《認識傳感器》學習目標1．了解傳感器的定義，感受傳感器的應用技術(shù)在信息時代的作用與意義(難點)2．知道將非電學量轉(zhuǎn)化為電學量的意義(重點)3．知道傳感器的組成與應用模式(重點)學法與考法學法：①通過閱讀教材，知道非電學量轉(zhuǎn)換成電學量的技術(shù)意義；②通過查閱資料，了解生產(chǎn)生活中傳感器的應用考法：①考查對傳感器理解；②考查分析不同傳感器的工作原理知識概覽預習導學|新知領(lǐng)悟1．傳感器的定義能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等________，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于________和處理的可用信號(通常是________、電流等電學量)輸出，或轉(zhuǎn)換為電路的________的器件或裝置．2．非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的意義把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，可以方便地進行______、傳輸、處理和__________．被測量

神奇的傳感器傳送

電壓

通斷

測量

控制

3．注意(1)傳感器的發(fā)展十分迅速，其品種已達數(shù)萬種，我們學習了解的只是最基本的幾種而已．(2)不能認為傳感器輸出的一定是電信號．為什么傳感器一般都是將感受到的非電學量轉(zhuǎn)換成電學量呢？【答案】電學量具有易測量，易控制，測量精度和速度較高，易放大、反饋、存儲和可遠距離傳輸?shù)忍攸c．特別是電信號能方便地與計算機連接而進行信息處理，所以傳感器一般都是將感受到的非電學量轉(zhuǎn)換成電學量．

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體材料做成的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．以上說法都不正確【答案】B【解析】大多數(shù)傳感器是由半導體材料做成的，某些金屬也可以做傳感器，如金屬熱電阻．傳感器將非電學信號轉(zhuǎn)換為電學信號，因此傳感器感知的應該是“非電學信號”．故B正確．1．利用物質(zhì)的________特性或________效應制作而成的傳感器，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器．2．利用____________原理，把無機或有機化學物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，如離子傳感器、氣體傳感器等化學傳感器．3．利用_______________的選擇性來識別和測定生物化學物質(zhì)的傳感器，如酶傳感器、微生物傳感器、細胞傳感器等生物傳感器．物理

傳感器的種類物理

電化學反應

生物活性物質(zhì)

在電梯門口放置一障礙物，會發(fā)現(xiàn)電梯門不停地開關(guān)，這是由于在電梯門上裝有什么傳感器？【答案】在電梯門口放置一障礙物，電梯門不停地開關(guān)，說明電梯門口有一個光傳感器． (2020年徐州一中檢測)下列有關(guān)傳感器的說法正確的是(

)A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B．樓梯口的電燈開關(guān)裝的兩種傳感器是熱敏電阻和光敏電阻C．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器D．半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因為溫度越高，它的電阻值越大【答案】C【解析】話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，A錯誤；樓梯口的電燈開關(guān)裝的兩種傳感器是聲敏電阻和光敏電阻，B錯誤；電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，C正確；半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因為溫度越高，它的電阻值越小，D錯誤．1．傳感器的基本部分一般由________元件、________元件組成．2．敏感元件是指能__________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________信號的部分．它們分別完成檢測和轉(zhuǎn)換兩個基本功能．敏感

傳感器的組成與應用模式轉(zhuǎn)換

直接感受

電

街道旁的路燈、江海里的航標燈都要求夜晚亮、白天熄，利用半導體的某種特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導體的什么特性？【答案】由于此自動控制利用的是光線強弱的變化，利用半導體的光敏性．

下列裝置中利用了光電傳感器的是 (

)A．電熨斗 B．電飯鍋C．電子秤 D．火災報警器【答案】D【解析】電熨斗、電飯鍋都是通過溫度傳感器來控制溫度，A、B錯誤；電子秤是利用力傳感器來測力的，C錯誤；火災報警器是利用煙霧對光的散射，使光照射到光電三極管上，光電三極管的電阻減小引起電流變化而發(fā)生警報，因此火災報警器是光電傳感器，故D正確．多維課堂|素養(yǎng)初培為解決樓道里的照明問題，在樓道內(nèi)安裝一個傳感器與控制電燈的電路連接．當樓道內(nèi)有人走動而發(fā)出聲響時，電燈即與電源接通而發(fā)光．(1)這種傳感器是什么傳感器？(2)它的輸入信號是什么？(3)它的輸出信號是什么？【答案】(1)這種傳感器是聲電傳感器．(2)它輸入的是聲信號．(3)輸出的是電信號．神奇的傳感器1．傳感器感受的通常是非電學量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學量，如電壓、電流等電學量，這些輸出信號是非常微弱的，通常要經(jīng)過放大后再輸送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作．2．傳感器的工作原理如下素養(yǎng)點評：物理觀念——知道傳感器的概念；科學思維——會用傳感器的工作原理分析問題．探究總結(jié)對傳感器概念的理解精練1

