人教版(新教材)高中物理选择性必修2教学设计1：5 1-5 2认识传感器 常见传感器的工作原理及应用教案.doc

人教版（新教材）高中物理选择性必修第二册

PAGE

PAGE2

5.1-5.2认识传感器常见传感器的工作原理及应用

时间：年月日

题课

选择性必修二第五章第1节：认识传感器；第2节：常见传感器的工作原理及应用

课型

新

课时

1

教

学

目

标

1.知道传感器是把非电学量轮换成电学量的器件或装置，了解其组成和应用的一般模式，了解其在生活和生产中的应用。

2.了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻片、霍尔元件等特性，知道利用其特性制作敏感元件。

学习重点

传感器工作原理

学习难点

具体应用时的工作原理分析

教学过程

教学环节

教学内容

引入新课

进行新课

讨论与交流

课堂总结

（一）引入新课

看嫦娥五号新闻图片，思考怎样实现自动控制？机器人是怎样感受外界信息的？

（二）进行新课

1、认识传感器，观察实验或实验视频

磁传感器：磁电路的通断

声传感器：声电信号

光传感器：光电信号

非电学量电学量

总结：

传感器是指这样一类元件：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、电容等电学量；或转换为电路的通断。

传感器分类：

（1）根据与学科关系分类：物理传感器、化学传感器、生物传感器

（2）根据工作原理分类：电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式。

传感器的组成与应用模式

传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。

敏感元件：是指能直接感受号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。

如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。例如，热电偶、压电晶体都是这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器。

应用模式:可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据；也可以用来驱动继电器或其他元件，来执行诸如打开管道的阀门、开通或关闭电动机等动作；还可以用计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令。概括起来，传感器应用的一般模式如图所示。

2、常见传感器的工作原理及应用

（1）光敏电阻

问：光敏电阻是如何制造成功的？（有一些物质，例如硫化镉，电阻率与所受光照的强度有关，把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极，这样就制成了一个光敏电阻）

问：光敏电阻的电阻和光照之间有什么样的联系呢？看演示实验

演示实验：

实验器材：光敏电阻、普通电阻、万用电表

实验过程：将电表置于倍率为100的欧姆档，先用阳光直接照射光敏电阻，测出电阻的阻值，然后用室内自然光照射测量光敏电阻的阻值，最后用手掌遮住光敏电阻测量其阻值

实验现象：电阻阻值逐渐减小

实验结论：光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而减小

实验过程：将普通电阻表面的漆层除去一些，是里面的导电膜露出来接收光照。重做上述实验

实验结果：普通电阻的阻值跟光照强度无关

问：为什么光敏电阻的阻值会随着光照的增强而减弱呢？（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，载流子增加，导电性能增强）

说明：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

（2）热敏电阻和金属热电阻

说明：有一些电阻是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的，这些电阻随温度的升高导电性能增加，电阻减小，并且电阻随温度的变化非常明显，这样的电阻称之为热敏电阻；金属的电阻率随温度的升高而升高，这样的电阻称之为金属热电阻，常用的金属热电阻是用铂制作的。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学性质稳定，测温范围广，但是灵敏度较差。

说明：热敏电阻和热电阻能够把温度这个热学量转化为电阻这个电学量。

演示实验：电容式位移传感器

实验器材：热敏电阻、万用电表

实验过程：将电表置于欧姆档，分别用手和冷水去改变热敏电阻的温度，测出电阻的阻值，

实验现象：用手握着时电阻较小

实验结论：热敏电阻的阻值随着温度的增加而减小

（3）分析电阻应变片工作原理

应变式力传感器可用来测量各种力，其中的应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。

（4）霍尔元件

问：霍尔元件的电压和电流、磁感应强度之间有什么关系？

（在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仑兹力的作用下，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，成为霍尔电压UH。可以证明UH＝kIB/d，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，它的大小和薄片的材料有关。一个霍尔元件的d、k为定植，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比）

问：霍尔元件的功能是什么？（霍尔元件能够把磁感应