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
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