高二物理人教版选修3～2课件：第六章 传感器 本章整合
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高中物理 第6章 传感器 第2节 传感器的应用课件 新人教版选修3-2
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化 发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三 极管上，电阻变小，发出警报
D．以上说法均不正确
解析：选C 由火灾报警器的工作原理可知，发生火灾时烟 雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电 阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，选 项C对．
的弹力变为F2′＝20 N．规定汽车运动的方向为正，由牛顿第
二定律得F＝F2′＝ma2，得a2＝
F2′ m
＝－10
m/s2，负号表示方
向向后(向左)．
答案：(1)4 m/s2 方向向右(即A指向B) (2)10 m/s2，方向向左(即B指向A)
要点二 传感器的应用实例 1．力传感器的应用——电子秤 (1)组成及敏感元件：由金属梁和 1 __应__变__片____组成，敏感 元件是 2 ____应__变__片__．
簧作用在传感器上的力为压力时，示数为正；当弹簧作用在传 感器上的力为拉力时，示数为负．现将装置沿运动方向固定在 汽车上．汽车静止时，A、B的示数均为10 N．(g取10 m/s2)
(1)若传感器A的示数为14.0 N，B的示数为6.0 N，求此时汽 车的加速度大小和方向；
(2)当汽车以什么样的加速度运动时，传感器A的示数为零？
(3)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟 悉常用电子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．
(4)执行机构分析：传感器的应用，不仅包含非电学量如何 向电学量转换的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构 进行工作的过程．
①以力传感器为例：传感器感受力的信息(如大小、方向是 否变化等)后转换为电压、电流、电阻等电学量，然后经过放 大，传输到执行机构进行某种操作(如借助继电器控制电路通 断，借助仪表进行显示等)．
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三 极管上，电阻变小，发出警报
D．以上说法均不正确
解析：选C 由火灾报警器的工作原理可知，发生火灾时烟 雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电 阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，选 项C对．
的弹力变为F2′＝20 N．规定汽车运动的方向为正，由牛顿第
二定律得F＝F2′＝ma2，得a2＝
F2′ m
＝－10
m/s2，负号表示方
向向后(向左)．
答案：(1)4 m/s2 方向向右(即A指向B) (2)10 m/s2，方向向左(即B指向A)
要点二 传感器的应用实例 1．力传感器的应用——电子秤 (1)组成及敏感元件：由金属梁和 1 __应__变__片____组成，敏感 元件是 2 ____应__变__片__．
簧作用在传感器上的力为压力时，示数为正；当弹簧作用在传 感器上的力为拉力时，示数为负．现将装置沿运动方向固定在 汽车上．汽车静止时，A、B的示数均为10 N．(g取10 m/s2)
(1)若传感器A的示数为14.0 N，B的示数为6.0 N，求此时汽 车的加速度大小和方向；
(2)当汽车以什么样的加速度运动时，传感器A的示数为零？
(3)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟 悉常用电子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．
(4)执行机构分析：传感器的应用，不仅包含非电学量如何 向电学量转换的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构 进行工作的过程．
①以力传感器为例：传感器感受力的信息(如大小、方向是 否变化等)后转换为电压、电流、电阻等电学量，然后经过放 大，传输到执行机构进行某种操作(如借助继电器控制电路通 断，借助仪表进行显示等)．
人教版高中物理选修32第6章传感器课件共15张
原理：硫化镉是半导体材料，其表面受到光照强度不同时，两个电极间的电阻也 不一样。随着光照增强，载流子增多，导电性变好。
【演示】光敏电阻：路灯控制、计数装置
二、教学分析
眼见为实 一.传感器及其工作原理 二.传感器的应用
（2）热敏电阻：用半导体材料制成，电阻随温度升高而 减小，温度特性曲线如图
热敏电阻（正温度系数、负温度系数）；热敏温度计
一、教学依据
高考考试说明
52 常用传感器的工作原理
Ⅰ
Байду номын сангаас
二、教学分析
•本章特点： •属于“非主干知识〞，表达应用或综合，具有创新性。 能联系科技开展、日常生活， •教学建议： •转化思想 •眼见为实 •培养分析能力
二、教学分析
转换思想 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
选修3-2
传感器
教学建议
目录
• 一、教学依据 • 二、教学建议 • 三、课时分配
一、教学依据
课程标准的要求
交变电流 1.知道非电学量转化为电学量的意义。
第1节
2.通过实验，知道常见传感器的工作原理。
3.列举传感器在生活和生产中的应用。
第2、3节
《课程标准》将“传感器”列为选修3-2模块的二级主题，体现《课程标准》 对科学、技术与社会相互关系的关注。
谢谢！
传感器 敏感元件 转换器件 转换电路
电压 电流 电阻 电容
能通过电学仪 表观察
二、教学分析
眼见为实
一.传感器及其工作原理 二.传感器的应用
1. 敏感元件 （1）光敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随光照增强而减小，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。
【演示】光敏电阻：路灯控制、计数装置
二、教学分析
眼见为实 一.传感器及其工作原理 二.传感器的应用
（2）热敏电阻：用半导体材料制成，电阻随温度升高而 减小，温度特性曲线如图
热敏电阻（正温度系数、负温度系数）；热敏温度计
一、教学依据
高考考试说明
52 常用传感器的工作原理
Ⅰ
Байду номын сангаас
二、教学分析
•本章特点： •属于“非主干知识〞，表达应用或综合，具有创新性。 能联系科技开展、日常生活， •教学建议： •转化思想 •眼见为实 •培养分析能力
二、教学分析
