高中物理《傳感器及其工作原理》教案6新人教版選修3-2

1、傳感器及其工作原理一、教學(xué)目標(biāo)概覽1 、知道什么是傳感器，傳感器的工作原理。2 、知道傳感器中常見的三種敏感元件及其它們的工作原理。3 、了解電容式傳感器的應(yīng)用。二、聚焦重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：理解并掌握傳感器的三種常見敏感元件的工作原理。難點(diǎn)：分析并設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路。三、教學(xué)互動(dòng)（一）傳感器1 、概念： _ 。2 、原理圖：3 、三種常見的敏感元件（ 1）光敏電阻材料及構(gòu)造工作原理功能：把 _（光學(xué)量）轉(zhuǎn)換為_（電學(xué)量）。（ 2）熱敏電阻和金屬熱電阻熱敏電阻a ）材料b ）特點(diǎn)c ）功能：把 _轉(zhuǎn)換為 _（電學(xué)量）。d ）分類：正溫度系數(shù)PTC熱敏電阻（特點(diǎn)）負(fù)溫度系數(shù)NTC熱敏電阻（特點(diǎn)）金屬熱

2、電阻a ）材料b ）特點(diǎn)c ）功能：把 _轉(zhuǎn)換為 _（電學(xué)量）。（ 3）霍爾元件材料及構(gòu)造霍爾電壓： _ 。推導(dǎo)：功能：把 _（磁學(xué)量）轉(zhuǎn)換為_（電學(xué)量）。（二）傳感器的分類1 、分類2 、電容式傳感器用心愛心專心1四、課堂探究【例 1】有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、 B 兩點(diǎn)后，用墨紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是（）A、置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B、置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C、用墨紙包住元件與不用墨紙包住元件相比，

3、歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D、用墨紙包住元件與不用墨紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻【例 2】如圖所示：（ 1）圖甲是_的電容式傳感器，原理是_ ；（ 2）圖乙是_的電容式傳感器，原理是_ ；（ 3）圖丙是_的電容式傳感器，原理是_ ；（ 4）圖丁是_的電容式傳感器，原理是_ ?！纠?3】如圖所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與 NTC熱敏電阻 Rt 的兩端相連，這時(shí)指針恰好指在刻度盤的正中間。若往Rt 上擦一些酒精，指針將向_（填“左”或“右” ）移動(dòng)；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向Rt ，則指針將向_（填“左”或“右” ）移動(dòng)。（遷移）若

4、Rt 為 PTC熱敏電阻，情況如何？【例 4】電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（即單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面積的流體的體積） 。為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的 a、 b、c。流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連（圖中的虛線） 。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料， 前后兩面是絕緣材料。 現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面。 當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)， 在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻 R 的電流表的兩端連接， I 表示測(cè)得的電流值。已知流 體 的 電 阻 率 為 ，

5、 不 計(jì) 電 流 表 的 內(nèi) 阻 ， 則 可 求 得 流 量 為（）用心愛心專心2A、 I (bRc ) B 、 I (aRb ) C 、 I (cRa ) D 、 I ( Rbc)BaBcBbBa五、課堂跟蹤反饋1.PTC熱敏電阻隨溫度升高而_， NTC熱敏電阻隨溫度升高而_；光敏電阻在光照射下其電阻顯著_.2. 如圖所示，是一種測(cè)定角度的傳感器，當(dāng)彼此絕緣的金屬板構(gòu)成的動(dòng)片和定片之間的角度 發(fā)生變化時(shí)，試分析傳感器是如何將這種變化轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的 ?3. 如圖所示是電阻式溫度計(jì)，一般是利用金屬鉑做的，已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況， 測(cè)出鉑絲的電阻就可以知道其溫度 . 這實(shí)際上是一個(gè)傳感器，

6、它是將 _轉(zhuǎn)化為 _來進(jìn)行測(cè)量的 .4. 在自動(dòng)恒溫裝置中，某種半導(dǎo)體材料的電阻率與溫度的關(guān)系如圖所示，已知這種材料具有發(fā)熱和控溫雙重功能，下列說法正確的是：(1)通電前材料的溫度低于t ，通電后，電壓保持不變， 它們功率是（）1A. 先增大后減小B. 先減小后增大C. 達(dá)到某一溫度后功率不變D. 功率一直在變化(2)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在（）A.t1B.t 2C.t 1到 t 2的某個(gè)溫度上D. 大于 t 2的某個(gè)溫度上5. 在如圖的電路中，電源兩端的電壓恒定，L 為小燈泡， R為光敏電阻， D 為發(fā)光二極管 ( 電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng) ) ，且 R 與 D間距不變，下列

7、說法正確的是（）A. 當(dāng)滑動(dòng)觸頭 P向左移動(dòng)時(shí)， L消耗的功率增大B. 當(dāng)滑動(dòng)觸頭 P向左移動(dòng)時(shí)， L消耗的功率減少C. 當(dāng)滑動(dòng)觸頭 P向右移時(shí)， L消耗的功率可能不變D. 無論怎樣移動(dòng)觸頭 P， L消耗的功率都不變6. 如圖所示， 將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，用光照射光敏電阻時(shí)，表針的偏角為 ；現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)?' ，則可判斷（）A. '= B. '< C. '> D. 不能確定 和 ' 的關(guān)系用心愛心專心3六、課后自主評(píng)價(jià)1. 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

8、裝置的示意圖， 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)光的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后就成脈沖光信號(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)的脈沖數(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)量的物理量或數(shù)據(jù)是_ ；小車速度的表達(dá)式為 v=_；行程的表達(dá)式為 s=_.2. 用傳感器進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)，常常要用到繼電器. 如圖所示為初中學(xué)過的繼電器原理示意圖 . 其中 L 是電磁鐵， 當(dāng) ab 間接通電源后，銜鐵 S 被吸引向下，這樣， ce 由原來閉合接通的狀

9、態(tài)變?yōu)閿嚅_，而 cd 則由原來斷開的狀態(tài)變?yōu)殚]合接通 . 通常將傳感器、低壓電源接入與電磁鐵L 相連的 ab 回路來執(zhí)行對(duì)繼電器的控制，而cde回路則用來執(zhí)行對(duì)有關(guān)電器的控制，試設(shè)計(jì)一個(gè)用光敏電阻來控制路燈的實(shí)驗(yàn)電路，要求是光暗時(shí)燈亮，光亮?xí)r燈熄 . 可供選擇的儀器如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線 .3. 如圖所示是彩色電視接收機(jī)的消磁電路示意圖，R 是熱敏電阻， L 是消磁線圈，試說明此電路的工作過程。4.（ 2003 上海）圖為某一熱敏電阻 （電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感）的I-U 關(guān)系曲線圖。（ 1）為了通過測(cè)量得到圖中所示I-U關(guān)系的完整曲

10、線，圖（a）和（ b）兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖_；簡(jiǎn)要說明理由： _ ；（電源電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0100 ）（ 2）在右圖所示的電路中，電源電壓恒為 9V，電流表讀數(shù)為 70mA，定值電阻 R1250 。由熱敏電阻的 I-U 關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為 _V；電阻 R2_ ；（ 3）舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子。用心愛心專心45. （ 2005 上海）一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為 2mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn)，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動(dòng)，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時(shí)，傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線。圖（a）為該裝置示意圖，圖（b）為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間