高中物理傳感器的應(yīng)用一新人教選修PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1高中物理傳感器的應(yīng)用一新人教選修高中物理傳感器的應(yīng)用一新人教選修一.力電傳感器的應(yīng)用電子稱（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。（3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？第1頁/共16頁應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量第2頁/共16頁 例1：（2003上?？碱}）演示位移傳感器的工作原理如圖示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是 ( )A. 物體M運(yùn)動時(shí)，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B. 物體M運(yùn)動時(shí)，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C

2、. 物體M不動時(shí)，電路中沒有電流D. 物體M不動時(shí)，電壓表沒有示數(shù)B第3頁/共16頁例2:(1)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)。加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連?；瑝K原來靜止，彈簧處于自然長度?；瑝K上有指針，可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動，指針向左偏離O點(diǎn)的距離為S，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度 （ ） A. 方向向左，大小為 k S/m B方向向右，大小為 k S/m C方向向左，大小為

3、 2k S/m D. 方向向右，大小為 2k S/m01010UPD第4頁/共16頁(2)若電位器（可變電阻）總長度為L，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源U0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a沿水平方向運(yùn)動時(shí)，與滑塊連接的滑動片P產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸出一個(gè)電信號U，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運(yùn)動狀態(tài)輸入信息，試寫出U與a 的函數(shù)關(guān)系式。01010UPU0解：a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx / R = U0 S / L=maU0 / 2kL=mU0 a / 2kLa第5頁/共16頁例3:可測量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO轉(zhuǎn)動時(shí)，元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的

4、電壓信號，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長度為l，電源的電動勢為E、內(nèi)阻不計(jì)?；瑒幼冏杵骺傞L也為l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)P在B點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動時(shí)，試寫出輸出電壓U與的函數(shù)式。A S PCBOO輸出電壓U解：設(shè)彈簧伸長x , 則 kx=m 2(l+x) x= m 2 l ( k-m 2 )設(shè)滑動變阻器單位長度 的電阻為r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l U= Em 2 (k-m 2)第6頁/共16頁二. 聲傳感器的應(yīng)用話筒 （1）話筒的作用是什么？ （2）說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。閱讀教材并思考聲音信號轉(zhuǎn)化

5、為電信號 膜片接收到聲波后引起振動，連接在膜片上的線圈隨著一起振動，線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個(gè)信號電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。第7頁/共16頁（3）說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點(diǎn)是什么？（4）駐極體話筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電當(dāng)聲波使膜片振動時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓優(yōu)點(diǎn)：保真度好。駐極體話筒的原理同電容式話筒

6、，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，價(jià)格便宜，靈敏度高，工作電壓低。第8頁/共16頁B第9頁/共16頁金屬板金屬膜振動膜外電路圖5例題5：如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時(shí)，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的（ ）（A）距離變化 （B）正對面積變化（C）介質(zhì)變化 （D）電壓變化A第10頁/共16頁三溫度傳感

7、器的應(yīng)用電熨斗 第11頁/共16頁（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？（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實(shí)現(xiàn)的？思考與討論：第12頁/共16頁本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題： 1、力傳感器的應(yīng)用電子秤 2、聲傳感器的應(yīng)用話筒 3、溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗 力傳感器是把力信號轉(zhuǎn)換成電信號；聲傳感器是把聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，而溫度傳感器往往是用來進(jìn)行自動控制.小結(jié)：第13頁/共16頁一.力電傳感器的應(yīng)用 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。1.測質(zhì)量2.測 力3.測物體加（角）速度4.測 位 移 聲電傳感器是指將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的一類傳感器，常見的電容式話筒和動圈式話筒都是聲電傳感器。 二. 聲傳感器的應(yīng)用話筒 第14頁/共16頁三.熱電傳感器熱電傳感器是指將溫度