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1、传感器及其工作原理学案（含课件和练习题）传感器及其工作原理 选修3-2第六章第1节：传感器及其工作教学设计 一【教材分析】：6.1传感器及其工作是新人教版中学物理选修3-2第六章第一节的教学内容，主要学习一些简洁传感器，以介绍为主，课程内容比较简洁。二【教学目标】一、学问与技能：（1）、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；（2）、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。（3）、了解传感器的应用。二、过程与方法：通过对试验的视察、思索和探究，让学生在了解传感器、熟识传感器工作原理的同时，经验科学探究过程，学习科学探讨方法，培育学生的视察实力
2、、实践实力和创新思维实力。三、情感、看法与价值观：（1）、体会传感器在生活、生产、科技领域的种种好处，激发学生的学习爱好，拓展学生的学问视野，并加强物理与STS的联系。（2）、通过动手试验，培育学生实事求是的科学看法、团队合作精神和创新意识。三【教学重点】：理解并驾驭传感器的三种常见敏感元件的工作原理。【教学难点】：分析并设计传感器的应用电路。四学情分析：从上世纪八十年头起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着非常重要的地位。本课的设计思路是通过对试验的视察、思索和探究，了解什么是传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，传感器在生产、生活中有哪些详细应用，为学生利用传感器
3、制作简洁的自控装置作一铺垫。学生对传感器了解较少，教学时力避深邃的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习爱好，培育学生酷爱科学的情感和崇尚科学的精神。五【教学方法】：试验、探究、探讨六【教学用具】：干簧管，磁铁，光敏电阻、热敏电阻演示仪、传感器简洁应用试验盒、万用表。 七【课时支配】1课时八【教学过程】预习检查、总结怀疑检查落实了学生的预习状况并了解了学生的怀疑，使教学具有了针对性一、引入新课：今日我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏
4、大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而精确的体温检测的？全部这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。二、新课教学1什么是传感器演示试验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。提问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的限制？学生揣测：盒子里有弹性铁质开关。师生探究：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。探明缘由：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。老师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光状况，感知干
5、簧管四周是否存在着磁场。演示试验2：老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，边闪耀着五彩的光线。老师提问：音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？学生揣测：在茶杯底部，所受压力发生变更。试验探究：提起茶杯，用手压杯的底部，音乐并没有停止。学生揣测：是由于光照强度的变更。试验探究：用书拦住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的限制。师生总结：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，并能把它们根据肯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
6、优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很便利地进行测量、传输、处理和限制了。老师提问：试验1中的干簧管是怎样的传感器，试验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器？学生回答：干簧管是一个能感受磁场的传感器，音乐茶杯中所用的元件是能感受光照强度的传感器。传感器的工作原理如下图所示： 2、相识一些制作传感器的元器件（1）探究光敏电阻的特性学生试验1：学生五人一组，用万用电表的欧姆挡测量一只光敏电阻的阻值，试验分别在暗环境和强光照耀下进行。、将光敏电阻与万用表的欧姆档按右图所示连成电路、将光敏电阻受光面置于有光线照耀的地方，视察万用表的读数，把光敏电阻的阻值填入现表中。光敏电阻光照状况较亮稍暗较暗
7、黑暗光敏电阻的阻值（）、用黑纸片将光敏电阻的透光窗口的遮住，移动黑纸片，使光敏电阻受到的光线出现较亮、稍暗、较暗、黑暗几种状况，视察几种状况下光敏电阻的阻值改变，并把相应的阻值填入下表。、结论：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照耀下电阻值很小。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。简洁介绍：光敏电阻在光照耀下电阻改变的缘由。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；随着光照的增加，载流子增多，导电性变好。（2）探究金属热电阻和热敏电阻的特性提问：金属导体的导电性能与温度有关吗？关系如何？回答：金属导体的电阻随温度的上升而增大，如白炽
8、灯钨丝的电阻在正常工作状况下比常温下的电阻大得多。演示试验4：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上升而增大。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。学生试验2：学生五人一组，探究热敏电阻的阻值大小与温度的关系。试验器材：NTC热敏电阻，万用表，温度计，水杯，凉水和热水。试验方案：根据如图所示的电路将热敏电阻接入电路，将万用表选择开关置于欧姆档，用温度计测量温度，用万用表测量不同温度下的电阻。试验步骤：、按上述电路连接电路、取
9、半杯热水，将热敏电阻及温度计放入热水中、同时测量并记录水温柔电阻值、倒入少许冷水，变更杯中的水温，在同时测量水温柔电阻值，填入下表：试验数据：次数12345温度（）电阻（）试验结论：热敏电阻的阻值随温度的上升而减小，且阻值随温度改变特别明显。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）霍尔元件老师介绍：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
10、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。师生探讨：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（为霍尔系数）。因此，我们就可以依据电压U的改变得知磁感应强度的改变。师生共析：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。【课堂总结】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特别广泛的应用。日本把传感器技术列为上世纪八十年头十大技术之首，美国把传感器技术列为九十年头的关键技术，而我国有关传感
11、器的探讨和应用正方兴未艾【布置作业】1视察与思索：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？2试验设计：用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。3.P55，思索与练习2题完成填表。九【板书设计】第一节：传感器及其工作原理1、传感器：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们根据肯定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的元件。2、传感器的优点：把非电学量转换为电学量，很便利地进行测量、传输、处理和限制。3、传感器的工作原理：4、相识一些制作传感器的元器件(1)、光敏电阻：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照耀下电阻值很小
