北京市高中物理交流电和传感器05传感器原理及典型应用学案(无答案)新人教版选修3-2
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第五章 传感器 2 常见传感器的工作原理及应用
2.了解电阻应变片、电容式位移传感器 科学态度与责任：在理解传感器工作原理的
的特性及其在生活生产中的应用。 基础上，知道已学知识在生活、生产、科技
3.会设计简单的有关传感器应用的控制 中的价值，通过自己设计简单的传感器，体
电路。
验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣。
01 要点一 光敏电阻
1.特点：光敏电阻在暗环境中电阻_很__大___，在强光照射下电阻_很__小___。 2.原理：无光照时，载流子_极__少___，导电性能差；随着光照的增强，载流子_增__多___， 导电性变_好___。 3.作用：把_光__照__强__度___这个光学量转换为_电__阻___这个电学量。
规律方法 霍尔电势高低的判断方法 由左手定则判断载流子所受洛伦兹力的方向时，无论载流子带正电荷还是负电荷，四 指都指向电流方向，即正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向；同样，无 论载流子带正电荷还是带负电荷，所受洛伦兹力方向都相同。故可得出结论：如果载 流子带正电荷，则拇指所指的面为高电势面，如果载流子带负电荷，则拇指所指的面 为低电势面。
小 大
D
正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确。
B
[解析] 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，用手掌挡住部分光， 阻值变大，指针偏转角度变小。
02 要点二 金属热电阻和热敏电阻
项目 特点 制作材料 优点 作用
热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度升高而_减__小___ 电阻率随温度升高而_增__大___
04 要点四 其他传感器
1.电容式传感器
（2）应用举例 手机触摸屏——电容式位移传感器。 原理：它可以将_物__体__位__移___这个力学量转换为_电__容___这个电学量。如图所示，当物体 向左运动时，电容_增__大___；当物体向右运动时，电容_减__小___。
人教版高中物理练习题-传感器(原理及典型应用)
【巩固练习】一、选择题1．霍尔元件能转换哪个物理量（）A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C．把力这个力学量转换成电压这个电学量D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量2．关于传感器的下列说法中正确的有（）A．所有传感器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3．（2015 延边州校级期中）在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是（）A．光传感器B．温度传感器C．声音传感器D．压力传感器4．下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压值也越大5．关于光敏电阻，下列说法正确的是（）A．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B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较多，导电性良好D．半导体材料硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好6．对热敏电阻，正确的叙述是（）A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小B．受热后，电阻基本不变C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高D．以上说法都不对7．在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动于手机，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，是因为（）A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容8．如图所示，将一光敏电阻接人多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针自左向右的偏转角度为θ；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏为'θ，则可判断（）A．'θθ=B．'θθ<C．'θθ>D．不能确定9．如图所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h的变化为（）A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定10．(2016 海淀区模拟)传感器是自动控制设备中不可缺少的元件；已经渗透到宇宙：开发，环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域，下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距而引起电容变化的是（）A．测位移B．测深度C．测压力D．测角度11．如图所示，铜板放入垂直向里的匀强磁场中（即磁场垂直ABCD平面向里），当铜板中有图示电流流过时，下列说法正确的是（）A．ABCD面的电势高于''''A B C D面的电势B．ABCD面的电势低于''''A B C D面的电势C．''AA D D面的电势高于''BB C C面的电势D．''AA D D面的电势低于''BB C C面的电势12．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的面极，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，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（）A．距离变化B．正对面积变化C．介质变化D．电压变化13．唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面黏接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。
2024-2025学年新教材高中物理第5章传感器1认识传感器教案新人教版选择性必修第二册
3.实验器材：
-准备不同类型的传感器实物，如光敏电阻、热敏电阻、压力传感器等，以便于学生观察和学习。
-确保传感器实验套件充足，包括传感器、信号放大器、显示装置等，以便学生进行实际操作。
