【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2013-2014學(xué)年高中物理魯科版選修.

1、 PHYSICS n_自主學(xué)習(xí) | 名師解疑分類例析課堂對(duì)點(diǎn)演練活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練揭開(kāi)傳感發(fā)的“面紗” 常見(jiàn)傳戒呑的工作履理讀圖究理探源知新（基本概念（傳感器元件（工作過(guò)稈（光敏電限（熱昨阻（特點(diǎn)及應(yīng)用第五章傳感器及其痕用常見(jiàn)傳感器第1節(jié)第自主學(xué)習(xí)I名師解疑 分類例析I.課堂對(duì)點(diǎn)演練活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練 I 課標(biāo)定位1. 知道什么是傳感器，了解傳感器的分類，理解其工作 原理.2. 知道溫度傳感器的原理，了解溫度傳感器在生活中的 應(yīng)用.3. 知道光傳感器的原理，了解光電傳感器在生活中的應(yīng) 用._ 自主學(xué)習(xí)L名師解疑I01 自主學(xué)習(xí)一、傳感器及種類1.定義：能夠感受外界信息并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件

2、或裝置.2.分類：按工作原理的不同把傳感器分為物理傳感器、 化學(xué)傳感器和生物傳感器.物理傳感器是利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測(cè)出 待測(cè)對(duì)象信息的傳感器，如電容傳感器、光電傳感器.化學(xué)傳感器是利用化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)信息的傳感器，如氣 敏傳感器.生物傳感器是利用生物化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)信息的傳感器，如組織傳感器.分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練課熱身夯實(shí)雙墓 II3.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路 組成. 敏感元件是傳感器的核心部分.二、光電傳感器的原理1. 光電傳感器是一種能夠感受光信號(hào)，并按照一定規(guī)律把光 信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 的器件或裝置.2. 光敏電阻在被光照射時(shí)，它的電阻

3、發(fā)生變化，這樣光敏電 阻可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻大小這個(gè)電學(xué)量.3. 光敏電阻的阻值隨光照的增強(qiáng)而減小 4. 常見(jiàn)的光電傳感器：光敏電阻、光敏晶體管、光電二極管、光電三極管、光電池等，它們都是利用某些物質(zhì)在光照射下電學(xué) 特性隨之變化的性質(zhì)制成的三、探究溫度傳感器的原理1.溫度傳感器圖 51、2-1溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝 置.常見(jiàn)的溫度傳感器有熱敏電阻 和 熱電偶等.2.熱敏電阻熱敏電阻利用半導(dǎo)體材料制成， 其電阻值隨溫度變化明顯如 圖5-1.2 1 所示為某一熱敏電阻的電阻一溫度特性曲線._自主學(xué)習(xí)名師解疑I分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練O OT T3.熱敏電

4、阻器的兩種型號(hào)及其特性熱敏電阻器是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件.在工作 溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度的升高而增加 的是正溫度系數(shù)(PTC) 熱敏電阻器；電阻值隨溫度的升高而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器._ 自主學(xué)習(xí)名師解疑I分類例析L課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練L02名師解疑名師點(diǎn)睛、對(duì)傳感器的正確理解1.傳感器的原理傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃 度、速度、酸堿度等，而它輸出的大多是電學(xué)量，如電壓、電 流、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，一般要經(jīng)過(guò)放大 等處理后，再通過(guò)控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作.2.傳感器的分類常用傳感器是利用某些物理、化學(xué)或生物效應(yīng)進(jìn)行工作

5、 的.根據(jù)測(cè)量的不同，可將傳感器分為物理型、化學(xué)型和生物 型三類.斤的空穴，這種變化相當(dāng)于空穴在移動(dòng)物理型傳感器是利用被測(cè)量物質(zhì)的某些物理性質(zhì) （如電阻、電壓、電容、磁場(chǎng)等）發(fā)生明顯變化的特性制成的，如光電傳感 器、力學(xué)傳感器等.化學(xué)型傳感器是利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)換成為電學(xué)量的敏感元件制成的生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的,用以檢測(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器，生物或生物物質(zhì) 主要是指各種酶、微生物、抗體等，分別對(duì)應(yīng)酶?jìng)鞲衅?、微?物傳感器、免疫傳感器等.二、光敏電阻的基本特性1. 半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理如圖 5 1、22 是硅原子排列示意圖，每個(gè)原子的最外層 有

