师：同学们，大家好！很高兴和大家一同探究物理的奥秘。今天我们学习高中物理选修3 - 2第六章第一节“传感器及其工作原理”。相信通过本章学习，大家会对传感器有初步了解，体会物理在科技中的应用。生活中有不少相关事例，比如楼道的声控开关为何人来灯亮、人走灯灭？宾馆的自动感应门如何自动开合？卫生间的自动干手机怎样工作？酒精检测仪怎样检测酒精含量？这些都揭示了本节课要学习的核心内容——传感器。那么，什么是传感器呢？我们先从认识传感器开启探究之旅，请大家看实验。
同学们，这是一个纸盒，盒子上面露出一个小灯泡，盒外没有开关。当把磁铁放在盒子上面，小灯泡发光；把磁铁移开，灯泡熄灭。大家想想这是为什么呢？
看了这个实验，大家肯定在想灯泡为什么会在磁铁作用下发光。大家可以思考一下。相信大家心里都有想法了，盒子内部肯定还有其他装置。为探究实验奥秘，我们接着看实验。
大家肯定想到盒子里有其他装置，会是什么呢？可能会猜想盒子里有弹性铁质开关。接下来我们看看盒子内部的电路连接，有灯泡、电源，还有实验的主角——干簧管。当磁铁靠近干簧管，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。
通过刚才的实验，大家发现干簧管实际上是将磁信号转化为电路的通断。反过来，我们也能通过灯泡的发光情况感知干簧管周围磁场是否变化。我们把这样的装置称作传感器。这里展示的是干簧管的实物图和刚才实验的电路图，大家能清楚看到它的内部结构。在磁铁作用下，干簧管控制了电路的通断。课本对传感器的定义是：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定规律转化成电压、电流等电学量或转化为电路的通断。
传感器在我们身边随处可见，如色标传感器、温度传感器、力传感器等。接下来看例一，传感器广泛应用在生产生活中，某品牌计算机的键盘就是一种传感器。如图，键盘上每个键下面都连一个小金属片，与该金属片隔有一定空隙，间隙处是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下，从而给出相应信号。这种计算机键盘使用的是哪种传感器呢？同学们思考一下。
相信大家已经有了正确答案。通过题干分析，电容器在压力作用下发生形变，将压力信号转化为电信号。所以计算机键盘使用的是压力传感器。那么传感器如何感知非电学量？又如何将其转化为电学量？生活中的传感器有哪些应用？它们的工作原理是什么呢？接下来我们探究一些常见的传感器，先从光敏电阻开始。这是一个光敏电阻，有些物质，例如硫化镉，电阻率与所受光照强度有关。把硫化镉涂敷在绝缘子上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的珊状电极，就制成了一个光敏电阻。硫化镉表面受到的光照强度不同时，两个电极之间的电阻也就不同。对于光敏电阻，它的阻值和光照强度有什么定性关系呢？我们通过实验探究光敏电阻的特性，请同学们观看实验。
同学们，这是一个已经经过欧姆调零的多用电表，还有一个光敏电阻。现在我们用多用电表的欧姆档测量光敏电阻的阻值。实验先在暗环境下进行，然后打开电灯，在强光照射下进行。
通过对比可以看到，光敏电阻在暗环境下电阻阻值较大，强光照射下电阻阻值变小。
通过实验可知，光敏电阻在光照作用下电阻发生了变化。是什么原因导致电阻变化呢？有些物质如硫化镉是半导体材料，无光照时载流子极少，导电性能不好。随着光照增强，载流子增多，导电性变好。光敏电阻是将光信号转化为电信号的传感器。为更好理解，我们看看半导体的导电机理图，这是硅原子的排列示意图，每个原子最外层有四个电子。由于热运动或其他原因，只有极少数电子能获得较大能量，挣脱原子束缚成为自由电子，这样原来的地方就留下一个空位，我们称之为空穴。空穴相当于一个正电荷。当这个空穴由附近原子中的电子来填补时，就会出现一个新的空穴，这种变化相当于空穴在移动。如果有外电场，自由电子和空穴会向相反方向做定向移动，于是在半导体中形成电流。自由电子和空穴都叫做载流子。当半导体材料受光照或温度升高时，会有更多电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多空穴，导电能力明显增强。在生产中有很多应用，比如自动计数装置，该装置是如何达到计数目的呢？同学们思考一下。
通过刚才的学习，大家不难发现，当有光线从a射向b时，光敏电阻的阻值较小；当物品遮挡住由a射向b的光线时，光敏电阻的阻值变大，所以通过电阻阻值的变化就可以达到计数的目的。学习完光敏电阻，接下来我们研究金属热电阻和热敏电阻，先从金属热电阻开始，它算是我们的老朋友了，我们在选修3 - 1的学习中多次研究过它。老师先问个问题，金属导体的导电性能与温度有关吗？关系如何？
相信同学们已经想到答案了。金属导体的电阻率随温度升高而增大，例如白炽灯的灯丝正常工作时的电阻比常温状态下的电阻大很多。根据这一特性，我们可以将金属丝制成温度传感器，其电阻随温度变化的规律如图所示。学习完金属热电阻，再来研究新朋友——热敏电阻，老师展示的就是一个热敏电阻，那么热敏电阻阻值大小与温度有哪些关系呢？我们应该选择哪些器材，设计怎样的实验方案来达成实验目的？请大家思考作答。