-准备实验所需的连接线、电源、测量仪器（如万用表）等辅助工具。
3.随堂测试：
-设计针对传感器基础知识、特性参数和实际应用的随堂测试，以评估学生对本节课重点内容的掌握情况。
-分析测试结果，了解学生的知识盲点和理解误区，为后续教学提供参考。
4.实验操作评价：
-观察学生在实验操作中的规范性和安全性，评估学生对实验原理的理解和实验技能的掌握。
-检查实验报告的撰写质量，包括实验数据的记录、分析和结论的推导。
-湿度监测与改善建议：学生需要描述如何使用湿度传感器监测植物生长环境的湿度，并提出根据监测结果调整浇水或增加湿度的措施。
-学会了与他人合作，能够在小组讨论中发挥自己的优势，共同解决问题。
3.情感态度与价值观：
-增强了对物理学科的兴趣，认识到传感器在现代科技中的重要性，激发了进一步学习的欲望。
-培养了创新意识和实践精神，敢于提出自己的观点，勇于尝试新的解决方案。
-提升了环保意识和社会责任感，了解到传感器在环境保护、资源节约等方面的应用价值。
教学评价与反馈
1.课堂表现：
-观察学生在课堂上的参与度、提问回答的积极性和准确性，以及学生对传感器知识点的理解和掌握程度。
-关注学生在课堂上的注意力集中情况，以及他们对传感器案例分析的感兴趣程度。
2.小组讨论成果展示：
-评估各小组讨论的深度和广度，以及提出的解决方案的创新性和实用性。
-检查小组成果展示的逻辑性和清晰度，以及学生在展示过程中的表达能力和沟通技巧。
高中物理(新人教版)选择性必修2：常见传感器的工作原理及应用【精品课件】
6、热敏电阻的应用
一些汽车的低油位报警装置采用热敏电阻来检测油箱的警戒液位。若给热敏电阻通以一定的电流， 热敏电阻会发热。当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变， 阻值较大，指示灯不亮（图甲）。当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值 较小，指示灯亮（图乙）。通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
电容传感器
五、拓展学习
12、霍尔元件
霍尔元件的应用及原理1—测量磁场的大小
半导体的霍尔效应要强于导体。在一个很小的矩形半导体（如砷化铟）薄片 上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件（右图下）。在E、F 间 通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场，则在M、N 间 可出现霍尔电压UH。通过分析可知，霍尔电压UH与磁感应强度B有线性关系，因 此利用霍尔元件可以测量磁感应强度的大小和方向。霍尔元件能够把磁感应强度 这个磁学量转换为电压这个电学量。
液位报警示意图
三、电阻应变片—力传感器
7、电阻应变片的工作原理
电阻应变片是一种使用非常广泛的力敏元件，电阻与导体的材料、 长度和横截面积有关。当金属丝受到拉力时，长度变长、横截面积变小， 导致电阻变大；当金属丝受到压力时，长度变短、横截面积变大，导致 电阻变小。金属导体在外力作用下发生机械形变（伸长或缩短）时，其 电阻随着它所受机械形变的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应 变效应。金属电阻应变片就是利用这一原理制成的。
当堂小练
例 1 、 (多选)利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工件的输送情况。如图
人教版高中物理选择性必修第二册第五章传感器第2节常见传感器的工作原理及应用
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第五章 传感器
物理（选择性必修·第二册 RJ）
思路引导：(1)如果涉及热敏电阻，必须明确是正温度系数还是负温
度系数的热敏电阻及温度变化情况，从而判断其阻值的变化。
(2)结合电路结构特点及局部阻值的变化，根据闭合电路的欧姆定律
3．科学探究：探究传感器的工作原理及传感器在应用中的一般模 式。
4．科学态度与责任：体会传感器在实际应用中的价值。
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第五章 传感器
物理（选择性必修·第二册 RJ）
课前预习反馈
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第五章 传感器
物理（选择性必修·第二册 RJ）
知识点 1 光敏电阻
1．组成：把__硫__化__镉___涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两 个互不相连的梳状电极，这样就制成了一个光敏电阻。
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第五章 传感器
物理（选择性必修·第二册 RJ）
解析：如果R为金属热电阻，水的温度升高，电阻的阻值变大，但 阻值变化不明显，故欧姆表读数变大，但变化不明显。A、B错误。如果 R为负温度系数热敏电阻，其阻值随着温度的升高会迅速减小，故欧姆 表读数变小，而且变化非常明显，C正确，D错误。
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第五章 传感器
物理（选择性必修·第二册 RJ）
对点训练❶ (2023·广西昭平高二期中)图示是利用LDR(光敏 电阻，其阻值随光照强度的增加而减小)传感器和灯泡(始终正常发光)制 成的一种简易水污染指示器(未将闭合电路全部画出)，把手上的显示器 显示的数据大表示流过LDR的电流较小，可以用来监测河水的污染情 况，下列说法中正确的是( A )
新教材2023年高中物理第5章传感器章末综合提升教师用书新人教版选择性必修第二册
第5章传感器主题1 常见敏感元件1．常见敏感元件及特性(1)光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大。
(2)金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大。
(3)热敏电阻：热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种。
正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(4)电容器：平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化。
例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化。
2．敏感元件的关键词转化【典例1】 家用电热灭蚊器正常工作时其发热电阻产生的热量和向环境辐射的热量相等，可以维持其温度在165 ℃左右，其发热电阻随温度的变化图像如图所示。
下列说法正确的是( )A ．t 1＝165 ℃B ．t 1<165 ℃<t 2C ．通过该发热电阻的电流与电压成正比D ．通过该发热电阻的电流与温度成正比B [由图像可知，在0～t 1区间里电阻R 随温度升高而减小；在t 1～t 2区间里电阻R 随温度的升高而增大；在大于t 2区间里电阻R 随温度的升高而减小。
