高中物理：传感器的应用(一)学案
高中物理人教版选修326.2传感器应用(学案)
高中物理人教版选修3-2传感器的应用〔学案〕传感器的应用预习案一、教学目标1．知识与技能1〕了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；2〕知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。
3〕了解传感器的应用。
2．过程与方法通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
3．情感态度与价值观1〕体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。
2〕通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
二、教学的重点与难点1、教学重点：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。
2、教学难点：分析并设计传感器的应用电路三、自主学习1．力传感器的应用——电子秤1〕电子秤里有___________片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件。
电阻应变片受到力的作用时，它的__________会发生变化，把应变片放在适宜的电路中，他能够把物体______________这个力学量转换为______________这个电学量，因而电子秤是1/13_________________的应用。
2〕工作原理：如下列图，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下外表各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，那么梁发生弯曲,上外表拉伸，下外表压缩,上外表应变片的电阻__________，下外表应变片的电阻变小。
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，那末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____________。
2．温度传感器的应用－电熨斗1〕在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用是____________，当温度发生变化时，双金属片的____________不同，从而能控制电路的通断。
《传感器的应用》 导学案
《传感器的应用》导学案一、学习目标1、了解传感器的定义和工作原理。
2、掌握常见传感器的类型及其应用领域。
3、能够分析实际问题中传感器的作用和工作过程。
4、培养对科技发展的关注和创新意识。
二、学习重点1、常见传感器的类型和工作原理。
2、传感器在不同领域的应用实例。
三、学习难点1、传感器工作原理的理解。
2、如何根据实际需求选择合适的传感器。
四、知识链接1、物理学中的电学知识，如电阻、电容、电感等。
2、电路的基本组成和工作原理。
五、学习过程（一）传感器的定义与工作原理1、传感器的定义传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
简单来说，传感器就是将非电物理量转换成电信号的装置。
2、传感器的工作原理传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换成电信号。
例如，温度传感器中的热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随温度的变化而变化；而与之相连的电路则将电阻的变化转换为电压或电流的变化，这就是转换元件的作用。
（二）常见传感器的类型1、物理传感器（1）温度传感器常见的温度传感器有热电偶、热电阻（如铂电阻、热敏电阻）和集成温度传感器等。
热电偶利用两种不同金属的温差产生电动势来测量温度；热电阻则根据电阻值随温度的变化来测量温度；集成温度传感器具有体积小、精度高、使用方便等优点，广泛应用于电子设备、汽车等领域。
（2）压力传感器压力传感器可以测量气体或液体的压力。
常见的有应变式压力传感器、电容式压力传感器和压电式压力传感器等。
应变式压力传感器通过测量弹性元件在压力作用下产生的应变来测量压力；电容式压力传感器利用电容的变化来测量压力；压电式压力传感器则基于某些晶体的压电效应，在压力作用下产生电荷。
（3）位移传感器位移传感器用于测量物体的位移或位置变化。
例如，电感式位移传感器通过电感的变化来测量位移；电容式位移传感器利用电容的变化来测量位移；光栅式位移传感器则通过光栅的莫尔条纹来测量位移，具有精度高、测量范围大等优点。
《传感器的应用》 导学案
《传感器的应用》导学案一、学习目标1、了解传感器的定义和工作原理。
2、掌握常见传感器的类型及其应用领域。
3、能够分析实际生活中传感器的工作过程和作用。
4、培养对传感器技术的兴趣，激发创新思维。
二、学习重难点1、重点（1）常见传感器的类型和工作原理。
（2）传感器在不同领域的应用实例。
2、难点（1）传感器信号的转换和处理过程。
（2）如何根据实际需求选择合适的传感器。
三、知识回顾在开始学习传感器的应用之前，让我们先来回顾一下一些相关的基础知识。
什么是物理量？物理量是指物理学中用于描述物质或系统性质和状态的量，比如长度、质量、温度、电流等。
而传感器就是一种能够将物理量转换为便于测量和处理的电信号的装置。
四、传感器的定义与工作原理1、传感器的定义传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
2、工作原理传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换为电信号。
例如，温度传感器中的热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随温度的变化而变化。
而将电阻值的变化转换为电压变化的电路就是转换元件。
五、常见传感器的类型1、温度传感器（1）热电偶：利用两种不同金属在温度变化时产生的热电势差来测量温度。
（2）热敏电阻：电阻值随温度变化而显著改变。
（3）红外温度传感器：通过检测物体发出的红外线来测量其温度。
温度传感器广泛应用于工业生产、家用电器（如空调、冰箱）、医疗设备等领域。
2、压力传感器（1）应变式压力传感器：基于电阻应变效应，当压力作用在弹性元件上时，弹性元件产生应变，从而导致电阻值的变化。
（2）电容式压力传感器：利用电容的变化来测量压力。
压力传感器常用于汽车轮胎压力监测、工业自动化控制系统等。
3、位移传感器（1）电感式位移传感器：通过电感量的变化来测量位移。
高中物理《传感器及其工作原理》学案9 新人教版选修3-2
第二节 传感器的应用 (一)【知能准备】一、力传感器的应用－电子秤1．电子秤理有___________________片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件。
电阻应变片受到力的作用时，它的_______________会发生变化，把应变片放在合适的电路中，他能够把物体______________这个力学量转换为______________这个电学量，因而电子秤是_________________的应用。
2．工作原理：如图－1所示，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，那末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____________。
二、声传感器的应用－话筒1．话筒是一种常用的____________，其作用是把____________转换成___________。
话筒分为_______________，______________，_____________等几种.2．电容式话筒：原理：是绝缘支架，薄金属膜和固定电极形成一个电容器，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R 两端就输出了与声音变化规律相同的电压。
3．驻极体话筒：它的特点是____________，__________，____________，____________。
其工作原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是______________.三、温度传感器的应用－电熨斗1．在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用是____________，当温度发生变化时，双金属片的____________不同，从而能控制电路的通断。
高中物理 第六章 传感器 第2节 传感器的应用(一)导学案新人教版选修3-21
第二节：传感器的应用（一）导学案【学习目标】（1）、了解传感器应用的一般模式；（2）、理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。
（3）、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。
（4）、通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。
（5）、通过实验激发的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。
