选修3-2§6.2传感器的应用导学案.doc

林州三中高二物理集体备课组共案 选修3-2 NO.6.2 执笔：侯付永班级： 组别： 姓名： 组内评价： 教师评价： 6.2 传感器的应用 课 型：新授课 课前预习学案【预习目标】：1、了解传感器应用的一般模式。2、预习四种传感器的工作原理。【预习内容】一、传感器 1、传感器工作原理图：2、三种常见的敏感元件 （1）光敏电阻 工作原理： 。 功能：把_（光学量）转换为_（电学量）。 （2）热敏电阻和金属热电阻 热敏电阻的特点： 。 金属热电阻特点： 。 功能：把_（热学量）转换为_（电学量）。 （3）霍尔元件 霍尔电压：_ _。 功能：把_（磁学量）转换为_（电学量）。3、传感器功能：能将力、温度、光、声、物质成分等_转化为_的元件。二、1力传感器的应用电子秤 （1）、电子秤所使用的测力装置是 传感器，它是由 和 组成的。具有、 ，能在恶劣环境条件下工作，便于自动化等优点。 （2）、工作原理：弹簧钢梁一端固定，梁的上下表面各贴一个 ，在梁的自由端加压，梁发生弯曲，上表面 ，上表面的 的电阻变大；下表面 ，下表面应变片的电阻 。施力越大，弯曲形变越大，应变片的 越大。把这两个应变片的电压差值输出，在表上指示出读数。 （3）、应变片能够把物体 这个力学量转换为 这个电学量。 2. 温度传感器的应用电熨斗 （1）、电熨斗的构造：主要有电热丝、金属底板、 、 、触点、绝缘支架、 、 等组成。其中 为温度传感器，是电熨斗的核心元件，它的作用是控制电路的 。 （2）、双金属片的工作原理：双金属片巧妙地利用了不同金属 的差异，在温度发生变化时，双金属片会发生 ，从而控制电路的 。 （3）、电熨斗的工作原理： 。 3. 温度传感器的应用电饭锅（1）、电饭锅的内部结构：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、弹簧、内胆底等构成其中 为主要元件，它是用 、 和混合烧结而成的它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到时，就失去性，不能被磁体吸引了该温度在物理学中称为该材料的或 （2）、电饭锅的工作原理：4.光传感器的应用火灾报警器(1)、烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有、和不透明的档板（2）、烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，收不到LED发出的光，呈现状态烟雾进入罩内后对光有作用，使部分光线照射到，其电阻变，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报课内探究学案【学习目标】(1)、了解传感器应用的一般模式；(2)、理解电子秤、电熨斗、电饭锅、火灾报警器的工作原理。(3)、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。(4)、通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、电熨斗、电饭锅、火灾报警器等的工作原理，从而了解力传感器、温度传感器、光电传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。(5)、知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。通过实验激发的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。【学习方法】：探究、实验【合作探究】1、传感器应用的一般模式问题1：传感器的信号输入是依赖 来实现的，但其输出的电信号一般很弱，不能直接使用，需经 ，才能实际使用。从整体功能来说，输入的是 信号，输出的是可直接使用的 信号。所以，传感器应用的一般模式应该包括 和 两部分。阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。传感器2、下面学习几个传感器应用的实例。（1）力传感器的应用电子秤 阅读教材相关内容，思考并回答问题。问题2：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？问题3：简述力传感器的工作原理。问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？（2）温度传感器的应用电熨斗温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。问题5：做日光灯启辉器小实验，观察实验现象。说明双金属片的工作原理。电熨斗结构图（如图所示）思考与讨论：问题6：常温下，上、下触点应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？双金属片的上下层金属的膨胀系数应该哪个比较大？问题7：熨烫棉、麻衣物时，通常需要设定较高温度，熨烫丝绸衣物时需要设定较低温度。有什么方法实现上述要求？问题8：如何利用调温控制旋钮来提高和降低设置温度？（3）温度传感器的应用电饭锅电饭锅的主要部件铁氧体，它的特点是常温下，具有铁氧体，能够被磁铁吸引，但是温度上升到约为103时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。我们把103就叫做该材料的居里温度或居里点。手动开关接线螺丝触点永磁铁电热板内胆底转轴感温铁氧体问题9：取一块电饭锅用的感温铁氧体（或收音机的天线磁棒），使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热（或用酒精灯给磁棒加热），经过一段时间后会发生什么现象？ （感受居里点温度）思考与讨论：问题10：开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？问题11：煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？问题12：饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？问题13：如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？（4）、光传感器的应用火灾报警器问题14：简述利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器的工作原理。 3、典型例题例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前， a在后汽车静止时，传感器a、b的示数均为 10 N（取g=10 ms2）（1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零例2、如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（ ）金属板金属膜振动膜外电路图5（A）距离变化 （B）正对面积变化（C）介质变化 （D）电压变化【当堂检测】1电熨斗通过温度传感器来控制电路的通断，应用的物理原理是_.2光电传感器利用_将_信号转换成了_信号；热电传感器利用_将_信号转换成了_信号，从而实现自动控制的目的。3电子秤使用的是（ ）A超声波传感器 B温度传感器C压力传感器 D红外线传感器4下列器件不是应用温度传感器的是（ ）A电熨斗 B话筒 C电饭锅 D测温仪5街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（ ）A.压敏性 B.光敏性 C.热敏性 D.三特性都利用了6下列说法正确的是 （ ）A话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断C电子秤所使用的测力装置是力传感器D半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大【学习小结】本节课主要学习了以下几个问题： 力传感器的应用 传感器的应用 温度传感器的应用 、 光传感器的应用 力传感器是把信号转换成电信号；声传感器是把信号转换为电信号，温度传感器是把信号转换为电信号，光传感器是把信号转换为电信号，都可以用来进行自动控制。【课后练习与提高】7下列说法正确的是 （ ）A、应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力B、电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件C、应变片能把力学量物体形变转换为电学量电压D、所有电子秤都应用了应变式力传感器8关于电熨斗下列说法正确的（）A、电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B、常温下，上下触点是分开的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开C、需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D、电熨斗中的双金属片是一种半导体材料9传感器是一种采集信息的重要器件，图1是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的 ( )GbaRFA、若F向上压膜片电极，电路中有从a和b的电流B、若F向上压膜片电极，电路中有从b和a的电流C、若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流D、若电流表有示数，则说明压力F发生变化10、若超导体线圈连接在电路中，则（ ）A、超导体线圈中有较小的电流通过B、有强大的电流通过线圈，不能产生强大的磁场C、电流通过超导体线圈，能产生强大的磁场D、电流在超导体线圈中，会有部分能量消失11如图所示是继电器的原理图，A为常闭触点，B为常开触点，当在接线柱2、3间通入一定的电流时，电磁铁便使衔铁P脱离A而与B接触，从而达到控制电路的目的.接线柱_2、3_与有电源的热敏电阻串联.接线柱_1、5_与外电路串联，即可在温度过高时切断外电路，实现对外电路的自动控制.若要求切断此电路的同时接通另一个外电路，则需要接通的电路应连在_1、4_两个接线柱上.12计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器该电容器的电容可用公式C=计算，式中=910-12,S为金属片的正对面积，d表示两金属片间距当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时的金属片间距为06 mm如果电容变化025 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下（ ）A、015 mm B、025 mm C、035 mm D、045 mm13如图所示为一种加速度