2019-2020學(xué)年高中物理 第六章 傳感器 2 傳感器的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt

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2傳感器的應(yīng)用 一 力傳感器的應(yīng)用 電子秤1 電子秤所使用的測力裝置是力傳感器 它是由應(yīng)變片和金屬梁組成的 2 工作原理 彈簧鋼梁一端固定 梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片 在梁的自由端加壓 梁發(fā)生彎曲 上表面拉伸 上表面應(yīng)變片的電阻變大 下表面壓縮 下表面應(yīng)變片的電阻變小 施力越大 彎曲形變越大 應(yīng)變片的阻值變化越大 把這兩個應(yīng)變片的電壓差值輸出 在表上指示出讀數(shù) 3 應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量 二 溫度傳感器的應(yīng)用 電熨斗電熨斗的構(gòu)造 主要有電熱絲 金屬底板 升降螺釘 彈性銅片 觸點 絕緣支架 雙金屬片 調(diào)溫旋鈕等組成 其中雙金屬片為溫度傳感器 是電熨斗的核心元件 它的作用是控制電路的通斷 三 溫度傳感器的應(yīng)用 電飯鍋電飯鍋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電飯鍋主要由接線螺釘 觸點 轉(zhuǎn)軸 開關(guān)按鈕 感溫鐵氧體 永磁體 電熱板 彈簧 內(nèi)膽底等構(gòu)成 其中感溫鐵氧體為主要元件 它的特點主要有 常溫下具有鐵磁性 能夠被磁體吸引 但是上升到居里點時 就失去磁性 不能被磁體吸引了 四 光傳感器的應(yīng)用 火災(zāi)報警器1 煙霧散射火災(zāi)報警器的構(gòu)造 帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管 光電三極管和不透明的擋板 2 煙霧散射式火災(zāi)報警器的工作原理 平時 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 搜索 物聯(lián)網(wǎng) 了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢 自我檢測1 正誤判斷 1 力傳感器中金屬梁是敏感元件 解析 力傳感器中應(yīng)變片是敏感元件 答案 2 感溫鐵氧體的溫度上升到 居里溫度 時 就會失去鐵磁性 解析 感溫鐵氧體的溫度上升到 居里溫度 時 就會失去鐵磁性 答案 3 光電三極管在受到光照時呈高電阻狀態(tài) 解析 光電三極管在受到光照時呈低電阻狀態(tài) 答案 2 傳感器是各種測量和控制系統(tǒng)的 感覺器官 電梯超載時會自動報警 這種報警系統(tǒng)通常采用的傳感器是 A 生物傳感器B 聲控傳感器C 紅外傳感器D 壓力傳感器解析 電梯超載時人或物體對升降機底板的壓力超過最大承載壓力 所以這種報警系統(tǒng)通常采用的傳感器是壓力傳感器 D正確 答案 D 探究一 探究二 探究三 力傳感器的應(yīng)用 電子秤問題探究在超市里 當(dāng)我們購買水果時 售貨員把水果放在表面平整的電子秤上 電子秤即可顯示出所購水果的質(zhì)量及應(yīng)付的錢數(shù) 電子秤用到的傳感器 應(yīng)變片測力的原理是怎樣的 探究一 探究二 探究三 要點提示 應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)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)變片的電阻增大 下表面應(yīng)變片的電阻減小 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)變片兩端的電壓增大 下面應(yīng)變片兩端的電壓減小 傳感器把這兩個電壓的差值輸出 外力越大 輸出的電壓差值也就越大 探究一 探究二 探究三 知識歸納1 電子秤工作原理 2 應(yīng)用 應(yīng)變式傳感器常用于測量汽車載重 超市的電子秤以及測量汽車 卷揚機的牽引力等 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題1 多選 關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器說法正確的是 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 其電阻變大 反之變小C 傳感器輸出的是金屬架上的電壓D 外力越大 輸出的電壓差值也越大解析 應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成 應(yīng)變片的表面拉伸時 其電阻變大 反之變小 故選項A錯 B對 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 D對 答案 BD 探究一 探究二 探究三 力學(xué)傳感器的分析方法 1 分析清楚力學(xué)傳感器的工作原理 明確裝置是如何將力這個非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量是解決該類問題的關(guān)鍵 2 涉及電路計算時 注意歐姆定律及分壓原理的應(yīng)用 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練1傳感器是一種采集信息的重要器件 如圖是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路 