【創(chuàng)新設(shè)計】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點演練活頁規(guī)范訓(xùn)練揭開傳感發(fā)的“面紗” 常見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（工作過稈（光敏電限（熱昨阻（特點及應(yīng)用第五章傳感器及其痕用常見傳感器第1節(jié)第自主學(xué)習(xí)I名師解疑 分類例析I.課堂對點演練活頁規(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)感知并檢測出 待測對象信息的傳感器，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)識別和檢測信息的傳感器，如氣 敏傳感器.生物傳感器是利用生物化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息的傳感器，如組織傳感器.分類例析|.課堂對點演練活頁規(guī)范訓(xùn)練課熱身夯實雙墓 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，并按照一定規(guī)律把光 信號轉(zhuǎn)換成電信號 的器件或裝置.2. 光敏電阻在被光照射時，它的電阻

3、發(fā)生變化，這樣光敏電 阻可以把光照強弱轉(zhuǎn)換為電阻大小這個電學(xué)量.3. 光敏電阻的阻值隨光照的增強而減小 4. 常見的光電傳感器：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|.課堂對點演練|_活頁規(guī)范訓(xùn)練O OT T3.熱敏電

4、阻器的兩種型號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課堂對點演練|_活頁規(guī)范訓(xùn)練L02名師解疑名師點睛、對傳感器的正確理解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，這些輸出信號是非常微弱的，一般要經(jīng)過放大 等處理后，再通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作.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)進行工作

5、 的.根據(jù)測量的不同，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)于空穴在移動物理型傳感器是利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì) （如電阻、電壓、電容、磁場等）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,用以檢測與識別生物體內(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，分別對應(yīng)酶傳感器、微生 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，每個原子的最外層 有

6、 4 個電子.由于熱運動或其他原因，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，在原來的地方就留下一個空位，稱為“空穴”空穴相當(dāng)于一個正電 荷.當(dāng)這個空穴由附近原子中的電子來填補時，就出現(xiàn)了一個_ 自主學(xué)習(xí)名師解疑I分類例析I-課堂對點演練|_活頁規(guī)范訓(xùn)練圖5-1、如果有了外電場， 自由電子和空穴會向相反的方向做定向 移動，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，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的空穴，半導(dǎo)體中會有更多的載流子，于是導(dǎo)電性能明顯地增強.2. 光敏電阻的特性(1) 阻值特點：阻值隨光照

7、強度的增大而減小.(2) 導(dǎo)電機理：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，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的空穴，導(dǎo)電性能變好，電阻變小.(3) 作用：光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻大小這個電學(xué)量.三、熱敏電阻和金屬熱電阻1. 熱敏電阻(1) 特點：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熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電 阻這個電學(xué)量._自主學(xué)習(xí)L名師解疑I分類例析|.課堂對點演練|_活頁規(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-溫度特性來測量溫度，控制溫度和元件、器件、電路的溫度補償；利用非線性特性完成穩(wěn)壓、限幅、開 關(guān)、過流保護的作用；利用不同媒質(zhì)熱耗散特性的差異測量 流量、流速、液面、熱導(dǎo)、真空度等；利用熱慣性作為時間延遲器.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熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個 電學(xué)量.下降._自主學(xué)習(xí)名師解疑I分類例析|.課堂對點演練|_活頁規(guī)范訓(xùn)練FENLEILIXI03分類例析典例林析以題說法類型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)照射光強度增大時（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撥 當(dāng)照射光強度增大時，光敏電阻阻值發(fā)生變 化，然后根據(jù)直流電路的動態(tài)分析方法進行判斷.分類例析 |.課堂對點演練解析 光的

10、強度是被測量，光敏電阻尺 3 為光敏感元件，同 時也是轉(zhuǎn)換器件.當(dāng)光強度增大時，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 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 正確，D 項錯誤.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 項正確；結(jié)合干路電站 增大知流過小燈泡的流必增大，則小燈泡的功率增大，C 項正 確.圖51自主學(xué)習(xí)L名師解疑活頁規(guī)范EFENLEILIXI03分類例析典例林析以題說法答案 ABC借題發(fā)揮 在光照時，光敏電阻阻值發(fā)生變化，阻值隨光 強的增加而減小，在電路中，電流和電壓也會發(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，表針將向_ （選填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射匕，表針將向_ （選填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動歐姆表圖 51、2 4解析光敏電阻受光照越強，電阻越小，所以將匕用不透光的黑紙包起來，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|.課堂對點演練|_活頁規(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、測溫范圍大、靈敏度高D.圖線 2 的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高思路點撥（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 |,課堂對點演練解析 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、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān) S 后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時，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|.課堂對點演練|_活頁規(guī)范訓(xùn)練答案變暗 C即時演媒輕松達(dá)標(biāo)自主學(xué)習(xí)I名師解疑分類例析I.課堂對點演練丨 活頁規(guī)范訓(xùn)練|_金,KETANQDUIDIANYANLIAN-04課堂對點演練1如圖 51、2 7 所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖,其中心為光敏電阻，&為定值電阻.此光電計數(shù)器的基本工作圖 51、2-7A.當(dāng)有光照射弘時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照射乞時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次的光照時，電阻增大，電路中電流減小，$兩端電壓降 低，信號處理系統(tǒng)得到低電壓，計數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電

15、 壓，就計一個數(shù)，原理是（）.自主學(xué)習(xí)I名師解疑分類例析|.課堂對點演練|_活頁規(guī)范訓(xùn)練L解析光電計數(shù)從而達(dá)到自動計數(shù)的目的.答案 AC2.把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開關(guān)、電源按如 圖 5 1、2-8 甲所示電路連接，制成光電報警裝置.當(dāng)報警器 有光照射時，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)沒有光照或者光照很弱時，蜂鳴 器不發(fā)聲.光敏電阻：光敏電阻受光照后，阻值會變小.干簧管繼電器開關(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，線圈產(chǎn)生的 磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化，兩個簧片在磁力 作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài).當(dāng)線圈中沒有電流或 者電流很微

16、弱時，磁場消失，簧片在彈力的作用下回復(fù)到分離 狀態(tài).試說明光電報警器的工作原理.自主學(xué)習(xí)名師解疑答案 當(dāng)報警器有光照射時，光敏電阻阻值減小，電路中電流增大，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片 磁化，兩個簧片由原來的分離狀態(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)沒有光照射或光照很微弱時，光 敏電阻阻值很大，電路中的電流很小，干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧 片處于分離狀態(tài)，連接蜂鳴器活頁規(guī)范訓(xùn)練圖5-1.2-8分類例析|.課堂對點演練的電路斷開，蜂鳴器不發(fā)聲.課堂對點演練活頁規(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（）.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，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，故 C 正確，其余各項均錯.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)