高中物理 第六章 传感器 6.2 传感器的应用课件 新人教版选修32.ppt

2传感器的应用 读一读 思一思 辨一辨 议一议 一 传感器的应用模式阅读教材第56页第1 3自然段 理解传感器应用的一般模式 1 传感器的信号为什么需要放大 答案 传感器输出的信号相当微弱 难以带动执行机构去实现控制动作 因此要把这个信号放大 2 传感器应用的一般模式是怎样的 读一读 思一思 辨一辨 议一议 二 力传感器的应用 电子秤阅读教材第57页 力传感器的应用 电子秤 初步了解力传感器的构成 1 常用的力传感器由什么结构组成 答案 由金属梁和应变片组成 2 常用的力传感器中的敏感元件是什么 它的作用是什么 答案 敏感元件是应变片 它的作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量 读一读 思一思 辨一辨 议一议 三 温度传感器的应用 电熨斗 电饭锅阅读教材第57 58页 温度传感器的应用 电熨斗 和 温度传感器的应用 电饭锅 知道两种应用中的传感器元件 知道双金属片温度传感器和感温铁氧体的特性 1 电熨斗为什么能够自动控制温度 答案 电熨斗装有双金属片温度传感器 这种传感器的作用是控制电路的通断 2 双金属片温度传感器的工作原理是怎样的 答案 温度变化时 由于双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同 双金属片发生形变从而控制电路的通断 3 电饭锅中的温度传感器是什么 它是由什么制成的 答案 温度传感器是感温铁氧体 感温铁氧体主要材料是用氧化锰 氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的 读一读 思一思 辨一辨 议一议 4 感温铁氧体的特点是怎样的 答案 常温下具有铁磁性 能够被磁体吸引 但是温度上升到约103 时 就失去铁磁性 不能被磁体吸引 5 什么是居里温度或居里点 答案 感温铁氧体的温度上升到约103 时 就失去铁磁性 这个温度称为居里温度或居里点 读一读 思一思 辨一辨 议一议 四 光传感器的应用 火灾报警器阅读教材第59页 光传感器的应用 火灾报警器 知道火灾报警器的组成 1 火灾报警器是由哪几部分组成 答案 发光二极管led 光电三极管和不透明的挡板 2 有烟雾时 为什么发光二极管发出的光能被三极管接收到 答案 烟雾进入罩内后对光有散射作用 使部分光线照射到光电三极管上 读一读 思一思 辨一辨 议一议 1 思考辨析 1 力传感器中金属梁是敏感元件 解析 力传感器中应变片是敏感元件 答案 2 感温铁氧体的温度上升到 居里温度 时 就会失去铁磁性 解析 感温铁氧体的温度上升到 居里温度 时 就会失去铁磁性 答案 3 光电三极管在受到光照时呈高电阻状态 解析 光电三极管在受到光照时呈低电阻状态 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 探究讨论 1 如图所示 日光灯启动器的内部结构 动片由内层和外层双金属片组成 哪层金属片的膨胀系数大 答案 温度升高时 动触片要与静触片接触 所以内层金属片膨胀系数大 2 能否用感温铁氧体制作自动电开水壶 答案 不可以 当水达到沸点后温度保持100 不会达到居里温度 感温铁氧体不会失去磁性 开关不能断开 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 力传感器的应用 电子秤如图所示 一个应变式力传感器 弹簧钢制成的梁形元件右端固定 在梁的上下表面各贴一个应变片 结合力传感器的特点 叙述它的工作原理 要点提示 在梁的自由端施力f 则梁发生弯曲 上表面拉伸 下表面压缩 上表面应变片的电阻变大 下表面应变片的电阻变小 力f越大 弯曲形变越大 应变片的电阻变化就越大 如果让应变片中通过的电流保持恒定 那么上表面应变片两端的电压变大 下表面应变片两端的电压变小 传感器把这两个电压的差值输出 力f越大 输出的电压差值也就越大 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 电子秤工作原理 2 应用 应变式传感器也常用于测量汽车载重 超市的电子秤以及测量汽车 卷扬机的牵引力等 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题1 多选 关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是 a 应变片是由导体材料制成b 当应变片的表面拉伸时 其电阻变大 反之变小c 传感器输出的是金属架上的电压d 外力越大 输出的电压差值也越大解析 应变片多用半导体材料制成 应变片的表面拉伸时 其电阻变大 反之变小 故选项a错 b对 传感器输出的是应变片上 下两表面的电压差 并且随着外力的增大 输出的电压差值也增大 故c错 d对 答案 bd 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 归纳总结力学传感器的分析方法 1 分析清楚力学传感器的工作原理 明确装置是如何将力这个非电学量转化为电学量是解决该类问题的关键 2 涉及电路计算时 