高中物理 第六章 傳感器課件 新人教版選修3-2.ppt
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1傳感器及其工作原理2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用本章總結(jié)提升,,第六章傳感器,第六章傳感器,1傳感器及其工作原理,1傳感器及其工作原理,1傳感器及其工作原理│三維目標(biāo),三維目標(biāo),【知識(shí)與技能】(1)知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義.(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn),知道常見(jiàn)傳感器的工作原理.(3)初步探究使用和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器.,,1傳感器及其工作原理│三維目標(biāo),【過(guò)程與方法】(1)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究,讓學(xué)生了解傳感器、熟悉傳感器的工作原理.(2)讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器,經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程,學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力.,,1傳感器及其工作原理│三維目標(biāo),【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】在理解傳感器工作原理的基礎(chǔ)上,通過(guò)自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器,體驗(yàn)科技創(chuàng)新的樂(lè)趣,激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣.,,1傳感器及其工作原理│重點(diǎn)難點(diǎn),重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】幾種常見(jiàn)傳感器的工作原理(演示實(shí)驗(yàn)).【難點(diǎn)】學(xué)生自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器.,,1傳感器及其工作原理│教學(xué)建議,教學(xué)建議,學(xué)生有較強(qiáng)的解題能力,但學(xué)生的技術(shù)知識(shí)甚至技術(shù)常識(shí)十分貧乏,動(dòng)手能力也不強(qiáng),因此本章內(nèi)容并非想象中的那樣易學(xué).教師在教學(xué)過(guò)程中要充分運(yùn)用演示、講解和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問(wèn)題的能力和設(shè)計(jì)有關(guān)技術(shù)的能力.對(duì)于物理實(shí)驗(yàn),無(wú)論是演示實(shí)驗(yàn)還是分組實(shí)驗(yàn),學(xué)生都表現(xiàn)出極大的興趣.本堂課課前,允許全班學(xué)生自由組合成八個(gè)探究小組,這樣一來(lái),學(xué)生實(shí)驗(yàn)和思考就更加自然化和常態(tài)化,能表現(xiàn)出最佳的思維狀態(tài).,,1傳感器及其工作原理│教學(xué)建議,用幾個(gè)有趣的傳感器實(shí)驗(yàn)引入課題,激發(fā)學(xué)生探究傳感器原理的興趣.給出“傳感器就是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量”的概念之后,重點(diǎn)介紹光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻.安排音樂(lè)茶杯和火警裝置兩個(gè)設(shè)計(jì)性問(wèn)題讓學(xué)生體會(huì)傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用.結(jié)合電容、霍爾效應(yīng)、電阻定律等知識(shí)讓學(xué)生設(shè)計(jì)傳感器,進(jìn)一步深化傳感器的工作原理.,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】準(zhǔn)備知識(shí):從上世紀(jì)八十年代起,國(guó)際上出現(xiàn)了“傳感器熱”.傳感器在當(dāng)今科技發(fā)展中有著十分重要的地位.本課的設(shè)計(jì)思路是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究,了解什么是傳感器,傳感器是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的,傳感器在生產(chǎn)、生活中有哪些具體應(yīng)用,為學(xué)生利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自控裝置作一鋪墊.教學(xué)時(shí)力避深?yuàn)W的理論,側(cè)重于聯(lián)系實(shí)際,讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用,進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感和崇尚科學(xué)的精神.,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,今天我們生活中常用的電視、空調(diào)的遙控器是如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控的?樓梯上的電燈如何能人來(lái)就開(kāi),人走就熄的?工業(yè)生產(chǎn)中所用的自動(dòng)報(bào)警器、恒溫烘箱是如何工作的?“非典”病毒肆虐華夏大地時(shí),機(jī)場(chǎng)、車站、港口又是如何實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確地檢測(cè)體溫的?