转换思想 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
选修3-2
传感器
教学建议
目录
• 一、教学依据 • 二、教学建议 • 三、课时分配
一、教学依据
课程标准的要求
交变电流 1.知道非电学量转化为电学量的意义。
第1节
2.通过实验，知道常见传感器的工作原理。
3.列举传感器在生活和生产中的应用。
第2、3节
《课程标准》将“传感器”列为选修3-2模块的二级主题，体现《课程标准》 对科学、技术与社会相互关系的关注。
谢谢！
传感器 敏感元件 转换器件 转换电路
电压 电流 电阻 电容
能通过电学仪 表观察
二、教学分析
眼见为实
一.传感器及其工作原理 二.传感器的应用
1. 敏感元件 （1）光敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随光照增强而减小，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。
人教版高中物理选修3-2 传感器及其工作原理 PPT课件
_减__小___。
（2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如： 硫化镉
（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_载__流__子___ （自由电子和空穴）来导电
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
3．热敏电阻和金属热电阻
演示实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏 电阻放到盛水的杯中，向杯里倒入热水，
2、传感器的工作原理：
非电学量
敏感元件
转换电路
电学量
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）
例1．如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡， R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A．AB电C压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
干簧继电器的应用事例： 实验电源的过载保护(无需保险丝)
演示实验2：
出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提 起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。
光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
光照不同，表有何变化？
Ω
根据演示实验并结合教材P52的内容，思考问题： （1）光敏电阻有什么特性？ （2）光敏电阻采用什么材料制作？ （3）半导体材料导电的原理？ （4）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）特性： 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
（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的_载__流__子___ （自由电子和空穴）来导电
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
3．热敏电阻和金属热电阻
演示实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏 电阻放到盛水的杯中，向杯里倒入热水，
2、传感器的工作原理：
非电学量
敏感元件
转换电路
电学量
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）
例1．如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡， R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A．AB电C压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
干簧继电器的应用事例： 实验电源的过载保护(无需保险丝)
演示实验2：
出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提 起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。
光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
光照不同，表有何变化？
Ω
根据演示实验并结合教材P52的内容，思考问题： （1）光敏电阻有什么特性？ （2）光敏电阻采用什么材料制作？ （3）半导体材料导电的原理？ （4）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）特性： 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
(新课标)高中物理 第六章 传感器 1 传感器课件 选修3-2
A．向右偏到某一刻度后回到零刻度 B．向左偏到某一刻度后回到零刻度 C．向右偏到某一刻度后不动 D．向左偏到某一刻度后不动
【解析】
压力F作用时，极板间距d变小，由C＝
εrS 4πkd
，
电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电荷量变大，所以
电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所
以指针将右偏．F不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回
★★★
基础梳理
5
一、传感器
1．传感器
传感器：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物
理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另
一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断
的元件．
传感器 输入量 输出量
工作原理
硅光电池 光
电压
光电效应
光电二极管 光
电压
光电效应
湿敏电阻 湿度 电压(电阻)
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中 B．光敏电阻是一种光电传感器 C．电阻丝可应用于电热设备中 D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
