物理人教版（2019）选择性必修第二册5.1认识传感器（共44张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册5.1认识传感器（共44张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 14.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-29 10:22:05 | ||
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文档简介
(共44张PPT)
§5.1 认识传感器
盒子里面有什么装置？
原理：
当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！
自动路灯
酒精浓度检测
自动门
红外线温度计
电子秤
一、神奇的传感器
传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官
人体与传感器
光传感器
湿度、气体传感器
声音传感器
味传感器
压力、温度传感器
视觉
嗅觉
听觉
味觉
触觉、温觉
1、概念：
2、工作原理：
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、电流等电学量，或转换为电路的通断。
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
（或电路的通断）
电学量
一、神奇的传感器
传感器的作用
传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
非电学量 → 传感器 → 电学量
角度
位移
速度
压力
温度
湿度
声强
光照
传感器
电压
电流
电阻
电容
一、神奇的传感器
有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
1
人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时改变了电容大小
1、传感器的定义：
传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等__________ ，并把它们按照一定的规律转化成_____________等电学量，或转化为_____________。
非电学量 电学量
3、特点（优点）：
易测量、易传输、易处理、易控制
2、传感器的作用：
非电学量
电压、电流
电路的通断
巩固练习
酒精含量测试仪
雷达测速仪
二、传感器的种类
电子秤
电子秤
红外线感应器
声光控开关
电子握力计
二、传感器的种类
红外线温度计
温度传感器
光传感器（光敏电阻）
火警报警器
色标传感器
力传感器
二、传感器的种类
二、传感器的种类
1.物理传感器
力传感器、磁传感器、声传感器
利用物质的物理特性或物理效应制作而成，
体温计——温度传感器
电子秤——压力传感器
2.化学传感器
离子传感器、气体传感器
利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。
报警器—气体传感器
分析仪—离子传感器
利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器
利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质
3.生物传感器
酶传感器、微生物传感器、细胞传感器
血糖仪——酶传感器
利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪
4.智能手机的传感器与功能
传感器原理各异，分类方法也不同。
①根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；②根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
压敏、温敏传感器——触觉
气敏传感器——嗅觉
光敏传感器——视觉
声敏传感器——听觉
化学传感器——味觉
还有磁敏传感器、湿敏传感器、放射线敏感传感器等等。
传感器种类繁多：
二、传感器的种类
汽车里的传感器
课堂练习
以下工作中，你认为要用什么传感器
（1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋;
（2）电梯超出负载时，发出报警提示;
（3）使汽车排放符合国家标准的尾气。
温度传感器
压力传感器
气体传感器
三、传感器的组成与应用模式
1.传感器的核心部分——敏感元件、转换元件
敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分——完成检测。
转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分——完成转换。
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。
这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如，热电偶、压电晶体等都是这种形式的传感器。
2.传感器的工作原理
非电学量
需要被测量的物理量
敏感元件
转换元件
转换电路
电学量
能直接感受或响应外界被测非电学量
将敏感元件输出的信号转换成电学量
电学量信号放大
电信号
被测量
敏感元件
转换元件
信号调整与转换电路
计算机系统
显示器（指针式电表或数字屏）
执行机构
传感器基本部分
4.传感器应用的模式
传感器的特点（优点）：
易测量、易传输、易处理、易控制
数字式
指针式
3.信号的获取
【例题2】关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（ ）
A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，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。所以C正确，ABD错误。
C
解析：
话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗
敏感元件
振动膜片
转换元件
固定电极
转换电路
电阻电源
机器人
第一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由内部的计算机安排它的动作。
第二代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。
第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。
机 器 人
机器人跳舞
机器人跑步
机器人跳跃
超声波测距传感器用于避障、防坠；
视觉传感器用于物体识别和避障；
陀螺仪(加速度传感器)用于保持平衡；
速度传感器用于测量移动速度；
角度传感器用于测量机械臂的角度;
温度传感器和压力传感器用于检测环境情况;
……
光敏传感器用于检测、区分区域；
扫地机器人上的各种传感器
1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
遥控器是利用红外线传输信号的
2.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图．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况正确的是( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
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)，读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
温度升高后，电阻将明显变化
温度升高后，电阻变大，但不明显
