人教版选修32 第六章 传感器工作原理及应用.docx

1、人教版选修32 第六章 传感器工作原理及应用【人教版】选修3-2 第六章第2节传感器的应用同步教案适用学科高中物理适用年级高中二年级适用区域人教版课时时长（分钟）60分钟知识点传感器的应用教学目标1、知识与技能（1）了解两个实验的基本原理；（2）通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。2、过程与方法:通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。3、情感态度与价值观:在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。教学重点了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。温度报警器的电路工作原理。教学难点光控电路和温度报警器电路的工作

2、原理。 教学过程一、复习预习 复习：1，传感器的工作原理 2，传感器的分类 二、知识讲解课程引入：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。考点/易错点1：传感器的应用实例 1.基本知识(1)力传感器的应用电子秤组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片工作原理金属梁自由端受力F梁发生弯曲应变片的电

3、阻变化两应变片上电压的差值变化作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量(2)温度传感器的应用实例敏感元件工作原理电熨斗双金属片温度变化时，由于双金属片的上层金属与下层金属的膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断电饭锅感温铁氧体1，居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103_C时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度”2，自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到103_C时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开(3)光传感器的应用火灾报警器(如图621甲)组成：发光二极管LED、光电三极管和不透明

4、的挡板工作原理(如图621乙)：平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报图6212思考判断(1)应变式力传感器可以用来测量重力也可用来测牵引力()(2)常温下，电熨斗上、下触点应当是分离的，温度过高时，触点接触()(3)电饭锅内温度达到100 时，触点分离，切断电源，停止加热()3探究交流如图622所示为一冷库中的自动控温设备，容器中是导电液体，其液面与两个电极刚刚接触，试探究分析其自动控温原理图622【提示】冷库中温度较低时，导电液体积较小，此时两电极未与导电液接触

5、，制冷机不工作，当冷库中温度升高，致使导电液受热膨胀，体积增大，液面升高，当液面与两电极接触时，电路接通，制冷机开始工作，冷库温度降低，导电液温度降低，液面下降，当液面与电极分离时，电路断开，制冷机停止工作 考点/易错点2：传感器问题分析 【问题导思】1分析传感器问题的一般思路是什么？2分析传感器问题时要注意哪些方面？1分析思路物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：(1)信息采集(2)信息加工、放大、传输(3)利用所获得的信息执行某种操作2分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光

6、、磁、声等(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律(4)执行机构工作分析：传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程三、例题精析【例题1】【题干】如图所示两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为q的小球S断开时传感器上有示数，S闭合

7、时传感器上恰好无示数则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A正在增加， B正在减弱，C正在减弱， D正在增加，【答案】D【解析】S闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律EnU，又qmg，得，故D正确【例题2】【题干】如图是电饭煲的电路图，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 C)时，会自动断开，且不能自动闭合S2是一个双金属片自动控温开关，当温度低于70 C时，会自动闭合；温度高于80 C时，会自动断开红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻R1R2500 ，

8、加热电阻丝R350 ，两灯电阻不计 (1)分析电饭煲的工作原理；(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；(3)如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？【答案】(1)见解析(2)121(3)不能煮熟饭【解析】(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，红灯亮，电饭煲处于加热状态加热到80 C时，S2自动断开，S1仍闭合水烧开后，温度升高至103 C时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态由于散热，待温度降至70 C时，S2自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80 C时，S2又自动断开，再次处于保温状态(2)加热时电饭煲消耗的

9、电功率P1保温时电饭煲消耗的电功率P2两式中R并从而有.(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80 C时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70 C，S2自动闭合温度只能在70 C80 C之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭【例题3】【题干】家用电热灭蚊器电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等导体材料组成的电阻器，其电阻率与温度t的关系如图所示由于这种特性，PTC元件具有发热、控温双重功能，若电热灭蚊器环境温度低于t1，以下判断正确的是 ()A通电后，其电功率先增大后减小B通电后，其电功率先减小后增大C当其产生的热量与散发的热量相等

10、时，温度保持在t1或t2不变D当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1t2间的某一值不变【答案】AD【解析】从图线上可以看出，如果通电前PTC元件的温度tt1，通电后由于发热的缘故，温度升高致使电阻率减小，发热功率将进一步增大，形成正反馈效应，致使温度大于t1，随着温度的升高，电阻率也增大，功率将减小，形成负反馈效应，发热功率的减小制约了温度的进一步升高从以上分析可知，tt2时，温度会降低故温控点在t1t2，即温度保持在t1t2间的某一值综上分析可知，本题的正确选项是A、D，即温度控制点在图象的两个极值点之间四、课程小结(1)力传感器的应用电子秤组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片工作原理金属梁自由端受力F梁发生弯曲应变片的电阻变化两应变片上电压的差值变化作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量