高二物理6.2《傳感器的應(yīng)用 》1學(xué)案（人教版選修3-2）

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111 6．2 傳感器的應(yīng)用 （一） 教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1．了解力傳感器在電子秤上的應(yīng)用。 2．了解聲傳感器在話(huà)筒上的應(yīng)用。 3．了解溫度傳感器在電熨斗上的應(yīng)用。[ （二）過(guò)程與方法 通過(guò)實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān) 在了解傳感器原理及應(yīng)用時(shí)，知道已學(xué)知識(shí)在生活、生產(chǎn)、科技社會(huì)中的價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn) 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn) 各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)法、觀(guān)察法、討論法。[ 教學(xué)手段 駐極體話(huà)筒的工作電路示教板，示波器，學(xué)生電源，電熨斗，日光燈起動(dòng)器（若干） 教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課 傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類(lèi)元件。請(qǐng)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(xué)量的元件？ 光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。熱敏電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量?；魻栐汛鸥袘?yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。 這節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用。 （二）進(jìn)行新課 1、傳感器應(yīng)用的一般模式 閱讀教材并在練習(xí)本上畫(huà)出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。 下面學(xué)習(xí)幾個(gè)傳感器應(yīng)用的實(shí)例。 2．力傳感器的應(yīng)用——電子秤 閱讀教材61頁(yè)最后一段，思考并回答問(wèn)題。（1）電子秤使用的測(cè)力裝置是什么？它是由什么元件組成的？ （2）簡(jiǎn)述力傳感器的工作原理。 （3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？ 總結(jié)點(diǎn)評(píng)，結(jié)合板畫(huà)強(qiáng)調(diào)講解應(yīng)變片測(cè)力原理（如圖所示）。 應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。 3．聲傳感器的應(yīng)用——話(huà)筒 閱讀教材62頁(yè)有關(guān)內(nèi)容，思考并回答問(wèn)題。 （1）話(huà)筒的作用是什么？ （2）說(shuō)明動(dòng)圈式話(huà)筒的工作原理和工作過(guò)程。 （3）說(shuō)明電容式話(huà)筒的工作原理和工作過(guò)程。這種話(huà)筒的優(yōu)點(diǎn)是什么？ （4）駐極體話(huà)筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？ 1、話(huà)筒的作用是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。 2、動(dòng)圈式話(huà)筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動(dòng)，連接在膜片上的線(xiàn)圈隨著一起振動(dòng)，線(xiàn)圈在永磁體的磁場(chǎng)里振動(dòng)從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號(hào)），感應(yīng)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(gè)信號(hào)電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。 3、電容式話(huà)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(gè)電容器，被直流電源充電．當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，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(diǎn)：保真度好。 4、駐極體話(huà)筒的原理同電容式話(huà)筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜．優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，價(jià)格便宜，靈敏度高，工作電壓低。 駐極體話(huà)筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象：將電介質(zhì)放入電場(chǎng)中，在前后兩個(gè)表面上會(huì)分別出現(xiàn)正電荷與負(fù)電荷的現(xiàn)象．某些電介質(zhì)在電場(chǎng)中被極化后，去掉外加電場(chǎng)，仍然會(huì)長(zhǎng)期保持被極化的狀態(tài)，這種材料稱(chēng)為駐極體． 現(xiàn)象：不同的聲波信號(hào)，熒光屏上顯示的波形不同。說(shuō)明話(huà)筒產(chǎn)生的電信號(hào)是由接收到的聲波控制的。 3．溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗 溫度傳感器是應(yīng)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(hào)，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(lái)控制溫度的。 做實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)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(diǎn)應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，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(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的？ （1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過(guò)高時(shí)，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(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用． （2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時(shí)可通過(guò)調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動(dòng)彈性鋼片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的難易，達(dá)到控制在不同溫度的目的． （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題： 力傳感器的應(yīng)用——電子秤 傳感器的應(yīng)用 聲傳感器的應(yīng)用——話(huà)筒 溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗 力傳感器是把力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；聲傳感器是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，而溫度傳感器往往是用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制． （四）實(shí)例探究 力傳感器的應(yīng)用 【例1】用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)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(gè)質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，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(yùn)動(dòng)方向固定在汽車(chē)上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車(chē)靜止時(shí)，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(shí)汽車(chē)的加速度大小和方向． （2）當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零． 溫度傳感器的應(yīng)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(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)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(duì)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(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 ④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和t2之間的某一值不變 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 111