2019-2020年高中物理 《傳感器及其應(yīng)用》教案 教科版選修1-1.doc
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2019-2020年高中物理 《傳感器及其應(yīng)用》教案 教科版選修1-1 課時(shí)安排:2課時(shí) 教學(xué)目標(biāo):1.知道什么是傳感器,知道傳感器是由敏感元件、電子線(xiàn)路與控制線(xiàn)路等組成的 2.常見(jiàn)的傳感器工作原理及簡(jiǎn)單應(yīng)用 3.應(yīng)用傳感器知識(shí)解決一些實(shí)際問(wèn)題 本講重點(diǎn):常見(jiàn)的傳感器工作原理及簡(jiǎn)單應(yīng)用 本講難點(diǎn):應(yīng)用傳感器知識(shí)解決一些實(shí)際問(wèn)題 考點(diǎn)點(diǎn)撥:1.熱敏電阻的特性 2.光敏電阻的特性 3.力傳感器的應(yīng)用 4.溫度傳感器的應(yīng)用 5.霍爾元件的應(yīng)用 第一課時(shí) 一、考點(diǎn)掃描 知識(shí)整合 1.什么是傳感器?它是怎樣的一類(lèi)元件? 2.熱敏電阻和金屬熱電阻是一回事嗎?它們的阻值隨溫度分別怎樣變化? 3.霍爾電壓UH=__________,式中各量分別表示什么? 4.光敏電阻有何特性? 5.傳感器應(yīng)用的一般模式是怎樣的?請(qǐng)畫(huà)圖表示。 6.常用的一種力傳感器是由_________和__________組成的,________是一種敏感元件,現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料組成,受壓時(shí)其上表面拉伸,電阻變_____,下表面壓縮,電阻變_____。外力越大,這兩個(gè)表面的電壓差值就越_____。 7.指出以下傳感器應(yīng)用的實(shí)例中,所應(yīng)用的傳感器,或主要元件。 (1)電子秤:_________的應(yīng)用,敏感元件是_________ (2)話(huà)筒:_________的應(yīng)用,分_______和_________兩種。 (3)電熨斗:_________的應(yīng)用,敏感元件是_________,作用:控制________的通斷。 (4)電飯鍋:_________的應(yīng)用,敏感元件是_________,作用:控制________的通斷。 (5)測(cè)溫儀:_________的應(yīng)用,測(cè)溫元件是________或_________、________、_________。 (6)鼠標(biāo)器:_________的應(yīng)用,主要元件是________或_________ (7)火災(zāi)報(bào)警器:_________的應(yīng)用,利用煙霧對(duì)____________來(lái)工作的。 二、高考要點(diǎn)精析 (一)熱敏電阻的特性 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。與金屬熱電阻的特性相反。 【例1】如圖所示,將多用表的選擇開(kāi)關(guān)置于“歐姆”擋,再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 Rt(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻)的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中間.若往R t上擦一些酒精,表針將向________(填“左”或“右”)移動(dòng);若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,表針將向________(填“左”或“右”)移動(dòng)。 分析:若往R t上擦一些酒精,由于酒精蒸發(fā)吸熱,熱敏電阻R t溫度降低,電阻值增大,所以電流減少,指針應(yīng)向左偏;用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,電阻R t溫度升高,電阻值減小,電流增大,指針向右偏. 答案:左 右 點(diǎn)評(píng):歐姆表的表盤(pán)刻度最右側(cè)為 0,最左側(cè)為最大值. ☆考點(diǎn)精煉 1.如圖所示,R 1為定值電阻,R 2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻),L為小燈泡,當(dāng)溫度降低時(shí)( ) A.R 1兩端的電壓增大 B.電流表的示數(shù)增大 C.小燈泡的亮度變強(qiáng) D.小燈泡的亮度變?nèi)? (二)光敏電阻的特性 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度有關(guān)。光照越強(qiáng),阻值越小。 【例2】如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí),( ) A.電壓表的示數(shù)增大 B.R2中電流減小 C.小燈泡的功率增大 D.電路的路端電壓增大 分析:當(dāng)光強(qiáng)度增大時(shí),R3阻值減小,外電路電阻隨R3的減小而減小,R1兩端電壓因干路電流增大而增大,同時(shí)內(nèi)電壓增大,故電路路端電壓減小,而電壓表的示數(shù)增大,A項(xiàng)正確, D項(xiàng)錯(cuò)誤;由路端電壓減小,而R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小,則R2中電流減小,故B項(xiàng)正確;結(jié)合干路電流增大知流過(guò)小燈泡的電流必增大,則小燈泡的功率增大. 答案:ABC ☆考點(diǎn)精煉 2.如圖所示,將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆檔,再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中間.若用不透光的黑紙將Rt包裹起來(lái),表針將向_______(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng);若用手電筒光照射Rt,表針將向_______(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)。 (三)力傳感器的應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 力傳感器是將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的元件。 