【解析】 热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与 温度的函数关系，测得该热敏电阻的值即可获取温度，从而应 用于温度测控装置中，A项正确；光敏电阻是将光信号与电信号 进行转换的传感器，B项正确；电阻丝通过电流会产生热效应， 可应用于电热设备中，C项正确；电阻对直流和交流均起到阻碍 的作用，D项错误．
四、传感器问题分析方法
1．以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起，
在实际问题中既可以直接考查传感器知识，也可以考查敏感元
件的敏感特性，几种传感器及与其相联系的物理知识，如下
表．
传感器种类
人教版高中物理选修3-2课件：第六章 传感器 章末小结6
物 理 选 修
3-2 ·
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第六章 传感器
2．常见敏感元件及其特性 (1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，
光照减弱电阻增大。
(2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏 电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种。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升高而减小。
物 理 选 修
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第六章 传感器
气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信 号输出，如图所示，B 为将可燃气体或有毒气体浓度(CO，CH4 瓦斯煤气)转换 为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U＝220V 电源、M 排风扇， G 断电器、A 控制电源、S 控制开关。请设计一个家用自动排烟电路，并在图 中完成连线图。 导学号 09152446
物 理 选 修
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第六章 传感器
二、日常生活中常见的传感器及应用 1．几种传感器及与其相联系的物理知识，如下表 传感器种类 光电传感器 温度传感器 力传感器 电容传感器
物 理 选 修
敏感元件 光敏电阻 热敏电阻
与之相联系的物理知识 直流电路动态分析 直流电路问题
压敏电阻等 力学、运动学与直流电路 电容 力、运动与含容电路
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第六章 传感器
解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是
自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度高于70℃～80℃时又 自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3。由于开 关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭 煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开。 答案：由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有 100℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开。
高中物理第六章传感器2传感器的应用课件选修32高二选修32物理课件
线圈产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，故 D 对．
• 【解析】 该同学站在压力传感器上完成一 次下蹲动作过程中，先向下加速，后向下减速， 其加速度方向先向下后向上，即先失重后超重， D正确． • 【答案】 D
12/12/2021
12/12/2021
• 2．如图624所示．两块水平放置的金属板距 离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线 圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一 台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一 个质量为m、电量为＋q的小球．S断开时传感器 上有示数，S闭合时传
＝nΔΔΦt ＝U，又Ud q＝mg，得ΔΔΦt ＝mngqd，故 D 正确．
【答案】 D
12/12/2021
• 学生分组探究二 常见传感器的应用实例 • 第1步探究——分层设问，破解疑难 • 1．如图625所示为一冷库中的自动控温设备， 容器中是导电液体，其液面与两个电极刚刚接触， 试探究分析其自动控温原理．
• 【提示】 用水银温度计，测温时间长，同 时又容易引起交叉感染，用红外线测温仪测温速 度快，也不需要与人体直接接触，又避免了交叉 感染，因此用红外线测温仪较好．
12/12/2021
[后判断]
• 1．应变式力传感器可以用来测量重力，也可 用来测牵√ 引力．( ) • 2．常温下，电熨斗上、下触点应当是分离的，
图 6-2-7
12/12/2021
• 有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的 特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能 自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变 化的关系如图中实线②所示．
•
根据图线解答：
•
(1)为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时
比普遍电熨斗升温快？
高中物理选修3-2第六章传感器-3.传感器的应用(二)(课件)(45张)-PPT优秀课件
C正所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯
泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管（电流越大，发
出的光越强），且R与LED相距不变，下列说法正确的 是（ A ）
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时， L消耗的功率可能不变
一、温度传感器——电饭锅
电饭锅的主要部件感温铁氧体，它的特点是常温下， 具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约为 103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。我们把 103℃就叫做该材料的“居里温度”或“居里点”.
