高中物理 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的“面纱”教师用书 鲁科版选修3-2-鲁科版高中选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

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1．什么是传感器(1)定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置．(2)功能：传感器通常用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化任务，把非电学量转化为电学量．2．种类繁多的传感器(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器．(2)传感器的一般结构→→→→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．(√)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．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：1图511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．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．3．传感器的分类及特点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1．(2016·烟台检测)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2锰就可以制成温度计，所以A错，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．【答案】B2．(2016·福州高二检测)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】D3.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512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...