高二物理6.2《傳感器的應用 》1學案（人教版選修3-2）

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111 6．2 傳感器的應用 （一） 教學目標 （一）知識與技能 1．了解力傳感器在電子秤上的應用。 2．了解聲傳感器在話筒上的應用。 3．了解溫度傳感器在電熨斗上的應用。[ （二）過程與方法 通過實驗或演示實驗，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應用。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 在了解傳感器原理及應用時，知道已學知識在生活、生產(chǎn)、科技社會中的價值，增強學習興趣，培養(yǎng)良好的科學態(tài)度。 教學重點、難點 重點 各種傳感器的應用原理及結(jié)構(gòu)。 難點 各種傳感器的應用原理及結(jié)構(gòu)。 教學方法 實驗法、觀察法、討論法。[ 教學手段 駐極體話筒的工作電路示教板，示波器，學生電源，電熨斗，日光燈起動器（若干） 教學過程 （一）引入新課 傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學量，或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類元件。請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)化為電學量的元件？ 光敏電阻將光學量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量。熱敏電阻將溫度這個熱學量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量?；魻栐汛鸥袘獜姸冗@個磁學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量。 這節(jié)課我們來學習傳感器的應用。 （二）進行新課 1、傳感器應用的一般模式 閱讀教材并在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示意圖。 下面學習幾個傳感器應用的實例。 2．力傳感器的應用——電子秤 閱讀教材61頁最后一段，思考并回答問題。（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？ （2）簡述力傳感器的工作原理。 （3）應變片能夠把什么力學量轉(zhuǎn)化為什么電學量？ 總結(jié)點評，結(jié)合板畫強調(diào)講解應變片測力原理（如圖所示）。 應變片能夠把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量。 3．聲傳感器的應用——話筒 閱讀教材62頁有關內(nèi)容，思考并回答問題。 （1）話筒的作用是什么？ （2）說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。 （3）說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點是什么？ （4）駐極體話筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點？ 1、話筒的作用是把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。 2、動圈式話筒的工作原理是電磁感應現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動，連接在膜片上的線圈隨著一起振動，線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應電流（電信號），感應電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個信號電流經(jīng)擴音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音。 3、電容式話筒的工作原理：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形成一個電容器，被直流電源充電．當聲波使膜片振動時，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：保真度好。 4、駐極體話筒的原理同電容式話筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜．優(yōu)點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，工作電壓低。 駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象：將電介質(zhì)放入電場中，在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)正電荷與負電荷的現(xiàn)象．某些電介質(zhì)在電場中被極化后，去掉外加電場，仍然會長期保持被極化的狀態(tài)，這種材料稱為駐極體． 現(xiàn)象：不同的聲波信號，熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號是由接收到的聲波控制的。 3．溫度傳感器的應用——電熨斗 溫度傳感器是應用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的．電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。 做實驗，觀察實驗現(xiàn)象。 電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。 投影：電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示） 思考與討論： （1）常溫下，上、下觸點應是接觸的還是分離的？當溫度過高時，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定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的？ （1）常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，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，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作用． （2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控制在不同溫度的目的． （三）課堂總結(jié)、點評 本節(jié)課主要學習了以下幾個問題： 力傳感器的應用——電子秤 傳感器的應用 聲傳感器的應用——話筒 溫度傳感器的應用——電熨斗 力傳感器是把力信號轉(zhuǎn)換成電信號；聲傳感器是把聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，而溫度傳感器往往是用來進行自動控制． （四）實例探究 力傳感器的應用 【例1】用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個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質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動，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示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N（取g=10 m／s2）． （1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向． （2）當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零． 溫度傳感器的應用 【例2】 在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC 元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對此，以下判斷正確的是（ ） ①通電后，其電功率先增大，后減小 ②通電后，其電功率先減小，后增大 ③當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1不變 ④當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 111