选修3_2第五章第3节大显身手的传感器630.pdf

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1、 第节 大显身手的传感器 课时安排课时 教学目标：（一）知识与技能 了解传感器在洗衣机水位控制装置上的应用。了解传感器在自动门上的应用。了解传感器在指纹识别器上的应用。了解传感器在机器人中的应用 （二）过程与方法 通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。（三）情感、态度与价值观 在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。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。教学器材：投影仪、投影片 教学方法：实验法、观察法、讨论法。教学过程 （一）引入新课 师：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业

2、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 传感器在现代科技及日常生活中发挥着重要的作用。（二）进行新课 洗衣机水位控制装置：压力传感器在洗衣机水位控制装置中的应用 自动门：红外线传感器在自动门中的应用，及自动门的工作流程。指纹识别器 电容传感器在指纹识别器上的应用。传感器与机器人 传感器在机器人中的应用 （三）实例探究 力传感器的应用 【例】用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线

3、运动的加速度该装 置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感 器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器、上，其压力大小可直接从传感器 的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器 在前，传感器在后汽车静止时，传感器、在的示数均为（取）（）若传感器的示数为、的示数为，求此时汽车的加速度大小和方向（）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器的示数为零分析：传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的 弹力大小 解：（）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力，右侧弹

4、簧对滑块的向左的推力滑块所受合力产生加速度 得 与同方向，即向前（向右）（）传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变 为。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，方向向左 温度传感器的应用【例】在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是元件，元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻 器，其电阻率 随温度的变化关系如图所示，由于这种特性，元件具有发热、保温双重功 能对此，以下判断正确的是（）通电后，其电功率先增大，后减小 通 电后，其电功率先减小，后增大 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在不变 当其产生的热量与散发的热量相等时，

5、温度保持在和之间的某一值不变 分析：当电热灭蚊器温度由 升到的过程中，电阻器的电阻率，根据牛顿第二定律有 随温度升高而减小，其电阻随之减小，由于加在灭蚊器上的电压保持不变，灭蚊器的热功率随之增大，当时，达到最大当 温度由升高到的过程中 增大，增大，减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热 功率也就越大；因此在这之间的某一温度 会有，即电 热功率减小到等于散热功率时，即达到保温；当，使温 度自动升高到；当，使温度自动降为，实现自动保温，正确答案为。点评：对给定图象的题目，要注意分析图象信息，把握变化规律，并结合所学物理规律进行分析讨论 【例】如图甲为在温度

6、为 左右的环境中工作的某自动恒温箱 原理简图，箱内的电阻，为热敏电 时，阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示 当、端电压 电压鉴别器会令开关接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当时，电压鉴别器使断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 解析：设电路两端电压为为，当 时，有 解得 由图乙可知，当 时，答案：光传感器的应用 【例】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。为光源，为光电接收器，、均固定在车身上，为 小车的车轮，为与同轴相连的齿轮。车轮转动时，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 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

7、间内脉冲数为，累计脉冲数 为，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；行程的表达式为 。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，其中为 车轮的半径，为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为，则 转一圈应有 个脉冲被 接收到，因此有 ，代入上式，有 。同样，根据行程的意义，应有，其中为整个行程中车轮 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和齿轮齿数，速度和行程的表达式如上面两式 所示。答案：车轮的半径和齿轮齿数；教学反思：