人教物理選修32第6章第一節(jié)

1、第一節(jié)傳感器及其工作原理,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道什么是傳感器 2知道什么是光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻以及霍爾元件 3知道傳感器的工作原理 重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)傳感器工作原理的理解,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第一節(jié) 傳感器及其工作原理,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、什么是傳感器 1定義：感受_量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為_量，或轉(zhuǎn)換為電路的_的一類元件,非電學(xué),電學(xué),通斷,二、光敏電阻 1特點(diǎn)：電阻值隨光照增強(qiáng)而_ 2原因分析：光敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，無光照時(shí)，載流子_，導(dǎo)電性能_；隨著光照的增強(qiáng)，載流子_，導(dǎo)電性_ 3作用：把_這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個(gè)電學(xué)量,減小,少

2、,差,增多,增強(qiáng),光照強(qiáng)度,電阻,三、熱敏電阻和金屬熱電阻,四、霍爾元件 1組成：在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作4個(gè)電極E、F、M、N,就成為一個(gè)霍爾元件 2原理：E、F間通入恒定的電流 I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B時(shí),薄片中的載流子就在_力作用下,向著與_和_都垂直的方向漂移，使M、N間出現(xiàn)_ (如圖611所示),圖611,磁場(chǎng),磁場(chǎng),電流,電壓,3霍爾電壓：UH_，d為薄片厚度，k為霍爾系數(shù)一個(gè)霍爾元件的d、k為定值，若保持I恒定，則UH的變化就與B成_ 4作用：把_這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個(gè)電學(xué)量,正比,磁感應(yīng)強(qiáng)度,電壓,核心要點(diǎn)突破,一、對(duì)熱敏電阻和金屬熱電阻的理解 1熱敏電阻 圖6

3、12 用半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度變化明顯，如圖612所示，(1)為某一熱敏電阻的電阻溫度特性曲線,2熱敏電阻的兩種型號(hào)及其特性 熱敏電阻器是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度上升而增大的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器,3熱敏電阻的用途 熱敏電阻器的用途十分廣泛，主要應(yīng)用于： (1)利用電阻溫度特性來測(cè)量溫度、控制溫度和元件、器件、電路的溫度補(bǔ)償； (2)利用非線性特性完成穩(wěn)壓、限幅、開關(guān)、過流保護(hù)作用； (3)利用不同媒質(zhì)中熱耗散特性的差異測(cè)量流量、流速、液面等,4金屬熱電阻 有些金屬的電阻率隨溫度的

4、升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為金屬熱電阻如圖612中的(2)為金屬導(dǎo)線電阻溫度特性曲線 相比而言，金屬熱電阻化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大,而熱敏電阻的靈敏度較好 特別提醒：熱敏電阻和金屬熱電阻都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，但相比而言，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)量范圍大，而熱敏電阻的靈敏度較高,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀) 1.如圖613為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列說法中正確的是() 圖613,A圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的 B圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的 C圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高 D圖線2的材料化學(xué)

5、穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高 解析：選BD.熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其穩(wěn)定性差，測(cè)溫范圍小，但靈敏度高，其電阻隨著溫度的升高而減小金屬電阻阻值隨溫度的升高而增大，圖線1是金屬電阻，圖線2是熱敏電阻,二、霍爾元件 1霍爾元件 如圖614所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體(例如砷化銦)薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，就成為一個(gè)霍爾元件 圖614,2霍爾效應(yīng)的原理 外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場(chǎng)；橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板左右兩側(cè)會(huì)形成穩(wěn)定的電壓,特別提醒：

6、判斷電勢(shì)高低時(shí)首先明確載流子是正電荷還是負(fù)電荷,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀) 2霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪個(gè)物理量() A把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量 B把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量 C把力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量 D把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量 答案：B,如圖615所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)光照射到R3上的光強(qiáng)度增大時(shí)() A電壓表的示數(shù)增大 BR2中電流減小 C小燈泡的功率增大 D電路的路端電壓增大,課堂互動(dòng)講練,圖615,【思路點(diǎn)撥】光敏電阻有隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而阻值減小的特征，由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)的分壓、分流原理對(duì)

7、電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,【自主解答】當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，光敏電阻R3的阻值變小，R3與L串聯(lián)后再與R2并聯(lián)的總電阻值變小、干路中總電流變大，R1兩端電壓變大，A正確；R2兩端電壓減小，通過R2的電流減小，B正確；總電流變大，通過R2的減小，所以通過小燈泡L的電流變大，燈泡變亮，功率增大，C正確因?yàn)楦陕分须娏髯兇?，?nèi)電壓變大，路端電壓變小，D錯(cuò)誤故選ABC. 【答案】ABC,【規(guī)律總結(jié)】考查光敏電阻，常與直流電路相聯(lián)系串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、動(dòng)態(tài)分析成為這一類問題考查的熱點(diǎn)內(nèi)容,變式訓(xùn)練1如圖616所示，R3是光敏電阻，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(shì)，當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，則() 圖616,

8、AR3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) BR3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) CR3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) DR3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) 解析：選A.光照射R3時(shí)，由光敏電阻特性，R3的電阻變小，所以UR3減小，a點(diǎn)電勢(shì)升高，即a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，A正確,在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的控制如圖617所示電路，R1為定值電阻，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(溫度越高電阻越小),C為電容器當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)(),圖617,A電容器C的帶電量增大 B電壓表的讀數(shù)增大 C電容器C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小 DR1消耗的功率增大,【答案】AB 【規(guī)律總結(jié)】解此類

9、問題時(shí)，R2相當(dāng)于一個(gè)滑動(dòng)變阻器要把R2與金屬熱電阻區(qū)別開,變式訓(xùn)練2如圖618所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將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間若往Rt上擦一些酒精，表針將向_(填“左”或“右”)移動(dòng)；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向_(填“左”或“右”)移動(dòng) 圖618,解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減小,指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏 答案：左右,圖619,【答案】(1)evB (2)證明見精講精析,變式訓(xùn)練3如圖6110所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況以下說法中正確的是() 圖6110,A將永磁體的一個(gè)磁極逐