第三章 第2节 温度传感器和光传感器
高中物理第三章传感器2温度传感器和光传感器课件教科版选修3
(2)烟雾进入罩内后对光有散射作用,使部分光线照射 到光电三极管上,其电阻变小。与传感器连接的电路检 测出这种变化,就会发出警报。
【特别提醒】 (1)热敏电阻随温度的升高,电阻有可能减小,也有可能 增大。 (2)并非所有半导体材料都可以当成光敏电阻或热敏电 阻使用。
【过关训练】 1.如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行 人监控装置,R1为光敏电阻、R2为定值电阻,A、B接监 控装置。则 ( )
【素养解读】
核心 素养 素养 角度
素养任务
科学 问题 利用图像探究热敏电阻与温度的关 探究 解释 系
科学 科学 根据闭合电路欧姆定律分析求出温 思维 推理 度的数值
【核心归纳】 1.探究热敏电阻: (1)实验器材:热敏电阻、多用电表、 铁架台、烧杯、冷水、热水、导线等。 (2)实验步骤: ①按图连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。
答案:见正确解答
【核心归纳】 1.探究光敏电阻的特性: (1)实验器材:电压直流电源、滑动变阻器、小灯泡、 多用电表、光敏电阻、导线、黑纸。
(2)实验步骤: ①将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如 图所示电路连接好,并将多用电表置于“×100”挡。
②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记 录数据。 ③打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐 渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。 ④用黑纸遮光,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并 记录。
二、光传感器 1.作用:光传感器是转换_光__信__号__的传感器。 2.原理:有些金属或半导体材料,在电路中受到光照时, 产生_电__流__或_电__压__,实现光信号向电信号的转化。 3.应用:_自__动__门__、光电式烟尘浓度计、光电式转速 表。
3.1 传感器§3.2温度传感器和光传感器导学提纲
3.1 传感器§3.2温度传感器和光传感器班级姓名小组【学习目标】1．知道传感器的概念、结构及工作原理．2．了解传感器的分类情况及热敏电阻的特性．3．知道温度传感器的原理，了解温度传感器在生活中的应用．4．知道光电传感器的原理，了解光电传感器在生活中的应用．【重点难点】1.传感器的基本原理及其构造．2．利用实验研究热敏电阻的温度特性曲线．【导学流程】一、了解感知回顾旧知1、回顾前面所学的电路公式？2、什么是与门？什么是非门？二、深入学习（一）、传感器1．定义：传感器通常是把被测的____信息，按一定规律转换成与之对应的___信息的器件或装置．2．传感器的组成（1）构成：一般由_________和_________组成，如图所示．（2）各部分的作用：(1)敏感元件：能直接感受非电信息，并将这些信息变成易测量的______的元件，例如：光传感器：把_____转化成电信息；声传感器：把_____转化成电信息；温度传感器：把_____转化成电信息。
(2)处理电路：能把微小的信号进行_____，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的_______（二）、敏感元件的原理1．敏感元件按原理的分类：（1）物理类：基于___、____、____、_____和_____等物理效应。
（2）化学类：基于_________的原理。
（3）生物类：基于___、_____和____等分子识别功能。
2．关于热敏电阻特性的实验设计：（1）实验器材：热敏电阻、多用电表、烧杯（备用冷、热水）、温度计、铁架台。
（2）实验步骤：①如图所示，将一热敏电阻连入电路中，用多用电表的欧姆挡测其电阻，记录温度、电阻值。
②将热敏电阻放入装有少量冷水并插入有温度计的烧杯中，记录温度和电阻值。
③再分几次向烧杯中倒入热水，观察不同温度下热敏电阻的阻值。
把测量到的温度、电阻值填入下表中④在坐标纸上，粗略描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的R－t图线。
【精选课件】教科版高中物理选修3-2第3章第2讲《温度传感器和光传感器》课件.ppt
图线1是金属热电阻的图线，灵敏度低 图线2是热敏电阻的图线
对点练习
温度传感器的应用
2．图是一火警报警器的部分电路 示意图．其中R2为用半导体热敏材 料制成的传感器，电流表为值班室 的显示器，a、b之间接报警器．当 传感器R2所在处出现火情时，显示 器的电流I，报警器两端的电压U的 变化情况是( )
4．如图所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为 光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．车轮转动 时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并 转换成电信号，由电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数n，累积 脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是 ________车__轮__的__半__径__R_和__齿__轮__的__齿__数__P__________________________，
小车速度的表达式为v＝2_π_R__n_/P____；行程的表达式为s＝____2_π_R_N__/P___．
单位时间内齿轮转动圈数为n/P 则有v＝2πRn/P 车轮转动的累积圈数为N/P 则有s＝2πRN/P
再见
课堂讲义
温度传感器和光传感器
例3 在街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜
晚亮，白天熄，它们是利用半导体的电学特性制
成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，
这是利用半导体的( )
A．压敏性
B．光敏性
C．热敏性
D．三种特性都利用
利用了半导体的光敏性 夜晚电阻大，白天电阻小
课堂讲义
例4 如图所示，电源两端的电压恒 定，L为小灯泡，R为光敏电阻， LED为发光二极管(电流越大， 发出的光越强)，且R与LED间 距不变，闭合开关S后，下列说 法中正确的是( ) A．当滑动触头P向左移动时， L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时， L消耗的功率减小 C．当滑动触头P向右移动时， L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动滑动触头P， L消耗的功率都不变
2017教科版高中物理选修第3章 第1、2节《传感器 温度传感器和光传感器》word学案
2017教科版高中物理选修第3章 第1、2节《传感器 温度传感器和光传感器》word 学案 学案1 传感器 温度传感器和光传感器[目标定位] 1.明白传感器的定义，懂得其工作原理.2.了解热敏电阻、敏锐元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．一、传感器[咨询题设计]在现代生活中，我们时刻能感受到自动操纵带给我们的便利．如马路上的路灯夜晚发光，白天自动熄灭；当你走近自动门时它会自动打开，当你离开时它会自动关闭；电冰箱启动后，会自动操纵压缩机工作，使冰箱内保持所设定的低温……，这其中的“机关”是什么？答案 在这些电路中分别安装了不同的传感器．[要点提炼]1．定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．2．传感器的结构――→非电信息敏锐元件―→处理电路――→电信息3．敏锐元件能直截了当感受非电信息，并把其变换成易于测量的物理量，形成电信号．常见的敏锐元件有力敏元件、光敏元件、热敏元件、磁敏元件、气敏元件等．4．处理电路能把微小的信号进行放大，并除去干扰信号，使敏锐元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和操纵的电学量．二、敏锐元件的原理[咨询题设计]1. 如图1所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在Rt 上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？图1答案由于酒精蒸发，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻Rt，电阻Rt温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．