當(dāng)待測壓力作用于膜片電極上時 下列說法中正確的是 若F向下壓膜片電極 電路中有從a到b的電流 若F向下壓膜片電極 電路中有從b到a的電流 若F向下壓膜片電極 電路中不會有電流產(chǎn)生 若電流表有示數(shù) 說明壓力F發(fā)生變化 若電流表有示數(shù) 說明壓力F不發(fā)生變化A B C D 探究一 探究二 探究三 所以Q增大 從b向a有電流流過 正確 當(dāng)F變化時 電容器兩板的間距變化 電容變化 電容器上的帶電量發(fā)生變化 電路中有電流 正確 故選A 答案 A 探究一 探究二 探究三 溫度傳感器的應(yīng)用 電熨斗 電飯鍋問題探究電飯鍋的結(jié)構(gòu)如圖所示 1 開始煮飯時壓下開關(guān)按鈕 手松開后這個按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài) 為什么 2 飯熟后 水分被大米吸收 鍋底的溫度會有什么變化 這時電飯鍋會自動發(fā)生哪些動作 探究一 探究二 探究三 要點提示 1 煮飯時壓下開關(guān)按鈕 感溫磁體與永磁體相互吸引結(jié)合在一起 觸點相接 電路接通 開始加熱 手松開后 由于鍋內(nèi)的溫度低 感溫磁體與永磁體相互吸引而不能使按鈕恢復(fù)到題圖所示的狀態(tài) 2 飯熟后 水分被大米吸收 鍋底的溫度會升高 當(dāng)溫度上升到 居里溫度 約103 時 感溫磁體失去磁性 在彈簧作用下永磁鐵與之分離 開關(guān)自動斷開 探究一 探究二 探究三 知識歸納溫度傳感器的工作原理 1 雙金屬片溫度傳感器的工作原理 溫度變化時 因雙金屬片上層金屬與下層金屬的熱膨脹系數(shù)不同 雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷 2 電飯鍋中溫度傳感器為感溫鐵氧體 感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性 溫度上升到約103 時 失去鐵磁性 這一溫度稱為該材料的 居里溫度 或 居里點 用手按下開關(guān)按鈕通電加熱 開始煮飯 當(dāng)鍋內(nèi)溫度達到103 時 感溫鐵氧體失去磁性 與永久磁鐵失去吸引力 被彈簧彈開 從而推動杠桿使觸點開關(guān)斷開 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題2 多選 電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖如圖所示 如果感溫磁體的 居里溫度 為103 時 下列說法中正確的是 A 常溫下感溫磁體具有較強的磁性B 當(dāng)溫度超過103 時 感溫磁體的磁性較強C 飯熟后 水分被大米吸收 鍋底的溫度會超過103 這時開關(guān)按鈕會跳起D 常壓下只要鍋內(nèi)有水 鍋內(nèi)的溫度就不可能達到103 開關(guān)按鈕就不會自動跳起答案 ACD 探究一 探究二 探究三 溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào) 電冰箱等家用電器中 它是利用熱敏電阻的阻值或者不同膨脹系數(shù)的雙金屬片等敏感元件組成 理解其溫控原理 正確認識傳感器在自動控制中的作用是關(guān)鍵 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練2 多選 如圖所示是自動調(diào)溫式電熨斗 下列說法正確的是 A 常溫時上下觸點是接觸的B 雙金屬片溫度升高時 上金屬片形變較大 雙金屬片將向下彎曲C 原來溫度控制在80 斷開電源 現(xiàn)要求60 斷開電源 應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下調(diào)一些D 由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài) 應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些解析 常溫工作時 上下觸點是接通的 當(dāng)溫度升高時 上層金屬片形變大 向下彎曲 切斷電源 切斷溫度要升高則應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些 A B D對 C錯 答案 ABD 探究一 探究二 探究三 光傳感器的應(yīng)用 火災(zāi)報警器問題探究如圖所示 火災(zāi)報警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 它由發(fā)光二極管LED 光電三極管和不透明的擋板組成 請簡述它的工作原理 要點提示 正常情況下 光電三極管接收不到LED發(fā)出的光 呈現(xiàn)高電阻狀態(tài) 當(dāng)煙霧進入罩內(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 探究一 探究二 探究三 知識歸納光傳感器的原理及應(yīng)用 1 光傳感器能把光信號轉(zhuǎn)化為電信號 2 最常見的光傳感器有光敏電阻 光電管 光電二極管 光電三極管等 3 典型的應(yīng)用 如鼠標(biāo) 火災(zāi)報警器 光敏自動計數(shù)器等 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題3 如圖所示 會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報警器的結(jié)構(gòu)原理圖 罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED 光電三極管和不透明的擋板 平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光 呈現(xiàn)高電阻狀態(tài) 發(fā)生火災(zāi)時 下列說法正確的是 A 進入罩內(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B 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C 進入罩內(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D 以上說法均不正確 探究一 探究二 探究三 解析 由火災(zāi)報警器的原理可知 發(fā)生火災(zāi)時煙霧進入罩內(nèi) 使光發(fā)生散射 部分光線照到光電三極管上 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 C對 答案 C分析傳感器的工作原理要從以下幾個方面進行 1 感受量分析 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 認真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu) 在熟悉常用元件工作特點的基礎(chǔ)上 分析電路輸出信號與輸入信號間的規(guī)律 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練3如圖所示電路 當(dāng)光照強度增加時 A L1 L2都變亮B L1 L2都變暗C L1變暗 L2變亮D L1變亮 L2變暗解析 當(dāng)光照強度增加時 R阻值減小 由串反 并同可得L1變亮 L2變暗 答案 D 1 2 3 1 多選 壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小 一同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷升降機運動狀態(tài)的裝置 如圖甲所示 將壓敏電阻平放在升降機內(nèi) 受壓面朝上 在上面放一物體m 升降機靜止時電流表示數(shù)為I0 某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示 則在此過程 A 物體處于失重狀態(tài)B 物體處于超重狀態(tài)C 升降機一定向上做勻加速運動D 升降機可能向下做勻減速運動解析 電流表的示數(shù)變?yōu)?I0且保持不變 說明壓敏電阻的阻值比升降機靜止時小 壓敏電阻所受壓力變大 物體處于超重狀態(tài) 即物體具有向上的加速度 B D正確 A C錯誤 答案 BD 1 2 3 2 電熨斗能自動控制溫度 在熨燙不同的織物時 設(shè)定的溫度可以不同 如圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖 電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片 雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬 若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物 則如何調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕 A 向下B 向上C 保持原狀D 不能確定 1 2 3 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 溫度升高時 使雙金屬片向下彎曲 上下觸點脫離 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 易使觸點分離 所以選B 答案 B 1 2 3 3 如圖所示 用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路 其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小 電源甲與繼電器 熱敏電阻等組成控制電路 電源乙與恒溫箱加熱器 圖中未畫出 相連接 則 A 當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值 銜鐵P將會被吸下B 當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值 銜鐵P將會被吸下C 工作時 應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C D端D 工作時 應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A C端 1 2 3 解析 根據(jù)溫度變化 分析R的變化 確定電路中電流的變化 電流增大時 繼電器L對銜鐵P吸引力增大 P將會被吸下 當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值 熱敏電阻R的阻值增大 電路中電流減小 繼電器L對銜鐵P吸引力減小 P將不會被吸下 故A錯誤 當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值 熱敏電阻R的阻值減小 電路中電流增大 繼電器L對銜鐵P吸引力增大 P將會被吸下 故B正確 恒溫箱內(nèi)溫度高到一定數(shù)值后 應(yīng)與電源斷開停止加熱 由以上分析可知 溫度升高后 A B端斷開 所以工作時 應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A B端 故C D錯誤 答案 B