常見傳感器的工作原理及應(yīng)用+導(dǎo)學(xué)案 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

高二年級(jí)物理學(xué)科導(dǎo)學(xué)案編寫：授課時(shí)間：班級(jí)：學(xué)生姓名：5.2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.明確傳感器的主要元件是敏感元件。2.了解光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻和電阻應(yīng)變片等材料的物理特性并會(huì)分析利用其特性制作的傳感器。3.利用電容器的結(jié)構(gòu)改變影響電容的性質(zhì)，設(shè)計(jì)電容式位移傳感器。預(yù)習(xí)檢測(cè)1.光敏電阻（1）把涂敷在上，在其表面再用涂敷兩個(gè)互不相連的梳狀電極，就形成一個(gè)光敏電阻。光敏電阻被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化的原因是：（2）光敏電阻能夠把這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個(gè)電學(xué)量。（3）光敏電阻的應(yīng)用，如光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)，當(dāng)光照到光電傳感器上時(shí)，阻值較，光照被遮擋時(shí)，光敏電阻的阻值較。阻值的變化會(huì)影響供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓，信號(hào)高低交替變化，經(jīng)過處理就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。（4）光敏電阻的阻值會(huì)隨著光照強(qiáng)度的增加而不斷_______。2.金屬熱電阻和熱敏電阻（1）除光照外，也能明顯地影響和的導(dǎo)電性能。（2）金屬熱電阻：電阻率隨溫度的升高而_______。常用的一種熱電阻是用鉑制作的，可用來做_______。（3）熱敏電阻：半導(dǎo)體材料在溫度上升時(shí)_______增強(qiáng)。有一種熱敏電阻是用氧化錳等金屬氧化物燒結(jié)而成的，它的電阻隨溫度的變化_______。（4）區(qū)別：與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的_______，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差。（5）熱敏電阻能夠把這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個(gè)電學(xué)量。（6）應(yīng)用：低油位報(bào)警裝置。液面較高時(shí)，。液體減少，液面較低時(shí)。3.電阻應(yīng)變片（1）電阻的決定式為，即電阻與有關(guān)。當(dāng)金屬絲被拉長(zhǎng)時(shí)，變小，變大。（2）金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)：。半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)：。（3）電阻應(yīng)變片能夠把這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個(gè)電學(xué)量。（4）應(yīng)用：應(yīng)變式力傳感器：4.電容式傳感器電容器的_______決定于極板的正對(duì)面積S、_______以及_______這三個(gè)因素。如果某個(gè)物理量的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測(cè)定電容器的電容就可以確定這個(gè)物理量的變化，由此可以制成_______。二、問題探究1.知識(shí)回顧：我們知道，傳感器可以感受非電學(xué)量，并把它們轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電學(xué)量輸出。（1）什么是非電學(xué)量呢？（2）什么又是電學(xué)量呢？（3）傳感器是怎樣感知非電學(xué)量，并將其轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的呢？利用不同的敏感元件制成的各種傳感器又有哪些應(yīng)用呢？跟著本節(jié)課來尋找答案。2.光敏電阻（1）什么是光敏電阻？能將什么非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為哪種電學(xué)量？（2）為什么光敏電阻的阻值會(huì)隨光強(qiáng)的變化而變化呢？（3）光電計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理是怎樣的？3.金屬熱電阻與熱敏電阻（1）金屬熱電阻的特點(diǎn)（2）熱敏電阻的特點(diǎn)（3）兩種電阻的區(qū)別（4）低油位報(bào)警裝置的工作原理4.電阻應(yīng)變片（1）電阻大小的影響因素（2）金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)：（3）電阻應(yīng)變片能夠把什么非電學(xué)參量轉(zhuǎn)換為哪個(gè)電學(xué)量？（4）壓變式傳感器的工作原理：5.電容式傳感器（1）工作原理：（2）特點(diǎn)：（3）應(yīng)用：課堂鞏固1.（多選）利用光敏電阻制作的光傳感器,記錄了傳送帶上工件的輸送情況。如圖甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器,光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示。若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2m，則下述說法正確的是A.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1m/sB.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2m/sC.該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件D.該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件2.傳感器是把非電學(xué)量（如速度、溫度、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R（電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻）和顯示體重大小的儀表（實(shí)質(zhì)是理想電流表）組成。壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107Pa，且已知壓力傳感器的電阻R與所受壓力的關(guān)系如表所示。設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V，g取10m/s2。請(qǐng)作答：（1）該秤零點(diǎn)（即踏板空載時(shí)）的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤A處。（2）如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA，這個(gè)人的質(zhì)量是kg。3.節(jié)能路燈通過光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，簡(jiǎn)化電路如圖所示，RL為光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度增加而減小，a、b端接控制路燈電源的開關(guān)，現(xiàn)天色變暗，下列判斷正確的是A.R0兩端的電壓變小B.指示燈L變暗C.a、b兩點(diǎn)間電壓Uab變小D.光敏電阻RL中的電流變大4.(多選)如圖為電阻R隨溫度T變化的圖線.下列說法中正確的是A.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對(duì)應(yīng)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對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高5.(多選)在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的控制。如圖所示電路，R1為定值電阻，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(溫度越高，電阻越小)，為電容器。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)A.電容器C的帶電荷量增大B.理想電壓表的示數(shù)增大C.電容器C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小D.R1消耗的功率增大6.已知壓敏電阻的阻值隨其所受壓力的增大而減小，如圖甲所示為用壓敏電阻設(shè)計(jì)的判斷電梯運(yùn)動(dòng)的裝置，探究電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（已知電梯加速度小于重力加速度）。其工作原理如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于壓敏電阻（圖中斜線陰影部分）上，當(dāng)電梯靜止