内胆底
感温铁氧体 电热板
转轴
手动开关
永磁铁
接线螺丝
图6.3-1 电饭锅的结构 触点(电源开关)
1 A
2 B
测温仪
三、光传感器的应用——鼠标器
（1）鼠标器的主要组成 鼠标器的内部结构包括：滚轴x，滚轴y，滚球，码盘， 电路板。
（2）鼠标器中光传感器的主要部件
鼠标器的光传感器主要由红外发射管、
红外接收管、滚轴、滚轮组成。
码盘
滚球
红外发射管 (LED)
码盘 滚轴y
甲
滚轴x
滚轴 滚轮
乙
红外 接收管
（C）
A组能力训练题2
2．下列器件是应用光传感器的是 （ AB ） A．鼠标器 B．火灾报警器 C．测温仪 D．电子秤
A组能力训练题3 3．下面元件不属于温度传感器的是（ D ） A．电熨斗 B．电饭锅 C．测温仪 D．鼠标器
A组能力训练题4 4．火灾报警器使用的是（ AB ） A．光传感器 B．温度传感器 C．红外线传感器 D．超声波传感器
实验： 把光敏电阻、多用表的直流电流档和干电池按照图甲 连成电路，对光照的强度进行比较性测量。光敏电阻 受到的光照越强，电路中的电流越大。
人教版高中物理选修3-2 第六章 传感器课后习题讲解课件(共16张PPT)
2、请你设计一个电热水器的控制方案。要求水烧开 时自动断电，而在水温低于沸点约10℃时又自动加热。 同时还要有手动开关，必要时可以在任何温度下立即 加热。
解：加热器用一个100度的KSD301的常闭型温度开 关控制，100度断开，90度接通，再加一个手动开 关即可。
（1）应该把恒温箱内的加热器是接在A、B 端还是C、D端?
（2）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R' 的值 应调节为多少?
AB R/Ω
90
L
50
30
0 50 100150 t/℃ Nhomakorabea电源
甲
图6.2-12 简单的恒温箱温控电路
CD
R R' E
乙
解： （1）A、B端
（2）由图甲知，t=100℃时R=50Ω，则继电器电路中
人教版高中物理选修3-2第六章传感器
6.1传感器及其工作 原理
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、两种电感式微小位移传感器的原理图。图甲中，1是待测的物体，2是可以上下 移动的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁 芯3上绕有线圈4。乙图中，3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中 并且可以随着物体1在线圈中平移。
a
2
3
；R为滑动变阻器,4是滑动片,它与电阻器
任一端间的电阻值都与它到这端的距离 成正比。这个装置实际上是一个加速度
P V
传感器。两个电池E的电压相同。按图连 Q
41 ER E
接电路后，电压表指针的零点调在中央
，当P 端的电势高于Q 端时，指针向零 点右侧偏转。
图6.2-11 自制加速度计
你认为他的设计在原理上可行吗?这
高中物理 第6章 传感器章末小结课件 新人教版选修32
第三十一页，共35页。
为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适 的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下， 该定值电阻应串联在相邻器件________和________(填器件代 号)之间。
第三十二页，共35页。
解析：(1)带正电粒子由 P 向 Q 运动，磁感应强度方向向 下，据左手定则可知 M 端带正电，故电压表的“＋”接线柱 应接“M”。
第六页，共35页。
规律方法
第七页，共35页。
一、传感器的工作原理和常用敏感元件
1．传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声
等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，
通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传
感器原理如框图所示：
非电 学量
→
敏感 元件
第二十八页，共35页。
I(×10－3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 UH(×10－3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8 根据表中数据在给定的坐标上画出 UH－I 图线，利用图 线求出该材料的霍尔系数为______×10－3V·m·A－1·T－1(保留 2 位有效数字)。
第十三页，共35页。
A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指 B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容 越大
第十四页，共35页。
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容 越小
D．如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动 作
第十五页，共35页。
解析：电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件 的一个极板，把导体层当做另一个极板，故 A 正确；手指与 屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越 大，B 正确，C 错误；如果带了手套或手持不导电的物体触 摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导 体层电场的变化，D 错误。
为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适 的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下， 该定值电阻应串联在相邻器件________和________(填器件代 号)之间。
