高中人教物理選擇性必修二5. 認識傳感器（課件）同步備課

1、人教版2019版選擇性必修第二冊5 傳感器5.1認識傳感器課堂引入 小盒子 A 的側(cè)面露出一個小燈泡，盒外沒有開關。如果把磁體 B 放到盒子上面，燈泡就會發(fā)光，把磁體移走，燈泡熄滅。盒子里有什么樣的裝置，才能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？問題：？ 原來，小盒子中有一種叫作“干簧管”的元件（圖甲），它的結(jié)構(gòu)很簡單，玻璃管內(nèi)封入了兩個軟磁性材料制成的簧片。當磁體靠近干簧管時（圖乙），兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關的作用，操縱開關的是磁場這只看不見的“手”。干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器。那么，到底什么是傳感器？課堂引入想一想：一、神奇的傳感器1傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等被測量

2、，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號輸出。2傳感器是電子控制系統(tǒng)獲取外部信息的唯一途徑。3傳感器的作用：獲得外界輸入信息，并將非電量信息轉(zhuǎn)成電信號輸出。一、神奇的傳感器下面我們來看幾個生活中的實例自動門酒精濃度檢測人的感覺器官與傳感器的類比思考與討論一、神奇的傳感器 傳感器的使用使我們的生活更加方便、安全和舒適。生活中，你還發(fā)現(xiàn)哪些地方使用了傳感器？ 請你根據(jù)需要大膽地設想：在家里、學校和生活的社區(qū)，什么地方應該安裝傳感器？ 這些傳感器要起什么作用？二、傳感器的種類各類傳感器傳感器的分類(按工作原理)及特點原理舉例特點物理傳感器利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應感知并檢測出待測對

3、象信息電容傳感器、電感傳感器，光電、壓電傳感器等品種多、應用廣、發(fā)展快化學傳感器利用化學反應識別和檢測信息氣敏傳感器、濕敏傳感器廣泛應用于環(huán)保、火災報警、醫(yī)療衛(wèi)生生物傳感器利用生物化學反應識別和檢測信息組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器含有生命物質(zhì)，專一性好，易操作、快速、準確三、傳感器的組成與應用模式二、傳感器的種類智能手機中的部分傳感器三、傳感器的組成與應用模式傳感器的一般結(jié)構(gòu)三、傳感器的組成與應用模式熱電偶溫度計 敏感元件：是指能直接感受或響應外界被測非電學量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指能將敏感元件輸出的信號直接轉(zhuǎn)換成電信號的部分。它們分別完成檢測和轉(zhuǎn)換兩個基本功能。 并不是所有傳感器都能夠明顯地

4、區(qū)分敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。如果敏感元件直接輸出的是電學量，它就同時兼為轉(zhuǎn)換元件。這種敏感元件和轉(zhuǎn)換元件二者合一的傳感器是很多的。如左圖的熱電偶溫度計。如何應用從傳感器獲得的信號呢？ 可以用指針式電表或數(shù)字屏等顯示測量的數(shù)據(jù)；也可以用來驅(qū)動繼電器或其他元件，來執(zhí)行諸如打開管道的閥門、開通或關閉電動機等動作；還可以由計算機對獲得的數(shù)據(jù)進行處理，發(fā)出更復雜的指令。三、傳感器的組成與應用模式傳感器的一般模式思考與討論三、傳感器的組成與應用模式 話筒是一種能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器。圖 乙是電容式話筒的組成結(jié)構(gòu)示意圖，話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個金屬片（固定電極），它們構(gòu)

5、成電容器的兩個極板。電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關系來工作。你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎？電容式話筒科學漫步機器人 1920 年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小說中構(gòu)思了一個機器人，名字叫Robot。它可以不吃飯，卻能不知疲倦地工作，展現(xiàn)了人類持續(xù)多年的一種愿望。 1947 年，世界上第一個機器人在美國誕生。這是一臺為反應堆搬運核燃料的簡單機器，代替人來從事危險的工作。此后，由于現(xiàn)代制造業(yè)的需求，有關機器人的研究迅速發(fā)展起來。圖5.1-10是幾個機器人的實例。 根據(jù)機器人的結(jié)構(gòu)和功能，可以粗略地把它們分為三代。第一代機器人對外界沒有感覺，只能按照編好的程序，由內(nèi)部

