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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章传感器,1,认识传感器,课前预习反馈,课内互动探究,课堂达标检测,目标体系构建,核心素养提升,目标体系构建,【学习目标】,1,知道非电学量转换成电学量的技术意义。,2,了解传感器在生产生活中的应用。,3,深入认识物理学对现代生活和科技发展的促进作用,。,【思维脉络】,课前预习反馈,1,传感器的应用实例,(1),楼道的灯安装了,“,_,”,开关。这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。,(2),自动门装有一种装置，这种装置就是,_,。,(3),酒精检测仪上装有,“,_,”,，它能感知乙醇的浓度,。,声控,光控,知识点,1,神奇的传感器,红外线传感器,乙醇传感器,2,传感器：,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传送和处理的,_,输出的一类器件或装置。,3,非电学量转换为电学量的意义：,把,_,转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的,_,，可以很方便地进行测量、传输、处理和,_,。,被测量,可用信号,非电学量,通断,控制,1,物理传感器,根据物质的,_,或,_,制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等。,2,化学传感器,利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为,_,，如,离子传感器、气体传感器等。,3,生物传感器,利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、,_,传感器、,_,传感器等,。,物理,特性,知识点,2,传感器的种类,物理,效应,电信号,微生物,细胞,1,传感器的基本部分：,由,_,、,_,组成。,2,传感器原理：,传感器感受的通常是,_,，,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是,_,，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过,_,后，再送给,_,系统产生各种控制动作,。,敏感元件,知识点,3,传感器的组成与应用模式,转换,元件,非电学量,电学量,放大,控制,敏感,转换,信号,转换,思考辨析,判一判,(1),干簧管是一种能够感知磁场的传感器。,(,),(2),传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。,(,),(3),传感器担负着信息采集的任务，它常常是将电学量转化为力学量。,(,),(4),敏感元件是指能直接感受或响应外界被测电学量的部分。,(,),(5),话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。,(,),选一选,机器人装有作为眼睛的,“,传感器,”,，犹如大脑的,“,控制器,”,，以及可以行走的,“,执行器,”,，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人,“,眼睛,”,的说法中正确的是,(,),A,力传感器,B,光传感器,C,温度传感器,D,声音传感器,解析：,遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器,，,故,选项,B,正确，选项,A,、,C,、,D,错误,。,B,想一想,晚上上楼时，随着发出的脚步声响，楼梯灯亮了；登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯好像能,“,听到,”,我们的到来，能,“,看见,”,我们的离去，其中的原因是什么呢？,解析：,电路中安装了光声控延时开关，光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱。还安装有声敏感,元件，用于感知外界声响。当白天外界光线较强时，光,声控延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较,弱且有声响时，光声控延时开关处于导通状态，灯亮，,延时一段时间后，开关断开，灯熄灭。,课内互动探究,探究,如图，机器人在踢足球，机器人就是通过传感器,“,看到,”,事物的。想一想，传感器的作用是什么？,神奇的,传感器,情景导入,提示：,传感器就像人的眼睛、耳朵、鼻子一样，接收外界的光、声音、温度等信息并把它们转换为便于测量、传输、处理和控制的电学量,(,电压、电流,),。,1,传感器的作用：,能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求，把这些信息转换成可用的输出信息的器件和装置，叫作传感器。传感器是各种测量和自动控制系统的,“,感觉器官,”,。,要点提炼,2,传感器的分类,(1),按工作原理分：电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。,(2),按感受物理量分：力、速度、位移、温度、流量、烟雾等传感器。,(3),按输出信号分：开关型、模拟型、数字型传感器。,(4),根据检测量的不同，可将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。,下列,情况中，应用了温度传感器的是,(,),A,商场里的自动玻璃门,B,夜间自动打开的路灯,C,夜间有声音时就亮的楼梯灯,D,自动恒温冰箱,思路引导：,解答此类题目的关键是明确传感器的定义及传感器的工作原理，传感器是将感受到的非电学量转换成电学量，再经过放大，最后送给控制系统产生各种控制作用的器件或装置,。,典例,1,典例剖析,D,解析：,商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，,A,错误；夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，,B,错误；夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了,“,光、声,”,传感器，,C,错误；自动恒温冰箱是利用了温度传感器，,D,正确。,1.,光电式感烟探测器,(,简称烟感器,),由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。该报警器利用的传感器,是,(,),A,力传感器,B,声传感器,C,位移传感器,D,光传感器,解析：,该报警器利用的是光传感器。,对点训练,D,探究,干簧管结构：如图甲所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。将干簧管接入图乙电路，当磁铁靠近干簧管时：会发生什么现象，为什么？干簧管的作用是什么,？