灯泡发光”的课堂引入激发兴趣，从生活实例（自动门、酒精检测）过渡到传感器定义与分类，构建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于结合实验现象（如光敏电阻光照增强阻值减小）培养科学探究能力，通过人体与传感器类比渗透物理观念，例题融入电路动态分析提升科学思维。丰富的生活应用实例（电子秤、液位报警）助学生联系实际，教师可利用预习自测和对点练高效开展教学。

第五章 传感器 第1、2节 认识传感器 常见传感器工作原理及应用 新教材人教版 物理（选择性必修第二册） 预习自测 (1)传感器可以把非电学量转化为电学量．(　√　)(2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大．(　×　)(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．(　×　)(4)电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化．(　√　) 课堂引入 小盒子A的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。盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？ 一、传感器 1.干簧管：干簧管是一种能够感知磁场的传感器。 构造：两个软磁性材料制成的簧片。 原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用。 问题：生活中有哪些地方运用到了传感器呢？ 一、传感器 生活的例子 酒精浓度检测 自动门 一、传感器 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。 自动路灯 一、传感器 自动门 红外线传感器：当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出使自动门开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。 一、传感器 酒精浓度检测 乙醇传感器：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。 注意：有些食物也会测出酒驾。 一、传感器 它能够感知诸如力、温度、光、声、磁场、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。 2.传感器是指这样一类元件或装置： 力 温度 光 声 化学成分 非电学量 电学量 电压 电流 电路的通断 传感器 一、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 3.人体与传感器类比 一、传感器 物理传感器 力传感器、磁传感器、声传感器 利用物质的物理特性或物理效应制作而成， 体温计——温度传感器 电子秤——压力传感器 一、传感器 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。 报警器——气体传感器 分析仪——离子传感器 一、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 生物传感器 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器 血糖仪——酶传感器 一、传感器 传感器原理各异，分类方法也不同。 ①根据被测量的不同，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。 一、传感器 一、传感器 1.传感器的核心部分——敏感元件、转换元件 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。 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。 一、传感器 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 2.传感器应用的模式 一、传感器 二、光敏电阻 二、光敏电阻 1.光敏电阻：对光敏感的半导体材料制作的元件 材料：硫化镉 构造：把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的梳状电极，就形成一个简单的光敏电阻。 特点：电阻率与所受光照的强度有关，硫化镉表面受到的光照强度不同时，两个电极间的电阻也不一样。 二、光敏电阻 2.观察光敏电阻特性 （1）光敏电阻在暗环境下电阻值很大，随着光强的增加阻值不断减小，强光照射下电阻值很小; 实验结论： （2）光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 二、光敏电阻 3.光敏电阻的应用 ——计数器 A是发光仪器 B是接收光信号的仪器 无物品、有光照、电阻小、电压低 有物品、挡光、电阻大、电压高 这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。 二、光敏电阻 三、金属热电阻和热敏电阻 1.金属热电阻：用金属制作的电阻 材料：铂 特点：金属的电阻率随温度的升高而增大，测温范围大，灵敏度较差。 2.热敏电阻：用半导体材料制作的对温度敏感的元件 材料：氧化锰等金属氧化物 特点：温度上升时导电能力增强，电阻变小，阻值随温度的变化非常明显，灵敏度高，测温范围小 三、金属热电阻和热敏电阻 2.观察热敏电阻特性 实验现象 热敏电阻放温水后，电流表读数明显增大， 温度升高，热敏电阻的阻值显著减小。 实验结论 三、金属热电阻和热敏电阻 3.应用实例——低油位报警装置 当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。 给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。 当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。 通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。 液位报警示意图 三、金属热电阻和热敏电阻 三、金属热电阻和热敏电阻 四、电阻应变片 ①金属电阻应变片 ②半导体电阻应变片 1.原理与特性 拉力→L变长→S变小→电阻变大 压力→L变短→S变大→电阻变小 金属的电阻应变效应 当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称为压阻效应。 四、电阻应变片 2.应用实例——电子秤 电子秤使用的测力装置：力传感器 常见的一种力传感器： 应变式力传感器 应变片 金属梁 四、电阻应变片 2.应用实例——电子秤 金属梁 应变片 应变片 F 在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。 应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。 四、电阻应变片 例6压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1.下列判断正确的是(　　)A．0到t1时间内，升降机一定静止B．t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动C．t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化D．t2到t3时间内，升降机可能向下匀速运动 电容式位移传感器 如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化。用什么方法可以检测电容的变化？ 电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。 根据电容的定义式 ，可知，给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两极板间电势差的变化，就可判断电容的变化。 电容器极板 电介质板 被测物体 电容式位移传感器 x 电容式位移传感器 （1）改变S：测量角度θ 、液面高度h等 定片 动片 θ 电介质 金属芯线 导电液体 角度、深度 位移、压力 电容 传感器 电容 （2）改变d：测量压力F 待测压力F 固定电极 可动电极 （3）改变ε：测量位移x 电容器极板 电介质板 被测物体 电容式位移传感器 x 课时对点练 课时对点练 课时对点练 THANKS “ ” 二、交变电流的产生 直流流发电机的原理图 4、交流发电机与直流发电机比较 交流发电机的原理图 A B D C N S 一、电磁感应现象中的感生电场 4、互感的危害与防止 影响因素：形状、大小、匝数、有无铁芯、相对位置等。 实际上互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。会影响电路的正常工作。 双线绕法 互感的防止电路板