山東省臨清實(shí)驗(yàn)高中物理 第六章第3節(jié)傳感器的應(yīng)用（二）學(xué)案 新人教版選修32

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1、 選修3-2第六章第3節(jié):傳感器的應(yīng)用(二)學(xué)案 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 預(yù)習(xí)四種傳感器的工作原理 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1、溫度傳感器??電飯鍋 (1)、電飯鍋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如圖6-3-1所示):電飯鍋主要由接線螺釘、觸點(diǎn)、轉(zhuǎn)軸、開(kāi)關(guān)按鈕、______、______、______、彈簧、內(nèi)膽底等構(gòu)成.其中______為主要元件,它是用______、______和______混合燒結(jié)而成的.它的特點(diǎn)主要有:常溫下具有鐵磁性,能夠被磁體吸引,但是上升到______時(shí),就失去______性,不能被磁體吸引了.該溫度在物理學(xué)中稱(chēng)為該材

2、料的______或______. (2)、電飯鍋的工作原理:________________________. 2.溫度傳感器的應(yīng)用??測(cè)溫儀 測(cè)溫儀的原理:溫度傳感器要以把______轉(zhuǎn)換成______,再由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來(lái).這就是指針式測(cè)溫儀和數(shù)字式測(cè)溫儀的原理.由于電信號(hào)可以遠(yuǎn)距離傳輸,所以應(yīng)用溫度傳感器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫. 測(cè)溫元件:它可以是______、______、______、______(利用該元件可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)溫). 3.光傳感器的應(yīng)用??鼠標(biāo)器 (1)、機(jī)械式鼠標(biāo)器的

3、內(nèi)部結(jié)構(gòu):它由一個(gè)滾球、兩個(gè)滾軸、兩個(gè)______(它的邊緣開(kāi)有許多等間距的小齒)、兩個(gè)______(LED)、還有兩個(gè)______(兩個(gè)光傳感器)等組成的. 2、機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理:當(dāng)鼠標(biāo)器在桌面上移動(dòng)時(shí),滾球的運(yùn)動(dòng)通過(guò)______帶動(dòng)兩個(gè)______轉(zhuǎn)動(dòng),紅外線接收管就收到的______,輸出相應(yīng)的______.計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x,y兩個(gè)方向的脈沖信號(hào),處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的______. 3、鼠標(biāo)器的主要組成? 4、鼠標(biāo)器中光傳感器的主要部件是什么?。 5、鼠標(biāo)器的工作原理? 4.光傳感器的應(yīng)用??火災(zāi)

4、報(bào)警器 1、煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的構(gòu)造:帶孔的罩子內(nèi)裝有______、______和不透明的檔板. (2)\煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器的工作原理:平時(shí),______收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)______狀態(tài).煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有______作用,使部分光線照射到______,其電阻變______,與傳感器連接的電路檢測(cè)發(fā)出這種變化,就會(huì)發(fā)出警報(bào). (3)、以利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的火災(zāi)報(bào)警器為例,簡(jiǎn)述其工作原理。 三、提出疑惑 同學(xué)們,通過(guò)你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請(qǐng)把它填在下面的表格中 疑惑點(diǎn) 疑惑內(nèi)容 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 正確理解四種傳感器的工作原理 二、學(xué)

5、習(xí)過(guò)程 探究一:溫度傳感器??電飯鍋 電飯鍋的主要部件鐵氧體,它的特點(diǎn)是常溫下,具有鐵氧體,能夠被磁鐵吸引,但是溫度上升到約為103℃時(shí),就失去了磁性,不能被磁體吸引了。我們把103℃就叫做該材料的居里溫度或居里點(diǎn)。 問(wèn)題:取一塊電飯鍋用的感溫鐵氧體,使它與一小塊的永磁體吸在一起,用功率較大的電烙鐵給鐵氧體加熱,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象? 思考與討論: (1)開(kāi)始煮飯時(shí)為什么要壓下開(kāi)關(guān)按鈕?手松開(kāi)后這個(gè)按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)?為什么? (2)煮飯時(shí)

6、水沸騰后鍋內(nèi)是否會(huì)大致保持一定的溫度?為什么? (3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底的溫度會(huì)有什么變化?這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作? (4)如果用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動(dòng)斷電? 探究二:溫度傳感器的應(yīng)用??測(cè)溫儀 應(yīng)用溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào),由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來(lái),由于電信號(hào)可以由測(cè)溫地點(diǎn)傳輸?shù)狡渌攸c(diǎn),所以應(yīng)用溫度傳感器可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值,這是吧非電學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的一大優(yōu)點(diǎn)。 幾種常見(jiàn)的測(cè)溫儀,測(cè)溫元件可以是熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶等,還有紅外線敏感元件。 (1)溫度傳感器測(cè)溫儀有何優(yōu)點(diǎn)?

