2022年傳感器的應(yīng)用教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案?jìng)鞲衅鞯膽?yīng)用教案【教學(xué)目標(biāo)】 1. 學(xué)問(wèn)與技能 : 1 、明白傳感器應(yīng)用的一般模式 ; 2 、懂得應(yīng)變式力傳感器的應(yīng)用電子秤的工作原理； 3 、懂得聲傳感器的應(yīng)用話(huà)筒的工作原理； 4 、懂得溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗的工作原理 5 、會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的有關(guān)傳感器應(yīng)用的掌握電路； 2. 過(guò)程與方法 : 通過(guò)試驗(yàn)結(jié)合物理學(xué)的學(xué)問(wèn), 探究電子秤、 話(huà)筒、電熨斗等的工作原理, 從而明白力傳感器、聲傳感器和溫度傳感器的一般應(yīng)用, 進(jìn)一步總結(jié)出傳感器應(yīng)用的一般模式； 3. 情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)愛(ài)好, 培育動(dòng)手才能 , 提高創(chuàng)新意識(shí) , 提高物理理論學(xué)問(wèn)與實(shí)際相結(jié)合的綜合實(shí)踐才能；【教學(xué)

2、重點(diǎn)】 : 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)；【教學(xué)難點(diǎn)】 : 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)；【教學(xué)方法】 :PPT 課件 , 演示試驗(yàn) , 講授【教學(xué)用具】 : 小型電子秤 , 話(huà)筒 , 電熨斗、示波器；【教學(xué)過(guò)程】一、引入新課 師: 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了傳感器及其工作原理；傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量, 并把它們依據(jù)肯定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量 , 或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類(lèi)元件； 請(qǐng)大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、 霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件 . 同學(xué)摸索后回答 : 光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量；熱敏電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量；霍爾

3、元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué) 量； 這節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用 二、進(jìn)行新課1、傳感器應(yīng)用的一般模式 師: 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；提 示: 一般情形下 , 傳感器產(chǎn)生的信號(hào)特別柔弱 , 要想觸發(fā)掌握電路 , 此信號(hào)必需進(jìn)一步放大才 , 即放大器；可以 , 所以需要放大電路 生: 閱讀教材并在練習(xí)本上畫(huà)出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖；師: 下面學(xué)習(xí)幾個(gè)傳感器應(yīng)用的實(shí)例； 2. 力傳感器的應(yīng)用-電子秤師 : 閱讀教材 61 頁(yè)最終一段 , 摸索并回答疑題； 1 電子秤使用的測(cè)力裝置是什么 .它是由什么元件組成的 . 2 簡(jiǎn)述

4、力傳感器的工作原理；應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量 . 生: 閱讀教材 , 摸索并回答疑題； 3生 1: 電子秤的測(cè)力裝置是力傳感器 分；, 它是由一個(gè)金屬梁和兩個(gè)應(yīng)變片一起組成了測(cè)力部生 2: 在金屬梁沒(méi)有力的情形下 , 金屬梁處于水平狀態(tài) , 梁的上下應(yīng)變片的長(zhǎng)度沒(méi)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(shí) , 金屬梁會(huì)向下彎曲 , 使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長(zhǎng) , 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 , 掌握電路就通過(guò)這個(gè)差值 ,經(jīng)過(guò)放大電路將差值

5、信號(hào)放大 , 再在顯示器上顯示出數(shù)字 , 即力 F 的大?。幻麕熅?優(yōu)秀教案生 3: 應(yīng)變片能夠?qū)⑿巫冞@個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量；師: 總結(jié)點(diǎn)評(píng) , 結(jié)合板畫(huà)強(qiáng)調(diào)講解應(yīng)變片測(cè)力原理； 3. 聲傳感器的應(yīng)用-話(huà)筒師 : 閱讀教材 62 頁(yè)有關(guān)內(nèi)容 , 摸索并回答疑題； 1話(huà)筒的作用是什么. . 2說(shuō)明動(dòng)圈式話(huà)筒的工作原理和工作過(guò)程； 3說(shuō)明電容式話(huà)筒的工作原理和工作過(guò)程；這種話(huà)筒的優(yōu)點(diǎn)是什么4 駐極體話(huà)筒的工作原理是什么.有何優(yōu)點(diǎn) . 生 : 閱讀教材 , 摸索并回答疑題；生 1: 話(huà)筒的作用是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；生 2: 動(dòng)圈式話(huà)筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；膜片接收到聲波后引起振動(dòng)

