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1、42探究探究热热敏敏电电阻的温度特性曲阻的温度特性曲线线课标课标定位定位学学习习目目标标：1.知知道道什什么么是是传传感感器器；知知道道传传感感器器的的工工作原理作原理2知道什么是光敏知道什么是光敏电电阻和阻和热热敏敏电电阻阻3通通过实验过实验的方式的方式获获得得对传对传感器的感性感器的感性认识认识4会探究会探究热热敏敏电电阻的温度特性曲阻的温度特性曲线线重重点点难难点点：1.传传感感器器的的工工作作原原理理及及光光敏敏电电阻阻和和热热敏敏电电阻的特性阻的特性2利用利用实验实验研究研究热热敏敏电电阻的温度特性曲阻的温度特性曲线线 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前
2、自主学案知能优化训练知能优化训练4.2课前自主学案课前自主学案一、什么是一、什么是传传感器感器传传感器是通感器是通过测过测量外界的量外界的_量、量、_量或量或_量来捕捉和量来捕捉和识别识别信息，并将被信息，并将被测测量的非量的非电电学学量量转换转换成成_量的装置它一般包括敏感元件量的装置它一般包括敏感元件和和转换电转换电路路二、探究二、探究传传感器的原理感器的原理1研研究究光光敏敏电电阻阻的的导导电电特特性性：光光敏敏电电阻阻是是利利用用阻阻值值随随_强强度度的的变变化化而而变变化化的的材材料料制制成成的的，一一般般具具有有这这种种特特性性的的是是半半导导体体材材料料，有有的的半半导导体体材材
3、料料在在光照的情况下会光照的情况下会产产生生电压电压，可制成光，可制成光电电池池光敏光敏电电阻随光照阻随光照强强度的度的_而减小而减小物理物理化学化学生物生物电电学学光照光照增加增加2热热敏敏电电阻：由半阻：由半导导体材料制成，有两种体材料制成，有两种热热敏敏电电阻，一种是阻，一种是负负温度系数的，它的温度系数的，它的电电阻随温度的阻随温度的_而减小，像而减小，像NTC热热敏敏电电阻；另一种是正温阻；另一种是正温度系数的，它的度系数的，它的电电阻随温度的阻随温度的_而增大，而增大，像像PTC热热敏敏电电阻阻升高升高升高升高图图411三、三、传传感器的感器的类类型型传传感器可分感器可分为为物理型
4、、化学型和生物型三物理型、化学型和生物型三类类1物物理理型型传传感感器器主主要要是是根根据据被被测测_变变化化时时，敏敏感感元元件件的的电电学学量量(如如电电压压、电电阻阻、电电容容等等)发发生明生明显显的的变变化的特性制成的化的特性制成的2化化学学型型传传感感器器是是用用能能把把_的的成成分分、浓浓度等化学量度等化学量转变为电转变为电学量的敏感元件制成的学量的敏感元件制成的3生物型生物型传传感器是利用感器是利用_的各种的各种生物、化学与物理效生物、化学与物理效应应制成的，有制成的，有酶酶传传感器、免感器、免疫疫传传感器、抗原体感器、抗原体传传感器等感器等物理量物理量化学物化学物质质生物体生物
5、体组织组织核心要点突破核心要点突破一、一、传传感器的工作原理感器的工作原理1传传感器感器传传感器能感器能够够感受感受诸诸如位移、力、温度、光、声、如位移、力、温度、光、声、化学成分等非化学成分等非电电学量，并能把它学量，并能把它们们按照一定的按照一定的规规律律转换为电压转换为电压、电电流、流、电电阻等阻等电电学量，或学量，或转转化化为为电电路的通断路的通断传传感器是通感器是通过测过测量外界的物理量、量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和化学量或生物量来捕捉和识别识别信息，并将被信息，并将被测测量量的非的非电电学量学量转换转换成成电电学量的装置学量的装置2传传感器的基本原理感器的基本原理传传感器