,传感器的组成及工作过程,情景导入,提示：,灯泡会亮，因为当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通；干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。,1,传感器的组成,(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,。,要点提炼,(,多选,),如图所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图。图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点,O,接滑动变阻器,R,。当油箱内油面下降时，下列分析正确的有,(,),A,触点,O,向下滑动,B,触点,O,向上滑动,C,电路中的电流增大了,D,电路中的电流减小了,典例,2,典例剖析,BD,思路引导：,分析传感器时要明确的问题,(1),核心元件是什么；,(2),是怎样将非电学量转化为电学量的；,(3),是如何显示或控制开关的。,解析：,当油箱内油面下降时，浮标下降，由杠杆可以看出触点,O,向上滑动，变阻器,R,的阻值变大，电流减小，所以选项,B,、,D,正确。,2,(,多选,)(2020,江苏宿迁沭阳修远中学高二上第一次段考,),某同学发现他家居住的楼房中，楼梯上的过道灯在夜晚天黑时，用力拍掌就亮了，而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮。后来老师告诉他：过道灯是由声传感器和光传感器共同来控制的,，,其,原理如图所示。下列关于声,传感,器,和光传感器的说法正确的,是,(,),对点训练,A,白天有光照时，光传感器自动闭合,B,夜晚无光照时，光传感器自动闭合,C,有人走动发出声音时，声传感器自动闭合,D,无人走动没有声音时，声传感器自动闭合,答案：,BC,解析：,白天有光照时，光传感器自动断开，故,A,错误；夜晚无光照时，光传感器自动闭合，故,B,正确；有人走动发出声音时，声传感器自动闭合，故,C,正确；无人走动没有声音时，声传感器自动断开，故,D,错误。,核心素养提升,声传感器,电容式话筒,1,话筒,把声音信号转换成电信号的传感器。,2,结构组成,如图所示为电容式话筒的组成结构示意图,。,话筒,的振动膜片涂,有,薄薄的,金属,层。膜后相距,几,十,微米有一个金属片,(,固定电极,),，它们构成,电容,器,的两个极板,。,3,工作原理,电容式话筒利用电容器的电容与极板间,距离,的,关系来工作。,(,多选,),电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示。,Q,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。在膜片向右运动的过程中,(,),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,解析,：,声波使膜片向右振动，,MN,间距减小，电容变大，,A,正确，,B,错误；由,Q,CU,知：,C,变大，若,U,不变，则,Q,变大，继续充电，则导线,AB,中有向左的电流，,C,正确，,D,错误,。,AC,案例,课堂达标检测,1,(,多选,)(2020,黑龙江省绥化市安达七中高二下学期期中,),陶瓷传感器可以用于分析气体中酒精蒸气的含量，常用于检查酒后驾驶的人员。如果司机饮酒，血液中的酒精成分会扩散到呼出的气体中，呼出的气体喷吹传感器，传感器的电阻将随酒精蒸气浓度发生相应的变化，从而可以检测血液中的酒精含量。某种陶瓷,气,敏,传感器的电导,(,即电阻的倒数,),与,气体,中酒精,蒸气浓度,C,的关系如图甲所示,。,现,用其组成如图乙所示的检测电路,(,电,池,内阻为,r,，电流表内阻不计,),。对此,，,以下,说法正确的,是,(,),A,此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成正比,B,气体中酒精蒸气的浓度越大，则电流表指针偏转的角度越大,C,气体中酒精蒸气的浓度越大，则电池的路端电压越小，电阻,R,0,两端的电压也越小,D,电池用的时间长了，电动势降低，内阻变大，则会导致测得的酒精浓度偏低,答案：,BD,解析：,由图传感器的电阻与气体中酒精蒸汽的浓度成反比，故,A,错误；因为酒精蒸气的浓度,C,越大，电阻越小，电流越大，故,B,正确；酒精蒸气的浓度,C,越大，电阻越小，电流越大，路端电压越小，,R,0,电压越大，故,C,错误；若电池时间长了，电动势变小，内阻变大，则同样电流时，气敏传感器的电阻大，测量的,C,变小，故,D,正确。,玉,2. (2021,河南驻马店高二检测,),目前许多手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫作,“,嵴,”,，凹下部分叫作,“,峪,”,，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后,开,始,放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，,于,是,根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的,位,置,，从而形成指纹的图像数据。根据以上信息,，下,列,说法中正确的,是,(,),A,在峪处形成的小电容器电容较大,B,在峪处形成的小电容器放电较慢,C,在嵴处形成的小电容器充电后带电荷量较大,D,潮湿的手指对指纹识别没有任何影响,答案：,C,解析：,在峪处，小极板和正对的皮肤表面的距离变大，根据,C,可知形成的电容器电容较小。,A,错；电容值小的电容器放电较快，在峪处形成的小电容器电容较小，放电较快。,B,错；充电后在嵴处形成的小电容器电容较大，根据,Q,CU,可知电容器的电荷量较大。,C,对；潮湿的手指会使表皮有皱褶，影响指纹识别的效果。,D,错。,3,(,多选,) (2021,安徽省六安市一中高二下学期期末,),振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端固定，下端与一膜片相连接，弦上的张力越大，弦的固有频率越大，这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处的压力的变化，下列说法正确的,是,(,),A,当软铁块与磁铁靠近时，,a,端电势高,B,当软铁块与磁铁靠近时，,b,端电势高,C,膜片上的压力较小时，线圈中感应,电动,势,的频率较高,D,膜片上的压力较大时，线圈中感应,电动,势,的频率较高,BC,解析：,当软铁块与磁铁靠近时，软铁会磁化，穿过线圈的磁通量变大，根据楞次定律，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，线圈中的原磁场向左，故感应电流磁场向右，据安培定则可知电流从,b,点流出，故,b,点的电势较高，故,A,错误，,B,正确；膜上的压力较小时，弦的张力越大，弦的振动频率变大，磁通量变化频率大，感应电流频率越高，故,C,正确；膜上的压力较大时，弦的张力越小，弦的振动频率变小，磁通量变化频率小，感应电流频率越低，故,D,错误。,
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