高中物理：传感器的应用(一)学案

高中物理人教版选修3-2传感器的应用〔学案〕传感器的应用预习案一、教学目标1．知识与技能1〕了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；2〕知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。

3〕了解传感器的应用。

2．过程与方法通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。

3．情感态度与价值观1〕体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。

2〕通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。

二、教学的重点与难点1、教学重点：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。

2、教学难点：分析并设计传感器的应用电路三、自主学习1．力传感器的应用——电子秤1〕电子秤里有___________片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件。

电阻应变片受到力的作用时，它的__________会发生变化，把应变片放在适宜的电路中，他能够把物体______________这个力学量转换为______________这个电学量，因而电子秤是1/13_________________的应用。

2〕工作原理：如下列图，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下外表各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，那么梁发生弯曲,上外表拉伸，下外表压缩,上外表应变片的电阻__________，下外表应变片的电阻变小。

F越大，弯曲形变___________，应变片的阻值变化就越大。

如果让应变片中通过的电流保持恒定，那末上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小。

传感器把这两个电压的差值输出。

外力越大，输出的电压差值也就____________。

2．温度传感器的应用－电熨斗1〕在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用是____________，当温度发生变化时，双金属片的____________不同，从而能控制电路的通断。

《传感器的应用》导学案一、学习目标1、了解传感器的定义和工作原理。

2、掌握常见传感器的类型及其应用领域。

3、能够分析实际问题中传感器的作用和工作过程。

4、培养对科技发展的关注和创新意识。

二、学习重点1、常见传感器的类型和工作原理。

2、传感器在不同领域的应用实例。

三、学习难点1、传感器工作原理的理解。

2、如何根据实际需求选择合适的传感器。

四、知识链接1、物理学中的电学知识，如电阻、电容、电感等。

2、电路的基本组成和工作原理。

五、学习过程（一）传感器的定义与工作原理1、传感器的定义传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

简单来说，传感器就是将非电物理量转换成电信号的装置。

2、传感器的工作原理传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换成电信号。

例如，温度传感器中的热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随温度的变化而变化；而与之相连的电路则将电阻的变化转换为电压或电流的变化，这就是转换元件的作用。

（二）常见传感器的类型1、物理传感器（1）温度传感器常见的温度传感器有热电偶、热电阻（如铂电阻、热敏电阻）和集成温度传感器等。

热电偶利用两种不同金属的温差产生电动势来测量温度；热电阻则根据电阻值随温度的变化来测量温度；集成温度传感器具有体积小、精度高、使用方便等优点，广泛应用于电子设备、汽车等领域。

（2）压力传感器压力传感器可以测量气体或液体的压力。

常见的有应变式压力传感器、电容式压力传感器和压电式压力传感器等。

应变式压力传感器通过测量弹性元件在压力作用下产生的应变来测量压力；电容式压力传感器利用电容的变化来测量压力；压电式压力传感器则基于某些晶体的压电效应，在压力作用下产生电荷。

（3）位移传感器位移传感器用于测量物体的位移或位置变化。

例如，电感式位移传感器通过电感的变化来测量位移；电容式位移传感器利用电容的变化来测量位移；光栅式位移传感器则通过光栅的莫尔条纹来测量位移，具有精度高、测量范围大等优点。

