河北省沙河市二十冶综合学校高中分校人教版高中物理选修3-2《6-2 传感器的应用》学案（无答案）
文档属性
| 名称 | 河北省沙河市二十冶综合学校高中分校人教版高中物理选修3-2《6-2 传感器的应用》学案（无答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 128.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-11-30 22:31:56 | ||
图片预览
文档简介
第二节 传感器的应用
学习目标
1.认识力传感器、温度传感器、光传感器的作用,初步了解其工作原理。
2.初步了解传感器应用的一般模式,能分析简单的涉及力传感器、温度传感器、光传感器的问题。
3.了解生产、生活中常用的四种传感器的作用。
4.了解电饭锅中传感器的工作原理。
学习重点
分析传感器的问题
学习过程
1.力传感器的应用——电子秤
(1)电子秤里有① 、② 、模数转换器、微处理器和数字显示器等器件。
(2)电阻应变片受到力的作用时,它的③ ( http: / / www.21cnjy.com ) 会发生变化,把应变片接在合适的电路中,它能够把物体形变这个④ 量转换为电压这个⑤ 量,因而电子秤是力传感器的应用。
2.温度传感器的应用——电熨斗
电熨斗之所以能自动控制温度,在于它内部装有⑥ 温度传感器。它的作用是⑦ 。
3.温度传感器的应用——电饭锅
电饭锅也应用了温度传感器,它的主要元件是⑧ ( http: / / www.21cnjy.com ) ,它是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的。这种温度传感器的特点是:常温下具有⑨ ,能够被磁体吸引,但是温度上升到约⑩ ℃时,就失去了铁磁性,不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中被称为该材料的“居里温度”或“居里点”。
4.光传感器的应用——火灾报警器
许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。有一种火灾报警器是利用了烟雾对光的散射来工作的。如图甲、乙所示,带孔的罩子内装有 、光电三极管和不透明的挡板。平时,光电三极管收不到LED发出的光,呈现 (填“高电阻”或“低电阻”)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 ,与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报。其中甲为天花板上的火灾报警器,乙为其结构和原理示意图。
思考与探究
探究1:力传感器的应用(重点探究)
在超市里,当我们购买水果时,售货员把水果放 ( http: / / www.21cnjy.com )在表面平整的电子秤上,电子秤即可显示出所购水果的质量及应付的钱数。阅读课本中“力传感器的应用——电子秤”的内容,电子秤用到的是什么传感器 应变片测力的原理是怎样的
探究2:温度传感器——电熨斗
电熨斗在达到设定的温度后就 ( http: / / www.21cnjy.com )不再升温,当温度降低时又会继续加热,使它总与设定的温度相差不多。在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同。电熨斗靠什么来自动控制温度 它自动控温的原理是什么
探究3:温度传感器——电饭锅
电饭锅是利用电热板在铝质锅的底部煮饭的。电热板内藏有电热线,此电热线由自动开关控制。电热板的中央有一圆孔,孔内有一感温磁体,它借助弹簧向上紧贴着锅底。这是一种纯铁氧体,温度在“居里点” (103 ℃)以下时,可以被永久磁铁吸引;但当升至103 ℃时,则失去磁性,不再受永久磁铁吸引,如图所示。请你说说电饭锅烧饭的原理。
课后作业
1.电子秤使用的是( )。
A.超声波传感器 B.温度传感器
C.压力传感器 D.红外线传感器
2.如图所示的实验电路中,电源两端的电 ( http: / / www.21cnjy.com )压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,D为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与D相距很近。下列说法正确的是( )。
A.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大
B.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小
C.当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动触头P,L消耗的功率都不变
3.关于电熨斗,下列说法正确的是( )。
A.电熨斗能自动控制温度主要是利用了双金属片,两片金属的膨胀系数相同
B.常温下,上、下触点是接触的;温度过高时,双金属片发生弯曲使上、下触点分开
C.需要较高温度熨烫时,要调节温度旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D.电熨斗中的双金属片是一种半导体材料
