河北省石家庄二中高中物理 6传感器的应用

河北省石家庄二中高中物理 6传感器的应用

第三节：传感器的应用（二） ‎ ‎【学习目标】‎ ‎（1）、理解温度传感器的应用――电饭锅、测温仪的工作原理。‎ ‎（2）、理解光电传感器的应用――鼠标器、火灾报警器的工作原理。‎ ‎（3）、通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解，进一步地深入认识温度传感器的应用 ‎（4）通过对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究，认识光传感器的应用。‎ ‎【学习重点】：温度、光传感器的应用原理及结构。‎ ‎【学习难点】：温度、光传感器的应用原理及结构。‎ ‎【学习方法】：探究实验，讨论 ‎【学习过程】‎ 一、问题引入 问题1：上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的力、温度、声音传感器？‎ 二、学习新课 ‎1、温度传感器——电饭锅 ‎（1）、电饭锅的内部结构（如图6－3－1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中＿＿＿＿＿＿为主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．‎ ‎（2）、电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．‎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 问题：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？‎ 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？‎ ‎（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？‎ ‎2．温度传感器的应用——测温仪 ‎(1)、测温仪的原理：温度传感器要以把＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．‎ 测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．‎ ‎（1）温度传感器测温仪有何优点？‎ ‎(2) 测温仪是如何工作的 ‎(3) 什么是热电偶？‎ ‎3．光传感器的应用——鼠标器 ‎（1）、机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个＿＿＿＿＿＿（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个＿＿＿＿＿＿（LED）、还有两个＿＿＿＿＿＿（两个光传感器）等组成的．‎ ‎(2)、机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过＿＿＿＿＿＿带动两个＿＿＿＿＿＿转动，红外线接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，输出相应的＿＿＿＿＿＿．计算机分别统计x，y 两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的＿＿＿＿＿＿．‎ ‎(3)、鼠标器的主要组成？‎ ‎(4)、鼠标器中光传感器的主要部件是什么？。‎ 发光二极管 红外接收管 滚轴 码盘 滚球 ‎(5)、鼠标器的工作原理？‎ ‎4．光传感器的应用——火灾报警器 ‎(1)、烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的档板．‎ ‎（2）烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．‎ ‎ ‎ ‎（3）、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。‎ 实验：把光敏电阻、多用表的直流电流档和干电池按照图甲连成电路，对光照的强度进行比较性测量。光敏电阻受到的光照越强，电路中的电流越大。‎ 白天，将它放在教室中适合阅读的地方，记下电流表的读数，晚上，用它来测灯光对书桌的照明。比较两者的差别。‎ 还可以按照图乙，把光敏电阻R 的引脚穿过硬泡沫塑料板Z 而固定，再罩上内壁涂黑、长度足够的遮光简T ，避免杂散光的干扰然后分别把不同的光源L （如蜡烛、几种不同功率的白炽灯泡、日光灯管等）都放在与光敏电阻相同距离（例如‎1m ）的位置，比较它们的亮度。‎ 这个实验也可以用硅光电池来做。由于光电池在受到光照时可以自己产生电动势，所以电路中不用电源。‎ 想一想，怎样用如图所示的装置来制作一个摄影用的曝光表？‎ 典型例题：‎ ‎1、温度传感器的应用 ‎【例1】如图甲为在温度为‎10℃‎左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ， R3=40 kΩ，Rt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 Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃．‎ ‎2、光传感器的应用 ‎【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是 ，小车速度的表达式为v= ；行程的表达式为= 。‎ ‎【学习小结】‎ 本节课主要学习了以下几个问题：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 温度传感器 ‎ ‎ ‎ ‎ 光传感器 传感器的应用 ‎【学习心得】‎