物理粤教版高二年级选修3-2第三章第2节探究传感器的原理教学设计2
2021-2022学年高二物理粤教版选修3-2学案：第三章 1 认识传感器 传感器的原理
学案1 生疏传感器传感器的原理[目标定位] 1.了解传感器的概念和种类，知道将非电学量转换成电学量的技术意义.2.知道常见敏感元件的工作原理.3.通过试验了解温度传感器、光电传感器的工作原理，感悟基础学问学习和应用的重要性．一、什么是传感器及传感器的分类[要点提炼]1．传感器是把非电学量变化转换为电学量变化的一种元件．生疏传感器就是明确传感器如何“感受”非电学量，常见的“感受”方式有转变接入电路的电阻、电容等．2．传感器的组成：一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．(如图1所示，以话筒为例)图13．传感器的分类(1)按被测量进行划分，可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．(2)按传感器的工作原理进行划分，可分为电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等．(3)按能量传递方式进行划分，可分为有源传感器和无源传感器两大类．二、传感器的原理[要点提炼] 1．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置．2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度上升电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度上升电阻减小．3．光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的传感器．4．光敏电阻一般由半导体材料制成．特点：光照越强，电阻越小．一、对传感器的生疏图2例1如图2是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．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．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观看电压表示数，可以了解油量状况．将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？解析①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量削减时，R增大，电压表的示数增大．②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量削减时，电压表的示数减小．答案见解析二、对热敏电阻的生疏及应用例2一热敏电阻在温度为80 ℃时阻值很大，当温度达到100 ℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配一热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图3所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝．请简述其工作原理．图3解析 开头水温较低时，R 1阻值较大，电阻丝R 2对水进行加热，当水温达到100 ℃左右时，R 1阻值变得很小，R 2被短路，将停止加热；当温度降低到80 ℃时，R 1阻值又变得很大，R 2又开头加热．这样就可达到保温的效果． 答案 见解析三、对光敏电阻的生疏及应用例3 如图4所示，R 1、R 2为定值电阻，L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当入射光强度增大时( )图4A ．电压表的示数减小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解析 当光强度增大时，R 3阻值减小，外电路电阻随R 3的减小而减小，R 1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A 、D 项均错误．由路端电压减小，而R 1两端电压增大知，R 2两端电压必减小，则R 2中电流减小，故B 项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C 项正确． 答案 BC传感器⎩⎪⎨⎪⎧传感器：能够感受非电学量，并依据确定的规律转换为电学量或转换为电路的通断的一类元件常用元器件⎩⎨⎧光敏电阻：随光照增加，阻值减小热敏电阻⎩⎪⎨⎪⎧ 正温度系数的热敏电阻负温度系数的热敏电阻1．(对电容式传感器的生疏)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C 取决于极板正对面积S 、极板间距离d 以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值．如图5所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确．．．的是( )图5A ．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高度C ．丙图的传感器可以用来测量压力D ．丁图的传感器可以用来测量速度 答案 D解析 甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F 变化能导致极板间距变化；丁图中位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的的元件．故选D.2．(对热敏电阻的生疏及应用)如图6所示，R T 为负温度系数的热敏电阻，R 为定值电阻，若往R T 上擦些酒精，在环境温度不变的状况下，关于电压表示数的变化状况，下列说法中正确的是( )图6 A ．变大 B ．变小C ．先变大后变小再不变D ．先变小后变大再不变 答案D解析往R T上擦酒精后，酒精挥发吸热，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，依据串联电路的分压特点，电压表示数变小．当酒精挥发完毕后，R T的温度渐渐上升到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值渐渐变小，最终不变，故电压表的示数将渐渐变大，最终不变，所以选项D正确．3．(对光敏电阻的生疏及应用)如图7所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()图7A．严峻污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素打算D．