滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社會(huì)》教案3

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1、學(xué)案3章末總結(jié) 梳理知識(shí)體系構(gòu)建內(nèi)容綱要 網(wǎng)絡(luò)?構(gòu)建區(qū) 「定義,通過(guò)測(cè)量外界的物理量、化學(xué)量蚣生物量來(lái)捕捉和職別信息「并將裱測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成 電學(xué)量的裝置 組成 敏感元件 轉(zhuǎn)換電路 7 / 7 ?物理型懵感器? 傳感器與現(xiàn)代社會(huì)w 分類化學(xué)型傳感器按幽堇的不同劃分 生物型傳感器? ‘溫度傳感器 力傳感器 出由J蔽傳康器 麗虹外測(cè)溫儀 數(shù)科相機(jī)和攝像機(jī) .酒精祓度測(cè)試投 .研究熱轅電阻的溫度特性曲線 歸納同類專題熟練解翹技巧 專題?整合區(qū) 一、常見(jiàn)敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用 1 .光敏電阻：光敏電阻的阻值與所受光照的強(qiáng)度有關(guān) ，光照增強(qiáng)阻值減小，

2、光照減弱阻 值增大. 2 .熱敏電阻：熱敏電阻有正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)三種.正溫度系數(shù) 的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大 ，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小. 3 .霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量. ［例1］如圖1所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖.其中 R2為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù) 熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器.當(dāng)傳感器 R2所在處 出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I,報(bào)警器兩端的電壓 U的變化情況是（ ） A. I變大,U變大 B. I變大,U變小 C. I變小,U變大 D. I變小,U變小 解析

3、 R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，則R2的阻值減小.&J-R總J-I干 T 一 U〔T 一 gJ-IJ，故顯示器的電流I變小，由U = E— I干r,I干變大，知U變小，故選項(xiàng)D正 確. 答案 D 針對(duì)訓(xùn)練 如圖2所示是某居民小區(qū)門(mén)口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置 ，R1為光敏 電阻,R2為定值電阻 A B接監(jiān)控裝置.則( ) 5G4 圖2 ①當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高 ②當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之 間電壓降低 ③當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓 ④當(dāng)僅減小 R2的阻值時(shí)， 可增大A、B之間的電壓 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

4、 答案 C 解析 Ri是光敏電阻，有光照射時(shí)，阻值變小，當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，Ri的阻值變大，回 路中的電流I減小,A、B間的電壓U = IR2減小，故①錯(cuò)誤，②正確；由閉合電路歐姆定律得： U= E—I(Ri+r),當(dāng)僅增大 R2的阻值時(shí)，電路中的電流減小，A、B間的電壓 U增大，故③正 確；當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故④錯(cuò)誤,故應(yīng)選C. 二、傳感器的應(yīng)用 1 .傳感器的應(yīng)用 傳感器的應(yīng)用過(guò)程包括三個(gè)環(huán)節(jié)：感、傳、用. (1) “感”是指?jìng)鞲衅鞯拿舾性袘?yīng)信息 ，并轉(zhuǎn)化為電學(xué)量. (2) “傳”是指通過(guò)電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)

5、化的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu). (3) “用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來(lái)的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作. 2 .傳感器電路問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路 處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí) ，可將整個(gè)電路分解為: (1)傳感器所在的信息采集部分； (2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān) )； (3)執(zhí)行電路. ［例2 傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù) ，在自動(dòng)控制中發(fā)才i著重要作用 ，傳感器能夠?qū)⒏? 受到的物理量(如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量，例如熱敏傳感器，主 要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻 ，某熱敏電阻 Rt阻值隨溫度變化的圖線如圖 3甲所 示,圖乙是由

6、該熱敏電阻 Rt作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器線路圖.問(wèn)： 甲 圖3 ⑴為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響 ，c應(yīng)接在 （填 “ a” 或 " b”）處. (2)若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些 ，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片 P向 移動(dòng)(填“左” 或“右”). (3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片 P都不能使 報(bào)警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài) ，則造成工作電路實(shí)際不能工作 的原因可能是. 解析 熱敏電阻Rt在溫度升高時(shí)阻值變小，電路中電流變大，電磁鐵磁性增強(qiáng)，把右側(cè)銜 鐵吸引過(guò)來(lái)，與a接觸， 故c應(yīng)接在a處；為使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高

7、，則應(yīng)使電路中電阻更大，這樣使報(bào)警溫度提 高,滑片應(yīng)左移. 答案(1)a (2)左(3)電源提供電壓太小，以至于電磁鐵磁性太弱或彈簧勁度系數(shù)太大 ［例3 一熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖像如圖 4甲所示，請(qǐng)應(yīng)用這一熱敏電阻自行設(shè)計(jì) 一控制電路，當(dāng)溫度高于某一值后紅色指示燈亮 ，而溫度低于這一值時(shí)綠色指示燈亮 ，并且說(shuō) 明滑動(dòng)變阻器的作用. & 甲 給你的器材有：如圖乙所示的繼電器一只 ，熱敏電阻一只、滑動(dòng)變阻器一只、紅、綠色 指示燈各一個(gè)、兩個(gè)獨(dú)立的電池組、開(kāi)關(guān)兩個(gè)、 導(dǎo)線若干. ，是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏 解