所有這些,都離不開(kāi)一個(gè)核心,那就是本堂課將要學(xué)習(xí)的傳感器.,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入二】2003年6月10日,勇氣號(hào)發(fā)射升空;接下來(lái)的7個(gè)多月里,勇氣號(hào)成功完成6次軌道調(diào)整;登陸前一小時(shí)左右,推進(jìn)器旋轉(zhuǎn),調(diào)整熱擋板,準(zhǔn)備著陸;滑行臺(tái)分離,進(jìn)入火星大氣層;打開(kāi)降落傘,著陸器從它的后艙里脫離出來(lái);啟動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)定它的高度和直降落速度;同時(shí),氣囊充氣,準(zhǔn)備軟著陸;反向推動(dòng)器點(diǎn)火,離地面只有100米左右,三個(gè)火箭同時(shí)點(diǎn)火,確保在距離火星表面13米時(shí)達(dá)到0速度,拋棄降落傘,自由下落;,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,在火星地表開(kāi)始滾動(dòng),最后停下;著陸后,同時(shí)收回氣囊,展開(kāi)太陽(yáng)能電池板,啟動(dòng)廣角照相機(jī);通過(guò)奧德賽飛船向地球傳輸完數(shù)據(jù),勇氣號(hào)就進(jìn)入休眠狀態(tài)了.這臺(tái)十多個(gè)小時(shí)前成功登陸的火星車,迎來(lái)抵達(dá)“紅色星球”后的第一個(gè)早晨.火星時(shí)間早上8點(diǎn)12分,地面控制人員用英國(guó)搖滾樂(lè)隊(duì)披頭士的歌曲《GoodDaySunshine》“喚醒”了遠(yuǎn)在火星上的“勇氣”號(hào),它在地面控制下展開(kāi)電池板為自己充電,開(kāi)始一天繁忙的工作.勇氣號(hào)的主要任務(wù)是探測(cè)火星上是否存在水和生命,并分析其物質(zhì)成分,以推斷火星能否通過(guò)改造適合生命生存.,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,遠(yuǎn)離我們億萬(wàn)公里之遙的小小探測(cè)器為什么能如此聽(tīng)話地“任人擺布”?人們又是如何操控它的?其實(shí)人們不必直接接觸,就可以控制一些電器.例如用紅外線遙控器控制電視的開(kāi)關(guān);用聲音的強(qiáng)弱控制走廊內(nèi)照明燈的開(kāi)關(guān)等.要想知道這些自動(dòng)控制的道理,就要學(xué)習(xí)一些有關(guān)傳感器的知識(shí).,,1傳感器及其工作原理│知識(shí)必備,知識(shí)必備,1.能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等_____量,并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的物理量(通常是電壓、電流等_____量),或轉(zhuǎn)換為電路的______的元件叫傳感器.2.制作傳感器常用的元器件有__________、__________和金屬熱電阻、_________等.,物理,通斷,電學(xué),光敏電阻,熱敏電阻,霍爾元件,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)一傳感器[想一想]如圖611所示,小盒子A的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡,盒外沒(méi)有開(kāi)關(guān),但是把磁鐵B放到盒子上面,燈泡就會(huì)發(fā)光,把磁鐵移走,燈泡熄滅.盒子里有什么樣的裝置,才能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象?,,圖6-1-1,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】盒子里用到了干簧管,把干簧管串入電路,當(dāng)磁鐵靠近時(shí)兩個(gè)簧片被磁化而接通,所以干簧管能起到開(kāi)關(guān)的作用.,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),物理,電壓,電流,敏感元件,電學(xué)量,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例1(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)B.干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器C.傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D.傳感器是把力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的主要工具,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),ABD[解析]傳感器的任務(wù)就是采集信息,A對(duì);干簧管的主要構(gòu)造是由平行不接觸的兩個(gè)極易被磁化的軟鐵片組成的,它靠近磁場(chǎng)時(shí)被磁化后相互吸引而接觸,B對(duì);由傳感器的定義知D對(duì).,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二光敏電阻[想一想]工廠生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線上安裝計(jì)數(shù)器后,就可以準(zhǔn)確得知生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量,圖612為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻.此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是什么?,,圖6-1-2,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】當(dāng)光被產(chǎn)品擋住時(shí),R1電阻增大,電路中電流減小,R2兩端電壓減小,信號(hào)處理系統(tǒng)得到低電壓,每通過(guò)一個(gè)產(chǎn)品信號(hào)處理系統(tǒng)就獲得一次低電壓,就計(jì)數(shù)一次.,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)]1.光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體,無(wú)光照時(shí),載流子極少,導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng),載流子增多,導(dǎo)電性______,即光敏電阻的阻值隨光照增強(qiáng)而______.2.光敏電阻能夠把_________這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)_____這個(gè)電學(xué)量.,減小,變好,光照強(qiáng)弱,電阻,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例2(多選)如圖613所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)(),,圖6-1-3,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),ABC[解析]當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí),R3阻值減小,外電路電阻隨R3的減小而減小,R1兩端電壓因干路電流增大而增大,電壓表的示數(shù)增大,因內(nèi)電壓增大,故電路的路端電壓減小,A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤.由路端電壓減小,R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小,則R2中電流減小,故B項(xiàng)正確.由干路電流增大知流過(guò)小燈泡的電流必增大,故小燈泡的功率增大,C項(xiàng)正確.,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)三熱敏電阻和金屬熱電阻[想一想]如圖614所示,將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋,再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(溫度升高,電阻減小)RT的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中央.若在RT上擦一些酒精,表針將如何擺動(dòng)?若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,表針將如何擺動(dòng)?,,圖6-1-4,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】由于酒精蒸發(fā),熱敏電阻RT溫度降低,電阻值增大,指針將向左偏;用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,電阻RT溫度升高,電阻值減小,指針將向右偏.,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)]1.熱敏電阻:用________材料制成,對(duì)于具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,其電阻值隨溫度______而減?。?.金屬熱電阻:金屬的電阻率隨溫度______而增大,利用這一特性金屬絲也可以制作______傳感器,這種傳感器稱為金屬熱電阻.3.熱敏電阻和金屬熱電阻都能夠把_____這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)_____這個(gè)電學(xué)量.金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)溫范圍大,而熱敏電阻的________較好.,升高,半導(dǎo)體,升高,溫度,溫度,電阻,靈敏度,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例3如圖615所示,R1為定值電阻,R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,L為小燈泡,當(dāng)溫度降低時(shí)(),,圖6-1-5,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),A.R1兩端的電壓增大B.電流表的示數(shù)增大C.小燈泡的亮度變強(qiáng)D.小燈泡的亮度變?nèi)?1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),C[解析]R2與燈泡L并聯(lián)后與R1串聯(lián),與電源構(gòu)成閉合電路,當(dāng)熱敏電阻R2溫度降低時(shí),它的電阻值增大,外電路電阻增大,電流表讀數(shù)減小,燈泡L兩端電壓增大,燈泡亮度變強(qiáng),R1兩端電壓減小,故C正確,其余各項(xiàng)均錯(cuò).,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)四霍爾元件[要點(diǎn)總結(jié)]1.霍爾元件如圖616所示,在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體(例如砷化銦)薄片上,制作四個(gè)電極E、F、M、N,它就成了一個(gè)霍爾元件.,,圖6-1-6,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),電壓,磁感應(yīng)強(qiáng)度,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例4在一次實(shí)驗(yàn)中,一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.010-2m、長(zhǎng)bc=4.010-2m、厚h=110-3m,水平放置在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,bc方向通有I=3.0A的電流,如圖617所示,沿薄片寬度產(chǎn)生1.010-5V的橫向電壓.,,,圖6-1-7,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)假定載流子是電子,a、b兩端中的哪端電勢(shì)較高?(2)薄片上形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率多大?,,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,備用習(xí)題,1.如圖所示是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制成的傳感器,話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極.在兩極間加一電壓U,人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí),振動(dòng)膜前后振動(dòng),使電容發(fā)生變化,從而使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào),其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的(),,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A.距離變化B.正對(duì)面積變化C.電介質(zhì)變化D.電壓變化,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A[解析]振動(dòng)膜前后振動(dòng),使振動(dòng)膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化,從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào).,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,2.如圖所示是一種測(cè)定油箱油量多少或變化多少的裝置.其中電源電壓保持不變,R是滑動(dòng)變阻器,它的金屬滑片是金屬桿的一端.