该仪器的使用会由于白天和晚上受到影响答案AD解析严峻污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．题组一对传感器的生疏1．传感器担负着信息采集的任务，它可以()A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将电学量转变成光学量D．将电学量转变成力学量答案AB解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B对，选项C、D错．2.如图1所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属涂层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属涂层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的缘由是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属涂层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．3．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，是由于()A．转变湿度B．转变温度C．转变磁场D．转变电容答案 D解析依据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器，手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近转变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．4．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置接受的传感器是()A．温度传感器B．压力传感器C．生物传感器D．红外线传感器答案 B解析水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确．题组二对温度传感器、热敏电阻的生疏及电路分析5．如图2所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时() 图2A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．6．小强用恒温箱进行试验时，发觉恒温箱的温度持续上升，无法自动把握．经检查，恒温箱的把握器没有故障．参照图3所示恒温箱原理图，下列选项对故障推断正确的是()图3A．只可能是热敏电阻毁灭故障B．只可能是温度设定装置毁灭故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能毁灭故障D．可能是加热器毁灭故障答案 C解析由恒温箱原理图可知，若热敏电阻毁灭故障或温度设定装置毁灭故障都会向把握器传递错误信息，导致把握器发出错误指令，故C正确，A、B错误．若加热器毁灭故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器始终加热才会使温度持续上升，故D错误．题组三对光敏电阻的生疏及电路分析7．如图4所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增加时电阻变小)，下列说法中正确的是()图4A．当传送带上没有物品拦住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品拦住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品拦住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品拦住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品拦住由A 射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品拦住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确．8.如图5所示，R3是光敏电阻(光照增加时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则()图5A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻，当光照增加时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势上升，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．。
粤教版高二物理选修3《探究传感器的原理》教案及教学反思
粤教版高二物理选修3《探究传感器的原理》教案及教学反思一、教学目标知识与能力1.了解传感器的定义、种类和工作原理2.掌握常见传感器的使用方法与应用领域3.培养学生分析和解决实际问题的能力4.培养学生实验设计和实验操作能力5.提高学生的科学思维能力和创新精神情感、态度和价值观1.培养学生对物质世界的好奇心与探究精神2.培养学生团队合作和交流的能力3.引导学生遵守实验守则和安全规定4.培养学生对科学技术的尊重与爱护二、课程设计教学内容1.传感器的定义和种类2.传感器的工作原理3.常见传感器的使用方法与应用领域4.实验设计：测量温度、湿度和光强度的传感器电路5.实验操作：使用传感器测量实验数据6.实验分析：分析实验数据并探讨实验结果的物理本质教学方法1.概念讲解法：通过PPT和视频，介绍传感器的定义、种类和工作原理2.案例分析法：以温度、湿度和光强度传感器为案例，探讨传感器的使用方法和应用领域3.实验操作法：组织学生设计密码锁、远程控制等实验应用4.讨论式教学法：引导学生通过讨论，总结实验结果，并掌握实验数据的分析方法和思考模式教学过程课前准备1.教师为学生讲解传感器的基础知识，并提醒学生注意实验守则和安全规定2.学生提前预习教材，准备实验所需要的器材和材料实验步骤1.确定实验题目：使用温度、湿度和光强度传感器进行测量2.实验器材和材料的准备：温度、湿度和光强度传感器、单片机、电源、多用电表、麦克风声卡及软件等3.组成实验小组：每个小组2-4人，每人担任一个角色（设计师、实验员、记录员）4.制定实验方案：实验小组根据实验题目设计实验方案并报告给教师审核5.实验操作：学生按照实验方案进行实验操作6.分析实验数据：学生根据实验数据分析实验结果7.总结实验结果：学生通过讨论，总结实验结果，并探讨实验结果的物理本质课堂总结1.教师做本次实验的总结2.学生总结本次实验的收获和感受3.教师布置相关作业三、教学反思本次实验教学的目的是为了让学生了解传感器的定义、种类和工作原理，掌握常见传感器的使用方法与应用领域，培养学生实验设计和实验操作能力，提高学生的科学思维能力和创新精神。
