高考物理一轮总复习：第十章实验十一ppt课件

1、实验十一传感器的简单应用实验十一传感器的简单应用第十章交流电传感器第十章交流电传感器栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器知 识 要 点 归 纳知 识 要 点 归 纳实验目的实验目的1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性特性.2.了解传感器在技术上的简单应用了解传感器在技术上的简单应用.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器实验原理实验原理传感器是将它感受到的非电学量传感器是将它感受到的非电学量(如力如力、热、光、声等、热、光、声等)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(一般是电学量的仪器一般是电学量的仪器).其工作过程是通其工作过

2、程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的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信号按一定规律转换成便于利用的信号号.例如例如,光电传感器是利用光敏电阻将光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号光信号转换成电信号,栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器热电传感器是利用热敏电阻或金属热电热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号阻将温度信号转换成电信号,转换后的转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的检测、自动控制、遥控等各种目的.传感器的工作原理可用图传感器的工作原理可

3、用图1031表示表示：图图1031栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器实验器材实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等线等.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器过 程 分 析 导 引过 程 分 析 导 引实验步骤实验步骤1.研究热敏电阻的热敏特性研究热敏电阻的热敏特性图图1032栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(1)按图按图1032所示连接好电路所示连接好电路,将热将热

4、敏电阻绝缘处理敏电阻绝缘处理,多用电表的选择开关多用电表的选择开关置于置于“100欧姆挡欧姆挡;(2)先用多用电表测出烧杯中没有热水先用多用电表测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示并记下温度计的示数数;栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(3)向烧杯中注入少量的冷水向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电使热敏电阻浸没在冷水中阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值多用电表测量的热敏电阻的阻值;(4)将热水分几次注入烧杯中将热水分几次注入烧杯中,测出不同测出不同温度下热敏电阻的阻值温度下热敏电阻的阻值,并记录并记录

5、;(5)根据记录数据根据记录数据,分析热敏电阻的特性分析热敏电阻的特性.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器2.研究光敏电阻的光敏特性研究光敏电阻的光敏特性图图1033(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图滑动变阻器按图1033所示电路连接所示电路连接好好,其中多用电表置于其中多用电表置于“1 k欧姆挡欧姆挡;栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(2)先测出小灯泡不发光时光敏电阻的先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值阻值,并记录数据并记录数据;(3)打开电源打开电源,让小灯泡发光让小灯泡发光,调节小灯泡调节小灯泡的亮度使之

6、逐渐变亮的亮度使之逐渐变亮,观察多用电表表观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况盘指针显示电阻阻值的情况,并记录并记录;(4)根据记录数据根据记录数据,分析光敏电阻的特性分析光敏电阻的特性.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器3.将手掌或一个厚纸板插入光源和光电将手掌或一个厚纸板插入光源和光电计数器之间计数器之间,察看、分析光电计数器的察看、分析光电计数器的工作过程工作过程.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器数据处理数据处理根据上面记录的数据根据上面记录的数据,完成以下表格内完成以下表格内容：容：1.研究热敏电阻的热敏特性研究热敏电阻的热敏特性热敏电热敏电阻的

7、环阻的环境境冷水冷水中中常温常温下下加少加少量热量热水水继续继续加热加热水水水温水温很高很高实验实验结论结论对应电对应电阻阻(102 )栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器2.研究光敏电阻的光敏特性研究光敏电阻的光敏特性光敏光敏电阻电阻的环的环境境灯泡灯泡不发不发光光灯泡灯泡刚发刚发光光亮度亮度增加增加亮度亮度增加增加亮度亮度增加增加实验实验结论结论对应对应电阻电阻(1 k)栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器本卷须知本卷须知1.在做热敏实验时在做热敏实验时,加开水后要等一会儿加开水后要等一会儿再测其阻值再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相以使电阻温度与水的温度

8、相同同,并同时读出水温并同时读出水温.2.光敏实验中光敏实验中,如果效果不明显如果效果不明显,可将电阻可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少小孔改变射到光敏电阻上的光的多少.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零欧姆表每次换挡后都要重新调零.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器物理转换思想的应用物理转换思想的应用1.转换法解读转换法解读(1)转换法转换法所谓实验思维转换方法所谓实验思维转换方法,就是当某些物就是当某些物理量不易直接测量理量不易直接测量,而另外一些物理量而另外一些物理量易测量易测量,且两者之间可以用