《传感器的应用》导学案一、学习目标1、了解传感器的定义和工作原理。

2、掌握常见传感器的类型及其应用领域。

3、能够分析实际生活中传感器的工作过程和作用。

4、培养对传感器技术的兴趣，激发创新思维。

二、学习重难点1、重点（1）常见传感器的类型和工作原理。

（2）传感器在不同领域的应用实例。

2、难点（1）传感器信号的转换和处理过程。

（2）如何根据实际需求选择合适的传感器。

三、知识回顾在开始学习传感器的应用之前，让我们先来回顾一下一些相关的基础知识。

什么是物理量？物理量是指物理学中用于描述物质或系统性质和状态的量，比如长度、质量、温度、电流等。

而传感器就是一种能够将物理量转换为便于测量和处理的电信号的装置。

四、传感器的定义与工作原理1、传感器的定义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。

2、工作原理传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换为电信号。

例如，温度传感器中的热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随温度的变化而变化。

而将电阻值的变化转换为电压变化的电路就是转换元件。

五、常见传感器的类型1、温度传感器（1）热电偶：利用两种不同金属在温度变化时产生的热电势差来测量温度。

（2）热敏电阻：电阻值随温度变化而显著改变。

（3）红外温度传感器：通过检测物体发出的红外线来测量其温度。

温度传感器广泛应用于工业生产、家用电器（如空调、冰箱）、医疗设备等领域。

2、压力传感器（1）应变式压力传感器：基于电阻应变效应，当压力作用在弹性元件上时，弹性元件产生应变，从而导致电阻值的变化。

（2）电容式压力传感器：利用电容的变化来测量压力。

压力传感器常用于汽车轮胎压力监测、工业自动化控制系统等。

3、位移传感器（1）电感式位移传感器：通过电感量的变化来测量位移。

第二节 传感器的应用 (一)【知能准备】一、力传感器的应用－电子秤1．电子秤理有___________________片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件。

电阻应变片受到力的作用时，它的_______________会发生变化，把应变片放在合适的电路中，他能够把物体______________这个力学量转换为______________这个电学量，因而电子秤是_________________的应用。

2．工作原理：如图－1所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F ，则梁发生弯曲,上表面拉伸，下表面压缩,上表面应变片的电阻__________，下表面应变片的电阻变小。

F 越大， 弯曲形变___________，应变片的阻值变化就越大。

如果让应变片中通过的电流保持恒定，那末上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小。

传感器把这两个电压的差值输出。

外力越大，输出的电压差值也就____________。

二、声传感器的应用－话筒1．话筒是一种常用的____________，其作用是把____________转换成___________。

话筒分为_______________，______________，_____________等几种.2．电容式话筒：原理：是绝缘支架，薄金属膜和固定电极形成一个电容器，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，于是电阻R 两端就输出了与声音变化规律相同的电压。

3．驻极体话筒：它的特点是____________，__________，____________，____________。

其工作原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是______________.三、温度传感器的应用－电熨斗1．在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用是____________，当温度发生变化时，双金属片的____________不同，从而能控制电路的通断。

第二节：传感器的应用（一）导学案【学习目标】（1）、了解传感器应用的一般模式；（2）、理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。

（3）、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。

（4）、通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。

（5）、通过实验激发的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。

【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。

【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。

【学习方法】：探究实验【学习过程】问题1：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？1、传感器应用的一般模式阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。

提示：一般情况下，传感器产生的信号非常微弱，要想触发控制电路，此信号必须进一步放大才可以，所以需要放大电路，即放大器。

阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。

传感器2、下面学习几个传感器应用的实例。

（1）．力传感器的应用——电子秤师：阅读教材56页最后一段，思考并回答问题。

问题2：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？问题3：简述力传感器的工作原理。

问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？（2）．声传感器的应用——话筒阅读教材56页有关内容，思考并回答问题。

问题5：话筒的作用是什么？问题6：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。

问题7：说明电容式话筒的工作原理和工作过程。

这种话筒的优点是什么？问题8：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？阅读教材，思考并回答问题。

指出：驻极体话筒利用了电介质的现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现与的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为．演示实验：按照如图所示的连接驻极体话筒的工作电路，话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。

《传感器的应用》导学案一、学习目标1、了解传感器的定义和工作原理。

2、掌握常见传感器的类型及其应用领域。

3、能够分析传感器在实际生活和工业生产中的应用案例。

4、培养对科技发展的关注和创新思维。

二、学习重点1、常见传感器的工作原理和特点。

2、传感器在不同领域的应用实例分析。

三、学习难点1、理解传感器的工作原理和内部结构。

2、对复杂应用案例中传感器的作用和性能进行准确评估。

四、知识链接1、物理中的电学知识，如电阻、电容、电感等。

2、信息技术中的数据采集和处理方法。

五、学习过程（一）传感器的定义和工作原理1、传感器的定义传感器是一种能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