12、。作用：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：热敏电阻的阻值随温度的上升而减小，且阻值随温度改变特别明显。作用：半导体热敏电阻也可以用作温度传感器。（3）、霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。十【教学反思】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，激发学生爱好，增加学生的求知欲；在进行“什么是传感器”的教学中注意试验探究，引导学生从两个试验的探究中加以归纳，并通过DISLab系统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
13、的元器件教学中，注意将老师演示试验与学生动手试验相结合，注意理论与实践相结合。整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，留意培育学生的自主、合作、探究实力，留意从生活走向物理，从物理走向生活，以此增进学生的学习实力和科学素养。 1.1传感器及其工作原理 1.1传感器及其工作原理【学习目标】1、知道什么是传感器2、了解传感器的常用元件的特征 【自主学习】一、传感器：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等量，并能把它们根据肯定的规律转换为电压、电流等量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很便利地进行测量、传输、处理和限制了。传感器一般由敏感
14、元件和输出部分组成，通过敏感元件获得外界信息并转换信号，通过输出部分输出，然后经限制器分析处理。常见的传感器有：、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。二、常见传感器元件：1、光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增加，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把这个光学量转换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。、金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的上升而，用金属丝可以制作传感器，称为。它能用把这个热学量转换为这个电学量。热敏电阻的电阻率则可以随温度的上升而或。与热敏电阻相比，金属热电阻的好，测温范围，但较差。
15、、电容式位移传感器能够把物体的这个力学量转换为这个电学量。、霍尔元件能够把这个磁学量转换为电压这个电学量 【典型例题】例一、如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与一热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精，表针将向（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向（填“左”或“右”）移动。例二、传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的改变，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（） A、当F向上压膜片电极时，电容将减小B、当
16、F向上压膜片电极时，电容将增大C、若电流计有示数，则压力F发生改变D、若电流计有示数，则压力F不发生改变 例三、如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面对里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？（此题描述的是闻名的霍尔效应现象）【针对训练】1、简洁的说，光敏电阻就是一个简洁的传感器，热敏电阻就是一个简洁的传感器。、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯限制电路的相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为传感器，它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号。3
17、、如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液构成电容品的两极，把这两极接入外电路中的电流改变说明电容值增大时，则导电液体的深度h改变为（） A、h增大B、h减小C、h不变D、无法确定 4、如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻，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5、如图所示，为一种测定角度的传感器，当彼此绝缘的金属板构成的动片与定片之间的角度发生改变时，试分析传感器是如何将它的这种改变转化为电学量的。【实力训练】1、关于光敏电阻，下列说法正确的是（）A、光敏
18、电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量B、硫化镉是一种半导体材料，无光照耀时，载流子极少，导电性能不好C、硫化镉是一种半导体材料，无光照耀时，载流子较少，导电性能良好D、半导体材料的硫化镉，随着光照的增加，载流子增多，导电性能变好2、霍尔元件能转换哪两个量（）A、把温度这个热学量转换为电阻这个电学量B、把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量C、把力转换为电压这个电学量D、把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量、如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的改变，造成其电容的改变（）、电介质进入极板的长度、两极板间距、两极板正对面积、极板所带电量、如图所示，、为定值电阻，
19、是小灯泡，为光敏电阻，当照耀光强度增大时，（）、电压表的示数增大、中电流减小、小灯泡的功率增大、电路的路端电压增大5、如图所示，是光敏电阻，当开关闭合后在没有光照耀时，a、b两点等电势，当用光照耀电阻时，则（） 、的电阻变小，a点电势高于b点电势、的电阻变小，a点电势低于b点电势、的电阻变小，a点电势等于b点电势、的电阻变大，a点电势低于b点电势 6、有一电学元件，温度上升时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是（）A、金属导体B、绝缘体C、半导体D、超导体7、如图是视察电阻值随温度改变状况示意图。现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数改变状况正确的是（） A、假如R为金属热电阻，读数变大，
20、且改变特别明显B、假如R为金属热电阻，读数变小，且改变不明显C、假如R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数改变特别明显D、假如R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数改变不明显8、图是霍尔元件的工作原理示意图，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，假如保持I恒定，则可以验证UH随B的改变状况。以下说法中正确的是（） A、将永磁体的一个磁极渐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、变更磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生改变9、如图所示宽度为d，厚度为h
21、的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当有电流I通过金属板时，在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差，这种现象叫霍尔效应，若金属板内自由电子密度为n，则产生的电势差U【学后反思】_。 参考答案典型例题：例1、分析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度上升，电阻值减小，电流增大，指针向右偏。左右例2、分析：热敏电阻的阻值随温度改变而改变，定值电阻和光敏电阻不随温度改变；光敏电阻的阻值随光照改变而改变，定值电阻和热敏电阻不随之改变。答案：AC例3、分析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容
