传感器及其工作原理说课

《传感器及其工作原理》讲义一、传感器的定义与作用在我们生活的这个科技飞速发展的时代，传感器就像是感知世界的“触角”，默默地在各种设备和系统中发挥着至关重要的作用。

那么，究竟什么是传感器呢？简单来说，传感器是一种能够感受被测量的信息，并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

它就像是我们人体的感官器官，比如眼睛能感知光线、耳朵能感知声音一样，传感器能够感知温度、压力、湿度、位置、速度等各种物理量和化学量，并将这些信息转化为电信号或其他易于处理和传输的形式。

传感器的作用不可小觑。

在工业生产中，它可以实时监测生产过程中的各种参数，保证生产的高效、稳定和质量；在医疗领域，它能够精确测量人体的生理指标，为疾病的诊断和治疗提供重要依据；在智能家居中，它让我们的生活更加便捷和舒适，比如自动调节室内温度、湿度的智能空调系统；在交通运输领域，传感器帮助实现自动驾驶、车辆故障诊断等功能，提升交通安全和效率。

二、传感器的分类传感器的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，可以根据不同的标准进行分类。

按照被测量的物理量分类，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、流量传感器等。

如果按照工作原理来分，常见的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等。

此外，还可以按照输出信号的类型分为模拟式传感器和数字式传感器；按照使用的材料分为金属传感器、陶瓷传感器、半导体传感器等。

三、常见传感器的工作原理1、电阻式传感器电阻式传感器是利用电阻元件将被测量的变化转换为电阻值的变化。

例如，电阻应变式传感器，它通常由电阻应变片组成。

当应变片受到外力作用时，其电阻值会发生变化，通过测量电阻的变化就能推算出所受外力的大小。

再比如，热电阻温度传感器，它是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来测量温度的。

温度升高时，电阻值增大或减小，通过测量电阻值就能知道温度的高低。

《传感器及其工作原理》教案一、教学内容本节课将围绕《传感器及其工作原理》展开，涉及教材第十一章第一节的内容，详细讲解传感器的基本概念、分类、工作原理及其在工程和日常生活中的应用。

二、教学目标1. 让学生理解传感器的定义、作用和分类，掌握不同类型传感器的工作原理。

2. 培养学生运用传感器解决实际问题的能力，提高学生的动手实践和创新能力。

3. 激发学生对传感器技术研究的兴趣，培养学生在传感器领域的专业素养。

三、教学难点与重点难点：传感器的工作原理及其在实际应用中的选用。

重点：传感器的定义、分类、工作原理及性能参数。

四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、传感器实物或模型、实验器材。

2. 学具：笔记本、教材、实验报告册。

五、教学过程1. 导入：通过展示传感器在生活中的应用实例，引起学生对传感器的好奇心和兴趣。

2. 理论讲解：a. 传感器的定义、作用和分类。

b. 常见传感器的工作原理及性能参数。

3. 实践操作：a. 分组讨论，每组选择一种传感器，分析其工作原理和应用场景。

4. 例题讲解：讲解一道关于传感器应用的例题，引导学生运用所学知识解决实际问题。

5. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、板书设计1. 《传感器及其工作原理》2. 内容：a. 传感器的定义、作用和分类。

b. 常见传感器的工作原理。

c. 传感器性能参数及应用。

七、作业设计1. 作业题目：a. 解释传感器的定义及其作用。

b. 列举三种常见传感器，并说明它们的工作原理和应用领域。

c. 分析一道传感器应用题，并给出解答。

2. 答案：a. 略。

b. 略。

c. 略。

八、课后反思及拓展延伸1. 反思：对本节课的教学过程进行反思，找出不足之处，为下一节课做好准备。

2. 拓展延伸：鼓励学生课后查阅传感器相关资料，了解新型传感器及其在各个领域的应用，提高学生的自主学习能力。

重点和难点解析1. 教学内容的理论与实践结合部分。

2. 教学目标中的能力培养和创新激发。

《探究传感器的工作原理》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《探究传感器的工作原理》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计等几个方面来展开我的说课。

一、教材分析（一）教材地位和作用《探究传感器的工作原理》是高中物理选修 3-2 中的重要内容。

传感器技术在现代科技和生活中有着广泛的应用，通过对传感器工作原理的探究，能够为学生理解和应用相关技术奠定基础，也有助于培养学生的科学思维和实践能力。

（二）教材内容本节课主要介绍了常见传感器的分类、工作原理和应用实例。

包括光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件等传感器，通过对这些传感器的原理分析，让学生了解传感器如何将非电学量转化为电学量的过程。