在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒(méi)有畫(huà)出),通過(guò)觀察電壓表示數(shù),可以了解油量情況.,,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,(1)你認(rèn)為電壓表應(yīng)該接在圖中的________兩點(diǎn)之間,按照你的接法請(qǐng)回答:當(dāng)油箱中油量減少時(shí),電壓表的示數(shù)將________(選填“增大”或“減小”).(2)將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間,當(dāng)油量變化時(shí),電壓表的示數(shù)變化有何不同?,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,(1)c、d減小(2)見(jiàn)解析[解析](1)由圖可知,當(dāng)油箱內(nèi)液面高度變化時(shí),R的金屬滑片將會(huì)移動(dòng),從而引起R兩端電壓的變化.當(dāng)油量減少時(shí),R接入電路的電阻會(huì)增大,電路中的電流會(huì)減小,c、d間的電壓會(huì)減?。?dāng)把電壓表接在c、d兩點(diǎn)間,電壓表示數(shù)減小時(shí),表示油量在減少.(2)①把電壓表接在b、c之間,油量增加時(shí),R接入電路的電阻減小,電壓表的示數(shù)減??;油量減少時(shí),R接入電路的電阻,電壓表的示數(shù)增大.②把電壓表接在c、d之間,油量增加時(shí),R接入電路的電阻減小,電路中電流增大,則R′兩端的電壓增大,電壓表的示數(shù)增大,同理,油量減少時(shí),電壓表的示數(shù)減小.,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,3.(多選)如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻.當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)(),,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中的電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,ABC[解析]當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí),R3阻值減小,外電路電阻隨R3的減小而減小,R1兩端電壓隨干路電流增大而增大,從而電壓表的示數(shù)增大,同時(shí)內(nèi)電壓增大,電路的路端電壓減小,A正確,D錯(cuò)誤.因路端電壓減小,而R1兩端電壓增大,故R2兩端電壓減小,則R2中的電流減小,B正確.結(jié)合干路電流增大知,流過(guò)小燈泡的電流必增大,故小燈泡的功率增大,C正確.,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,4.(多選)如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖,用d表示薄片的厚度,k為霍爾系數(shù),對(duì)于一個(gè)霍爾元件,d、k為定值,如果保持I恒定,則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況.以下說(shuō)法中正確的是(工作面是指較大的平面)(),,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A.將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面,UH將變大B.在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí),霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平C.在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí),霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平D.改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角,UH將發(fā)生變化,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,5.電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積).為了簡(jiǎn)化,假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道,中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、b、c.流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連(圖中虛線).圖中流量計(jì)的上、下兩面是金屬材料,前、后兩面是絕緣材料.現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于前、后兩面.當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí),在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接,I表示測(cè)得的電流值.已知流體的電阻率為ρ,不計(jì)電流表的內(nèi)阻,則可求得流量為(),,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),自我檢測(cè),1.(傳感器)傳感器是把非電學(xué)量(如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件.圖618為一種電容傳感器示意圖,電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào).電路中a、b構(gòu)成一個(gè)電容器,b是固定不動(dòng)的金屬板,a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜,若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動(dòng),則a在振動(dòng)過(guò)程中(),,圖6-1-8,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),A.a(chǎn)、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B.a(chǎn)、b板所帶的電荷量不變C.電路中始終有方向不變的電流D.向右位移最大時(shí),電容器的電容最大,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),2.