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2019-2020年高中物理 3.2 傳感器應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案教科版選修3 課題： 3.2-3傳感器應(yīng)用 授課班級(jí)： 高二（ ）班 授課時(shí)間： 知識(shí)與技能目標(biāo)： 會(huì)分析常見(jiàn)傳感器的基本原理 教學(xué)重難點(diǎn)： 傳感器的應(yīng)用實(shí)例 授 課 過(guò) 程 一、力傳感器的應(yīng)用－電子秤 1．電子秤理有___________________片、電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器微處理器和數(shù)字顯示器等器件。電阻應(yīng)變片受到力的作用時(shí)，它的_______________會(huì)發(fā)生變化，把應(yīng)變片放在合適的電路中，他能夠把物體______________這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)_____________這個(gè)電學(xué)量，因而電子秤是_________________的應(yīng)用。 2．工作原理：如圖所示，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__________，下表面應(yīng)變片的電阻變小。F越大， 彎曲形變___________，應(yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓?xiě)?yīng)變片中通過(guò)的電流保持恒定，那末上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出。外力越大，輸出的電壓差值也就____________。 二、溫度傳感器的應(yīng)用－電熨斗 1．在電熨斗中，裝有雙金屬片溫度傳感器，其作用是____________，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，雙金屬片的____________不同，從而能控制電路的通斷。 2．電熨斗的自動(dòng)控溫原理如右圖 常溫下，上、下觸點(diǎn)是接觸的，但溫度過(guò)高時(shí)，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹_____________，下部金屬膨脹____________，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)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，重新接通電源，從而保持溫度不變。 三．溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋 1．電飯鍋中的溫度傳感器主要元件是___________，它的特點(diǎn)是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁鐵吸引，但是上升到約103℃時(shí)，就失去了磁性，不能被磁體吸引了。這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”。 2．感溫鐵氧體是用＿＿ ＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿混合燒制而成的。 四．溫度傳感器的應(yīng)用——測(cè)溫儀 1．溫度傳感器可以把＿＿＿轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來(lái)。 2．測(cè)溫儀中的測(cè)溫元件可以是_________、___________、______________等，還可以是______________等。 五．光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器 1．機(jī)械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤(pán)兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接受管，兩個(gè)紅外接受管就是兩個(gè)___________________。 2．有的火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時(shí)光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)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。與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。 例1如圖所示，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)　?。? ） A．電壓表的示數(shù)增大Ｂ．Ｒ２中電流強(qiáng)度減小 Ｃ．小燈泡的功率增大Ｄ．電路的路端電壓降低 例2如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)控溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開(kāi)關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103℃）時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)。S2是一個(gè)自動(dòng)控溫開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)。紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈。分流電阻R1＝R2＝500Ω，計(jì)算加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計(jì)。 （1）分析電飯煲的工作原理。 （2）計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比。 （3）簡(jiǎn)要回答，如果不閉合開(kāi)關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？ 達(dá)標(biāo)檢測(cè)： 1． 電子秤使用的是（ ） A．超聲波傳感器 B．溫度傳感器 C．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(cè)溫儀 3．電容式話筒的保真度比動(dòng)圈式話筒好，其工作原理如圖所示，Q是絕緣支架，M是薄金屬膜和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電，當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，當(dāng)膜片向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中有（ ） A．電容變大 B．電容變小 C．導(dǎo)線AB中有向左的電流 D．導(dǎo)線AB中有向右的電流 4．如圖所示是一種延時(shí)開(kāi)關(guān)，當(dāng)Ｓ１閉合時(shí)，電磁鐵將銜鐵吸下，將Ｃ線路接通，當(dāng)Ｓ１斷開(kāi)時(shí)，由于電磁作用，Ｄ將延遲一段時(shí)間才被釋放，則（　 ） Ａ．由于Ａ線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放Ｄ的作用 Ｂ．由于Ｂ線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放Ｄ的作用 Ｃ．如果斷開(kāi)Ｂ線圈的開(kāi)關(guān)Ｓ２，無(wú)延時(shí)作用 Ｄ．如果斷開(kāi)Ｂ線圈的開(kāi)關(guān)Ｓ２，延時(shí)將變長(zhǎng) 5．演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體Ｍ在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿Ｐ，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)來(lái)反映物體位移的大小x假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是 （ ） Ａ．物體Ｍ運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化 Ｂ．物體Ｍ運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化 Ｃ．物體Ｍ運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流 Ｄ．物體Ｍ不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù) 6．慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì)．加速度計(jì)的構(gòu)造原理的示意圖如圖所示．延導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為ｍ的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁渡系數(shù)均為ｋ的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連．滑塊原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度，滑塊上有指針可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)．設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離Ｏ點(diǎn)的距離為ｓ，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（　 ?。? Ａ．方向向左，大小為ks/m B．方向向右，大小為ks/m Ｃ．方向向左，大小為2ks/m D．方向向右，大小為2ks/m 7．如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來(lái)測(cè)定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車(chē)的加速度。金屬球的質(zhì)量為ｍ，它系在金屬絲的下端。金屬絲的上端懸掛在Ｏ點(diǎn)。ＡＢ是一根長(zhǎng)為Ｌ的均勻電阻絲，其阻值為Ｒ。金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)。電阻絲的中點(diǎn)Ｃ焊接一根導(dǎo)線，從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V，金屬絲和導(dǎo)線的電阻不計(jì)。圖中虛線OC與AB垂直，且OC=h .電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車(chē)中使AB沿著車(chē)前進(jìn)的方向。列車(chē)靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)；當(dāng)列車(chē)加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬絲將偏離豎直方向。從電壓表V的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大小。 （1）當(dāng)列車(chē)向右作勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，試導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)U１的關(guān)系式（用Ｕ１，Ｕ，Ｌ，ｈ及重力加速度ｇ表示）． （2）用導(dǎo)出的ａ與Ｕ１的關(guān)系式說(shuō)明表盤(pán)刻度表示ａ，其刻度是否均勻？ 8．用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)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(gè)質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，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(yùn)動(dòng)方向固定在汽車(chē)上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車(chē)靜止時(shí)，傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N（取g=10 m／s2）． （1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時(shí)汽車(chē)的加速度大小和方向． （2）當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零．