【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习方法】：探究实验【学习过程】问题1：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？1、传感器应用的一般模式阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
提示：一般情况下，传感器产生的信号非常微弱，要想触发控制电路，此信号必须进一步放大才可以，所以需要放大电路，即放大器。
阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
传感器2、下面学习几个传感器应用的实例。
（1）．力传感器的应用——电子秤师：阅读教材56页最后一段，思考并回答问题。
问题2：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？问题3：简述力传感器的工作原理。
问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？（2）．声传感器的应用——话筒阅读教材56页有关内容，思考并回答问题。
问题5：话筒的作用是什么？问题6：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
问题7：说明电容式话筒的工作原理和工作过程。
这种话筒的优点是什么？问题8：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？阅读教材，思考并回答问题。
指出：驻极体话筒利用了电介质的现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现与的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为．演示实验：按照如图所示的连接驻极体话筒的工作电路，话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。
高三物理下册《传感器及其应用》教案、教学设计
-针对不同学生的学习需求，制定不同层次的教学目标，使每位学生都能在原有基础上得到提高。
-教师在教学中关注学生的个体差异，及时给予反馈和指导，提高教学质量。
5.设想五：开展多元化评价，激发学生的学习动力
-结合过程性评价和终结性评价，全面评估学生的学习效果，关注学生在学习过程中的表现。
-鼓励学生自我评价和相互评价，培养学生的自主学习能力和批判性思维。
-邀请学生分享学习心得，总结自己在学习过程中的收获和不足。
2.教师点评：针对学生的总结，教师给予点评，强调重点知识点，纠正学生后的学习中继续努力。
-提醒学生关注传感器技术的发展动态，培养他们的科学素养和创新能力。
五、作业布置
为了巩固学生对传感器及其应用的知识，培养他们的实践操作能力和创新意识，特布置以下作业：
（三）学生小组讨论
1.教学活动设计：将学生分成小组，针对传感器的应用场景和误差分析进行讨论。
-每组选择一个特定的传感器应用场景，分析该场景下传感器的选型、使用和误差来源。
-学生之间相互交流、分享观点，形成小组共识。
2.教师指导：在各小组讨论过程中，教师给予适当的指导和启发，引导学生深入思考。
-帮助学生明确讨论的方向，确保讨论内容与教学目标相符。
2.基本概念：介绍传感器的定义、分类和基本工作原理，让学生对传感器有初步的认识。
3.课堂讲解：结合教材，详细讲解各类传感器的特点、应用场景及工作原理。
4.实践操作：组织学生进行实验，学会使用常见传感器进行物理量的测量，分析测量结果的准确性、可靠性和误差来源。
5.小组讨论：分组讨论传感器在现实生活中的应用，分享学习心得，提高合作能力和解决问题的能力。
《传感器的应用》 导学案
《传感器的应用》导学案一、学习目标1、了解传感器的定义和工作原理。
2、掌握常见传感器的类型及其应用领域。
3、能够分析传感器在实际生活和工业生产中的应用案例。
4、培养对科技发展的关注和创新思维。
二、学习重点1、常见传感器的工作原理和特点。
2、传感器在不同领域的应用实例分析。
三、学习难点1、理解传感器的工作原理和内部结构。
2、对复杂应用案例中传感器的作用和性能进行准确评估。
四、知识链接1、物理中的电学知识，如电阻、电容、电感等。
2、信息技术中的数据采集和处理方法。
五、学习过程（一）传感器的定义和工作原理1、传感器的定义传感器是一种能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
简单来说，传感器就是将非电量信号转换为电量信号的装置。
2、传感器的工作原理传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。
敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换为电信号；测量电路则将电信号进行处理和转换，以满足后续的测量和控制要求。
例如，温度传感器中的热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随温度的变化而变化。
通过测量电路测量热敏电阻的电阻值，就可以得到对应的温度值。
（二）常见传感器的类型1、物理传感器（1）力学传感器压力传感器：常用于测量气体或液体的压力，如汽车轮胎压力监测系统。
加速度传感器：广泛应用于智能手机、平板电脑等设备中，用于检测设备的运动状态。
称重传感器：在工业生产中用于测量物体的重量，如电子秤。
（2）温度传感器热电偶：利用两种不同金属的热电效应来测量温度，适用于高温环境。
热敏电阻：电阻值随温度变化明显，精度较高，常用于家用电器中的温度控制。
（3）光学传感器光电传感器：通过检测光的强度或光的变化来实现测量，如自动门的感应装置。
光纤传感器：利用光纤的特性进行测量，具有抗干扰能力强、精度高的特点，常用于桥梁结构监测。
（4）声学传感器麦克风：将声音信号转换为电信号，广泛应用于音频设备和通信领域。
《传感器的应用导学案》
《传感器的应用》导学案一、导入大家好，今天我们要进修的主题是传感器的应用。
传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置，它在各个领域都有广泛的应用。
我们将通过本节课的进修，了解传感器的工作原理、种类及其在生活中的应用。
二、探究1. 传感器的定义及工作原理传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置。
它通过感知外部环境的变化，将这些变化转换为电信号，再经过处理，最终输出给控制系统或显示设备。
传感器的工作原理可以简单理解为接收信号、转换信号、输出信号的过程。
2. 传感器的种类根据测量的物理量不同，传感器可以分为光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等多种类型。
每种传感器都有其特定的工作原理和应用途景。
三、拓展1. 传感器在生活中的应用传感器在生活中有着广泛的应用，比如在智能家居中，温度传感器可以控制空调的温度，湿度传感器可以控制加湿器的湿度；在汽车领域，加速度传感器可以实现车辆的稳定性控制，压力传感器可以监测轮胎的气压等。
传感器的应用使得我们的生活更加便捷、安全。
2. 传感器的发展趋势随着科技的不息发展，传感器技术也在不息进步。
未来，传感器将更加小型化、智能化，能够实现更多复杂的功能。
比如智能穿戴设备中的传感器可以监测心率、运动情况等；智能城市中的传感器可以实现交通管理、环境监测等功能。
传感器的应用前景十分辽阔。
四、总结通过本节课的进修，我们了解了传感器的定义、工作原理、种类及其在生活中的应用。
传感器作为一种重要的感知装置，在各个领域都有着重要的作用。
希望大家能够在平时生活中多留意传感器的应用，更好地享受科技带来的便利。
以上就是本节课的内容，希望大家能够认真进修，如果有任何问题欢迎随时提出。
祝大家进修愉快！。
高二物理《传感器》全章学案和全)-新人教
第六章传感器第一节传感器及其工作原理学习目标1．知道什么是传感器，理解各类传感器的工作原理2．知道光敏电阻特点及作用3．掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别4．理解霍尔元件的原理及作用5．会用得各类元件(热敏电阻、光敏电阻、霍尔元件等)设计简单的控制电路课本导读一．传感器1．干簧管结构：它只是玻璃管内封入的的两个＿＿＿＿＿＿＿制成的簧片．作用：在电路中起到＿＿＿＿＿＿＿的作用，它是一种能够＿＿＿＿＿＿＿的传感器．2．传感器作用：它是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等＿＿＿＿＿＿＿按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等＿＿＿＿＿＿＿，或转换为＿＿＿＿＿＿＿的一类元件．分类：常见的传感器有色标传感器、温度传感器、＿＿＿＿＿＿＿、电容式位移传感器、电感式位移传感器等等．二．光敏电阻1．构造及特点：光敏电阻是用＿＿＿＿＿＿＿制成的，硫化镉就是一种＿＿＿＿＿＿＿．其特点是电阻率随光照强度的增大而＿＿＿＿＿＿＿，原因是：无光照射，载流子＿＿＿＿＿＿＿，导电性＿＿＿＿＿＿＿．2．作用：光敏电阻能够把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿．三．热敏电阻和金属热电阻1．热电阻：金属的电阻率随温度的升高而＿＿＿＿＿＿＿，用多金属做成的传感器称为热电阻．其特点是＿＿＿＿＿＿＿、测温范围＿＿＿＿＿＿＿，但＿＿＿＿＿＿＿较差．2．热敏电阻：半导体材料的导电能力随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，电阻率随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，用＿＿＿＿＿＿＿做成的传感器称为热敏电阻，热敏电阻也可以用＿＿＿＿＿＿＿制成．