高中物理 第六章 傳感器課件 新人教版選修3-2.ppt
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1傳感器及其工作原理2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用本章總結(jié)提升,,第六章傳感器,第六章傳感器,1傳感器及其工作原理,1傳感器及其工作原理,1傳感器及其工作原理│三維目標(biāo),三維目標(biāo),【知識(shí)與技能】(1)知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義．(2)通過實(shí)驗(yàn)，知道常見傳感器的工作原理．(3)初步探究使用和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器．,,1傳感器及其工作原理│三維目標(biāo),【過程與方法】(1)通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，讓學(xué)生了解傳感器、熟悉傳感器的工作原理．(2)讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力．,,1傳感器及其工作原理│三維目標(biāo),【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】在理解傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，通過自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器，體驗(yàn)科技創(chuàng)新的樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣.,,1傳感器及其工作原理│重點(diǎn)難點(diǎn),重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】幾種常見傳感器的工作原理(演示實(shí)驗(yàn))．【難點(diǎn)】學(xué)生自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器．,,1傳感器及其工作原理│教學(xué)建議,教學(xué)建議,學(xué)生有較強(qiáng)的解題能力，但學(xué)生的技術(shù)知識(shí)甚至技術(shù)常識(shí)十分貧乏，動(dòng)手能力也不強(qiáng)，因此本章內(nèi)容并非想象中的那樣易學(xué)．教師在教學(xué)過程中要充分運(yùn)用演示、講解和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問題的能力和設(shè)計(jì)有關(guān)技術(shù)的能力．對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)，無論是演示實(shí)驗(yàn)還是分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都表現(xiàn)出極大的興趣．本堂課課前，允許全班學(xué)生自由組合成八個(gè)探究小組，這樣一來，學(xué)生實(shí)驗(yàn)和思考就更加自然化和常態(tài)化，能表現(xiàn)出最佳的思維狀態(tài)．,,1傳感器及其工作原理│教學(xué)建議,用幾個(gè)有趣的傳感器實(shí)驗(yàn)引入課題，激發(fā)學(xué)生探究傳感器原理的興趣．給出“傳感器就是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量”的概念之后，重點(diǎn)介紹光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻．安排音樂茶杯和火警裝置兩個(gè)設(shè)計(jì)性問題讓學(xué)生體會(huì)傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用．結(jié)合電容、霍爾效應(yīng)、電阻定律等知識(shí)讓學(xué)生設(shè)計(jì)傳感器，進(jìn)一步深化傳感器的工作原理．,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】準(zhǔn)備知識(shí)：從上世紀(jì)八十年代起，國(guó)際上出現(xiàn)了“傳感器熱”．傳感器在當(dāng)今科技發(fā)展中有著十分重要的地位．本課的設(shè)計(jì)思路是通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，了解什么是傳感器，傳感器是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的，傳感器在生產(chǎn)、生活中有哪些具體應(yīng)用，為學(xué)生利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自控裝置作一鋪墊．教學(xué)時(shí)力避深?yuàn)W的理論，側(cè)重于聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感和崇尚科學(xué)的精神．,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,今天我們生活中常用的電視、空調(diào)的遙控器是如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控的？樓梯上的電燈如何能人來就開，人走就熄的？工業(yè)生產(chǎn)中所用的自動(dòng)報(bào)警器、恒溫烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐華夏大地時(shí)，機(jī)場(chǎng)、車站、港口又是如何實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確地檢測(cè)體溫的？所有這些，都離不開一個(gè)核心，那就是本堂課將要學(xué)習(xí)的傳感器．,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入二】2003年6月10日，勇氣號(hào)發(fā)射升空；接下來的7個(gè)多月里，勇氣號(hào)成功完成6次軌道調(diào)整；登陸前一小時(shí)左右，推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)，調(diào)整熱擋板，準(zhǔn)備著陸；滑行臺(tái)分離，進(jìn)入火星大氣層；打開降落傘，著陸器從它的后艙里脫離出來；啟動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)開始測(cè)定它的高度和直降落速度；同時(shí)，氣囊充氣，準(zhǔn)備軟著陸；反向推動(dòng)器點(diǎn)火，離地面只有100米左右，三個(gè)火箭同時(shí)點(diǎn)火，確保在距離火星表面13米時(shí)達(dá)到0速度，拋棄降落傘，自由下落；,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,在火星地表開始滾動(dòng)，最后停下；著陸后，同時(shí)收回氣囊，展開太陽能電池板，啟動(dòng)廣角照相機(jī)；通過奧德賽飛船向地球傳輸完數(shù)據(jù)，勇氣號(hào)就進(jìn)入休眠狀態(tài)了．這臺(tái)十多個(gè)小時(shí)前成功登陸的火星車，迎來抵達(dá)“紅色星球”后的第一個(gè)早晨．火星時(shí)間早上8點(diǎn)12分，地面控制人員用英國(guó)搖滾樂隊(duì)披頭士的歌曲《GoodDaySunshine》“喚醒”了遠(yuǎn)在火星上的“勇氣”號(hào)，它在地面控制下展開電池板為自己充電，開始一天繁忙的工作．