人教版22傳感器的應(yīng)用（57張）

傳感器第六章第二節(jié)傳感器的應(yīng)用第六章學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課時(shí)作業(yè)8易錯(cuò)案例剖析6課堂知識(shí)構(gòu)建7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位※了解傳感器應(yīng)用的一般模式※知道電子秤、電熨斗的工作原理※知道電飯鍋的結(jié)構(gòu)與原理，加深對(duì)溫度傳感器的應(yīng)用認(rèn)識(shí)※了解光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器※能夠根據(jù)傳感器的工作原理簡(jiǎn)單分析傳感器的應(yīng)用課堂情景切入在日常生活中，我們經(jīng)常見到電子秤。例如，在超市里，當(dāng)我們購(gòu)買水果時(shí)，售貨員把水果放在表面平整的電子秤上，電子秤就可顯示出所購(gòu)水果的質(zhì)量及應(yīng)付的錢數(shù)。你想探究一下它的工作原理嗎？知識(shí)自主梳理傳感器應(yīng)用的一般模式

1．力傳感器的應(yīng)用——電子秤(1)組成及敏感元件：由________和_________組成，敏感元件是_________。(2)工作原理：(3)作用：應(yīng)變片將物體_____這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_____這個(gè)電學(xué)量。傳感器應(yīng)用的幾個(gè)實(shí)例

金屬梁應(yīng)變片應(yīng)變片電阻

形變電壓2．溫度傳感器的應(yīng)用實(shí)例敏感元件工作原理電熨斗雙金屬片溫度變化時(shí)，由于雙金屬片上層金屬與下層金屬的__________不同，雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷電飯鍋感溫鐵氧體(1)居里溫度：感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性，溫度上升到約_____

℃時(shí)，失去鐵磁性，這一溫度稱為“居里溫度”(2)自動(dòng)斷電原理：用手按下開關(guān)通電加熱，開始煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)加熱溫度達(dá)到_____