4.图示是一种测压力的电容式传感器,A为固定电极,B为可动电极,两电极组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定,当待测压力施加在可动电极上时,可动电极发生形变,从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路,已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时,下列说法正确的是( )。
A.电容器的电容将减小 B.电容器的电荷量将增加
C.电流表的指针向左偏转 D.电流表的指针向右偏转
参考答案
知识体系梳理
①电阻应变片 ②电压放大器 ③电阻 ④力学 ⑤电学 ⑥双金属片 ⑦直接控制电路的通断 ⑧感温铁氧体 ⑨铁磁性 ⑩103 发光二极管LED 高电阻 减小
重点难点探究
主题1:电子秤用到的是力传感器。
应变片的结构如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩,上表面应变片的电阻增大,下表面应变片的电阻减小。F越大,弯曲形变越大,应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定,那么上面应变片两端的电压增大,下面应变片两端的电压减小。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大,输出的电压差值也就越大。
主题2:电熨斗靠双金属片传感器自动 ( http: / / www.21cnjy.com )控制温度,其原理是巧妙地利用了不同金属热膨胀(线膨胀)的差异。如图所示,双金属片由黄铜片和铁片铆在一起组成,常温下是直的,用酒精灯加热后,由于黄铜的膨胀系数大于铁,就会向铁片那侧弯曲。
主题3:当按下开关按键,电热线通电,开始加热。当锅内的水沸腾后,锅内的水就渐渐减少,但温度一直维持在100 ℃。当水开始蒸干,锅内的温度就由100 ℃上升。当升至103 ℃时,感温磁体就不受磁铁吸引,开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降,使接触点分开,电热线就断电。同时,接通另一保温电路,保持饭的温度在70 ℃左右。
基础智能检测1.C 2.A 3.BC 4.BD全新视角拓展
1.C 【解析】通过审题可知Uab=0是一个临界点,对应着开关S的动作,而开关的动作对应着温度的上升或下降。由电路分析可知,在R1、R2、R3给定的条件下,热敏电阻Rt的阻值决定了Uab的正负。设电源负极的电势能为零,则φa=U,φb=U,其中U为电源的路端电压,令φa=φb,即Uab=0,则可得=,代入数据得Rt=20 kΩ,查表得对应的温度为30 ℃,故本题选项C正确。
2.系统向左加速时,U左=U0-;系统向右加速时,U右=U0+
【解析】设系统向左加速运动时,输出电压为U左,而敏感元件相对系统向右靠,使滑动变阻器上的滑臂向右滑动ΔL,由牛顿第二定律得:2kΔL=ma
根据电压分配关系U∝R,而R∝L,故U∝L, 所以=,且ΔU=U0-U左
联立解得U左=U0- 同理可得系统向右加速运动时,U右=U0+。
学习目标
1.认识力传感器、温度传感器、光传感器的作用,初步了解其工作原理。
2.初步了解传感器应用的一般模式,能分析简单的涉及力传感器、温度传感器、光传感器的问题。
3.了解生产、生活中常用的四种传感器的作用。
4.了解电饭锅中传感器的工作原理。
学习重点
分析传感器的问题
学习过程
1.力传感器的应用——电子秤
(1)电子秤里有① 、② 、模数转换器、微处理器和数字显示器等器件。
(2)电阻应变片受到力的作用时,它的③ ( http: / / www.21cnjy.com ) 会发生变化,把应变片接在合适的电路中,它能够把物体形变这个④ 量转换为电压这个⑤ 量,因而电子秤是力传感器的应用。
2.温度传感器的应用——电熨斗
电熨斗之所以能自动控制温度,在于它内部装有⑥ 温度传感器。它的作用是⑦ 。
3.温度传感器的应用——电饭锅
电饭锅也应用了温度传感器,它的主要元件是⑧ ( http: / / www.21cnjy.com ) ,它是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的。这种温度传感器的特点是:常温下具有⑨ ,能够被磁体吸引,但是温度上升到约⑩ ℃时,就失去了铁磁性,不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中被称为该材料的“居里温度”或“居里点”。
4.光传感器的应用——火灾报警器
许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。有一种火灾报警器是利用了烟雾对光的散射来工作的。如图甲、乙所示,带孔的罩子内装有 、光电三极管和不透明的挡板。平时,光电三极管收不到LED发出的光,呈现 (填“高电阻”或“低电阻”)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 ,与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报。其中甲为天花板上的火灾报警器,乙为其结构和原理示意图。
思考与探究
探究1:力传感器的应用(重点探究)
在超市里,当我们购买水果时,售货员把水果放 ( http: / / www.21cnjy.com )在表面平整的电子秤上,电子秤即可显示出所购水果的质量及应付的钱数。阅读课本中“力传感器的应用——电子秤”的内容,电子秤用到的是什么传感器 应变片测力的原理是怎样的