6、 4 個(gè)電子.由于熱運(yùn)動(dòng)或其他原因，其中極少數(shù)電子可能獲得較大的能量，掙脫原子的束縛而成為自由電子.這樣，在原來(lái)的地方就留下一個(gè)空位，稱為“空穴”空穴相當(dāng)于一個(gè)正電 荷.當(dāng)這個(gè)空穴由附近原子中的電子來(lái)填補(bǔ)時(shí)，就出現(xiàn)了一個(gè)_ 自主學(xué)習(xí)名師解疑I分類例析I-課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練圖5-1、如果有了外電場(chǎng)， 自由電子和空穴會(huì)向相反的方向做定向 移動(dòng)，于是在半導(dǎo)體中形成了電流.自由電子和空穴都叫做載 流子.當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照或者溫度升高時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更多的空穴，半導(dǎo)體中會(huì)有更多的載流子，于是導(dǎo)電性能明顯地增強(qiáng).2. 光敏電阻的特性(1) 阻值特點(diǎn)：阻值隨光照

7、強(qiáng)度的增大而減小.(2) 導(dǎo)電機(jī)理：光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料做成，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照而溫度升高時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更多的空穴，導(dǎo)電性能變好，電阻變小.(3) 作用：光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻大小這個(gè)電學(xué)量.三、熱敏電阻和金屬熱電阻1. 熱敏電阻(1) 特點(diǎn)：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關(guān).溫度變化，阻值有明顯變化.(2) 作用：熱敏電阻可以將溫度的高低這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電 阻這個(gè)電學(xué)量._自主學(xué)習(xí)L名師解疑I分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練(3) 分類：熱敏電阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制 成.半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能對(duì)溫度的變化很敏感，

8、熱敏電阻所 用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類：正溫度系數(shù)熱敏電阻、負(fù) 溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻.正溫度系數(shù)的熱敏材料(PTC),它的電阻隨溫度上升而增 加.負(fù)溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC),它的電阻隨溫度的上升而臨界溫度系數(shù)的熱敏材料(CTC),它的電阻在很小的溫度范圍(臨界)內(nèi)急劇下降.熱敏電阻的用途 熱敏電阻器的用途十分廣泛，主要應(yīng)用于:利用電阻-溫度特性來(lái)測(cè)量溫度，控制溫度和元件、器件、電路的溫度補(bǔ)償；利用非線性特性完成穩(wěn)壓、限幅、開(kāi) 關(guān)、過(guò)流保護(hù)的作用；利用不同媒質(zhì)熱耗散特性的差異測(cè)量 流量、流速、液面、熱導(dǎo)、真空度等；利用熱慣性作為時(shí)間延遲器.2. 金屬熱電阻有些金屬的電阻率隨

9、溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以做成傳感器，稱為熱電阻.金屬電阻隨溫度的升高而增加.金屬熱電阻也是將溫度的高低這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè) 電學(xué)量.下降._自主學(xué)習(xí)名師解疑I分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練FENLEILIXI03分類例析典例林析以題說(shuō)法類型n光敏電阻的特性【典例 1】如圖 5 1、23 所示，心、$為定值電阻，L 為 小燈泡，心為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)（A.電壓表的示數(shù)增大B./?2 中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大思路點(diǎn)撥 當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，光敏電阻阻值發(fā)生變 化，然后根據(jù)直流電路的動(dòng)態(tài)分析方法進(jìn)行判斷.分類例析 |.課堂對(duì)點(diǎn)演練解析 光的

10、強(qiáng)度是被測(cè)量，光敏電阻尺 3 為光敏感元件，同 時(shí)也是轉(zhuǎn)換器件.當(dāng)光強(qiáng)度增大時(shí)，耳阻值減小，外電路電阻 隨碼的減小而減小，他兩端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí) 內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A 項(xiàng) 正確，D 項(xiàng)錯(cuò)誤.由路端電壓減小，而弘兩端電壓增大，可知心 兩端電壓必減小，則尺 2 中電流減小，故 B 項(xiàng)正確；結(jié)合干路電站 增大知流過(guò)小燈泡的流必增大，則小燈泡的功率增大，C 項(xiàng)正 確.圖51自主學(xué)習(xí)L名師解疑活頁(yè)規(guī)范EFENLEILIXI03分類例析典例林析以題說(shuō)法答案 ABC借題發(fā)揮 在光照時(shí)，光敏電阻阻值發(fā)生變化，阻值隨光 強(qiáng)的增加而減小，在電路中，電流和電壓也會(huì)發(fā)生

11、相應(yīng)的變 化，這樣就把光學(xué)量轉(zhuǎn)變成了電學(xué)量.【變式 1】 如圖 5 1、2-4 所示，將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻比的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的中央.若用不透光的黑紙將匕包裹起來(lái)，表針將向_ （選填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動(dòng)；若用手電筒光照射匕，表針將向_ （選填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動(dòng)歐姆表圖 51、2 4解析光敏電阻受光照越強(qiáng)，電阻越小，所以將匕用不透光的黑紙包起來(lái)，電阻增大，指針左偏；若用手電筒光照射 RP電阻減小，指針右偏. 答案左右_自主學(xué)習(xí)名師解疑I分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練多 熱敏電阻和金屬熱電阻_【典例 2】如圖 5 1、25 所

