滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社會》學(xué)案

1、7 / 7最新滬科版高中物理選修（3-2）第4章傳感器與現(xiàn)代社會學(xué)案 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1知道傳感器的定義，理解其工作原理.2.了解光敏電阻、熱敏電阻等元件的 特征.3.會探究熱敏電阻的溫度特性曲線.知識儲備區(qū)溫故追本溯源推降方可制新X知識辭接1 .用多用電表測電阻時(shí)，首先選擇歐姆擋，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，指針指在表盤的中值附近，測得 的阻值較準(zhǔn)確. RS2 .電阻率p是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越小，導(dǎo)電性能越好，定義式為p=.3 .平行板電容器的電容 C j磊4兀kdJ新知呈現(xiàn)一、什么是傳感器1 .傳感器是通過測量外界的物理量、化學(xué)量或生物量來捕捉和識別信息，并將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)

2、量的裝置.2 .傳感器一般包括敏感元件與轉(zhuǎn)換電路等.二、傳感器的類型根據(jù)檢測量的不同，傳感器可分為物理型、化學(xué)型和生物型.三、探究熱敏電阻的溫度特性曲線熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類：正溫度系數(shù)的熱敏材料、負(fù)溫度系數(shù)的熱敏材料、臨界溫度系數(shù)的熱敏材料.基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)重點(diǎn)互動探究學(xué)習(xí)探究區(qū)一、什么是傳感器問題設(shè)計(jì)光聲控延時(shí)開關(guān)的敏感元件有哪些？你能畫出它的原理圖嗎? 答案有光敏感元件和聲敏感元件.光電轉(zhuǎn)換器一聲電轉(zhuǎn)換器一電 子 線 路被 控 制 線 路要點(diǎn)提煉1 .各種傳感器的作用都是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量.2 .傳感器的結(jié)構(gòu)：非電學(xué)量1值顯 敏感元件一一處理電路電信昌電學(xué)量3.敏感元件

3、是傳感器中的關(guān)鍵性元件，它承擔(dān)著直接 感知”和轉(zhuǎn)換外界信息的任務(wù).二、研究光敏電阻的導(dǎo)電特性問題設(shè)計(jì)在工廠生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線上安裝計(jì)數(shù)器后，就可以準(zhǔn)確得知生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，如圖1所示為光敏電阻自動計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻.此光電計(jì)數(shù)器的基本工作 原理是什么？圖1答案 當(dāng)光被產(chǎn)品擋住時(shí)，R1電阻增大，電路中電流減小,R2兩端電壓減小，信號處理系統(tǒng)得 到低電壓，每通過一個(gè)產(chǎn)品就獲得一次低電壓，并計(jì)數(shù)一次.要點(diǎn)提煉1 .光敏電阻是用半導(dǎo)體材料（如硫化鎘）制成的.特點(diǎn)：光照越強(qiáng)，電阻越小.2 .光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量.三、探究熱敏電阻的溫度特性問題設(shè)

4、計(jì)如圖2所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中央.若在Rt上擦一些酒精，表針將如何擺動？若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將如何擺動？歐姆表圖2答案 由于酒精蒸發(fā)，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹 向電阻，Rt溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏.要點(diǎn)提煉1 .金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而增大.2 .熱敏電阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成，也可用半導(dǎo)體材料制成.3 .熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類：4 1）正溫度系數(shù)的熱敏材料（PTC）:電阻隨溫度的上升而增加.5 2）

5、負(fù)溫度系數(shù)的熱敏材料（NTC）:電阻隨溫度的上升而下降.6 3）臨界溫度系數(shù)的熱敏材料（CTC）:電阻在很小的溫度范圍內(nèi)急劇下降.3典例置所一、對傳感器的認(rèn)識【例1】如圖3是一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置.其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端.在裝置中使用了一只電壓表（圖中沒有畫出，通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況. 將電壓表分別接在 b、c之間與c、d之間，當(dāng)油量變化時(shí)，電壓表的示數(shù)變化有何不同？曰圖3解析 把電壓表接在 b、c之間，油量增加時(shí)，R減小，電壓表的示數(shù)減小；油量減少時(shí)，R增大,電壓表的示數(shù)增大.把電壓表接在 c、d之間，油量增加時(shí)，R減小，

6、電路中電流增大，則R'兩端的電壓增大，電壓 表的示數(shù)增大，同理，油量減少時(shí)，電壓表的示數(shù)減小.答案見解析二、對光敏電阻的認(rèn)識及應(yīng)用【例2】如圖4所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡,R3為光敏電阻，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)A.電壓表的示數(shù)增大B. R2中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大解析 當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí),R3阻值減小，外電路電阻隨 R3的減小而減小，R1兩端電壓因干 路電流增大而增大，從而電壓表的示數(shù)增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A項(xiàng)正 確,D項(xiàng)錯誤.由路端電壓減小，而R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小 故B項(xiàng)正確.結(jié)合干路電流增

7、大知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項(xiàng)正確.答案 ABC三、對熱敏電阻的認(rèn)識及應(yīng)用【例3】如圖5所示,RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，R為定值電阻，若往RT上擦一些酒精，在環(huán) 境溫度不變的情況下，關(guān)于電壓表示數(shù)的變化情況，下列說法中正確的是（）圖5A.變大B.變小C.先變大后變小最后不變D.先變小后變大最后不變答案 D解析 往RT上擦酒精后，酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大 根據(jù)串聯(lián)電路的 分壓特點(diǎn)，電壓表示數(shù)變小.當(dāng)酒精蒸發(fā)完畢后,RT的溫度逐漸升高到環(huán)境溫度后不變，所以熱敏電阻的阻值逐漸減小，最后不變，故電壓表的示數(shù)將逐漸變大 ，最后不變.所以選項(xiàng) D正 確.課堂要