2．如图2所示连接电路，把磁铁靠近或远离干簧管，观看电路中所发生的现象．你认为干簧管起了什么作用？图2答案把磁铁靠近干簧管时，簧片在磁场的作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁．当磁力大于簧片的弹力时，两者紧密地接触，电路连通，灯亮．因此，干簧管串联在电路中就成为一个由磁场操纵的开关．[要点提炼]1．热敏电阻是用半导体材料制成的，它具有电阻随温度灵敏变化的特性，能够实现对温度的测量．2．干簧管是一种能感知磁场的敏锐元件，在电路中的作用确实是一个由磁场操纵的开关．三、温度传感器[咨询题设计]如图3所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．图3(1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的依旧分离的？当温度过高时双金属片将如何样起作用？(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？答案(1)常温时，电熨斗的上、下触点接触，如此电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的热膨胀系数较大，故上层膨胀的厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片复原原状，重新接通电路加热．(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也确实是要求双金属片弯曲程度较大时，两触点分离，因此应使调温旋钮下旋．反之，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，应使调温旋钮上旋．[要点提炼]1．热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后组成．它对温度的感知表现为热双金属片的形变，能够用它操纵电路的通断．2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．3．金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也能够制作成温度传感器，称为热电阻．4．热敏电阻和金属热电阻都能够把温度那个热学量转换为电阻那个电学量．金属热电阻的化学稳固性好，测温范畴大，但灵敏度较差．四、光传感器1．原理：有些金属或半导体材料在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．2．应用：(1)自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了红外光传感器．(2)在环境监测、火灾报警等装置中通常利用光电式烟尘浓度计工作．(3)在工农业生产、交通运输等行业中较多地采纳光电式转速表进行转数的测量．一、对传感器的认识例1如图4是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．图4其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．(1)若把一只电压表接在c、d之间，当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．(2)将电压表接在b、c之间，当油量减少时，电压表的示数将________ (选填“增大”或“减小”)．解析(1)由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化．当油量减少时，R的数值会增大，电路中的电流会减小，c、d间的电压会减小．当把电压表接在c、d两点间，电压表示数减小时，表示油量在减少．(2)把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大．答案(1)减小(2)增大二、对热敏电阻的认识及应用例2一热敏电阻在温度为80 ℃时阻值专门大，当温度达到100 ℃时阻值就专门小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图5所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝，请简述其工作原理．图5解析开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100 ℃左右时，R1阻值变得专门小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 ℃时，R1阻值又变得专门大，R2又开始加热，如此就可达到保温的成效．答案见解析三、对光传感器的认识及应用例3如图6所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试讲明其工作原理．图6解析光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线．一束光线直截了当到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号．另一束光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸取或因散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱．两路光线分别转换成电压信号U1、U2，如果U1＝U2，讲明被测的光路上没有烟尘；相反，如果U1、U2相差较大，讲明烟尘浓度较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度．答案见解析例4如图7所示，R1、R2为定值电阻，L 为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图7A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，即电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知，流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确．答案ABC1．(对传感器的认识)关于传感器，下列讲法正确的是()A．所有传感器差不多上由半导体材料制成的B．金属材料也能够制成传感器C．传感器要紧是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器答案B解析大多数传感器是由半导体材料制成的，某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，因此传感器感知的应该是“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，因此不是传感器，故D错．2．(对电容式传感器的认识)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值．如图8所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列讲法不正确的是( )图8A．甲图的传感器能够用来测量角度B．乙图的传感器能够用来测量液面高度C．丙图的传感器能够用来测量压力D．丁图的传感器能够用来测量速度答案D解析甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化；丙图压力F变化能导致极板间距变化；丁图中位置变化导致电介质变化．因此，甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的传感器，故选D.3. (对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)如图9所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，Rg为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发觉小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的缘故可能是()图9A．温度不变，光照增强B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强D．温度升高，光照减弱答案AC4．(对光传感器的认识)烟雾散射火灾报警器使用的是()A．光传感器B．温度传感器C．红外传感器D．超场波传感器答案A解析烟雾散射火灾报警器是烟雾进入报警器后，光被散射，照到报警器中的光传感器上，使电路接通，报警器工作，发出警报，A对，B、C、D错．题组一对传感器的认识1．