7、 (2)常見(jiàn)的測(cè)溫元件有哪些? 3 測(cè)溫儀是如何工作的 4 什么是熱電偶? 探究三.光傳感器的應(yīng)用??鼠標(biāo)器 (1)鼠標(biāo)器的主要組成? (2)鼠標(biāo)器中光傳感器的主要部件是什么? (3)鼠標(biāo)器的工作原理? 探究四.光傳感器的應(yīng)用??火災(zāi)報(bào)警器 許多會(huì)議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報(bào)警器,火災(zāi)報(bào)警器是光傳感器應(yīng)用的又一實(shí)例。 (1)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容,思考并回答有關(guān)問(wèn)題。 (2)以利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的火災(zāi)報(bào)警器為例,簡(jiǎn)述其工作原理。 (3)實(shí)驗(yàn):把光敏電阻、多用表的直流

8、電流檔和干電池按照?qǐng)D甲連成電路,對(duì)光照的強(qiáng)度進(jìn)行比較性測(cè)量。光敏電阻受到的光照越強(qiáng),電路中的電流越大。 白天,將它放在教室中適合閱讀的地方,記下電流表的讀數(shù),晚上,用它來(lái)測(cè)燈光對(duì)書(shū)桌的照明。比較兩者的差別。 還可以按照?qǐng)D乙,把光敏電阻R 的引腳穿過(guò)硬泡沫塑料板Z 而固定,再罩上內(nèi)壁涂黑、長(zhǎng)度足夠的遮光簡(jiǎn)T ,避免雜散光的干擾然后分別把不同的光源L (如蠟燭、幾種不同功率的白熾燈泡、日光燈管等)都放在與光敏電阻相同距離(例如1m )的位置,比較它們的亮度。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以用硅光電池來(lái)做。由于光電池在受到光照時(shí)可以自己產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),所以電路中不用電源。 想一想,怎樣用如圖所示的裝置

9、來(lái)制作一個(gè)攝影用的曝光表? 三、反思總結(jié) 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題: 當(dāng)堂檢測(cè) 1.計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)器:它內(nèi)部的兩個(gè)__________就是兩個(gè)光傳感器,分別負(fù)責(zé)x、y兩個(gè)方向的移動(dòng)信息. 2.火災(zāi)報(bào)警器:內(nèi)部敏感元件是光電三極管,無(wú)光照射時(shí)呈__________狀態(tài),有光照射時(shí)其__________變小.這種變化被電路檢測(cè)后就會(huì)發(fā)出警報(bào). 3.溫度傳感器:應(yīng)用溫度傳感器可以把__________轉(zhuǎn)換成__________,由__________或__________顯示出來(lái). 4.如圖所示為小型斷電器的構(gòu)造示意圖,其中L為含鐵芯的線圈,P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片

10、,K為彈簧,S為一對(duì)觸頭,A、B、C、D為四個(gè)接線柱.斷電器與傳感器配合,可完成自動(dòng)控制的要求,其工作方式是( ) A.A與B接信號(hào)電壓,C與D可跟被控電路串聯(lián) B.A與B接信號(hào)電壓,C與D可跟被控電路并聯(lián) C.C與D接信號(hào)電壓,A與B跟被控電路串聯(lián) D.C與D接信號(hào)電壓,A與B跟被控電路并聯(lián) 5.家用電飯煲中的電熱部分是在電路中串聯(lián)一個(gè)PTC元件(以鈦酸鋇為主要材料的熱敏電阻器),其電阻率隨溫度變化的規(guī)律如圖所示.由于這種特性,它具有溫控功能,能使電飯煲自動(dòng)地處于煮飯和保溫狀態(tài).對(duì)于PTC元件在電飯煲中的作用,以下說(shuō)法中正確的是( ) A.通電后功率先增大,后減小 B.通電后功

11、率先減小,后增大 C.當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí),溫度保持在T1不變 D.當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí),溫度保持在T1~T2之間的某一值不變 6、用多用電表的同一檔位測(cè)量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時(shí),下列說(shuō)法正確的是 ( ) A、測(cè)熱敏電阻時(shí),溫度越高,多用電表指針偏角越大 B、測(cè)熱敏電阻時(shí),溫度越高,多用電表指針偏角越小 C、測(cè)光敏電阻時(shí),光照越弱,多用電表指針偏角越大 D、測(cè)光敏電阻時(shí),光照越弱,多用電表指針偏角越小 7、隨著生活質(zhì)量的提高,自動(dòng)干手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入家庭.洗手后,將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī),機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱,有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出,將濕手烘干,手靠近

