高考物理一轮总复习(鲁科版)课件：第十章实验十一.ppt

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1、实验十一传感器的简单应用实验十一传感器的简单应用第十章交流电传感器第十章交流电传感器栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器知知 识识 要要 点点 归归 纳纳实验实验目的目的1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性特性.2.了解传感器在技术上的简单应用了解传感器在技术上的简单应用.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器实验原理实验原理传感器是将它感

2、受到的非电学量传感器是将它感受到的非电学量(如力、如力、热、光、声等热、光、声等)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(一一般是电学量的仪器般是电学量的仪器).其工作过程是通过其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号按一定规律转换成便于利用的信号号.例如例如,光电传感器是利用光敏电阻将光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号光信号转换成电信号,栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器热电传感器是利用热敏电阻或

3、金属热电热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号阻将温度信号转换成电信号,转换后的转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的检测、自动控制、遥控等各种目的.传感器的工作原理可用图传感器的工作原理可用图1031表示：表示：图图1031栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器实验器材实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生台、烧杯、冷水、热水

4、、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等线等.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器过过 程程 分分 析析 导导 引引实验步骤实验步骤1.研究研究热热敏敏电电阻的阻的热热敏特性敏特性图图1032栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(1)按图按图1032所示连接好电路所示连接好电路,将热将热敏电阻绝缘处理敏电阻绝缘处理,多用电表的选

5、择开关多用电表的选择开关置于置于“100”欧姆挡欧姆挡;(2)先用多用电表测出烧杯中没有热水时先用多用电表测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数并记下温度计的示数;栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(3)向烧杯中注入少量的冷水向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电使热敏电阻浸没在冷水中阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值多用电表测量的热敏电阻的阻值;(4)将热水分几次注入烧杯中将热水分几次注入烧杯中,测出不同测出不

6、同温度下热敏电阻的阻值温度下热敏电阻的阻值,并记录并记录;(5)根据记录数据根据记录数据,分析热敏电阻的特性分析热敏电阻的特性.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器2.研究光敏研究光敏电电阻的光敏特性阻的光敏特性图图1033(1)将光将光电传电传感器、多用感器、多用电电表、灯泡、滑表、灯泡、滑动变动变阻器按阻器按图图1033所示所示电电路路连连接好接好,其中多用其中多用电电表置于表置于“1 k”欧姆欧姆挡挡;栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知

7、能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(2)先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值值,并记录数据并记录数据;(3)打开电源打开电源,让小灯泡发光让小灯泡发光,调节小灯泡调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮的亮度使之逐渐变亮,观察多用电表表观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况盘指针显示电阻阻值的情况,并记录并记录;(4)根据记录数据根据记录数据,分析光敏电阻的特性分析光敏电阻的特性.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器3.将手掌或

8、一个厚纸板插入光源和光电将手掌或一个厚纸板插入光源和光电计数器之间计数器之间,观察、分析光电计数器的观察、分析光电计数器的工作过程工作过程.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器数据处理数据处理根根据据上上面面记记录录的的数数据据,完完成成以以下下表表格格内内容：容：1.研究研究热热敏敏电电阻的阻的热热敏特性敏特性热热敏敏电电阻的阻的环环境境冷水冷水中中常温常温下下加少加少量量热热水水继续继续加加热热水水水温水温很高很高实验实验结论结论对应电对应电阻阻(102)栏目栏目导引导引知识要点

9、归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器2.研究光敏研究光敏电电阻的光敏特性阻的光敏特性光敏光敏电电阻阻的的环环境境灯泡灯泡不不发发光光灯泡灯泡刚发刚发光光亮度亮度增加增加亮度亮度增加增加亮度亮度增加增加实验实验结论结论对应对应电电阻阻(1 k)栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器注意事项注意事项1.在做热敏实验时在做热敏实验时,加开水后要等一会儿加开水后要等一会儿再测其阻值再测其阻值,以使电阻温度与

10、水的温度相以使电阻温度与水的温度相同同,并同时读出水温并同时读出水温.2.光敏实验中光敏实验中,如果效果不明显如果效果不明显,可将电阻可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少小孔改变射到光敏电阻上的光的多少.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零欧姆表每次换挡后都要重新调零.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器物理物理转换转换思想的思想的应应用用1.转换转换法解法解读读(1)转换转换法法所所谓实验谓实验思思维转换维转换方

11、法方法,就是当某些物就是当某些物理量不易直接理量不易直接测测量量,而另外一些物理量而另外一些物理量易易测测量量,且两者之且两者之间间可以用物理原理可以用物理原理联联系起来系起来,于是于是,采用采用“嫁接嫁接”的方法的方法,通通过过转转移移实验实验手段手段,达到化不易达到化不易为为易易,栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器化不能化不能为为能能,这这种种实验实验方法称方法称为转换为转换法法.间间接接测测量某些物理量量某些物理量,一般都用到一般都用到转换转换法法.(2)转换法的主要方式转换