传感器担负着信息采集的任务，它能够()A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量答案ABC解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一样是电学量)的一类元件，故选项A、B、C 对，选项D错．2．关于干簧管，下列讲法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是按照热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动操纵的答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置的磁场方向相同时，两个簧片被磁化而接通，因此是做开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开．3. 如图1所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属涂层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属涂层和那个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒讲话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的缘故是电容器两板间的( )图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属涂层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．题组二对热敏电阻、金属热电阻的认识及电路分析4. 如图2所示是观看电阻R的阻值随温度变化情形的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情形正确的是()图2A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化专门明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化专门明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案C解析如果R为金属热电阻，则读数变大，但可不能专门明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化专门明显，故C对，D错．5. 如图3所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()图3A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，R1两端的电压减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，故只有C 正确．6. 如图4所示，Rt为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往Rt 上擦些酒精，在环境温度不变的情形下，关于电压表示数的变化情形，下列讲法中正确的是()图4A．变大B．变小C．先变大后变小再不变D．先变小后变大再不变答案D解析往Rt上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，按照串联电路的分压特点，电压表示数变小．当酒精蒸发完毕后，Rt的温度逐步升高到环境温度后不变，因此热敏电阻Rt的阻值逐步变小，最后不变，故电压表的示数将逐步变大，最后不变，因此选项D正确．题组三对光传感器的认识及电路分析7．遥控器能调换电视机频道，利用的是光传感器．下列属于应用这类传感器的是()A．红外报警装置B．金属电阻温度计C．电子电路中使用的“干簧管”D．霍尔元件答案A解析红外报警装置是利用的光敏电阻制成的光传感器，A正确；金属电阻温度计是利用的热敏电阻制成的传感器，B错误；干簧管利用的磁敏电阻，C错误；霍尔元件利用的是霍尔效应，D错误．8．街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动操纵，这是利用半导体的()A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用答案B解析灯要求夜晚亮、白天熄，白天有光，夜晚没有光，则是由光导致电路的电流变化，因此电路中光传感器导致电阻变化，实现自动操纵，因此是利用半导体的光敏性，故选B.9．如图5所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列讲法中正确的是()图5A．严峻污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．不管污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到阻碍答案AD解析严峻污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照阻碍电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会阻碍LDR的电阻，D对．10．如图6所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列讲法中正确的是()图6A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，因此电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，因此电压表读数变大，选项D正确．11. 如图7所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照耀时，a、b两点等电势．当用光照耀电阻R3时，则()图7A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案A解析R3是光敏电阻，当有光照耀时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，因此a点电势高于b点电势．。
高中物理教科版选修3-2课件：3-1、2 传感器 温度传感器和光传感器
)
解析：宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A对；家 用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器，故选项C对；声控 开关采用了声电传感器，故选项D对。
要点2 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。
减小 。 ①NTC型：电阻值随温度升高而_____
02ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ题型分类指导
No.1 例1
对传感器的认识 下列关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的说 )
法中，正确的是(
A．物理传感器是利用材料的某种物理性质来工作的，因而 只能用于机械加工行业，而不能用于化工领域 B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输 出某种化学物质，而不能输出电学量 C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作 D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环 境条件有一定要求
3．热敏电阻 (1)分类： ①负温度系数热敏电阻(NTC)：电阻值随温度升高而减 小。 ②正温度系数热敏电阻( 大。 PTC)：电阻值随温度升高而增
(2)特点： 对温度变化的响应敏感、灵敏度高。 (3)应用： 测温、温度控制或过热保护。
2．如图所示是电阻R随温度T变化的图象，下列说法中正确的 是( ) A．图线1是热敏电阻的R－T关系图象，它是用金属材料制 成的 B．图线2是热敏电阻的R－T关系图象，它可以用半导体材 料制成
②实验装置：如图所示。 ③实验过程及数据处理：用酒精灯加热，测出水中各温度 下欧姆表的读数，由实验数据绘出R－t图象。
(2)实验结论：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正温 度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____ 增大 ，负温度系数的 热敏电阻的阻值随温度的升高而_____ 减小 。
《温度传感器和光传感器》说课稿