高中物理 《探究传感器的原理》教案 粤教版选修3-2
探究传感器的原理教学目标1．知识与技能知道非电学量转化为电学量的技术意义；认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理。
2．过程与方法通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器的工作原理，同时培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
3．情感、态度与价值观了解传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识面，并加强物理与实际的联系。
通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
重难点：1了解什么是电学量，什么是非电学量，两者之间的转换2温度，光电传感器的工作原理教学过程一、引入新课上图是目前用的越来越多的一种自控水龙头，那么它是如何工作的呢？同时我们生活中常用的电视、空调的遥控器，楼梯上的电灯，工业生产中所用的自动报警器又是如何工作的？所有这些都是应用到了本节所要学习的传感器的原理。
二、新课教学1．温度传感器的原理教师提问：热敏电阻的阻值能与温度有关吗？关系如何？温度传感器是如何工作的呢？2．实验探究选3个学生带着以上问题做实验，指导同学设计安装实验装置一个学生调节酒精灯的温度，并观察温度计的读数，另外一个学生读出欧姆表的阻值。
第三个学生记录下温度计的读数，以及这个时候对应的欧姆表的阻值。
根据实验的数据指导学生作出表格，划出阻值随着温度变化的规律。
然后画出R-T图，引导学生分析热敏电阻阻值随着温度变化的规律。
〔2〕学生结论：热敏电阻随温度的升高而减小。
〔板书内容幻灯片内容〕3教师介绍：热敏电阻热敏电阻按温度对电阻特性变化一般可分为正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻及临界温度系数热敏电阻。
正温度系数热敏电阻及临界温度系数热敏电阻的电阻特性会在特定温度发生急剧变化，适合用于定温度检测或限制在较小的温度X围内。
负温度系数热敏电阻主要为氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物的复合烧结体，这些金属氧化物材料都具有半导体性质，当温度较低时，半导体内的电子-空穴对儿数目较少，因此电阻较高。
高中物理第三章传感器第2节传感器的原理教案粤教版选修3_2
第2节探究传感器的原理本节教材分析三维目标（一）知识与技能1．通过实物认识光敏电阻，了解光传感器的工作原理。
了解光传感器的用途。
2．通过实物认识热电偶和热敏电阻，了解温度传感器的工作原理。
了解温度传感器的用途。
3．利用传感器制作简单的自动控制装置，通过实验认识传感器，体会非电学量转换成电学量好处。
（二）过程与方法实验探究及要求学生使用多种资源去收集信息，多整理信息，最后形成书面报告在课堂上与教师和同学交流。
（三）情感、态度与价值观1.激发学生的学习兴趣，拓展他们的视野，培养学生收集信息、与他人进行交流的能力，提高他们的创新意识。
2.通过分析事例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度。
教学重点几种常见传感器的工作原理教学难点学生自己设计简单的传感器.教学建议用几个有趣的传感器实验引入课题，激发学生探究传感器原理的兴趣.给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后，重点介绍光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻.安排音乐茶杯和火警装置两个设计性问题让学生体会传感器的简单应用.结合电容、霍尔效应、电阻定律等知识让学生设计传感器，进一步深化传感器的工作原理.新课导入设计导入一通过教师演示实验，用光敏电阻控制小灯炮的亮暗。
我们在某些时候有必要根据室内的亮度调节灯光的亮度，以达到节能的目的，那么要怎么样才能控制呢？导入二教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。
1。
物理粤教版高二年级选修3-2第三章第3节传感器的应用教学设计2
3．3 传感器的应用[教学目标]（一）知识与技能1．让学生在生产、生活与技术中认识传感器。
2．知道传感器的应用领域是极其广泛的，他并不神秘。
3．传感器与计算机技术结合，可实现自动化和智能化。
（二）过程与方法通过实验或演示，了解传感器在生产、生活及其他领域的应用。
（三）情感、态度与价值观了解传感器技术发展的历程，认识我国传感器技术与发达国家的差距，鼓励和激发学生勤奋学习，刻苦钻研，为我国科学技术的发展做出更大的努力。
[教学重点、难点]重点传感器的实际应用。
难点如何使用生活、生产等方面的传感器。
[教学方法]实验法、观察法、讨论法。
[教学手段]演示用的感温铁氧体，磁铁，电烙铁，计算机的鼠标器，光敏电阻，多用表，干电池，蜡烛，各种功率的白炽灯等[教学过程]一引入新课在科学高度发达的今天，人们对周围的环境不满足于“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，并应用这些信息技术去服务于人类，然而要了解掌握这些信息，就必须要有感知这些信息的器件——传感器．这节课我们就来了解传感器的应用实例。
二进行新课（一）生活中的传感器1、温度传感器的应用——电饭锅引导学生阅读有关资料。
（1）温度传感器的主要元件是什么？感温铁氧体。
（2）感温铁氧体的组成物质是什么？氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。
（3）感温铁氧体有何特点？常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃，失去铁磁性．（4）什么是“居里点”？居里点，又称居里温度，即指103℃。
观察演示实验：感温铁氧体的特性。
现象：当感温铁氧体的温度升高到一定数值时，感温铁氧体与磁铁分离。
说明温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失。
投影电饭锅的结构示意图。
引导学生思考并回答问题，了解电饭锅的工作原理。
（1）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。
