新人教版高中物理选修3-2精品教案：6.2 传感器的应用 (一)
物理人教版高中选修3-2传感器的简单应用 教学案
传感器的简单应用1、知道什么是传感器，传感器的工作原理。
2、知道传感器中常见的三种敏感元件及其它们的工作原理。
3、了解电容式传感器的应用。
（一）、传感器及其工作原理1、传感器：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。
把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
2、传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为电信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。
常见的传感器有：力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器3、 常见传感器元件：（1）光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。
（2）金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
它能用把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而升高或降低。
与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
（3）电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
拓展：分析下列传感器的工作原理：４、霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个考纲解读基础突破电学量如图，霍尔元件是在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E 、F 、M 、N 而成。
若在E 、F 间通入恒定的电流I ，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B ，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M 、N 间出现电压U H 。
这个电压叫霍尔电压，其决定式为H IBU k d=。
式中d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关 推导：二、传感器的应用实例1、力传感器的应用-----电子秤（1）电子秤理有应变片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时 ,它的阻值会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体物体的形变这个力学量转换为电压这个电学量,因而电子秤是力传感器的应用.（2）工作原理:如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F ,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。
最新人教版高中物理选修3-2第六章《传感器的应用(1)》
2 传感器的应用在超市里，当我们购买水果时，售货员把水果放到表面平整的电子秤上，电子秤即可显示出所购水果的质量及应付的钱数，这是为什么呢？提示：这是利用了力传感器，把水果放到电子秤上，对表面有向下的压力，经传感器→放大、转换电路→显示器，发出指令即质量和钱数。
1．传感器应用的一般模式传感器输出的________相当微弱，难以带动执行机构去实现控制动作，因此要把这个________放大。
如果需要远距离传送，可能还要把它转换成__________以抵御外界干扰。
用图表示为：2．应用实例(1)力传感器的应用——电子秤。
①组成：由金属梁和________组成。
②敏感元件：________。
③工作原理：如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个________，左梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面______，下表面______，上表面应变片的电阻______，下表面应变片的电阻______。
F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大。
如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压______，下面应变片两端的电压______。
传感器把这两个电压的______输出。
外力越大，输出的________也就越大。
由________的大小，即可得到外力F的大小。
④作用：应变片将________这个力学量转换为______这个电学量。
(2)温度传感器的应用——电熨斗。
①敏感元件：________，它由两种________不同的材料组成。
②作用：双金属温度传感器的作用是控制电路的_____________________________。
③原理：电熨斗的自动控温原理图。
如图所示，常温下，上下触点应是______的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀系数____，下部金属膨胀系数____，则双金属片向____弯曲，使触点分离，从而切断电源停止加热，温度降低后，双金属片________，重新接通电路加热，这样循环进行，起到____________的作用。
6.2 传感器的应用 优秀教案优秀教学设计 高中物理选修3-2：传感器 (2)
6．2 传感器的应用（一）教学目标（一）知识与技能1．了解力传感器在电子秤上的应用。
2．了解声传感器在话筒上的应用。
3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。
（二）过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。
（三）情感、态度与价值观在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。
教学重点各种传感器的应用原理及结构。
教学难点各种传感器的应用原理及结构。
教学方法实验法、观察法、讨论法。
教学手段驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）教学过程（一）引入新课传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。
请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
这节课我们来学习传感器的应用。
（二）进行新课1、传感器应用的一般模式阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
下面学习几个传感器应用的实例。
2．力传感器的应用——电子秤阅读教材有关内容，思考并回答问题。
（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？（2）简述力传感器的工作原理。
（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？总结点评，结合板画强调讲解应变片测力原理（如图所示）。
应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量。
3．声传感器的应用——话筒阅读教材有关内容，思考并回答问题。
（1）话筒的作用是什么？（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
（3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。
这种话筒的优点是什么？（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？提示：（1）话筒的作用是把声音信号转化为电信号。
高中物理人教版选修3-2教案设计 6.3《实验：传感器的应用》