简单来说，传感器就是将非电量信号转换为电量信号的装置。

2、传感器的工作原理传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换为电信号；测量电路则将电信号进行处理和转换，以满足后续的测量和控制要求。

例如，温度传感器中的热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随温度的变化而变化。

通过测量电路测量热敏电阻的电阻值，就可以得到对应的温度值。

（二）常见传感器的类型1、物理传感器（1）力学传感器压力传感器：常用于测量气体或液体的压力，如汽车轮胎压力监测系统。

加速度传感器：广泛应用于智能手机、平板电脑等设备中，用于检测设备的运动状态。

称重传感器：在工业生产中用于测量物体的重量，如电子秤。

（2）温度传感器热电偶：利用两种不同金属的热电效应来测量温度，适用于高温环境。

热敏电阻：电阻值随温度变化明显，精度较高，常用于家用电器中的温度控制。

（3）光学传感器光电传感器：通过检测光的强度或光的变化来实现测量，如自动门的感应装置。

光纤传感器：利用光纤的特性进行测量，具有抗干扰能力强、精度高的特点，常用于桥梁结构监测。

（4）声学传感器麦克风：将声音信号转换为电信号，广泛应用于音频设备和通信领域。

《传感器的应用》导学案一、导入大家好，今天我们要进修的主题是传感器的应用。

传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置，它在各个领域都有广泛的应用。

我们将通过本节课的进修，了解传感器的工作原理、种类及其在生活中的应用。

二、探究1. 传感器的定义及工作原理传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置。

它通过感知外部环境的变化，将这些变化转换为电信号，再经过处理，最终输出给控制系统或显示设备。

传感器的工作原理可以简单理解为接收信号、转换信号、输出信号的过程。

2. 传感器的种类根据测量的物理量不同，传感器可以分为光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等多种类型。

每种传感器都有其特定的工作原理和应用途景。

三、拓展1. 传感器在生活中的应用传感器在生活中有着广泛的应用，比如在智能家居中，温度传感器可以控制空调的温度，湿度传感器可以控制加湿器的湿度；在汽车领域，加速度传感器可以实现车辆的稳定性控制，压力传感器可以监测轮胎的气压等。