12、自動(dòng)干手機(jī)能使傳感器工作,是因?yàn)? A、改變了濕度 B、改變了溫度 C、改變了磁場(chǎng) D、改變了電容 8、下面的器件不屬于溫度傳感器應(yīng)用的是( ) A、電熨斗B、電飯鍋C、測(cè)溫儀 D、鼠標(biāo)器 課后練習(xí)與提高 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖,箱內(nèi)的電阻R120 kΩ,R210 kΩ,R340 kΩ,Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示.當(dāng) a、b端電壓 Uab0時(shí),電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度提高;當(dāng)Uab0時(shí),電壓鑒別器使 S斷開(kāi),停止加熱,恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________℃.3.如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車(chē)中利用光

13、電脈沖測(cè)量車(chē)速和行程的裝置示意圖。A為光源,B為光電接收器,A、B均固定在車(chē)身上,C為小車(chē)的車(chē)輪,D為與C同軸相連的齒輪。車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A發(fā)出的光束通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào),被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)為n,累計(jì)脈沖數(shù)為N,則要測(cè)出小車(chē)的速度和行程還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是 ,小車(chē)速度的表達(dá)式為v;行程的表達(dá)式為 。 答案:當(dāng)堂檢測(cè) 1、答案:紅外接收管 2、答案:高電阻 電阻 3、答案:溫度 電信號(hào) 指針式儀表 數(shù)字式儀表 4、答案: AB 5、答案: AD 思路解析:當(dāng)電飯煲內(nèi)的溫度從T0升高

14、到T1的過(guò)程中,熱敏電阻的電阻率ρ隨溫度的升高而減小,則電阻R也隨著溫度的升高而減小,而加在電飯煲上的電壓U保持不變,由P1知,此過(guò)程中電飯煲生熱功率P1隨溫度升高而增大,當(dāng)TT1時(shí),P1達(dá)到最大.當(dāng)溫度從T1上升到T2過(guò)程中,隨著溫度的升高,ρ增大,R增大,所以P1減小;而溫度越高,溫度與外界環(huán)境溫度的差別越大,電飯煲的散熱功率P2就越大;因此,在這之間的某一溫度會(huì)有P2P1,即達(dá)到保溫狀態(tài),設(shè)此時(shí)的溫度為T(mén)3,當(dāng)TT3時(shí),P1P2,使溫度自動(dòng)上升至T3,當(dāng)TT3時(shí),P2P1,會(huì)使電飯煲的溫度自動(dòng)降為T(mén)3,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫效果. 6、答案:AD 7、答案:D 8、答案:D 課后練習(xí)與提

15、高 1.C 【解析】勻速時(shí)物體受力與靜止時(shí)相同,電流應(yīng)為I0,A項(xiàng)正確;勻加速上升時(shí)物體超重,壓力恒定,電流恒定且變大,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;丁圖電流減小,電路中的電阻增大,故此過(guò)程壓力減小,可能為變減速下降,D項(xiàng)正確。故本題選C項(xiàng)。 2.解析:設(shè)電路兩端電壓為U,當(dāng)Uab0時(shí),有 解得Rt20 kΩ 由圖乙可知,當(dāng)Rt20 kΩ時(shí),t35℃。 答案:35 3.解析:這是一道以實(shí)際問(wèn)題為背景的實(shí)驗(yàn)題,顯然無(wú)法通過(guò)遷移課本實(shí)驗(yàn)中的方法來(lái)解決。但是題目給出了裝置圖,該圖及題文中的相關(guān)說(shuō)明給我們一定提示,光束原來(lái)是連續(xù)的,是轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪使光束變?yōu)槊}沖,因此脈沖情況必定與齒輪(或車(chē)輪)的轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān),也就與速度和行程有關(guān)。 根據(jù)速度的意義和車(chē)正常行駛的情況,應(yīng)有v2πR f,其中R為車(chē)輪的半徑,f為單位時(shí)間內(nèi)車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù);若車(chē)輪的齒數(shù)為P,則轉(zhuǎn)一圈應(yīng)有P個(gè)脈沖被B接收到,因此有,代入上式,有。 同樣,根據(jù)行程的意義,應(yīng)有,其中f為整個(gè)行程中車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù);而,所以?？梢?jiàn),還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是車(chē)輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P,速度和行程的表達(dá)式如上面兩式所示。 答案:車(chē)輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P;;