勇氣號(hào)的主要任務(wù)是探測(cè)火星上是否存在水和生命，并分析其物質(zhì)成分，以推斷火星能否通過改造適合生命生存．,,1傳感器及其工作原理│新課導(dǎo)入,遠(yuǎn)離我們億萬公里之遙的小小探測(cè)器為什么能如此聽話地“任人擺布”？人們又是如何操控它的？其實(shí)人們不必直接接觸，就可以控制一些電器．例如用紅外線遙控器控制電視的開關(guān)；用聲音的強(qiáng)弱控制走廊內(nèi)照明燈的開關(guān)等．要想知道這些自動(dòng)控制的道理，就要學(xué)習(xí)一些有關(guān)傳感器的知識(shí)．,,1傳感器及其工作原理│知識(shí)必備,知識(shí)必備,1．能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等_____量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的物理量(通常是電壓、電流等_____量)，或轉(zhuǎn)換為電路的______的元件叫傳感器．2．制作傳感器常用的元器件有__________、__________和金屬熱電阻、_________等．,物理,通斷,電學(xué),光敏電阻,熱敏電阻,霍爾元件,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)一傳感器[想一想]如圖611所示，小盒子A的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，盒外沒有開關(guān)，但是把磁鐵B放到盒子上面，燈泡就會(huì)發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡熄滅．盒子里有什么樣的裝置，才能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？,,圖6-1-1,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】盒子里用到了干簧管，把干簧管串入電路，當(dāng)磁鐵靠近時(shí)兩個(gè)簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關(guān)的作用．,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),物理,電壓,電流,敏感元件,電學(xué)量,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例1(多選)下列說法正確的是()A．傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)B．干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器C．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D．傳感器是把力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的主要工具,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),ABD[解析]傳感器的任務(wù)就是采集信息，A對(duì)；干簧管的主要構(gòu)造是由平行不接觸的兩個(gè)極易被磁化的軟鐵片組成的，它靠近磁場(chǎng)時(shí)被磁化后相互吸引而接觸，B對(duì)；由傳感器的定義知D對(duì)．,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二光敏電阻[想一想]工廠生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線上安裝計(jì)數(shù)器后，就可以準(zhǔn)確得知生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，圖612為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是什么？,,圖6-1-2,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】當(dāng)光被產(chǎn)品擋住時(shí)，R1電阻增大，電路中電流減小，R2兩端電壓減小，信號(hào)處理系統(tǒng)得到低電壓，每通過一個(gè)產(chǎn)品信號(hào)處理系統(tǒng)就獲得一次低電壓，就計(jì)數(shù)一次．,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)]1．光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性______，即光敏電阻的阻值隨光照增強(qiáng)而______．2．光敏電阻能夠把_________這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為______這個(gè)電學(xué)量．,減小,變好,光照強(qiáng)弱,電阻,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例2(多選)如圖613所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)(),,圖6-1-3,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),A．電壓表的示數(shù)增大B．R2中電流減小C．小燈泡的功率增大D．電路的路端電壓增大,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),ABC[解析]當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，電壓表的示數(shù)增大，因內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．由路端電壓減小，R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項(xiàng)正確．由干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項(xiàng)正確．,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)三熱敏電阻和金屬熱電阻[想一想]如圖614所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(溫度升高，電阻減小)RT的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中央．若在RT上擦一些酒精，表針將如何擺動(dòng)？若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將如何擺動(dòng)？,,圖6-1-4,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】由于酒精蒸發(fā)，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，指針將向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻RT溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏．,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),[要點(diǎn)總結(jié)]1．