《高中物理 第6章 電磁波與信息時代 第3節(jié) 信息時代的電子“感官”教師用書 魯科版選修1-1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第6章 電磁波與信息時代 第3節(jié) 信息時代的電子“感官”教師用書 魯科版選修1-1（10頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第3節(jié)　信息時代的電子“感官” 課　標　解　讀 重　點　難　點 1.知道傳感器具有將非電學量轉化為電學量的特性．對常見的傳感器的種類有所了解． 2.了解溫度傳感器的基本原理．知道溫度傳感器具有將溫度信號轉變?yōu)殡娦盘柕墓δ埽? 3.了解常見傳感器在林業(yè)、農業(yè)、生活和航空航天中的應用，體會傳感器的應用給人們帶來的方便. 1.傳感器的概念和應用．(重點) 2.傳感器的原理．(難點) 1．基本知識 (1)傳感器 ①定義：能夠感受外部信息，并將其按照一定的規(guī)律轉換成電信號的器件或裝置． ②原理：能夠將非電學量轉化成電學量．它處于被測量信息輸入的第一道關口，能夠感受到被測量的各種信息，并能將感受到的信息通過電路處理變換成電信號輸出． ③非電學量：溫度、濕度、光線、聲音、力、位置、位移、速度、流量等，它們不能直接進行自動化信息處理和交換． (2)傳感器的分類 傳感器的類型非常多，根據測量的非電學量不同，傳感器可分為溫度傳感器、光傳感器、壓力傳感器、磁傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、射線傳感器等；按工作原理的不同，傳感器有電阻、電容、電感、電壓、熱電偶、紅外線等類型． (3)傳感器如何傳感信息 傳感器是由敏感元件、轉換元件(處理電路)及輔助電源組成的．敏感元件是能敏銳地感受某種物理信息并將其轉變?yōu)殡娦盘柕奶胤N電子元件．轉換元件是將信號進行放大和濾波處理，隨后將電信號轉換為數字信號輸出的裝置． (4)傳感器的廣泛應用 傳感器被廣泛應用于工業(yè)自動化、農業(yè)生產、家用電器和航空、航天領域中． 2．思考判斷 (1)傳感器就是傳遞某種信息的電學元件．() (2)所有傳感器的工作原理都是一樣的．() 3．探究交流 在一些樓道、走廊等公共場所，都裝有一種“節(jié)能”燈，白天燈不會發(fā)光，晚上安靜時燈也不工作．若晚上有一定的聲音，如腳步聲或擊掌聲，燈會馬上亮起來，過一會兒安靜后又自動熄滅．請簡單說明它的工作原理． 【提示】　利用光傳感器和聲傳感器控制開關．在光較暗時，若聲傳感器接收到聲音，電路接通，燈泡發(fā)光；無聲音和在白天時，電路斷開，燈不發(fā)光. 傳感器及其工作原理 【問題導思】　 1．傳感器的作用是什么？ 【提示】　將非電學量轉換為易于測量的電學量． 2．人眼屬于哪類傳感器？ 【提示】　光敏傳感器． 1．傳感器 能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉換成可用于輸出信息的器件或裝置． 2．人是通過下面五種感覺(如圖631)接收外界信息的，因此人本身就是高級傳感器． 圖631 3．組成：傳感器一般由敏感元件、轉換元件和轉換電路三部分組成． 非電學量→敏感元件→轉換元件→轉換電路→電學量 (1)敏感元件是傳感器的核心部分，它是利用材料對某一物理量敏感的特性制成的．溫度傳感器常用的敏感元件有：雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻等． (2)轉換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測物理量滿足一定關系的非電信號轉換為電信號的電子元件． (3)轉換電路的作用是將轉換元件轉換的電信號轉換成易于傳播或測量的電學量輸出． 　關于傳感器的下列說法正確的是(　　) A．電視機遙控器就是一個傳感器 B．傳感器是一種能夠將非電學量轉換為電學量的檢測裝置 C．傳感器是實現信息自動檢測和自動控制的首要器件 D．無人管理的自動灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農業(yè)生產中的應用 【審題指導】　根據傳感器的特性、原理及應用來分析． 