其特点是灵敏度＿＿＿＿＿＿＿．3．二者的作用：二者都能把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿．四． 霍尔元件1．构造（如图6－1－1所示）：在很小的矩形＿＿＿＿＿＿＿薄片上，制作四个电极，就成为一个霍尔元件．2．霍尔电压：①形成过程：＿＿＿＿＿＿＿．②表达式U H =＿＿＿＿＿＿＿，式中d 为，k 为＿＿＿＿＿＿＿，其大小与＿＿＿＿＿＿＿有关．3． 作用：用霍尔元件能够把＿＿＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿＿＿．典型例题【例1】 如图6－1－2所示，将万用表的选择开关置于“欧姆档”，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t 上擦一些酒精，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”移动）；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”移动）．【解析】若往R t 上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R t 温度降低，电阻值增大，所以电流减少，指针应该向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R t 温度升高，电阻值减少，电流增大，指针向右偏【答案】 左 右【特别提示】（1）热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．阻值随温度的升高而增大的我们称之为正温度系数热敏电阻(PTC)．阻值随温度的升高而减小的我们称之为负温度系图6－1－1数热敏电阻(NTC)．（2）欧姆表的表盘刻度最右侧为0Ω，最左侧为最大值．【例2】如图6－1－3所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次【解析】当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大．R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的，由以上分析选项A、C正确．【特别提示】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小．达标测试1．下列说法正确的是A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种磁传感器C．传感器不是电视摇控接收器的主要元件D．传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具2．如图6－1－4为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是图6－1－3A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高3．用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小4．利用半导体材料可制成哪些电子元件A．热敏电阻B．光敏电阻C．晶体管D．标准电阻5．如图6－1－5所示，某半导体热敏电阻的I－U图线可能是6．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图6－1－6中可能表示金属铂电阻的U －I图线是7．下列说法正确的是A ． 金属导体的电阻率随温度增加而减小B ． 半导体的电阻率随温度增加而增大C ．用半导体制成的热敏电阻，可以作为测温元件D ． 用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用 8．关于热敏电阻以下说法中正确的是A ． 热敏电阻的阻值随温度升高而增大B ． 热敏电阻的阻值随温度升高而减小C ．热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化D ． 热敏电阻可以用金属氧化物制作 9．一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而＿＿＿＿＿．由于它对光照较敏感，所以可以作＿＿＿＿＿传感器．10． 在自动恒温装置中，某半导体材料的电阻率随温度的变化如图6－1－7所示，这种材料具有发热和控温双重功能．回答下列问题：（1）通电后，其电功率 A ． 先增大后减小 B ． 先减小后增大 C ．一直不变D ． 无法确定（1） 光其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 A ． t 1 B ． t 2C ． t 1至t 2的某一值上D ． 大于t 2的某一值上11．按图6－1－8连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是＿＿＿＿＿；用电吹风对热敏电阻吹一会，会发现小灯泡＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿；停止吹风，会发现＿＿＿＿＿；把热敏电阻放入冷水中会发现＿＿＿＿＿．12．试推导霍尔电压的表达式U B＝kIN/d拓展提高★思维升华在理解材料上讲授的常见传感器工作原理的基础上，科学运用知识的正迁移，会分析新的传感器的工作原理，分析它们如何实现把非电学量转换为电学量的．★综合实践与创新1．随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为A．改变了湿度B．改变了温度C．改变了磁场D．改变了电容2．（2000年全国理综）如图6－1－9所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝KIB/d式中比例系数K称为霍尔系数．图6－1－9霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势＿＿＿＿＿＿下侧面A′的电势（填高于、低于或等于）．（2）电子所受的洛伦兹力的大小为＿＿＿＿＿＿．（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为＿＿＿＿＿＿．（4）当静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系统为k=1/ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．第二节传感器的应用（一）学习目标1．了解传感器应用的一般模式2．理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理3．理解声传感器的应用――话筒的工作原理4．理解温度传感器的应用――电熨斗的工作原理5．会用各类传感器（力传感器、声传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一．应变式力传感器的应用――电子秤1．应变式力传感器的构造：它是由＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成，应变片是一种敏感元件，多用＿＿＿＿＿制成．2．应变式力传感器的工作原理如图6－2－1所示：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＿＿＿＿＿，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面＿＿＿＿＿，下表面＿＿＿＿＿，上表面应变片的电阻变＿＿＿＿＿，下表面的电阻变＿＿＿＿＿．F越大，弯曲形变越＿＿＿＿＿，应变片的阻值变化就越＿＿＿＿＿．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿，下面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿．因此可得，外力越大，输出的电压差值也就越＿＿＿＿＿．3．应变力传感器的作用：它能够把＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿．二、声传感器的应用――话筒1．话筒的作用：话筒是一种常见的声传感器，它能把＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿． 2．动圈式话筒的构造（如图6－2－2所示）及工作原理：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成．其工作原理可简述为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．3．电容式话筒的构造（如图6－2－3所示）及工作原理：它主要是由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、和＿＿＿＿＿组成的一个电容器．4．驻极体话筒的工作原理及特点：它的工作原理与电容式话筒＿＿＿＿＿，但工作电压不同，它只需＿＿＿＿＿的电压，而电容式话筒需＿＿＿＿＿的电压．它的特点有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿．三、温度传感器的应用――电熨斗1．电熨斗的构造（如图6－2－4所示）：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、弹性铜片、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、电热丝、金属底板等几部分组成．