人教版选修32 第六章 传感器工作原理及应用.docx
- 文档编号:6043690
- 上传时间:2023-01-03
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:57.39KB
人教版选修32 第六章 传感器工作原理及应用.docx
《人教版选修32 第六章 传感器工作原理及应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《人教版选修32 第六章 传感器工作原理及应用.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
人教版选修32第六章传感器工作原理及应用
【人教版】选修3-2第六章第2节传感器的应用同步教案
适用学科
高中物理
适用年级
高中二年级
适用区域
人教版
课时时长(分钟)
60分钟
知识点
传感器的应用
教学目标
1、知识与技能
(1)了解两个实验的基本原理;
(2)通过实验,加深对传感器作用的体会,培养自己的动手能力。
2、过程与方法:
通过实验培养动手能力,体会传感器在实际中的应用。
3、情感态度与价值观:
在实验中通过动手组装和调试,增强理论联系实际的意识,激发学习兴趣,培养良好的科学态度。
教学重点
了解斯密特触发器的工作特点,能够分析光控电路的工作原理。
温度报警器的电路工作原理。
教学难点
光控电路和温度报警器电路的工作原理。
教学过程
一、复习预习
复习:
1,传感器的工作原理
2,传感器的分类
二、知识讲解
课程引入:
随着人们生活水平的提高,传感器在工农业生产中的应用越来越广泛,如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等,都用到了传感器.传感器的工作离不开电子电路,传感器只是把非电学量转换成电学量,对电学量的放大,处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。
这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。
考点/易错点1:
传感器的应用实例
1.基本知识
(1)力传感器的应用——电子秤
①组成及敏感元件:
由金属梁和应变片组成,敏感元件是应变片.
②工作原理
金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―→应变片的电阻变化―→两应变片上电压的差值变化
③作用:
应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量.
(2)温度传感器的应用实例
敏感元件
工作原理
电熨斗
双金属片
温度变化时,由于双金属片的上层金属与下层金属的膨胀系数不同,双金属片发生弯曲从而控制电路的通断
电饭锅
感温铁氧体
1,居里温度:
感温铁氧体常温下具有铁磁性,温度上升到约103_°C时,失去铁磁性,这一温度称为“居里温度”
2,自动断电原理:
用手按下开关通电加热,开始煮饭,当锅内加热温度达到103_°C时,铁氧体失去磁性,与永久磁铁失去吸引力,被弹簧片弹开,从而推动杠杆使触点开关断开
(3)光传感器的应用——火灾报警器(如图6-2-1甲)
①组成:
发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板.
②工作原理(如图6-2-1乙):
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.
图6-2-1
2.思考判断
(1)应变式力传感器可以用来测量重力.也可用来测牵引力.(√)
(2)常温下,电熨斗上、下触点应当是分离的,温度过高时,触点接触.(×)
(3)电饭锅内温度达到100℃时,触点分离,切断电源,停止加热.(×)
3.探究交流
如图6-2-2所示为一冷库中的自动控温设备,容器中是导电液体,其液面与两个电极刚刚接触,试探究分析其自动控温原理.
图6-2-2
【提示】 冷库中温度较低时,导电液体积较小,此时两电极未与导电液接触,制冷机不工作,当冷库中温度升高,致使导电液受热膨胀,体积增大,液面升高,当液面与两电极接触时,电路接通,制冷机开始工作,冷库温度降低,导电液温度降低,液面下降,当液面与电极分离时,电路断开,制冷机停止工作
考点/易错点2:
传感器问题分析
【问题导思】
1.分析传感器问题的一般思路是什么?
2.分析传感器问题时要注意哪些方面?
1.分析思路
物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件.我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤:
(1)信息采集.
(2)信息加工、放大、传输.
(3)利用所获得的信息执行某种操作.
2.分析传感器问题要注意四点
(1)感受量分析
要明确传感器所感受的物理量,如力、热、光、磁、声等.
(2)输出信号分析
明确传感器的敏感元件,分析它的输入信号及输出信号,以及输入信号与输出信号间的变化规律.
(3)电路结构分析
认真分析传感器所在的电路结构,在熟悉常用电子元件工作特点基础上,分析电路输出信号与输入信号间的规律.
(4)执行机构工作分析:
传感器的应用,不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程,还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程.
三、例题精析
【例题1】
【题干】如图所示.两块水平放置的金属板距离为d,用导线、开关S与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中.两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为+q的小球.S断开时传感器上有示数,S闭合时传感器上恰好无示数.则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )
A.正在增加,
=
B.正在减弱,
=
C.正在减弱,
=
D.正在增加,
=
【答案】D
【解析】 S闭合时传感器上恰好无示数,说明小球受竖直向上的电场力,且电场力大小等于重力.由楞次定律可判断磁场B正在增强,根据法拉第电磁感应定律E=n
=U,又
q=mg,得
=
,故D正确.
【例题2】
【题干】如图是电饭煲的电路图,S1是一个磁钢限温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103°C)时,会自动断开,且不能自动闭合.S2是一个双金属片自动控温开关,当温度低于70°C时,会自动闭合;温度高于80°C时,会自动断开.红灯是加热指示灯,黄灯是保温指示灯,分流电阻R1=R2=500Ω,加热电阻丝R3=50Ω,两灯电阻不计.
(1)分析电饭煲的工作原理;
(2)计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比;
(3)如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗?
【答案】
(1)见解析
(2)12∶1 (3)不能煮熟饭
【解析】
(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯被短路不亮,红灯亮,电饭煲处于加热状态.加热到80°C时,S2自动断开,S1仍闭合.水烧开后,温度升高至103°C时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态.由于散热,待温度降至70°C时,S2自动闭合,电饭煲重新加热;温度达到80°C时,S2又自动断开,再次处于保温状态.
(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1=
保温时电饭煲消耗的电功率P2=
两式中R并=
=
Ω=
Ω
从而有
=
=
=
.
(3)如果不闭合开关S1,开始S2总是闭合的,R1被短路,功率为P1,当温度上升到80°C时,S2自动断开,功率降为P2,温度降低到70°C,S2自动闭合……温度只能在70°C~80°C之间变化,不能把水烧开,不能煮熟饭.
【例题3】
【题干】家用电热灭蚊器电热部分的主要部件是PTC元件,PTC元件是由钛酸钡等导体材料组成的电阻器,其电阻率ρ与温度t的关系如图所示.由于这种特性,PTC元件具有发热、控温双重功能,若电热灭蚊器环境温度低于t1,以下判断正确的是( )
A.通电后,其电功率先增大后减小
B.通电后,其电功率先减小后增大
C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1或t2不变
D.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1~t2间的某一值不变
【答案】AD
【解析】从图线上可以看出,如果通电前PTC元件的温度t
四、课程小结
(1)力传感器的应用——电子秤
①组成及敏感元件:
由金属梁和应变片组成,敏感元件是应变片.
②工作原理
金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―→应变片的电阻变化―→两应变片上电压的差值变化
③作用:
应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 人教版选修32 第六章 传感器工作原理及应用 人教版 选修 32 第六 传感器 工作 原理 应用