【解析】　電視機的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置，不是傳感器，故A錯；自動灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農田水分蒸發(fā)情況、自動決定供水和停水的裝置，故D錯．選B、C. 【答案】　BC 傳感器是一種感受外部信息，并將其按照一定規(guī)律轉換成電信號的器件或裝置，是實現信息自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)． 1．唱卡拉OK用的話筒內有傳感器，其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?，下列說法正確的是(　　) A．該傳感器是根據電流的磁效應進行工作的 B．該傳感器是根據電磁感應的原理進行工作的 C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變 D．膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電流 【解析】　當聲波使膜片前后振動時，膜片后的線圈就跟著振動，從而使處于永磁體磁場的線圈切割磁感線，穿過線圈的磁通量變化，產生感應電流．從而將聲音信號轉化為電信號．可見這是利用了電磁感應原理，故只有B正確． 【答案】　B 常用傳感器 【問題導思】　 1．光敏電阻有什么特點？ 【提示】　光強度增大，電阻減?。? 2．金屬熱敏電阻有什么特點？ 【提示】　溫度越高，電阻越大． 1．雙金屬片溫度傳感器：利用兩片金屬的熱膨脹系數不同，在溫度變化時兩片金屬伸長或縮短量不同而彎曲，從而控制電路的通斷． 應用：電熨斗、恒溫箱等． 2．熱敏電阻溫度傳感器：利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點，在溫度變化時，熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應用：空調、電冰箱、微波爐、消毒柜等． 3．光敏電阻傳感器：利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強度變化而改變的特點．無光照時，光敏電阻器的電阻值很大，有光照時，光敏電阻器的電阻值變小，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應用：工業(yè)自動化控制、光電計數器等． 4．紅外線傳感器：接收攜帶信息的紅外線，轉換成電信號，從而獲得紅外線輻射源的相關信息． 應用：航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測、自動門、紅外線測溫儀、防盜防火警報器、家用電器遙控器等． 5．另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器等． 　(2016黃山高二檢測)如圖632所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數器的基本工作原理是(　　) 圖632 A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數一次 D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次 【解析】　R1為光敏電阻，當有光照射時，R1的阻值變小，R2上的電壓變大，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓．由題意知，當傳送帶上的物體擋住光時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓，這種電壓高低交替變化的信號轉化為相應的數字，實現自動計數的功能，達到自動計數的目的． 【答案】　AC 自動計數器是利用光敏電阻對光的敏感特性將光照強度這個光學量轉換為電阻這個電學量，并將電路中的電壓用信號處理系統(tǒng)識別以達到計數的目的． 2．按圖633所示連接好電路，合上S，發(fā)現小燈泡不亮，原因是________；用電吹風對熱敏電阻加熱一會兒，會發(fā)現小燈泡________，原因是________；停止吹風，會發(fā)現________；把熱敏電阻放入冷水中會發(fā)現________． 圖633 【解析】　由于熱敏電阻溫度低時阻值較大，左側電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵．對熱敏電阻加熱其阻值減小后，電路電流變大，電磁鐵把銜鐵吸下后接通右側電路，燈變亮．停止吹風小燈泡不會立即熄滅，因為熱敏電阻溫度仍然較高；把熱敏電阻放入冷水后，溫度降低，小燈泡熄滅． 【答案】　見解析 【備課資源】(教師用書獨具) 信息化時代的“住房” 上古之世，人們就“構木為巢，以避群害”．陜西西安半坡村發(fā)現的地面建筑，就是我們祖先的房子．經過了幾千年的發(fā)展，從氏族部落到村落，房子建得越來越堅固、越來越漂亮了，但是那個時代人們日常交流的范圍非常?。? 工業(yè)化的大生產促進了城市的發(fā)展，高樓大廈鱗次櫛比，住房也不再是孤零零的建筑物．房子里通了水、電、煤氣，有了電燈、洗衣機、電冰箱，機械替代了人的部分體力勞動．由于生活的便利，住在大樓里的鄰居很少來往．人們更多地奔走于家和學習、工作的場所之間． 在信息化的今天，住房除了水、電、煤氣外，又有了與外界溝通信息的電話網、有線電視網、計算機互聯網．人們可以在家里與遙遠的朋友交流，鋼筋水泥墻不再阻隔人們的交往了．人們不一定都住在擁擠的大城市，住在郊區(qū)仍然可以方便地跟辦公室聯系，實現家庭辦公．實際上，信息化時代的房子已經聯通了全世界． 時尚的現代人，能在網上建立虛擬的家：用個人主頁展示自己的風采和魅力．人們可以顯現自己的愛好：如果你喜歡文學，可以把古今中外的名著全放在自己的“家”里，讓與自己有相同愛好的伙伴閱讀；如果你喜歡歌曲，可以收集從古典到最現代的歌曲，把“家”建造為歌曲的天堂；如果你喜歡體育……在虛擬的家中還可以展現自己的能力：如果把你的創(chuàng)造和發(fā)明放到網上，可以與同學、朋友交流……在信息時代，網上的“家”可以是一個人所有信息的“居所”． 除了個人的“家”，還有更大的供“部落”活動的場所．你可以開辦一個論壇，選擇自己關心的話題暢所欲言，結識很多興趣相近的朋友．雖然你們可能從來沒有見過面，甚至居住在地球的兩邊，但是你們會為了同一幅漫畫而開懷大笑，也會為了同一個感人的故事而流淚．當你遇到困難，這些看不到的朋友往往更能設身處地為你著想，給你一個“別出心裁”的建議．對于被高樓大廈隔離的人們，網絡中的“家庭”溫暖，實實在在地存在著．再比如，當發(fā)生了一起感人的愛國事件時，看著那些激昂的支持者的留言，特別是看到他們的IP地址來自世界各地，確實由衷地感到“海內存知己，天涯若比鄰”．互聯網使人們突破了地理上的局限和工業(yè)化產生的隔閡，給人們一個前所未有的、更廣闊的自由交流空間. 1．下列說法不正確的是(　　) A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉換為聲信號 B．電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器．這種傳感器的作用是控制電路的通斷 C．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器 D．熱敏電阻能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量 【解析】　話筒的作用是將聲音信號轉換成電信號，所以A錯，其余都正確． 【答案】　A 2．傳感器被廣泛的應用在日常生活中，下列用電器中，沒有使用溫度傳感器的是(　　) A．搖控器　　　　　　 B．空調機 C．電冰箱　　　　　　 D．電飯鍋 【答案】　A 3．電梯門不會夾傷人的手，是因為電梯門安裝了什么傳感器(　　) 【導學號：31870043】 A．溫度傳感器　　　　　　 B．紅外線傳感器 C．壓力傳感器 D．生物傳感器 【解析】　只有在電梯門上安裝壓力傳感器時，才能使電梯門關閉時遇到障礙后再自動打開，不會夾傷人的手． 【答案】　C 4．在地震救援行動中，救援隊借助“生命探測儀”可以發(fā)現深埋在廢墟中的傷員，根據所學知識，你認為“生命探測儀”可能用到了(　　) A．紅外線傳感器 B．壓力傳感器 C．振動傳感器 D．電容傳感器 【解析】　傷員被深埋在廢墟中，借助紅外線傳感器可以感知人與周圍環(huán)境的差別，且傷員與尸體的溫度不同，借助探測儀可以探測到活著的被困人員，故應選A. 【答案】　A 學業(yè)達標測評(十九) (建議用時：45分鐘) 1．下列物理量中是電學量的是(　　) A．壓力　　　　　　　　 B．聲音 C．溫度 D．電流強度 【解析】　壓力、聲音、溫度等都是非電學量，而電流強度是電學量．故選D. 【答案】　D 2．