熱敏電阻：用________材料制成，對(duì)于具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其電阻值隨溫度______而減?。?．金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度______而增大，利用這一特性金屬絲也可以制作______傳感器，這種傳感器稱為金屬熱電阻．3．熱敏電阻和金屬熱電阻都能夠把_____這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為______這個(gè)電學(xué)量．金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，而熱敏電阻的________較好．,升高,半導(dǎo)體,升高,溫度,溫度,電阻,靈敏度,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例3如圖615所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)(),,圖6-1-5,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng)D．小燈泡的亮度變?nèi)?1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),C[解析]R2與燈泡L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻R2溫度降低時(shí)，它的電阻值增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈泡L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò)．,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)四霍爾元件[要點(diǎn)總結(jié)]1．霍爾元件如圖616所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體(例如砷化銦)薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，它就成了一個(gè)霍爾元件．,,圖6-1-6,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),電壓,磁感應(yīng)強(qiáng)度,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),例4在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab＝1.010－2m、長(zhǎng)bc＝4.010－2m、厚h＝110－3m，水平放置在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，bc方向通有I＝3.0A的電流，如圖617所示，沿薄片寬度產(chǎn)生1.010－5V的橫向電壓．,,,圖6-1-7,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)假定載流子是電子，a、b兩端中的哪端電勢(shì)較高？(2)薄片上形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率多大？,,1傳感器及其工作原理│學(xué)習(xí)互動(dòng),,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,備用習(xí)題,1．如圖所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制成的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層，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)著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，從而使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的(),,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A．距離變化B．正對(duì)面積變化C．電介質(zhì)變化D．電壓變化,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A[解析]振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使振動(dòng)膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,2．如圖所示是一種測(cè)定油箱油量多少或變化多少的裝置．其中電源電壓保持不變，R是滑動(dòng)變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端．在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出)，通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況．,,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,(1)你認(rèn)為電壓表應(yīng)該接在圖中的________兩點(diǎn)之間，按照你的接法請(qǐng)回答：當(dāng)油箱中油量減少時(shí)，電壓表的示數(shù)將________(選填“增大”或“減小”)．(2)將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間，當(dāng)油量變化時(shí)，電壓表的示數(shù)變化有何不同？,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,(1)c、d減小(2)見解析[解析](1)由圖可知，當(dāng)油箱內(nèi)液面高度變化時(shí)，R的金屬滑片將會(huì)移動(dòng)，從而引起R兩端電壓的變化．當(dāng)油量減少時(shí)，R接入電路的電阻會(huì)增大，電路中的電流會(huì)減小，c、d間的電壓會(huì)減?。?dāng)把電壓表接在c、d兩點(diǎn)間，電壓表示數(shù)減小時(shí)，表示油量在減少．(2)①把電壓表接在b、c之間，油量增加時(shí)，R接入電路的電阻減小，電壓表的示數(shù)減??；油量減少時(shí)，R接入電路的電阻，電壓表的示數(shù)增大．②把電壓表接在c、d之間，油量增加時(shí)，R接入電路的電阻減小，電路中電流增大，則R′兩端的電壓增大，電壓表的示數(shù)增大，同理，油量減少時(shí)，電壓表的示數(shù)減?。?,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,3．(多選)如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻．當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)(),,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A．電壓表的示數(shù)增大B．R2中的電流減小C．小燈泡的功率增大D．電路的路端電壓增大,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,ABC[解析]當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓隨干路電流增大而增大，從而電壓表的示數(shù)增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，電路的路端電壓減小，A正確，D錯(cuò)誤．