第三节：传感器的应用（二）学案
【学习目标】
（1）、理解温度传感器的应用――电饭锅、测温仪的工作原理。
（2）、理解光电传感器的应用――鼠标器、火灾报警器的工作原理。
（3）、通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解，进一步地深入认识温度传感器的应用
（4）通过对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究，认识光传感器的应用。
【学习重点】：温度、光传感器的应用原理及结构。
【学习难点】：温度、光传感器的应用原理及结构。
【学习方法】：探究实验，讨论
【学习过程】
一、问题引入
问题1：上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的力、温度、声音传感器？
二、学习新课
1、温度传感器——电饭锅
（1）、电饭锅的内部结构（如图6－3－1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中＿＿＿＿＿＿为主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．
（2）、电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
问题：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？
思考与讨论：
（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？
（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
2．温度传感器的应用——测温仪
(1)、测温仪的原理：温度传感器要以把＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．
测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．
（1）温度传感器测温仪有何优点？
(2) 测温仪是如何工作的
(3) 什么是热电偶？
3．光传感器的应用——鼠标器
（1）、机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个＿＿＿＿＿＿（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个＿＿＿＿＿＿（LED）、还有两个＿＿＿＿＿＿（两个光传感器）等组成的．
(2)、机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过＿＿＿＿＿＿带动两个＿＿＿＿＿＿转动，红外线接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，输出相应的＿＿＿＿＿＿．计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的＿＿＿＿＿＿．
(3)、鼠标器的主要组成？
(4)、鼠标器中光传感器的主要部件是什么？。
(5)、鼠标器的工作原理？
4．光传感器的应用——火灾报警器
(1)、烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的档板．
（2）烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．
（3）、以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。
实验：把光敏电阻、多用表的直流电流档和干电池按照图甲连成电路，对光照的强度进行比较性测量。光敏电阻受到的光照越强，电路中的电流越大。
白天，将它放在教室中适合阅读的地方，记下电流表的读数，晚上，用它来测灯光对书桌的照明。比较两者的差别。
还可以按照图乙，把光敏电阻R 的引脚穿过硬泡沫塑料板Z 而固定，再罩上内壁涂黑、长度足够的遮光简T ，避免杂散光的干扰然后分别把不同的光源L （如蜡烛、几种不同功率的白炽灯泡、日光灯管等）都放在与光敏电阻相同距离（例如1m ）的位置，比较它们的亮度。
这个实验也可以用硅光电池来做。由于光电池在受到光照时可以自己产生电动势，所以电路中不用电源。
想一想，怎样用如图所示的装置来制作一个摄影用的曝光表？
典型例题：
1、温度传感器的应用
【例1】如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ， R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当 a、b端电压 Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃．
2、光传感器的应用
【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是 ，小车速度的表达式为v= ；行程的表达式为= 。
【学习小结】
本节课主要学习了以下几个问题：
【学习心得】
第三节：传感器的应用（二）同步练习一
基础达标:
1．测温仪使用的是（ ）
A．光传感器
B．红外线传感器
C．温度传感器
D．超声波传感器
2．下列器件是应用光传感器的是（ ）
A．鼠标器
B．火灾报警器
C．测温仪
D．电子秤
3．鼠标器使用的是（ ）
A．压力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．红外线传感器
4．关于电饭锅的说法正确的是（ ）
A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁
B．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
5．应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是把_________转变为_________的一大优点．
6．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻、_________、热电偶等，还可以是_________等．
7．如图，将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将RG包裹起来，表针将向_________（填“左”或“右”）转动；若用手电筒光照射RG，表针将向_________（填“左”或“右”）转动．
8．简单地说，光敏电阻就是一个简单的_________传感器，热敏电阻就是一个简单的_________传感器．
9．机械式鼠标器的内部中的光传感器接收到的是断续的_________，输出相应的_________信号．
10．烟雾散射式火灾报警器内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平常光电三极管收不到LED发出的光，呈现_________电阻状态．当有烟雾时因其对光的散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变_________．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
能力提升：
11．如图是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻．试简要叙述自动计数的原理．
12．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻．当照射光强度增大时（ ）
A．电压表的示数增大
B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压降低
13．在电熨斗中装有双金属片温度传感器，请简要叙述一下电熨斗如何自动控制温度．
14．设计制作一个温度自动控制装置（温控报警器）：自己设计一个由热敏电阻作为传感器的简单自动控制实验．在图6-3-6中画出设计电路，并进行连接．
15、如图表示普通电冰箱内温度控制器的结构，铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统。里面充有氯甲烷和它的蒸汽，构成了一个温度传感器。膜盒3为扁圆形（图中显示它的切面），右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接。盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀。测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作。拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮（图中未画出）控制的。逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。
（1）为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？
（2）为什么用凸轮可以改变设定的温度
参考答案：
1、答案：C
2、答案：AB
3、答案：C
4、答案：BD
5、答案：非电学量 电学量
6、答案：金属热电阻 红外线敏感元件
7、答案：左 右
8、答案：光电 热电
9、答案：红外线脉冲 电脉冲
10、答案：高 小
11、答案：当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高．这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字，实现自动计数的功能．
12、答案：ABCD
13、答案：双金属片的膨胀系数不同，上层金属的膨胀系数大于下层的金属．当温度变化时，由于双金属片的膨胀系数不同从而控制电路的通断，以达到控制温度的目的．
14、答案：将由热敏电阻为主要元件的温控电路接入左侧接线柱，报警电路接右侧接线柱．
15、答案：
