高中物理 第三节传感器的应用二教案 新人教版选修32Word格式.docx

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电子秤，动圈式话筒，电容式话筒，驻极体话筒，电熨斗，他们都是传感器。

这节课我们继续来学习一些传感器的应用

二、进行新课

1、温度传感器——电饭锅

电饭锅的主要部件铁氧体，它的特点是常温下，具有铁氧体，能够被磁铁吸引，但是温度上升到约为103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。

我们把103℃就叫做该材料的居里温度或居里点。

师：

阅读教材开头几段，然后合上书。

问题：

取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？

生：

随着温度的升高，铁氧体逐渐失去磁性，当温度升高到103℃以上时，铁氧体完全失去磁性，不吸引任何物体了

思考与讨论：

（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？

手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？

为什么？

（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？

（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？

这时电饭锅会自动地发生哪些动作？

（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？

生1：

开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。

生2：

水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。

生3：

饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．

生4：

如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。

只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。

2．温度传感器的应用——测温仪

应用温度传感器可以把温度转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来，由于电信号可以由测温地点传输到其他地点，所以应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是吧非电学量转变成电学量的一大优点。

几种常见的测温仪，测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶等，还有红外线敏感元件。

阅读上述教材，思考并回答问题。

（1）温度传感器测温仪有何优点？

（2）常见的测温元件有哪些？

（3）测温仪是如何工作的

（4）什么是热电偶？

可以远距离读取温度的数值．因为温度信号变成电信号后可以远距离传输．

热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等．

所谓的热电偶就是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个焊接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。

热电偶就是利用这一效应来工作的。

3．光传感器的应用——鼠标器

阅读教材60-61页有关内容，思考并回答问题。

（1）鼠标器的主要组成？

（2）鼠标器中光传感器的主要部件是什么？

。

（3）鼠标器的工作原理？

阅读教材，思考并回答问题。

鼠标器的内部结构包括：

滚轴x，滚轴y，滚球，码盘，电路板。

鼠标器的光传感器主要由红外发射管、红外接收管、滚轴、滚轮组成。

工作原理：

当鼠标在左面上滚动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。

计算机分别统计X、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。

4．光传感器的应用——火灾报警器

许多会议室、宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器，火灾报警器是光传感器应用的又一实例。

引导学生阅读教材有关内容，思考并回答有关问题。

以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。

报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．

实验：

把光敏电阻、多用表的直流电流档和干电池按照图甲连成电路，对光照的强度进行比较性测量。

光敏电阻受到的光照越强，电路中的电流越大。

白天，将它放在教室中适合阅读的地方，记下电流表的读数，晚上，用它来测灯光对书桌的照明。

比较两者的差别。

还可以按照图乙，把光敏电阻R的引脚穿过硬泡沫塑料板Z而固定，再罩上内壁涂黑、长度足够的遮光简T，避免杂散光的干扰然后分别把不同的光源L（如蜡烛、几种不同功率的白炽灯泡、日光灯管等）都放在与光敏电阻相同距离（例如1m）的位置，比较它们的亮度。

这个实验也可以用硅光电池来做。

由于光电池在受到光照时可以自己产生电动势，所以电路中不用电源。

想一想，怎样用如图所示的装置来制作一个摄影用的曝光表？

典型例题：

1、温度传感器的应用

【例1】如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab<

0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；

当Uab>

0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃．

解析：

设电路两端电压为U，当Uab=0时，有

解得Rt=20kΩ

由图乙可知，当Rt=20kΩ时，t=35℃。

答案：

35

2、光传感器的应用

【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。

A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。

车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。

若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是，小车速度的表达式为v=；

行程的表达式为=。

这是一道以实际问题为背景的实验题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解决。

但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。

根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v=2πRf，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车轮转过的圈数；

若车轮的齿数为P，则转一圈应有P个脉冲被B接收到，因此有，代入上式，有。

同样，根据行程的意义，应有，其中f为整个行程中车轮转过的圈数；

而，所以。

可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两式所示。

车轮的半径R和齿轮齿数P；

；

【课堂总结】

本节课主要学习了以下几个问题：

各种传感器广泛应用于人们日常生活、生产中，如空调、电冰箱、电饭堡、火灾报警器、路灯自动控制、电脑鼠标器等．传感器把所感受到的物理量，如力、热、磁、光、声等，转换成便于测量的电压、电流等，与电路相结合达到自动控制的目的．

【布置作业】课本P631、2

【板书设计】

第三节：

传感器的应用

（二）

【教学反思】

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；

亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，应该鼓励学生自己动手制作一些相关的简单仪器，以增强学生对知识的进一步掌握。

增强亲自动手能力。

2019-2020年高中物理第三节动量守恒定律人民版

一、教学目标

1．知道动量守恒定律的内容，掌握动量守恒定律成立的条件，并在具体问题中判断动量是否守恒。

2．学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。

3．知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。

二、重点、难点分析

1．重点是动量守恒定律及其守恒条件的判定。

2．难点是动量守恒定律的矢量性。

三、教具

1．气垫导轨、光门和光电计时器，已称量好质量的两个滑块（附有弹簧圈和尼龙拉扣）。

2．计算机（程序已输入）。

四、教学过程

（一）引入新课

前面已经学习了动量定理，下面再来研究两个发生相互作用的物体所组成的物体系统，在不受外力的情况下，二者发生相互作用前后各自的动量发生什么变化，整个物体系统的动量又将如何？