6、感受的通常是非感器感受的通常是非电电学量，而它学量，而它输输出的通常是出的通常是电电学量，不学量，不过这过这些些输输出信号往往是非常微弱的，一出信号往往是非常微弱的，一般需要般需要经过经过放大后，再放大后，再输输送送给给控制系控制系统产统产生各种控生各种控制制动动作其工作作其工作过过程可由程可由图图412表示表示图图412(1)非非电电学量：如位移、力、温度、光、声、化学学量：如位移、力、温度、光、声、化学成分、成分、浓浓度、酸碱度等度、酸碱度等(2)敏感元件：是敏感元件：是传传感器的核心，相当于人的感感器的核心，相当于人的感觉觉器官，能直接感受被器官，能直接感受被测测量的非量的非电电学量并将
7、其学量并将其转换转换成与被成与被测测量的非量的非电电学量有一定关系的易于学量有一定关系的易于测测量的量的物理量物理量(3)转换转换元件：通常不能直接感受被元件：通常不能直接感受被测测量的非量的非电电学学量，而是将敏感元件量，而是将敏感元件输输出的物理量出的物理量转换为电转换为电信号信号输输出出(4)转换电转换电路：将路：将转换转换元件元件输输出的出的电电信号信号转换转换成易成易于于测测量的量的电电学量学量(5)电电学量：如学量：如电压电压、电电流、流、电电阻等阻等即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(2011年年陕陕西西榆榆林林高高二二检检测测)关关于于传传感感器器及及
8、其其作作用，下列用，下列说说法中正确的是法中正确的是()A传传感器一般是把非感器一般是把非电电学量学量转换为电转换为电学量学量B传传感器一定是把非感器一定是把非电电学量学量转换为电转换为电路的通断路的通断C传传感感器器把把非非电电学学量量转转换换为为电电学学量量是是为为了了方方便便进进行行测测量、量、传输传输、处处理和控制理和控制D电电磁感磁感应应是把磁学的量是把磁学的量转换为电转换为电学的量，所学的量，所以利用以利用电电磁感磁感应现应现象工作的象工作的动动圈式圈式话话筒也是筒也是传传感感器器解析：解析：选选ACD.根据根据传传感器的概念和工作原理可以感器的概念和工作原理可以判断判断A、C正确
9、正确B选项选项中不一定把非中不一定把非电电学量学量转转化化为电为电路的通断，路的通断，还还有其他的表有其他的表现现形式，故形式，故B错错动动圈式圈式话话筒利用筒利用电电磁感磁感应应将声音将声音转转化化为电为电流，是流，是传传感器，感器，D正确正确二、二、实验实验探究光敏探究光敏电电阻的特性阻的特性1实验设计实验设计(1)实验实验器材器材多用多用电电表、光敏表、光敏电电阻、阻、导线导线、黑、黑纸纸、开关、开关(2)实验实验步步骤骤用多用用多用电电表欧姆表欧姆挡挡两表笔与在室内自然光照射两表笔与在室内自然光照射下的光敏下的光敏电电阻两端阻两端连连接，接，测测光敏光敏电电阻阻阻阻值电值电路如路如图图
10、413所示所示图图413把手把手张张开开(或用黑或用黑纸纸)放在光敏放在光敏电电阻上，阻上，挡挡住部住部分光分光线线，测测光敏光敏电电阻阻阻阻值值全部全部挡挡住光住光线线，测测光敏光敏电电阻阻阻阻值值将所将所测测数据填入下表中数据填入下表中.光照光照强强度度强强中中弱弱R/2.光敏光敏电电阻的特性阻的特性光敏光敏电电阻的阻阻的阻值值随照射光随照射光强强度的增度的增强强而减小而减小特特别别提醒：提醒：光敏光敏电电阻在被光照射阻在被光照射时电时电阻阻发发生生变变化，化，原因是构成物原因是构成物质为质为半半导导体材料，无光照体材料，无光照时时，载载流子流子极少，极少，导电导电性能不好，随光照的增性能
11、不好，随光照的增强强，载载流子增多，流子增多，导电导电性性变变好光敏好光敏电电阻是能阻是能够够把光照把光照强强弱弱这这个光学个光学量量转换为电转换为电阻阻这这个个电电学量的元件学量的元件即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.敏敏感感元元件件是是传传感感器器中中的的关关键键元元件件，它它承承担担着着直直接接“感感知知”和和转转换换外外界界信信息息的的任任务务下下列列关关于于光光敏敏电电阻的阻的说说法正确的是法正确的是()A光光敏敏电电阻阻的的电电阻阻值值会会随随着着光光照照强强度度的的变变化化而而变变化化B光光敏敏电电阻阻的的电电阻阻值值不不会会随随着着光光照照强强度度的的
