2018版高中物理 第5章 傳感器及其應(yīng)用 5.1 揭開傳感器的“面紗”學(xué)案 魯科版選修3-2.docx

第1講揭開傳感器的“面紗”目標(biāo)定位1.知道什么是傳感器，了解傳感器的基本構(gòu)成及各部分作用.2.知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的技術(shù)意義.3.通過動(dòng)手操作體會(huì)傳感器的工作原理一、什么是傳感器1定義：能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置2作用：傳感器在自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著信息采集和轉(zhuǎn)化任務(wù)，把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量二、種類繁多的傳感器1常見傳感器及特點(diǎn)常見傳感器原理舉例特點(diǎn)物理傳感器利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測(cè)出待測(cè)對(duì)象信息電容傳感器、電感傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等品種多、應(yīng)用廣、發(fā)展快化學(xué)傳感器利用化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)信息氣敏傳感器、濕敏傳感器廣泛應(yīng)用于環(huán)保、火災(zāi)報(bào)警、醫(yī)療衛(wèi)生生物傳感器利用生物化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)信息組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅骱猩镔|(zhì)，專一性好，易操作、快速、準(zhǔn)確2.傳感器的一般結(jié)構(gòu)一、對(duì)傳感器的正確理解1傳感器的原理傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的大多是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，一般要經(jīng)過放大等處理后，再通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作2在分析傳感器時(shí)要明確(1)核心元件是什么(2)是怎樣將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的(3)是如何顯示的或如何控制開關(guān)的例1下列關(guān)于傳感器的說法中正確的是()A所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的B金屬材料也可以制成傳感器C傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號(hào)的D以上說法都不正確答案B解析半導(dǎo)體材料可以制成傳感器，其他材料也可以制成傳感器，如金屬氧化物氧化錳就可以制成溫度計(jì)，A錯(cuò)誤，B正確；傳感器不但能感知電壓的變化，還能感受力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，C錯(cuò)誤二、常見的傳感器1與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器2紅外傳感器：自動(dòng)門、家電遙控器、生命探測(cè)器、非接觸紅外測(cè)溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等3照相機(jī)中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器等4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)濕度傳感器：判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況，自動(dòng)供水或停水(2)溫度傳感器和濕度傳感器，可對(duì)上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測(cè)由于有了十分先進(jìn)可靠的測(cè)試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象5工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)生產(chǎn)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化用機(jī)器人、自動(dòng)化小車、自動(dòng)機(jī)床、各種自動(dòng)生產(chǎn)線或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工作各種傳感器使生產(chǎn)的自動(dòng)運(yùn)行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等(2)在數(shù)控機(jī)床中的位移測(cè)量裝置，就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的精密加工例2下列儀器或裝置不是利用傳感器的是()A汽車防盜報(bào)警器B賓館房間內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警器C工兵用的地雷探測(cè)儀D用鑰匙打開房門答案D解析A、B、C三種儀器都是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，都是利用了傳感器用鑰匙打開房門是利用了機(jī)械原理，不是利用的傳感器例3如圖1所示，電吉他的弦是磁性物質(zhì)，當(dāng)弦振動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流輸送到放大器、喇叭，把聲音播放出來，下列說法正確的是()圖1A電吉他是光電傳感器B電吉他是溫度傳感器C電吉他是聲音傳感器D弦改用尼龍材料，原理不變答案C解析由電吉他發(fā)聲原理可知是將聲音的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯淖兓珻對(duì)，A、B、D錯(cuò)對(duì)傳感器的理解1關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是()A通常傳感器可以直接用來進(jìn)行自動(dòng)控制B傳感器可以將感受到的一些信息轉(zhuǎn)換為電學(xué)量C傳感器可以將所有感受到的信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量D以上說法均不正確答案B解析傳感器主要是用來采集信息，并將采集到的信息轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量；但并不是將其感受到的所有信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量2當(dāng)前傳感器被廣泛應(yīng)用于各種電器、電子產(chǎn)品中，下述關(guān)于常用的幾種家用電器所采用傳感器的說法中，不正確的是()A電視機(jī)對(duì)無線遙控信號(hào)的接收主要是采用了光電傳感器B電子體溫計(jì)中主要是采用了溫度傳感器C電腦所用的光電鼠標(biāo)主要是采用了聲波傳感器D電子秤中主要是采用了力電傳感器答案C解析電腦所用的光電鼠標(biāo)主要采用了光傳感器，所以C錯(cuò)誤常見傳感器的應(yīng)用3關(guān)于“制作簡(jiǎn)易電話機(jī)”的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()A火柴盒沒底也可以制成“話筒”B話筒感知的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成了電壓信號(hào)C“話筒”中的敏感元件是鉛筆芯D聲音使鉛筆芯自身電阻發(fā)生變化答案C解析若火柴盒沒底，聲音信號(hào)不能引起鉛筆芯的振動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；“話筒”感知聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；聲音使橫放的鉛筆芯與下面兩根鉛筆芯接觸的緊密程度發(fā)生變化，引起接觸處電阻變化，并未導(dǎo)致鉛筆芯自身電阻變化，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤4電子打火機(jī)的點(diǎn)火原理是壓電效應(yīng)，壓電片在受壓時(shí)會(huì)在兩側(cè)形成電壓且電壓大小與壓力近似成正比，現(xiàn)有一利用壓電效應(yīng)制造的電梯加速度傳感器，如圖2所示壓電片安裝在電梯地板下，電壓表與壓電片構(gòu)成閉合回路用來測(cè)量壓電片兩側(cè)形成的電壓，若發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，下列說法正確的是()圖2A電梯一定加速上升B電梯一定減速下降C電梯加速度一定向上D電梯加速度一定向下答案C解析由題意知，電壓表示數(shù)增大說明電梯地板對(duì)壓電片壓力增大，故電梯處于超重狀態(tài)，加速度一定向上，C對(duì)，D錯(cuò)；電梯可能加速上升也可能減速下降，A、B錯(cuò).