5.1 认识传感器 课件 人教版高中物理选修二.pptx

1、人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二 5.1 5.1 认识传感器认识传感器人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二目录新知导入第 一 部 分新知探究第 二 部 分新知应用第 三 部 分课堂小结第 四 部 分新知巩固第 五 部 分盒子里面有什么装置？盒子里面有什么装置？原理原理：当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到而接通，所以干簧管能起到开关开关的作用！的作用！新知导入新知导入新知导入新知导入新知导入新知导入自动路灯自动路灯酒精浓度检测酒精浓度检测自动门自动门红外线温度计红外线温度计电子秤电子秤新

2、知导入新知导入传感器作用：传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官代替、补充、延伸人的感觉器官人体与传感器人体与传感器光传感器光传感器湿度、气体传感器湿度、气体传感器声音传感器声音传感器味传感器味传感器压力、温度传感器压力、温度传感器视觉视觉嗅觉嗅觉听觉听觉味觉味觉触觉、触觉、温觉温觉新知探究新知探究1、概念：、概念：2、工作原理：、工作原理：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等化学成分等非电学量非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等等电学量电学量，或转

3、换为，或转换为电路的通断电路的通断。非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换器件转换器件转换电路转换电路（或电路的通断）（或电路的通断）电学量电学量新知探究新知探究传感器的作用传感器的作用 传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地而实现很方便地测量、传输、处理和控制测量、传输、处理和控制。非电学量非电学量传感器传感器电学量电学量 角度角度位移位移速度速度压力压力温度温度湿度湿度声强声强光照光照 传感器传感器电压电压电流电流电阻电阻电容电容新知探究新知探究有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的有一些

4、星级宾馆的洗手间装有自动干手机，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，将湿手烘干，手靠近传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为干手机能使传感器工作，是因为()A改变湿度改变湿度 B改变温度改变温度C改变磁场改变磁场 D改变电容改变电容人是一种导体，可以与其他导体构成电容器手靠近时改变了电容大小人是一种导体，可以与其他导体构成电容器手靠近时改变了电容大小新知应用新知应用1、传感器的定义：、传感器的定义：传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学力、温度、光、声

5、、化学成分成分等等_，并把它们按照一定的规律转化成，并把它们按照一定的规律转化成_等等电学量，或转化为电学量，或转化为_。非电学量非电学量 电学量电学量 3、特点（优点）：、特点（优点）：易易测量、测量、易易传输、传输、易易处理、处理、易易控制控制2、传感器的作用：、传感器的作用：非电学量非电学量电压、电流电压、电流电路的通断电路的通断新知巩固新知巩固新知探究新知探究酒精含量测试仪酒精含量测试仪雷达测速仪雷达测速仪电子秤电子秤电子秤电子秤新知探究新知探究红外线感应器红外线感应器声光控开关声光控开关电子握力计电子握力计红外线温度计红外线温度计新知探究新知探究温度传感器温度传感器光传感器（光敏电阻

6、）光传感器（光敏电阻）火警报警器火警报警器色标传感器色标传感器力传感器力传感器新知探究新知探究1.1.物理传感器物理传感器力传感器、磁传感器、声传感器力传感器、磁传感器、声传感器利用物质的利用物质的物理特性物理特性或或物理效应物理效应制作而成，制作而成，体温计体温计温度传感器温度传感器电子秤电子秤压力传感器压力传感器新知探究新知探究2.2.化学传感器化学传感器离子传感器、气体传感器离子传感器、气体传感器利用利用电化学反应原理电化学反应原理，把无机或有机化学物质的，把无机或有机化学物质的成分、浓度成分、浓度等等转换为电信号转换为电信号。报警器报警器气体传感器气体传感器分析仪分析仪离子传感器离子传

7、感器利用电化学气体传感器利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器制成的可燃气体报警器新知探究新知探究利用利用生物活性物质的选择性生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质来识别和测定生物化学物质3.3.生物传感器生物传感器酶传感器、微生物传感器、细胞传感器酶传感器、微生物传感器、细胞传感器血糖仪血糖仪酶传感器酶传感器利用葡萄糖生物传利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪感器制成的血糖仪新知探究新知探究4.4.智能手机的传感器与功能智能手机的传感器与功能 传感器传感器原理各异，原理各异，分分类方法也不同类方法也不同。根据被根据被测量的不同，测量的不同，可分为声、可分为声、光、压力、位移、加速度、光、

8、压力、位移、加速度、温度等传感器；温度等传感器；根据具根据具体工作原理的不同，体工作原理的不同，可分可分为电阻式、电容式、电感为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。电式、磁电式等传感器。新知探究新知探究传感器的分类传感器的分类(按工作原理按工作原理)及特点及特点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