第三十二页，共35页。
解析：(1)带正电粒子由 P 向 Q 运动，磁感应强度方向向 下，据左手定则可知 M 端带正电，故电压表的“＋”接线柱 应接“M”。
第六页，共35页。
规律方法
第七页，共35页。
一、传感器的工作原理和常用敏感元件
1．传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声
等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，
通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传
感器原理如框图所示：
非电 学量
→
敏感 元件
第二十八页，共35页。
I(×10－3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 UH(×10－3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8 根据表中数据在给定的坐标上画出 UH－I 图线，利用图 线求出该材料的霍尔系数为______×10－3V·m·A－1·T－1(保留 2 位有效数字)。
第十三页，共35页。
A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指 B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容 越大
第十四页，共35页。
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容 越小
D．如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动 作
第十五页，共35页。
解析：电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件 的一个极板，把导体层当做另一个极板，故 A 正确；手指与 屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越 大，B 正确，C 错误；如果带了手套或手持不导电的物体触 摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导 体层电场的变化，D 错误。
人教版高中物理选修(3-2)第六章《传感器》考点专题讲座课件
[答案] (1)见解析图 (2)见解析
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
[解析] (1)如图所示。
(2)按图接好电路，合上开关 S，水泵工作，水位升高，当浮子 上升使 B 接触到 S1 时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁 F 有磁力， 拉下衔铁 E，使 S2 断开，电动机 M 不工作，停止注水，当水位下 降使 B 与 S1 脱离，电磁铁电路停止工作，F 无磁性，弹簧的弹力使 D 拉动 E，使 S2 接通，M 工作。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
⑤ 搁置问题抓住老师的思路。碰到自己还没有完全理解老师所讲内容的时候，最好是做个记号，姑且先把这个问题放在一边，继续听老师讲后面的 内容，以免顾此失彼。来自：学习方法网
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
[解析] (1)如图所示。
(2)按图接好电路，合上开关 S，水泵工作，水位升高，当浮子 上升使 B 接触到 S1 时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁 F 有磁力， 拉下衔铁 E，使 S2 断开，电动机 M 不工作，停止注水，当水位下 降使 B 与 S1 脱离，电磁铁电路停止工作，F 无磁性，弹簧的弹力使 D 拉动 E，使 S2 接通，M 工作。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
⑤ 搁置问题抓住老师的思路。碰到自己还没有完全理解老师所讲内容的时候，最好是做个记号，姑且先把这个问题放在一边，继续听老师讲后面的 内容，以免顾此失彼。来自：学习方法网
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知识建构
专题归纳
一
二
三
解析:(1)连接线路如图所示
(2)按图连接好电路,合上开关 S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使 B 接 触到 S1 时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁 F 有磁力,拉下衔铁 E,使 S2 断开, 电动机 M 不工作,停止注水;当水位下降使 B 与 S1 脱离,电路停止工作,F 无 磁性,D 拉动 E,使 S2 接通,M 工作,两次注水。 答案:见解析
本章整合
-1-
知识建构
专题归纳
概念:能把非电学量转换成电学量或电路通断的元件 光敏电阻:光照强时电阻小 敏感元件 热敏电阻:(负温度系数)温度高时电阻小 金属热电阻:温度高时电阻大 霍尔元件:磁信号→电信号 执行机构 应用模式:传感器→放大、转换电路 显示器 计算机系统 力传感器的应用——电子秤(应变片) 声传感器的应用——话筒 电熨斗(双金属片) 应用实例 温度传感器的应用 电饭锅(感温铁氧体) 测温仪(热敏电阻、金属热电阻、热电偶等) 温度报警器(热敏电阻) 鼠标器 光传感器的应用 火灾报警器 光控开关(斯密特触发器、光敏电阻)
传 感 器
知识建构
专题归纳
一
二
三
专题一
传感器的工作原理