《温度传感器和光传感器》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的内容是《温度传感器和光传感器》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《温度传感器和光传感器》是高中物理选修 3-2 中传感器这一章节的重要内容。
传感器作为现代信息技术的重要组成部分，在生产生活中有着广泛的应用。
通过对温度传感器和光传感器的学习，学生能够了解传感器的工作原理，感受物理知识与实际生活的紧密联系，激发学生对科学技术的兴趣。
本节课的教材内容主要包括温度传感器和光传感器的工作原理、特点以及应用实例。
教材通过简洁明了的文字和生动形象的图片，帮助学生理解抽象的物理概念。
二、学情分析授课对象为高中学生，他们已经具备了一定的物理基础知识和逻辑思维能力，但对于传感器这种较为抽象的概念和技术，可能还存在理解上的困难。
学生在日常生活中已经接触到了一些与温度和光相关的设备，如温度计、路灯等，但对于其背后的传感器原理并不清楚。
因此，在教学中需要通过具体的实例和实验，引导学生从感性认识上升到理性认识。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解温度传感器和光传感器的工作原理。
（2）学生能够掌握温度传感器和光传感器的主要类型及特点。
（3）学生能够运用所学知识解释温度传感器和光传感器在实际生活中的应用。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和分析，培养学生的观察能力、动手能力和逻辑思维能力。
（2）通过对实际应用案例的讨论，培养学生解决实际问题的能力和创新思维。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的科学探索精神。
（2）让学生体会物理知识在生活中的应用价值，增强学生的社会责任感。
四、教学重难点1、教学重点（1）温度传感器和光传感器的工作原理。
（2）温度传感器和光传感器的常见类型及特点。
2、教学难点（1）如何引导学生理解传感器将非电学量转换为电学量的工作过程。
高中物理 第三章 传感器 第二节 温传感器和光传感器课件 粤教版选修32
第十七页，共36页。
二、常用(chánɡ yònɡ)的传 １感.光器敏部电件阻(ɡuānɡ mǐn
（di1à）n材z料ǔ)：：制作光敏电阻(ɡuānɡ mǐn diàn zǔ)的材料一般为半导体.
如（：2）硫特化性镉：
光敏电阻对光敏感.当改变光照强度时，电阻的大小也随
着改变.电阻值一般会随着光照强度的增大而减小.
示.若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，
则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据
是车轮半径(bànjìng)r和齿轮，齿数
p
2nr
小车速(chē sù)度的表达式为vp=
；
行程的表达式为s= 2Nr .
p
30
第三十页，共36页。
1.温度传感器： 感温敏感元件有热双金属片、热电阻、热敏电阻(rè m2ǐ.n光d传i感àn器z：ǔ)等.
应用广泛(guǎngfàn)，自动门、非触摸式自动水龙头、 火灾报警器、光电式转速表、光控开关，鼠标等，注意 分析其原理.
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1.计算机光驱的主要部件是激光头，它可以发射脉冲激光信号 ，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数将反射 (fǎnshè)回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机 显示出来相应的信息.光敏电阻的自动计数示意图如图所示，
2 温度传感器和光传感器
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非接触式红外测温仪
由于物体的温度 不同(bù tónɡ)，发射 红外线的情况也不同 (bù tónɡ)，因此利用 红外线敏感元件可以 实现无接触测温．
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1.了解光控开关电路及控制(kòngzhì)原理，会组装光控 开关. 2.了解温度报警器及控制(kòngzhì)原理，会组装温度报 警器. 3.通过实验的方法，更为深入地认识传感器的应用.
第三章 1 传感器-2 温度传感器和光传感器
1传感器2温度传感器和光传感器[学习目标] 1.知道什么是传感器，知道其将非电信息转换成电信息的意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．1．传感器(1)定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．(2)组成：一般由敏感元件和处理电路组成．①敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形成电信号．②处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量．(3)敏感元件的原理①物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；②化学类：基于化学反应的原理；③生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．2．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：a．NTC型：电阻值随温度升高而减小．b．PTC型：电阻值随温度升高而增大．(2)作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量．3．光传感器(1)原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．(2)作用：感知光线的变化或场景变换，使机器作出反应．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．(×)(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用．(√)(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小．(√)一、传感器当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？答案人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门．1．传感器的原理：非电学量→传感器(敏感元件、处理电路)→电学量2．在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的．例1关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器答案 B解析传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D错误．例2如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时()图1A．电路中的电流减小，油箱内油面降低B．电路中的电流减小，油箱内油面升高C．电路中的电流增大，油箱内油面降低D．电路中的电流增大，油箱内油面升高答案 D解析油面升高，金属片向下移动，R接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D正确．二、温度传感器如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R T 上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精挥发，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．1．温度传感器的作用：将温度的变化转换为电学量的变化．2．常见的温度传感器(1)热双金属片温度传感器①原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路的通断．②应用：日光灯启动器，电机、电冰箱保护等．(2)热电阻传感器①原理：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，当外界温度t发生变化时，其电阻值按R＝R0(1＋θt)的规律变化(θ为温度系数，R0为t＝0 ℃时导体的电阻)．②应用：测温度、测流量等．(3)热敏电阻传感器①原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．②应用：测温、温度控制或过热保护等．③分类：正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻随温度升高而增大．