因路端電壓減小，而R1兩端電壓增大，故R2兩端電壓減小，則R2中的電流減小，B正確．結(jié)合干路電流增大知，流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C正確．,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,4．(多選)如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件，d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況．以下說法中正確的是(工作面是指較大的平面)(),,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,A．將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大B．在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平C．在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平D．改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,5．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，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ρ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為(),,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,1傳感器及其工作原理│備用習(xí)題,,,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),自我檢測(cè),1．(傳感器)傳感器是把非電學(xué)量(如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．圖618為一種電容傳感器示意圖，電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．電路中a、b構(gòu)成一個(gè)電容器，b是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜，若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動(dòng)，則a在振動(dòng)過程中(),,圖6-1-8,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),A．a(chǎn)、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．a(chǎn)、b板所帶的電荷量不變C．電路中始終有方向不變的電流D．向右位移最大時(shí)，電容器的電容最大,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),2．(光敏電阻)如圖619所示，將一光敏電阻接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θ；現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角為θ′，則可判斷(),,圖6-1-9,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能確定,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),B[解析]光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，用手掌擋住部分光線，阻值變大，指針偏轉(zhuǎn)角度變?。?1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),3．(熱敏電阻和金屬熱電阻)在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用，其中熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏電阻特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，安裝好如圖6110所示裝置．向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20℃，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出熱敏電阻的阻值R1.然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為60℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說法正確的是(),1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),,圖6-1-10,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),A．應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用大量程測(cè)量B．應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用小量程測(cè)量C．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率大的擋D．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率小的擋,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),D[解析]多用電表與熱敏電阻構(gòu)成的回路中未接入電源，故不能用電流擋，A、B均錯(cuò)；當(dāng)溫度升高時(shí)多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度較大，說明熱敏電阻的阻值變小了，應(yīng)該換用倍率小的擋，C錯(cuò)誤，D正確．,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),4．(霍爾元件)霍爾元件能()A．把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量B．把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量C．把力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量D．把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量,1傳感器及其工作原理│自我檢測(cè),2傳感器的應(yīng)用,2傳感器的應(yīng)用,3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用,3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│三維目標(biāo),三維目標(biāo),【知識(shí)與技能】(1)了解力傳感器在電子秤上的應(yīng)用．(2)了解聲傳感器在話筒上的應(yīng)用．(3)了解兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理．