高中物理 第6章 傳感器 第2節(jié) 傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2

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1、第六章,傳感器,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,在日常生活中，我們經(jīng)常見到電子秤。例如，在超市里，當(dāng)我們購買水果時(shí)，售貨員把水果放在表面平整的電子秤上，電子秤就可顯示出所購水果的質(zhì)量及應(yīng)付的錢數(shù)。你想探究一下它的工作原理嗎？,,知識自主梳理,傳感器應(yīng)用的一般模式,知 識 點(diǎn) 1,,1力傳感器的應(yīng)用電子秤 (1)組成及敏感元件：由________和________組成，敏感元件是________。 (2)工作原理： (3)作用：應(yīng)變片將物體________這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為________這個(gè)電學(xué)量。,傳感器應(yīng)用的幾個(gè)實(shí)例,知 識 點(diǎn) 2,金屬梁,應(yīng)變片,應(yīng)變片,電阻,形變,電壓,2溫度傳感器的應(yīng)用實(shí)例,膨脹

2、系數(shù),103,103,溫度,電信號,3.光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器 (1)組成：發(fā)光________LED、光電________和不透明的擋板。 (2)工作原理：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)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻________。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報(bào)。,,二極管,三極管,變小,重點(diǎn)難點(diǎn)突破,1.分析思路 物理傳感器是將所感受的物理量(如力、熱、光等)轉(zhuǎn)換為便于測量的電學(xué)量的器件。我們可以把傳感器的應(yīng)用過程分為三個(gè)步驟： (1)信息采集； (2)信息加工、放大、傳輸； (3)利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作。

3、,一、傳感器問題分析,2分析傳感器問題要注意四點(diǎn) (1)感受量分析 要明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等。 (2)輸出信號分析 明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號及輸出信號，以及輸入信號與輸出信號間的變化規(guī)律。,(3)電路結(jié)構(gòu)分析 認(rèn)真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu)，在熟悉常用電子元件工作特點(diǎn)基礎(chǔ)上，分析電路輸出信號與輸入信號間的規(guī)律。 (4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作分析 傳感器的應(yīng)用，不僅包含非電學(xué)量如何向電學(xué)量轉(zhuǎn)化的過程，還包含根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作的過程。,1.生活中的傳感器 (1)與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器。 (2

4、)紅外傳感器：自動門、家電遙控器、生命探測器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等。 (3)照相機(jī)中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器等。,二、在生產(chǎn)、生活中常見傳感器的應(yīng)用,2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器 (1)濕度傳感器：判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況，自動供水或停水。 (2)溫度傳感器和濕度傳感器，可對上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測。由于有了十分先進(jìn)可靠的測試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象。 3工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器 (1)生產(chǎn)的自動化和半自動化。用機(jī)器人、自動化小車、自動機(jī)床、各種自動生產(chǎn)線或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲等工作。各種傳感器使生產(chǎn)的自動運(yùn)行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高

5、效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等。,(2)在數(shù)控機(jī)床中的位移測量裝置，就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測量，從而實(shí)現(xiàn)對零部件的精密加工。 4飛向太空的傳感器 在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用得較早，也應(yīng)用得較多，在運(yùn)載火箭、載人飛船中，都應(yīng)用了大量的傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用。這些傳感器對控制航天器的姿態(tài)、接收和發(fā)送信息、收集太空數(shù)據(jù)等都有重要作用。在載人飛船中還使用一類測量航天員各種生理狀況的生理傳感器，如測量血壓、心電圖、體溫等。,,,(1)在種植蔬菜大棚中要用到___________、___________、___________、___________等傳感器。 (2)為了控制大棚中的蔬菜的生

6、長條件，還需要調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的________裝置與________裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和________，調(diào)整________________的自動排氣裝置等設(shè)施與傳感器配合使用。 解析：(1)在蔬菜大棚中要用到檢測光照的光敏傳感器；檢測溫度的溫度傳感器；檢測空氣濕度和土壤濕度的濕度傳感器；檢測二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器等。 (2)配套設(shè)施有：調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風(fēng)裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動排氣裝置。,光敏傳感器,濕度傳感器,溫度傳感器,濃度傳感器,加熱,通風(fēng),噴淋器,二氧化碳濃度,1力傳感器的應(yīng)用電子秤 (1)常用的一

7、種力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料制成。 (2)此種力傳感器的工作原理,三、傳感器的應(yīng)用實(shí)例,,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)變片的電阻變大，下表面的電阻變小。F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(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越大。 應(yīng)變片能把物體形變這個(gè)力學(xué)量，轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。,,,解析：電子眼采用感應(yīng)線圈來感應(yīng)路

8、面上的汽車傳來的壓力，通過傳感器將信號采集到中央處理器，送寄存器暫存(該數(shù)據(jù)在一個(gè)紅燈周期內(nèi)有效)。在同一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)(紅燈周期內(nèi))，如果同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號，即視為“有效”，也就是汽車闖紅燈被“電子警察”抓到了，只得接受處罰。,2溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗 (1)電熨斗能夠自動控制溫度，裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷。 (2)電熨斗的結(jié)構(gòu)圖 如圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬。,,3溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋 (1)電飯鍋中應(yīng)用了溫度傳感器，它的主要元件是感溫鐵氧體。 它的特點(diǎn)是常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103時(shí)，就失去

