5.1 认识传感器 5.2 常见传感器的工作原理 课件 -2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理课件围绕传感器展开，涵盖定义、组成、分类及温度、光、力传感器的工作原理，通过问题式预习和任务型课堂探究（如智能机器人感官替代分析），构建从基础概念到实际应用的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过特性曲线对比（如热敏与金属热电阻图像）、实验探究（如光敏电阻遮光与光照电阻变化），结合多元评价。采用“定义-原理-应用”结构化总结，助学生深化理解，教师可直接用探究活动与评价题提升教学效率。

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第五章　传感器 1　认识传感器 2　常见传感器的工作原理 1 学习任务目标 1.知道什么是传感器，理解传感器的工作原理。(物理观念) 2.掌握光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片的基本特性及工作原理。(物理观念) 3.通过对传感器原理和应用的了解，体会传感器在实际应用中的价值。(科学思维) 2 问题式预习 知识点一　认识传感器 1．传感器：把被测的____________，按一定规律转换成与之对应的_________的器件或装置。 2．传感器的结构 (1)组成：传感器由______元件和______元件组成，有时也将信号调节转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。 非电信息 电信号 敏感 转换 3 (2)常见敏感元件：______元件、光敏元件、______元件、磁敏元件、气敏元件等。 (3)转换元件的作用：将敏感元件输出的物理量转换成______量。 (4)信号调节转换电路的作用：将转换元件输出的_________转换成便于显示、记录、处理和控制的_________。 3．传感器的分类 (1)物理传感器：利用了力、热、光、电磁和声等______效应。 (2)化学传感器：利用了____________的原理检测物质的种类和浓度。 (3)生物传感器：利用酶、抗体和激素等____________功能进行工作。 力敏 热敏 电学 电信号 电学量 物理 化学反应 分子识别 4 [科学思维] [判一判] 1．传感器的基本部分一般由敏感元件和转换元件组成。 (　　) 2．传感器是用来采集信息的装置。 (　　) 3．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量。 (　　) 4．“便携式酒精检测仪”属于化学传感器。 (　　) √ √ × √ 知识点二　常见传感器的工作原理 1．温度传感器 (1)定义：将温度变化转换成电学量变化的装置。 (2)分类 ①热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻的阻值随温度灵敏变化的特性，实现对温度的______、______或进行过热保护。 ②热电阻温度传感器：用金属丝制作的______电阻称为热电阻，其可以广泛用于______，还可以测量流体的______。 ③热双金属片温度传感器：金属会因温度升高而______，不同的金属材料，在升高相同的温度时______程度不同。 测量 控制 感温 测温 流量 膨胀 膨胀 2．光传感器 有些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，可以产生______或______，实现___信号向___信号的转化，选用这种材料做敏感元件，可以制作光传感器。 3．力传感器 (1)定义：把力学量转换为电学量的装置。 (2)应变式力传感器：由____________和应变片组成。常用于_________称重，也可以用来测量其他各种力。 电流 电压 光 电 铝合金梁 电子秤 [科学思维] 　如图分别为热敏电阻和金属热电阻随温度变化的特性曲线。 甲　　 　　　　乙 (1)表示热敏电阻的图像为___。 (2)表示金属热电阻的图像为___。 乙 甲 [判一判] 1．光敏电阻随着光照的增强，导电性变好。 (　　) 2．热敏电阻能够把热学量转换为电学量。 (　　) 3．金属热电阻和热敏电阻在温度升高时电阻值都变大。 (　　) 4．电子秤中应变片的电阻随形变大小而变化。 (　　) √ √ × √ 任务型课堂 任务一　传感器的理解 [探究活动] 一些智能机器人具有类似人的感官功能，可以获取外界信息并灵活做出各种动作，其中传感器起了重要作用。 请分析智能机器人都用了哪些传感器代替人的感官。 提示：眼睛→光传感器；耳朵→声音传感器；鼻子→气味传感器；舌头→味觉传感器；皮肤→压力、温度、湿度传感器。 11 [评价活动] 1．关于传感器，下列说法正确的是(　　) A. 所有传感器都是由半导体材料做成的 B. 部分金属材料也可以制成传感器 C. 传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D. 以上说法都不正确 √ 12 2．电梯超载时会自动报警，下列装置用到的传感器与之用到的传感器相同的是 (　　) A. 红外报警装置 B. 门窗防盗报警装置 C. 电子自动称重装置 D. 湿手自动烘干装置 √ C　解析：电梯超载报警用到力传感器和红外报警装置，是将光信号转化为电信号，故A错误；门窗防盗报警装置一般用干簧管磁性开关，将磁信号转化为电信号，故B错误；电子自动称重装置是将压力信号转化为电信号，故C正确；湿手自动烘干装置是通过改变传感器的电容，从而发送信号控制芯片启动电机和加热装置，故D错误。 3．(多选)下列对传感器的工作原理认识正确的是 (　　) A. 传感器的结构是由敏感元件和处理电路(转换元件与转换电路)组成的 B. 敏感元件的功能是把电学量转换成非电学量，便于处理电路进行处理 C. 半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而增大，半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而减小 D. 