在家庭电路中电压不变，根据电功率P ＝U 2R，可知电阻的发热功率与电阻成反比。
在温度升到t 1前，电阻R 随温度的升高而减小，功率增大，温度升高更快；温度一旦超过t 1，电阻R 随温度的升高而增大，功率减小，放出热量减小，温度升高变慢，当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t 1至t 2间的某一值不变，保持稳定，故t 1<165 ℃<t 2，故A 错误，B 正确；在家庭电路中电压不变，根据I ＝U R可知电流与电阻成反比，由图可知，温度一直增大，但电阻先减小后增大再减小，故电流先增大后减小再增大，故CD 错误。
]发热电阻是纯电阻，欧姆定律适用，家用电器电压恒定不变，电阻的变化导致电流和功率的变化。
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第5章 传感器 2 常见传感器的工作原理及应用
学以致用
3.传感器担负着信息采集的任务,在自动控制中发挥着重要作
用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成
便于测量的量(通常是电学量),例如热敏传感器,主要是应用
了半导体材料制成的热敏电阻,某种热敏电阻阻值随温度变
化的图线如图甲所示,图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制
作的简单自动报警器的线路图。
C.当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压
D.当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压
答案:BC
解析:R1是光敏电阻,当有人通过而遮住光线时,R1的阻值变大,
回路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故选项A错
误,B正确。由闭合电路欧姆定律得U=E-I(R1+r),当仅增大R2
的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的电压U增大,故选项C
三 观察热敏电阻特性
重难归纳
方案1:(简易实验)将多用电表的选择开关调到电阻挡(注意选
择适当的倍率),将一只热敏电阻(负温度系数)连接到多用电
表表笔的两端。分别用手和冷水改变热敏电阻的温度 ,观察
电阻的变化情况。
实验结果:随着温度的升高,热敏电阻的阻值在减小。
方案2:
【实验原理】
热敏电阻的电阻率会随着温度的升高而变化。
R=100 Ω;当t=10 ℃时,R=104 Ω;当t=70 ℃时R=128 Ω,所以
-
斜率
=
=0.400 ,所以R=100+0.400t(Ω)。
-
特别提醒
按热敏电阻随温度变化的规律,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,正温度系数的热敏电
阻随温度升高电阻增大,负温度系数的热敏电阻随温度升高
新教材2023年秋高中物理第5章传感器2.常见传感器的工作原理及应用课件新人教版选择性必修第二册
提示：温度降低，热敏电阻的阻值变大，干路中的电流变小，R2两
端的电压变小，故电压表的示数变小。
1．电阻式传感器性能比较
热敏电阻
金属热电阻
光敏电阻
正温度系数的热敏电
特
点
阻，随温度升高阻值 电阻率随温 在 强 光 下 电 阻
变大；负温度系数的 度的升高而 小 ， 在 弱 光 下
热敏电阻，随温度升 增大
力传感器的应用——电子秤工作原理
1．压力(两个应变片的形变)引起电阻变化。如图所示，金属梁右端
固定，上下表面各贴一个应变片，金属梁自由端受力F时，金属梁
发生弯曲，上表面应变片拉伸，阻值变大，下表面应变片压缩，阻
值变小。
2．两个应变片的电压差发生变化，力F越大，电压差就越大。如果
让应变片中通过的电流保持恒定，则上表面应变片两端电压变大，
高阻值减小
电阻大
电阻应变片
受到拉力时，
电阻变大；受
到压力时，电
阻变小
热敏电阻
敏感
材料
优点
金属热电阻
半导体
金属
灵敏度好
测温范围大
光敏电阻
把硫化镉涂敷在绝缘板
上，其表面镀银
灵敏度好
电阻应变片
金属材料
灵敏度好
无光照时，载流子极
原理
温度影响电阻率
少，导电性能差；随着
光照的增强，载流子增
多，导电性变好
应用
空调机
实质是电流表)。其中AO∶BO＝5∶1。已知压力传感器的电阻与其
所受压力的关系如下表所示。
压力F/N
0
电阻R/Ω 300
50
100
150
200
250
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传感器原理及典型应用
授课内容
B 中的主要元件是 0 自动计数原理是 ⑵ 0 图一
例题 2 U 的变化情况是
） B 变小
D.变小 图
的电容式 测
0 A 是
的电容式传感器，原理是
例题3、图甲是测量
在处出现火情时，显示器的电流
图，其中 传感器，原理是
C.I 变小，U 变大
A.I 变大，U 变大
I 变小，U
变大，U 例题1、（ 1）如图是利用光敏电阻自动计数的示意 其中R 为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为 I 、报警器两端的电压 如图是一火警报警的一部分电路示意图。
。
图乙是 值班室的显示器，a b 之间接报警器。
当传感器 R 2所
甲
例题4、唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。
其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。
下列说法正确的是（）
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
图四图五
例题5、惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。
加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。
滑块原来静止，弹簧处于自然长度。
滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。
1）设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S,则这段时间内导弹的加速度
（）
A.方向向左，大小为k S/m
B.方向向右，大小为k S/m
C.方向向左，大小为2k S/m
D.方向向右，大小为2k S/m
2）若电位器（可变电阻）总长度为L,其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上,当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U,作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a的函数关系式。