3.如图所示，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？
由左手定则知
上表面聚集负电荷
下表面聚集正电荷
故下表面电势高
4．电容式传感器是用来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( )
A．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
1、传感器的概念：
2、传感器的工作原理：
3、敏感元件：
（1）光敏电阻 （光电传感器）
（2）热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器）
（3）电容式传感器 （位移传感器）
（4）霍尔元件 （磁传感器）
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
电学量
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、电流等电学量，或转换为电路的通断。
传感器的分类(按工作原理)及特点
原理 举例 特点
物理传 感器 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息 电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等 品种多、应用广、发展快
化学传 感器 利用化学反应识别和检测信息 气敏传感器、湿敏传感器 广泛应用于环保、火灾报警、医疗卫生
生物传 感器 利用生物化学反应识别和检测信息 组织传感器、细胞传感器、酶传感器 含有生命物质，专一性好，易操作、快速、准确
1．下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．自动调温的空调应用的是压力传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
B
2．关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A．自动门上安装的是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．话筒内有传感器，该传感器是根据电磁感应原理工作的
D．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作
C
3．磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（ ）
A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管
C
4．为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪是一种利用红外线来测量体温的设备，被测人员辐射出的红外线可被测温仪捕捉，并转变成电信号。下列与红外测温仪属于同类传感器的是（ ）
A．饮水机中自动控制加热和保温的温控器
B．走廊照明灯的声控开关
C．火灾红外报警器
D．电子体重计的压力传感装置
C
5．下面哪一项不是现代传感器的应用（ ）
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦
D．当你走近自动门时，门会自动打开
A
6．下列关于传感器的说法中，正确的是（ ）．
A．一般的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以用来采集信息
C．金属材料不可以制成传感器
D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
B
7．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（ ）
A．该话筒的传感器是薄金属膜M
B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器
C．M、N间的电压始终等于电源电压
D．传感器将声波信号转换为电容器的电容
D
8．下列说法正确的是（ ）
A．水银温度计是一种传感器
B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
D
§5.1 认识传感器
盒子里面有什么装置？
原理：
当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！
自动路灯
酒精浓度检测
自动门
红外线温度计
电子秤
一、神奇的传感器
传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官
人体与传感器
光传感器
湿度、气体传感器
声音传感器
味传感器
压力、温度传感器
视觉
嗅觉
听觉
味觉
触觉、温觉
1、概念：
2、工作原理：
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、电流等电学量，或转换为电路的通断。
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
（或电路的通断）
电学量
一、神奇的传感器
传感器的作用
传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
非电学量 → 传感器 → 电学量
角度
位移
速度
压力
温度
湿度
声强
光照
传感器
电压
电流
电阻
电容
一、神奇的传感器
有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
1
人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时改变了电容大小
1、传感器的定义：
传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等__________ ，并把它们按照一定的规律转化成_____________等电学量，或转化为_____________。
非电学量 电学量
3、特点（优点）：
易测量、易传输、易处理、易控制
2、传感器的作用：
非电学量
电压、电流
电路的通断
巩固练习
酒精含量测试仪
雷达测速仪
二、传感器的种类
电子秤
电子秤
红外线感应器
声光控开关
电子握力计
二、传感器的种类
红外线温度计
温度传感器
光传感器（光敏电阻）
火警报警器
色标传感器
力传感器
二、传感器的种类
二、传感器的种类
1.物理传感器
力传感器、磁传感器、声传感器
利用物质的物理特性或物理效应制作而成，
体温计——温度传感器
电子秤——压力传感器
2.化学传感器
离子传感器、气体传感器
利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。
报警器—气体传感器
分析仪—离子传感器
利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器
利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质
3.生物传感器
酶传感器、微生物传感器、细胞传感器
血糖仪——酶传感器
利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪
4.智能手机的传感器与功能
传感器原理各异，分类方法也不同。
①根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；②根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
压敏、温敏传感器——触觉
气敏传感器——嗅觉
光敏传感器——视觉
声敏传感器——听觉
化学传感器——味觉
还有磁敏传感器、湿敏传感器、放射线敏感传感器等等。
传感器种类繁多：
二、传感器的种类
汽车里的传感器
课堂练习
以下工作中，你认为要用什么传感器
