河南省沁阳市第一中学高二物理 第六章传感器 第二节传感器的应用导学案 新人教版选修32.doc

河南省沁阳市第一中学2013-2014学年高二物理 第六章传感器 第二节传感器的应用导学案 新人教版选修3-2、问题探究：1 力传感器的应用电子秤阅读教材，思考并回答问题。1 电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？力传感器的工作原理。弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力f，则梁发生弯曲,上表面拉伸，下表面压缩, 上表面应变片的电阻_，下表面应变片的电阻变小。f越大， 弯曲形变_，应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大，输出的电压差值也就_。应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？温度传感器的应用电熨斗，电熨斗结构图（如图所示）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？温度传感器电饭锅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。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？如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？4光传感器的应用火灾报警器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。 【例题1】某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压u。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图；(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m；(3)请设想实验中可能会出现的一个问题【例题2】如图所示甲为在温度为10左右的环境中工作的自动恒温箱简图，箱内电阻r120k，r210k，r340 k，r1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uab0时，电压鉴别器使s断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 。甲 乙【当堂检测】 1.如图所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是( )a电吉他是光电传感器b电吉他是温度传感器c电吉他是声音传感器d弦改用尼龙材料原理不变2下列说法正确的是( )a应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力b电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件c应变片能把力学量(物体形变)转换为电学量(电压)d所有电子秤都应用了应变式力传感器3.用力传感器悬挂一钩码沿竖直方向由静止开始运动如图中实线是传感器记录的拉力大小变化情况，则( )a钩码的重力约为4 nb钩码的重力约为3 nca、b、c、d四段图线中，钩码处于超重状态的a、d.失重状态的是b、cda、b、c、d四段图线中，钩码处于超重状态的a、b，失重状态的是c、d4.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管led、光电三极管和不透明的挡板平时光电三极管接收不到led发生的光呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是( )a进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报b发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报c发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报d以上说法均不正确5.如图所示为用热敏电阻r和继电器l等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接则( ) a当温度降低到某一数值，衔铁p将会被吸下b当温度升高到某一数值，衔铁p将会被吸下c工作时，应该把恒温箱内的加热器接在c、d端d工作时，应该把恒温箱内的加热器接在a、b端参考答案问题探究：力的传感器 金属梁和应变片变大 越大 越大（1）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）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 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。 水沸腾后，锅内大致保持100不变。 饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热 如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不变，温度低于“居里点103”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103才能自动断电。 报警器带孔的罩子内装有发光二极管led、光电三极管和不透明的挡板平时，光电三极管收不到led发出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报【例题1】解析：(1)由题意分析可知，输出端应接电压表；为使输入电压可调，且使电压的调节范围尽可能大，滑线变阻器必须接成分压电路，电路设计如下图所示(2)测量步骤与结果：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。将砝码放在转换器上，记下输出电压u0。将待测物放在转换器上，记下输出电压u，由u0km0g，得ku0/m0g，又测得ukmg，所以mm0u/u0。(3)可能出现的问题有：因电源电压不够而输出电压调不到零。待测物体质量超过转换器量程。(答出一条即可)【例题2】解析：(1)由图线读得，转盘的转动周期t0.8 s角速度 rad/s7.85 rad/s.(2)激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动(理由为：由于脉冲宽度在逐渐变窄，表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增加，因此激光器