12、变变化化而而变变化化C光光敏敏电电阻阻是是因因为为光光照照变变化化时时发发热热才才改改变变电电阻阻值值的的D光敏光敏电电阻受到光照阻受到光照变变化化时时改改变变阻阻值值与与热热效效应应无关无关解析：解析：选选AD.光敏光敏电电阻的材料是一种半阻的材料是一种半导导体，无体，无光照射光照射时时用来用来导电导电的粒子极少，的粒子极少，导电导电性能不好；性能不好；随着光照的增随着光照的增强强，可用来，可用来导电导电的粒子增多，的粒子增多，导电导电性能性能变变好所以光敏好所以光敏电电阻的阻的电电阻阻值值随着光照的增随着光照的增强强而减小，而减小，这这与与热热效效应应无关无关三、探究三、探究热热敏敏电电阻
13、的温度特性曲阻的温度特性曲线线1实验设计实验设计(1)用万用用万用电电表的表的电电阻阻挡挡直接直接测测量量热热敏敏电电阻随温度阻随温度的的变变化特性，方法化特性，方法简简便，便，误误差大差大(2)伏安法伏安法测测量量热热敏敏电电阻的温度特性曲阻的温度特性曲线线2采用伏安法采用伏安法测测量量(1)器材：器材：电压电压表、表、电电流表、流表、电电源、滑源、滑动变动变阻器、阻器、固定固定电电阻、阻、热热敏敏电电阻、开关和阻、开关和导线导线若干；温度若干；温度计计、水槽、水槽、电电加加热热装置和开水冷水各一份装置和开水冷水各一份(2)原理：采用水浴法改原理：采用水浴法改变热变热敏敏电电阻的温度阻的温度
14、(如如图图414)用伏安法用伏安法测测量量电电阻阻(如如图图415)图图414 图图415(3)测测量步量步骤骤：将将热热敏敏电电阻用塑料薄膜包裹一阻用塑料薄膜包裹一层层，防止水浴，防止水浴时电时电阻的引阻的引线线与水接触，与水接触，连连接好如接好如图图415所示所示电电路路将水槽里的水将水槽里的水兑兑成成10，将，将热热敏敏电电阻放入水中，阻放入水中，稍等片刻，稍等片刻，闭闭合开关，合开关，读读出出电压电压表、表、电电流表、温流表、温度度计计的示数的示数将水温将水温兑兑成成20、30、40、5090，各，各测测量一次，量一次，计计算出各温度下算出各温度下对应对应的的电电阻阻(4)设计设计表格
15、，将上述方法取得的数据填入表格表格，将上述方法取得的数据填入表格(5)数据数据处处理，在坐理，在坐标纸标纸上做出上做出Rt图图像像3热热敏敏电电阻的阻的Rt图图像像热热敏敏电电阻所用材料根据其温度特性可分阻所用材料根据其温度特性可分为为三三类类：(1)正温度系数的正温度系数的热热敏材料敏材料(PTC)，它的，它的电电阻随温阻随温度升高而增大度升高而增大(2)负负温度系数的温度系数的热热敏材料敏材料(NTC)，它的，它的电电阻随温阻随温度升高而减小度升高而减小(3)临临界温度系数的界温度系数的热热敏材料敏材料(CTC)，它的，它的电电阻在阻在很小的温度范很小的温度范围围(临临界界)内急内急剧剧下
16、降下降这这三三类热类热敏材料敏材料电电阻率的温度特性曲阻率的温度特性曲线线如如图图416所示可所示可见见，PTC和和CTC型型热热敏敏电电阻在一定阻在一定的温度范的温度范围围内，阻内，阻值值随温度急随温度急剧变剧变化，常用作开化，常用作开关元件，关元件，NTC型型热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度升高而减随温度升高而减小尤其要注意的是在温度小尤其要注意的是在温度测测量中使用最多的就量中使用最多的就是是NTC型型热热敏敏电电阻，我阻，我们们常常说说的的热热敏敏电电阻也是指阻也是指这这一一类类图图416特特别别提醒：提醒：要注意区要注意区别热别热敏敏电电阻和金属阻和金属热电热电阻，阻，热热敏敏电电