负温度系数的热敏电阻(NTC)，它的电阻随温度的升高而减小．例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图3所示电路，R1为定值电阻，R2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()图3A．电容器C的带电荷量增大B．电压表的读数增大C．电容器C两极板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大答案AB解析当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝ER总知I变小，又U＝E－Ir，电压表的读数U增大，B正确；又由P1＝I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两极板间的电压U2＝U－U1，U1＝IR1，可知U1变小，U2变大，由场强E′＝U2d，Q＝CU2可知，Q、E′都增大，故A正确，C错误．三、光传感器如图4所示为光电式烟尘浓度计的原理图，请阅读教材，然后简述其工作原理．图4答案光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线．一路光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号．另一路光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路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，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱．两路光线分别转换成电压信号U1、U2，如果U1＝U2，说明被测的光路上没有烟尘；相反，如果U1、U2相差较大，说明烟尘较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度．光敏电阻是由半导体材料制成的．它的阻值随光照强度的变化而变化，光照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大．例4(多选)如图5所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图5A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大答案ABC解析当入射光强度增大时，R3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，R1两端电压增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确.1．(对传感器的理解)许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是()A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移答案 C解析楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音，C正确．2．(对传感器的理解)关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是()A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息C．非电信息→敏感元件→电信息→处理电路D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息答案 A3．(光敏电阻的特性)如图6所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则(电源内阻不计)()图6A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析当用光照射电阻R3时，R3电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A正确．4．(热敏电阻的特性)某温控电路的原理如图7所示，R M是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15 ℃～27 ℃的环境中工作．当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备．下列说法中正确的是()图7A．环境温度降低，R M的阻值减小B．环境温度升高，U ab变大C．滑片P向下移动时，U ab变大D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度答案 D解析环境温度降低时，R M的阻值变大，A错误；环境温度升高，R M的阻值减小，U ab变小，B错误；滑片向下移动，回路电流减小，U ab变小，C错误；调节滑片位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度，D正确．考点一传感器及工作原理1．(多选)下列说法正确的是()A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具答案ABD解析传感器的任务就是采集信息，选项A正确；干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它们靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，选项B正确；电视遥控接收器中使用了红外线传感器，选项C错误；由传感器的定义知，选项D正确．2．(多选)关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置有磁场时，两个簧片被磁化而接通，所以是做开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开，故C、D正确，A、B错误．3.如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A正确．4．街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的()A．光敏性B．压敏性C．热敏性D．三个特性同时应用答案 A解析要求灯夜晚亮，白天熄，可知光的强弱导致电路电流变化，所以电路中利用光传感器使电阻变化，实现自动控制，即是应用半导体的光敏性，A正确，B、C、D错误．5．(多选)电容式传感器是将非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图2所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是()图2A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器只能用来测量速度答案ABC考点二光敏电阻、热敏电阻的认识及应用6．如图3所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏转角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏转角为θ′，则可判断()图3A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案 B7.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图4所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()图4A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流挡，A、B错误；当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C错误，D正确．8．如图5所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是()图5A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变答案 A解析滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大．同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小．9．(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图6所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是()图6A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次答案AD解析当有光照射R1时，R1的电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次．