高中物理 《传感器的应用实验》教案 粤教版选修3-2
第四节传感器的应用实验教案 1课时教学目标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）知道晶体三极管的放大特性。
(3)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：传感器的应用实例。
教学难点：由门电路控制的传感器的工作原理。
教学方法：PPT课件，演示实验，讲授教学用具：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。
教学过程一、引入新课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？学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。
二、进行新课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。
（一）普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。
起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。
利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。
例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。
按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。
按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。
物理粤教版高二年级选修3-2第三章第2节探究传感器的原理教材设计3
粤教版高中物理选修3-2《第三章传感器》教材分析本章是新课标增加的教学内容，在旧的教材里没有涉及到，只是在个别练习中涉入是初步的基础知识。
而在科技日新月异的今天，传感器在日常生活中的应用相当广泛，涉及各个领域，充分体现物理与生活的紧密联系。
因此新课标增加了这一部分的内容，是在学生较全面地学习物理学的基本内容，了解物理学的思想和方法的基础上，进一步较为深入地认识物理学在现代科学技术中的应用，以及对经济和社会的影响，同时拓展学生的思维，培养其创新意识。
各节内容分析第一节认识传感器首先通过生活实例让学生初步了解、认识传感器及其定义，目的是激发学生的学习兴趣，认识物理技术应用就在我们身边，甚至发生在人们身上，符合“从生活走向物理，从物理走向生活”的课程理念；其次，介绍传感器的组成和分类，说明传感器是根据不同的物理、化学、生物效应的原理制成的，随着科学技术的发展，特别是工艺、材料技术的发展，传感器技术也在不断进步。
第二节探究传感器的原理本节是完整的具有探索性的实验探究活动，学生通过实验，使其进一步体会物理技术的特点和研究方法。
通过应用两种最常见、最重要的环境参数（光和温度），对两种不同的传感器件的实验探究，向学生呈现研究物理问题的不同实验过程和方法，但最终总结出具有相同性质的物理规律——非电学量（信号）转换成电学量（信号）。
教学过程要充分让学生动脑动手实验，充分开展讨论交流，总结规律，整个实验过程要让学生自主学习，主动获取知识，养成良好的学习习惯。
第三节传感器的应用本节从三个不同的领域去介绍传感器的应用，通过传感器的应用了解其对生活、生产、科技的影响，特别是在日常生活中，传感器的出现使人们提高生活质量，减轻劳动强度，提高生产效率，甚至改变传统的思维方式。
在一些极端领域，由于传感器的出现，使人们能够利用它去感知外界的信息，从而运用这些信息、技术服务于人类。
第四节用传感器制作自控装置通过本节的学习，加深对光敏传感器的工作原理的理解和运用，通过制作过程的实际训练，一方面可提高学生的实际操作技能和拓展与物理学相关的知识与技能；另一方面，使学生能更好了解其他的传感器及其技术运用，起到触类旁通的作用。
粤教版高中物理选修3-2课件 认识传感器课件2
课
主
时
导 学
器、差动变压器式传感器等．
作 业
菜单
YJ ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析
课
(2)温度传感器的原理
堂 互
动
①温度传感器：将温度变化转换为电学量变化的装置， 探
究
教 学
它通过测量传感器元件的电学量随温度变化来实现对温度的
当
方
堂
案 测量．
双
设
基
计
达
②热敏电阻：利用半导体材料的阻值随温度变化而变化 标
双 基
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达
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课
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课
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学
业
菜单
YJ ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析
【解析】 (1)图甲是角度的电容式传感器，其原理是当 动金属片旋进的角度不同时，电容器的正对面积不同，电容
课 堂 互 动 探 究
教
学 方
器的电容不同．
当 堂
案
双
设 计
(2)图乙是液体的电容式传感器，其原理是导电液体相当
教 学 教 法 分 析
课
●新课导入建议
堂 互
动
当 SARS 肆虐时，在机场、车站等公共场所都配备了一 探 究
教 学
种 将红 外辐射 波转 换成电 信号的 传感 装置 ——红 外测温
当
方
堂
案 仪．机动车驾驶员“酒后驾车”，极易发生道路交通事故， 双
设
基
计
达
严重危害交通安全和人身安全，为此我国已制成对低浓度酒 标
教 离发生改变，电容器的电容也发生改变．
学
当
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3．2 探究传感器的原理
[教学目标]
（一）知识与技能
1．知道温度传感器的原理，了解温度传感器在生活中的应用。
2．知道光电传感器的原理，了解光电传感器在生活中的应用。
3．了解霍尔电压公式d
IB k U H 。
（二）过程与方法
通过实验探究，知道常见传感器的工作原理。
（三）情感、态度与价值观
通过已有知识在传感器中的应用激发科学探究的兴趣。
[教学重点、难点]
重点：认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻。
难点：光敏电阻、热敏电阻的工作原理。
[教学方法]
实验法、观察法、归纳法。