2．电熨斗的工作原理：常温下上下触点是＿＿＿＿＿，设定温度时，通过调节＿＿＿＿＿使弹性铜片下降，与弹性铜片相连接的上触点与＿＿＿＿＿接通，这样电路接通，电热丝发热产生热量，温度升高，可以熨烫衣物．这图6―2―2时双金属片也由于受热而膨胀，但因双金属片上层金属的膨胀系数＿＿＿＿＿下层金属，使双金属片向＿＿＿＿＿弯曲，上下触点脱离，电路断开．由于电路断开，电热丝不再发热，温度降低，双金属片恢复初态，电路又接通加热．不难看出，双金属片温度传感器的作用就是＿＿＿＿＿．典型例题【例1】 动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲是话筒原理图，图乙是录音机的录音、放音原理图，由图6－2－5可知A ． 话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感生电流B ． 录音机放音时变化的磁场在静止的线圈产生感生电流C ．录音机放音线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场D ． 录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场【解析】话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流．A 正确．录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，D 正确．磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B 正确【答案】 ABD【例2】 一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t 变化的关系如图6－2－6中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内被动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC ”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点．PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．根据图线分析：（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T＿＿＿＿＜t＜T＿＿＿＿范围之内．（填下标数字）【答案】（1）冷态时PTC电阻很少，电功率很大，所以升温快．（2）67自我测评1．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2．关于话筒，下列说法正确的是A．无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波――力学量转换成了电压（或电流）――电学量B．电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化C．动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化D．因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒3．下列说法正确的A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B．常温下，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享C．需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料4．为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为＿＿＿＿＿，它输入的是＿＿＿＿＿＿信号，经传感器转换后，输出的是＿＿＿＿＿信号．5．传感器是一种采集信息的重要器件，图6－2－7是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的A ． 若F 向上压膜片电极，电路中有从a 和b 的电流B ．若F 向上压膜片电极，电路中有从b 和a 的电流 C ．若F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流 D ．若电流表有示数，则说明压力F 发生变化6．.1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术．如图6－2－8所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况，则下列叙述中正确的是A ．电容增大反映h 增大B ．电容增大反映h 减少C ．将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 减小D ．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 增大7．（2003年高考上海综合）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，当声波使膜片振动时，就将声音信号转换为电信号．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8．如图6－2－9所示，是一种测定角度变化的传感器，当彼此绝缘的金属构成的动片和定片之间的角度0发生变化时，试分析传感器是如何将这种变化转化为电学量的？必要的导线，开关等，设计一个火灾报警装置．要求有安全和报警两种指示．拓展提高★思维升华通过分析传感器的三个典型应用实例电子秤、话筒和电熨斗的工作原理，着重分析它们如何实现非电学量向电学量的转换，尝试着进行简单控制电路的设计，以达到学以致用的目的．★综合实践与创新1．（2001年上海）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，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；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）．请在如图所示的方框内完成对该物体质量的测量．（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，示出比例系数k，并测出待测物体的质量m0．请设想实验中可能会出现的一个问题．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――电饭锅的结构及工作原理2．了解温度传感器的应用――各种数字式测温仪的特点及测温元件3．理解光传感器的应用――机械式鼠标器的构造及工作原理4．了解光传感器的应用――火灾报警器的构造及工作原理5．会用各类传感器（光传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一．温度传感器的应用――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＿＿＿＿＿＿．图6－3－12．电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．二．温度传感器的应用―――测量仪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．2．测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．三．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＿＿＿＿＿＿．四．光传感器的应用――烟雾散射式火灾报警器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．典型例题【例1】如图6－3－2是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断Array开．S2是一个自动控控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．（1）分析电饭煲的工作原理（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．（3） 简要回答，如果不闭合开关S 1，能将饭煮熟吗？【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合S 1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃，S 2自动断开，S 1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S 1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度将至70℃时，S 2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S 2又自动断开，再次处于保温状态．（2）加热时电饭煲消耗的电功率P 1＝U 2/R 并，保温时电饭煲消耗的功率P 2＝21U R R 并＋，两式中212150011R R R R R 并＝＝＋ 从而有121121R R P P R 并并＋＝＝ （3） 如果不闭合开关S 1，开始S 2总是闭合的，R 1被短路，功率为P 1，当温度上升到80℃时，S 2自动断开，功率降为P 2，温度降到70℃，S 2自动闭合……温度只能在70℃――80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．