10.如图7所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，电源内阻不计，当温度降低时()图7A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后与R1串联，然后与电流表、电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的电阻值增大，外电路总电阻增大，则总电流减小，即电流表的示数减小，R1两端的电压减小，灯泡L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，A、B、D错误．11．如图8所示为某传感装置内部部分电路图，R T为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表．若发现电压表示数增大，可能的原因是()图8①热敏电阻温度降低，其他条件不变②热敏电阻温度升高，其他条件不变③光照减弱，其他条件不变④光照增强，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案 A解析热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压随之减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的读数增大，符合题意，故①正确．同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误．光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，则电压表的示数增大，故③正确．光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，则电压表的示数减小，故④错误．故A选项正确．12．(多选)如图9所示，理想变压器的原线圈与定值电阻r串联，副线圈接热敏电阻R T(温度升高，阻值减小)，在正弦交流电源的电压U0不变的情况下，下列说法正确的是()图9A．当R T的温度升高时，原线圈两端的电压一定减小B．当R T的温度升高时，原线圈中的电流一定减小C．当R T的温度降低时，r消耗的功率一定减小D ．当R T 的温度降低时，r 消耗的功率一定增大答案 AC解析 设变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，当R T 的温度升高时，其阻值减小，副线圈的电流I 2增大，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1增大，根据U 0＝I 1r ＋U 1，可知原线圈两端的电压U 1减小，故A 正确，B 错误；同理，当R T 的温度降低时，其阻值增大，副线圈的电流I 2减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1减小，根据P ＝I 12r ，可知r 消耗的功率一定减小，故C 正确，D 错误．13. (多选)如图10所示，电源的电动势为E ，内阻为r ，R 1、R 2、R 3为定值电阻，R 4为光敏电阻(光敏电阻被光照射时阻值变小)，C 为电容器．闭合开关S ，电路稳定后，用光照射R 4，下列说法正确的是( )图10A ．电压表示数增大B ．电源的效率增大C ．电容器所带电荷量增加D ．R 2上消耗的功率增大答案 CD解析 因有光照射时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小；由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流增大，由U ＝E －Ir 可知路端电压减小，所以电压表示数减小，故A 错误；电源的效率η＝P 出P 总×100%＝EI －I 2r EI ×100%＝(1－Ir E )×100%，电流增大，则电源效率减小，故B 错误；电容器的电压与R 2两端的电压相等，因R 4电阻变小，总电阻变小，总电流增大，路端电压变小，通过R 1的电流减小，则通过R 2的电流增大，所以电容器的电压增大，根据Q ＝CU 可知，电容器所带电荷量一定增加，故C 正确；通过R 2的电流增大，根据P ＝I 2R 可知，R 2上消耗的功率增大，故D 正确．。
高中物理第三章传感器第节传感器温度传感器和光传感器教学案教科版选修338.doc
第1、2节 传感器__温度传感器和光传感器一、传感器 1．定义把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置。
2．组成一般由敏感元件和处理电路组成。
(1)敏感元件：将要测量的非电信息变换为易于测量的物理量，形成电信号的元件。
(2)处理电路：将敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量的电路。
3．敏感元件的原理(1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应。
(2)化学类：基于化学反应的原理。
(3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能。
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。
1.传感器通常是把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置。
它一般由敏感元件和处理电路组成。
2．敏感元件是传感器的重要组成部分，它可以分为如下三类：物理类、化学类、生物类。
3．温度传感器有热双金属片温度传感器、金属热电阻传感器、热敏电阻传感器等。
4．光传感器是测量光信号的传感器，实现光信号向电信号的转化。
(3)热敏电阻传感器。
①NTC型：电阻值随温度升高而减小。
②PTC型：电阻值随温度升高而增大。
2．作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量。
3．热敏电阻的热敏特性(1)实验探究①实验器材：热敏电阻(正温度系数或负温度系数)、烧杯、水、酒精灯、欧姆表、开关、温度计。
②实验装置：如图311所示。
图311③实验过程及数据处理：用酒精灯加热，测出水中各温度下欧姆表的读数，由实验数据绘出Rt图像。
(2)实验结论：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
三、光传感器1．原理某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化。
高二物理教科版选修3-2课件：第3章 1.传感器 2.温度传感器和光传感器
学 习 目 标 1.了解传感器的概念、结构及各部分的 作用．(难点) 2. 通过实验感知半导体热敏电阻的特 性．(重点) 3.了解干簧管的构造及作用．(重点) 4.知道温度与光传感器常用的敏感元件 及其在生活、生产中的应用．(重点)
知 识 脉 络
传 感 器
[先填空] 非电信息 ，按一定规 定义：传感器通常是把被测的__________ 律转换成与之对应的________ 电信息 的器件或装置 敏感元件和_________ 处理电路组成 组成：传感器一般由_________ 1．传感器结构框图：非电信息 电信息 ______ 敏感元件 → 处理电路 ―――→ _________ 电学量 功能：将被测的非电学量转换成为________
【解析】
传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电
学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电 路的通断的一类元件；故只有 C 项正确．
【答案】 C
电学量的优点 电学量具有便于控制、放大、衰减、波形整理、显示、可储存、远距离传 输等技术方面的优点，尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信 息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以现代信息技术与自动控制中常 将非电学量转化成电学量进行信息收集．
控制开关 ，从而实现方便的显示、记录、处理和控制． 为电路的__________
(3)应用实例： 半导体热敏电阻：具有电阻随温度_________ 灵敏变化 的特性，可以实现对温度的测 量．常用于温度传感器． 干簧管：感知_______ 磁场 的敏感元件，常用于_____ 磁场 控制开关．
[再判断] (1)干簧管是一种磁传感器．(√ ) (2)传感器担负着采集信息的任务．(√ ) (3)传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具．(√ )
