高二物理人教版選修32傳感器的應(yīng)用

1、傳感器的應(yīng)用重/難點重點：各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。難點：各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。 重/難點分析重點分析：光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。熱敏電阻將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量?；魻栐汛鸥袘?yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。難點分析：1、了解傳感器應(yīng)用的一般模式。2、理解應(yīng)變式力傳感器的應(yīng)用電子秤的工作原理。3、理解溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋的工作原理。4、理解溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗的工作原理5、理解光電傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器的工作原理。突破策略1、傳感器應(yīng)用的一般模式傳感器轉(zhuǎn)換或放大電路執(zhí)行機構(gòu)儀表顯示微機系統(tǒng)2力傳感器的應(yīng)用電子秤（1）電子秤的測力裝置是力傳感器，它是由

2、一個金屬梁和兩個應(yīng)變片一起組成了測力部分。（2）在金屬梁沒有力的情況下，金屬梁處于水平狀態(tài)，梁的上下應(yīng)變片的長度沒變且相等，兩應(yīng)變片的電阻大小也相等，當(dāng)給金屬梁施加豎直向下的力時，金屬梁會向下彎曲，使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長，電阻變大，兩端電壓也變大，而下邊的應(yīng)變片被擠壓收縮，電阻變小，兩端的電壓也減小，使得兩應(yīng)變片兩端電壓值不相等，存在差值，控制電路就通過這個差值，經(jīng)過放大電路將差值信號放大，再在顯示器上顯示出數(shù)字，即力F的大小。3溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的。電熨斗就是靠

3、溫度傳感器來控制溫度的。實驗：取一個報廢的日光燈啟輝器，去掉外殼，敲碎氖泡的玻璃，可以看到一個U型的雙金屬片，雙金屬片的旁邊有一根直立的金屬絲，兩者構(gòu)成一對觸點，常溫下觸點是分離的，用火焰靠近金屬片，可以看到雙金屬片的形狀變化，與金屬絲接觸，熄滅火焰，雙金屬片逐漸恢復(fù)原狀，兩個觸點分離。把這個啟動器用到溫控開關(guān)，可以控制小燈泡的亮和滅。電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。投影：電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）（1）常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，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，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱

4、。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)進行，起到自動控制溫度的作用。（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控制在不同溫度的目的。4溫度傳感器電飯鍋電飯鍋的主要部件鐵氧體，它的特點是常溫下，具有鐵氧體，能夠被磁鐵吸引，但是溫度上升到約為103時，就失去了磁性，不能被磁體吸引了。我們把手動開關(guān)接線螺絲觸點永磁鐵電熱板內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體103就叫做該材料的居里溫度或居里點。（1）開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。（2）水沸騰后，

5、鍋內(nèi)大致保持100不變。（3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點103”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱（4）如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100不變，溫度低于“居里點103”，電飯鍋不能自動斷電。只有水燒干后，溫度升高到103才能自動斷電。5光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器許多會議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報警器，火災(zāi)報警器是光傳感器應(yīng)用的又一實例。報警器帶孔的罩子內(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

6、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。實驗：把光敏電阻、多用表的直流電流檔和干電池按照圖甲連成電路，對光照的強度進行比較性測量。光敏電阻受到的光照越強，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，用它來測燈光對書桌的照明。比較兩者的差別。還可以按照圖乙，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。這個實驗也可以用硅光電池來做。由于光電池在受到光照

7、時可以自己產(chǎn)生電動勢，所以電路中不用電源。例1 用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個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質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動，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?，F(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后。汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為 10 N（取g）。（1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向。（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零。解析：傳感器上所顯示出的力的大小，即彈簧對傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對滑塊的彈力大小。（1）如圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力，右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力?；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度，根據(jù)牛頓第二定律有得與同方向，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，左彈簧伸長多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镹。滑塊