探究2:温度传感器——电熨斗
电熨斗在达到设定的温度后就 ( http: / / www.21cnjy.com )不再升温,当温度降低时又会继续加热,使它总与设定的温度相差不多。在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同。电熨斗靠什么来自动控制温度 它自动控温的原理是什么
探究3:温度传感器——电饭锅
电饭锅是利用电热板在铝质锅的底部煮饭的。电热板内藏有电热线,此电热线由自动开关控制。电热板的中央有一圆孔,孔内有一感温磁体,它借助弹簧向上紧贴着锅底。这是一种纯铁氧体,温度在“居里点” (103 ℃)以下时,可以被永久磁铁吸引;但当升至103 ℃时,则失去磁性,不再受永久磁铁吸引,如图所示。请你说说电饭锅烧饭的原理。
课后作业
1.电子秤使用的是( )。
A.超声波传感器 B.温度传感器
C.压力传感器 D.红外线传感器
2.如图所示的实验电路中,电源两端的电 ( http: / / www.21cnjy.com )压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,D为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与D相距很近。下列说法正确的是( )。
A.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大
B.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小
C.当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动触头P,L消耗的功率都不变
3.关于电熨斗,下列说法正确的是( )。
A.电熨斗能自动控制温度主要是利用了双金属片,两片金属的膨胀系数相同
B.常温下,上、下触点是接触的;温度过高时,双金属片发生弯曲使上、下触点分开
C.需要较高温度熨烫时,要调节温度旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D.电熨斗中的双金属片是一种半导体材料
4.图示是一种测压力的电容式传感器,A为固定电极,B为可动电极,两电极组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定,当待测压力施加在可动电极上时,可动电极发生形变,从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路,已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时,下列说法正确的是( )。
A.电容器的电容将减小 B.电容器的电荷量将增加
C.电流表的指针向左偏转 D.电流表的指针向右偏转
参考答案
知识体系梳理
①电阻应变片 ②电压放大器 ③电阻 ④力学 ⑤电学 ⑥双金属片 ⑦直接控制电路的通断 ⑧感温铁氧体 ⑨铁磁性 ⑩103 发光二极管LED 高电阻 减小
重点难点探究
主题1:电子秤用到的是力传感器。
应变片的结构如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩,上表面应变片的电阻增大,下表面应变片的电阻减小。F越大,弯曲形变越大,应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定,那么上面应变片两端的电压增大,下面应变片两端的电压减小。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大,输出的电压差值也就越大。
主题2:电熨斗靠双金属片传感器自动 ( http: / / www.21cnjy.com )控制温度,其原理是巧妙地利用了不同金属热膨胀(线膨胀)的差异。如图所示,双金属片由黄铜片和铁片铆在一起组成,常温下是直的,用酒精灯加热后,由于黄铜的膨胀系数大于铁,就会向铁片那侧弯曲。
主题3:当按下开关按键,电热线通电,开始加热。当锅内的水沸腾后,锅内的水就渐渐减少,但温度一直维持在100 ℃。当水开始蒸干,锅内的温度就由100 ℃上升。当升至103 ℃时,感温磁体就不受磁铁吸引,开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降,使接触点分开,电热线就断电。同时,接通另一保温电路,保持饭的温度在70 ℃左右。
基础智能检测1.C 2.A 3.BC 4.BD全新视角拓展
1.C 【解析】通过审题可知Uab=0是一个临界点,对应着开关S的动作,而开关的动作对应着温度的上升或下降。由电路分析可知,在R1、R2、R3给定的条件下,热敏电阻Rt的阻值决定了Uab的正负。设电源负极的电势能为零,则φa=U,φb=U,其中U为电源的路端电压,令φa=φb,即Uab=0,则可得=,代入数据得Rt=20 kΩ,查表得对应的温度为30 ℃,故本题选项C正确。
2.系统向左加速时,U左=U0-;系统向右加速时,U右=U0+
【解析】设系统向左加速运动时,输出电压为U左,而敏感元件相对系统向右靠,使滑动变阻器上的滑臂向右滑动ΔL,由牛顿第二定律得:2kΔL=ma
根据电压分配关系U∝R,而R∝L,故U∝L, 所以=,且ΔU=U0-U左
联立解得U左=U0- 同理可得系统向右加速运动时,U右=U0+。