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1、高中物理新人教版 选修-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
2、动器（若干）光敏电阻光照放 大 器MN 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、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤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.装置装置: :力传感器力传感器 元件元件: :金属梁和金属梁和应变片应变片 一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤金属梁U1U2两个两个应变片应变片的的形变形变引起引起电阻变化电阻变化 致使两个应变片的致使两个应变片的电压差变化电压差变化
3、 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.装置装置: :力传感器力传感器 组成组成: :金属梁和金属梁和应变片应变片 形变形变 电压电压一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤两个两个应变片应变片的的形变形变引起引起电阻变化电阻变化 致使两个应变片的致使两个应变片的电压差变化电压差变化 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
4、压差值也越大ABDABD二、声传感器的应用二、声传感器的应用话筒话筒阅读教材阅读教材5656页有关内容，思考并回答页有关内容，思考并回答: : （1 1）话筒的作用话筒的作用是什么？是什么？ （2 2）说明）说明动圈式话筒动圈式话筒的工作原理和工作的工作原理和工作 过程。过程。 （3 3）说明）说明电容式话筒电容式话筒的工作原理和工作的工作原理和工作 过程。这种话筒的优点是什么？过程。这种话筒的优点是什么？ （4 4）驻极体话筒驻极体话筒的工作原理是什么？有的工作原理是什么？有 何优点？何优点？话筒的作用是把话筒的作用是把声信号声信号转化为转化为电信号电信号 二、声传感器的应用二、声传感器的应
5、用话筒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、声传感器的应用二、声传感器的应用话筒话筒 金属膜片永久 磁铁工作原理: 电磁感应. 练习2:(2003上海试题)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 B2、
6、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 A3、驻极体话筒：原理:电介质极化电介质极化.( .(它由内部的驻极体塑料膜感受声波. 工作电压: 36 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
7、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：声音声音 电磁感应电磁感应电电 3.电容式话筒的工作原理：电容发生变化电容发生变化4.驻极式话筒的工作原理：电介质极化电介质极化二、声传感器的应用二、声传感器的应用话筒话筒三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :1. 1.电熨斗电熨斗1. 1.双金属片温度传感器双金属片温度传感器思考：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？的作用是什么？ 作用：控制电路的通断。作用：控制电路的通断。三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :1. 1.电熨斗电熨斗原理:热胀冷缩常温下
8、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)(1)双金属片温度传感器双金属片温度传感器三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :1. 1.电熨斗电熨斗电烫斗的构造：(2)(2)双金属片温度传感器在双金属片温度传感器在电熨斗中的应用电熨斗中的应用 (2)(2)双金属片温度传感器在双金属片温度传感器在电熨斗中的应用电熨斗中的应用 思考与讨论：思考与讨论： 常温下，上、下触点应常温下，上、下触点应 是接触的还是分离的？当温是接触的还是分离的？当温 度过高时，双金属片将怎样度过高时，双金属片将怎样 起作用？起作用？ 熨烫棉麻衣物和熨烫丝熨烫棉麻衣物和熨烫丝
9、绸衣物需要设定不同的温度绸衣物需要设定不同的温度 ，这是如何使用调温旋钮来，这是如何使用调温旋钮来 实现的？实现的？三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :1. 1.电熨斗电熨斗思考与讨论：思考与讨论： 常温下，上、下触点应是常温下，上、下触点应是 接触的还是分离的？当温度接触的还是分离的？当温度 过高时，双金属片将怎样起过高时，双金属片将怎样起 作用？作用？答：常温下，上、下触答：常温下，上、下触 点应是接触的，但温度过高时，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，
10、使触点分离，从部金属膨胀小，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 温度的作用温度的作用 (2)(2)双金属片温度传感器在双金属片温度传感器在电熨斗中的应用电熨斗中的应用 三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :1. 1.电熨斗电熨斗思考与讨论：思考与讨论： 熨烫棉麻衣物和熨烫丝熨烫棉麻衣物和熨烫丝 绸衣物需要设定不同的温度绸衣物需要设定不同的温度 ，这是如何使用调温旋钮来，这是如何使用调温旋钮来 实现
11、的？实现的？答：熨烫棉麻衣物和熨答：熨烫棉麻衣物和熨 烫丝绸衣物需要设定不同的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 在不同温度的目的在不同温度的目的 (2)(2)双金属片温度传感器在双金属片温度传感器在电熨斗中的应用电熨斗中的应用 三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :1. 1.电熨斗电熨斗4 4、弹簧片、弹簧片1 1、测温泡、测温泡2 2、细管、细管3 3、膜盒、膜盒5 5、动触点、动触点 6 6、静触
12、点、静触点7 7、拉杆、拉杆 8 8、凸轮、凸轮9 9、连杆、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、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :2. 2.电电冰箱冰箱思考与讨论： 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、温度传感器的应用三、温度传感器的应用: :3. 3. 恒温箱恒温箱一、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
13、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
14、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/mB方向向右，大小为 k S/mC方向向左，大小为 2k S/m D. 方向向右，大小为 2k S/mD01010UP2. 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U0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。01010UPU0解：a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx / R = U0 S / L =maU0 / 2kL=mU0 a / 2kLa
