山東省臨清實驗高中物理 第六章第3節(jié)傳感器的應用（二）學案 新人教版選修32

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1、 選修3-2第六章第3節(jié):傳感器的應用(二)學案 課前預習學案 一、預習目標 預習四種傳感器的工作原理 二、預習內(nèi)容 1、溫度傳感器??電飯鍋 (1)、電飯鍋的內(nèi)部結構(如圖6-3-1所示):電飯鍋主要由接線螺釘、觸點、轉軸、開關按鈕、______、______、______、彈簧、內(nèi)膽底等構成.其中______為主要元件,它是用______、______和______混合燒結而成的.它的特點主要有:常溫下具有鐵磁性,能夠被磁體吸引,但是上升到______時,就失去______性,不能被磁體吸引了.該溫度在物理學中稱為該材

2、料的______或______. (2)、電飯鍋的工作原理:________________________. 2.溫度傳感器的應用??測溫儀 測溫儀的原理:溫度傳感器要以把______轉換成______,再由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來.這就是指針式測溫儀和數(shù)字式測溫儀的原理.由于電信號可以遠距離傳輸,所以應用溫度傳感器可以進行遠距離測溫. 測溫元件:它可以是______、______、______、______(利用該元件可以實現(xiàn)無接觸測溫). 3.光傳感器的應用??鼠標器 (1)、機械式鼠標器的

3、內(nèi)部結構:它由一個滾球、兩個滾軸、兩個______(它的邊緣開有許多等間距的小齒)、兩個______(LED)、還有兩個______(兩個光傳感器)等組成的. 2、機械式鼠標器的工作原理:當鼠標器在桌面上移動時,滾球的運動通過______帶動兩個______轉動,紅外線接收管就收到的______,輸出相應的______.計算機分別統(tǒng)計x,y兩個方向的脈沖信號,處理后就使屏幕上的光標產(chǎn)生相應的______. 3、鼠標器的主要組成? 4、鼠標器中光傳感器的主要部件是什么?。 5、鼠標器的工作原理? 4.光傳感器的應用??火災

4、報警器 1、煙霧散射火災報警器的構造:帶孔的罩子內(nèi)裝有______、______和不透明的檔板. (2)\煙霧散射式火災報警器的工作原理:平時,______收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)______狀態(tài).煙霧進入罩內(nèi)后對光有______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發(fā)出這種變化,就會發(fā)出警報. (3)、以利用煙霧對光的散射來工作的火災報警器為例,簡述其工作原理。 三、提出疑惑 同學們,通過你的自主學習,你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中 疑惑點 疑惑內(nèi)容 課內(nèi)探究學案 一、學習目標 正確理解四種傳感器的工作原理 二、學

5、習過程 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,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。 問題: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)過一段時間后會發(fā)生什么現(xiàn)象? 思考與討論: (1)開始煮飯時為什么要壓下開關按鈕?手松開后這個按鈕是否會恢復到圖示的狀態(tài)?為什么? (2)煮飯時

6、水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度?為什么? (3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底的溫度會有什么變化?這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作? (4)如果用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動斷電? 探究二:溫度傳感器的應用??測溫儀 應用溫度傳感器可以把溫度轉換成電信號,由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來,由于電信號可以由測溫地點傳輸?shù)狡渌攸c,所以應用溫度傳感器可以遠距離讀取溫度的數(shù)值,這是吧非電學量轉變成電學量的一大優(yōu)點。 幾種常見的測溫儀,測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)溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點?

7、 (2)常見的測溫元件有哪些? 3 測溫儀是如何工作的 4 什么是熱電偶? 探究三.光傳感器的應用??鼠標器 (1)鼠標器的主要組成? (2)鼠標器中光傳感器的主要部件是什么? (3)鼠標器的工作原理? 探究四.光傳感器的應用??火災報警器 許多會議室、賓館房間的天花板上都裝有火災報警器,火災報警器是光傳感器應用的又一實例。 (1)學生閱讀教材有關內(nèi)容,思考并回答有關問題。 (2)以利用煙霧對光的散射來工作的火災報警器為例,簡述其工作原理。 (3)實驗:把光敏電阻、多用表的直流

8、電流檔和干電池按照圖甲連成電路,對光照的強度進行比較性測量。光敏電阻受到的光照越強,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,用它來測燈光對書桌的照明。比較兩者的差別。 還可以按照圖乙,把光敏電阻R 的引腳穿過硬泡沫塑料板Z 而固定,再罩上內(nèi)壁涂黑、長度足夠的遮光簡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。 這個實驗也可以用硅光電池來做。由于光電池在受到光照時可以自己產(chǎn)生電動勢,所以電路中不用電源。 想一想,怎樣用如圖所示的裝置