【例2】 如图6－3－3所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A 为光源，B 为光电接收器，A 、B 均固定在小车上，C 为小车的车轮．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，由电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数n ，累积脉冲数为N ，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是＿＿＿＿＿＿＿；小车速度的表达式为V ＝＿＿＿＿＿＿＿；行程的表达式为s ＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿．【解析】小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．设车轮的半径为R ，单位时间内车轮转动圈数为k ，则有V ＝2πRk ．若齿轮的齿数为P ，则齿轮转一圈，电子电路显示的脉冲数即为P ，已经单位时间内的脉冲数为n ，所以单位时间内齿轮转动圈数为n/P ．由于齿轮与车轮同轴相连，他们在单位时间内转动圈数相等，即k ＝n/P ．由以上两式可得：v ＝2πRn/P ．同理，设车轮转动的累积圈数为k ，则有s=2πRk ，，且k ＝N/P ，所以s ＝2πRN/P 可见，要测小车的速度v 和行程s ，必需测出单位时间的脉冲数n 和累积脉冲数N ，图6－3－3车轮半径R和齿轮的齿数P．【答案】车轮的半径R和齿轮的齿数P：2πRn/P2πRN/P自我测评1．下述仪器或装置用到传感器的有A．自动报警器B．电子秤C．电视摇控器D．红外线探测仪2．试说明下列各种场合分别选用怎样的传感器（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路（2）马路两侧的路灯控制电路（3）气垫导轨上用的光电门（4）楼梯灯控制电路（5）宾馆的自动门（6）话筒（7）非接触式体温计（8）摇控电视机的接收器3．关于电饭锅，下列说法正确的是A．电饭锅中的传感器磁体是一种半导体材料B．开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路C．用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电D．用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电4．下列说法中正确的是A．机械式鼠标器中光传感器就是两个红外接收管，它的作用就是光信号（红外线脉冲）转换成电信号（电脉冲）B．机械式鼠标器中光传感器是由两个滚轴，两个码盘，两个红外线发射管（LED）和两个红外接收管组成的C ． 火灾报警器中光传感器是光电三极管，它的作用也是把光信号转换成电信号D ． 火灾报警器是利用烟雾对光的散射作用来工作的5．（2003年高考上海综合）用摇控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程．下列属于这类传感器的是A ．红外报警装置B ．走廊照明灯的声控开关C ．自动洗衣机中的压力传感装置D ．电饭煲中控制加热和保温的温控器6．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏光阴自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图6－3－4所示，其中R 1为光敏电阻，R 2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是A ．当有光照射R 1时，处理系统获得高电压B ．当有光照射R 2时，处理系统获得低电压C ．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D ．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次7．如图6－3－5是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a ，b 之间接报警器．当传感R 2所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是A ．I 变大，U 变小B ．I 变小，U 变小。
学案：6.3 实验：传感器的应用
6.3 实验：传感器的应用学案（人教版选修3-2）1．斯密特触发器的特点：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从________跳到____________，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从________跳到__________．2．下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态3．某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的() A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用了【概念规律练】知识点传感器的应用实验1．如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻．A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮．下列说法正确的是()图1A．天黑时，Y处于高电平B．天黑时，Y处于低电平C．当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮2．如图2是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是()图2A．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声【方法技巧练】自动控制电路的分析及设计技巧3．自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警．所用的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关．4．已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图3所示器材设计一个路灯自动控制电路．图3参考答案课前预习练1．高电平低电平(0.25 V)低电平高电平(3.4 V)2．B[电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．]3．B[题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确．]课堂探究练1．BC[天黑时，R G阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，R G电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确．]2．BC[当R T温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发生报警声，C对，D错．]点评斯密特触发器是具有特殊功能的非门，用符号表示．当输入端电压上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．3．实验电路如下图所示当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸下金属片，触点接通，灯泡亮或电铃响，起到报警作用．通过调节滑动变阻器的阻值，可以达到调节报警温度的目的．4．见解析解析电路如图所示控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作．方法总结在分析和设计自动控制电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完整地呈现出来，所以不能用原来的电路知识来理解，而是要正确理清电路中的逻辑关系．。
重庆市江津五中高中物理《62传感器的应用(一)》学案