干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关 √ √ AD　解析：传感器是能感受被测的非电信息，并按照一定的规律转换成可用电信号的器件或装置，一般由敏感元件和处理电路(转换元件与转换电路)组成，选项A正确；敏感元件的功能是把非电学量转换成电学量，便于处理电路进行处理，选项B错误；半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而减小，正温度系数半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而增大，选项C错误；干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关，选项D正确。 4．全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量) 是确保汽车安全行驶和保障驾驶员安全的举措之一。 为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量 多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保 持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的 一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况。你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)。 b、c 增大 解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′≫R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间，当油量减少时，浮标下移，滑片上旋，右端接入滑动变阻器的阻值变大，电压表示数将增大。 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作用。 任务二　对几种敏感元件的认识 [探究活动] 将一只光敏电阻接到多用电表的两端，电表的选择开关置于倍率为×100的电阻挡。在室内自然光的照射下，电阻值约有800Ω。 22 用手掌遮光时电阻值如何变化？用阳光直接照射呢？ 提示：同一只光敏电阻，用多用电表测量其阻值，用手掌遮光时，电阻值较大；在室内自然光的照射下电阻值变小；改用阳光直接照射时，电阻值变得更小。 [评价活动] 1．(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察电阻表的示数。下列说法中正确的是(　　) A. 置入热水中与不置入热水中相比，电阻表示数变化较大的一定是热敏电阻 B. 置入热水中与不置入热水中相比，电阻表示数不变化的一定是定值电阻 C. 用黑纸包住与不用黑纸包住相比，电阻表示数变化较大的一定是光敏电阻 D. 用黑纸包住与不用黑纸包住相比，电阻表示数相同的一定是定值电阻 √ √ 2．(多选)如图所示是某居民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. 当有人通过通道而遮住光线时，A、B之间的电压升高 B. 当有人通过通道而遮住光线时，A、B之间的电压降低 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 √ √ BC　解析：R1是光敏电阻，当有人通过通道而遮住光线时，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项错误，B项正确；由闭合电路的欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，可得A、B间的电压U增大，故C项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误。 3．(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数装置的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照时电阻会变小)。下列说法中正确的是 (　　) A. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时， 光敏电阻的阻值较小，电压表读数较小 B. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时， 光敏电阻的阻值较大，电压表读数较大 C. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时， 光敏电阻的阻值较小，电压表读数较小 D. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较大，电压表读数较大 √ √ AD　解析：光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值较小，电路中电流较大，电源内阻上的电压较大，路端电压较小，所以电压表读数较小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较大，电路中电流较小，电源内阻上的电压较小，路端电压较大，所以电压表读数较大，选项D正确。 传感器性能的比较 (1)热敏电阻 ①特点：正温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻阻值变大；负温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻阻值减小。 ②敏感材料：半导体。 ③原理：温度影响电阻率。 ④优点：灵敏度好。 ⑤应用：冰箱。 (2)金属热电阻 ①特点：电阻率随温度的升高而增大。 ②敏感材料：金属。 ③原理：金属的电阻受温度影响，当温度升高、金属中原子的热运动加剧，电子在导体中的运动受到更多的阻碍。 ④优点：测温范围大。 ⑤应用：电饭煲。 (4)电阻应变片 ①特点：受到拉力时，电阻变小；受到压力时，电阻变大。 ②敏感材料：金属材料。 ③优点：灵敏度好。 ④应用：电子秤。 34 本节课掌握了哪些考点？ 本节课还有什么疑问点？ 35 谢 谢！ 36 $