高二物理人教版選修32：62傳感器的應(yīng)用

1、課題：二、傳感器的應(yīng)用一、教學(xué)目標(biāo)1、了解傳感器應(yīng)用的一般模式；2、理解電子秤、話筒、電熨斗的工作原理。3、會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電路。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重、難點(diǎn)： 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。三、教具多媒體課件執(zhí)行機(jī)構(gòu)四、教學(xué)過程（一）傳感器應(yīng)用的一般模式：傳感器放大轉(zhuǎn)換電路顯示器思考：為什么要經(jīng)過放大轉(zhuǎn)換電路？1）傳感器輸出的信號(hào)相當(dāng)微弱，難以直接帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)控制；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2）輸出的信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送時(shí)，為了抵御外界干擾，必須先將信號(hào)轉(zhuǎn)換為其他的電信號(hào)。（二）幾個(gè)傳感器應(yīng)用的實(shí)例（ 1）力傳感器的應(yīng)用電子秤1、電子秤使用的測(cè)力裝置是什么？它是由什么元件組成的？裝置 :力傳

2、感器元件 :金屬梁和應(yīng)變片2、簡(jiǎn)述力傳感器的工作原理。兩個(gè)應(yīng)變片的形變引起電阻變化致使兩個(gè)應(yīng)變片的電壓差變化3、應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？形變轉(zhuǎn)化為電壓例題 1、用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度該裝置是在矩形箱子的前、 后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b 上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b 在前，傳感器 a在后汽車靜止時(shí)，傳感器a、b 在的示數(shù)均為 10 n（取 g= 10 m s2）（ 1）

3、若傳感器 a 的示數(shù)為 14 n、b 的示數(shù)為6.0 n，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向（ 2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a 的示數(shù)為零分析：傳感器上所顯示出的力的大小，即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大小解：（1）如圖，依題意：左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力f 1=14n ，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力f 2=6.0 n 滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1，根據(jù)牛頓第二定律有f1 f2 ma1得 a14 m/s2a1 與 f 1 同方向，即向前（向右） （ 2）a 傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力f10 ，因兩彈簧相同，左彈簧伸長(zhǎng)多少，右彈簧就

4、縮短多少， 所以右彈簧的彈力變?yōu)閒2 20 n?；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度， 由牛頓第二定律得f2ma2 ，a2 =10m/s2，方向向左（ 2）溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）第 1頁思考與討論：（ 1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時(shí)，雙金屬片將怎樣起作用？常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時(shí)，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用（ 2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使

5、用調(diào)溫旋鈕來實(shí)現(xiàn)的？熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時(shí)可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動(dòng)彈性鋼片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的難易，達(dá)到控制在不同溫度的目的例 2、在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是ptc 元件， ptc元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度 t 的變化關(guān)系如圖所示， 由于這種特性， ptc 元件具有發(fā)熱、 保溫雙重功能 對(duì)此，以下判斷正確的是（）通電后， 其電功率先增大，后減小通電后， 其電功率先減小，后增大當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1 不變當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1 和 t2 之間的某一值不變a

6、bcd 分析：當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0 升到 t 1 的過程中， 電阻器的電阻率隨溫度升高而減小，其電阻 r 隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓 u 保持不變， 滅蚊器的熱功率 p 隨之增大， 當(dāng) t=t 1 時(shí)，p=p 1 達(dá)到最大 當(dāng)溫度由 t1 升高到 t2 的過程中 增大， r 增大， p 減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率p也就越大；因此在這之間的某一溫度t3 會(huì)有 p=p 3= p，即電熱功率 p 減小到等于散熱功率時(shí)，即達(dá)到保溫；當(dāng)tp ，使溫度自動(dòng)升高到t3；當(dāng) tt 3，pp ，使溫度自動(dòng)降為t3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫，正確答案為d。電飯鍋

7、中的溫度傳感器主要元件是_，它的特點(diǎn)是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到約103時(shí)，就失去了磁性，不能被磁體吸引了這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“_”或“居里點(diǎn)” 感溫鐵氧體是用_、 _和 _ 混合燒結(jié)而成的答案： 1.電阻應(yīng)變片；電阻；形變；電壓；力傳感器2控制電路的通斷；膨脹系數(shù)3感溫鐵氧體；居里溫度4氧化錳、氧化鋅、氧化鐵粉末（ 3）、光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器1、結(jié)構(gòu)圖（課本 59 葉）2、工作原理： 在沒有發(fā)生火災(zāi)時(shí)， 光電三極管收不到led發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，產(chǎn)生大量煙霧，煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上， 其電阻變小。 與傳

8、感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。例題 3、如圖 (1) 所示為一測(cè)量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測(cè)得流過電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖(2) 所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)光控電路解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大根據(jù)題意設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動(dòng)控制電路如圖所示控制過程是：當(dāng)有光照時(shí)，光電流經(jīng)過放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸合使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開， 當(dāng)無光照時(shí)， 光電流減小， 放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)閉合

9、，控制路燈電路接通，路燈開始工作五、目標(biāo)檢測(cè)1電子秤使用的是()a 超聲波傳感器b溫度傳感器第 2c壓力傳感器d紅外線傳感器2下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是()a 電熨斗b 話筒c電飯鍋d 測(cè)溫儀3關(guān)于電飯鍋的說法正確的是()a 電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是氧化鐵b 鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時(shí)失去鐵磁性c 用電飯鍋燒水，水開時(shí)能自動(dòng)斷電d 用電飯鍋煮飯時(shí)，若溫控開關(guān)自動(dòng)斷電后，它不能自動(dòng)復(fù)位4傳感器是一種采集信息的重要器件下圖是由電容器作為傳感器來測(cè)定壓力變化的電路，當(dāng)待測(cè)壓力作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，以下說法正確的是()若 f 向上壓膜片電極，電路中有從a 到 b 的電流若 f

10、向上壓膜片電極，電路中有從b 到 a 的電流若 f 向上壓膜片電極，電路中不會(huì)出現(xiàn)電流若電流表有示數(shù)，則說明壓力f 發(fā)生變化若電流表有示數(shù)，則說明壓力f 不會(huì)發(fā)生變化a b cd 六、作業(yè)1關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是()a 應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成通八達(dá)b當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大；反之，變小c傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓d外力越大，輸出的電壓差值也越大2將萬用表的選擇開關(guān)置于歐姆檔，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻rg的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的中央，若用不透光的黑紙將rg 包裹起來，表針將向 _(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)，若用手電筒光照射rg，表針將向_( 填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)3按下圖所示連接好電路，合上s，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是 _ ；用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)兒，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡_ ，原因是 _ ；停止吹風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)_ ；把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)_4如圖所示是電飯煲的電路圖，s1 是一個(gè)控溫開關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103 )時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開s2 是一個(gè)自動(dòng)控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70時(shí)，會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈分流電阻r1 r2 500，加熱電阻絲r3 50 ，