传感器的应用使得我们的生活更加便捷、安全。

2. 传感器的发展趋势随着科技的不息发展，传感器技术也在不息进步。

未来，传感器将更加小型化、智能化，能够实现更多复杂的功能。

比如智能穿戴设备中的传感器可以监测心率、运动情况等；智能城市中的传感器可以实现交通管理、环境监测等功能。

传感器的应用前景十分辽阔。

四、总结通过本节课的进修，我们了解了传感器的定义、工作原理、种类及其在生活中的应用。

传感器作为一种重要的感知装置，在各个领域都有着重要的作用。

希望大家能够在平时生活中多留意传感器的应用，更好地享受科技带来的便利。

以上就是本节课的内容，希望大家能够认真进修，如果有任何问题欢迎随时提出。

祝大家进修愉快！。

第六章传感器第一节传感器及其工作原理学习目标1．知道什么是传感器，理解各类传感器的工作原理2．知道光敏电阻特点及作用3．掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别4．理解霍尔元件的原理及作用5．会用得各类元件(热敏电阻、光敏电阻、霍尔元件等)设计简单的控制电路课本导读一．传感器1．干簧管结构：它只是玻璃管内封入的的两个＿＿＿＿＿＿＿制成的簧片．作用：在电路中起到＿＿＿＿＿＿＿的作用，它是一种能够＿＿＿＿＿＿＿的传感器．2．传感器作用：它是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等＿＿＿＿＿＿＿按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等＿＿＿＿＿＿＿，或转换为＿＿＿＿＿＿＿的一类元件．分类：常见的传感器有色标传感器、温度传感器、＿＿＿＿＿＿＿、电容式位移传感器、电感式位移传感器等等．二．光敏电阻1．构造及特点：光敏电阻是用＿＿＿＿＿＿＿制成的，硫化镉就是一种＿＿＿＿＿＿＿．其特点是电阻率随光照强度的增大而＿＿＿＿＿＿＿，原因是：无光照射，载流子＿＿＿＿＿＿＿，导电性＿＿＿＿＿＿＿．2．作用：光敏电阻能够把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿．三．热敏电阻和金属热电阻1．热电阻：金属的电阻率随温度的升高而＿＿＿＿＿＿＿，用多金属做成的传感器称为热电阻．其特点是＿＿＿＿＿＿＿、测温范围＿＿＿＿＿＿＿，但＿＿＿＿＿＿＿较差．2．热敏电阻：半导体材料的导电能力随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，电阻率随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，用＿＿＿＿＿＿＿做成的传感器称为热敏电阻，热敏电阻也可以用＿＿＿＿＿＿＿制成．其特点是灵敏度＿＿＿＿＿＿＿．3．二者的作用：二者都能把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿．四． 霍尔元件1．构造（如图6－1－1所示）：在很小的矩形＿＿＿＿＿＿＿薄片上，制作四个电极，就成为一个霍尔元件．2．霍尔电压：①形成过程：＿＿＿＿＿＿＿．②表达式U H =＿＿＿＿＿＿＿，式中d 为，k 为＿＿＿＿＿＿＿，其大小与＿＿＿＿＿＿＿有关．3． 作用：用霍尔元件能够把＿＿＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿＿＿．典型例题【例1】 如图6－1－2所示，将万用表的选择开关置于“欧姆档”，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t 上擦一些酒精，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”移动）；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”移动）．【解析】若往R t 上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R t 温度降低，电阻值增大，所以电流减少，指针应该向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R t 温度升高，电阻值减少，电流增大，指针向右偏【答案】 左 右【特别提示】（1）热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．阻值随温度的升高而增大的我们称之为正温度系数热敏电阻(PTC)．阻值随温度的升高而减小的我们称之为负温度系图6－1－1数热敏电阻(NTC)．（2）欧姆表的表盘刻度最右侧为0Ω，最左侧为最大值．【例2】如图6－1－3所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次【解析】当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大．R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的，由以上分析选项A、C正确．【特别提示】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小．达标测试1．下列说法正确的是A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种磁传感器C．传感器不是电视摇控接收器的主要元件D．传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具2．如图6－1－4为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是图6－1－3A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高3．用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小4．利用半导体材料可制成哪些电子元件A．热敏电阻B．光敏电阻C．晶体管D．标准电阻5．如图6－1－5所示，某半导体热敏电阻的I－U图线可能是6．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图6－1－6中可能表示金属铂电阻的U －I图线是7．下列说法正确的是A ． 金属导体的电阻率随温度增加而减小B ． 半导体的电阻率随温度增加而增大C ．用半导体制成的热敏电阻，可以作为测温元件D ． 用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用 8．关于热敏电阻以下说法中正确的是A ． 热敏电阻的阻值随温度升高而增大B ． 热敏电阻的阻值随温度升高而减小C ．热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化D ． 热敏电阻可以用金属氧化物制作 9．一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而＿＿＿＿＿．由于它对光照较敏感，所以可以作＿＿＿＿＿传感器．10． 在自动恒温装置中，某半导体材料的电阻率随温度的变化如图6－1－7所示，这种材料具有发热和控温双重功能．回答下列问题：（1）通电后，其电功率 A ． 先增大后减小 B ． 先减小后增大 C ．一直不变D ． 无法确定（1） 光其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 A ． t 1 B ． t 2C ． t 1至t 2的某一值上D ． 大于t 2的某一值上11．按图6－1－8连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是＿＿＿＿＿；用电吹风对热敏电阻吹一会，会发现小灯泡＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿；停止吹风，会发现＿＿＿＿＿；把热敏电阻放入冷水中会发现＿＿＿＿＿．12．试推导霍尔电压的表达式U B＝kIN/d拓展提高★思维升华在理解材料上讲授的常见传感器工作原理的基础上，科学运用知识的正迁移，会分析新的传感器的工作原理，分析它们如何实现把非电学量转换为电学量的．★综合实践与创新1．随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为A．改变了湿度B．改变了温度C．改变了磁场D．改变了电容2．（2000年全国理综）如图6－1－9所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，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＝KIB/d式中比例系数K称为霍尔系数．图6－1－9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，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，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是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，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）当静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系统为k=1/ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．