高中物理第三章传感器3.1-3.2传感器温度传感器和光传感器省公开课一等奖新名师优质课获奖课件.pptx

1,传感器,2,温度传感器和光传感器,第三章,传感器,1/28,学习目标,1.,了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代作用与意义,.,2.,了解热敏电阻、敏感元件特征,.,3.,了解几个温度传感器及光传感器原理,.,2/28,内容索引,自主预习,预习新知 扎实基础,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,3/28,自主预习,4/28,一、传感器,1.,定义：把被测非电信息，按一定规律转换成与之对应,器件或装置,.,2.,组成：普通由,和,组成,.,(1),敏感元件：将要测量,变换成易于测量物理量，形成,.,(2),处理电路：将敏感元件输出,转换成便于显示、统计、处理和控制,.,电信息,敏感元件,处理电路,非电信息,电信号,电信号,电学量,5/28,3.,敏感元件原理,(1),物理类：基于力、热、光、电磁和声等,；,(2),化学类：基于,原理；,(3),生物类：基于酶、抗体和激素等分子,功效,.,物理效应,化学反应,识别,6/28,二、温度传感器,1.,分类,(1),热双金属片温度传感器,.,(2),热电阻传感器,.,(3),热敏电阻传感器,.,NTC,型：电阻值随温度升高而,.,PTC,型：电阻值随温度升高而,.,2.,作用,将,改变转换为电学量改变，经过测量传感器元件电学量随温度改变来实现温度测量,.,减小,增大,温度,7/28,三、光传感器,1.,原理：一些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生,或,，实现,向电信号转化,.,2.,作用：感知,改变或,变换，使,“,机器,”,作出反应,.,电流,电压,光线,场景,光信号,8/28,即学即用,1.,判断以下说法正误,.,(1),传感器能够把非电学量转化为电学量,.(,),(2),热敏电阻阻值随温度升高而增大,.(,),(3),干簧管能够感知磁场，接入电路，相当于开关作用,.(,),(4),光敏电阻阻值随光线强弱而改变，光照越强电阻越小,.(,),答案,9/28,2.,如图,1,所表示，,R,1,为定值电阻，,R,2,为负温度系数热敏电阻，,L,为小灯泡，当温度降低时，电流表读数,(,填,“,变大,”,或,“,变小,”,),，小灯泡亮度,(,填,“,变亮,”,或,“,变暗,”,).,答案,图,1,变小,变亮,10/28,重点探究,11/28,导学探究,当你走进一座大楼时，大堂自动门是怎样,“,看到,”,你而自动打开？,一、传感器,答案,答案,人体发出红外线被传感器接收后传给自动控制装置电动机，实现自动开关门,.,12/28,知识深化,1.,传感器原理：,非电学量,传感器,(,敏感元件、转换器件、转换电路,),电学量,2.,在分析传感器时要明确：,(1),关键元件是什么；,(2),是怎样将非电学量转化为电学量；,(3),是怎样显示或控制开关,.,13/28,解析,把电压表接在,b,、c,之间，油量增加时，,R,减小，电压表示数减小；油量降低时，,R,增大，电压表示数增大,.,把电压表接在,c,、,d,之间，油量增加时，,R,减小，电路中电流增大，则,R,两端电压增大，电压表示数增大，同理，油量降低时，电压表示数减小,.,例,1,如图,2,是一个测定油箱油量多少或改变多少装置,.,其中电源电压保持不变，,R,是滑动变阻器，它金属滑片是金属杆,一端,.,在装置中使用了一只电压表,(,图中没有画出,),，经过,观察电压表示数能够了解油量情况,.,若将电压表分别接在,b,、,c,之间与,c,、,d,之间，当油量改变时，电压表示数,怎样改变？,图,2,答案,解析,答案,看法析,14/28,导学探究,如图,3,所表示，将多用电表选择开关置于欧姆挡，再将电表两支表笔与负温度系数热敏电阻,R,T,(,温度升高，电阻减小,),两端相连，这时表针恰好指在刻度盘正中央,.,若在,R,T,上擦一些酒精，表针将怎样偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将怎样偏转？,二、温度传感器,图,3,答案,答案,因为酒精蒸发，热敏电阻,R,T,温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻,R,T,温度升高，电阻值减小，表针将向右偏,.,15/28,知识深化,1.,温度传感器作用：将温度改变转换为电学量改变,.,2.,常见温度传感器,(1),热双金属片温度传感器,原理两种膨胀系数相差较大不一样金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路通断,.,应用：日光灯开启器，电机、电冰箱保护等,.,16/28,(2),热电阻传感器,原理：用金属丝制作感温电阻叫热电阻，当外界温度,t,发生改变时，其电阻值按,R,R,0,(1,t,),规律改变,(,为温度系数，,R,0,为,t,0,时导体电阻,).,应用：测温度、测流量等,.,(3),热敏电阻传感器,原理：半导体热敏电阻阻值随温度改变而改变,.,应用：测温、温度