魯科版選修32 大顯身手的傳感器 第1課時(shí) 學(xué)案 (1).docVIP

選修3-2 5.3大顯身手的傳感器學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)預(yù)習(xí)四種傳感器的工作原理二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1、溫度傳感器電飯鍋（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(diǎn)、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(diǎn)主要有：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到時(shí)，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（2）、電飯鍋的工作原理：手動(dòng)開關(guān)接線螺絲觸點(diǎn)永磁鐵電熱板內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體2溫度傳感器的應(yīng)用測(cè)溫儀測(cè)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(cè)溫儀和數(shù)字式測(cè)溫儀的原理由于電信號(hào)可以遠(yuǎn)距離傳輸，所以應(yīng)用溫度傳感器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫測(cè)溫元件：它可以是、（利用該元件可以實(shí)現(xiàn)無接觸測(cè)溫）3光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器（1）、機(jī)械式鼠標(biāo)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：它由一個(gè)滾球、兩個(gè)滾軸、兩個(gè)（它的邊緣開有許多等間距的小齒）、兩個(gè)（led）、還有兩個(gè)（兩個(gè)光傳感器）等組成的(2)、機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理：當(dāng)鼠標(biāo)器在桌面上移動(dòng)時(shí)，滾球的運(yùn)動(dòng)通過帶動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外線接收管就收到的，輸出相應(yīng)的計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x，y兩個(gè)方向的脈沖信號(hào)，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的(3)、鼠標(biāo)器的主要組成？(4)、鼠標(biāo)器中光傳感器的主要部件是什么？。發(fā)光二極管紅外接收管滾軸碼盤滾球(5)、鼠標(biāo)器的工作原理？4光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器(1)、煙霧散射火災(zāi)報(bào)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(bào)警器的工作原理：平時(shí)，收不到led發(fā)出的光，呈現(xiàn)狀態(tài)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)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(cè)發(fā)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào) （3）、以利用煙霧對(duì)光的散射來工作的火災(zāi)報(bào)警器為例，簡述其工作原理。三、提出疑惑同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請(qǐng)把它填在下面的表格中疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)正確理解四種傳感器的工作原理二、學(xué)習(xí)過程探究一：溫度傳感器電飯鍋電飯鍋的主要部件鐵氧體，它的特點(diǎn)是常溫下，具有鐵氧體，能夠被磁鐵吸引，但是手動(dòng)開關(guān)接線螺絲觸點(diǎn)永磁鐵電熱板內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體溫度上升到約為103時(shí)，就失去了磁性，不能被磁體吸引了。我們把103就叫做該材料的居里溫度或居里點(diǎn)。問題：取一塊電飯鍋用的感溫鐵氧體，使它與一小塊的永磁體吸在一起，用功率較大的電烙鐵給鐵氧體加熱，經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？思考與討論：（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(huì)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(huì)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(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作？（4）如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動(dòng)斷電？探究二：溫度傳感器的應(yīng)用測(cè)溫儀應(yīng)用溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來，由于電信號(hào)可以由測(cè)溫地點(diǎn)傳輸?shù)狡渌攸c(diǎn)，所以應(yīng)用溫度傳感器可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值，這是吧非電學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的一大優(yōu)點(diǎn)。幾種常見的測(cè)溫儀，測(cè)溫元件可以是熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶等，還有紅外線敏感元件。（1）溫度傳感器測(cè)溫儀有何優(yōu)點(diǎn)？ab21 （2）常見的測(cè)溫元件有哪些？(3) 測(cè)溫儀是如何工作的(4) 什么是熱電偶？探究三光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器（1）鼠標(biāo)器的主要組成？發(fā)光二極管紅外接收管滾軸碼盤滾球（2）鼠標(biāo)器中光傳感器的主要部件是什么？（3）鼠標(biāo)器的工作原理？探究四光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器許多會(huì)議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警器是光傳感器應(yīng)用的又一實(shí)例。 （1）學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問題。（2）以利用煙霧對(duì)光的散射來工作的火災(zāi)報(bào)警器為例，簡述其工作原理。（3）實(shí)驗(yàn)：把光敏電阻、多用表的直流電流檔和干電池按照?qǐng)D甲連成電路，對(duì)光照的強(qiáng)度進(jìn)行比較性測(cè)量。光敏電阻受到的光照越強(qiáng)，電路中的電流越大。白天，將它放在教室中適合閱讀的地方，記下電流表的讀數(shù)，晚上，用它來測(cè)燈光對(duì)書桌的照明。比較兩者的差別。還可以按照?qǐng)D乙，把光敏電阻r 的引腳穿過硬泡沫塑料板z 而固定，再罩上內(nèi)壁涂黑、長度足夠的遮光簡t ，避免雜散光的干擾然后分別把不同的光源l （如蠟燭、幾種不同功率的白熾燈泡、日光燈管等）都放在與光敏電阻相同距離（例如1m ）的位置，比較它們的亮度。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以用硅光電池來做。