9、感器、酶传感器含有生命物质，专一性好，易操作、快速、准确新知探究新知探究汽车里的传感器汽车里的传感器新知探究新知探究压敏、温敏传感器压敏、温敏传感器触觉触觉 气敏传感器气敏传感器嗅觉嗅觉 光敏传感器光敏传感器视觉视觉 声敏传感器声敏传感器听觉听觉 化学传感器化学传感器味觉味觉还有还有磁敏磁敏传感器传感器、湿敏湿敏传感器传感器、放射线敏感放射线敏感传感器传感器等等。等等。传感器种类繁多：传感器种类繁多：新知探究新知探究 以下工作中，你认为要用什么传感器?（1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋;（2）电梯超出负载时，发出报警提示;（3）使汽车排放符合国家标准的尾气。温度传感器压力传感器气体传感器新知应

10、用新知应用1.1.传感器的传感器的核心部分核心部分敏感元件、转换元件敏感元件、转换元件敏感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。完成检测。转换元件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完成转换。成转换。如果敏感元件如果敏感元件直接输出的是电学量直接输出的是电学量，它就，它就同时兼为转同时兼为转换元件换元件。这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。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。例如，热电偶、

11、压电晶体等都是这种形式的传感器。新知探究新知探究2.2.传感器的工作原理传感器的工作原理非电学量非电学量需要被测量的物理量需要被测量的物理量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路 电学量电学量能直接感受或响应外界被测非电学量能直接感受或响应外界被测非电学量将敏感元件输出的信号转换成电学量将敏感元件输出的信号转换成电学量电电学量信号放大学量信号放大新知探究新知探究电电信信号号被测量被测量敏感元件敏感元件转换元件转换元件信号调整与信号调整与转换电路转换电路计算机系统计算机系统显示器（指针式显示器（指针式电表或数字屏）电表或数字屏）执行机构执行机构传感器基本部分传感器基本部分4.4.传感器

12、应用的模式传感器应用的模式传感器的特点（优点）：传感器的特点（优点）：易易测量、测量、易易传输、传输、易易处理、处理、易易控制控制数字式数字式指针式指针式3.3.信号的获取信号的获取新知探究新知探究【例题例题2 2】关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（）关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（）A A.非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路电学量电学量转换元件转换元件B B.电学量电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路转换元件转换元件非电学量非电学量C C.非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路电学量电学量D D.非电学量非电学量转换电路转换

13、电路转换元件转换元件敏感元件敏感元件电学量电学量 传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。所以再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。所以C C正确，正确，ABDABD错误。错误。C C解析：解析：新知应用新知应用思考与讨论 话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒是一种能够将声音信号转换为电信号

14、的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距话筒的组成结构示意图，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全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电几十微米有一个全属片（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。你能根据它的容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗工作过程说说各组成元件的作用吗?敏感元件振动膜片转换元件固定电极转换电路电阻电源新知探究新知探究科学漫步机器人机器人 第第一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由内部的

15、计算机安一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由内部的计算机安排它的动作。排它的动作。第二第二代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。第第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。新知探究新知探究机器人机器人新知探究新知探究机器人跳舞机器人跳舞机器人跑步机器人跑步机器人跳跃机器人跳跃新知探究新知探究超声波测距传感器用于避障、防坠；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；视觉传感器用于物体识别和避障；陀螺仪陀螺仪(

16、加速度传感器加速度传感器)用于保持平衡；用于保持平衡；速度传感器用于测量移动速度；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；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新知探究新知探究1用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程下列属于这类传感器的是化为电信号的过程下列属于这类传感器的是()A红外报警装置红外报警装置B走廊照明灯的声控开关走廊照明

17、灯的声控开关C自动洗衣机中的压力传感装置自动洗衣机中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器电饭煲中控制加热和保温的温控器遥控器是利用红外线传输信号的遥控器是利用红外线传输信号的 新知应用新知应用2.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图现在把杯中的如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()A如果如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B如果如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C如果如果

18、R为热敏电阻为热敏电阻(用半导体材料制作用半导体材料制作)，读数变化非常明显，读数变化非常明显D如果如果R为热敏电阻为热敏电阻(用半导体材料制作用半导体材料制作)，读数变化不明显，读数变化不明显温度升高后，电阻将明显变化温度升高后，电阻将明显变化温度升高后，电阻变大，但不明显温度升高后，电阻变大，但不明显新知应用新知应用3.如图所示，有电流如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属流过长方体金属块，金属块宽为块宽为d，高为，高为b，有一磁感应强度为，有一磁感应强度为B的匀强磁的匀强磁场场垂直于纸面向里垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电，金属块单位体积内的自由电子数为子数为n，问：金属块上、

19、下表面哪面电势高？，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？电势差是多少？由左手定则知由左手定则知上表面聚集负电荷上表面聚集负电荷下表面聚集正电荷下表面聚集正电荷 故下表面电势高故下表面电势高 新知应用新知应用4电容式传感器是用来将非电信号转变为电信号的装置由于电容器的电容电容式传感器是用来将非电信号转变为电信号的装置由于电容器的电容C取决取决于极板正对面积于极板正对面积S、极板间距离、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图所示是四个电生变化时就能引起上述某个因素的变