22、将增大，电流计有示数，则压力F发生了改变。答案：BC例4、解：因为自由电荷为电子，故由左手定则可推断电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U。当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即q=QvB又因为导体中的电流IneSvnevbd故U答案：下表面电势高电势差为针对训练：1、光电热电2、声控声音电3、A4、C5、角度增大，正对面积减小，电容器电容变小实力训练：1、ABD2、B3、A4、ABC5、A、C7、C8、ABD9、 传感器的应用（一）（学案+课件+练习题） 其次节：传感器的应用（一）学案【学习目标】（1）、了解传感器应用的一般模式；（2）、理解
23、电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。（3）、会设计简洁的有关传感器应用的限制电路。（4）、通过试验结合物理学的学问，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。（5）、通过试验激发的学习爱好，培育动手实力，提高创新意识，提高物理理论学问与实际相结合的综合实践实力。【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。【学习方法】：探究试验【学习过程】问题1：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？ 1、传感器应用的一般模式阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传
24、感器应用的一般模式示意图。提示：一般状况下，传感器产生的信号特别微弱，要想触发限制电路，此信号必需进一步放大才可以，所以须要放大电路，即放大器。阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。 2、下面学习几个传感器应用的实例。（1）力传感器的应用电子秤师：阅读教材56页最终一段，思索并回答问题。问题2：电子秤运用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？ 问题3：简述力传感器的工作原理。 问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ （2）声传感器的应用话筒阅读教材56页有关内容，思索并回答问题。问题5：话筒的作用是什么？ 问题6：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。 问题7：说明电容
25、式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？ 问题8：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？ 阅读教材，思索并回答问题。指出：驻极体话筒利用了电介质的现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现与的现象某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍旧会长期保持被极化的状态，这种材料称为演示试验：根据如图所示的连接驻极体话筒的工作电路，话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。对着话筒喊话，视察示波器的荧光屏上的波形，再用另外一人同样对话筒喊话，比较两次声音产生的波形有什么不一样。上述过程，就是话筒将声音信号转换为电信号的过程。视察试验现象。结论： （3）温度传感器的应用电熨斗温度传感器是
26、应用最广泛的传感器之一，它能把温度的凹凸转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的改变而变更的特性制成的电熨斗就是靠温度传感器来限制温度的。试验：取一个报废的日光灯启辉器，去掉外壳，敲碎氖泡的玻璃，可以看到一个U型的双金属片，双金属片的旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点，常温下触点是分别的，用火焰靠近金属片，可以看到双金属片的形态改变，与金属丝接触，熄灭火焰，双金属片渐渐复原原状，两个触点分别。把这个启动器用到温控开关，可以限制小灯泡的。做试验，视察试验现象。 电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是限制电路的通断。投影：电熨斗结构图（如图所示）思索与探讨：（1）常温下
27、，上、下触点应是接触的还是分别的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物须要设定不同的温度，这是如何运用调温旋钮来实现的？ （4）、拓展：温度传感器的另一应用电冰箱的温控装置如图所示是某种电冰箱内温度限制器的结构，铜质的测温泡1，细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统，里面充有氯甲烷盒它的蒸汽，构成一个温度传感器，膜盒3为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点盒静触点，限制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片4盒连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸
28、轮8是由设定温度的旋钮限制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。自动控温原理：如图所示是某种电冰箱内温度限制器的结构，铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，构成了一个温度传感器，膜盒为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，限制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上，连杆9的下端装在机箱上的轴，凸轮8是由设定温度的旋钮限制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度上升时，
29、1、2、3中的氯甲烷受热膨胀，弹性金属膜盒3的左端膨胀，推动弹簧片4向左转动，使5、6接触，限制的压缩机电路起先工作制冷，当温度下降到肯定程度，氯甲烷受冷收缩，5、6又分开，制冷结束，直到下次温度上升再重复上述过程。温度设定原理：将凸轮8逆时针旋转，凸轮将连杆9向右顶，使得弹簧7弹力增大，此时要将5、6触点接通，所须要的力就要大些，温度要高一些，即温控挡应低一些（例如1级），顺时针旋转凸轮8，限制的温度低一些，控温挡要高一些。典型例题例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个
30、质量为2.0kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可干脆从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后汽车静止时，传感器a、b在的示数均为10N（取g=10ms2） （1）若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零 例2、如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电
31、容发生改变，导致话筒所在电路中的其它量发生改变，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容改变的缘由可能是容器两板间的（）（A）距离改变（B）正对面积改变（C）介质改变（D）电压改变 例3.如图9所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4（如图10所示），左边是它的侧面图这四个电阻连接成电路如图11所示，试回答下列问题：（1）起先时金属片中心O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满意怎样的关系？（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何改变？（3）电阻改变后，电阻的A、B两点哪点电压高？它为