17、阻用半阻用半导导体材料制成，其体材料制成，其电电阻阻值值随温度随温度变变化明化明显显，温度升高，温度升高电电阻减小；而金属的阻减小；而金属的电电阻率随阻率随温度的升高而增大，温度的升高而增大，这样这样的金属的金属电电阻也可以制作阻也可以制作温度温度传传感器，称感器，称为热电为热电阻阻热热敏敏电电阻的灵敏性阻的灵敏性好，但化学好，但化学稳稳定性定性较较差；金属差；金属热电热电阻的化学阻的化学稳稳定定性好，性好，测测温范温范围围大，但灵敏性大，但灵敏性较较差差即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3.(2011年年济济南高二南高二检测检测)有定有定值电值电阻、光敏阻、光敏电电阻、
18、阻、热热敏敏电电阻三只元件分阻三只元件分别别接入如接入如图图417所示所示电电路中路中A、B两点后，用黑两点后，用黑纸纸包住元件置于包住元件置于热热水中，水中，观观察欧姆表的示数，下列察欧姆表的示数，下列说说法中正确的是法中正确的是()图图417A置置于于热热水水中中与与不不置置于于热热水水中中相相比比，欧欧姆姆表表示示数数变变化化较较大，大，这这只元件一定是只元件一定是热热敏敏电电阻阻B置置于于热热水水中中与与不不置置于于热热水水中中相相比比，欧欧姆姆表表示示数不数不变变化，化，这这只元件一定是定只元件一定是定值电值电阻阻C用用黑黑纸纸包包住住元元件件与与不不用用黑黑纸纸包包住住元元件件相相
19、比比，欧姆表示数欧姆表示数变变化化较较大，大，这这只元件一定是光敏只元件一定是光敏电电阻阻D用用黑黑纸纸包包住住元元件件与与不不用用黑黑纸纸包包住住元元件件相相比比，欧姆表示数相同，欧姆表示数相同，这这只元件一定是定只元件一定是定值电值电阻阻解析：解析：选选AC.热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度随温度变变化，定化，定值值电电阻和光敏阻和光敏电电阻的阻阻的阻值值不随温度不随温度变变化，光敏化，光敏电电阻阻的阻的阻值值随光照条件随光照条件变变化定化定值电值电阻和阻和热热敏敏电电阻的阻的阻阻值值不随光照条件不随光照条件变变化化课堂互动讲练课堂互动讲练传传感器的基本概念感器的基本概念类类型一型一例例
20、例例1 1随随着着科科学学技技术术的的进进步步，社社会会的的发发展展，人人们们研研制制了了各各种种传传感感器器，这这使使人人们们获获取取信信息息的的领领域域更更宽宽广广、更更深深入入，下下列列关关于于传传感感器器的的说说法法正正确确的的是是()A传传感器是一种感器是一种联络联络、传递传递感情的感情的设备设备B传传感器是一种感知、探感器是一种感知、探测测物理量的工具物理量的工具C传传感感器器测测量量的的不不一一定定是是物物理理量量，也也可可以以是是化化学量或生物量学量或生物量D传传感器是将被感器是将被测测量的非量的非电电学量学量转换转换成成电电学量学量【精精讲讲精精析析】传传感感器器是是通通过过
21、敏敏感感元元件件将将外外界界的的物物理理量量、化化学学量量或或生生物物量量等等非非电电学学量量转转换换成成电电学学量量的的装装置置，所所以以它它一一般般包包括括敏敏感感元元件件(也也就就是是探探测测器器)和和转换电转换电路路【答案答案】CD【方方法法总总结结】(1)传传感感器器能能像像人人的的感感觉觉器器官官那那样样感感受受外外界界信信息息，并并能能按按照照一一定定的的规规律律和和要要求求，把把这这些些信信息息转转换换成成可可用用的的输输出出信信息息传传感感器器是是自自动动测测量量和和自自动动控控制制系系统统的的“感感觉觉器器官官”为为了了制制作作传传感感器器，需需要要一一些些敏敏感感元元件件
22、，如如光光敏敏电电阻阻、热热敏敏电电阻和金属阻和金属热电热电阻等阻等(2)传传感器是将所感受到的一种物理量感器是将所感受到的一种物理量转换转换成便于成便于检测检测的另一种物理量的器件的另一种物理量的器件光敏光敏电电阻特性及其阻特性及其应应用用类类型二型二例例例例2 2图图418是是利利用用硫硫化化镉镉制制成成的的光光敏敏电电阻阻自自动动计计数数的的示示意意图图，其其中中A是是发发光光仪仪器器，B是是光光敏敏电电阻阻，R是是普普通通定定值值电电阻阻，下下列列说说法法中中正正确确的的是是()图图418A当当传传送送带带上没有物品上没有物品挡挡住由住由A射向射向B的光信的光信号号时时，光敏，光敏电电