12、法的主要方式时间量与空间量的转换时间量与空间量的转换,如伽利略在如伽利略在研究自由落体运动时研究自由落体运动时,利用滴漏法来测利用滴漏法来测时间时间,将时间测量转换为水的体积的测将时间测量转换为水的体积的测量量.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器抽象量与直观量的转换抽象量与直观量的转换,如卡文迪许如卡文迪许“扭秤实验扭秤实验”中中,石英丝扭转角度的测量转石英丝扭转角度的测量转换为平面镜反射光在刻度尺上移动距离换为平面镜反射光在刻度尺上移动距离的测量的测量.微观量与宏观量的转换微观量

13、与宏观量的转换.非电学量与电学量的转换非电学量与电学量的转换.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器2.转换转换法的法的应应用用(1)匀匀变变速速直直线线运运动动的的加加速速度度.是是一一个个不不易易直直接接测测量量的的物物理理量量,但但通通过过转转换换为为测测位位移移和和时时间间,根根据据任任意意两两个个连连续续相相等等的的时间时间里的位移之差可里的位移之差可测测得加速度得加速度.(2)在在“传传感器的感器的简单应简单应用用”实验实验中中,将将非非电电学量学量转换为电转换为电学量学量

14、进进行行测测量量.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器实实 验验 典典 例例 探探 究究题题型型1温度温度传传感器的感器的应应用用 热热敏敏电电阻是阻是传传感感电电路中常用的路中常用的电电子元件子元件.现现用伏安法研究用伏安法研究热热敏敏电电阻在不阻在不同温度下的伏安特性曲同温度下的伏安特性曲线线,要求特性曲要求特性曲线线尽可能完整尽可能完整.已知常温下待已知常温下待测热测热敏敏电电阻的阻阻的阻值约值约45.例例1栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优

15、化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器热热敏敏电电阻和温度阻和温度计计插入插入带带塞的保温杯塞的保温杯中中,杯内有一定量的冷水杯内有一定量的冷水,其他其他备备用的用的仪仪表和器具有：盛有表和器具有：盛有热热水的水的热热水瓶水瓶(图图中中未画出未画出)、电电源源(3 V、内阻可忽略、内阻可忽略)、直、直流流电电流表流表(内阻内阻约约1)、直流、直流电压电压表表(内内阻阻约约5 k)、滑、滑动变动变阻器阻器(020)、开、开关、关、导线导线若干若干.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究

16、究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(1)在下面的虚线框中画出实验电路图在下面的虚线框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小要求测量误差尽可能小.(2)根据电路图根据电路图,在实物图上连线在实物图上连线.图图1034栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤简要写出完成接线后的主要实验步骤_.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器【解解析析】

17、(1)为为获获得得更更多多的的数数据据,应应使使电电压压从从零零开开始始,故故应应采采用用分分压压电电路路.由由于于待待测测热热敏敏电电阻阻阻阻值值约约45,故故应应采采用用电电流流表表外外接接法法,电电路路图图如如图图1035所所示示.图图1035栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(2)按按电电路路图图连连接接实实物物图图如如图图1036所所示示.图图1036栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流

18、电传感器第十章交流电传感器(3)往往保保温温杯杯中中加加入入一一些些热热水水,待待温温度度稳稳定定时时读读出出温温度度计计示示数数;调调节节滑滑动动变变阻阻器器,快快速速测测出出几几组组电电流流表表和和电电压压表表的的值值;重重复复,测测量量不不同同温温度度下下的的数数据据;绘绘出出各各测测量量温温度度下下热热敏敏电电阻阻的的伏伏安特性曲安特性曲线线.【答案答案】见见解析解析栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器【规规律律总结总结】该实验该实验主要考主要考查电查电阻的阻的测测量方法量方

19、法,与普通与普通电电阻阻测测量量实验实验的主要的主要区区别别是需要通是需要通过过改改变变温度来改温度来改变变待待测电测电阻的阻阻的阻值值.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器题题型型2光光电传电传感器的感器的应应用用 为为了了节节能和能和环环保保,一些公共一些公共场场所所使用光控开关控制照明系使用光控开关控制照明系统统.光控开关光控开关可采用光敏可采用光敏电电阻来控制阻来控制,光敏光敏电电阻是阻阻是阻值值随着光的照度而随着光的照度而发发生生变变化的元件化的元件(照照度可以反映光的度可

20、以反映光的强强弱弱,光越光越强强照度越大照度越大,照度照度单单位位为为lx).某光敏某光敏电电阻阻RP在不同照在不同照度下的阻度下的阻值值如下表：如下表：例例2栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(1)根据表中数据根据表中数据,请请在在给给定的坐定的坐标标系如系如图图1037中描中描绘绘出阻出阻值值随照度随照度变变化的化的曲曲线线,并并说说明阻明阻值值随照度随照度变变化的特点化的特点.照度照度(lx)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电电阻阻(k)754028232018