【例3】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖,AB為一均勻的滑線(xiàn)電阻,阻值為R,長(zhǎng)度為L(zhǎng),兩邊分別有P1、P2兩個(gè)滑動(dòng)頭,P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng),彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),P1剛好指著A端,P1與托盤(pán)固定相連,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí),該電壓經(jīng)過(guò)放大,通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大?。阎獜椈傻膭哦认禂?shù)為k,托盤(pán)自身質(zhì)量為m0,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求: (1)托盤(pán)上未放物體時(shí),在托盤(pán)自身重力作用下,P1離A的距離xl. (2)托盤(pán)上放有質(zhì)量為m的物體時(shí),P1離A的距離x2. (3)在托盤(pán)上未放物體時(shí)通常先核準(zhǔn)零點(diǎn),其方法是:調(diào)節(jié)P2,使P2離A的距離也為xl,從而使P1、P2間的電壓為零.校準(zhǔn)零點(diǎn)后,將物體m放在托盤(pán)上,試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式. 分析:托盤(pán)的移動(dòng)帶動(dòng)P1移動(dòng),使P1、P2間出現(xiàn)電勢(shì)差,電勢(shì)差的大小反映了托盤(pán)向下移動(dòng)距離的大小,由于R為均勻的滑線(xiàn)電阻,則其阻值與長(zhǎng)度成正比. 解:(1)由力的平衡知識(shí)知: 解得 (2)放上重物重新平衡后, 解得 (3)由閉合電路歐姆定律知E=IR 由部分電路歐姆定律:U=IRx 由,其中x為P1、P2間的距離,Rx為P1、P2間的電阻,則 聯(lián)立解得 點(diǎn)評(píng):在有關(guān)力電傳感器的計(jì)算中,必然涉及電路計(jì)算,注意歐姆定律及分壓原理的應(yīng)用. ☆考點(diǎn)精煉 3.磁場(chǎng)具有能量,磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度,其值為.式中B是磁感應(yīng)強(qiáng)度,是磁導(dǎo)率,在空氣中為一已知常數(shù).為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強(qiáng)度B,一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P,再用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離,并測(cè)出拉力F,如圖所示.因?yàn)镕所做的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量,所以由此可得磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B=_______ 第二課時(shí) (四)溫度傳感器的應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 溫度傳感器是將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電流這個(gè)電學(xué)量的。 【例4】家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件,PTC元件是由酞酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器,其電阻率與溫度的關(guān)系如圖所示,由于這種特性,PTC元件具有發(fā)熱、控溫兩重功能,對(duì)此以下說(shuō)法中正確的是( ) A.通電后其功率先增大后減小 B.通電后其功率先減小后增大 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至t2的某一值不變 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或t2不變 解析:根據(jù)PTC元件的電阻率隨溫度變化的曲線(xiàn),可知在常溫下,它的電阻是相當(dāng)小的,通入電流以后,隨著溫度的升高,其電阻率先變小后增大,那么它的功率先變大,后變小,溫度保持在在t1至t2的某一值不變,這時(shí)候電路處于穩(wěn)定狀態(tài),如果溫度再升高,電阻率變大,導(dǎo)致電流變小,溫度就會(huì)降下來(lái);如果溫度降低,電阻率減小,導(dǎo)致電流變大,溫度就會(huì)升上去,所以本題正確答案為A、C。 答案:AC ☆考點(diǎn)精煉 4.一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件,合金絲電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖中實(shí)線(xiàn)①所示.由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同,熨斗的散熱功率不同,因而熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng),易損壞衣物. 有一種用主要成分為BaTiO3被稱(chēng)為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗,具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn).PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線(xiàn)②所示.試根據(jù)圖線(xiàn)分析: (1)為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時(shí)比普遍電熨斗升溫快? (2)通電一段時(shí)間后電熨斗溫度t自動(dòng)地穩(wěn)定在T_____- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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