二、学情分析（一）知识基础学生在之前的学习中已经掌握了电学的基本概念和规律，如电阻、电流、电压等，为本节课的学习提供了一定的知识储备。

（二）学习能力高中学生具备一定的观察、分析和推理能力，但对于抽象的物理概念和原理的理解还存在一定的困难，需要通过实验和实例来帮助他们更好地掌握。

（三）学习兴趣学生对于新技术和新应用通常具有较强的好奇心和兴趣，传感器在生活中的广泛应用能够激发学生的学习积极性。

三、教学目标（一）知识与技能目标1、了解常见传感器的分类和工作原理。

2、掌握光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件等传感器的特性和工作原理。

3、学会根据传感器的特点和工作原理，分析其在实际应用中的作用。

（二）过程与方法目标1、通过实验探究和观察分析，培养学生的科学探究能力和实验操作能力。

2、通过对传感器工作原理的分析，提高学生的逻辑思维能力和理论联系实际的能力。

（三）情感态度与价值观目标1、激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的创新意识和实践精神。

2、让学生体会传感器技术在生活和科技中的重要作用，增强学生的科学素养和社会责任感。

四、教学重难点（一）教学重点1、常见传感器的工作原理，如光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件等。

传感器及其工作原理【知识与技能】1、知道非电学量转换成电学量的技术意义。

2、通过实验，知道常见传感器的工作原理。

【过程与方法】1、设计实验并熟练使用电源、灵敏电流计、干簧管、光敏元件、热敏元件等电学实验元件，培养实验设计和实验操作能力及实验观察能力。

2、通过实验观察培养获取知识的能力、分析问题的能力。

【教学重难点】★教学重点（1）干簧管、光敏元件、热敏元件等电学实验元件在电路中的作用。

（2）设计电路。

★教学难点电路的设计，理解传感器工作原理及敏感元件在电路中的作用【教学过程】★重难点一、传感器的核心元件、组成及分类★1．核心元件(1)敏感元件是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏)制成的。

(2)转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。

2．组成传感器的一般工作过程是：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。

一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成。

3．分类传感器按照工作原理的不同可以分为以下三类：分类工作原理举例物理传感器利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等化学传感器利用化学反应识别和检测信息气敏传感器、湿敏传感器等生物传感器利用生物化学反应识别和检测信号酶传感器、组织传感器、细胞传感器等【典型例题】全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。

如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。

该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(填“增大”或“减小”)。

教学过程一、复习预习复习：1，电流、电阻等恒定电流的基本属性2，交变电流3，变压器二、知识讲解课程引入：引导学生看教材中“勇气号”火星探测器的彩色照片；列举生活中的一些自动控制实例，如遥控器控制电视开关、日光控制路灯的开关、声音强弱控制走廊照明灯开关等，激发学生学习兴趣，引出课题。

列举自己知道的自动控制的其他实例。

如当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开等等。

考点/易错点1：传感器的工作原理及分类【问题导思】1．传感器是如何将非电学量转化为电学量的？2．光电传感器、温度传感器是如何转换信号的？3．电容式传感器的原理是什么？1．传感器的工作原理非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的．(2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的，与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件．(3)转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等．2．传感器的分类(1)光电传感器——光敏电阻光敏电阻一般为半导体材料做成，当光敏电阻受到光照时，导电性能明显增强．光敏电阻把光照的强弱转换为电阻大小．(2)温度传感器：热敏电阻和金属热电阻．①热敏电阻：指用半导体材料制成，其电阻值随温度变化发生明显变化的电阻，如图所示2为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线．②金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻称为金属热电阻．如图所示1为某金属热电阻的R－T特性曲线．热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相对而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好．(3)电容式传感器①原理：电容器的电容C取决于极板正对面积S，极板间距离d及极板间电介质这几个因素，如果某一物理量(如角度θ、位移s、深度h等)的变化能引起上述某一因素的变化，从而引起电容的变化，那么测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化．②常见电容式传感器，如图所示．按热敏电阻随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻，正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大，负温度系数的热敏电阻随温度升高电阻减小．考点/易错点2：霍尔效应的原理【问题导思】1．霍尔电压是怎样形成的？如何计算霍尔电压？2．如何判断霍尔电势的高低？外部磁场的洛伦兹力使运动的载流子在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左右两侧会形成稳定的电压；U n＝kIBd.U n的变化与B成正比是霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因．三、例题精析【例题1】【题干】如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，下列描述正确的是()A．R1两端的电压增大B. 电流表的示数增大C. 小灯泡的亮度变强D. 小灯泡的亮度变弱【解析】R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，外电路电压增大，电流表读数减小，R1两端电压减小，灯L电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，其余各项均错．【题干】如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大【解析】当照射光强度增大时，光敏电阻R3的阻值变小，R3与L串联后再与R2并联的总电阻值变小、干路中总电流变大，R1两端电压变大，A正确；R2两端电压减小，通过R2的电流减小，B正确；总电流变大，通过R2的减小，所以通过小灯泡L的电流变大，灯泡变亮，功率增大，C正确；因为干路中电流变大，内电压变大，路端电压变小，D错误．【例题3】【题干】如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为U ，式中的比例系数k称为霍尔系数．＝k IBd霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是电子定向运动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：(1)达到稳定的状态时，导体板上侧面A的电势______下侧面A′的电势(填“高于”、“低于”或“等于”)．(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________．(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________．(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k＝1ne，其中n代表导体板单位体积中电子的个数．【答案】 (1)低于 (2)evB (3)eU h(4)见解析 【解析】 (1)首先分析电流通过导体板时的微观物理过程．由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，电流是电子的定向运动形成的，电流方向从左到右，电子运动的方向从右到左，根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力的方向向上，电子向A 板聚集，A ′板出现多余的正电荷，所以A 板电势低于A ′板电势，应填“低于”．(2)电子所受洛伦兹力的大小为F ＝evB .(3)横向电场可认为是匀强电场，电场强度E ＝U h ，电子所受电场力的大小为F ＝eE ＝e U h .(4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用，当两力平衡时有e U h＝evB ，可得U ＝hvB . 通过导体的电流的微观表达式为I ＝nevdh .由题目给出的霍尔效应公式U ＝k IB d 有：hvB ＝k nevdhB d .所以k ＝1ne .四、课程小结。