(4)通過實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)傳感器作用的體會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│三維目標(biāo),【過程與方法】(1)通過實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用．(2)通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動(dòng)手能力，體會(huì)傳感器在實(shí)際中的應(yīng)用．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│三維目標(biāo),【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】(1)在了解傳感器的原理及應(yīng)用時(shí)，知道已學(xué)知識(shí)在生活、生產(chǎn)、科技社會(huì)中的價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度．(2)在實(shí)驗(yàn)中通過動(dòng)手組裝和調(diào)試，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│重點(diǎn)難點(diǎn),重點(diǎn)難點(diǎn),【重點(diǎn)】(1)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)．(2)了解斯密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)，能夠分析光控電路的工作原理．(3)溫度報(bào)警器電路的工作原理．【難點(diǎn)】(1)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)．(2)光控電路和溫度報(bào)警器電路的工作原理．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│教學(xué)建議,教學(xué)建議,傳感器是新課程教材中新增設(shè)的十分重要的一部分內(nèi)容．在課程標(biāo)準(zhǔn)中傳感器部分卻屬于“了解”水平．對(duì)傳感器的概念和傳感器的工作原理都只是要求知道．事實(shí)上，課本對(duì)于傳感器的定義也是屬于描述性的，并沒有確切的一個(gè)定義．而傳感器的工作原理是十分復(fù)雜的，涉及大學(xué)里面數(shù)字電路的一些知識(shí)，對(duì)于高中生的認(rèn)知水平來說，要想完全理解還是有很大困難的．因此，教材對(duì)于傳感器的工作原理也只是作為簡(jiǎn)單電路中的一個(gè)器件來進(jìn)行講述，并沒有涉及傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的邏輯電路等．所以，在給學(xué)生講解時(shí)，需要注意難度的把握．通過課本或者日常生活中的實(shí)例或者小實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行講解．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│教學(xué)建議,絕大多數(shù)同學(xué)親眼見過或者聽說過“聲控?zé)簟?，使用過冰箱、空調(diào)、飲水機(jī)，看到過電子秤、自動(dòng)門等．他們對(duì)這些東西十分熟悉，但卻并不了解其自動(dòng)控制的奧秘，所以心中一直心存疑惑．教師可以利用學(xué)生的疑惑來進(jìn)行新課的引入，從“生活走向物理”，引導(dǎo)學(xué)生逐漸深入地揭開傳感器的神秘面紗．有條件的話，本節(jié)課教學(xué)要盡量讓學(xué)生多觀察、多動(dòng)手，至少要讓學(xué)生多看看相關(guān)的視頻文件．教學(xué)中多舉一些生活相關(guān)的實(shí)例，如走廊里的聲、光控開關(guān)及溫度報(bào)警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動(dòng)控制、銀行門口的自動(dòng)門等．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入一】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，并把它們按照一定的規(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？生：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．師：這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用．[板書課題]傳感器的應(yīng)用,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入二】師：同學(xué)們，我們今天在上新課之前，先來做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)．同學(xué)們都見過過道里的聲控?zé)舭?？生：見過．師：同學(xué)們看到聲控?zé)粢话懔潦窃谑裁辞闆r下呀？生1：夜晚．生2：要大聲說話或者跺腳．師：很好．聲控?zé)艟褪窃谔旌谥?，有腳步聲或者說話聲時(shí)才會(huì)亮．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,師：老師這里也有一個(gè)聲控?zé)?，現(xiàn)在是白天，大家覺得我們現(xiàn)在拍手或者大聲說話，燈會(huì)亮嗎？生：(猜測(cè)．有的覺得會(huì)亮，有的覺得燈不會(huì)亮．)師：(把燈放在講臺(tái)上，插好電源．一拍手，燈不亮．)生：(猜不亮的同學(xué)很高興．)師：(故弄玄虛．把燈用手捧住，吹一口氣，燈亮了．)生：(很驚訝．)師：(故意留下懸念)同學(xué)們，是不是覺得很神奇呀？想知道白天聲控?zé)魹槭裁匆矔?huì)亮嗎？那我們就來學(xué)習(xí)今天的新課——第五章傳感器第二節(jié)傳感器的應(yīng)用．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入三】師：隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，如走廊里的聲、光控開關(guān)及溫度報(bào)警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動(dòng)控制、銀行門口的自動(dòng)門等，都用到了傳感器．傳感器的工作離不開電子電路，傳感器只是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，對(duì)電學(xué)量的放大、處理均是通過電子元件組成的電路來完成的．這節(jié)課我們就來動(dòng)手組裝光控開關(guān)或溫度報(bào)警器．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│新課導(dǎo)入,【導(dǎo)入四】上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了力傳感器、溫度傳感器、聲音傳感器及其工作原理．請(qǐng)大家回憶一下我們學(xué)了哪些具體的力、溫度、聲音傳感器？學(xué)生思考后回答：電子秤、動(dòng)圈式話筒、電容式話筒、駐極體話筒、電熨斗，它們都是傳感器．這節(jié)課我們繼續(xù)來學(xué)習(xí)一些傳感器的應(yīng)用．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│知識(shí)必備,知識(shí)必備,1．