8、點(diǎn)小結(jié)f傳感器.測量非電學(xué)量并將之轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置'光敏電阻:光照增強(qiáng)，電阻變小傳感器/敏感元件（正溫度系數(shù) 熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù) .I臨界溫度系數(shù)傳感器的類型:物理型,化學(xué)型、生物型自我,檢測區(qū)1.（對傳感器的認(rèn)識）關(guān)于傳感器，下列說法正確的是（）A.所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的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的D.水銀溫度計(jì)是一種傳感器答案 B解析大多數(shù)傳感器是由半導(dǎo)體材料制成的，某些金屬也可以制成傳感器，如金屬熱電阻，故A錯,B對；傳感器將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，因此傳感器感知的應(yīng)該是非電信號”故C錯；水銀溫度計(jì)能感受熱學(xué)量，但不能把熱學(xué)

9、量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量 ，因此不是傳感器，故D錯.2 .（對光敏電阻、熱敏電阻的認(rèn)識及電路分析 ）如圖6所示電路中，電源電動勢為 E,內(nèi)阻為 r,RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，RG為光敏電阻，閉合開關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境改變（光照或溫度，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是 qL圖6B.溫度升高，光照不變D.溫度升高，光照減弱A.溫度不變，光照增強(qiáng) C.溫度降低，光照增強(qiáng) 答案 AC3 .（對光敏電阻、熱敏電阻的認(rèn)識及電路分析）如圖7所示,Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻,R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動勢為 E,內(nèi)阻為r,V為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是（

10、圖7A.熱敏電阻溫度升高，其他條件不變 B.熱敏電阻溫度降低，其他條件不變 C.光照減弱，其他條件不變D.光照增強(qiáng)，其他條件不變答案 BC解析電壓表示數(shù)變大，而R3為定值電阻，說明流經(jīng)R3的電流增大，由電路結(jié)構(gòu)可知，這可能是由于Rt減小或R1增大，由熱敏電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱 故B、C項(xiàng)正確,A、D項(xiàng)錯誤.40分鐘課時(shí)作業(yè)題組一對傳感器的認(rèn)識i .傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，它可以（）A.將力學(xué)量（如形變量）轉(zhuǎn)變成電學(xué)量B.將熱學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量C.將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量D.將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成力學(xué)量答案 ABC解析 傳感器是將所感受到的不便于測量的物理量（如力、熱、光、聲等

11、）轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量（一般是電學(xué)量）的一類元件.故選項(xiàng) A、B、CXt選項(xiàng)D錯.2 .如圖1所示，是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制成的傳感器，話筒的振動膜前面有薄薄 的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩 極.在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時(shí)，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，從而使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的（）二振動膜金屬層圖1A.距離變化C.電介質(zhì)變化B.正對面積變化D.電壓變化答案 A解析振動膜前后振動，使振動膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化，從而將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號.題組二 對光敏電阻的

12、認(rèn)識及電路分析3 .如圖2所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動計(jì)數(shù)器的示意圖，其中A是發(fā)光儀器 日是光敏電阻（光照增強(qiáng)時(shí)電阻變小工下列說法中正確的是 （）圖2A.當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由 A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小 B.當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由 A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大 C.當(dāng)傳送帶上有物品擋住由 A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小 D.當(dāng)傳送帶上有物品擋住由 A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大 答案 AD 解析 光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度有關(guān) ，光照強(qiáng)度越大，光敏電阻阻值越小.當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住

13、由A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻阻值變小，電路中電流變大，電源內(nèi)阻上的電壓變 大,路端電壓變小，所以電壓表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A正確；相反，當(dāng)傳送帶上有物品擋住由 A射向 B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電路中電流變小，電源內(nèi)阻上的電壓變小，路端電壓變大 所以電壓表讀數(shù)變大，選項(xiàng)D正確.4 .如圖3所示,R3是光敏電阻（光照時(shí)電阻變小，當(dāng)開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn) 等電勢.當(dāng)用光照射電阻 R3時(shí),則（）圖3A . a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢B. a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C. a點(diǎn)電勢等于b點(diǎn)電勢D. a點(diǎn)電勢和b點(diǎn)電勢的大小無法比較答案 A解析 R3是光敏電阻，當(dāng)有光照射時(shí)電阻變小,R3兩端電壓

14、減小，故a點(diǎn)電勢升高，因其他電 阻的阻值不變，所以a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢.5 .如圖4所示,電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡,R為光敏電阻,D為發(fā)光二極管（電流越大, 發(fā)光越強(qiáng)），且R與D距離較近且不變，下列說法中正確的是（）圖4A.當(dāng)滑片向左移動時(shí)上消耗的功率增大B.當(dāng)滑動向左移動時(shí)上消耗的功率減小C.當(dāng)滑片向右移動時(shí),L消耗的功率不變D.無論怎樣移動滑動觸頭 人消耗的功率不變答案 A解析 電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端電壓恒定，當(dāng)滑片向左移動時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光 變強(qiáng)，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則L的功率變大，故選項(xiàng)A正確.題組三對熱敏電阻、金屬熱電阻的認(rèn)識及電路分析6 .對熱敏電阻，正確的敘述是（）A.受熱后，電阻隨溫度的升高而變化明顯B.受熱后，電阻基本不變C.熱敏電阻可以用來測量很小范圍內(nèi)的溫度，反應(yīng)快，而且精確度高D.以上說法都不對答案 AC7 .如圖5所示是觀察電阻 R的阻值隨溫度變化情況的示意圖，現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴P(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是（）圖5A.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯8 .如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C.如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作，讀數(shù)變化非常明顯D.如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作，讀數(shù)變化不明顯答案 C解析 如果R為金屬熱電阻，則讀數(shù)變大