21、栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器图图1037栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(2)如如图图1038所所示示,当当1、2两两端端所所加加电电压压上上升升至至2 V时时,控控制制开开关关自自动动起起动动照照明明系系统统,请请利利用用下下列列器器材材设设计计一一个个简简单单电电路路.给给1、2两两端端提提供供电电压压,要要求求当当天天色色渐渐暗暗照照度度降降低低至至1.0

22、(lx)时时起起动动照照明明系系统统,在虚在虚线线框内完成框内完成电电路原理路原理图图.(不考不考虑虑控制开关控制开关对对所所设计电设计电路的影响路的影响)栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器图图1038栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器提供的器材如下：提供的器材如下：光敏光敏电电阻阻RP(符号符号 ,阻阻值见值见上表上表);直流直流电电源源E(电动势电动势3V,内阻不内

23、阻不计计);定定值值电电阻阻：R110 k,R220 k,R340 k(限限选选其中之一并在其中之一并在图图中中标标出出)开关开关S及及导线导线若干若干.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器【解析解析】(1)描描绘图绘图象象应应注意各点分布注意各点分布在在图线图线两两侧侧,且且图线应图线应用平滑曲用平滑曲线线,而不而不能成能成为为各点的各点的连线连线.图线为图线为曲曲线时为线时为非非线线性性变变化化.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演

24、练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器【答答案案】(1)光光敏敏电电阻阻的的阻阻值值随随光光照照度度变变化的曲化的曲线线如如图图1039所示所示.特特点点：光光敏敏电电阻阻的的阻阻值值随随光光照照度度的的增增大大非非线线性减小性减小.图图1039栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(2)电路图如图电路图如图103

25、10所示所示.图图10310栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器【规规律律总结总结】常常见见的光的光传传感器有：光感器有：光敏敏电电阻、光阻、光电电管、光管、光电电二极管、光二极管、光电电三三极管等极管等.光敏光敏电电阻在被光照射阻在被光照射时电时电阻阻发发生生变变化化,其原因是做光敏其原因是做光敏电电阻的材料硫阻的材料硫化化镉镉是一种半是一种半导导体材料体材料,无光照无光照时时,载载流流子极少子极少,导电导电性能不好性能不好,随着光照的增随着光照的增强强,载载流子增多流子增多,导电

26、导电性性变变好好.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器题题型型3力力电传电传感器感器 如如图图10311所示所示为为某种某种电电子子秤的原理示意秤的原理示意图图,AB为为一均匀的滑一均匀的滑动变动变阻器阻器,阻阻值为值为R,长长度度为为L,两两边边分分别别有有P1、P2两个滑两个滑动头动头,与与P1相相连连的金属的金属细细杆可在杆可在被固定的被固定的竖竖直光滑直光滑绝缘绝缘杆杆MN上保持水上保持水平状平状态态,金属金属细细杆与托杆与托盘盘相相连连.金属金属细细杆杆所受重力忽略不所受重

27、力忽略不计计,例例3栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器弹弹簧簧处处于原于原长时长时P1刚刚好指向好指向A端端,若若P1、P2间出现电压时间出现电压时,该电压经过放大通过信该电压经过放大通过信号转换后在显示屏上显示出质量的大小号转换后在显示屏上显示出质量的大小.已知弹簧的劲度系数为已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量托盘自身质量为为m0,电源的电动势为电源的电动势为E,电源的内阻忽电源的内阻忽略不计略不计,信号放大器、信号转换器和显信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不计示器

28、的分流作用忽略不计.求：求：栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器图图10311(1)托托盘盘上上未未放放物物体体时时在在托托盘盘的的自自身身重重力力作用下作用下P1距距A端的距离端的距离x1;(2)在托在托盘盘上放有上放有质质量量为为m的物体的物体时时P1距距A端的距离端的距离x2;栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点在托盘上未放物体时

29、通常先校准零点,其方法是：调节其方法是：调节P2,从而使从而使P1、P2间的间的电压为零电压为零,校准零点后将被称物体放在校准零点后将被称物体放在托盘上托盘上.试推导出被称物体的质量试推导出被称物体的质量m与与P1、P2间电压间电压U的函数关系式的函数关系式.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程

30、分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器【规规律律总结总结】理解力理解力电传电传感器感器应应从原从原理上看能将受力情况理上看能将受力情况转转化化为电为电信号信号,解解决此决此类问题时类问题时,应应分析分析题题目中的目中的转换过转换过程程,理清各物理量理清各物理量间间的关系的关系,利用所学的利用所学的电电路中的欧姆定律与分路中的欧姆定律与分压压原理及力学中原理及力学中的相关的相关规规律律进进行分析行分析.栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器知知 能能 优优 化化 演演 练练栏目栏目导引导引知识要点归知识要点归纳纳过程分析导过程分析导引引知能优化演知能优化演练练实验典例探实验典例探究究第十章交流电传感器第十章交流电传感器本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放