第二节传感器的应用（一）学习目标1．了解传感器应用的一般模式2．理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理3．理解声传感器的应用――话筒的工作原理4．理解温度传感器的应用――电熨斗的工作原理5．会用各类传感器（力传感器、声传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一．应变式力传感器的应用――电子秤1．应变式力传感器的构造：它是由＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成，应变片是一种敏感元件，多用＿＿＿＿＿制成．2．应变式力传感器的工作原理如图6－2－1所示：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个＿＿＿＿＿，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面＿＿＿＿＿，下表面＿＿＿＿＿，上表面应变片的电阻变＿＿＿＿＿，下表面的电阻变＿＿＿＿＿．F越大，弯曲形变越＿＿＿＿＿，应变片的阻值变化就越＿＿＿＿＿．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿，下面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿．因此可得，外力越大，输出的电压差值也就越＿＿＿＿＿．3．应变力传感器的作用：它能够把＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿．二、声传感器的应用――话筒1．话筒的作用：话筒是一种常见的声传感器，它能把＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿． 2．动圈式话筒的构造（如图6－2－2所示）及工作原理：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成．其工作原理可简述为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．3．电容式话筒的构造（如图6－2－3所示）及工作原理：它主要是由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、和＿＿＿＿＿组成的一个电容器．4．驻极体话筒的工作原理及特点：它的工作原理与电容式话筒＿＿＿＿＿，但工作电压不同，它只需＿＿＿＿＿的电压，而电容式话筒需＿＿＿＿＿的电压．它的特点有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿．三、温度传感器的应用――电熨斗1．电熨斗的构造（如图6－2－4所示）：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、弹性铜片、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、电热丝、金属底板等几部分组成．2．电熨斗的工作原理：常温下上下触点是＿＿＿＿＿，设定温度时，通过调节＿＿＿＿＿使弹性铜片下降，与弹性铜片相连接的上触点与＿＿＿＿＿接通，这样电路接通，电热丝发热产生热量，温度升高，可以熨烫衣物．这图6―2―2时双金属片也由于受热而膨胀，但因双金属片上层金属的膨胀系数＿＿＿＿＿下层金属，使双金属片向＿＿＿＿＿弯曲，上下触点脱离，电路断开．由于电路断开，电热丝不再发热，温度降低，双金属片恢复初态，电路又接通加热．不难看出，双金属片温度传感器的作用就是＿＿＿＿＿．典型例题【例1】 动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲是话筒原理图，图乙是录音机的录音、放音原理图，由图6－2－5可知A ． 话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感生电流B ． 录音机放音时变化的磁场在静止的线圈产生感生电流C ．录音机放音线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场D ． 录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场【解析】话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流．A 正确．录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，D 正确．磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B 正确【答案】 ABD【例2】 一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t 变化的关系如图6－2－6中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内被动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC ”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点．PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．根据图线分析：（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T＿＿＿＿＜t＜T＿＿＿＿范围之内．（填下标数字）【答案】（1）冷态时PTC电阻很少，电功率很大，所以升温快．（2）67自我测评1．下列说法正确的是A．应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力B．电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件C．应变片能把力学量―――物体形变转换为电学量―――电压D．所有电子秤都应用了应变式力传感器2．关于话筒，下列说法正确的是A．无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波――力学量转换成了电压（或电流）――电学量B．电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化C．动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化D．因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒3．下列说法正确的A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B．常温下，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享C．需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料4．为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为＿＿＿＿＿，它输入的是＿＿＿＿＿＿信号，经传感器转换后，输出的是＿＿＿＿＿信号．5．传感器是一种采集信息的重要器件，图6－2－7是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的A ． 若F 向上压膜片电极，电路中有从a 和b 的电流B ．若F 向上压膜片电极，电路中有从b 和a 的电流 C ．若F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流 D ．若电流表有示数，则说明压力F 发生变化6．.1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术．如图6－2－8所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况，则下列叙述中正确的是A ．电容增大反映h 增大B ．电容增大反映h 减少C ．将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 减小D ．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 增大7．（2003年高考上海综合）卡拉OK 用的话筒，内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片振动时，就将声音信号转换为电信号．下列说法正确的是A ．该传感器是根据电流的磁效应工作的B ．该传感器是根据电磁感应原理工作的C ．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D ．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势8．如图6－2－9所示，是一种测定角度变化的传感器，当彼此绝缘的金属构成的动片和定片之间的角度0发生变化时，试分析传感器是如何将这种变化转化为电学量的？必要的导线，开关等，设计一个火灾报警装置．要求有安全和报警两种指示．