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、教學目標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、會設(shè)計簡單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電路。二、教學重點、難點重、難點： 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)行機構(gòu)四、教學過程（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）傳感器輸出的信號相當微弱，難以直接帶動執(zhí)行機構(gòu)去實現(xiàn)控制；計算機系統(tǒng)2）輸出的信號進行遠距離傳送時，為了抵御外界干擾，必須先將信號轉(zhuǎn)換為其他的電信號。（二）幾個傳感器應(yīng)用的實例（ 1）力傳感器的應(yīng)用電子秤1、電子秤使用的測力裝置是什么？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、簡述力傳感器的工作原理。兩個應(yīng)變片的形變引起電阻變化致使兩個應(yīng)變片的電壓差變化3、應(yīng)變片能夠把什么力學量轉(zhuǎn)化為什么電學量？形變轉(zhuǎn)化為電壓例題 1、用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度該裝置是在矩形箱子的前、 后壁上各安裝一個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質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動，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)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b 在前，傳感器 a在后汽車靜止時，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，求此時汽車的加速度大小和方向（ 2）當汽車以怎樣的加速度運動時，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，亦即該彈簧對滑塊的彈力大小解：（1）如圖，依題意：左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力f 1=14n ，右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力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。滑塊所受合力產(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、下觸點應(yīng)是接觸的還是分離的？當溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，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)進行，起到自動控制溫度的作用（ 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，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達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，后增大當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1 不變當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1 和 t2 之間的某一值不變a

6、bcd 分析：當電熱滅蚊器溫度由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 t=t 1 時，p=p 1 達到最大 當溫度由 t1 升高到 t2 的過程中 增大， r 增大， p 減?。欢鴾囟仍礁?，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 會有 p=p 3= p，即電熱功率 p 減小到等于散熱功率時，即達到保溫；當tp ，使溫度自動升高到t3；當 tt 3，pp ，使溫度自動降為t3，實現(xiàn)自動保溫，正確答案為d。電飯鍋

7、中的溫度傳感器主要元件是_，它的特點是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到約103時，就失去了磁性，不能被磁體吸引了這個溫度在物理學中稱為該材料的“_”或“居里點” 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， 光電三極管收不到led發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。當發(fā)生火災(zāi)時，產(chǎn)生大量煙霧，煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，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出這種變化，就會發(fā)出警報。例題 3、如圖 (1) 所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強，測得流過電阻的電流和光強的關(guān)系曲線如圖(2) 所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計一個自動光控電路解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當入射光增強時，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)計一個路燈自動控制電路如圖所示控制過程是：當有光照時，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合使兩個常閉觸點斷開， 當無光照時， 光電流減小， 放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個常閉觸點閉合

9、，控制路燈電路接通，路燈開始工作五、目標檢測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，溫度很高時失去鐵磁性c 用電飯鍋燒水，水開時能自動斷電d 用電飯鍋煮飯時，若溫控開關(guān)自動斷電后，它不能自動復(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定壓力變化的電路，當待測壓力作用于可動膜片電極上時，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b當應(yīng)變片的表面拉伸時，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，若用手電筒光照射rg，表針將向_( 填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動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 _ ；用電吹風對熱敏電阻吹一會兒，會發(fā)現(xiàn)小燈泡_ ，原因是 _ ；停止吹風，會發(fā)現(xiàn)_ ；把熱敏電阻放入冷水中會發(fā)現(xiàn)_4如圖所示是電飯煲的電路圖，s1 是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當此開關(guān)溫度達到居里點(103 )時，會自動斷開s2 是一個自動控溫開關(guān)，當溫度低于70時，會自動閉合；溫度高于80時，會自動斷開紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈分流電阻r1 r2 500，加熱電阻絲r3 50 ，