空調實際利用了下面哪種傳感器(　　) A．壓力傳感器 B．溫度傳感器 C．光傳感器 D．磁傳感器 【解析】　空調器中利用溫度和濕度傳感器分別“感覺”室內的溫度和濕度的變化，故選B. 【答案】　B 3．火災報警器使用的是(　　) A．光傳感器 B．溫度傳感器 C．紅外線傳感器 D．超聲波傳感器 【解析】　火災時煙霧會使光線發(fā)生變化，引起傳感器報警． 【答案】　A 4．電子秤使用的是(　　) A．超聲波傳感器 B．溫度傳感器 C．壓力傳感器 D．紅外線傳感器 【解析】　電子秤的使用需要將被稱物體對受壓面的壓力信息的大小轉換成電信號處理，故C項正確． 【答案】　C 5．如圖634是一個自動門的紅外線傳感器的安裝示意圖，下列說法正確的是(　　) 圖634 A．當人進入位置“＋”時，傳感器會啟動門 B．當人進入位置零時，電動門停止運動 C．當人在位置“＋”、位置零以外時，門關閉 D．此紅外線傳感器只能在白天應用 【解析】　利用紅外線傳感器可進行非接觸測量，自然界幾乎所有的物體都能輻射波長在0.76～1 000 μm的紅外線，因此被廣泛應用．人體能發(fā)射波長一定的紅外線，當人走進傳感器控制區(qū)域時，傳感器就會動作，由于人體的溫度大體恒定，故不管白天、晚上，所發(fā)射的紅外線是一樣的，都能使用． 【答案】　ABC 6．普通電熨斗中用到的傳感器是(　　) A．溫度傳感器 B．生物傳感器 C．壓力傳感器 D．聲音傳感器 【答案】　A 7．交通警察用來檢測駕駛員酒精含量的檢測器使用的傳感器是(　　) A．溫度傳感器 B．壓力傳感器 C．濕度傳感器 D．氣體傳感器 【解析】　交通警察用檢酒器檢測駕駛員呼氣中酒精含量，使用了氣體傳感器． 【答案】　D 8．關于電子秤中應變式力傳感器的說法中正確的是(　　) A．應變片是由導體材料制成的 B．當應變片的表面拉伸時，其電阻變大，反之，變小 C．傳感器輸出的是應變片上的電壓 D．外力越大，輸出的電壓差值也越大 【解析】　應變片多用半導體材料制成，故選項A錯，B對．傳感器輸出的是上、下兩應變片上的電壓差，并且 隨著外力的增大，輸出的電壓差值也就越大，故C錯，D對． 【答案】　BD 9．用遙控器調換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉換為電信號的過程．下列屬于這類傳感器的是(　　) A．紅外報警裝置 B．走廊照明燈的聲控開關 C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 【解析】　紅外線報警器是當有人或物通過時，將紅外線遮住，從而使得光信號被遮住，有光電效應則無電流通過，紅外線報警器則通過另外的裝置聯系采取一定的動作． 【答案】　A 10．某學生在用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制．經檢查，恒溫箱控制器沒有故障．參照圖635.下列對故障判斷正確的是(　　) 恒溫箱溫度自動控制系統(tǒng)示意圖 圖635 A．只可能是熱敏電阻出現故障 B．只可能是溫度設定裝置出現故障 C．熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現故障 D．可能是加熱器出現故障 【解析】　從題圖中所給的電路結構可以推斷，如果加熱器出現故障，則無法工作，溫度不會持續(xù)升高，所以選項D錯誤．如果熱敏電阻出現故障，對溫度變化沒有反應，可能導致溫度持續(xù)升高；如果溫度設定裝置出現故障，對熱敏電阻所測量的溫度變化不能作出正確判斷，控制器就不會控制加熱器停止加熱，也會導致溫度持續(xù)升高，所以選項C正確，選項A、B錯誤． 【答案】　C 11.如圖636所示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時表針的偏角為θ，現用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)棣取洌瑒t可判斷(　　) 圖636 A．θ′＝θ B．θ′<θ C．θ′>θ D．不能確定θ和θ′的關系 【解析】　當用手擋住部分光線時光敏電阻阻值變大，由于多用電表Ω檔的0刻線在右側，隨著電阻變大指針偏角變小，則有θ′<θ. 【答案】　B 12．完成人類的五種感覺與有關傳感器的對應關系(連線)． 【解析】　光傳感器(視覺)，氣味傳感器(嗅覺)，聲音傳感器(聽覺)，味覺傳感器(味覺)，壓力傳感器(觸覺)． 【答案】　見解析