(光敏電阻)如圖619所示,將一光敏電阻接入多用電表兩表筆上,將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋,用光照射光敏電阻時(shí),表針的偏角為θ;現(xiàn)用手掌擋住部分光線,表針的偏角為θ′,則可判斷(),,圖6-1-9,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),A.θ′=θB.θ′<θC.θ′>θD.不能確定,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),B[解析]光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小,用手掌擋住部分光線,阻值變大,指針偏轉(zhuǎn)角度變?。?1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),3.(熱敏電阻和金屬熱電阻)在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天,擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,其中熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏電阻特性實(shí)驗(yàn)時(shí),安裝好如圖6110所示裝置.向杯內(nèi)加入冷水,溫度計(jì)的示數(shù)為20℃,多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?,讀出熱敏電阻的阻值R1.然后向杯內(nèi)加入熱水,溫度計(jì)的示數(shù)為60℃,發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大,則下列說(shuō)法正確的是(),1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),,圖6-1-10,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),A.應(yīng)選用電流擋,溫度升高換用大量程測(cè)量B.應(yīng)選用電流擋,溫度升高換用小量程測(cè)量C.應(yīng)選用歐姆擋,溫度升高時(shí)換用倍率大的擋D.應(yīng)選用歐姆擋,溫度升高時(shí)換用倍率小的擋,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),D[解析]多用電表與熱敏電阻構(gòu)成的回路中未接入電源,故不能用電流擋,A、B均錯(cuò);當(dāng)溫度升高時(shí)多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度較大,說(shuō)明熱敏電阻的阻值變小了,應(yīng)該換用倍率小的擋,C錯(cuò)誤,D正確.,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),4.(霍爾元件)霍爾元件能()A.把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量B.把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量C.把力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量D.把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),2傳感器的應(yīng)用,2傳感器的應(yīng)用,3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用,3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│三維目標(biāo),三維目標(biāo),【知識(shí)與技能】(1)了解力傳感器在電子秤上的應(yīng)用.(2)了解聲傳感器在話筒上的應(yīng)用.(3)了解兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理.(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn),加深對(duì)傳感器作用的體會(huì),培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│三維目標(biāo),【過(guò)程與方法】(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn),了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用.(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動(dòng)手能力,體會(huì)傳感器在實(shí)際中的應(yīng)用.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│三維目標(biāo),【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】(1)在了解傳感器的原理及應(yīng)用時(shí),知道已學(xué)知識(shí)在生活、生產(chǎn)、科技社會(huì)中的價(jià)值,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度.(2)在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)動(dòng)手組裝和調(diào)試,增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│重點(diǎn)難點(diǎn),重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】(1)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu).(2)了解斯密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn),能夠分析光控電路的工作原理.(3)溫度報(bào)警器電路的工作原理.【難點(diǎn)】(1)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu).(2)光控電路和溫度報(bào)警器電路的工作原理.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│教學(xué)建議,教學(xué)建議,傳感器是新課程教材中新增設(shè)的十分重要的一部分內(nèi)容.在課程標(biāo)準(zhǔn)中傳感器部分卻屬于“了解”水平.對(duì)傳感器的概念和傳感器的工作原理都只是要求知道.事實(shí)上,課本對(duì)于傳感器的定義也是屬于描述性的,并沒(méi)有確切的一個(gè)定義.