選修3-2第六章第1節(jié)傳感器及其工作原理學案

PAGEPAGE5選修3-2第六章第1節(jié)：傳感器及其工作原理學案課前預習學案預習內(nèi)容【預習目標】：了解什么是傳感器，傳感器中常見的三種敏感元件光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件及其它們的工作原理。三種常見的敏感元件（1）光敏電阻=1\*GB3①材料及構造=2\*GB3②工作原理=3\*GB3③功能：把__________（光學量）轉換為______（電學量）。（2）熱敏電阻和金屬熱電阻=1\*GB3①熱敏電阻a）材料b）特點c）功能：把_______轉換為_______（電學量）。d）分類：正溫度系數(shù)PTC熱敏電阻（特點）負溫度系數(shù)NTC熱敏電阻（特點）=2\*GB3②金屬熱電阻a）材料b）特點c）功能：把_______轉換為_______（電學量）。（3）霍爾元件=1\*GB3①材料及構造=2\*GB3②霍爾電壓：_________________________。推導：=3\*GB3③功能：把_________（磁學量）轉換為_______（電學量）。傳感器功能：能將力、溫度、光、聲、物質成分等_________轉化為______的課內(nèi)探究學案【學習目標】（1）、了解什么是傳感器，知道非電學量轉化為電學量的技術意義；（2）、知道傳感器中常見的三種敏感元件光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件及其它們的工作原理。（3）、了解傳感器的應用。（4）、通過對實驗的觀察、思考和探究，讓學生在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時，經(jīng)歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養(yǎng)學生的觀察能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力?！緦W習重點】：理解并掌握傳感器的三種常見敏感元件的工作原理。【學習難點】：分析并設計傳感器的應用電路?！緦W習用具】：干簧管，磁鐵，光敏電阻、熱敏電阻演示儀、傳感器簡單應用實驗盒、萬用表?！緦W習過程】（一）傳感器【身邊現(xiàn)象觀察】感受傳感技術在信息時代的作用和意義1、自動門，利用人體的紅外微波來開關門2、日光控制路燈的開關3、遙控器控制電視開關4、聲音強弱控制走廊照明燈開關等5、煙霧報警器，利用煙敏電阻來測量煙霧濃度，從而達到報警目的6、手機，數(shù)碼相機的照相機，利用光學傳感器來捕獲圖象7、電子稱，利用力學傳感器（導體應變片技術）來測量物體對應變片的壓力，從而達到測量重量目的8、水位報警，溫度報警，濕度報警，光學報警等都是……9、機器人：傳感器在機器人中，是必不可少的元件。傳感器是機器人獲取外部部信息的唯一途徑。有的傳感器就像人的眼睛，可以感受到光的強弱，有的傳感器則像人的皮膚，可以感受到溫度的變化，有的傳感器還能聽到聲音。傳感器就是機器人的感覺器官，它能將外界信息轉換成電信號，并傳送給單片機進行加工處理。安裝了各種傳感器的簡易機器人具有對外界環(huán)境的變化作出反應的能力?！緦ёx】仔細研讀教材P51—52，體會什么是傳感器以及傳感器的作用傳感器的定義：角度位移電流速度傳感器壓力電壓濕度聲強光照干簧管和音樂茶杯能夠感受非電學量并將它按照一定規(guī)律轉化成電學量的一類元件或組件傳感器的工作原理：【導讀】研讀課文P52，體會光敏電阻和熱敏電阻的作用，能區(qū)分熱敏電阻和金屬熱電阻Ω【導思】根據(jù)演示實驗并結合教材P57的內(nèi)容，思考問題：Ω（1）光敏電阻的電阻率與什么有關？（2）光敏電阻受到光照時會發(fā)生什么變化？怎樣解釋？（3）光敏電阻能夠將什么量轉化為什么量？（4）如右圖所示，隨著光照強度的增加，多用表的指針將如何偏轉？【導思】根據(jù)演示實驗并結合教材58頁有關內(nèi)容，思考問題：（1）金屬導體與半導體材料的導電性能與溫度的變化關系是否相同？（2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點？（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠將什么量轉化為什么量？（4）隨著熱水倒入多少的不同，歐姆表有何變化元件。（二）當堂檢測R1R2R1R2R3ba例2、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點后，用墨紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是（）A、置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B、置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C、用墨紙包住元件與不用墨紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D、用墨紙包住元件與不用墨紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻例3、如圖所示，將萬用表的選擇開關置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與NTC熱敏電阻Rt的兩端相連，這時指針恰好指在刻度盤的正中間。若往Rt上擦一些酒精，指針將向_____（填“左”或“右”）移動；若用吹風機將熱風吹向Rt，則指針將向_____（填“左”或“右”）移動。（遷移）若Rt為PTC熱敏電阻，情況如何？例4、電磁流量計廣泛應用于測量可導電流體（如污水）在管中的流量（即單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面積的流體的體積）。為了簡化，假設流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c。流量計的兩端與輸送流體的管道相連（圖中的虛線）。圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料?，F(xiàn)于流量計所在處加磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當導電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為（）A、B、C、D、例5、如圖所示是電阻式溫度計，一般是利用金屬鉑做的，已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況，測出鉑絲的電阻就可以知道其溫度.這實際上是一個傳感器，它是將________轉化為________來進行測量的.（三）課后練習與提高1．關于光敏電阻，下列說法正確的是（）A．光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量B．硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子極少，導電性能不好C．硫化鎘是一種半導體材料，無光照射時，載流子較少，導電性能良好D．半導體材料的硫化鎘，隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好2．霍爾元件能轉換哪兩個量（）A．把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量B．把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量C．把力轉換為電壓這個電學量D．把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量３．如圖所示是測定位移的電容式傳感器，其工作原理是哪個量的變化，造成其電容的變化（）A．電介質進入極板的長度第3題B．兩極板間距第3題C．兩極板正對面積第4題R第4題R2R1R3４．如圖所示，Ｒ１、Ｒ２為定值電阻，Ｌ是小燈泡，Ｒ３為光敏電阻，當照射光強度增大時，（）A．電壓表的示數(shù)增大B．Ｒ２中電流減小C．小燈泡的功率增大第5題R第5題R3R4R1R25．如圖所示，Ｒ３是光敏電阻，當開關Ｓ閉合后在沒有光照射時，a、b兩點等電勢，當用光照射電阻Ｒ３時，則（）A．Ｒ３的電阻變小，a點電勢高于b點電勢B．Ｒ３的電阻變小，a點電勢低于b點電勢C．Ｒ３的電阻變小，a點電勢等于b點電勢D．Ｒ３的電阻變大，a點電勢低于b點電勢6．有一電學元件，溫度升高時電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（）A．金屬導體B．絕緣體C．半導體D．超導體7．如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況示意圖?，F(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴P于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是（）A．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯第7題C．如果R為熱敏電阻（用半導體材料制作），讀數(shù)變化非常明顯第7題D．如果R為熱敏電阻（用半導體材料制作），讀數(shù)變化不明顯8．如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況。以下說法中正確的是（）A．將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大B．在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平第8題C．在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平第8題