(多選)關(guān)于傳感器的作用，下列說法中正確的有(

)A．通常的傳感器可以直接用來進行自動控制B．傳感器可以用來采集信息C．傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為電學量D．傳感器可以將所有感受到的信號都轉(zhuǎn)換為電學量【答案】BC【解析】傳感器是通過非電學量轉(zhuǎn)換成電學量來傳遞信號的，不能直接用來進行自動控制，A錯誤；傳感器可以用來采集信息，B正確；傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為電學量，比如熱敏電阻在溫度升高時，電阻會變小，C正確，D錯誤．變式1

(2021年大慶四中月考)當你走近某些商場的大門時，門就會自動為你打開；當你走進門之后，門又在你身后自動關(guān)上．你覺得這可能是將下列哪種外界信息轉(zhuǎn)換為有用的信息 (

)A．溫度 B．運動C．人 D．光線【答案】D【解析】自動門的自動控制要求靈敏、可靠，若以溫度控制，人的體溫與夏季氣溫接近，則在夏季自動門將無法使用．自動門實際使用的是紅外線傳感器，紅外線屬于不可見光，人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線．傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動控制裝置的電動機實現(xiàn)自動開、關(guān)門．故D正確．傳感器的工作原理精練2全面了解汽車的運行狀態(tài)(速度、水箱溫度、油量)是確保汽車安全行駛和駕駛員安全的舉措之一，為模仿汽車油表原理，某同學自制一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置．如圖所示，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．該同學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，你認為電壓表應該接在圖中的________________兩點之間，按照你的接法請回答：當油箱中油量減少時，電壓表的示數(shù)將________________(填“增大”或“減小”)．【答案】b、c增大【解析】由題圖可知當油箱內(nèi)液面高度變化時，R的金屬滑片將會移動，從而引起R兩端電壓的變化，且當R′?R時，UR＝IR可視為UR與R成正比，所以電壓表應接在b、c兩點之間；當油量減少時，電壓表示數(shù)將增大．變式2壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球．小車向右做直線運動過程中，電流表示數(shù)如圖乙所示，下列判斷正確的是

(

)A．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻速直線運動B．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動C．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運動D．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動【答案】D【解析】在0～t1時間內(nèi)，I恒定，壓敏電阻阻值不變，即小球的受力不變，可知小車可能做勻速或勻加速直線運動，在t1～t2時間內(nèi)，I變大，壓敏電阻阻值變小，壓力變大，小車做變加速運動，A、B錯誤；在t2～t3時間內(nèi)，I不變，壓力恒定，小車做勻加速直線運動，C錯誤，D正確．易錯提醒：傳感器問題的分析思路：不同類型的傳感器，其工作原理一般不同，但所有的傳感器都是把非電學量的變化轉(zhuǎn)換為電學量的變化．因此我們可以根據(jù)電學量的變化來推測相關(guān)量的變化．借題發(fā)揮：(1)傳感器的發(fā)展十分迅速，其品種已達數(shù)萬種，我們學習了解的只是最基本的幾種而已．(2)不能認為傳感器輸出的一定是電信號．2021年5月15日，我國發(fā)射的天問一號所攜帶的“祝融號”火星車成功著陸火星．人類發(fā)射的航天器，在軌道上工作時都需要電能，要求太陽能電池板總是對準太陽．(1)太陽能電池是通過光電轉(zhuǎn)換裝置把什么能轉(zhuǎn)化為什么能？(2)要求太陽能電池板總是對準太陽，為達到這一要求應利用哪種傳感器來感知太陽方位？【答案】(1)太陽能電池是通過光電轉(zhuǎn)換裝置把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能．(2)應使用光傳感器來感知太陽方位．傳感器的種類探究總結(jié)比較工作原理舉例物理傳感器利用物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理效應感知并檢測出待測對象信息壓力傳感器、溫度傳感器、光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器等化學傳感器利用電化學反應原理識別和檢測信息氣敏傳感器、濕敏傳感器等生物傳感器利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和檢測信號酶傳感器、微生物傳感器、細胞傳感器等素養(yǎng)點評：物理觀念——知道傳感器的種類；科學思維——會分析不同傳感器的工作原理．傳感器的種類精練3傳感器廣泛應用在我們的生產(chǎn)生活中，常用的計算機鍵盤就是一種傳感器．如圖所示，鍵盤上每一個鍵的下面都連一小金屬片，與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一小的固定金屬片，這兩金屬片組成一個小電容器．當鍵被按下時，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能夠檢測出哪個鍵被按下，從而給出相應的信號．這種計算機鍵盤使用的是 (