教科版高中物理选修3-2课件 3 温度传感器和光传感器课件(教科)
A．θ′＝θ C．θ′>θ
B．θ′<θ D．不能确定
图3-1-3
【解析】 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值 变大，指针自左向右的偏转角度变小，故B正确．
3．用图3-1-4甲所示电路测量电流表 的内阻，闭合电键S，当变阻器的滑片滑至c处 时，电流表 和电压表 的读数分别为40 mA、9 V，已知图甲中热敏电阻的I-U关系图 线如图乙所示，则电流表 的内阻为( B )
[后思考] 热敏电阻是如何将温度这一信息转化为电信息的？
【提示】 当温度发生变化时连接在电路中的热敏电阻的阻值发生变化，通过它的 电流或加在它两端的电压就发生变化，从而可通过电压表或电流表反映出来，即电 压或电流的变化表示温度的变化．
[合作探讨] 探讨1：热敏电阻是温度传感器中的重要元件，是不是所有的热敏电阻的阻值都随温 度的升高而下降？
②热电阻传感器 a．敏感元件：用金属丝制作的_感__温__电阻．(又叫热电阻) b．热电阻阻值与温度t的关系 R＝_R__0_(1_＋__θ_t_)__． (R0为t＝0 ℃时导体电阻，θ为温度系数)
③热敏电阻传感器 a．敏感元件：_半__导__体____热敏电阻． b．热敏电阻的分类 一种是随温度升高而电阻_减__小___的热敏电阻，用NTC符号表示；另一类随温度升高而 电阻_增__大__的热敏电阻，用PTC符号表示． c．特点及用途 热敏电阻对温度变化的响应_很__敏__感__，常用于_测__温__、温度_控__制__或_过__热__保__护_．
2．光传感器
(1)概念 光传感器是利用光敏电阻把_光__强___这个光学量转换为_电__阻___这个电学量，光敏电阻的阻 值随光照强度的增大而_减___小___． (2)应用：_火__灾__报__警___器__、光电式转速器等都是利用了光电传感器来工作的．
19-20第3章1.传感器2.温度传感器和光传感器(教科版)
Hale Waihona Puke 25C [传感器工作的一般流程为：非电学量(被测量),敏感元件(感 知，然后通过),转换元件(转换成电信号，再通过),转换电路(将此信号 转换成易于传输或测量的),电学量，因此 A、B、D 错，C 对．]
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训练角度 2：传感器的应用 2.(多选)如图所示，干簧管放在磁场中时两个舌簧能被磁化．关 于干簧管，下列说法正确的是 ( )
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BD [由题图可知，图线 1 是金属热电阻的 R-T 图线，图线 2 是 热敏电阻的 R-T 图线，根据它们的材料性质和图像特点可知，选项 B、 D 正确．]
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合作探究 攻重难
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对传感器的理解 1.传感器的结构框图
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2．传感器的分类
物理型传感器
化学型传感器 生物型传感器
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训练角度 2：含热敏电阻电路的分析 4.半导体的电阻率随温度的升高而减小，经常利用半导体的这一 特性来制作传感器，如图所示是一火警报警器的部分电路示意图， 其中 R3 为用半导体热敏材料制成的传感器．值班室的显示器为电路 中的电流表，a、b 之间接报警器．当传感器 R3 所在处出现火情时， 显示器的电流 I、报警器两端的电压 U 的变化情况是 ( )
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含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤 (1)明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度变化(或光线强弱) 是增大还是减小． (2)分析整个回路的电阻的增减，电流的增减． (3)分析部分电路的电压、电流如何变化．
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训练角度 1：含光敏电阻电路的分析 3.(多选)如图所示，R1、R2 为定值电阻，L 为小灯泡，R3 为光敏 电阻，当照射光强度增大时( ) A．电压表的示数增大 B．R2 中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
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第2节温度传感器和光传感器学习目标核心提炼1.了解双金属片、热电阻和热敏电阻传感器的特性和工作原理。
两种传感器——温度2.知道光传感器的工作原理和实际应用。
传感器、光传感器3.体会温度传感器和光传感器如何将非电信息转化为电信息以及在应用中的设计思路。
一、温度传感器1.热双金属片温度传感器(1)原理：不同金属的膨胀系数不同，将两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成为一体后，温度升高时，由于两面金属膨胀程度不同，双金属片受热变形，并且向膨胀系数小的一方弯曲。
(2)应用：日光灯启动器，电机过热保护器等。
2.热电阻传感器(1)原理：金属丝的电阻随温度升高而增大。
(2)电阻与温度的关系：R＝R0(1＋θt)。
(3)应用：测温度、测流量。
3.热敏电阻传感器(1)NTC热敏电阻：温度升高，电阻减小。
常用于测温、温度控制或过热保护。
在某个特定温度附近时电阻急剧变化，适用于制成热保护开关。
(2)PTC热敏电阻：温度升高，电阻增大。
思维拓展热敏电阻是温度传感器中的重要元件，是不是所有的热敏电阻的阻值都随温度的升高而减小？答案不是。
正温度系数热敏电阻(PTC)在温度升高时电阻值增大，负温度系数热敏电阻(NTC)在温度升高时电阻值减小。
二、光传感器1.作用：光传感器是转换光信号的传感器。
2.原理：有些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化。
3.应用：自动门、光电式烟尘浓度计、光电式转速表。
思考判断(1)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越大。
(×)(2)制作光敏电阻的材料是半导体，半导体是靠空穴和自由电子即载流子导电的。
(√)(3)半导体中的载流子随光照的增强而减少，导电能力也就随光照的增强而减弱。
(×)预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2对敏感元件的认识[要点归纳]光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件特点对比元件特点光敏电阻半导体材料受到的光照增强时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，即载流子数增多，于是导电性明显地增强，电阻减小热敏电阻和金属热(1)热敏电阻：指用半导体材料制成，电阻值电阻随温度变化发生明显变化的电阻。
如图线①所示为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线。
(2)金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，如图线②所示，这样的电阻也可以制作温度传感器。
热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好。
霍尔元件霍尔元件两极间通入恒定的电流，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，在两极上形成稳定的电压U H＝kIBd。
[精典示例][例1]如图1所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED距离不变，下列说法正确的是()图1A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D.无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变解析当滑动触头P向左移动时，通过LED的电流变大，光照增强，光敏电阻R 变小，通过灯泡的电流变大，故L消耗的功率增大。
同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小。