注意欧姆定律及分压原理的应用 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练1某学生为了测量一物体的质量 找到一个力电转换器 该转换器的输出电压正比于受压面的压力 比例系数为k 如图所示 测量时先调节输入端的电压 使转换器空载时的输出电压为0 而后在其受压面上放一物体 即可测得与物体的质量成正比的输出电压u 现有下列器材 力电转换器 质量为m0的砝码 电压表 滑动变阻器 干电池各一个 开关及导线若干 待测物体 可置于力电转换器的受压面上 请完成对该物体质量的测量 1 设计一个电路 要求力电转换器的输入电压可调 并且使电压的调节范围尽可能大 2 简要说明测量步骤 求出比例系数k 并测出待测物体的质量m 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 1 设计电路如图所示 由于要求转换器空载时的输出电压为0 所以左侧电路采用分压式电路 2 测量步骤与结果 调节滑动变阻器 使转换器的输出电压为零 将砝码放在转换器上 记下输出电压u0 将待测物放在转换器上 记下输出电压u 答案 1 电路如解析图所示 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 温度传感器的应用 电熨斗 电饭锅1 如图甲所示为电熨斗的构造 其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属 常温下 电熨斗的上 下触点应当是接触的还是分离的 当温度过高时双金属片将怎样起作用 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 电饭锅的结构如图乙所示 乙 1 开始煮饭时压下开关按钮 手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态 为什么 2 饭熟后 水分被大米吸收 锅底的温度会有什么变化 这时电饭锅会自动发生哪些动作 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 要点提示 1 常温时 电熨斗的上 下触点接触 这样电熨斗接通电源后能进行加热 当温度过高时双金属片膨胀 因上层的热膨胀系数较大 故上层膨胀得厉害 双金属片向下弯曲 弯曲到一定程度后 两触点分离 电路断开 电热丝停止加热 当温度降低后 双金属片恢复原状 重新接通电路加热 2 1 煮饭时压下开关按钮 感温磁体与永磁体相互吸引结合在一起 触点相接 电路接通 开始加热 手松开后 由于锅内的温度低 感温磁体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到题图所示的状态 2 饭熟后 水分被大米吸收 锅底的温度会升高 当温度上升到 居里温度 约103 时 感温磁体失去磁性 在弹簧作用下永磁铁与之分离 开关自动断开 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 温度传感器的工作原理 1 双金属片温度传感器的工作原理 温度变化时 因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同 双金属片发生弯曲从而控制电路的通断 2 电饭锅中温度传感器为感温铁氧体 感温铁氧体常温下具有铁磁性 温度上升到约103 时 失去铁磁性 这一温度称为该材料的 居里温度 或 居里点 用手按下开关按钮通电加热 开始煮饭 当锅内温度达到103 时 感温铁氧体失去磁性 与永久磁铁失去吸引力 被弹簧弹开 从而推动杠杆使触点开关断开 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题2 多选 电饭锅的结构图如图所示 如果感温磁体的 居里温度 为103 时 下列说法中正确的是 a 常温下感温磁体具有较强的磁性b 当温度超过103 时 感温磁体的磁性较强c 饭熟后 水分被大米吸收 锅底的温度会超过103 这时开关按钮会跳起d 常压下只要锅内有水 锅内的温度就不可能达到103 开关按钮就不会自动跳起答案 acd 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 归纳总结温度传感器广泛应用于室内空调 电冰箱等家用电器中 它是利用热敏电阻的阻值或者不同膨胀系数的双金属片等敏感元件组成 理解其温控原理 正确认识传感器在自动控制中的作用是关键 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2 多选 如图所示是自动调温式电熨斗 下列说法正确的是 a 常温时上下触点是接触的b 双金属片温度升高时 上金属片形变较大 双金属片将向下弯曲c 原来温度控制在80 断开电源 现要求60 断开电源 应使调温旋钮下调一些d 由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态 应使调温旋钮下移一些解析 常温工作时 上下触点是接通的 当温度升高时 上层金属片形变大 向下弯曲 切断电源 