2013高考物理一轮复习资料 13 学案实验：传感器的简单应用课件 沪科版

1、第十三章第十三章 传感器与现代社会传感器与现代社会考纲考纲下载下载内容内容要求要求实验：传感器的简单应用实验：传感器的简单应用考纲考纲解读解读本章内容是新课程标准新加的内容，本章内容是新课程标准新加的内容，知识新颖、实用，要注意对各类传感知识新颖、实用，要注意对各类传感器原理的理解。器原理的理解。 本章的学习重点是分析各种传感器，知道传本章的学习重点是分析各种传感器，知道传感器把非电学量转化为电学量的工作原理，掌握感器把非电学量转化为电学量的工作原理，掌握传感器敏感元件的各种特性与应用。随着科学技传感器敏感元件的各种特性与应用。随着科学技术的进步，传感器在社会实践中的应用也越来越术的进步，传感

2、器在社会实践中的应用也越来越广泛，与人们的生活息息相关，在新高考中有可广泛，与人们的生活息息相关，在新高考中有可能会出现以传感器为背景的力学、电学综合题，能会出现以传感器为背景的力学、电学综合题，复习时应注意提高应用物理知识解决实际问题的复习时应注意提高应用物理知识解决实际问题的能力及提取信息的能力。能力及提取信息的能力。学案学案 实验：传感器的简单应用实验：传感器的简单应用 一、实验目的一、实验目的 1.了解传感器的工作原理；了解传感器的工作原理； 2.能够进行简单应用。能够进行简单应用。 二、实验原理二、实验原理 传感器是能将所感受到物理量传感器是能将所感受到物理量(如力、热、光、声等等如

3、力、热、光、声等等)转换成便转换成便于测量的量于测量的量(一般是电学量一般是电学量)的一类元件。其工作过程是通过对某一物的一类元件。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号按一定规律转换成便于利用的信号。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。如热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号。转换后的信号如热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号。转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制等目的。经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制等目的。 三、实验器材三、实验器材 热敏电阻、多用电表、温度计、水杯、铁架台、光敏电阻、光电热敏电阻、多用电表、

4、温度计、水杯、铁架台、光敏电阻、光电计数器、导线若干。计数器、导线若干。 (一一)热敏电阻特性实验热敏电阻特性实验 1.如图所示将热敏电阻连入电路，多用电表置如图所示将热敏电阻连入电路，多用电表置于于“欧姆欧姆”挡，观察热敏电阻的阻值。挡，观察热敏电阻的阻值。 2.分几次向烧杯中倒入开水，逐渐改变水的温分几次向烧杯中倒入开水，逐渐改变水的温度，分别观察不同温度下热敏电阻的阻值。度，分别观察不同温度下热敏电阻的阻值。 (二二)光敏电阻特性实验光敏电阻特性实验 1.按图所示将光敏电阻连入电路中，观察多用按图所示将光敏电阻连入电路中，观察多用电表的示数；电表的示数； 2.用手挡住部分光线或上下移动手

5、掌，观察光用手挡住部分光线或上下移动手掌，观察光敏电阻的阻值随光线的变化而变化的情况。敏电阻的阻值随光线的变化而变化的情况。 四、实验步骤四、实验步骤 五、注意事项五、注意事项 1.烧杯中倒入开水后，等温度稳定后再读数；烧杯中倒入开水后，等温度稳定后再读数； 2.欧姆表每次换档后都要重新调零。欧姆表每次换档后都要重新调零。考点考点1 热敏电阻的应用热敏电阻的应用【例【例1】如图所示，将多用电表的选择开关置于】如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆欧姆”挡，再将电表的两挡，再将电表的两支支 表笔与负温度系数的热敏电阻表笔与负温度系数的热敏电阻RT(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度负温度系数热敏

6、电阻是指阻值随温度 的升高而减小的热敏电阻的升高而减小的热敏电阻)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正 中间。若往中间。若往RT上擦一些酒精，表针将向上擦一些酒精，表针将向_ (填填“左左”或或“右右”)移动；若用吹风机将热风吹向移动；若用吹风机将热风吹向 电阻，表针将向电阻，表针将向_(填填“左左” 或或“右右”)移动。移动。左左右右 【解析【解析】若往若往RT上擦一些酒精，蒸发吸热，上擦一些酒精，蒸发吸热，热敏电阻热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，所以电流减温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻小，指针应向左偏