20、化，从而引起电容的变化，如图所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是下列说法正确的是()A甲图的传感器可以用来测量角度甲图的传感器可以用来测量角度B乙图的传感器可以用来测量液面的高度乙图的传感器可以用来测量液面的高度C丙图的传感器可以用来测量压力丙图的传感器可以用来测量压力D丁图的传感器只能用来测量速度丁图的传感器只能用来测量速度新知应用新知应用1、传感器的概念：、传感器的概念：2、传感器的工作原理：、传感器的工作原理：3、敏感元件：、敏感元件：（1）光敏电阻光敏电阻 （光电传感器）（光电传感器）（2）热敏电阻和热电阻

21、热敏电阻和热电阻（温度传感器）温度传感器）（3）电容式传感器电容式传感器（位移传感器）（位移传感器）（4）霍尔元件霍尔元件（磁传感器）（磁传感器）非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换器件转换器件转换电路转换电路电学量电学量传感器是指这样一类元件：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。课堂小结课堂小结1 1、(多选多选)干簧管与灯泡、电源串联，如图所示，当磁铁靠近干簧管

22、时，我们看干簧管与灯泡、电源串联，如图所示，当磁铁靠近干簧管时，我们看到，灯泡亮。在这个过程中到，灯泡亮。在这个过程中()()A A.干簧管就是一个由磁场控制的开关干簧管就是一个由磁场控制的开关B.B.干簧管的簧片磁化为同名磁极相对的磁铁干簧管的簧片磁化为同名磁极相对的磁铁C.C.磁场信息转化为电信息磁场信息转化为电信息D.D.电信息转化为磁场信息电信息转化为磁场信息ACAC新知巩固新知巩固2 2、下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（）、下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（）A A用遥控器控制电视机的开关用遥控器控制电视机的开关B B走廊照明灯的声控开关走廊照明灯的声控开关C

23、C自动洗衣机中的压力传感装置自动洗衣机中的压力传感装置D D电饭煲中控制加热和保温的温控器电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：电视机遥控器是光传感器，将光信号变成电信号，故解析：电视机遥控器是光传感器，将光信号变成电信号，故A A正确；声控开关是正确；声控开关是声音传感器，将声音信号变成电信号，故声音传感器，将声音信号变成电信号，故B B错误；压力传感装置将压力信号转化错误；压力传感装置将压力信号转化为电信号，故为电信号，故C C错误；温控器是将温度信号转化为电路的通断，故错误；温控器是将温度信号转化为电路的通断，故D D错误；错误；A A新知巩固新知巩固3 3、关于、关于传感器，下列说法正确

24、的是（）传感器，下列说法正确的是（）A A.金属材料金属材料不可以制成传感器不可以制成传感器B B.光敏电阻光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的和热敏电阻都是由半导体材料制成的C C.传感器传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的主要是通过感知电阻的变化来传递信号的D D.以上以上说法都不正确说法都不正确解析解析：传感器传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A A错误错误；光敏电阻；光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的，故和热敏电阻都是由半导体材料制成的，故B B正确，正确，D D错误错误；传感器传感器一定是通过非电

25、学量转换成电学量来传递信号的，不一定是通过感一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不一定是通过感知电阻的变化来传递信号的，故知电阻的变化来传递信号的，故C C错误。错误。B B新知巩固新知巩固1.如图所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，再将电表的两支如图所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻表笔分别与光敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央若用不透光的黑纸将央若用不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向包裹起来，表针将向_(选填选填“左左”或或“右右”)转动；若用手电筒光照射转动；若用手电筒光照射Rt，表针将

26、向，表针将向_(选填选填“左左”或或“右右”)转动转动左左右右新知巩固新知巩固2.如图所示，如图所示，R1为定值电阻，为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时（为小灯泡，当温度降低时（）AR1两端的电压增大两端的电压增大B电流表的示数增大电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱小灯泡的亮度变弱C新知巩固新知巩固3.如图所示，如图所示，R1、R2为定值电阻，为定值电阻，L是小灯泡，是小灯泡，R3为光敏电阻，当为光敏电阻，当照射光强度增大时（照射光强度增大时（）A电压表的示数

27、增大电压表的示数增大BR2中电流减小中电流减小C小灯泡变亮小灯泡变亮D电路的路端电压增大电路的路端电压增大ABCR1R2R3LE r V新知巩固新知巩固4.如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感之间接报警器。当传感器器R2所在处出现火情时，显示器的电流所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压、报警器两端的电压U的变化的变化情况是（情况是（）A.I 变大，变大，U 变大变大 B.I 变小，变小，U 变小变小 C.I 变小，变小，U 变大变大 D.I 变大，变大，U 变小变小 R1R2R3AabErB新知巩固新知巩固人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二 课程结束课程结束人教版高中物理选修二