2023年高二物理人教版选修2传感器及其工作原理.docx

传感器及其工作原理重/难点重点：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理难点：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理 重/难点分析重点分析：传感器是指将非电学物理量转换为电学物理量或实现电路通断的元件难点分析：1．干簧管：感知磁场的元件，实现电路的通断2．光敏电阻：将光学量转换为电学量的元件3．热敏电阻和金属热电阻：将热学量转换为电学量的元件突破策略1．什么是传感器演示实验1：如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄灭盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图（图2），了解元件“干簧管”的结构探明原因：当磁体靠近干簧管时，两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，电路导通，干簧管起到了开关的作用点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场演示实验2：教师出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？提起茶杯，用手压杯的底部，音乐并没有停止用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的控制。

总结：现代技术中，我们可以利用一些元件设计电路，它能够感受诸如力、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，或转换为电路的通断我们把这种元件叫做传感器它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了实验1中的干簧管是怎样的传感器，实验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器？2、认识一些制作传感器的元器件（1）光敏电阻学生实验1： 学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测量一只光敏电阻的阻值，实验分别在暗环境和强光照射下进行学生总结实验结果：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小师生总结：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量教师简单介绍：光敏电阻在光照射下电阻变化的原因有些物质，例如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好2）热敏电阻和金属热电阻金属导体的导电性能与温度有关吗？关系如何？金属导体的电阻随温度的升高而增大，如白炽灯钨丝的电阻在正常工作情况下比常温下的电阻大得多演示实验3：如图6所示，AB间接有一段钨丝（从旧日光灯管中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时，灯泡亮度明显变暗。

学生探究：钨丝的电阻随温度的升高而增大师生总结：用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻如前面已经学过的用金属铂可制作精密的电阻温度计学生实验2：学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测一只热敏电阻的阻值第一次直接测量，第二次用手心捂住热敏电阻再测量，记录两次测得的电阻值学生探究：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常明显师生总结：半导体热敏电阻也可以用作温度传感器师生总结比较：金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差3）霍尔元件教师介绍：霍尔元件是在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压U讨论：霍尔元件的上的电压U与电流I、磁感应强度B的关系，设霍尔元件长为a，宽为b，厚为d，则当薄片中载流子达到稳定状态时，，即，又因，所以，即（k为霍尔系数）因此，我们就可以根据电压U的变化得知磁感应强度的变化小结: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……突破反思本节课依据学生的认知规律组织教学，引入新课从生活实例入手，设置悬念，提出问题，激发学生兴趣，增强学生的求知欲；在进行“什么是传感器”的教学中注重实验探究，引导学生从两个实验的探究中加以归纳，并通过显示传感器的优越性，让学生了解把非电学量转化为电学量的技术意义；在对光敏电阻、热敏电阻和热电阻、霍尔元件这些制作传感器的元器件教学中，注重将教师演示实验与学生动手实验相结合，注重理论与实践相结合整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，注意培养学生的自主、合作、探究能力，注意从生活走向物理，从物理走向生活，以此增进学生的学习能力和科学素养第 页。