答案 A含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤(1)明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光线强弱)变化是增大还是减小。
(2)分析整个回路的电阻的增减，电流的增减。
(3)分析部分电路的电压、电流如何变化。
[例2] (多选)如图2所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图所示方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两点，则()图2A.电势φa＞φbB.电势φb＞φaC.电流增大时，|φa－φb|增大D.其他条件不变，将铜板改为NaCl溶液时，电势结果仍然一样解析铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用而向b侧偏转，所以φa＞φb，选项A正确，B错误；因|φa－φb|＝k IBd，所以电流增大时，|φa－φb|增大，选项C正确；若将铜板改为NaCl溶液，溶液中的正、负离子均向b侧偏转，|φa－φb|＝0，即不产生霍尔效应，故选项D错误。
答案AC[针对训练1] (多选)如图3所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图3A.电压表的示数增大B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，由闭合电路欧姆定律I＝Er＋R知电路中的电流增大，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，选项A 正确，D错误；因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故选项B正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，选项C正确。
答案ABC热敏电阻的应用[要点归纳]1.金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
它能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而升高或降低。
2.热敏电阻分类①负温度系数热敏电阻(NTC)：电阻值随温度升高而减小。
②正温度系数热敏电阻(PTC)：电阻值随温度升高而增大。
特点对温度变化的响应敏感、灵敏度高应用测温、温度控制或过热保护[精典示例][例3](2018·湖南衡阳期末)(多选)如图4甲所示，电阻R1的阻值为0.5R0，灯泡L的电阻值恒为R0，R2是热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图乙所示。
已知电流表为理想电表，电源的内阻r＝R0。
则下列说法中正确的是()图4A.当温度升高时，R1两端的电压增大B.当温度降低时，电流表的示数增大C.当温度升高时，灯泡L的亮度变大D.当温度为40 ℃时，电源的输出功率最大解析温度升高时，R2的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，R1两端电压增大，电源内电压增大，路端电压减小，灯泡L两端的电压减小，灯泡L的亮度变小，选项A正确，C错误；温度降低时，R2的阻值增大，总电阻增大，总电流减小，电流表的示数减小，选项B错误；温度为40 ℃时，R2＝R0，此时外电路的总电阻为R0，等于电源的内阻，所以电源的输出功率最大，选项D正确。
答案AD根据热敏电阻的阻值随温度变化的特点，利用串、并联电路的动态分析思路，可解此类问题，热敏电阻相当于滑动变阻器(可变电阻)。
[针对训练2]如图5所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时()图5A.R1两端的电压增大B.电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱解析R2与灯泡L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻R2温度降低时，它的电阻增大，外电路电阻增大，电路中的总电流减小，电流表读数减小，R1两端电压减小，灯泡L两端电压增大，灯泡亮度变强，故选项C正确，A、B、D项均错误。
答案 C1.(温度传感器的应用) (多选)如图6所示为电阻R随温度t变化的图线，下列说法中正确的是()图6A.图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B.图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C.图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D.图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高答案BD2.(温度传感器的应用)图7是一火警报警器的部分电路示意图。
其中R2为用负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。
当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()图7A.I变大，U变大B.I变大，U变小C.I变小，U变大D.I变小，U变小解析当R2所在处出现火情时，温度升高，半导体热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中的总电流增大，外电路的电压将减小，所以R1上的电压增大，R3两端的电压将减小，显示器的电流减小。
故选项D正确。
答案 D3.(光传感器的应用)街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，它们是利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用解析街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，控制了电路的通断。
答案 B基础过关1.类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。
下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A.是力传感器B.是光传感器C.是温度传感器D.是声音传感器解析遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，选项B正确，A、C、D错误。
答案 B2.(多选)美国科学家Willards·Boyle与George E·Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。
CCD是将光学量转变成电学量的传感器。
下列器件可作为传感器的有()A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池解析传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件。
发光二极管是电学元件，是电能转换成光能的元件，不是传感器，选项A错误；干电池是一种电源，不是传感器，选项D错误；热敏电阻受热时，其电阻会发生变化，能把热学量转换成电学量，是传感器，选项B正确；霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量，是传感器，选项C正确。
答案BC3.光电式感烟探测器(简称烟感器)由光源、光电元件和电子开关组成。
利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。
该报警器利用的传感器是()图1A.力传感器B.声传感器C.位移传感器D.光传感器答案 D4.(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。
如图2所示，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻NTC(温度越高电阻越小)，C为电容器。
当环境温度降低时()图2A.电容器C的带电荷量增大B.电压表的读数增大C.电容器C两板间的电场强度减小D.R1消耗的功率增大解析当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝ER总知I变小，又U＝E－Ir，电压表的读数U增大，选项B正确；又由P1＝I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，选项D错误；电容器两板间的电压U2＝U－U1，U1＝IR1，可知U1变小，U2变大，由场强公式E′＝U2d知E′变大，由Q＝CU2可知Q增大，故选项A 正确，C错误。