第二节 传感器的应用（一）1．了解传感器应用的一般模式 2．理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理 3．理解声传感器的应用――话筒的工作原理 4．理解温度传感器的应用――电熨斗的工作原理 5． 会用各类传感器（力传感器、声传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一． 应变式力传感器的应用――电子秤1．应变式力传感器的构造：它是由＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成，应变片是一种敏感元件，多用＿＿＿＿＿制成．2． 应变式力传感器的工作原理如图6－2－1所示：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＿＿＿＿＿，在梁的自由端施力F ，则梁发生弯曲，上表面＿＿＿＿＿，下表面＿＿＿＿＿，上表面应变片的电阻变＿＿＿＿＿，下表面的电阻变＿＿＿＿＿．F 越大，弯曲形变越＿＿＿＿＿，应变则上面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿，下面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿．因此可得，外力越大，输出的电压差值也就越＿＿＿＿＿．3． 应变力传感器的作用：它能够把＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿． 二、声传感器的应用――话筒1．话筒的作用：话筒是一种常见的声传感器，它能把＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿．2．动圈式话筒的构造（如图6－2－2所示）及工作原理：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成．其工作原理可简述为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．3．电容式话筒的构造（如图6－2－3所示）及工作原理：它主要是由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、和＿＿＿＿＿组成的一个电容器．4．驻极体话筒的工作原理及特点：它的工作原理与电容式话筒＿＿＿＿＿，但工作电压不同，它只需＿＿＿＿＿的电压，而电容式话筒需＿＿＿＿＿的电压．它的特点有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿．三、温度传感器的应用――电熨斗1．电熨斗的构造（如图6－2－4所示）：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、弹性铜片、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、电热丝、金属底板等几部分组成．2．电熨斗的工作原理：常温下上下触点是＿ 图6―2―2 图6－2－4＿＿＿＿，设定温度时，通过调节＿＿＿＿＿使弹性铜片下降，与弹性铜片相连接的上触点与＿＿＿＿＿接通，这样电路接通，电热丝发热产生热量，温度升高，可以熨烫衣物．这时双金属片也由于受热而膨胀，但因双金属片上层金属的膨胀系数＿＿＿＿＿下层金属，使双金属片向＿＿＿＿＿弯曲，上下触点脱离，电路断开．由于电路断开，电热丝不再发热，温度降低，双金属片恢复初态，电路又接通加热．不难看出，双金属片温度传感器的作用就是＿＿＿＿典型例题【例1】图乙是录音机的录音、放音原理图，由图－2－5可知A．话筒工作时磁铁不动，而产生感生电流B．止的线圈产生感生电流C．在磁头缝隙处产生变化的磁场D．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场图6－2－5【解析】话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流．A正确．录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，D正确．磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B正确【答案】ABD【例2】一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图6－2－6中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内被动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．根据图线分析：（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T＿＿＿＿＜t＜T＿＿＿＿范围之内．（填下标数字）【答案】（1）冷态时PTC电阻很少，电功率很大，所以升温快．（2）6 7自我测评1．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2．关于话筒，下列说法正确的是A ． 无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波――力学量转换成了电压（或电流）――电学量B ．电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化 C ．动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化 D ． 因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒 3．下列说法正确的 A ．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同 B ．常温下，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享 C ．需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移 D ．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料 4． 为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为＿＿＿＿＿，它输入的是＿＿＿＿＿＿信号，经传感器转换后，输出的是＿＿＿＿＿信号．5．为F A ．若F向上压膜片电极，电路中有从a 和b 的电流 B ．若F 向上压膜片电极，电路中有从b 和a 的电流C ．若F D ． 若电流表有示数，则说明压力F 发生变化 6．.1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术．如图6－2－8所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况，则下列叙述中正确的是A ．电容增大反映h 增大 B.电容增大反映h 减少C ．将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 减小D ．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 增大7．（2018年高考上海综合）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，当声波使膜片振动时，就将声音信号转换为电信号．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8．如图6－2－9所示，是一种测定角度变化的传感器，当彼此绝缘的金属构成的动片和定片之间的角度0发生变化时，试分7析传感器是如何将这种变化转化为电学量的？9．利用热敏电阻，电磁继电器，电铃，学生电源，必要的导线，开关等，设计一个火灾报警装置．要求有安全和报警两种指示．拓展提高Array★思维升华通过分析传感器的三个典型应用实例电子秤、话筒和电熨斗的工作原理，着重分析它们如何实现非电学量向电学量的转换，尝试着进行简单控制电路的设计，以达到学以致用的目的．★综合实践与创新1．（2001年上海）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，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；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）．请在如图所示的方框内完成对该物体质量的测量．（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，示出比例系数k，并测出待测物体的质量m0．请设想实验中可能会出现的一个问题．。
《传感器的应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《传感器的应用》导学案一、导学目标1. 了解传感器的定义和分类。
2. 掌握传感器在生活中的应用。
3. 能够分析传感器在不同领域的作用和意义。
二、导学内容1. 什么是传感器？传感器是一种能够感知和测量某种特定物理量，并将其转化为可用信号的装置。
传感器可以将物理量（如温度、压力、光线等）转化为电信号，从而实现对环境的监测和控制。
2. 传感器的分类根据测量的物理量不同，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、光学传感器、声学传感器等。
根据工作原理不同，传感器又可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电磁式传感器等。
3. 传感器在生活中的应用传感器在生活中有着广泛的应用，如智能家居中的温度传感器、智能手机中的加速度传感器、汽车中的氧气传感器等。
传感器的应用让我们的生活更加便捷和智能。
4. 传感器在不同领域的作用传感器在工业、医疗、环境监测等领域都有着重要的作用。
在工业生产中，传感器可以实现对生产过程的监测和控制；在医疗领域，传感器可以用于医疗设备的监测和诊断；在环境监测中，传感器可以实现对空气质量、水质等环境因素的监测。
三、导学步骤1. 导入：通过展示一些常见的传感器，引导学生了解传感器的外观和功能。
2. 进修：介绍传感器的定义、分类和应用，让学生了解传感器的基本知识。
3. 实践：组织学生进行传感器的实验，让他们亲自操作传感器并观察实验结果。
4. 总结：让学生总结传感器在不同领域的应用，并展示他们对传感器的理解和认识。
四、导学反思通过本节课的进修，学生对传感器的定义、分类和应用有了更深入的了解，同时也了解到传感器在生活中和各个领域的重要作用。
