61传感器及其工作原理导学案.docx

课题：传感器及其工作原理编 写 人黄远周备课组长杨飞审 核 人班 级姓 名使用日期学习目标： 1、 知识目标： 了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理2、 能力目标：通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力3、 德育目标：体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识重点难点：认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理知识链接：方法指导：（提出学习要求、建议、方法）学习内容：（对新知识的学习、理解和应用）【自主学习】：（预习）一、什么是传感器1．定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等 ，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等 )，或转换为电路的 的元件．2．非电学量转换为电学量的意义：把 转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和 ．二、光敏电阻1．原理：无光照时， 极少，导电性能 ；随着 的增强，载流子 导电性变好．2．作用：把 这个光学量转换为 这个电学量．三、热敏电阻和金属热电阻作用：把 这个热学量转换为 这个电学量．四、霍尔元件作用：把 这个磁学量转换为电压这个电学量.【合作探究】：（应用性问题和拓展性问题）一、什么是传感器[问题设计]如图1所示，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭．盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？[要点提炼]1．干簧管结构：如图2所示，它只是玻璃管内封入的两个 制成的簧片．作用：在电路中起到开关的作用，它是一种能够 的传感器．　　图22．传感器的原理：3．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．二、光敏电阻[问题设计]在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图3所示为光敏电阻自动计数器的示意图，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什么？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3[要点提炼]1．光敏电阻是用 材料(如硫化镉)制成的．特点：光照越强，电阻 ．2．当半导体材料受到光照或者温度 时，会有更多的电子获得能量成为 电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强．三、热敏电阻和金属热电阻[问题设计]如图4所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(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RT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？[要点提炼]1．热敏电阻：用 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 ．(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 ．2．金属热电阻：金属的电阻率随温度 而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．3．热敏电阻和金属热电阻都能够把 这个热学量转换为电阻这个电学量．金属热电阻的 稳定性好，测温范围 ，但 较差．四、霍尔元件[问题设计]如图5所示，在矩形半导体薄片E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则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，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH.试推导其表达式． [要点提炼]1．霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受 和 二力平衡．2．霍尔电压UH＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中 与 成正比，所以霍尔元件能把磁学量转换成电学量．达标检测：【巩固基础知识学习、灵活应用（试题分A类、B类，其中A类相对简单）】知识点一　光敏电阻1．如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将RG包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒的光照射RG，表针将向________(填“左”或“右”)转动．知识点二　热敏电阻和金属热电阻3．如图4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(　　)A．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4．如图5所示为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是(　　)A．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、灵敏度高知识点三　霍尔元件5．如图6所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？6．图7是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)(　　)A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化【方法技巧练】含传感器的电路的分析技巧7．如图8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8．如图9所示是一火警报警装置的部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，电流表的电流I和a、b两端两压U与出现火情前相比(　　)A．I变大，U变大 B．I变小，U变小C．I变小，U变大 D．I变大，U变小学习小结：（总结归纳学到的知识）传感器是指一些能把光、力、温度、磁感应强度等非电学量转化为电学量或转换为电路的通断的元器件，它在生活、生产和科技领域有着非常广泛的应用。

日本把传感器技术列为上世纪八十年代十大技术之首，美国把传感器技术列为九十年代的关键技术，而我国有关传感器的研究和应用正方兴未艾……学后反思：（对知识、方法与技能的认识）。