[教学手段]
各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯等
[教学过程]
（一）引入新课
传感器的作用是什么？由哪几部分组成？各部分具有什么作用？
为了制作传感器，常常需要一些元器件，下面通过实验探究光和热这两类元件。
（二）进行新课
分组实验
1．热敏电阻和金属热电阻
实验探究，思考问题：
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？（金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。
金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。
）
（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？ （热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度交差。
）
（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？（热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量。
）
利用实验收集的数据总结结论。
现象：热敏电阻随着温度的升高电阻发生明显变化。
温度越高，电阻值越小。
引导学生分析以下内容分析工作原理（摘录人教版）：
给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两板间电势差的变化，即可判断电容的变化。
电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。
2．光敏电阻
介绍光敏电阻的外形和构造（摘录人教版）。
现象：光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。
普通电阻则不会发生变化。
实验探究，思考问题：
（1）光敏电阻的电阻率与什么有关？（光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
）
（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（光敏电阻受到光照时电阻会变小。
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。
）
（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？（光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
）
3．霍尔元件（选讲，内容摘录人教版）
推导霍尔电压的公式。
设载流子的电荷量为q ，沿电流方向定向运动的平均速率为v ，单位体积内自由移动的载流子数为n ，垂直电流方向导体板的横向宽度为a ，则电流的微观表达式为
nqadv I = ① 载流子在磁场中受到的洛伦兹力qvB f = 载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差，载流子受到的电场力为a U q F H = 当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即=qvB a
U q H ② 由①②式得nqd IB U H =
③
式中的nq 与导体的材料有关，对于确定的导体，nq 是常数。
令nq
k 1=，则上式可写为 d
IB k U H = ④ 一个确定的霍尔元件的d 、k 、为定值，再保持I 不变，则U H 的变化就与B 成正比。
这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．制作传感器需要的敏感元件光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。
2．热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小。
有的热敏电阻阻值会随温度的升高而增大。
热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
3．电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。
4．光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。
光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
5．霍尔元件的霍尔电压公式为d
IB k U H =，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。
（四）实例探究
光敏电阻及其应用
【例1】如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R 1为光敏电阻，R 2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A ．当有光照射 R
1时，信号处理系统获得高电压
B ．当有光照射R 1时，信号处理系统获得低电压
C ．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D ．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
热敏电阻及其应用
【例2】有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，
将这三只元件分别接入如图所示电路中的A 、B 两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）
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 ．用黑纸包住元件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 ．用黑纸包住元件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
霍尔元件及其应用（选讲）
【例3】 如图所示，有电流I 流过长方体金属块，金属块宽
度为d ，高为b ，有一磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于纸面向里，
金属块单位体积内的自由电子数为n ，试问金属块上、下表面哪面
电势高？电势差是多少？（此题描述的是著名的霍尔效应现象）。