拓展提高★思维升华通过分析传感器的三个典型应用实例电子秤、话筒和电熨斗的工作原理，着重分析它们如何实现非电学量向电学量的转换，尝试着进行简单控制电路的设计，以达到学以致用的目的．★综合实践与创新1．（2001年上海）某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U．现有下列器材：力电转换器、质量m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．请在如图所示的方框内完成对该物体质量的测量．（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图．（2）简要说明测量步骤，示出比例系数k，并测出待测物体的质量m0．请设想实验中可能会出现的一个问题．第三节传感器的应用（二）学习目标1．理解温度传感器的应用――电饭锅的结构及工作原理2．了解温度传感器的应用――各种数字式测温仪的特点及测温元件3．理解光传感器的应用――机械式鼠标器的构造及工作原理4．了解光传感器的应用――火灾报警器的构造及工作原理5．会用各类传感器（光传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一．温度传感器的应用――电饭锅1．电饭锅的内部结构（如图6－3－1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中＿＿＿＿＿＿为主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．图6－3－12．电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．二．温度传感器的应用―――测量仪1．测温仪的原理：温度传感器要以把＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．2．测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．三．光传感器的应用――鼠标器1．机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个＿＿＿＿＿＿（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个＿＿＿＿＿＿（LED）、还有两个＿＿＿＿＿＿（两个光传感器）等组成的．2．机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过＿＿＿＿＿＿带动两个＿＿＿＿＿＿转动，红外线接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，输出相应的＿＿＿＿＿＿．计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的＿＿＿＿＿＿．四．光传感器的应用――烟雾散射式火灾报警器1．烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的档板．2．烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．典型例题【例1】如图6－3－2是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断Array开．S2是一个自动控控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．（1）分析电饭煲的工作原理（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．（3） 简要回答，如果不闭合开关S 1，能将饭煮熟吗？【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合S 1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃，S 2自动断开，S 1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S 1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度将至70℃时，S 2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S 2又自动断开，再次处于保温状态．（2）加热时电饭煲消耗的电功率P 1＝U 2/R 并，保温时电饭煲消耗的功率P 2＝21U R R 并＋，两式中212150011R R R R R 并＝＝＋ 从而有121121R R P P R 并并＋＝＝ （3） 如果不闭合开关S 1，开始S 2总是闭合的，R 1被短路，功率为P 1，当温度上升到80℃时，S 2自动断开，功率降为P 2，温度降到70℃，S 2自动闭合……温度只能在70℃――80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．【例2】 如图6－3－3所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A 为光源，B 为光电接收器，A 、B 均固定在小车上，C 为小车的车轮．车轮转动时，A 发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B 接收并转换成电信号，由电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数n ，累积脉冲数为N ，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是＿＿＿＿＿＿＿；小车速度的表达式为V ＝＿＿＿＿＿＿＿；行程的表达式为s ＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿．【解析】小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．设车轮的半径为R ，单位时间内车轮转动圈数为k ，则有V ＝2πRk ．若齿轮的齿数为P ，则齿轮转一圈，电子电路显示的脉冲数即为P ，已经单位时间内的脉冲数为n ，所以单位时间内齿轮转动圈数为n/P ．由于齿轮与车轮同轴相连，他们在单位时间内转动圈数相等，即k ＝n/P ．由以上两式可得：v ＝2πRn/P ．同理，设车轮转动的累积圈数为k ，则有s=2πRk ，，且k ＝N/P ，所以s ＝2πRN/P 可见，要测小车的速度v 和行程s ，必需测出单位时间的脉冲数n 和累积脉冲数N ，图6－3－3车轮半径R和齿轮的齿数P．【答案】车轮的半径R和齿轮的齿数P：2πRn/P2πRN/P自我测评1．下述仪器或装置用到传感器的有A．自动报警器B．电子秤C．电视摇控器D．红外线探测仪2．试说明下列各种场合分别选用怎样的传感器（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路（2）马路两侧的路灯控制电路（3）气垫导轨上用的光电门（4）楼梯灯控制电路（5）宾馆的自动门（6）话筒（7）非接触式体温计（8）摇控电视机的接收器3．关于电饭锅，下列说法正确的是A．电饭锅中的传感器磁体是一种半导体材料B．开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路C．用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电D．用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电4．下列说法中正确的是A．机械式鼠标器中光传感器就是两个红外接收管，它的作用就是光信号（红外线脉冲）转换成电信号（电脉冲）B．机械式鼠标器中光传感器是由两个滚轴，两个码盘，两个红外线发射管（LED）和两个红外接收管组成的C ． 火灾报警器中光传感器是光电三极管，它的作用也是把光信号转换成电信号D ． 火灾报警器是利用烟雾对光的散射作用来工作的5．（2003年高考上海综合）用摇控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程．下列属于这类传感器的是A ．红外报警装置B ．走廊照明灯的声控开关C ．自动洗衣机中的压力传感装置D ．电饭煲中控制加热和保温的温控器6．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏光阴自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图6－3－4所示，其中R 1为光敏电阻，R 2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是A ．当有光照射R 1时，处理系统获得高电压B ．当有光照射R 2时，处理系统获得低电压C ．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D ．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次7．如图6－3－5是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a ，b 之间接报警器．当传感R 2所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是A ．I 变大，U 变小B ．I 变小，U 变小。