傳感器應(yīng)用的一般模式,,,圖6-3-1,傳感器,執(zhí)行,計(jì)算機(jī),2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│知識(shí)必備,2．應(yīng)變式力傳感器是由________和________組成的，應(yīng)變片能夠把物體______這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為______這個(gè)電學(xué)量．3．感溫鐵氧體具有這樣的性質(zhì)，常溫下具有_______，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約________時(shí)，就失去了________，不能被磁體吸引，這個(gè)溫度叫作該材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”．,應(yīng)變片,金屬梁,形變,電壓,鐵磁性,鐵磁性,103℃,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),學(xué)習(xí)互動(dòng),,考點(diǎn)一力傳感器的應(yīng)用——電子秤[要點(diǎn)總結(jié)]1．應(yīng)變式力傳感器主要由________和________組成．2．工作原理：如圖632所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片，在梁的自由端施加力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻______，下表面的電阻______．力F越大，彎曲形變?cè)酱?，?yīng)變片的電阻變化就越大，如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓______，下面應(yīng)變片兩端的電壓______．傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出．力F越大，輸出的________也就越大．,應(yīng)變片,金屬梁,變大,變大,變小,變小,電壓差值,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),,,圖6-3-1,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),例1(多選)關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器，正確的說法是()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，其電阻變小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傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),BD[解析]應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，故選項(xiàng)A錯(cuò)；當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大，反之，其電阻變小，B對(duì)；傳感器輸出的是應(yīng)變片上、下兩表面的電壓差，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也增大，故C錯(cuò)，D對(duì)．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),考點(diǎn)二溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗[想一想]圖633為電熨斗的構(gòu)造圖，其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬．,,,圖6-3-3,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),1．常溫下，電熨斗的上、下觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時(shí)雙金屬片將起怎樣的作用？2．熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，這是如何利用調(diào)溫旋鈕來實(shí)現(xiàn)的？,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),【答案】(1)常溫時(shí)，電熨斗的上、下觸點(diǎn)接觸，這樣電熨斗接通電源后能進(jìn)行加熱．當(dāng)溫度過高時(shí)雙金屬片膨脹，因上層的熱膨脹系數(shù)大，故上層膨脹得厲害，雙金屬片向下彎曲，彎曲到一定程度后，兩觸點(diǎn)分離，電路斷開電熱絲停止加熱，當(dāng)溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱．(2)熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，也就是要求雙金屬片彎曲程度較大時(shí)，兩觸點(diǎn)分離，所以應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下旋．反之熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕上旋．,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),,[要點(diǎn)總結(jié)]1．電熨斗內(nèi)部的雙金屬片溫度傳感器的作用是控制電路的______．2．常溫下，上、下觸點(diǎn)是______的，當(dāng)溫度過高時(shí)，雙金屬片彎曲，使觸點(diǎn)______，從而切斷電源，停止加熱．當(dāng)溫度降低后，雙金屬片___________，重新_____電路加熱．,通斷,接觸,分離,恢復(fù)原狀,接通,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),例2一般的電熨斗用合金絲作為發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度的關(guān)系如圖634中實(shí)線①所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣服厚度、干濕等情況不同，電熨斗的散熱功率不同，因而電熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣物．有一種用主要成分為BaTiO3(被稱為“PTC”的特殊材料)作為發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn)，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示，根據(jù)圖線分析：,,,2傳感器的應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用│學(xué)習(xí)互動(dòng),(1)處于冷態(tài)的PTC電熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快的原因是_________________________________________．(2)通電一段時(shí)間后電熨斗溫度t自動(dòng)穩(wěn)定在____下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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