2018届二轮复习传感器及其工作原理课件

2018届二轮复习传感器及其工作原理课件

《 传感器及其工作原理 》 教学目标 1. 知识与技能： ①知道非电学量转换成电学量的技术意义；②通过实验，知道常见传感器的工作原理；③初步探究利用和设计简单的传感器 . 2. 过程与方法： ①通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理；②让学生自己设计简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力和创新思维能力 . 3. 情感态度与价值观： 在理解传感器工作原理的基础上，通过自己设计简单的传感器，体验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣 . 教学重、难点 1. 几种常见传感器的工作原理（演示实验）； 2. 学生自己设计简单的传感器 . 演示实验 1 磁信号 电路的通断 演示实验 2 声信号 电信号 声音的转换 一 、传感器简介 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 ________ ，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电容等 _______; 或转换为电路的通断。 1 、什么是传感器 非电学量 电学量 传感器：非电学量 → 传感器 → 电学量 角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照 …… 传感器 电压 电流 电阻 电容 …… 转换电路 物理信息 化学信息 生物信息 电 信 号 敏感元件 传感器 传感器的工作原理 光敏电阻实物图 1 、光敏电阻 二、制作传感器的常用元器件 点击放大 演示实验 3 用欧姆表测光敏电阻的电阻。 （ 1 ）、室内自然光照射下 （ 2 ）、用手掌遮光时 光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变 。 一般随着光照强度的增大电阻值 ______ 。 （ 2 ）材料：制作光敏电阻的材料一般为 半导体 。如：硫化镉 减小 （ 3 ）半导体的导电原理：半导体靠其中的 ________ （自由电子和空穴）来导电 载流子 光敏电阻能够把光照强弱这个 ___________ 转换为 电阻 这个电学量 光学量 （ 1 ）特性： 演示实验 4 金属导体的导电性能与光照有关吗？ 温度 有关吗？ 关系如何？ 2 、金属热电阻 （ 2 ）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而 ______ ，具有正温度系数 （ 1 ）材料：金属热电阻是用金属做成的 R T O 金属热电阻 R-T 关系示意图 增大 学生探究实验： 你们手边电阻的阻值与温度的关系 问题：如何改变该电阻的温度？ 3 、热敏电阻 3 、热敏电阻 热敏电阻的阻值会随着温度的升高而 _____ ，具有负温度系数 热敏电阻 R-T 关系示意图 （ 1 ）材料：半导体 R T o 减小 （ 2 ）特性： 热敏电阻和金属热电阻能够把 _____ 这个热学量转换成为 电阻 这个电学量 温度 根据所学知识设计一个音乐盒，要求： （ 1 ）打开盒盖时，音乐响； （ 2 ）合上盒盖时，音乐不响 4 、电容式位移传感器 电容式位移传感器能够把物体 _____ 这个力学量转换为 _____ 这个电学量 位移 电容 电容式位移传感器示意图 被测物体 x 电容器极板 电介质板 5 、霍尔元件 （ 1 ）材料：半导体 如：砷化铟 （ 2 ）工作原理图 N M F B E I U H 霍尔元件工作原理图 （ 3 ）霍尔电压 : d －－薄片厚度 K －－ 霍尔系数 其大小与元件的材料有关。 霍尔元件能够把 ___________ 这个磁学量转换为 ____ 这个电学量 磁感应强度 电压 1 、传感器的概念： 小结： 2 、传感器的工作原理： 3 、敏感元件： （ 1 ） 光敏电阻 （ 光电传感器 ） （ 2 ） 热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器 ） （ 3 ） 电容式传感器 （ 位移传感器 ） （ 4 ） 霍尔元件 （ 磁传感器 ） 非电学量 敏感元件 转换电路 电学量 非电学量 电学量，或转换为电路的通断。 返回 N M F B E I U H 返回 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － 载流子 E 返回 三、例题 例 1 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中 A 、 B 两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（ ） A B A . 置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B . 置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻 C . 用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻 D . 用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 答案 [ ] AC 例 2 ：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中 R 2 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， a 、 b 之间接报警器。当传感器 R 2 所在处出现火情时，显示器的电流 I 、报警器两端的电压 U 的变化情况是（ ） A . 　 I 变大， U 变大 B . 　 I 变小， U 变小 C. 　 I 变小， U 变大 D . 　 I 变大， U 变小 R 1 R 2 R 3 A a b E r B 解析 ：当 R 2 处出现火情时，该处温度升高。 R 2 为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，该电阻两端电压减小，故 R 3 两端电压减小，所以电流表示数减小。即 U 减小， I 减小。 友情提示 ：掌握各种元件的特性和闭合电路的动态分析是解题的关键 R 1 R 2 R 3 A a b E r 例题：尝试体验 1 ．如图所示， R 1 、 R 2 为定值电阻， L 是小灯泡， R 3 为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A ．电压表的示数增大 B ． R 2 中电流减小 C ．小灯泡的功率增大 D ．电路的路端电压增大 返回 传感器工作原理图 非电学量 敏感元件 转换元件 辅 助 电 源 电学量 作业： 1 ．观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？ 2 ．实验设计：用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。