32、什么能测量电压？ (提示：当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的（由上图），因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽。)【学习小节】本节课主要学习了以下几个问题：力传感器的应用传感器的应用声传感器的应用温度传感器的应用力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动限制【学习心得】 传感器的应用实例学案和课件与同步练习题 第四节：传感器的应用试验学案【学习目标】1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。2、知道晶体三极管的放大特性。3、驾驭逻辑电路的基本学问和基本应用。【学习重点】：传感器的应用实例。【学习
33、难点】：由门电路限制的传感器的工作原理。【教学过程】一、问题引入上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些详细的温度、光传感器？ 二、学习新课阅读下列学习资料总结二极管的特点和作用：（一）、一般二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发觉的点接触二极管效应，发展于20世纪30年头，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、限制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中供应固定偏压和进行过压爱护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体放射
34、机中的放射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化
35、硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与一般二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结旁边数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。特点： 作用： 阅读下列学习资料总结三极管的特点和作用：（二）、晶体三极管晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核
36、心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是放射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b放射极e和集电极c。放射区和基区之间的PN结叫放射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而放射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管放射区放射的是空穴，其移动方向与电流方向一样，故放射极箭头向里；NPN型三极管放射区放射的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故放射极箭头向外。放射极箭头向外。放射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN
37、型两种类型。晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的改变量来限制集电极电流较大的改变量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的改变也会有肯定的变更。特点： 作用： （三）逻辑电路逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。分组合逻辑电路和时序逻辑电路。前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字限制、通信、自动化和仪表等方面。
38、这里我们主要说逻辑门电路。逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，1与逻辑对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端肯定是，只有当全部输入端输入都同为时，输出才是1.2或逻辑对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出肯定是，反之，只有当全部输入端都为时，输出端才是0.3.非门电路对于非门电路，当输入为0时，输出总是，当输入为1时，输出反而是，非门电路也称反相器。4.斯密特电路：斯密特触发器是特别的电路，当加在它的输入端A的电压渐渐上升到某个值V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候V，Y会从低电平跳到高电平V。斯密特触发器可以将连续改变的模拟信号转换
39、为的信号。而这正是进行光控所须要的。 （四）、应用实例1、光控开关电路组成：触发器，电阻，发光二极管LED仿照路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。工作原理： 留意：要想在天暗时路灯才会亮，应当把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就须要RG的阻值达到更大，即天色更暗。拓展：假如电路不用发光二极管来模拟，干脆用在电路中，就必需用到电磁继电器。如下图。 2温度报警器（热敏电阻式报警器）结构组成：斯密特触发器，电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。工作原理： 留意：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应当减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发
40、器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。课堂练习1.与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”（）A.00B.01C.10D.112.或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（）A.00B.10C.01D.113.联合国安理睬每个常任理事国都拥有推翻权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（）A.与门B.非门C.或门D.与非门4.图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x电路应是（）A.与门B.或门C.与非门D.或非门5.“第4题”中
41、的整个电路若成为一个或门，则x电路应是（）6.如图是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”时，A、B端输入为何时输出端Y输出“1”（）A.00B.01C.10D.117.如图所示，一个三输入端复合门电路，当输入为101时，输出为_.（填“0”或“1”）8.与非门可以改装成一个非门，方法为只用一个输入端如A端，而另一个输入端B端输入稳定信号，则为把与非门改装成非门，B端应始终输入_.（填“0”或“1”）9、某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的，一电容的两个极板放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为C=ES/d（E是常数但未知）.极
42、板1固定不动，与四周绝缘，极板2接地，且可以在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行，极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容垂直，如图（1）所示.图（2）是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以匀称向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的改变，测得此时电容器两极板间的电压变更量为U.设作用在电容板上的静电力不致引起弹簧可测量的形变，试求：待测压强p.【学习小结】本节课主要学习了以下几个问题：1、二极管的特点和作用：2、三极管的特点和作用：3、斯密特触发器的特点和作用：【课后作业】课本作业 第23页 共23页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页