12、示為電阻 R 隨溫度卩變化的圖圖 5K 25A.圖線 1 是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的B.圖線 2 是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的C 圖線 1 的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高D.圖線 2 的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高思路點(diǎn)撥（1）熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值隨溫度的變化 方向是相反的.（2）熱敏電阻隨溫度變化明顯.分類例析 |,課堂對(duì)點(diǎn)演練解析 熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，電阻隨溫度升高而減 小，且靈敏度高，金屬熱電阻隨溫度升高電阻增大，靈敏度不 高，但測(cè)溫范圍大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，故汗、D 正確.答案 BD借題發(fā)揮牢記熱敏電阻特性是解決此題的關(guān)鍵.熱敏電 阻

13、的阻值隨溫度的升高不一定減小，正溫度系數(shù)的熱敏電阻（PT C）其阻值隨溫度的升高而增大.類型線，下列)自主學(xué)習(xí)L名師解疑活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練【變式 2】如圖 5 1、2 6 所示，由電源、小燈泡.電阻絲、開(kāi)關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān) S 后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化是_,發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是（）.A.小燈泡的電阻發(fā)生了變化B.小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C 電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D.電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化解析 電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增 大，電路中電流減小，根據(jù)P-PRP-PR知，小燈泡的實(shí)際功率減 小，所以變暗_自主學(xué)習(xí)L名師解

14、疑I分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練答案變暗 C即時(shí)演媒輕松達(dá)標(biāo)自主學(xué)習(xí)I名師解疑分類例析I.課堂對(duì)點(diǎn)演練丨 活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練|_金,KETANQDUIDIANYANLIAN-04課堂對(duì)點(diǎn)演練1如圖 51、2 7 所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖,其中心為光敏電阻，&為定值電阻.此光電計(jì)數(shù)器的基本工作圖 51、2-7A.當(dāng)有光照射弘時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照射乞時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次的光照時(shí)，電阻增大，電路中電流減小，$兩端電壓降 低，信號(hào)處理系統(tǒng)得到低電壓，計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電

15、 壓，就計(jì)一個(gè)數(shù)，原理是（）.自主學(xué)習(xí)I名師解疑分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練|_活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練L解析光電計(jì)數(shù)從而達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)的目的.答案 AC2.把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開(kāi)關(guān)、電源按如 圖 5 1、2-8 甲所示電路連接，制成光電報(bào)警裝置.當(dāng)報(bào)警器 有光照射時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)沒(méi)有光照或者光照很弱時(shí)，蜂鳴 器不發(fā)聲.光敏電阻：光敏電阻受光照后，阻值會(huì)變小.干簧管繼電器開(kāi)關(guān)：由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成，如 圖 5 1、2 8 乙所示，當(dāng)線圈中有一定的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的 磁場(chǎng)使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片在磁力 作用下由原來(lái)的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài).當(dāng)線圈中沒(méi)有電流或 者電流很微

16、弱時(shí)，磁場(chǎng)消失，簧片在彈力的作用下回復(fù)到分離 狀態(tài).試說(shuō)明光電報(bào)警器的工作原理.自主學(xué)習(xí)名師解疑答案 當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí)，光敏電阻阻值減小，電路中電流增大，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片 磁化，兩個(gè)簧片由原來(lái)的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài)，鋒鳴器電路 接通，蜂鳴器發(fā)聲.反之，當(dāng)沒(méi)有光照射或光照很微弱時(shí)，光 敏電阻阻值很大，電路中的電流很小，干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧 片處于分離狀態(tài)，連接蜂鳴器活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練圖5-1.2-8分類例析|.課堂對(duì)點(diǎn)演練的電路斷開(kāi)，蜂鳴器不發(fā)聲.課堂對(duì)點(diǎn)演練活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練3如圖 5-1. 2 - 9 所示，為定值電阻，尺 2 為負(fù)廈度系數(shù) 的熱敏電阻,L 為燈泡, 當(dāng)狙度降応時(shí)（）.A./?嚴(yán)端的電壓坨大B.電波表的示數(shù)坨大C.小燈泡的亮度交強(qiáng)D.仝燈泡的亮度交弱解析 施與燈 L并聯(lián)后與虬串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)溫度降低時(shí)，熱敏電阻/?2 的阻值增大，外電路電阻增大，電 流表讀數(shù)變小，心兩端電壓減小，燈 L 兩端電壓增大，燈泡亮度 變強(qiáng)，故 C 正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò).答案 C4如圖 5 1、2-10 所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示化情況正確的是（ ）.如果R 為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化非常A.如果為金屬熱電阻，讀數(shù)變大,且變化非常明顯B.如果/?為金屬熱電阻，讀數(shù)