控制或过热保护等,.,分类：正温度系数热敏电阻,(PTC),，它电阻随温度升高而增大,.,负温度系数热敏电阻,(NTC),，它电阻随温度升高而减小,.17/28,例,2,(,多项选择,),在温控电路中，经过热敏电阻阻值随温度改变可实现对电路相关物理量控制,.,如图,4,所表示电路，,R,1,为定值电阻，,R,2,为半导体热敏电阻,(,温度越高电阻越小,),，,C,为电容器,.,当环境温度降低时,A.,电容器,C,带电荷量增大,B.,电压表读数增大,C.,电容器,C,两板间电场强度减小,D.,R,1,消耗功率增大,答案,解析,图,4,18/28,解析,当环境温度降低时，,R,2,变大，电路总电阻变大，由,I,知,I,变小，又,U,E,Ir,，电压表读数,U,增大，,B,正确；,又由,P,1,I,2,R,1,可知，,R,1,消耗功率,P,1,变小，,D,错误；,电容器两板间电压,U,2,U,U,1,，,U,1,IR,1,，可知,U,1,变小，,U,2,变大，由场强,E,，,Q,CU,2,可知，,Q,、,E,都增大，故,A,正确，,C,错误,.,19/28,导学探究,如图,5,所表示为光电式烟尘浓度计原理图，请阅读教材，然后简述其工作原理,.,三、光传感器,图,5,答案,20/28,答案,光源,1,发出光线经半透半反镜,3,，分成两束强度相等光线,.,一路光线直接抵达光电转换电路,7,上，产生作为被测烟尘浓度参比信号,.,另一路光线经反射镜,4,穿过被测烟尘,5,抵达光电转换电路,6,上，其中一部分光线被烟尘吸收或散射而衰减，烟尘浓度越高，光线衰减量越大，抵达光电转换电路,6,光就越弱,.,两路光线分别转换成电压信号,U,1,、,U,2,，假如,U,1,U,2,，说明被测光路上没有烟尘；相反，假如,U,1,、,U,2,相差较大，说明烟尘较大，所以可用二者之比，算出被测烟尘浓度,.,21/28,例,3,(,多项选择,),如图,6,所表示，,R,1,、,R,2,为定值电阻，,L,为小灯泡，,R,3,为光敏电阻，当入射光强度增大时,A.,电压表示数增大,B.,R,2,中电流减小,C.,小灯泡功率增大,D.,电路路端电压增大,图,6,答案,解析,22/28,解析,当入射光强度增大时，,R,3,阻值减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，,R,1,两端电压增大，从而电压表示数增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，,A,项正确，,D,项错误,.,因路端电压减小，而,R,1,两端电压增大，故,R,2,两端电压必减小，则,R,2,中电流减小，故,B,项正确,.,结合干路电流增大知流过小灯泡电流必增大，故小灯泡功率增大，,C,项正确,.,23/28,含有热敏电阻、光敏电阻电路动态分析步骤：,(1),明确热敏电阻,(,或光敏电阻,),阻值随温度,(,或光照强度,),增加是增大还是减小,.,(2),分析整个回路电阻增减、电流增减,.,(3),分析部分电路电压、电流怎样改变,.,技巧点拨,24/28,达标检测25/28,解析,大多数传感器是由半导体材料制成，一些金属也能够制成传感器，如金属热电阻，故,A,错，,B,对；,传感器将非电学量转换为电学量，所以传感器感知应该是,“,非电信号,”,，故,C,错；,水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，所以不是传感器，故,D,错,.,1.(,对传感器了解,),关于传感器，以下说法正确是,A.,全部传感器都是由半导体材料制成,B.,金属材料也能够制成传感器,C.,传感器主要是经过感知电压改变来传递信号,D.,水银温度计是一个传感器,答案,解析,1,2,3,26/28,解析,滑动触头,P,左移，滑动变阻器接入电路电阻减小，流过二极管电流增大，从而发光增强，使光敏电阻,R,减小，最终到达增大流过灯泡电流效果,.,2.(,光敏电阻特征,),如图,7,所表示电路中，电源两端电压恒定，,L,为小灯泡，,R,为光敏电阻，,R,和,L,中间用挡板,(,未画出,),隔开，,LED,为发光二极管,(,电流越大，发出光越强,),，且,R,与,LED,间距不变，以下说法中正确是,A.,当滑动触头,P,向左移动时，,L,消耗功率增大,B.,当滑动触头,P,向左移动时，,L,消耗功率减小,C.,当滑动触头,P,向右移动时，,L,消耗功率可能不变,D.,不论怎样移动滑动触头,P,，,L,消耗功率都不变,答案,解析,1,2,3,图,7,27/28,解析,假如,R,为金属热电阻，则读数变大，但不会非常显著，故,A,、,B,均错；,假如,R,为热敏电阻，读数改变非常显著，故,C,对，,D,错,.,3.(,热敏电阻特征,),如图,8,所表示是观察电阻,R,阻值随温度改变情况示意图，现在把杯中水由冷水变为热水，关于欧姆表读数改变情况正确是,A.,假如,R,为金属热电阻，读数变大，且改变非常显著,B.,假如,R,为金属热电阻，读数变小，且改变不显著,C.,假如,R,为热敏电阻,(,用半导体材料制作,),，读数改变,非常显著,D.,假如,R,为热敏电阻,(,用半导体材料制作,),，读数改变不显著,答案,解析,1,2,3,图,8,28/28,