2018版高中物理鲁科版选修3-2 教师用书+课件+练习:5.1揭开传感器的“面纱” （3份打包）

学业分层测评 知识点 第1节　揭开传感器的“面纱” 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道什么是传感器． 2.知道传感器的作用和意义．(重点) 3.知道传感器的种类．(重点) 4.理解传感器的工作原理．(难点) 传 感 器 外界信息 电信号 采集 转化 非电学 电学 [先填空] 1．什么是传感器 (1)定义：能够感受 ，并将其按照一定的规律转换成 的器件或装置． (2)功能：传感器通常用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息 和 任务，把 量转化为 量． 物理 化学 生物 2．种类繁多的传感器 (1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为 传感器、 传感器和 传感器． (2)传感器的一般结构 非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 × × √ [再判断] 1．传感器就是传递某种信息的电学元件．( ) 2．所有传感器的工作原理都一样．( ) 3．传感器内部一定有某种转换元件．( ) [后思考] 在家庭生活中，人们不必直接接触就可以控制一些机器，试举一些生活中的例子，看哪些生活用品是通过传感器来完成的． 【提示】　电视机及空调机的遥控器、电冰箱、自动干手机、自动水龙头、楼道内的声控灯等． [合作探讨] 有自动控制功能的蔬菜大棚，要靠传感器感知作物生长所需的各种信息．如图5－1－1所示为蔬菜大棚内信息采集与自动控制示意图．试结合图中信息，分析讨论： 探讨1：在蔬菜种植大棚中要用到哪些传感器？ 【提示】　需要五种传感器：光传感器、湿度传感器、温度传感器、气敏传感器、温敏传感器． 探讨2：这些传感器的作用是什么？ 【提示】　光传感器测光照强度，湿度传感器测空气湿度，温度传感器测空气温度，气敏传感器测二氧化碳浓度，温敏传感器测土壤温度． [核心点击] 1．传感器的构成 传感器主要由敏感元件、转换元件及转换电路组成，各部分作用如下： (1)敏感元件是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏)制成的． (2)转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件． (3)转换电路的作用是将电信号转换成易于传输或测量的电学量输出． 2．传感器的工作原理 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，再送给控制系统产生各种控制动作． 按工作原理分类 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、压电传感器等 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 广泛应用于环保、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 3.传感器的分类及特点 1．关于传感器的下列说法正确的是(　　) A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．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 【解析】　半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以A错误，B正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错误． 【答案】　B 2．关于物理传感器，化学传感器和生物传感器的下列说法中，正确的是 (　　) A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业不能用于化工领域 B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量 C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作 D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境条件有一定要求 【解析】　不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B错．物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错．生物传感器能够使用的前提是传感器中的生命物质保持生物活性，故C错，D对． 【答案】　D 3. 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驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图5－1－2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．小阳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