（1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋;
（2）电梯超出负载时，发出报警提示;
（3）使汽车排放符合国家标准的尾气。
温度传感器
压力传感器
气体传感器
三、传感器的组成与应用模式
1.传感器的核心部分——敏感元件、转换元件
敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分——完成检测。
转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分——完成转换。
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。
这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如，热电偶、压电晶体等都是这种形式的传感器。
2.传感器的工作原理
非电学量
需要被测量的物理量
敏感元件
转换元件
转换电路
电学量
能直接感受或响应外界被测非电学量
将敏感元件输出的信号转换成电学量
电学量信号放大
电信号
被测量
敏感元件
转换元件
信号调整与转换电路
计算机系统
显示器（指针式电表或数字屏）
执行机构
传感器基本部分
4.传感器应用的模式
传感器的特点（优点）：
易测量、易传输、易处理、易控制
数字式
指针式
3.信号的获取
【例题2】关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（ ）
A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，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。所以C正确，ABD错误。
C
解析：
话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗
敏感元件
振动膜片
转换元件
固定电极
转换电路
电阻电源
机器人
第一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由内部的计算机安排它的动作。
第二代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。
第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。
机 器 人
机器人跳舞
机器人跑步
机器人跳跃
超声波测距传感器用于避障、防坠；
视觉传感器用于物体识别和避障；
陀螺仪(加速度传感器)用于保持平衡；
速度传感器用于测量移动速度；
角度传感器用于测量机械臂的角度;
温度传感器和压力传感器用于检测环境情况;
……
光敏传感器用于检测、区分区域；
扫地机器人上的各种传感器
1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
遥控器是利用红外线传输信号的
2.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图．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况正确的是( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
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)，读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
温度升高后，电阻将明显变化
温度升高后，电阻变大，但不明显
3.如图所示，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？
由左手定则知
上表面聚集负电荷
下表面聚集正电荷
故下表面电势高
4．电容式传感器是用来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( )
A．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
1、传感器的概念：
2、传感器的工作原理：
3、敏感元件：
（1）光敏电阻 （光电传感器）
（2）热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器）
（3）电容式传感器 （位移传感器）
（4）霍尔元件 （磁传感器）
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
电学量
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、电流等电学量，或转换为电路的通断。
传感器的分类(按工作原理)及特点
原理 举例 特点
物理传 感器 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息 电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等 品种多、应用广、发展快
化学传 感器 利用化学反应识别和检测信息 气敏传感器、湿敏传感器 广泛应用于环保、火灾报警、医疗卫生
生物传 感器 利用生物化学反应识别和检测信息 组织传感器、细胞传感器、酶传感器 含有生命物质，专一性好，易操作、快速、准确
1．下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．自动调温的空调应用的是压力传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
B
2．关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A．自动门上安装的是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．话筒内有传感器，该传感器是根据电磁感应原理工作的
D．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作
C
3．磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（ ）
A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管
C
4．为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪是一种利用红外线来测量体温的设备，被测人员辐射出的红外线可被测温仪捕捉，并转变成电信号。下列与红外测温仪属于同类传感器的是（ ）
A．饮水机中自动控制加热和保温的温控器
B．走廊照明灯的声控开关
C．火灾红外报警器
D．电子体重计的压力传感装置
C
5．下面哪一项不是现代传感器的应用（ ）
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦
D．当你走近自动门时，门会自动打开
A
6．下列关于传感器的说法中，正确的是（ ）．
A．一般的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以用来采集信息
C．金属材料不可以制成传感器
D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
B
7．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（ ）
A．该话筒的传感器是薄金属膜M
B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器
C．M、N间的电压始终等于电源电压
D．传感器将声波信号转换为电容器的电容
D
8．下列说法正确的是（ ）
A．水银温度计是一种传感器
B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
D