6、的計算機安排它的動作，例如汽車生產(chǎn)線上用于點焊的機器人。第二代機器人有了感覺，它身上安裝的傳感器能起到人的感官的作用。例如，利用光傳感器能讓機器人沿著地面上畫出的白色軌跡運動；利用圖像傳感器能讓機器人產(chǎn)生視覺來識別燒杯和鐵塊，當它的手拿著燒杯時，力傳感器產(chǎn)生觸覺會使它的手指感知壓力和滑動，從而既能拿住又不會捏碎。第三代是智能機器人，是人們夢寐以求的，也是當前正在努力發(fā)展的。它以人工智能理論和現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎，能夠自主地從經(jīng)驗中學習，不斷完善自身的程序，增強自己的功能。 科學漫步機器人 機器人的種類很多。應用最廣泛的是工業(yè)機器人，它們能把人從繁重的體力勞動和危險的環(huán)境中解放出來，極大地提高了生

7、產(chǎn)率。服務型機器人主要用于清潔、加油、導盲、搶險等方面。它們通常具有一個移動平臺，其上有操作臂，還安裝了觸覺、視覺、聽覺及超聲測距等傳感器，能夠識別周邊的環(huán)境、判斷自己的運動。醫(yī)療機器人是近些年來發(fā)展迅速的一個新領域。醫(yī)療機器人能夠幫助醫(yī)生做復雜的手術(shù)，減輕醫(yī)生的疲勞，保證手術(shù)的精確和成功。空間機器人是最復雜、最昂貴的機器人，用于探測太空，我國探月工程中使用的玉兔號巡視器（章首圖）就是一個典型代表。 隨著機器人技術(shù)的發(fā)展與進步，機器人變得越來越“聰明”，它們是否有一天會完全取代人類的工作？人類的前途是否堪憂？實際上，科技本身并沒有好壞之分，是人類決定了如何去使用它。面對科技進步，人類應該衡量和

8、思考，該如何運用這些技術(shù)才會對社會更有益，使世界變得更加美好。 科學漫步機器人課堂總結(jié)1.傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等被測量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號輸出。2.傳感器的分類：物理傳感器：包括力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器；化學傳感器：包括離子傳感器、氣體傳感器等化學傳感器；生物傳感器：包括酶傳感器、微生物傳感器，細胞傳感器等生物傳感器。3.傳感器的組成與應用模式：隨堂練習例1、(多選)如圖電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內(nèi)形成一

9、個低電壓交流電場，在觸摸屏幕時，由于人體是導體，手指與內(nèi)部導體層間會形成一個特殊電容(耦合電容)，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。由以上信息可知，下列說法中正確的是( )ABD隨堂練習A電容式觸摸屏的兩極板分別是導體層和手指B當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越大C當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小D當用手觸摸屏幕時，手指和屏的接觸面積的大小影響電容的大小隨堂練習【答案】：ABD【解析】：電容式觸摸屏在原理上把人的手指當作一個電容器元件的一個極板，把導體層當作另一極

10、板，故選項A正確；手指和屏的接觸面積大小會影響到電容大小，接觸面積越大，即兩極板的正對面積越大，電容越大，故選項B、D正確，C錯誤。隨堂練習例2（多選）下列說法正確的是( )A傳感器擔負著信息采集的任務B干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器C傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D傳感器是把力、溫度、光、聲、化學成分轉(zhuǎn)換為電信號的主要工具ABD隨堂練習【答案】：ABD【解析】：傳感器的任務就是采集信息，A對；干簧管是由平行不接觸的兩個極易被磁化的軟鐵片組成的，它靠近磁場時被磁化后相互吸引而接觸，B對；由傳感器的定義知D對隨堂練習例3、（單選）人類發(fā)射的繞地球運轉(zhuǎn)的所有航天器，在軌道上工作時都需要電能，所需要的電能都是由太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對準太陽，為達到這一要求應利用下列哪種傳感器來感知太陽方位()A力傳感器 B光傳感器C溫度傳感器 D生物傳感器B隨堂練習【答案】：B【解析】：太陽帆的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當電流最大時正對太陽，所以應用的是光傳感器，選項B正確，選項A、C、D錯誤隨堂練習例4、（單選）如圖所示是一自動控制電路示意圖，R1為光敏電阻，當照射到