1.传感器感受的通常是非电学量,如力、热、磁、光、声等,而它输出的 通常是电学量,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制 系统产生各种控制动作,传感器原理如框图所示: 非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量
2.常见敏感元件及特性 (1)光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强电阻减小, 光照减弱电阻增大。 (2)热敏电阻和金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大,热 敏电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种。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升高而减 小。 (3)霍尔元件:能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元 件,UH=k 。
知识建构
专题归纳
一
二
三
【例题 3】 如图所示,A 是浮子,B 是金属触头,C 为住宅楼房顶上的蓄水 池,M 是带水泵的电动机,D 是弹簧,E 是衔铁,F 是电磁铁,S1、S2 分别为触点 开关,S 为开关,J 为电池。 请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶件可用字母代替)。
IB d
知识建构
专题归纳
一
二
三
3.传感器应用的一般模式
知识建构
专题归纳
一
二
三
【例题 1】某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电 磁量来测量的。 如图甲所示,一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的 水平平台上,极板的面积为 S,极板间的距离为 d,电容器的电容公式为 C=E (E 是常数但未知)。极板 1 固定不动,与 周围绝缘,极板 2 接地,且可在水平平台上滑 动,并始终与极板 1 保持平行。 极板 2 的侧边 与劲度系数为 k、自然长度为 L 的两个完全 相同的弹簧相连,两弹簧的另一端固定,弹簧 L 与电容器垂直。如图乙所示是这一装置的 应用示意图,先将电容器充电至电压为 U 后, 即与电源断开,再在极板 2 的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强 p,使两极板之间的距离发生微小的变化,测得此时电容器的电压改变量为 ΔU。设作用在电容器极板 2 上的静电力不至于引起弹簧可测量到的形变, 试求待测压强 p。
S d
知识建构
专题归纳
一
二
三
解析:该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下,其两端电压随板 间距离变化而变化,从而把力学量(压强 p)转化为电学量(电压)来测量。 因为 U= ,C= ,U'= ΔU=U-U'=
Qd Qd' Q������d − = ES ES ES ES������U 所以 Δd= ,F=pS Q 2k������d 2kE������U 2kΔd=pS,p= = 。 S Q 2kE������U 答案: Q Q C ES d Q C'
知识建构
专题归纳
一
二
三
点拨:热敏电阻在温度较高时阻值较小,此时与之串接的电路电流较大, 只有流过继电器的电流增大到恰当值,才会使继电器工作使 c、d 闭合。 解析:由图甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而降低,是负温度系 数的热敏电阻,设计的控制电路如图所示。当温度低于某一值时,热敏电阻 的阻值较大,流过电磁铁的电流较小,a、 b 为常闭触点,连接上绿灯,绿色指示 灯亮。 当温度高于这一值时,热敏电阻的阻值较小,流过电磁铁的电流较大,c、 d 被闭合,连接上红灯,红色指示灯亮。滑动变阻器作限流式连接,通过调节 满足热敏电阻对某一温度的控制。控制电路如图所示。
知识建构
专题归纳
一
二
三
专题二 传感器的应用
1.传感器问题涉及知识点多、综合性强、能力要求高。传感器的形式 又多种多样,其原理有的还较难理解,因此搞清传感器的工作原理及过程是 求解问题的关键。在处理实际问题时,应注意被测量和转换量之间的关系。 传感器一般把被测量转换成电学量,因此往往与敏感元件构成电路。 认真分 析电路结构和各种敏感元件的特性,注意生活中的一些实例,开阔视野,才能 对具体问题灵活处理。 2.常见传感器:日常生产、生活中常见传感器有:温度传感器、光敏传 感器、压力传感器、红外线传感器、位移传感器等。
答案:见解析
知识建构
专题归纳
一
二
三
专题三 自控电路的分析方法
传感器问题具有涉及知识点多、 综合性强、 能力要求高等特点,而传感 器的形式又多种多样,原理较难理解,搞清传感器的工作原理是求解问题的 关键。 1.确定传感器所感受到的物理量 传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等。 2.转换电路把输出转换成电学量信号 通过转换器件把敏感元件的输出转换成电学量信号,最后借助于转换 电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量。
知识建构
专题归纳
一
二
三
【例题 2】一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示。请应用这 一热敏电阻自行设计一控制电路,当温度高于某一值后红色指示灯亮,而温 度低于这一值时绿色指示灯亮。
给你的器材有:如图乙所示的继电器一只(a、 b 为常闭触点,c、 d 为常开 触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独 立的电池组、开关两个、导线若干。