在未来的进修和生活中，希望学生能够更加关注和理解传感器技术的发展，为创新和科技进步做出贡献。
高中物理第六章传感器实验传感器的应用学案新人教版选修
6.3 传感器的应用实验：传感器的应用【学习目标】1.了解传感器在日常生活和生产中的应用.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路.4.利用斯密特触发器设计光控开关和温度报警器．一、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和组成，敏感元件是．(如图1所示)图12．工作原理：金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―→应变片的电阻变化―→两应变片上电压的差值变化3．作用：应变片能够把物体这个力学量转化为这个电学量．二、温度传感器的应用——电熨斗[问题设计]如图2所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．图2(1)常温下，电熨斗的上、下触点应当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)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？[要点提炼]双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的．三、温度传感器的应用——电饭锅[问题设计]电饭锅的结构如图3所示．图3(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？[要点提炼]电饭锅中温度传感器为．1．居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”．2．自动断电原理：用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关．四、光传感器的应用——火灾报警器1．组成：如图4所示，二极管LED、三极管和不透明的挡板．图42．工作原理：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．五、光控开关和温度报警器[问题设计]如图5所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大阻值为51 kΩ，R2阻值为330 Ω.试分析其工作原理．图5[延伸思考] 要想在天更暗时路灯才会被点亮，应该怎样调节R1?[要点提炼]1．斯密特触发器：斯密特触发器是具有特殊功能的门，它可以将连续变化的信号转换为突变的信号，常用符号表示．原理：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从电平跳到电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从电平跳到电平(3.4 V)．2．普通二极管：具有导电性．3．发光二极管：具有导电性，同时还能．4．光控开关工作原理电路图(如图6甲、乙所示)图65．温度报警器工作原理电路图(如图7所示)图7的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节来调节蜂鸣器的报警温度．一、传感器的应用举例例1按图8所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________________________________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________________________________________________________；停止吹风，会发现_______________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现_____________________________________________．错误！未找到引用源。
人教版高中物理教案-传感器的应用 (一)
6．2 感測器的應用（一）教學目標（一）知識與技能1．瞭解力感測器在電子秤上的應用。
2．瞭解聲感測器在話筒上的應用。
3．瞭解溫度感測器在電熨斗上的應用。
（二）過程與方法通過實驗或演示實驗，瞭解感測器在生產、生活中的應用。
（三）情感、態度與價值觀在瞭解感測器原理及應用時，知道已學知識在生活、生產、科技社會中的價值，增強學習興趣，培養良好的科學態度。
教學重點、難點重點各種感測器的應用原理及結構。
難點各種感測器的應用原理及結構。
教學方法實驗法、觀察法、討論法。
教學手段駐極體話筒的工作電路示教板，示波器，學生電源，電熨斗，日光燈起動器（若干）教學過程（一）引入新課感測器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，並把它們按照一定的規律轉化成電壓、電流等電學量，或轉化為電路通斷的一類元件。
請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什麼物理量轉化為電學量的元件？光敏電阻將光學量轉化為電阻這個電學量。
熱敏電阻將溫度這個熱學量轉化為電阻這個電學量。
霍爾元件把磁感應強度這個磁學量轉化為電壓這個電學量。
這節課我們來學習感測器的應用。
（二）進行新課1、感測器應用的一般模式閱讀教材並在練習本上畫出感測器應用的一般模式示意圖。
下面學習幾個感測器應用的實例。
2．力感測器的應用——電子秤閱讀教材61頁最後一段，思考並回答問題。
（1）電子秤使用的測力裝置是什麼？它是由什麼元件組成的？（2）簡述力感測器的工作原理。
（3）應變片能夠把什麼力學量轉化為什麼電學量？總結點評，結合板畫強調講解應變片測力原理（如圖所示）。
應變片能夠把物體形變這個力學量轉化為電壓這個電學量。
3．聲感測器的應用——話筒閱讀教材62頁有關內容，思考並回答問題。
（1）話筒的作用是什麼？（2）說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。
（3）說明電容式話筒的工作原理和工作過程。
這種話筒的優點是什麼？（4）駐極體話筒的工作原理是什麼？有何優點？1、話筒的作用是把聲音信號轉化為電信號。
高中物理选修3-2人教版6.2《传感器的应用》教案设计
传感器的应用教学目标1. 知识与技能(1)了解传感器应用的一般模式．(2)了解力传感器在电子秤上的应用．(3)了解温度传感器在电熨斗、电饭锅上的应用．(4)了解传感器在火灾报警中的应用．2. 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．3. 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．教学重难点1．各种传感器的应用原理及结构．2．设计简单的有关传感器应用的控制电路．教学准备日光灯启动器、电饭锅、多媒体课件．教学过程设计在超市里，当我们购买水果时，售货员把水果放在平即可显示水果的质量及应该支付钱的数额，【自主学习】引导学生阅读课本P57“力传感器的应用把这个启动器用作温控开关，可以控制小灯泡的亮和【课件展示】电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同．进行这样的控制，靠的是温度传感器.思考讨论：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？煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？板书设计2 传感器的应用一、力传感器的应用——电子秤1.测力装置是力传感器，力传感器是由金属梁和应变片组成的2.力传感器的工作原理：应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量二、温度传感器的应用——电熨1.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断2.双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属三、温度传感器的应用——电饭锅1.电饭锅中的温度传感器的主要元件是感温铁氧体2.感温铁氧体的特点是常温下具有铁磁性，温度上升到约为103 ℃时，就失去了铁磁性,四、光传感器的应用——火灾报警器烟雾散射式火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的。
高中物理第六章传感器传感器的应用学案新人教选修