9、物理原理联且两者之间可以用物理原理联系起来系起来,于是于是,采用采用“嫁接的方法嫁接的方法,通过通过转移实验手段转移实验手段,达到化不易为易达到化不易为易,栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器化不能为能化不能为能,这种实验方法称为转换法这种实验方法称为转换法.间接测量某些物理量间接测量某些物理量,一般都用到转换一般都用到转换法法.(2)转换法的主要方式转换法的主要方式时间量与空间量的转换时间量与空间量的转换,如伽利略在如伽利略在研究自由落体运动时研究自由落体运动时,利用滴漏法来测利用滴漏法来测时间时间,将时间测量转换为水的体积的测将时间测量转换为水的体积的测量量.栏目栏目导引导

10、引第十章交流电传感器第十章交流电传感器抽象量与直观量的转换抽象量与直观量的转换,如卡文迪许如卡文迪许“扭秤实验中扭秤实验中,石英丝扭转角度的测量石英丝扭转角度的测量转换为平面镜反射光在刻度尺上移动距转换为平面镜反射光在刻度尺上移动距离的测量离的测量.微观量与宏观量的转换微观量与宏观量的转换.非电学量与电学量的转换非电学量与电学量的转换.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器2.转换法的应用转换法的应用(1)匀变速直线运动的加速度匀变速直线运动的加速度.是一个不是一个不易直接测量的物理量易直接测量的物理量,但通过转换为测但通过转换为测位移和时间位移和时间,根据任意两个连续相等的根据

11、任意两个连续相等的时间里的位移之差可测得加速度时间里的位移之差可测得加速度.(2)在在“传感器的简单应用实验中传感器的简单应用实验中,将非将非电学量转换为电学量进行测量电学量转换为电学量进行测量.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器实 验 典 例 探 究实 验 典 例 探 究题型题型1温度传感器的应用温度传感器的应用 热敏电阻是传感电路中常用的电热敏电阻是传感电路中常用的电子元件子元件.现用伏安法研究热敏电阻在不现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲要求特性曲线尽可能完整线尽可能完整.已知常温下待测热敏电已知常温下待测热敏电阻的阻值约

12、阻的阻值约45 .例例1栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中中,杯内有一定量的冷水杯内有一定量的冷水,其他备用的仪其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中图中未画出未画出)、电源、电源(3 V、内阻可忽略、内阻可忽略)、直、直流电流表流电流表(内阻约内阻约1 )、直流电压表、直流电压表(内内阻约阻约5 k)、滑动变阻器、滑动变阻器(020 )、开、开关、导线若干关、导线若干.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(1)在下面的虚线框中画出实验电路图在下面的虚线框中画

13、出实验电路图,要求测量误差尽可能小要求测量误差尽可能小.(2)根据电路图根据电路图,在实物图上连线在实物图上连线.图图1034栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(3)简要写出完成接线后的主要实验步简要写出完成接线后的主要实验步骤骤_.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器【解析】【解析】(1)为获得更多的数据为获得更多的数据,应使应使电压从零开始电压从零开始,故应采用分压电路故应采用分压电路.由于由于待测热敏电阻阻值约待测热敏电阻阻值约45 ,故应采用故应采用电流表外接法电流表外接法,电路图如图电路图如图1035所所示示.图图1035栏目栏目导引导引第十章交流电

14、传感器第十章交流电传感器(2)按电路图连接实物图如图按电路图连接实物图如图1036所示所示.图图1036栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(3)往保温杯中加入一些热水往保温杯中加入一些热水,待温度待温度稳定时读出温度计示数稳定时读出温度计示数;调节滑动变调节滑动变阻器阻器,快速测出几组电流表和电压表的快速测出几组电流表和电压表的值值;反复反复,测量不同温度下的数测量不同温度下的数据据;绘出各测量温度下热敏电阻的伏绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线安特性曲线.【答案】见解析【答案】见解析栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器【规律总结】该实验主要考查电阻的【规