实验：传感器的应用教学目标1. 知识与技能(1)知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性．(2)掌握逻辑电路的基本知识和基本应用．2. 过程与方法通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用．3. 情感、态度与价值观培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主、实践为重的素质教育理念．教学重点难点1．传感器的应用实例。
2．由门电路控制的传感器的工作原理。
教学方法与手段PPT课件；演示实验；讲授。
课前准备斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻。
导入新课[事件1]教学任务：创设情景，导入新课。
问题展示：上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。
请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器。
思考并回答：电饭锅、测温仪、鼠标器、火灾报警器。
导入新课随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关，温度报警器，孵小鸡用的恒温箱，路灯的自动控制，银行门口的自动门等，都用到了传感器。
传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大、处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。
这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。
讲授新课[事件2]教学任务：相关元件的作用功能及其工作原理。
师生活动：在我们学习这些知识之前，先要学习一些相关的元件的作用、功能及其工作原理。
1.发光二极管发光二极管发光二极管简称为LED，如下图所示。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入N区的空穴和由N 区注入P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
高中物理选修3-2学案4：6.2传感器的应用
6.2传感器的应用自主学习一、传感器的工作原理分析分析传感器的工作原理要从以下几个方面进行：(1)感受量分析：明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析：明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．二、常见传感器的应用实例1．与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器．2．红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等．3．照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等．4．农业生产中的传感器(1)湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水．(2)温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象．5．工业生产中的传感器(1)生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等．(2)在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工．自主检测1．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。
小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是()A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动2．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。
物理 第六章第2节《传感器的应用(一)》教案 新人教版选修3-2
选修3-2第六章第2节传感器的应用（一）一．教材分析：《6.2 传感器的应用（一）》是新人教版高中物理选修3-2第六章第二节的教学内容，主要学习一些简单传感器的应用，以拓宽学生视野为主，原理粗讲课程内容比较简单，不宜讲细。
二．教学目标（一）知识与技能1．了解力传感器在电子秤上的应用。
2．了解声传感器在话筒上的应用。
3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。
（二）过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。
（三）情感、态度与价值观在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。
三．教学重点各种传感器的应用原理及结构。
教学难点各种传感器的应用原理及结构。
四．学情分析：上节课学生学习了传感器及其工作原理，已知道传感器是将非电学量转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。
对传感器已有了一定认识，本节需继续深入学习具体传感器。
五．教学方法实验法、观察法、讨论法。
六．教学工具驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）七．课时安排 2课时八．教学过程（一）引入新课师：上节课我们学习了传感器及其工作原理。
传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。
请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？生：光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
师：这节课我们来学习传感器的应用。
［板书课题］传感器的应用（一）（二）进行新课1、传感器应用的一般模式师：阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
生：阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
师：下面学习几个传感器应用的实例。
高中物理选修3-2人教版学案设计 6.2《传感器的应用》
传感器的应用诱学·导入·点拨材料：在科学高度发达的今天，人们对周围环境的了解已不满足于“感知”的水平，而是设法利用掌握的知识、技术，特别是现代物理技术去了解、分析、掌握，甚至控制周围的环境世界及其有关信息，并运用这些信息、技术去服务于人类。
然而，要利用这些信息，首先就要有能够感知信息的器件——传感器。
传感器已广泛应用于家庭、工业和科技领域。
问题：各种传感器的工作原理是什么，它们有哪些广泛的应用？导入点拨：生活和生产中的传感器都是通过敏感组件感知各种信号，将各种信号转换为电信号，然后利用这些电信号通过控制电路实现自动控制。
知识·巧学·升华一、传感器应用的一般模式1.分析论证传感器的应用首先要通过传感器获取电信号，再对获取的电信号进行放大或转换，然后显示数据或控制电路。
2.传感器的一般模式深化升华传感器的作用是将其它信息转换为电信号，其目的是完成自动控制。
二、传感器的应用实例1.力传感器的应用——电子秤（1）力传感器的构造常见的力传感器是由金属梁和应变片组成。
要点提示应变片是感知力大小的敏感组件。
（2）力传感器的原理如图所示，弹簧钢制成的梁形组件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施加力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小。
F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就大。
如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小。
传感器把这两个电压的差值输出。
外力越大，输出的电压差值也就越大。
知识拓展应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。
（3）力传感器的应用：电子秤、测量其它各种力。
联想发散力传感器也可通过改变电容器板间形变即改变板间距离来改变电容的大小，将力的大小转换为电容的大小。