教学活动（一）引入新课引导学生看教材55页“勇气号”火星探测器的彩色照片；列举生活中的一些自动控制实例，如遥控器控制电视开关、日光控制路灯的开关、声音强弱控制走廊照明灯开关等，激发学生学习兴趣，引出课题。

列举自己知道的自动控制的其他实例。

如当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开等等。

（二）进行新课1、什么是传感器演示实验：揭示实验“奥秘”：盒子里用到了一种称为“干簧管”的元件。

介绍干簧管的构造和工作原理，干簧管是一种能够感知磁场的传感器。

引导学生阅读教材2、3段，思考问题：（1）什么是传感器？（2）传感器的作用是什么？（1）传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。

（2）传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。

出示几种常见的传感器，增加学生的感性认识。

为了制作传感器，常常需要一些元器件，下面看几个实例：2．光敏电阻介绍光敏电阻的外形和构造。

如图6.1-4。

学生活动现象：光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。

普通电阻则不会发生变化。

引导学生阅读教材57页的内容，思考问题：（1）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。

（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。

硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。

（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。

3．热敏电阻和金属热电阻引导学生阅读教材58页有关内容，思考问题：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。

《传感器及其工作原理》教案一、教学内容本节课选自《电子技术基础》教材第四章，主题为“传感器及其工作原理”。

具体内容包括：传感器的基本概念、传感器的分类及特点、常见传感器的工作原理及其应用。

重点讨论温度传感器、压力传感器、光敏传感器和湿度传感器。

二、教学目标1. 理解传感器的基本概念，掌握传感器的分类及特点。

2. 学习常见传感器的工作原理，了解它们在实际应用中的作用。

3. 培养学生的动手实践能力，激发学生对电子技术学习的兴趣。

三、教学难点与重点教学难点：传感器的工作原理及其在实际应用中的使用。

教学重点：传感器的分类、特点及常见传感器的工作原理。

四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、实验演示设备（温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器）。

2. 学具：每组一套传感器实验套件，包括传感器、信号放大器、显示装置等。

五、教学过程1. 导入：通过展示日常生活中的传感器应用实例，引发学生对传感器的兴趣，为新课的学习营造氛围。

2. 新课内容：（1）介绍传感器的基本概念、分类及特点。

（2）详细讲解温度传感器、压力传感器、光敏传感器和湿度传感器的工作原理及其应用。

（3）进行实验演示，让学生直观地了解传感器的工作过程。

3. 例题讲解：讲解一道关于传感器应用的例题，引导学生运用所学知识解决问题。

4. 随堂练习：布置几道关于传感器工作原理和应用的选择题，巩固所学知识。

5. 实践操作：分组进行实验，让学生亲自动手操作传感器，观察并记录实验结果。

六、板书设计1. 板书《传感器及其工作原理》2. 内容：（1）传感器基本概念、分类及特点（2）温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器工作原理及应用（3）实验注意事项七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的基本概念及其分类。

（2）温度传感器和压力传感器在工业生产中有哪些应用？（3）设计一个简单的光控开关电路，并说明其工作原理。

2. 答案：（1）传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，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。