7、；用吹风机将热风吹向电阻，电阻RT温度升高，温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏。电阻值减小，电流增大，指针向右偏。 【点拨【点拨】金属电阻的阻值随温度的升高而增大，也叫正温度系数热敏金属电阻的阻值随温度的升高而增大，也叫正温度系数热敏电阻；半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，也叫负温电阻；半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，也叫负温度系数热敏电阻。度系数热敏电阻。 1如图所示，如图所示，R1为定值电阻，为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻为负温度系数的热敏电阻(负温负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减

8、小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时为小灯泡，当温度降低时( )A.R1两端的电压增大两端的电压增大B.电流表的示数增大电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱小灯泡的亮度变弱C考点考点2 光敏电阻的应用光敏电阻的应用【例【例2】如图所示，】如图所示，R1、R2为定值电阻，为定值电阻，L为小灯泡，为小灯泡，R3为光敏电阻，当照为光敏电阻，当照 射光强度增大时射光强度增大时( ) A.电压表的示数增大电压表的示数增大 B.R2中电流减小中电流减小 C.小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压降低电路的路端电压降低 【解析【解析】当光照强度增大时，当

9、光照强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随阻值减小，外电路电阻随R3的减的减小而减小，小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，因而电压表的示数增大，电路的路端电压减小，因而电压表的示数增大，A、D项正确；由路端项正确；由路端电压减小而电压减小而R1两端电压增大知，两端电压增大知，R2两端电压必减小，则两端电压必减小，则R2中电流减小，中电流减小，故故B正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故的功率增大，故C正确正确ABC

10、D 【点拨【点拨】光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光时，载流子光时，载流子(导电电荷导电电荷)极少，导电性能不好；随着光照的增极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。强，载流子增多，导电性能变好。 2如图所示，将多用电表的选择开关置于如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆欧姆”挡，再将电挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻表的两支表笔分别与光敏电阻R的两端相连，这时表针恰好的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若用不透光的黑指在刻度盘的正中间。若用不透光的黑纸将纸将R包裹起来，表针将向包裹起来，表针将向_(填填“左左

11、”或或“右右”)转动；若用手电筒光照射转动；若用手电筒光照射R，表针将向，表针将向_(填填“左左”或或“右右”)转动。转动。左左右右考点考点3 力传感器的应用力传感器的应用【例【例3】传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电】传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电 容式传感器，当待测压力容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片发生形作用于可动膜片电极时，可使膜片发生形 变，引起电容的变化。将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，变，引起电容的变化。将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路， 那么那么( ) A.当当F向上压膜片电极时，电容将

12、减小向上压膜片电极时，电容将减小 B.当当F向上压膜片电极时，电容将增大向上压膜片电极时，电容将增大 C.若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F发生变化发生变化 D.若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F不发生变化不发生变化 【解析【解析】当待测压力作用于可动膜片电极上时，当待测压力作用于可动膜片电极上时，可使膜片发生形变，从而引起电容的变化，当可使膜片发生形变，从而引起电容的变化，当F向上压膜片电极时，相当于向上压膜片电极时，相当于两极间距离减小，由两极间距离减小，由C= S/(4 kd)可知电容器电容变大；将电容器与灵敏电流可知电容器电容变大；将电容器与灵敏电流计、电源串联

13、组成闭合电路，如果有恒力计、电源串联组成闭合电路，如果有恒力F的作用，电容变大，电容器充满的作用，电容变大，电容器充满电之后，电流计中无示数，如果力电之后，电流计中无示数，如果力F发生变化，电容器的电容不断变化，电发生变化，电容器的电容不断变化，电源不断给电容器充电、放电，使电流计有示数，说明压力源不断给电容器充电、放电，使电流计有示数，说明压力F发生变化。发生变化。BC 【点拨【点拨】应变式力传感器，是根据应变片受力弯曲后，应变片应变式力传感器，是根据应变片受力弯曲后，应变片拉伸和挤压的两个面电阻分别增大和减小，通过恒定电流时，相应拉伸和挤压的两个面电阻分别增大和减小，通过恒定电流时，相应电

14、压分别变大和变小，这两个电压的差值随外图形的增大而增大。电压分别变大和变小，这两个电压的差值随外图形的增大而增大。从原理上讲，能将受力变化情况变化为电信号的装置均可看作力传从原理上讲，能将受力变化情况变化为电信号的装置均可看作力传感器。感器。 3如图所示，是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图。利用电压表如图所示，是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图。利用电压表(内内电阻很大电阻很大)的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