傳感器的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)文檔

1、第六章 傳感器 傳感器及其工作原理 主備教師：李世仙一、 內(nèi)容及其解析：傳感器應(yīng)用在生活中的各個(gè)方面，人類(lèi)已進(jìn)入電氣化和計(jì)算機(jī)時(shí)代，許多信息都需要轉(zhuǎn)化為電學(xué)量來(lái)處理。分析傳感器應(yīng)用的這些實(shí)例，目的在于認(rèn)識(shí)傳感器在工作過(guò)程中起了怎樣的作用，并不要求學(xué)生記住。二、目標(biāo)及其解析1、了解傳感器應(yīng)用的一般模式；2、理解電子秤、話(huà)筒、電熨斗的工作原理。3、會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電路三、問(wèn)題診斷分析 教科書(shū)使用了大量的圖片，有實(shí)物圖、原理圖、結(jié)構(gòu)圖、電路圖等，并且把它們與文字結(jié)合起來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。許多學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容不熟悉，需要加以引導(dǎo)。教學(xué)中，努力讓學(xué)生體驗(yàn)傳感器與現(xiàn)代生活和科技的密切關(guān)系。四、教學(xué)

2、支持條件分析 課前，可布置學(xué)生收集家庭中所能找到的傳感器。例如：電飯煲、電熨斗、電冰箱、各種遙控、手機(jī)說(shuō)明書(shū)。五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)第六章 傳感器 第二節(jié) 傳感器的應(yīng)用班級(jí)： 姓名： 課時(shí)：2課時(shí)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解傳感器應(yīng)用的一般模式；2、理解電子秤、話(huà)筒、電熨斗的工作原理。3、會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電路。二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)重、難點(diǎn)：各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。三、問(wèn)題與例題傳感器問(wèn)題1、傳感器應(yīng)用的一般模式：（閱讀教材開(kāi)頭幾段，然后合上書(shū)，在練習(xí)本上畫(huà)出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。）問(wèn)題2、幾個(gè)傳感器應(yīng)用的實(shí)例。 （1）力傳感器的應(yīng)用電子秤1、電子秤使用的測(cè)力裝置是什么？它是由什么元件

3、組成的？裝置:力傳感器 元件:金屬梁和應(yīng)變片 2、簡(jiǎn)述力傳感器的工作原理。兩個(gè)應(yīng)變片的形變引起電阻變化致使兩個(gè)應(yīng)變片的電壓差變化 3、應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？形變轉(zhuǎn)化為電壓 例題1、用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車(chē)上，傳感器b在前，傳感器a在后汽車(chē)靜止時(shí)，傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N（取g=10 ms2）（

4、1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時(shí)汽車(chē)的加速度大小和方向（2）當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零分析：傳感器上所顯示出的力的大小，即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大小解：（1）如圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力 F1=14N，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力 F2=6.0 N滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1，根據(jù)牛頓第二定律有 得4 m/s2a1與F1同方向，即向前（向右）（2）a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力，因兩彈簧相同，左彈簧伸長(zhǎng)多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镹?；瑝K所受合力產(chǎn)生

5、加速度，由牛頓第二定律得，a2=10m/s2，方向向左（2）溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗 電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）思考與討論：（1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，雙金屬片將怎樣起作用？ 常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過(guò)高時(shí)，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的？熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時(shí)可通過(guò)調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升

6、降螺絲，升降螺絲帶動(dòng)彈性鋼片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的難易，達(dá)到控制在不同溫度的目的例2、在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC 元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能對(duì)此，以下判斷正確的是（ ）通電后，其電功率先增大，后減小 通電后，其電功率先減小，后增大 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 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和t2之間的某一值不變A B C D分析：當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0升到t1的過(guò)程中，電阻器的電阻率隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在

7、滅蚊器上的電壓U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)t=t1時(shí)，P=P1達(dá)到最大當(dāng)溫度由t1升高到t2的過(guò)程中增大，R增大，P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P也就越大；因此在這之間的某一溫度t3會(huì)有P=P3= P，即電熱功率P減小到等于散熱功率時(shí)，即達(dá)到保溫；當(dāng)t<t3，P>P，使溫度自動(dòng)升高到t3；當(dāng)t>t3，P<P，使溫度自動(dòng)降為t3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫，正確答案為D。電飯鍋中的溫度傳感器主要元件是_，它的特點(diǎn)是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到約103時(shí)，就失去了磁性，不能被磁體吸引了這個(gè)溫度在物理學(xué)中

8、稱(chēng)為該材料的“_”或“居里點(diǎn)”感溫鐵氧體是用_、_和_混合燒結(jié)而成的答案：1.電阻應(yīng)變片；電阻；形變；電壓；力傳感器2控制電路的通斷；膨脹系數(shù)3感溫鐵氧體；居里溫度4氧化錳、氧化鋅、氧化鐵粉末（3）、光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器1、結(jié)構(gòu)圖 （課本59葉） 2、工作原理：在沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)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)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，產(chǎn)生大量煙霧，煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線(xiàn)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(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。例題3、如圖(1)所示為一測(cè)量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計(jì)，開(kāi)關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片

9、，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測(cè)得流過(guò)電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線(xiàn)如圖(2)所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)光控電路解析：由光敏電阻的特性曲線(xiàn)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(guò)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(dòng)控制電路如圖所示控制過(guò)程是：當(dāng)有光照時(shí)，光電流經(jīng)過(guò)放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸合使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，當(dāng)無(wú)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(kāi)始工作目標(biāo)檢測(cè)1電子秤使用的是()A超聲波傳感器B溫度傳感器C壓力傳感器 D紅外線(xiàn)傳感器2下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是()A電熨斗 B話(huà)筒C電飯鍋 D

10、測(cè)溫儀3關(guān)于電飯鍋的說(shuō)法正確的是()A電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是氧化鐵B鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時(shí)失去鐵磁性C用電飯鍋燒水，水開(kāi)時(shí)能自動(dòng)斷電D用電飯鍋煮飯時(shí)，若溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷電后，它不能自動(dòng)復(fù)位4傳感器是一種采集信息的重要器件下圖是由電容器作為傳感器來(lái)測(cè)定壓力變化的電路，當(dāng)待測(cè)壓力作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流若F向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流若F向上壓膜片電極，電路中不會(huì)出現(xiàn)電流若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力F發(fā)生變化若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力F不會(huì)發(fā)生變化ABCD配餐作業(yè)1關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說(shuō)法正確的是(

11、)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(shí)，其電阻變大；反之，變小C傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D外力越大，輸出的電壓差值也越大2將萬(wàn)用表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆檔，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rg的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的中央，若用不透光的黑紙將Rg包裹起來(lái)，表針將向_(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)，若用手電筒光照射Rg，表針將向_(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)3按下圖所示連接好電路，合上S，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是_；用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)兒，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡_，原因是_；停止吹風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)_；把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)_4如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)控溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開(kāi)關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103)時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)S2是一個(gè)自動(dòng)控溫開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70時(shí)，會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈分流電阻R1R2500，加熱電阻絲R350 ，兩燈電阻不計(jì)(1)分析電飯煲的工作原理；(2)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下