8、析由題圖甲所示可以看出熱敏電阻的阻值隨溫度升高而降低 電阻,設(shè)計(jì)的控制電路如圖所示.當(dāng)溫度低于這一值時(shí) ，熱敏電阻的阻值較大，流過(guò)電磁鐵的 電流較小，綠燈所在電路閉合，綠色指示燈亮.當(dāng)溫度高于這一值時(shí) ，熱敏電阻的阻值較小，流 過(guò)電磁鐵的電流較大，紅燈所在電路閉合，紅色指示燈亮.滑動(dòng)變阻器作限流式連接 ，通過(guò)調(diào) 節(jié)滿足熱敏電阻對(duì)某一溫度的控制. 熱敏電阻 /~t0 -ryn-^- 銜鐵 綠燈 IT 5 答案（1）控制電路見(jiàn)解析圖. （2）此方案中滑動(dòng)變阻器的作用：主要是通過(guò)調(diào)節(jié)滿足熱敏電阻對(duì)某一溫度的控制. 自我?檢測(cè)區(qū) 檢測(cè)學(xué)習(xí)效果驚驗(yàn)成功快樂(lè)

9、1.（常見(jiàn)敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用 ）如圖5所示，Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻，Ri為光敏電 阻,R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)阻為r,但為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大, 可能的原因是（ ） 熱敏電阻 ①熱敏電阻溫度升高，其他條件不變 ②熱敏電阻溫度降低，其他條件不變 ③光照增強(qiáng) 其他條件不變 ④光照減弱，其他條件不變 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案 D 解析 電壓表示數(shù)變大，而R3為定值電阻，說(shuō)明流經(jīng) R3的電流增大，

10、由電路結(jié)構(gòu)可知，這 可能是由于Rt阻值減小或 Ri阻值增大，由熱敏電阻和光敏電阻特性知 ，可能是由于溫度降低 或光照減弱，故②、④正確，①、③錯(cuò)誤. 2.（傳感器的應(yīng)用）如圖6所示是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理示意圖 ，當(dāng)杯中的水的水位 到達(dá)金屬塊B時(shí),出現(xiàn)的情況是（ ） 圖6 A. Li燈亮 B. L2燈亮 C. Li、L2兩燈同時(shí)亮 D. Li、L2兩燈都不亮 答案 B 解析 由電路結(jié)構(gòu)可以看出，當(dāng)杯中的水的水位到達(dá) B時(shí)，左端電路被接通，這樣螺線管 就產(chǎn)生磁場(chǎng)，相當(dāng)于一個(gè)磁鐵，對(duì)與彈簧相連的銜鐵產(chǎn)生吸引作用 ，使之向下移動(dòng)，這樣L2電路 被接通. 3.（傳感

11、器的應(yīng)用）如圖7所示為大型電子地磅電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)阻不計(jì).不稱 物體時(shí)，滑片P在A端，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大 ，電流較小；稱物體時(shí)，在壓力作 用下滑片P下滑，滑動(dòng)變阻器有效電阻變小，電流變大，這樣把電流對(duì)應(yīng)的重量值刻在刻度盤(pán) 上,就可以讀出被稱物體的重量值.若滑動(dòng)變阻器上 A、B間距離為L(zhǎng),最大阻值等于定值電 阻的阻值Ro,已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k,則所稱物體的重量 G與電 流大小I的關(guān)系為（ ） 圖7 A. G=2kL —EkL B. G=kL + EkL IRo IRo C. G = ^+kL D. G=kL IRo 答案

12、A 解析設(shè)放上物體后，滑片P向下滑動(dòng)x,處于平衡. 由受力平衡得：G=kx0 由閉合電路歐姆定律得： L -x (Ro+-^Ro)I= E ② 由①②得: G=2kL- EkL IRo. 4.（傳感器的應(yīng)用）用如圖8所示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器 ，要求是：正常情況 綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警，可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電 源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線. 圖8 答案如圖所示. 解析 將熱敏電阻、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)串聯(lián)接入繼電器的 a、b端；將學(xué) 生用電源與電鈴、綠燈泡分別接入 c、d、e之間，正常情況時(shí)熱敏電阻阻值大 ,ab間電流小， 電磁鐵磁性弱，ce接通，綠燈亮.溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻值變小，ab間電流變大，電磁鐵磁性變 強(qiáng)，吸住銜鐵，cd接通,ce斷開(kāi)，綠燈滅，電鈴響.