資源簡介

5.1認識傳感器 學案
一學科核心素養
物理觀念∶借助傳感器概念及傳感器的分類體會物理觀念生成過程中蘊含的主要思想方法。
科學思維∶知道非電學量轉化為電學量的技術意義，通過傳感器的工作原理及敏感元件的特性體會物理模型在探索自然規律中的作用。
科學探究：通過觀察、思考和探究，讓學生在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時，經歷科學探究過程。
科學態度與責任∶通過傳感器在生活、科技中的實例感受傳感器的應用技術在信息時代的作用與意義。
二學習重難點
重點：傳感器的工作原理。
難點：傳感器中物理量之間的轉化。
三課前預習
1．如圖所示，某同學設計了一個加速度計。滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側用彈簧3拉著；靜止時，兩彈簧為自然長度；R為滑動變阻器，4是滑動片。這個裝置實際上是一個加速度傳感器。工作時將框架固定在被測物體上，使彈簧及電阻R均與物體的運動方向平行，當被測物體加速運動時，滑塊將在彈簧的作用下，以同樣的加速度運動。通過電路中儀表的讀數，可以得知加速度的大小。已知兩個電池E的電動勢相同，均為9V，內阻不計：滑塊的質量為0.6kg，兩彈簧的勁度系數均為，電阻器的全長9.0cm，被測物體可能達到的最大加速度為，電壓表為指針式直流電壓表（可視為理想電壓表），零刻度在表盤中央（即可顯示正負電壓），當P端的電勢高于Q端時，指針向零點右側偏轉，當被測物體的加速度為零時，電壓表的示數為零；當被測物體的加速度達到最大時，電壓表的示數為滿偏量程。
（1）當加速度為零時，應將滑動片調到距電阻器左端___________cm處；
（2）當物體具有圖示方向的加速度a時，電壓表的指針將向零點___________（填“左”、“右”）側偏轉；
（3）所給電壓表量程為___________V：當電壓表示數為1.5V時，物塊加速度為___________；
（4）若將電壓表的表盤換成直接表示加速度大小及方向的刻度盤，則表盤的刻度___________（填“均勻”，“非均勻”）分布。
2．機器人技術是在__________、__________、__________、__________與__________等多種門類的科學技術基礎上發展起來的綜合性技術。
3．機器人有________、________和執行器三個模塊組成，相當于人的感覺器官、大腦和肌肉．
4．簡單機器人（如有視覺機器人）的模塊有_________、_________、________，它們的功能分別如人的__________、__________、__________。
5．DIS的含義是________，主要器件有________，________和________。
6．位移傳感器的發射器發射________和________兩種脈沖，接收器測出前后接收到這兩種脈沖的不同的________，計算機就根據兩者的________和________。計算出發射器和接收器間的距離。
7．位移傳感器測距離，發射器固定在運動物體上，能同時發射_________。___________固定在軌道的頂端，接收紅外線和超聲波。
8．為解決樓道的照明，在樓道內安裝一個傳感器與電燈的控制電路相接．當樓道內有走動而發出聲響時，電燈即與電源接通而發光，這種傳感器為________傳感器，它輸入的是________信號，經傳感器轉換后，輸出的是________信號．
9．傳感器是一種能感知和識別信息的裝置，它由______和______組成，能將感知和測量到的非電學量轉別為______。
四自我檢測
1．下列關于傳感器說法正確的是（ ）
A．干簧管接入電路中相當于電阻的作用
B．霍爾元件能夠把磁學量（如磁感應強度）轉化為電學量（如電壓）
C．光敏電阻隨光照強度增加電阻增大
D．熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而升高
2．磁傳感器是將磁信號轉變為電信號的儀器.如圖所示，將探頭放在磁場中，可以很方便的測量磁場的強弱和方向.探頭可能是（ ）
A．感應線圈 B．熱敏電阻 C．霍爾元件 D．干簧管
3．如圖甲所示，條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動時，遇到黑色線條，發光二極管發出的光線將被吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色間隔，光線被反射到光敏三極管，三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號，信號經信號處理系統處理，即完成對條形碼信息的識別，等效電路圖如圖乙所示，其中R為光敏三極管的等效電阻，為定值電阻，下列判斷正確的是（　　）
A．當掃描筆頭在黑色線條上移動時，信號處理系統獲得高電壓
B．當掃描筆頭在白色間隔上移動時，信號處理系統獲得低電壓
C．掃描速度對信號處理系統接收到的電壓信號無影響
D．掃描筆頭外殼出現破損時可能無法正常工作
4．關于傳感器的下列說法正確的是（　　）
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．交警使用的酒精測試儀是一種物理傳感器，是靠吹氣的壓力來工作
C．霍爾元件能夠檢測磁場及其變化，其原理是法拉第電磁感應定律
D．新冠疫情防控中使用的槍式測溫儀應用了紅外傳感器
5．如圖中關于傳感器的應用，說法錯誤的是（　　）
A．干簧管是利用磁場來控制電路的通斷
B．機器人的“眼睛”利用了光傳感器
C．紅外測溫儀向人體發射紅外線，從而測量人體溫度
D．電容式位移傳感器能把物體的位移這個力學量轉化成電容這個電學量
6．全自動洗衣機設有多段式水位自動感應裝置，該裝置實際上就是傳感器把壓力信號轉化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是（ ）
A．紅外報警裝置
B．門窗防盜報警裝置
C．電子秤中的電阻應變片
D．洗手后將濕手靠近會有熱空氣噴出的自動干手機
7．醫生將非接觸式測溫儀靠近但不接觸病人額度，即可測得病人體溫，這類測溫儀利用的傳感器是（　　）
A．聲音傳感器 B．紅外線傳感器 C．氣體傳感器 D．壓力傳感器
8．酒精測試儀用于對機動車駕駛人員是否酒后駕車的現場檢測，它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對應著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的示數就與酒精氣體濃度有了對應關系。如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻r'的倒數與酒精氣體的濃度成正比，那么，關于電壓表示數U與酒精氣體濃度c之間的對應關系，正確的是（　　）
A．U越大，表示c越大，U與c成正比
B．U越大，表示c越大，但是U與c不成正比
C．U越大，表示c越小，U與c成反比
D．U越大，表示c越小，但是U與c不成正比
9．下列元件中，能夠把磁感應強度轉換為電壓的傳感器是（　　）
A．干簧管 B．霍爾元件
C．電阻應變片 D．電容式位移傳感器
10．現代大部分復印機的核心部件是有機光導體鼓，它是一個金屬圓柱，表面涂覆有機光導體（OPC）。沒有光照時，OPC是絕緣體，受到光照時變成導體。復印機復印的工作過程如圖所示。下列關于這類復印機的說法不正確的是（ ）
A．這種復印機應用了靜電吸附
B．OPC是一種光敏半導體材料
C．在顯影過程中，墨粉飛向OPC時做勻變速運動
D．光照會激發OPC中受束縛的電子從而導電，因此入射光需大于一定的頻率
參考答案：
三課前預習
1． 4.5 左 6 5 均勻
2． 自動控制 電子計算機 人工智能 傳感技術 新材料
3． 傳感器； 控制器；
4． 傳感器 控制器 執行器 眼睛 頭腦 手腳
5． 數字化信息系統 傳感器 數據采集器 計算機
6． 紅外線 超聲波 時間 時間差 空氣中的聲速
7． 紅外線和超聲波脈沖 接收器
8． 聲控 聲音 電
9． 敏感元件 電路 電學量
四自我檢測
1．B
2．C
3．D
4．D
5．C
6．C
7．B
8．B
9．B
10．C

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