23、阻的阻阻的阻值变值变小，小，电压电压表表读读数数变变小小B当当传传送送带带上没有物品上没有物品挡挡住由住由A射向射向B的光信的光信号号时时，光敏，光敏电电阻的阻阻的阻值变值变大，大，电压电压表表读读数数变变大大C当当传传送送带带上有物品上有物品挡挡住由住由A射向射向B的光信号的光信号时时，光敏，光敏电电阻的阻阻的阻值变值变小，小，电压电压表表读读数数变变小小D当当传传送送带带上有物品上有物品挡挡住由住由A射向射向B的光信号的光信号时时，光敏，光敏电电阻的阻阻的阻值变值变大，大，电压电压表表读读数数变变大大【精精讲讲精精析析】B是是光光敏敏电电阻阻，其其阻阻值值随随光光照照强强度度的的增增强强而
24、而减减小小当当没没有有物物品品时时，光光射射向向B，B的的阻阻值值减减小小，其其电电流流变变大大，电电压压表表读读数数变变小小，A正正确确，B错错误误有有物物品品时时，光光被被挡挡住住，B的的阻阻值值增增大大，电电流减小，流减小，电压电压表表读读数数变变大，大，C错误错误，D正确正确【答案答案】AD【方方法法总总结结】(1)解解决决此此类类题题的的关关键键是是判判断断光光敏敏电电阻阻阻阻值值随光照随光照强强度的度的变变化情况化情况(2)根据根据闭闭合合电电路的欧姆定律及部分路的欧姆定律及部分电电路的欧姆定路的欧姆定律，从局部律，从局部整体整体局部的局部的观观点分析各物理量点分析各物理量变变化即
25、可化即可如如图图419所示，将多用所示，将多用电电表的表的选择选择开关置开关置于欧姆于欧姆挡挡，再将，再将电电表的两支表笔与表的两支表笔与负负温度系数的温度系数的热热敏敏电电阻阻Rt的两端相的两端相连连，这时这时表表针针恰好指在刻度恰好指在刻度盘盘的的正中正中间间若往若往Rt上擦一些酒精，表上擦一些酒精，表针针将向将向_(填填“左左”或或“右右”)移移动动；若用吹；若用吹风风机将机将热风热风吹向吹向热热敏敏电电阻，表阻，表针针将向将向_(填填“左左”或或“右右”)移移动动热热敏敏电电阻的特性及其阻的特性及其应应用用类类型三型三例例例例3 3图图419【思思路路点点拨拨】根根据据负负温温度度系系
26、数数热热敏敏电电阻阻随随温温度度变变化的特性分析判断化的特性分析判断【自自主主解解答答】若若往往Rt上上擦擦一一些些酒酒精精，由由于于酒酒精精蒸蒸发发吸吸热热，热热敏敏电电阻阻Rt温温度度降降低低，电电阻阻值值增增大大，指指针针应应该该向向左左偏偏；用用吹吹风风机机将将热热风风吹吹向向热热敏敏电电阻阻，热热敏敏电电阻阻Rt温温度度升升高高，电电阻阻值值减减小小，指指针针应应该该向向右偏右偏【答案答案】左右左右变变式式训练训练半半导导体温度体温度计计是利用是利用负负温度系数的温度系数的热热敏敏电电阻制造的如阻制造的如图图4110所示，如果待所示，如果待测测点点的温度升高，那么的温度升高，那么()
27、图图4110A热热敏敏电电阻阻阻阻值变值变大，灵敏大，灵敏电电流表示数流表示数变变大大B热热敏敏电电阻阻阻阻值变值变大，灵敏大，灵敏电电流表示数流表示数变变小小C热热敏敏电电阻阻阻阻值变值变小，灵敏小，灵敏电电流表示数流表示数变变大大D热热敏敏电电阻阻阻阻值变值变小，灵敏小，灵敏电电流表示数流表示数变变小小解析：解析：选选C.负负温度系数的温度系数的热热敏敏电电阻阻阻阻值值大小会随着大小会随着温度的升高而减小、随着温度的降低而增大，所以温度的升高而减小、随着温度的降低而增大，所以待待测测点的温度升高点的温度升高时时，该热该热敏敏电电阻的阻阻的阻值值减小，减小，电电路中的路中的电电流增大，灵敏流增大，灵敏电电流表的示数流表的示数变变大大知能优化训练知能优化训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用