人教版物理选修3-2同步课件-6.2《传感器的应用（一）》.ppt

高中物理 新人教版 选修 ３ - ２ 系列课件 第六章 《 传感器 》 第二节 《 传感器的应用（一） 》 教学目标 （一）知识与技能 1 ．了解力传感器在电子秤上的应用。 2 ．了解声传感器在话筒上的应用。 3 ．了解温度传感器在电熨斗上的应用。 （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。 ★ 教学方法 实验法、观察法、讨论法。 ★ 教学工具 驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干） 光敏电阻 光照 放大器 M N N 被控电路 光控继电器 的工作 原理 是 : 当照射光敏电阻时 , (1) 光敏电阻的阻值 ( 变大或变小 ) ； (2) 被控电路 ( 填“接通”或“断开” ) 。 光控设备 电源 变小 接通 传感器应用的一般模式 一、力传感器的应用 —— 电子秤 1. 电子秤使用的测力装置是什么 ? 它是由什么元件组成的 ? 2. 简述力传感器的工作原理 . 装置 : 力传感器 元件 : 金属梁和 应变片 一、力传感器的应用 —— 电子秤 金属梁 U 1 U 2 两个 应变片 的 形变 引起 电阻变化 致使两个应变片的 电压差变化 1. 电子秤使用的测力装置是什么 ? 它是由什么元件组成的 ? 3. 应变片 能够把什么力学量转化为什么电学量？ 2. 简述力传感器的工作原理 . 装置 : 力传感器 组成 : 金属梁和 应变片 形变 电压 一、力传感器的应用 —— 电子秤 两个 应变片 的 形变 引起 电阻变化 致使两个应变片的 电压差变化 数显电子秤电路原理图 练习 1 . 关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 （ ） A. 应变片常用半导体材料制成 B. 当应变片的表面拉伸时，其电阻变大反之，变小 C. 传感器输出的是应变片上的电压 D. 外力越大，输出的电压差值也越大 ABD 二、声传感器的应用 —— 话筒 阅读教材 56 页有关内容，思考并回答 : （ 1 ） 话筒的作用 是什么？ （ 2 ）说明 动圈式话筒 的工作原理和工作过程。 （ 3 ）说明 电容式话筒 的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？ （ 4 ） 驻极体话筒 的工作原理是什么？有何优点？ 话筒的作用是把 声信号 转化为 电信号 二、声传感器的应用 —— 话筒 膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生随声波变化的感应电流。 1 、动圈式话筒： 音圈 二、声传感器的应用 —— 话筒 金属膜片 永久磁铁 工作原理 : 电磁感应 . 练习 2 : 唱卡拉 OK 用的话筒 , 内有传感器 . 其中有一种是动圈式的 , 它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈 , 线圈处于永磁体的磁场中 , 当声波使膜片前后振动时 , 就将声音信号转变为电信号 . 下列说法正确的是 ( ) A. 该传感器是根据电流的磁效应工作的 B . 该传感器是根据电磁感应原理工作的 C. 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D. 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 B 2 、电容式话筒： 原理 : Q 是绝缘支架 , 薄金属膜 M 和固定电极 N 形成一个电容器 , 被直流电源充电 . 当声波使膜片振动时 , 电容发生变化 , 电路中形成变化的电流 , 于是电阻两端就输出了与声音变化规律相同的电压 . 优点：保真度好 绝缘支架 薄金属膜 固定电极 练习 3 ：电容式话筒将声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的 ( ) A. 距离变化 B. 正对面积变化 C. 介质变化 D. 电压变化 A 3 、 驻极体 话筒： 原理 : 电介质极化 .( 它由内部的驻极体塑料膜感受声波 . 工作电压 : 3 ～ 6 V.) ＋ ＋ ＋ － － － 特点： 体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上 驻极体 背极 塑料膜 空隙 较弱的声音 扩音器 扬声器 1. 话筒的作用是把 ______ 信号转化为 ___ 信号。 2. 动圈式话筒的工作原理： 声音 电磁感应 电 3. 电容式话筒的工作原理： 电容发生变化 4. 驻极式话筒的工作原理： 电介质极化 二、声传感器的应用 —— 话筒 三、温度传感器的应用 : 1. 电熨斗 1. 双金属片温度传感器 思考：双金属片温度传感器 的作用是什么？ 作用：控制电路的通断。 三、温度传感器的应用 : 1. 电熨斗 原理 : 热胀冷缩 常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。 (1) 双金属片温度传感器 三、温度传感器的应用 : 1. 电熨斗 电烫斗的构造： (2) 双金属片温度传感器在 电熨斗中的应用 (2) 双金属片温度传感器在 电熨斗中的应用 思考与讨论： ①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ ②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？ 三、温度传感器的应用 : 1. 电熨斗 思考与讨论： ①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 答：常温下，上、下触 点应是接触的，但温度过高时， 由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用． (2) 双金属片温度传感器在 电熨斗中的应用 三、温度传感器的应用 : 1. 电熨斗 思考与讨论： ②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？ 答：熨烫棉麻衣物和熨 烫丝绸衣物需要设定不同的 温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的． (2) 双金属片温度传感器在 电熨斗中的应用 三、温度传感器的应用 : 1. 电熨斗 4 、弹簧片 1 、测温泡 2 、细管 3 、膜盒 5 、动触点 6 、静触点 7 、拉杆 8 、凸轮 9 、连杆 思考与讨论： 1 、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？ 2 、凸轮为什么可以改变设定的温度？ 氯甲烷及它的蒸气 三、温度传感器的应用 : 2. 电 冰箱 思考与讨论： 1 、应该把恒温箱中的加热器接在 A 、 B 还是 C 、 D 之间呢？ 2 、要使箱内温度保持 100℃ ，可变电阻 R′ 值应调节多大？ 三、温度传感器的应用 : 3. 恒温箱 一、 力传感器 的应用 —— 电子秤 二、 声传感器 的应用 —— 话筒 三、 温度传感器 的应用 —— 1. 电熨斗 ; 2. 电冰箱 ; 3. 恒温箱 力传感器是把 力 信号转换成 电 信号； 声传感器是把 声 信号转换为 电 信号 ; 温度传感器常用做 自动控制开关 ． 小结:6.2传感器的应用(一) 例题 1 ：（ 2003 上海考题） 演示 位移传感器 的工作原理如右图示，物体 M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆 p ， 通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小 x 。 假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 ( ) A. 物体 M 运动时，电源内的电流会发生变化 B. 物体 M 运动时，电压表的示数会发生变化 C. 物体 M 不动时，电路中没有电流 D. 物体 M 不动时，电压表没有示数 B 加速度计 例 2. 惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。 加速度计 的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为 m 的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为 k 的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。 1. 设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离 O 点的距离为 S ， 则这段时间内导弹的加速度 （ ） A. 方向向左，大小为 k S/m B ． 方向向右，大小为 k S/m C ． 方向向左，大小为 2k S/m D. 方向向右，大小为 2k S/m D 0 10 10 U P 2. 若电位器（可变电阻）总长度为 L ， 其电阻均匀，两端接在稳压电源 U 0 上，当导弹以加速度 a 沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片 P 产生位移，此时可输出一个电信号 U ， 作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出 U 与 a 的函数关系式。 0 10 10 U P U 0 解 ： a=2kS/m ∴ S=ma/2k U=U 0 R x / R = U 0 S / L =maU 0 / 2kL =mU 0 a / 2kL∝a 再见