（二）教学过程设计

1．以两球发生碰撞为例讨论“引入”中提出的问题，进行理论推导。

画图：

设想水平桌面上有两个匀速运动的球，它们的质量分别是m1和m2，速度分别是v1和v2，而且v1＞v2。

则它们的总动量（动量的矢量和）p=p1+p2=m1v1+m2v2。

经过一定时间m1追上m2，并与之发生碰撞，设碰后二者的速度分别为v1'

和v2'

，此时它们的动量的矢量和，即总动量p'

=p1'

+p2'

=m1v1'

+m2v2'

板书：

p=p1+p2=m1v1+m2v2

p'

下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p和p'

有什么关系。

设碰撞过程中两球相互作用力分别是F1和F2，力的作用时间是t。

根据动量定理，m1球受到的冲量是F1t=m1v1'

-m1v1；

m2球受到的冲量是F2t=m2v2'

-m2v2。

根据牛顿第三定律，F1和F2大小相等，方向相反，即F1t=-F2t。

F1t=m1v1'

-m1v1①

F2t=m2v2'

-m2v2②

F1t＝-F2t③

将①、②两式代入③式应有

m1v1'

-m1v1=-（m2v2'

-m2v2）

整理后可得

=m1v1+m2v2

或写成p1'

=p1+p2

就是p'

=p

这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的。

分析得到上述结论的条件：

两球碰撞时除了它们相互间的作用力（这是系统的内力）外，还受到各自的重力和支持力的作用,但它们彼此平衡.桌面与两球间的滚动摩擦可以不计,所以说m1和m2系统不受外力，或说它们所受的合外力为零。

2．结论：

相互作用的物体所组成的系统，如果不受外力作用，或它们所受外力之和为零。

则系统的总动量保持不变。

这个结论叫做动量守恒定律。

做此结论时引导学生阅读课文。

并板书。

∑F外=0时p'

3．利用气垫导轨上两滑块相撞过程演示动量守恒的规律。

（1）两滑块弹性对撞（将弹簧圈卡在一个滑块上对撞）

光电门测定滑块m1和m2第一次（碰撞前）通过A、B光门的时间t1和t2以及第二次（碰撞后）通过光门的时间t1'

和t2'

光电计时器记录下这四个时间。

将t1、t2和t1'

、t2'

输入计算机，由编好的程序计算出v1、v2和v1'

、v2'

将已测出的滑块质量m1和m2输入计算机，进一步计算出碰撞前后的动量p1、p2和p1'

、p2'

以及前后的总动量p和p'

由此演示出动量守恒。

注意：

在此演示过程中必须向学生说明动量和动量守恒的矢量性问题。

因为v1和v2以及v1'

方向均相反，所以p1+p2实际上是|p1|-|p2|=0，同理p1'

实际上是|p1'

|-|p2'

|。

（2）两滑块完全非弹性碰撞（将弹簧圈取下，两滑块相对面各安装尼龙子母扣）

为简单明了起见，可让滑块m2静止在两光电门之间不动（p2=0），滑块m1通过光门A后与滑块m2相撞，二者粘合在一起后通过光门B。

光门A测出碰前m1通过A时的时间t，光门B测出碰后m1+m2通过B时的时间t'

将t和t'

输出计算机，计算出p1和p1'

以及碰前的总动量p（=p1）和碰后的总动量p'

由此验证在完全非弹性碰撞中动量守恒。

（3）两滑块反弹（将尼龙拉扣换下，两滑块间挤压一弹簧片）

将两滑块置于两光电门中间，二者间挤压一弯成∩形的弹簧片（铜片）。

同时松开两手，钢簧片将两滑块弹开分别通过光电门A和B，测定出时间t1和t2。

将t1和t2输入计算机，计算出v1和v2以及p1和p2。

引导学生认识到弹开前系统的总动量p0=0，弹开后系统的总动量pt=|p1|-|p2|=0。

总动量守恒，其数值为零。

4．例题甲、乙两物体沿同一直线相向运动，甲的速度是3m/s，乙物体的速度是1m/s。

碰撞后甲、乙两物体都沿各自原方向的反方向运动，速度的大小都是2m/s。

求甲、乙两物体的质量之比是多少？

引导学生分析：

对甲、乙两物体组成的系统来说，由于其不受外力，所以系统的动量守恒，即碰撞前后的总动量大小、方向均一样。

由于动量是矢量，具有方向性，在讨论动量守恒时必须注意到其方向性。

为此首先规定一个正方向，然后在此基础上进行研究。

板书解题过程，并边讲边写。

讲解：

规定甲物体初速度方向为正方向。

则v1=+3m/s,v2=1m/s。

碰后v1'

=-2m/s,v2'

=2m/s

根据动量守恒定律应有m1v1+m2v2=m1v1'

移项整理后可得m1比m2为

代入数值后可得m1/m2=3/5，即甲、乙两物体的质量比为3∶5。

5．练习题质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量是80kg，求小孩跳上车后他们共同的速度。

分析：

对于小孩和平板车系统，由于车轮和轨道间的滚动摩擦很小，可以不予考虑，所以可以认为系统不受外力，即对人、车系统动量守恒。

板书解题过程：

跳上车前系统的总动量p=mv

跳上车后系统的总动量p'

=（m+M）V

由动量守恒定律有mv=（m＋M）V

解得

6．小结

（1）动量守恒的条件：

系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒。

（2）动量守恒定律适用的范围：

适用于两个或两个以上物体组成的系统。

动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律，对高速或低速运动的物体系统，对宏观或微观系统它都是适用的。