高中物理人教版 (新课标)选修33 传感器的应用（二）教案

第三节 传感器的应用（二）

教学目标：

1．知道电饭锅的结构和原理，加深对温度传感器的应用认识。

2．了解测温仪，知道应用温度传感器测量温度的优点。

3．了解鼠标器的主要结构，知道其工作原理。

4．了解光传感器的应用——火灾报警器。

教学重点：各种传感器的应用原理及结构。

教学难点：各种传感器的应用原理及结构。

教学方法：PPT课件，演示实验，讲授

教学用具：PPT课件, 鼠标器

教学过程：

（一）引入新课

传感器的应用已经渗透到环境保护、交通运输、航天、军事以及家庭生活等各领域．例如，空调、电冰箱、微波炉、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要使用温度传感器．光传感器的应用也十分广泛，如电脑上的鼠标器、路灯的自动控制及火灾报警器等．

这节课我们就来学习温度传感器和光传感器的应用实例。

    （二）新课教学

1．温度传感器的应用——电饭锅

学生阅读教材，回答问题：

（1）电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？

（2）感温铁氧体的组成物质是什么？

（3）感温铁氧体有何特点？

（4）什么是“居里点”？

学生回答：

（1）感温铁氧体

（2）氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成

（3）常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃，失去铁磁性．

（4）居里点，又称居里温度，即指103℃

观察演示实验

现象：当感温铁氧体的温度升高到一定数值时，感温铁氧体与磁铁分离。说明温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失。

投影电饭锅的结构示意图:

学生思考并回答教材“思考与讨论”中的问题，了解电饭锅的工作原理:

(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恢复到图示的状态？为什么？

(2).煮饭时水沸腾后锅内是否回大致保持一定的温度？为什么？

(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？

学生回答：

（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。

（2）水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。

（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．

（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。

总结：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，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，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．

如图是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开．S2是一个自动控控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯

2．温度传感器的应用——测温仪

背景资料：2003年的那个春天，一头恶魔冲进中华大地，一夜之间，国人无不谈S ARS色变．但在全国人民的共同努力下，终于将这头恶魔降服，并彻底消灭，在抗击SARS的过程中，许多公共场合都使用了非接触式红外测温仪。

阅读教材，思考并回答有关问题：

（1）温度传感器测温仪有何优点？

（2）常见的测温元件有哪些？

学生回答：

（1）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．

（2）热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等．

3．光传感器的应用——鼠标器

阅读教材，思考并回答有关问题：

（1）机械式鼠标器的内部组成是什么？

（2）简述机械式鼠标器的工作原理。

学生回答：

（1）滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管．

（2）鼠标器移动时，滚球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，计算机分别统计两个方向的脉冲信号，红外接收管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

阅读教材，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．

2.完成问题与练习