而傳感器的工作原理是十分復(fù)雜的,涉及大學(xué)里面數(shù)字電路的一些知識(shí),對(duì)于高中生的認(rèn)知水平來(lái)說(shuō),要想完全理解還是有很大困難的.因此,教材對(duì)于傳感器的工作原理也只是作為簡(jiǎn)單電路中的一個(gè)器件來(lái)進(jìn)行講述,并沒(méi)有涉及傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的邏輯電路等.所以,在給學(xué)生講解時(shí),需要注意難度的把握.通過(guò)課本或者日常生活中的實(shí)例或者小實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行講解.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│教學(xué)建議,絕大多數(shù)同學(xué)親眼見(jiàn)過(guò)或者聽(tīng)說(shuō)過(guò)“聲控?zé)簟保褂眠^(guò)冰箱、空調(diào)、飲水機(jī),看到過(guò)電子秤、自動(dòng)門等.他們對(duì)這些東西十分熟悉,但卻并不了解其自動(dòng)控制的奧秘,所以心中一直心存疑惑.教師可以利用學(xué)生的疑惑來(lái)進(jìn)行新課的引入,從“生活走向物理”,引導(dǎo)學(xué)生逐漸深入地揭開(kāi)傳感器的神秘面紗.有條件的話,本節(jié)課教學(xué)要盡量讓學(xué)生多觀察、多動(dòng)手,至少要讓學(xué)生多看看相關(guān)的視頻文件.教學(xué)中多舉一些生活相關(guān)的實(shí)例,如走廊里的聲、光控開(kāi)關(guān)及溫度報(bào)警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動(dòng)控制、銀行門口的自動(dòng)門等.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】師:上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了傳感器及其工作原理.傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量,并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量,或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類元件.請(qǐng)大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件?生:光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量.熱敏電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量.霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量.師:這節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用.[板書(shū)課題]傳感器的應(yīng)用,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入二】師:同學(xué)們,我們今天在上新課之前,先來(lái)做一個(gè)小實(shí)驗(yàn).同學(xué)們都見(jiàn)過(guò)過(guò)道里的聲控?zé)舭??生:?jiàn)過(guò).師:同學(xué)們看到聲控?zé)粢话懔潦窃谑裁辞闆r下呀?生1:夜晚.生2:要大聲說(shuō)話或者跺腳.師:很好.聲控?zé)艟褪窃谔旌谥?,有腳步聲或者說(shuō)話聲時(shí)才會(huì)亮.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,師:老師這里也有一個(gè)聲控?zé)簦F(xiàn)在是白天,大家覺(jué)得我們現(xiàn)在拍手或者大聲說(shuō)話,燈會(huì)亮嗎?生:(猜測(cè).有的覺(jué)得會(huì)亮,有的覺(jué)得燈不會(huì)亮.)師:(把燈放在講臺(tái)上,插好電源.一拍手,燈不亮.)生:(猜不亮的同學(xué)很高興.)師:(故弄玄虛.把燈用手捧住,吹一口氣,燈亮了.)生:(很驚訝.)師:(故意留下懸念)同學(xué)們,是不是覺(jué)得很神奇呀?想知道白天聲控?zé)魹槭裁匆矔?huì)亮嗎?那我們就來(lái)學(xué)習(xí)今天的新課——第五章傳感器第二節(jié)傳感器的應(yīng)用.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入三】師:隨著人們生活水平的提高,傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,如走廊里的聲、光控開(kāi)關(guān)及溫度報(bào)警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動(dòng)控制、銀行門口的自動(dòng)門等,都用到了傳感器.傳感器的工作離不開(kāi)電子電路,傳感器只是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量,對(duì)電學(xué)量的放大、處理均是通過(guò)電子元件組成的電路來(lái)完成的.這節(jié)課我們就來(lái)動(dòng)手組裝光控開(kāi)關(guān)或溫度報(bào)警器.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入四】上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了力傳感器、溫度傳感器、聲音傳感器及其工作原理.請(qǐng)大家回憶一下我們學(xué)了哪些具體的力、溫度、聲音傳感器?學(xué)生思考后回答:電子秤、動(dòng)圈式話筒、電容式話筒、駐極體話筒、電熨斗,它們都是傳感器.這節(jié)課我們繼續(xù)來(lái)學(xué)習(xí)一些傳感器的應(yīng)用.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│知識(shí)必備,知識(shí)必備,1.傳感器應(yīng)用的一般模式,,,圖6-3-1,傳感器,執(zhí)行,計(jì)算機(jī),2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│知識(shí)必備,2.應(yīng)變式力傳感器是由________和________組成的,應(yīng)變片能夠把物體______這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)_____這個(gè)電學(xué)量.3.