℃時(shí)，鐵氧體失去磁性，與永久磁鐵失去吸引力，被彈簧片彈開，從而推動(dòng)杠桿使觸點(diǎn)開關(guān)斷開測(cè)溫儀熱敏電阻，金屬熱電阻，熱電偶，紅外線敏感元件等敏感元件將_____轉(zhuǎn)換成_______，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來膨脹系數(shù)103103溫度電信號(hào)3．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器(1)組成：發(fā)光________LED、光電________和不透明的擋板。(2)工作原理：平時(shí)光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，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_____。與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。二極管三極管變小重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、傳感器問題分析1．分析思路物理傳感器是將所感受的物理量(如力、熱、光等)轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的電學(xué)量的器件。我們可以把傳感器的應(yīng)用過程分為三個(gè)步驟：(1)信息采集；(2)信息加工、放大、傳輸；(3)利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作。2．分析傳感器問題要注意四點(diǎn)(1)感受量分析要明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等。(2)輸出信號(hào)分析明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號(hào)及輸出信號(hào)，以及輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的變化規(guī)律。(3)電路結(jié)構(gòu)分析認(rèn)真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu)，在熟悉常用電子元件工作特點(diǎn)基礎(chǔ)上，分析電路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間的規(guī)律。(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作分析傳感器的應(yīng)用，不僅包含非電學(xué)量如何向電學(xué)量轉(zhuǎn)化的過程，還包含根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作的過程。二、在生產(chǎn)、生活中常見傳感器的應(yīng)用1．生活中的傳感器(1)與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器。(2)紅外傳感器：自動(dòng)門、家電遙控器、生命探測(cè)器、非接觸紅外測(cè)溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等。(3)照相機(jī)中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器等。2．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)濕度傳感器：判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況，自動(dòng)供水或停水。(2)溫度傳感器和濕度傳感器，可對(duì)上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測(cè)。由于有了十分先進(jìn)可靠的測(cè)試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象。3．工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)生產(chǎn)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化。用機(jī)器人、自動(dòng)化小車、自動(dòng)機(jī)床、各種自動(dòng)生產(chǎn)線或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工作。各種傳感器使生產(chǎn)的自動(dòng)運(yùn)行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等。(2)在數(shù)控機(jī)床中的位移測(cè)量裝置，就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的精密加工。4．飛向太空的傳感器在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用得較早，也應(yīng)用得較多，在運(yùn)載火箭、載人飛船中，都應(yīng)用了大量的傳感器供遙測(cè)和遙控系統(tǒng)使用。這些傳感器對(duì)控制航天器的姿態(tài)、接收和發(fā)送信息、收集太空數(shù)據(jù)等都有重要作用。在載人飛船中還使用一類測(cè)量航天員各種生理狀況的生理傳感器，如測(cè)量血壓、心電圖、體溫等。(1)在種植蔬菜大棚中要用到________、________、________、________等傳感器。(2)為了控制大棚中的蔬菜的生長(zhǎng)條件，還需要調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的________裝置與________裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和________，調(diào)整________的自動(dòng)排氣裝置等設(shè)施與傳感器配合使用。答案：(1)光敏傳感器；濕度傳感器；溫度傳感器；濃度傳感器(2)加熱；通風(fēng)；噴淋器；二氧化碳濃度解析：(1)在蔬菜大棚中要用到檢測(cè)光照的光敏傳感器；檢測(cè)溫度的溫度傳感器；檢測(cè)空氣濕度和土壤濕度的濕度傳感器；檢測(cè)二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器等。(2)配套設(shè)施有：調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風(fēng)裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動(dòng)排氣裝置。三、傳感器的應(yīng)用實(shí)例1．力傳感器的應(yīng)用——電子秤(1)常用的一種力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料制成。(2)此種力傳感器的工作原理如圖所示：彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面的電阻變小。F越大，彎曲形變?cè)酱?，?yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出。外力越大，輸出的電壓差值也就越大。應(yīng)變片能把物體形變這個(gè)力學(xué)量，轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。2．溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗(1)電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度，裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷。(2)電熨斗的結(jié)構(gòu)圖如圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬。3．溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋(1)電飯鍋中應(yīng)用了溫度傳感器，它的主要元件是感溫鐵氧體。它的特點(diǎn)是常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103℃時(shí)，就失去了鐵磁性，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“居里溫度”或“居里點(diǎn)”。(2)電飯鍋的結(jié)構(gòu)4．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器(1)有些火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來工作的。(2)這種火災(zāi)報(bào)警器的工作原理：如圖所示，平時(shí)，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。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。與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。A．向下 B．向上C．保持原狀 D．不能確定答案：B解析：由題意知，電熨斗由熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物，就是要求電熨斗在低溫易斷開，因雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，使雙金屬片向下彎曲，上下觸點(diǎn)脫離，電路斷開，因此，應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，雙金屬片受熱時(shí)，易使觸點(diǎn)分離。所以選B。織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛棉麻熨燙溫度低―→高考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)力傳感器的應(yīng)用(1)托盤上未放物體時(shí)，在托盤自身重力作用下，P1與A端的距離x1；(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí)，P1與A端的距離x2；(3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A端的距離也為x1，從而使P1、P2間的電壓為零。校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式。解析：托盤的移動(dòng)帶動(dòng)P1移動(dòng)，使P1、P2間出現(xiàn)電勢(shì)差，電勢(shì)差的大小反映了托盤向下移動(dòng)距離的大小，由于R為均勻滑線電阻，則其阻值與長(zhǎng)度成正比。A．溫度傳感器 B．壓力傳感器C．磁傳感器 D．光傳感器答案：B解析：小金屬片被按下時(shí)，將壓力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量，所以計(jì)算機(jī)鍵盤使用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。溫度傳感器的應(yīng)用(1)開始煮飯時(shí)為什么要壓下開關(guān)按鈕？手松開后這個(gè)按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么？(2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會(huì)大致保持一定的溫度？為什么？(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作？(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動(dòng)斷電？為什么？解析：(1)開始煮飯時(shí)壓下手動(dòng)開關(guān)，使永磁體和感溫磁體吸合，以保持觸點(diǎn)接觸，接通加熱電路；手松開后這個(gè)按鈕不會(huì)恢復(fù)圖示狀態(tài)，因?yàn)橛来朋w與感溫磁體相互吸引，彈簧的彈力不能使永磁體恢復(fù)原狀態(tài)。(2)水沸騰后鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100℃，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是100℃，此時(shí)水分未被米吸收完，鍋內(nèi)水分較充足，所以能保持一段時(shí)間。(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度會(huì)由100℃升到103℃，達(dá)到居里點(diǎn)，此時(shí)開關(guān)按鈕會(huì)自動(dòng)彈起，斷開加熱電路，進(jìn)入保溫狀態(tài)，因?yàn)殄伒诇囟冗_(dá)到103℃時(shí)，感溫磁體失去磁性，永磁體再不能與它吸合，在彈簧的作用下，開關(guān)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài)。(4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后不能自動(dòng)斷電，因?yàn)樗序v的溫度是100℃，而不能達(dá)到103℃(居里點(diǎn))，水將一直沸騰直到燒干。A．溫度升高至74℃時(shí)，L1亮燈報(bào)警B．溫度升高至74℃時(shí)，L2亮燈報(bào)警C．溫度升高至78℃時(shí)，L1亮燈報(bào)警D．溫度升高至78℃時(shí)，L2亮燈報(bào)警答案：D解析：當(dāng)溫度低于78°時(shí)，線圈中沒有電流，此時(shí)燈L1亮，但不報(bào)警，當(dāng)溫度升高到78°時(shí)，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮且報(bào)警，溫度升高至74℃時(shí)，線圈中沒有電流，只是燈L1亮，不會(huì)報(bào)警。光傳感器的應(yīng)用

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?？刂七^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，控制路燈電路接通，路燈開始工作。點(diǎn)評(píng)：光傳感器是重要的傳感器之一，人們運(yùn)用硫化鎘對(duì)可見光敏感的特性，制作路燈自動(dòng)開關(guān)、光照自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備，利用某些半導(dǎo)體材料對(duì)紅外光敏感的特性，制作遙控設(shè)備，廣泛的應(yīng)用在電視機(jī)、錄像機(jī)、空調(diào)、影碟機(jī)等家用電器的操作中，由于對(duì)紅外光敏感的元件對(duì)可見光不敏感，用它制作的裝置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛。A．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào)B．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào)C．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報(bào)D．以上說法均不正確答案：C解析：由報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照在光電三極管上電阻變小，與傳感器相連的電路檢測(cè)出這種變化，發(fā)出警報(bào)，C對(duì)。易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)實(shí)際問題考慮不全面而出錯(cuò)A．飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)仍為正B．飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)為負(fù)C．飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，電壓表的示數(shù)為零D．飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，電壓表示數(shù)所對(duì)應(yīng)的加速度大