6、, 連接在膜片上的線(xiàn)圈隨著一起振動(dòng) , 線(xiàn)圈在永磁體的磁場(chǎng)里振動(dòng)從而產(chǎn)生感應(yīng)電流 電信號(hào) , 感應(yīng)電流的大小和方向都變化 , 振幅和頻率的變化都由聲波打算 , 這個(gè)信號(hào)電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器 , 從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音；生 3: 電容式話(huà)筒的工作原理 : 利用電容器充放電形成的充放電電流；薄金屬膜 M 和固定電極 N 形成一個(gè)電容器 , 被直流電源充電 . 當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí) , 電容發(fā)生變化 , 電路中形成變化的電流 , 于是電阻 R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓. 優(yōu)點(diǎn) : 保真度好；生 4: 駐極體話(huà)筒的原理同電容式話(huà)筒, 只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜. 優(yōu)點(diǎn) :

7、體積小 , 重量輕 , 價(jià)格廉價(jià) , 靈敏度高 , 工作電壓低；師: 指出 : 駐極體話(huà)筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象 : 將電介質(zhì)放入電場(chǎng)中 , 在前后兩個(gè)表面上會(huì)分別顯現(xiàn)正電荷與負(fù)電荷的現(xiàn)象 . 某些電介質(zhì)在電場(chǎng)中被極化后 , 去掉外加電場(chǎng) , 仍舊會(huì)長(zhǎng)期保持被極化的狀態(tài) , 這種材料稱(chēng)為駐極體 . 師: 演示試驗(yàn) : 依據(jù)如下列圖的連接駐極體話(huà)筒的工作電路 , 話(huà)筒的輸出端經(jīng)過(guò)隔直電容接到示波器；對(duì)著話(huà)筒喊話(huà) , 觀(guān)看示波器的熒光屏上的波形 , 再用另外一人同樣對(duì)話(huà)筒喊話(huà) , 比較兩次聲音產(chǎn)生的波形有什么不一樣；上述過(guò)程 , 就是話(huà)筒將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程；生: 觀(guān)看試驗(yàn)現(xiàn)象；現(xiàn)象 :

8、不同的聲波信號(hào), 熒光屏上顯示的波形不同；說(shuō)明話(huà)筒產(chǎn)生的電信號(hào)是由接收到的聲波掌握的；4. 溫度傳感器的應(yīng)用- 電熨斗, 它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號(hào), 通常是利用師 : 溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而轉(zhuǎn)變的特性制成的. 電熨斗就是靠溫度傳感器來(lái)掌握溫度的；試驗(yàn) : 取一個(gè)報(bào)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(gè) 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(duì)觸點(diǎn) , 常溫下觸點(diǎn)是分別的 ,用火焰靠近金屬片 , 可以看到雙金屬片的外形變化 , 與金屬絲接觸 , 熄滅火焰 , 雙金屬片逐步復(fù)原原狀 , 兩個(gè)

9、觸點(diǎn)分別；把這個(gè)啟動(dòng)器用到溫控開(kāi)關(guān) , 可以掌握小燈泡的亮和滅；生: 做試驗(yàn) , 觀(guān)看試驗(yàn)現(xiàn)象；師: 電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器；這種傳感器的作用是掌握電路的通斷；投影 : 電熨斗結(jié)構(gòu)圖 如下列圖 摸索與爭(zhēng)論 : 1 常溫下 , 上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的仍是分別的 .當(dāng)溫度過(guò)高時(shí) , 雙金屬片將怎樣起作用 . 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 . 參考答案 :1 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 , 就雙金屬片向下彎曲 , 使觸點(diǎn)分別 , 從而切斷電源 ,

10、停止加熱 . 溫度降低后 , 雙金屬片復(fù)原原狀 , 重新接通電路加熱 , 這樣循環(huán)進(jìn)行 , 起到自動(dòng)掌握溫度的作用 . 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(shí)可通過(guò)調(diào)溫旋鈕調(diào)劑升降螺絲 , 升降螺絲帶動(dòng)彈性鋼片升降, 從而轉(zhuǎn)變觸點(diǎn)接觸的難易, 達(dá)到掌握在不同溫度的目的. 名師精編 優(yōu)秀教案拓展 : 溫度傳感器的另一應(yīng)用-電冰箱的溫控裝置如下列圖是某種電冰箱內(nèi)溫度掌握器的結(jié)構(gòu) , 銅質(zhì)的測(cè)溫泡 1, 細(xì)管 2 和彈性金屬膜盒 3連成密封的系統(tǒng) , 里面充有氯甲烷盒它的蒸汽 , 構(gòu)成一個(gè)溫度傳感器 , 膜盒 3 為扁圓形 , 右表面固定 , 左表面通過(guò)小柱體與彈簧片 4 連接 ,