15、律总结】该实验主要考查电阻的测量方法测量方法,与普通电阻测量实验的主要与普通电阻测量实验的主要区别是需要通过改变温度来改变待测电区别是需要通过改变温度来改变待测电阻的阻值阻的阻值.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器题型题型2光电传感器的应用光电传感器的应用 为了节能和环保为了节能和环保,一些公共场所一些公共场所使用光控开关控制照明系统使用光控开关控制照明系统.光控开关光控开关可采用光敏电阻来控制可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件值随着光的照度而发生变化的元件(照照度可以反映光的强弱度可以反映光的强弱,光越强照度越大光越强照度越大,照度

16、单位为照度单位为lx).某光敏电阻某光敏电阻RP在不同照在不同照度下的阻值如下表：度下的阻值如下表：例例2栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(1)根据表中数据根据表中数据,请在给定的坐标系如请在给定的坐标系如图图1037中描绘出阻值随照度变化的中描绘出阻值随照度变化的曲线曲线,并说明阻值随照度变化的特点并说明阻值随照度变化的特点.照度照度(lx)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻电阻(k) 754028232018栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器图图1037栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(2)如图如图1038所示所示,

17、当当1、2两端所加两端所加电压上升至电压上升至2 V时时,控制开关自动起动照控制开关自动起动照明系统明系统,请利用下列器材设计一个简单请利用下列器材设计一个简单电路电路.给给1、2两端提供电压两端提供电压,要求当天色要求当天色渐暗照度降低至渐暗照度降低至1.0(lx)时起动照明系统时起动照明系统,在虚线框内完成电路原理图在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响不考虑控制开关对所设计电路的影响)栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器图图1038栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器提供的器材如下：提供的器材如下：光敏电阻光敏电阻RP(符号符号 ,阻

18、值见上表阻值见上表);直流电源直流电源E(电动势电动势3V,内阻不计内阻不计);定值电阻：定值电阻：R110 k,R220 k,R340 k(限选其中之一并在图中标出限选其中之一并在图中标出)开关开关S及导线若干及导线若干.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器【解析】【解析】(1)描绘图象应注意各点分描绘图象应注意各点分布在图线两侧布在图线两侧,且图线应用平滑曲线且图线应用平滑曲线,而而不能成为各点的连线不能成为各点的连线.图线为曲线时为图线为曲线时为非线性变化非线性变化.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器【

19、答案】【答案】(1)光敏电阻的阻值随光照光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图度变化的曲线如图1039所示所示.特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小非线性减小.图图1039栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器(2) 电路图如图电路图如图10310所示所示.图图10310栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器【规律总结】常见的光传感器有：光【规律总结】常见的光传感器有：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等极管等.光敏电阻在被光照射时电阻发光敏电阻在被光照射时电阻发生变化生变化,其原因是做

20、光敏电阻的材料硫其原因是做光敏电阻的材料硫化镉是一种半导体材料化镉是一种半导体材料,无光照时无光照时,载流载流子极少子极少,导电性能不好导电性能不好,随着光照的增强随着光照的增强,载流子增多载流子增多,导电性变好导电性变好.栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器题型题型3力电传感器力电传感器 如图如图10311所示为某种电子所示为某种电子秤的原理示意图秤的原理示意图,AB为一均匀的滑动变为一均匀的滑动变阻器阻器,阻值为阻值为R,长度为长度为L,两边分别有两边分别有P1、P2两个滑动头两个滑动头,与与P1相连的金属细杆相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆可在被固定的竖直光滑绝缘

21、杆MN上保上保持水平状态持水平状态,金属细杆与托盘相连金属细杆与托盘相连.金属金属细杆所受重力忽略不计细杆所受重力忽略不计,例例3栏目栏目导引导引第十章交流电传感器第十章交流电传感器弹簧处于原长时弹簧处于原长时P1刚好指向刚好指向A端端,若若P1、P2间出现电压时间出现电压时,该电压经过放大通该电压经过放大通过信号转换后在显示屏上显示出质量的过信号转换后在显示屏上显示出质量的大小大小.已知弹簧的劲度系数为已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身托盘自身质量为质量为m0,电源的电动势为电源的电动势为E,电源的内电源的内阻忽略不计阻忽略不计,信号放大器、信号转换器信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不计和显示器的分流作用忽略不计.求：求：栏目栏目导引导引第十章交流电传感