切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些 a b d对 c错 答案 abd 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 光传感器的应用 火灾报警器如图所示 火灾报警器的内部结构 它由发光二极管led 光电三极管和不透明的挡板组成 请简述它的工作原理 要点提示 正常情况下 光电三极管接收不到led发出的光 呈现高电阻状态 当烟雾进入罩内后对光有散射作用 使部分光线照射到光电三极管上 其电阻变小 与传感器连接的电路检测出这种变化 就会发出警报 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 光传感器的原理及应用 1 光传感器能把光信号转化为电信号 2 最常见的光传感器有光敏电阻 光电管 光电二极管 光电三极管等 3 典型的应用 如鼠标 火灾报警器 光敏自动计数器等 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题3 如图所示 会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图 罩内装有发光二极管led 光电三极管和不透明的挡板 平时光电三极管接收不到led发出的光 呈现高电阻状态 发生火灾时 下列说法正确的是 a 进入罩内的烟雾遮挡了光线 使光电三极管电阻更大 检测电路检测出变化发出警报b 光电三极管温度升高 电阻变小 检测电路检测出变化发出警报c 进入罩内的烟雾对光有散射作用 部分光线照到光电三极管上 电阻变小 发出警报d 以上说法均不正确 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 由火灾报警器的原理可知 发生火灾时烟雾进入罩内 使光发生散射 部分光线照到光电三极管上 电阻变小 与传感器相连的电路检测出这种变化 发出警报 c对 答案 c归纳总结分析传感器的工作原理要从以下几个方面进行 1 感受量分析 明确传感器所感受的物理量 如力 热 光 磁 声等 2 输出信号分析 明确传感器的敏感元件 分析它的输入信号及输出信号 以及输入信号与输出信号间的变化规律 3 电路结构分析 认真分析传感器所在的电路结构 在熟悉常用元件工作特点的基础上 分析电路输出信号与输入信号间的规律 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练3如图所示电路 当光照强度增加时 a l1 l2都变亮b l1 l2都变暗c l1变暗 l2变亮d l1变亮 l2变暗解析 当光照强度增加时 r阻值减小 由串反 并同可得l1变亮 l2变暗 答案 d 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 1 多选 压力传感器的应用 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小 一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置 如图甲所示 将压敏电阻平放在升降机内 受压面朝上 在上面放一物体m 升降机静止时电流表示数为i0 某过程中电流表的示数如图乙所示 则在此过程 a 物体处于失重状态b 物体处于超重状态c 升降机一定向上做匀加速运动d 升降机可能向下做匀减速运动解析 电流表的示数变为2i0且保持不变 说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小 压敏电阻所受压力变大 物体处于超重状态 即物体具有向上的加速度 b d正确 a c错误 答案 bd 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 2 多选 温度传感器的应用 下列关于启动器的说法中正确的是 a 启动器起到的是辅助开关的作用 日光灯未启动前 导通电路 日光灯亮后 断开电路b 启动器是由动片和静片组成c 启动器是由负温度系数金属材料制成 开关闭合电路接通 随温度升高 电路断开d 以上说法都不对解析 启动器起到的是辅助开关的作用 接通电路 日光灯未通 启动器击穿气体导电 电阻大 热量多 双金属片膨胀 电路导通 金属片接触 电阻减小 双金属片冷却分离 日光灯导通 故a正确 启动器由动片和静片组成 故b正确 答案 ab 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 3 温度传感器的应用 如图所示 用热敏电阻r和继电器l等组成的一个简单的恒温控制电路 其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小 电源甲与继电器 热敏电阻等组成控制电路 电源乙与恒温箱加热器 图中未画出 相连接 则 a 当温度降低到某一数值 衔铁p将会被吸下b 当温度升高到某一数值 衔铁p将会被吸下c 工作时 应该把恒温箱内的加热器接在c d端d 工作时 应该把恒温箱内的加热器接在a c端 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 解析 根据温