感溫鐵氧體具有這樣的性質(zhì),常溫下具有_______,能夠被磁體吸引,但是溫度上升到約________時(shí),就失去了________,不能被磁體吸引,這個(gè)溫度叫作該材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”.,應(yīng)變片,金屬梁,形變,電壓,鐵磁性,鐵磁性,103℃,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),學(xué)習(xí)互動(dòng),,考點(diǎn)一力傳感器的應(yīng)用——電子秤[要點(diǎn)總結(jié)]1.應(yīng)變式力傳感器主要由________和________組成.2.工作原理:如圖632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,在梁的自由端施加力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______,下表面的電阻______.力F越大,彎曲形變?cè)酱?,?yīng)變片的電阻變化就越大,如果讓?xiě)?yīng)變片中通過(guò)的電流保持恒定,那么上面應(yīng)變片兩端的電壓______,下面應(yīng)變片兩端的電壓______.傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出.力F越大,輸出的________也就越大.,應(yīng)變片,金屬梁,變大,變大,變小,變小,電壓差值,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),,,圖6-3-1,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),例1(多選)關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器,正確的說(shuō)法是()A.應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí),其電阻變大,反之,其電阻變小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傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),BD[解析]應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成,故選項(xiàng)A錯(cuò);當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí),其電阻變大,反之,其電阻變小,B對(duì);傳感器輸出的是應(yīng)變片上、下兩表面的電壓差,并且隨著外力的增大,輸出的電壓差值也增大,故C錯(cuò),D對(duì).,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗[想一想]圖633為電熨斗的構(gòu)造圖,其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬.,,,圖6-3-3,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),1.常溫下,電熨斗的上、下觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸的還是分離的?當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)雙金屬片將起怎樣的作用?2.熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度,熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度,這是如何利用調(diào)溫旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的?,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】(1)常溫時(shí),電熨斗的上、下觸點(diǎn)接觸,這樣電熨斗接通電源后能進(jìn)行加熱.當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)雙金屬片膨脹,因上層的熱膨脹系數(shù)大,故上層膨脹得厲害,雙金屬片向下彎曲,彎曲到一定程度后,兩觸點(diǎn)分離,電路斷開(kāi)電熱絲停止加熱,當(dāng)溫度降低后,雙金屬片恢復(fù)原狀,重新接通電路加熱.(2)熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度,也就是要求雙金屬片彎曲程度較大時(shí),兩觸點(diǎn)分離,所以應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下旋.反之熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度,應(yīng)使調(diào)溫旋鈕上旋.,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),,[要點(diǎn)總結(jié)]1.電熨斗內(nèi)部的雙金屬片溫度傳感器的作用是控制電路的______.2.常溫下,上、下觸點(diǎn)是______的,當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),雙金屬片彎曲,使觸點(diǎn)______,從而切斷電源,停止加熱.當(dāng)溫度降低后,雙金屬片___________,重新_____電路加熱.,通斷,接觸,分離,恢復(fù)原狀,接通,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),例2一般的電熨斗用合金絲作為發(fā)熱元件,合金絲電阻隨溫度的關(guān)系如圖634中實(shí)線①所示,由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣服厚度、干濕等情況不同,電熨斗的散熱功率不同,因而電熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng),易損壞衣物.有一種用主要成分為BaTiO3(被稱為“PTC”的特殊材料)作為發(fā)熱元件的電熨斗,具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn),PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示,根據(jù)圖線分析:,,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)處于冷態(tài)的PTC電熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快的原因是_________________________________________.(2)通電一段時(shí)間后電熨斗溫度t自動(dòng)穩(wěn)定在____- 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