高考物理一轮复习资料 13 学案实验：传感器的简单应用课件 沪科版.ppt

第十三章传感器与现代社会 本章的学习重点是分析各种传感器 知道传感器把非电学量转化为电学量的工作原理 掌握传感器敏感元件的各种特性与应用 随着科学技术的进步 传感器在社会实践中的应用也越来越广泛 与人们的生活息息相关 在新高考中有可能会出现以传感器为背景的力学 电学综合题 复习时应注意提高应用物理知识解决实际问题的能力及提取信息的能力 学案实验 传感器的简单应用 一 实验目的1 了解传感器的工作原理 2 能够进行简单应用 二 实验原理传感器是能将所感受到物理量 如力 热 光 声等等 转换成便于测量的量 一般是电学量 的一类元件 其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号 如热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号 转换后的信号经过相应的仪器进行处理 就可以达到自动控制等目的 三 实验器材热敏电阻 多用电表 温度计 水杯 铁架台 光敏电阻 光电计数器 导线若干 一 热敏电阻特性实验1 如图所示将热敏电阻连入电路 多用电表置于 欧姆 挡 观察热敏电阻的阻值 2 分几次向烧杯中倒入开水 逐渐改变水的温度 分别观察不同温度下热敏电阻的阻值 二 光敏电阻特性实验1 按图所示将光敏电阻连入电路中 观察多用电表的示数 2 用手挡住部分光线或上下移动手掌 观察光敏电阻的阻值随光线的变化而变化的情况 四 实验步骤 五 注意事项1 烧杯中倒入开水后 等温度稳定后再读数 2 欧姆表每次换档后都要重新调零 考点1热敏电阻的应用 例1 如图所示 将多用电表的选择开关置于 欧姆 挡 再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻rt 负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻 的两端相连 这时表针恰好指在刻度盘的正中间 若往rt上擦一些酒精 表针将向 填 左 或 右 移动 若用吹风机将热风吹向电阻 表针将向 填 左 或 右 移动 左 右 解析 若往rt上擦一些酒精 蒸发吸热 热敏电阻rt温度降低 电阻值增大 所以电流减小 指针应向左偏 用吹风机将热风吹向电阻 电阻rt温度升高 电阻值减小 电流增大 指针向右偏 点拨 金属电阻的阻值随温度的升高而增大 也叫正温度系数热敏电阻 半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 也叫负温度系数热敏电阻 1 如图所示 r1为定值电阻 r2为负温度系数的热敏电阻 负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻 l为小灯泡 当温度降低时 a r1两端的电压增大b 电流表的示数增大c 小灯泡的亮度变强d 小灯泡的亮度变弱 c 考点2光敏电阻的应用 例2 如图所示 r1 r2为定值电阻 l为小灯泡 r3为光敏电阻 当照射光强度增大时 a 电压表的示数增大b r2中电流减小c 小灯泡的功率增大d 电路的路端电压降低 解析 当光照强度增大时 r3阻值减小 外电路电阻随r3的减小而减小 r1两端电压因干路电流增大而增大 同时内电压增大 故电路的路端电压减小 因而电压表的示数增大 a d项正确 由路端电压减小而r1两端电压增大知 r2两端电压必减小 则r2中电流减小 故b正确 结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大 则小灯泡的功率增大 故c正确 abcd 点拨 光敏电阻是用半导体材料制成的 硫化镉在无光时 载流子 导电电荷 极少 导电性能不好 随着光照的增强 载流子增多 导电性能变好 2 如图所示 将多用电表的选择开关置于 欧姆 挡 再将电表的两支表笔分别与光敏电阻r的两端相连 这时表针恰好指在刻度盘的正中间 若用不透光的黑纸将r包裹起来 表针将向 填 左 或 右 转动 若用手电筒光照射r 表针将向 填 左 或 右 转动 左 右 考点3力传感器的应用 例3 传感器是一种采集信息的重要器件 如图所示是一种测定压力的电容式传感器 当待测压力f作用于可动膜片电极时 可使膜片发生形变 引起电容的变化 将电容器 灵敏电流计和电源串联成闭合电路 那么 a 当f向上压膜片电极时 电容将减小b 当f向上压膜片电极时 电容将增大c 若电流计有示数 则压力f发生变化d 若电流计有示数 则压力f不发生变化 解析 当待测压力作用于可动膜片电极上时 可使膜片发生形变 从而引起电容的变化 当f向上压膜片电极时 相当于两极间距离减小 由c s 4 kd 可知电容器电容变大 将电容器与灵敏电流计 电源串联组成闭合电路 如果有恒力f的作用 电容变大 电容器充满电之后 电流计中无示数 如果力f发生变化 电容器的电容不断变化 电源不断给电容器充电 放电 使电流计有示数 说明压力f发生变化 bc 点拨 应变式力传感器 是根据应变片受力弯曲后 应变片拉伸和挤压的两个面电阻分别增大和减小 通过恒定电流时 相应电压分别变大和变小 这两个电压的差值随外图形的增大而增大 从原理上讲 能将受力变化情况变化为电信号的装置均可看作力传感器 3 如图所示 是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图 利用电压表 内电阻很大 的示数来指示物体的质量 托盘与电阻可忽略的弹簧相连 托盘与弹簧的质量均不计 滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接 当托盘中没有放物体时 电压表