人教版 (新课标)选修33 传感器的应用（二）学案

这是一份人教版 (新课标)选修33 传感器的应用（二）学案，共9页。学案主要包含了预习目标，预习内容，机械式鼠标器的工作原理，提出疑惑等内容，欢迎下载使用。

课前预习学案


一、预习目标


预习四种传感器的工作原理


二、预习内容


1、温度传感器——电饭锅


（1）、电饭锅的内部结构（如图6－3－1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中＿＿＿＿＿＿为主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．


（2）、电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．





手动开关


接线螺丝


触点


永磁铁


电热板


内胆底


转轴


感温铁氧体
































2．温度传感器的应用——测温仪


测温仪的原理：温度传感器要以把＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．


测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．


3．光传感器的应用——鼠标器


（1）、机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个＿＿＿＿＿＿（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个＿＿＿＿＿＿（LED）、还有两个＿＿＿＿＿＿（两个光传感器）等组成的．


(2)、机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过＿＿＿＿＿＿带动两个＿＿＿＿＿＿转动，红外线接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，输出相应的＿＿＿＿＿＿．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＿＿＿＿＿＿．


(3)、鼠标器的主要组成？





(4)、鼠标器中光传感器的主要部件是什么？。


发光二极管


红外接收管


滚轴


码盘


滚球

















(5)、鼠标器的工作原理？


4．光传感器的应用——火灾报警器


(1)、烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的档板．


（2）\烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．








（3）、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。


三、提出疑惑


同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中





课内探究学案


一、学习目标


正确理解四种传感器的工作原理


二、学习过程


探究一：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，但是手动开关


接线螺丝


触点


永磁铁


电热板


内胆底


转轴


感温铁氧体


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。
































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？








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？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？





探究二：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。


（1）温度传感器测温仪有何优点？





A


B


2


1


（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？





探究三．光传感器的应用——鼠标器


（1）鼠标器的主要组成？


发光二极管


红外接收管


滚轴


码盘


滚球





（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？





探究四．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。





（1）学生阅读教材有关内容，思考并回答有关问题。


（2）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。





（3）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？


三、反思总结


本节课主要学习了以下几个问题：








温度传感器








光传感器


传感器的应用














当堂检测


1．计算机的鼠标器：它内部的两个__________就是两个光传感器，分别负责x、y两个方向的移动信息．


2．火灾报警器：内部敏感元件是光电三极管，无光照射时呈__________状态，有光照射时其__________变小．这种变化被电路检测后就会发出警报．


3．温度传感器：应用温度传感器可以把__________转换成__________，由__________或__________显示出来．


4．如图所示为小型断电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．断电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是（ ）





A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联


B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联


C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联


D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联


5．家用电饭煲中的电热部分是在电路中串联一个PTC元件（以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器），其电阻率随温度变化的规律如图所示．由于这种特性，它具有温控功能，能使电饭煲自动地处于煮饭和保温状态．对于PTC元件在电饭煲中的作用，以下说法中正确的是（ ）





A．通电后功率先增大，后减小


B．通电后功率先减小，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之间的某一值不变


6、用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是 （ ）


A、测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大


B、测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小


C、测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大


D、测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小


7、随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为


A、改变了湿度


B、改变了温度


C、改变了磁场


D、改变了电容


8、下面的器件不属于温度传感器应用的是（ ）


A、电熨斗 B、电饭锅 C、测温仪 D、鼠标器





课后练习与提高


1.(2008江苏泰州第一次联考)（考查传感器兼顾考查超重失重）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列判断中不正确的是





I0


2I0


I


t


I0


2I0


I


t


I0


2I0


I


t


甲


乙


丙


丁


I0


2I0


I


t





A．甲图表示电梯可能做匀速直线运动 B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动


C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动 D．丁图表示电梯可能做变减速下降运动


2.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=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，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_________℃．





3.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= 。












































答案：当堂检测


1、答案：红外接收管


2、答案：高电阻 电阻


3、答案：温度 电信号 指针式仪表 数字式仪表


4、答案： AB


5、答案： AD


思路解析：当电饭煲内的温度从T0升高到T1的过程中，热敏电阻的电阻率ρ随温度的升高而减小，则电阻R也随着温度的升高而减小，而加在电饭煲上的电压U保持不变，由P1=知，此过程中电饭煲生热功率P1随温度升高而增大，当T=T1时，P1达到最大．当温度从T1上升到T2过程中，随着温度的升高，ρ增大，R增大，所以P1减小；而温度越高，温度与外界环境温度的差别越大，电饭煲的散热功率P2就越大；因此，在这之间的某一温度会有P2=P1，即达到保温状态，设此时的温度为T3，当TP2，使温度自动上升至T3，当T>T3时，P2>P1，会使电饭煲的温度自动降为T3，实现自动保温效果．


6、答案：AD


7、答案：D


8、答案：D





课后练习与提高


1.C 【解析】匀速时物体受力与静止时相同，电流应为I0，A项正确；匀加速上升时物体超重，压力恒定，电流恒定且变大，B项正确，C项错误；丁图电流减小，电路中的电阻增大，故此过程压力减小，可能为变减速下降，D项正确。故本题选C项。


2.解析：设电路两端电压为U，当Uab=0时，有


解得Rt=20 kΩ


由图乙可知，当Rt=20 kΩ时，t=35℃。


答案：35


3.解析：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=2πR f，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。


答案：车轮的半径R和齿轮齿数P；；





疑惑点
疑惑内容