9、來制作一個攝影用的曝光表? 三、反思總結 本節(jié)課主要學習了以下幾個問題: 當堂檢測 1.計算機的鼠標器:它內(nèi)部的兩個__________就是兩個光傳感器,分別負責x、y兩個方向的移動信息. 2.火災報警器:內(nèi)部敏感元件是光電三極管,無光照射時呈__________狀態(tài),有光照射時其__________變小.這種變化被電路檢測后就會發(fā)出警報. 3.溫度傳感器:應用溫度傳感器可以把__________轉換成__________,由__________或__________顯示出來. 4.如圖所示為小型斷電器的構造示意圖,其中L為含鐵芯的線圈,P為可繞O點轉動的鐵片

10、,K為彈簧,S為一對觸頭,A、B、C、D為四個接線柱.斷電器與傳感器配合,可完成自動控制的要求,其工作方式是( ) A.A與B接信號電壓,C與D可跟被控電路串聯(lián) B.A與B接信號電壓,C與D可跟被控電路并聯(lián) C.C與D接信號電壓,A與B跟被控電路串聯(lián) D.C與D接信號電壓,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,能使電飯煲自動地處于煮飯和保溫狀態(tài).對于PTC元件在電飯煲中的作用,以下說法中正確的是( ) 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 D.當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,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量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時,下列說法正確的是 ( ) A、測熱敏電阻時,溫度越高,多用電表指針偏角越大 B、測熱敏電阻時,溫度越高,多用電表指針偏角越小 C、測光敏電阻時,光照越弱,多用電表指針偏角越大 D、測光敏電阻時,光照越弱,多用電表指針偏角越小 7、隨著生活質量的提高,自動干手機已經(jīng)進入家庭.洗手后,將濕手靠近自動干手機,機內(nèi)的傳感器便驅動電熱器加熱,有熱空氣從機內(nèi)噴出,將濕手烘干,手靠近

12、自動干手機能使傳感器工作,是因為 A、改變了濕度 B、改變了溫度 C、改變了磁場 D、改變了電容 8、下面的器件不屬于溫度傳感器應用的是( ) A、電熨斗B、電飯鍋C、測溫儀 D、鼠標器 課后練習與提高 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖,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 a、b端電壓 Uab0時,電壓鑒別器會令開關S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度提高;當Uab0時,電壓鑒別器使 S斷開,停止加熱,恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________℃.3.如圖所示為一實驗小車中利用光

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

14、到T1的過程中,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,此過程中電飯煲生熱功率P1隨溫度升高而增大,當TT1時,P1達到最大.當溫度從T1上升到T2過程中,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有P2P1,即達到保溫狀態(tài),設此時的溫度為T3,當TT3時,P1P2,使溫度自動上升至T3,當TT3時,P2P1,會使電飯煲的溫度自動降為T3,實現(xiàn)自動保溫效果. 6、答案:AD 7、答案:D 8、答案:D 課后練習與提

15、高 1.C 【解析】勻速時物體受力與靜止時相同,電流應為I0,A項正確;勻加速上升時物體超重,壓力恒定,電流恒定且變大,B項正確,C項錯誤;丁圖電流減小,電路中的電阻增大,故此過程壓力減小,可能為變減速下降,D項正確。故本題選C項。 2.解析:設電路兩端電壓為U,當Uab0時,有 解得Rt20 kΩ 由圖乙可知,當Rt20 kΩ時,t35℃。 答案:35 3.解析:這是一道以實際問題為背景的實驗題,顯然無法通過遷移課本實驗中的方法來解決。但是題目給出了裝置圖,該圖及題文中的相關說明給我們一定提示,光束原來是連續(xù)的,是轉動的齒輪使光束變?yōu)槊}沖,因此脈沖情況必定與齒輪(或車輪)的轉動有關,也就與速度和行程有關。 根據(jù)速度的意義和車正常行駛的情況,應有v2πR f,其中R為車輪的半徑,f為單位時間內(nèi)車輪轉過的圈數(shù);若車輪的齒數(shù)為P,則轉一圈應有P個脈沖被B接收到,因此有,代入上式,有。 同樣,根據(jù)行程的意義,應有,其中f為整個行程中車輪轉過的圈數(shù);而,所以?？梢?還必須測量的物理量和數(shù)據(jù)是車輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P,速度和行程的表達式如上面兩式所示。 答案:車輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P;;