由于光電池在受到光照時(shí)可以自己產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，所以電路中不用電源。想一想，怎樣用如圖所示的裝置來制作一個(gè)攝影用的曝光表？三、反思總結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題： 溫度傳感器 光傳感器傳感器的應(yīng)用4、 當(dāng)堂檢測(cè)1計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)器：它內(nèi)部的兩個(gè)_就是兩個(gè)光傳感器，分別負(fù)責(zé)x、y兩個(gè)方向的移動(dòng)信息2火災(zāi)報(bào)警器：內(nèi)部敏感元件是光電三極管，無光照射時(shí)呈_狀態(tài)，有光照射時(shí)其_變小這種變化被電路檢測(cè)后就會(huì)發(fā)出警報(bào)3溫度傳感器：應(yīng)用溫度傳感器可以把_轉(zhuǎn)換成_，由_或_顯示出來4如圖所示為小型斷電器的構(gòu)造示意圖，其中l(wèi)為含鐵芯的線圈，p為可繞o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，k為彈簧，s為一對(duì)觸頭，a、b、c、d為四個(gè)接線柱斷電器與傳感器配合，可完成自動(dòng)控制的要求，其工作方式是（ ）aa與b接信號(hào)電壓，c與d可跟被控電路串聯(lián)ba與b接信號(hào)電壓，c與d可跟被控電路并聯(lián)cc與d接信號(hào)電壓，a與b跟被控電路串聯(lián)dc與d接信號(hào)電壓，a與b跟被控電路并聯(lián)5家用電飯煲中的電熱部分是在電路中串聯(lián)一個(gè)ptc元件（以鈦酸鋇為主要材料的熱敏電阻器），其電阻率隨溫度變化的規(guī)律如圖所示由于這種特性，它具有溫控功能，能使電飯煲自動(dòng)地處于煮飯和保溫狀態(tài)對(duì)于ptc元件在電飯煲中的作用，以下說法中正確的是（ ）a通電后功率先增大，后減小b通電后功率先減小，后增大c當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1不變d當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1t2之間的某一值不變6、用多用電表的同一檔位測(cè)量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時(shí)，下列說法正確的是 （ ）a、測(cè)熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越大b、測(cè)熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越小c、測(cè)光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越大d、測(cè)光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越小7、隨著生活質(zhì)量的提高，自動(dòng)干手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入家庭洗手后，將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī)，機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近自動(dòng)干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)閍、改變了濕度b、改變了溫度c、改變了磁場d、改變了電容8、下面的器件不屬于溫度傳感器應(yīng)用的是（ ）a、電熨斗 b、電飯鍋 c、測(cè)溫儀 d、鼠標(biāo)器 課后練習(xí)與提高1.（考查傳感器兼顧考查超重失重）壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小，某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為i0，電梯在不同的運(yùn)動(dòng)過程中，電流表的示數(shù)分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列判斷中不正確的是 i02i0iti02i0iti02i0it甲乙丙丁i02i0ita甲圖表示電梯可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) b乙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng) c丙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng) d丁圖表示電梯可能做變減速下降運(yùn)動(dòng)2.如圖甲為在溫度為10左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻r1=20 k，r2=10 k，r3=40 k，rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示當(dāng) a、b端電壓 uab0時(shí)，電壓鑒別器使 s斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_ 3.如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測(cè)量車速和行程的裝置示意圖。a為光源，b為光電接收器，a、b均固定在車身上，c為小車的車輪，d為與c同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(hào)，被b接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)為n，累計(jì)脈沖數(shù)為n，則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是 ,小車速度的表達(dá)式為v= ；行程的表達(dá)式為= 。答案：當(dāng)堂檢測(cè)1、答案：紅外接收管2、答案：高電阻 電阻3、答案：溫度 電信號(hào) 指針式儀表 數(shù)字式儀表4、答案： ab5、答案： ad思路解析：當(dāng)電飯煲內(nèi)的溫度從t0升高到t1的過程中，熱敏電阻的電阻率隨溫度的升高而減小，則電阻r也隨著溫度的升高而減小，而加在電飯煲上的電壓u保持不變，由p1=知，此過程中電飯煲生熱功率p1隨溫度升高而增大，當(dāng)t=t1時(shí)，p1達(dá)到最大當(dāng)溫度從t1上升到t2過程中，隨著溫度的升高，增大，r增大，所以p1減??；而溫度越高，溫度與外界環(huán)境溫度的差別越大，電飯煲的散熱功率p2就越大；因此，在這之間的某一溫度會(huì)有p2=p1，即達(dá)到保溫狀態(tài)，設(shè)此時(shí)的溫度為t3，當(dāng)tp2，使溫度自動(dòng)上升至t3，當(dāng)tt3時(shí)，p2p1，會(huì)使電飯煲的溫度自動(dòng)降為t3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫效果6、答案：ad7、答案：d8、答案：d 課后練習(xí)與提高1.c 【解析】勻速時(shí)物體受力與靜止時(shí)相同，電流應(yīng)為i0，a項(xiàng)正確；勻加速上升時(shí)物體超重，壓力恒定，電流恒定且變大，b項(xiàng)正確，c項(xiàng)錯(cuò)誤；丁圖電流減小，電路中的電阻增大，故此過程壓力減小，可能為變減速下降，d項(xiàng)正確。故本題選c項(xiàng)。2.解析：設(shè)電路兩端電壓為u，當(dāng)uab=0時(shí)，有解得rt=20 k由圖乙可知，當(dāng)rt=20 k時(shí)，t=35。答案：353.解析：這是一道以實(shí)際問題為背景的實(shí)驗(yàn)題，顯然無法通過遷移課本實(shí)驗(yàn)中的方法來解決。但是題目給出了裝置圖，該圖及題文中的相關(guān)說明給我們一定提示，光束原來是連續(xù)的，是轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪使光束變?yōu)槊}沖，因此脈沖情況必定與