6.3 实验：传感器的应用学案（人教版选修3-2）1．斯密特触发器的特点：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从________跳到____________，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从________跳到__________．2．下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态3．某市为了节约能源，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【概念规律练】知识点传感器的应用实验1．如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻．A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮．下列说法正确的是()图1A．天黑时，Y处于高电平B．天黑时，Y处于低电平C．当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮2．如图2是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是()图2A．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声【方法技巧练】自动控制电路的分析及设计技巧3．自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警．所用的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关．4．已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图3所示器材设计一个路灯自动控制电路．图3参考答案课前预习练1．高电平低电平(0.25 V)低电平高电平(3.4 V)2．B[电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．]3．B[题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确．]课堂探究练1．BC[天黑时，R G阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，R G电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确．]2．BC[当R T温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发生报警声，C对，D错．]点评斯密特触发器是具有特殊功能的非门，用符号表示．当输入端电压上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．3．实验电路如下图所示当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸下金属片，触点接通，灯泡亮或电铃响，起到报警作用．通过调节滑动变阻器的阻值，可以达到调节报警温度的目的．4．见解析解析电路如图所示控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作．方法总结在分析和设计自动控制电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完整地呈现出来，所以不能用原来的电路知识来理解，而是要正确理清电路中的逻辑关系．。