11、 盒中氣體的壓強(qiáng)增大時(shí) , 盒體就會(huì)膨脹 , 測(cè)溫泡 1安裝在冰箱的冷藏室中；5、6 分別是電路的動(dòng)觸點(diǎn)盒靜觸點(diǎn) , 掌握制冷壓縮機(jī)的工作 , 拉簧 7的兩端分別連接到彈簧片 4 盒連桿 9 上；連桿 9 的下端是裝在機(jī)箱上的軸；凸輪 8 是由設(shè)定溫度的旋鈕掌握的 , 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)凸輪連桿上端右移 , 從而加大對(duì)彈簧 7 的拉力；自動(dòng)控溫原理 : 如下列圖是某種電冰箱內(nèi)溫度掌握器的結(jié)構(gòu) , 銅制的測(cè)溫泡 1、細(xì)管 2 和彈性金屬膜盒3 連通成密封的系統(tǒng) , 里面充有氯甲烷和它的蒸汽 , 構(gòu)成了一個(gè)溫度傳感器 , 膜盒為扁圓形 ,右表面固定 , 左表面通過(guò)小柱體與彈簧片 4 連接 , 盒中氣體的

12、壓強(qiáng)增大時(shí) , 盒體就會(huì)膨脹 , 測(cè)溫泡 1 安裝在冰箱的冷藏室中；5、6 分別是電路的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn) , 掌握制冷壓縮機(jī)的工作 ,拉簧 7 的兩端分別連接到彈簧片和連桿 9 上, 連桿 9 的下端裝在機(jī)箱上的軸 , 凸輪 8 是由設(shè)定溫度的旋鈕掌握的 , 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)凸輪連桿上端右移 , 從而加大對(duì)彈簧 7 的拉力；當(dāng)冷藏室里的溫度上升時(shí) ,1 、 2、3 中的氯甲烷受熱膨脹 , 彈性金屬膜盒 3 的左端膨脹 , 推動(dòng)彈簧片 4 向左轉(zhuǎn)動(dòng) , 使 5、6 接觸 , 掌握的壓縮機(jī)電路開(kāi)頭工作制冷 , 當(dāng)溫度下降到肯定程度 , 氯甲烷受冷收縮 ,5 、6 又分開(kāi) , 制冷終止 , 直到下次溫度上

13、升再重復(fù)上述過(guò)程；溫度設(shè)定原理 : 將凸輪 8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) , 凸輪將連桿 9 向右頂 , 使得彈簧 7 彈力增大 , 此時(shí)要將 5、6 觸點(diǎn)接通 , 所需要的力就要大些 , 溫度要高一些 , 即溫控?fù)鯌?yīng)低一些 例如 1 級(jí), 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)凸輪 8, 掌握的溫度低一些 , 控溫?fù)跻咭恍?三 典型例題 例 1. 用如下列圖的裝置可以測(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

14、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 g10 m/s2. 1 如傳感器 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 如下列圖 , 依題意 : 左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力 F114N, 右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力 F26.0 N

15、. 滑塊所受合力產(chǎn)生加速度 a1, 依據(jù)牛頓其次定律有 得 4 m/s2 a1 與 F1 同方向, 即向前 向右 . 2a 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)?N；滑塊所受合力產(chǎn)生加速度 , 由牛頓其次定律得,a210m/s2, 方向向左 . 例 2、如圖 5 是電容式話(huà)筒的示意圖 , 它是利用電容制作的傳感器 ,話(huà)筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層 , 膜后距膜幾十微米處有一金屬板 , 振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極 , 在兩極間加一電壓 U,人對(duì)著話(huà)筒說(shuō)話(huà)時(shí) , 振動(dòng)膜前后振動(dòng) ,使電容發(fā)生變化 , 導(dǎo)致話(huà)筒所在電路中的其它量發(fā)生變化 , 使聲音信號(hào)被話(huà)筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào) ,其中導(dǎo)致電容變化的緣由可能是容器兩板間的 A A 距離變化 B 正對(duì)面積變化 C 介質(zhì)變化 D 電壓變化【課堂總結(jié)】本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題 : 力傳感器的應(yīng)用- 電子秤聲傳感器的應(yīng)用- 話(huà)筒溫度傳感器的應(yīng)用- 電熨斗力傳感器是把力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)名師精編優(yōu)秀教案,