)A．溫度傳感器 B．壓力傳感器C．磁傳感器 D．光傳感器【答案】B【解析】電容器通過受壓后變形從而將壓力信號變成了電信號，鍵盤采用的是壓力傳感器，B正確．變式3如圖所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面有薄薄的金屬層，膜后距離膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(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，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導致電容變化的原因是電容器兩極板間的 (

)A．距離變化

B．正對面積變化C．介質(zhì)變化

D．電壓變化【答案】A【解析】人對著話筒說話時，振動膜前后振動，導致電容兩極板間距離變化，使電容發(fā)生變化，A正確．不同傳感器的工作原理精練4如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動．彈簧處于原長時，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連．若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大?。阎獜椈傻膭哦认禂?shù)為k，托盤自身質(zhì)量為m0，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，當?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：(1)托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1與A端的距離x1；(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，P1與A端的距離x2；(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A端的距離也為x1，從而使P1、P2間的電壓為零．校準零點后，將物體放在托盤上，試推導出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式．變式4慣性制導系統(tǒng)已廣泛應用于彈道式導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計．加速度計構(gòu)造原理的示意圖如圖所示，沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連．滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導．設某段時間內(nèi)導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為s，則這段時間內(nèi)導彈的加速度的方向和大小是怎樣的？易錯提醒：(1)傳感器一定是通過非電學量轉(zhuǎn)換成電學量來傳遞信號的，不能實現(xiàn)自動控制；(2)傳感器可以用來采集信息．借題發(fā)揮：電子秤的原理與慣性制導系統(tǒng)，均涉及到受力分析、平衡條件和歐姆定律的應用，看懂電路圖是關(guān)鍵．當人們走近和離開一些商場的自動門時，門會自動開關(guān)，這就是傳感器在起作用．傳感器的組成與應用模式(1)傳感器由哪幾部分組成？(2)你所了解的敏感元件有哪些？【答案】(1)傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成．(2)敏感元件有：熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、磁敏元件、力敏元件、溫敏元件等．傳感器的核心元件1．敏感元件：相當于人的感覺器官，直接感受被測量，并將其變換成與被測量成一定關(guān)系的易于測量的物理量，如溫度、位移等．2．轉(zhuǎn)換元件：也稱為傳感元件，通常不直接感受被測量，而是將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成電學量輸出．3．轉(zhuǎn)換電路：是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電學量轉(zhuǎn)換成易于測量的電學量，如電壓、電流等．素養(yǎng)點評：物理觀念——知道敏感元件與轉(zhuǎn)換元件；科學思維——會用轉(zhuǎn)換電路分析問題．探究總結(jié)敏感元件與轉(zhuǎn)換元件精練5如圖為煙霧散射式火災報警器，它主要由帶孔的外罩，發(fā)光二極管LED、光電三極管及不透明的擋板組成，請簡述它的工作原理．【答案】見解析【解析】報警器工作時發(fā)光二極管處于發(fā)光狀態(tài)，由于擋板遮擋，平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到三極管上，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會報警．變式5唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁鐵的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺铝姓f法中正確的是 (

)A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的B．該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的C．膜片振動時，穿過線圈的磁通量不變D．膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢【答案】B【解析】當聲波使膜片前后振動時，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應電流，將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，是根據(jù)電磁感應原理工作的，A錯誤，B正確；膜片隨著聲波而周期性振動，穿過金屬線圈的磁通量是周期性變化的，C錯誤；膜片振動時，金屬線圈切割磁感線，會產(chǎn)生感應電動勢，D錯誤．轉(zhuǎn)換電路分析精練6

(多選)如圖甲所示的電路中電源電動勢E＝8V，電阻R與一個電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時間變化的曲線顯示在計算機屏幕上，先將S接2給電