9、了鐵磁性，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)電飯鍋的結(jié)構(gòu),,4光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器 (1)有些火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對光的散射來工作的。 (2)這種火災(zāi)報(bào)警器的工作原理：如圖所示，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出這種變化，就會發(fā)出警報(bào)。,,考點(diǎn)題型設(shè)計(jì),題型1力傳感器的應(yīng)用,(1)托盤上未放物體時(shí)，在托盤自身重力作用下，P1與A端的距離x1； (2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí)，P1與A端的距離x2； (3)在托盤上未放物體時(shí)通常

10、先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A端的距離也為x1，從而使P1、P2間的電壓為零。校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式。,,D,A從t1到t2時(shí)間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動 B從t1到t2時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動 C從t2到t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動 D從t2到t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動 解析：在0t1內(nèi)，I恒定，壓敏電阻阻值不變，由小球的受力不變可知，小車可能做勻速或勻加速直線運(yùn)動，在t1t2內(nèi)，I變大，阻值變小，壓力變大，小車做變加速度運(yùn)動，A、B均錯(cuò)。在t2t3內(nèi)，I不變，壓力恒定，小車做勻加速直線運(yùn)動，C錯(cuò)，D對。,

11、題型2溫度傳感器的應(yīng)用,(1)開始煮飯時(shí)為什么要壓下開關(guān)按鈕？手松開后這個(gè)按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么？ (2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度？為什么？ (3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變化？這時(shí)電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作？ (4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電？為什么？ 解析：(1)開始煮飯時(shí)壓下手動開關(guān)，使永磁體和感溫磁體吸合，以保持觸點(diǎn)接觸，接通加熱電路；手松開后這個(gè)按鈕不會恢復(fù)圖示狀態(tài)，因?yàn)橛来朋w與感溫磁體相互吸引，彈簧的彈力不能使永磁體恢復(fù)原狀態(tài)。,(2)水沸騰后鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是100，此時(shí)水分未被米吸收完，鍋內(nèi)

12、水分較充足，所以能保持一段時(shí)間。 (3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度會由100升到103，達(dá)到居里點(diǎn)，此時(shí)開關(guān)按鈕會自動彈起，斷開加熱電路，進(jìn)入保溫狀態(tài)，因?yàn)殄伒诇囟冗_(dá)到103時(shí)，感溫磁體失去磁性，永磁體再不能與它吸合，在彈簧的作用下，開關(guān)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài)。 (4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后不能自動斷電，因?yàn)樗序v的溫度是100，而不能達(dá)到103(居里點(diǎn))，水將一直沸騰直到燒干。,,解析：由題意知，電熨斗由熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物，就是要求電熨斗在低溫易斷開，因雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，使雙金屬片向下彎曲，上下觸點(diǎn)脫離，電路斷開，因此，應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，雙金屬片受熱時(shí)，易

13、使觸點(diǎn)分離。所以選B。,題型3光傳感器的應(yīng)用,,解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。,,根據(jù)題意設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動控制電路如圖所示。 控制過程是：當(dāng)有光照時(shí)，光電流經(jīng)過放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開，當(dāng)無光照時(shí)，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作。,,點(diǎn)評：光傳感器是重要的傳感器之一，人們運(yùn)用硫化鎘對可見光敏感的特性，制作路燈自動開關(guān)、光照自動調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備，利用某些半導(dǎo)體材料對紅外光敏感的特性，制作遙控設(shè)備，廣泛的應(yīng)用在電視機(jī)、錄

14、像機(jī)、空調(diào)、影碟機(jī)等家用電器的操作中，由于對紅外光敏感的元件對可見光不敏感，用它制作的裝置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛。,C,A進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報(bào) B發(fā)生火災(zāi)時(shí)，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報(bào) C發(fā)生火災(zāi)時(shí)，進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報(bào) D以上說法均不正確 解析：由報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照在光電三極管上電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發(fā)出警報(bào)，C對。,易錯(cuò)案例剖析,AD,A飛船在豎直加速升空的過程中，如果電

15、壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)仍為正 B飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)為負(fù) C飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，電壓表的示數(shù)為零 D飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，電壓表示數(shù)所對應(yīng)的加速度大小應(yīng)約為9.8m/s2,,正確解答：該裝置在地面上靜止時(shí)，kxmg，指針指在表盤中央的零刻度處；飛船在加速上升的過程中，kxmg，滑動頭下移，此時(shí)，電壓表的示數(shù)為正；飛船在豎直減速返回地面的過程中，加速度方向向上，此時(shí)電壓表示數(shù)仍為正，故A對、B錯(cuò)；飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，飛船中的物體處于完全失重狀態(tài)， ag，彈簧恢復(fù)原長，電壓表示數(shù)不為零，故C錯(cuò)、D對。,易錯(cuò)分析：本題易錯(cuò)選C，認(rèn)為飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，a0，所以電壓表示數(shù)為零。,課堂知識結(jié)構(gòu),,隨堂鞏固提升,課 時(shí) 作 業(yè),