高中人教版 (2019)第五章 传感器1 认识传感器多媒体教学课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)第五章 传感器1 认识传感器多媒体教学课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了认识传感器，课前·自主预习，神奇的传感器，被测量，传感器的种类，电化学反应，生物活性物质，直接感受，课堂·重难探究，核心素养应用等内容，欢迎下载使用。
①物理观念：传感器．②科学思维：实验探究法在物理中的应用、传感器的工作原理．③科学探究：影响光敏电阻、热敏电阻阻值大小的因素、观察光敏电阻的特性、设计光控开关电路和温度报警器．④科学态度与责任：传感器在生活中的简单应用、传感器的应用(电子秤、电熨斗、电饭煲、火灾报警器)．
1．知道非电学量转换成电学量的技术意义．2．通过实验，了解常见传感器的工作原理．会利用传感器制作简单的自动控制装置．通过热敏电阻实验，了解温度传感器的工作原理．3．列举传感器在生产生活中的应用．了解光敏传感器及其在生产生活中的应用．
本章重点　①传感器；②传感器的基本原理；③传感器的应用．本章难点　①自动控制电路的设计；②自动控制电路的组装．
1．传感器的定义．能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________，并能把它们按照一定的规律转换为便于________和处理的可用信号(通常是________、电流等电学量)输出，或转换为电路的________的器件或装置．2．非电学量转换为电学量的意义．把非电学量转换为电学量，可以方便地进行________、传输、处理和__________．
3．注意．(1)传感器的发展十分迅速，其品种已达数万种，我们学习了解的只是最基本的几种而已．(2)不能认为传感器输出的一定是电信号．
关于传感器，下列说法正确的是(　　)A．所有传感器都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．以上说法都不正确【答案】B　【解析】大多数传感器是由半导体材料做成的，某些金属也可以做传感器，如金属热电阻．传感器将非电学信号转换为电学信号，因此传感器感知的应该是“非电学信号”．故B正确．
1．利用物质的________特性或________效应制作而成的传感器，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器．2．利用____________原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器，如离子传感器、气体传感器等化学传感器．3．利用_____________的选择性来识别和测定生物化学物质的传感器，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器．
在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有什么传感器？【答案】在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器．
下列有关传感器的说法正确的是(　　)A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大【答案】C　
【解析】话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，A错误；楼梯口的电灯开关装的两种传感器是声敏电阻和光敏电阻，B错误；电子秤所使用的测力装置是力传感器，C正确；半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小，D错误．
1．传感器的基本部分一般由________元件、________元件组成．2．敏感元件是指能__________或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成____信号的部分．它们分别完成检测和转换两个基本功能．
传感器的组成与应用模式
下列装置中利用了光电传感器的是(　　)A．电熨斗　　B．电饭锅C．电子秤　　D．火灾报警器【答案】D　【解析】电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度，A、B错误；电子秤是利用力传感器来测力的，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的散射，使光照射到光电三极管上，光电三极管的电阻减小引起电流变化而发生警报，因此火灾报警器是光电传感器，故D正确．
1．传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流等电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．
2．传感器的工作原理如下．
例1　(多选)关于传感器的作用，下列说法中正确的有(　　)A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量【答案】BC　
【解析】传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能直接用来进行自动控制，A错误；传感器可以用来采集信息，B正确；传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，比如热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，C正确，D错误．
变式1　当你走近某些商场的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上．你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(　　)A．温度　　B．运动　　C．人 　　D．光线【答案】D　
【解析】自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用．自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线．传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机实现自动开、关门．故D正确．
例2　传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是(　　)A．温度传感器　　B．压力传感器C．磁传感器　　D．光传感器
【答案】B　【解析】电容器通过受压后变形从而将压力信号变成了电信号，键盘采用的是压力传感器，B正确．
变式2　如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距离膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两极板间的(　　)A．距离变化　　B．正对面积变化C．介质变化　　D．电压变化
【答案】A　【解析】人对着话筒说话时，振动膜前后振动，导致电容两极板间距离变化，使电容发生变化，A正确．
传感器是一种检测装置传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求．传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量．
例3　 如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V　0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω　1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．则
(1)传感器的电阻为________Ω，额定电流为________A．(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是________V.
(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用．实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间．闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下：若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？_____(填“可以”或“不可以”)．此时a、b所加的电压是____V.【答案】(1)10　0.3　(2)6　(3)可以　3
(2)为了确保电路各部分安全，要求电路的最大电流Im＝I传＝0.3 A，此时电源电压最大值Um＝U传＋U0＝U传＋I传Rm＝6 V.(3)第一次实验时，a、b两端电压U＝I1R′传＋U1＝0.16 A×R′传＋1.48 V；第二次实验时，a、b两端电压U＝I2R′传＋U2＝0.22 A×R′传＋0.91 V；联立解得，R′传＝9.5 Ω，U＝3 V．传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R′传＝0.5 Ω＜1 Ω.此传感器仍可使用．
1．在防治新冠疫情期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是(　　)A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同
【答案】D　【解析】红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．
2．(多选)电容式话筒的工作原理如图所示．D是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中有(　　)A．电容变大B．电容变小C．导线AB中有向左的电流D．导线AB中有向右的电流【答案】AC　
3．为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的(　　)A．压敏性　　B．光敏性C．热敏性　　D．三种特性都利用了【答案】B　【解析】由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，B正确；虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，C错误；灯的亮、熄与压力更无关系，A、D错误．
4．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是(　　)A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报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，部分光线照射到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确【答案】C　【解析】由报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C正确．
5．(多选)如图所示，干簧管放在磁场中时两个舌簧能被磁化．关于干簧管，下列说法正确的是(　　)A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的【答案】CD　
【解析】干簧管能感知磁场，因为两个舌簧由软磁性材料制成，当周围存在磁场时，两个舌簧被磁化，就会相互吸引，所以是作开关来使用，作为控制元件以实现自动控制的， C、D正确．