高中物理《傳感器的應(yīng)用》學(xué)案2

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111第三節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）學(xué)習(xí)目標1 理解溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋的結(jié)構(gòu)及工作原理2 了解溫度傳感器的應(yīng)用各種數(shù)字式測溫儀的特點及測溫元件3 理解光傳感器的應(yīng)用機械式鼠標器的構(gòu)造及工作原理4 了解光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器的構(gòu)造及工作原理5 會用各類傳感器（光傳感器、溫度傳感器等）設(shè)計簡單的控制電路課本導(dǎo)讀一 溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋1 電飯鍋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖631所示）：電飯鍋主要由接線螺釘、觸點、轉(zhuǎn)軸、開關(guān)按鈕、彈簧、內(nèi)膽底等構(gòu)成其中為主要元件，它是用、和混合燒結(jié)而成的它的特點主要有：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到時，就失去性，不能被磁體吸引了該溫度在物理學(xué)中稱為該材料的或圖6312 電飯鍋的工作原理：二 溫度傳感器的應(yīng)用測量儀1 測溫儀的原理：溫度傳感器要以把轉(zhuǎn)換成，再由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來這就是指針式測溫儀和數(shù)字式測溫儀的原理由于電信號可以遠距離傳輸，所以應(yīng)用溫度傳感器可以進行遠距離測溫2 測溫元件：它可以是、（利用該元件可以實現(xiàn)無接觸測溫）三 光傳感器的應(yīng)用鼠標器1 機械式鼠標器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：它由一個滾球、兩個滾軸、兩個（它的邊緣開有許多等間距的小齒）、兩個（LED）、還有兩個（兩個光傳感器）等組成的2 機械式鼠標器的工作原理：當(dāng)鼠標器在桌面上移動時，滾球的運動通過帶動兩個轉(zhuǎn)動，紅外線接收管就收到的，輸出相應(yīng)的計算機分別統(tǒng)計x，y兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標產(chǎn)生相應(yīng)的四 光傳感器的應(yīng)用煙霧散射式火災(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、和不透明的檔板2 煙霧散射式火災(zāi)報警器的工作原理：平時，收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)狀態(tài)煙霧進入罩內(nèi)后對光有作用，使部分光線照射到，其電阻變，與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變化，就會發(fā)出警報圖632典型例題【例1】如圖632是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達到居里點（103）時，會自動斷開S2是一個自動控控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70時，會自動閉合；溫度高于80時會自動斷開，紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈，分流電阻R1R2500，加熱電阻絲R350，兩燈電阻不計（1） 分析電飯煲的工作原理（2） 計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比（3） 簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？【解析】（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合S1，這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80，S2自動斷開，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103時，開關(guān)S1自動斷開，這時飯已經(jīng)煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于散熱，待溫度將至70時，S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達到80時，S2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)（2）加熱時電飯煲消耗的電功率P1U2/R并，保溫時電飯煲消耗的功率P2，兩式中從而有（1） 如果不閉合開關(guān)S1，開始S2總是閉合的，R1被短路，功率為P1，當(dāng)溫度上升到80時，S2自動斷開，功率降為P2，溫度降到70，S2自動閉合溫度只能在7080之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯【例2】如圖633所示為實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電路記錄和顯示若實驗顯示單位時間的脈沖數(shù)n，累積脈沖數(shù)為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數(shù)據(jù)是；小車速度的表達式為V；行程的表達式為s圖633【解析】小車的速度等于車輪的周長與單位時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)的乘積設(shè)車輪的半徑為R，單位時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為k，則有V2Rk若齒輪的齒數(shù)為P，則齒輪轉(zhuǎn)一圈，電子電路顯示的脈沖數(shù)即為P，已經(jīng)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，所以單位時間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為n/P由于齒輪與車輪同軸相連，他們在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動圈數(shù)相等，即kn/P由以上兩式可得：v2Rn/P同理，設(shè)車輪轉(zhuǎn)動的累積圈數(shù)為k，則有s=2Rk，且kN/P，所以s2RN/P可見，要測小車的速度v和行程s，必需測出單位時間的脈沖數(shù)n和累積脈沖數(shù)N，車輪半徑R和齒輪的齒數(shù)P【答案】車輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)P：2Rn/P2RN/P課時3傳感器的應(yīng)用（二）【課本導(dǎo)讀】一、1永磁體，感溫磁體，電熱板，感溫磁體，氧化錳、氧化鋅，氧化鐵粉末，103oC，鐵磁，居里溫度，居里點2煮飯時按下開關(guān)按鈕，與永磁體相連的一端上升，下觸點上升與上觸點相連，開始時溫度較低，感溫磁體具有磁性，吸引下方的永磁體，所以手松開后開關(guān)按鈕也不會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)，電路處于接通狀態(tài)，隨著電熱板產(chǎn)生熱量的增多，溫度不斷升高，當(dāng)溫度上升到約103oC時，感溫磁體就失去鐵磁性，不再吸引永磁體，永磁體在彈簧彈力的作用下下降，斷開電路，停止加熱。二、1溫度，電信號2熱敏電阻，金屬絲電阻，熱電偶，紅外線敏感元件三、1碼盤，紅外發(fā)射管，紅外接收管2滾軸，碼盤，紅外線脈沖，電脈沖信號，位移四、1發(fā)光二極管，光電三極管2光收三極管，高電阻，散射，光電三極管，小【達標測試】1 ABCD2（1）溫度傳感器（2）光傳感器（3）光傳感器（4）光傳感器、聲傳感器（5）光（紅外線）傳感器（6）聲傳感器（7）光（紅外線）傳感器（8）光（紅外線）傳感器3 BC4ACD5A6AD7B8B9A10（1）R1應(yīng)該遠大于發(fā)熱板的等效電阻。因為R1和紅燈只起指示作用，消耗的電功率遠小于發(fā)熱板的功率，兩者又是并聯(lián)接入電路的，電壓相同，所以流過R1的紅燈的電流遠小于流過發(fā)熱板的電流，因此R1應(yīng)該遠大于發(fā)熱板的等效電阻。（2）不的沸騰溫度為100 oC，燒開時水溫不會達到103 oC，所以自動斷電功能不起作用?！緮U展提高】1（1）如圖所示。（2）當(dāng)光增強時，光敏電阻阻值變小，放大器的輸入端電流增大，輸出端回路中通過線圈A中的電流增大到某一值時，就會將銜鐵C吸下，使D斷開，小燈泡滅；反之，光弱時，光敏電阻阻值增大，D接通，燈亮。111