2.声传感器的应用——话筒（1）话筒的作用：将声信号转换为电信号。
要点提示话筒是一种常用的声传感器。
高中物理选修3-2学案3：6.2传感器的应用
6.2传感器的应用基础知识一、传感器应用的一般模式传感器→放大转换电路→⎩⎪⎨⎪⎧执行机构显示器指针式电表、数字屏计算机系统二、力传感器的应用——电子秤1．组成：电子秤使用的测力装置是力传感器．常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成的．应变片是一种敏感元件，现在多用半导体材料制成．2．原理：如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．3．作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．三、温度传感器的应用1．电熨斗(1)构造(如图所示)它主要由调温旋钮、升降螺钉、绝缘支架、触点、双金属片、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成．(2)敏感元件：双金属片．(3)工作原理：温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．2．电饭锅(1)构造(如图所示)(2)敏感元件：感温铁氧体(3)工作原理①居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103 ℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”．②自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到103_℃时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．四、光传感器的应用——火灾报警器1．构造：带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．2．工作原理：平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．基础练习1．光电式感烟探测器(简称烟感器)由光源、光电元件和电子开关组成。
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6．2 传感器的应用（一）
教学目标
（一）知识与技能
1．了解力传感器在电子秤上的应用。
2．了解声传感器在话筒上的应用。
3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。
（二）过程与方法
通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。
（三）情感、态度与价值观
在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。
教学重点、难点
重点
各种传感器的应用原理及结构。
难点
各种传感器的应用原理及结构。
教学方法
实验法、观察法、讨论法。
教学手段
驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）
教学过程
（一）引入新课
传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。
请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？
光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
这节课我们来学习传感器的应用。
（二）进行新课
1、传感器应用的一般模式
阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
下面学习几个传感器应用的实例。
2．力传感器的应用——电子秤
阅读教材61页最后一段，思考并回答问题。
（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？
（2）简述力传感器的工作原理。
（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？
总结点评，结合板画强调讲解应变片测力原理（如图所示）。
应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这
个电学量。
3．声传感器的应用——话筒
阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。
（1）话筒的作用是什么？
（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
（3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。
这
种话筒的优点是什么？
（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？
1、话筒的作用是把声音信号转化为电信号。
2、动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。
膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。
3、电容式话筒的工作原理：利用电容器充放电形成的充放电电流。
薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压．优点：保真度好。
4、驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜．优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。
驻极体话筒利用了电介质的极化现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为驻极体．
现象：不同的声波信号，荧光屏上显示的波形不同。
说明话筒产生的电信号是由接收到的声波控制的。
3．温度传感器的应用——电熨斗
温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。
做实验，观察实验现象。
电熨斗就装有双金属片温度传感器。
这种传感器的作用是控制电路的通断。
投影：电熨斗结构图（如图所示）
思考与讨论：
（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
（1）常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
力传感器的应用——电子秤
传感器的应用声传感器的应用——话筒
温度传感器的应用——电熨斗
力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动控制．
（四）实例探究
力传感器的应用
【例1】用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻
弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b在的示数均为10 N（取g=10 m／s2）．（1）若传感器a的示数为14 N、b的示数为6.0 N，求此
时汽车的加速度大小和方向．
（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．
温度传感器的应用
【例2】在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC 元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率 随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC
元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是（）
①通电后，其电功率先增大，后减小②通电后，其电功率先
减小，后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持
在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1
和t2之间的某一值不变
A．①③B．②③C．②④D．①④。