6.2 传感器的应用1．传感器应用的一般模式：______________________.2．电子秤由________、电压放大器、模数转换器、微处理器和数字显示器组成．电阻应变片受到力的作用，它的______会发生变化，从而引起上下表面的电压差发生变化．把应变片放到合适的电路中，它能够把物体的______这个力学量转换为______这个电学量，因而电子秤是______传感器的应用．3．电饭锅中的敏感元件为____________，它具有这样的性质：常温下具有________，能够被磁体吸引，当温度上升到约103℃时，就__________，不能被磁体吸引，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”，电饭锅是温度传感器的应用．4．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( )A．生物传感器 B．红外传感器C．温度传感器 D．压力传感器5．下列器件是应用力传感器的是( )A．鼠标器 B．火灾报警器C．测温仪 D．电子秤6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭锅中控制加热和保温的温控器【概念规律练】知识点一力传感器的应用1．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图1甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中( )图1A．物体处于失重状态B．物体处于超重状态C．升降机一定向上做匀加速运动D．升降机可能向下做匀减速运动2．传感器是一种采集信息的重要器件，如图2所示的是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片的电极上时，以下说法中正确的是( )图2①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流④若电流表有示数，则说明压力F发生变化⑤若电流表有示数，则说明压力F不发生变化A．②④ B．①④ C．③⑤ D．①⑤知识点二温度传感器的应用3．关于电饭锅的说法正确的是( )A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁B．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位4．如图3所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103℃)时会自动断开，S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃时会自动闭合；温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．图3(1)分析电饭煲的工作原理．(2)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．知识点三光传感器的应用5．在如图4所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED之间的距离不变，下列说法正确的是( )图4A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变6．如图5为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩，发光二极管LED、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．图5【方法技巧练】传感器问题的分析技巧7．电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，进行这样的控制，靠的是温度传感器．电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种双金属片的作用是控制电路的通断，如图6所示为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，请结合所学知识回答以下问题：图6(1)常温下，上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将起怎样的作用？(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？8．如图7所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：图7(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．1．关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是( )A．应变片是由导体材料制成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，输出的电压差值也越大2．电子秤使用的是( )A．超声波传感器 B．压力传感器C．温度传感器 D．红外传感器3．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( ) A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．压力传感器4．下列器件不是应用温度传感器的是( )A．电熨斗 B．话筒C．电饭锅 D．测温仪5. 惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造和原理的示意图如图8所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块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．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x，则这段时间内导弹的加速度( )图8A．方向向左，大小为kx/mB．方向向右，大小为kx/mC．方向向左，大小为2kx/mD．方向向右，大小为2kx/m6．如图9所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为( )图9A．电流方向C→OB．电流方向O→CC．电流大小为1 AD．电流大小为0.5 A7．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时，把图10甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )图10A ．t 2时刻小球所处位置是运动中最高点B ．t 1～t 2期间小球速度先增大后减小C ．t 3时刻小球动能最小D ．t 2与t 5时刻小球速度大小不同8．如图11所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、电键K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为＋q 的小球．K 断开时传感器上有示数，K 闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )图11A ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd qB ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd nqC ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd qD ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd nq9．一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度t 变化的关系如图12中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO 3，被称为“PTC”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图11中实线②所示． 根据图线分析：图12(1)为什么处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在______＜t＜______范围之内．10．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0：照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图13所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.图13(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．光敏电阻R1，符号灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号保护电阻R2，符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．(2)回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为__________V，保护电阻R2的阻值范围为__________Ω.②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明．③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
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高中物理：传感器的应用（一）学案【学习目标】1．知道传感器应用的一般模式.2．理解电子秤的原理----力传感器的应用. 3．理解话筒的原理----声传感器的应用. 4．理解电熨斗的原理----温度传感器的应用. 5．会设计简单的有关传感器应用的控制电路。
【重点难点】1.重点：理解并掌握电子秤的原理、话筒的原理、电熨斗的原理及其应用2.难点：各种传感器的应用原理及结构。
【课前预习】一、传感器应用的一般模式一般情况下,传感器输出的电信号相当微弱,难以带动执行机构去实现控制动作,因此要 把这个电信号放大。
从传感器获得信号后,可以用指针式电表或液晶板等显示测量的数据； 也可以用来驱动继电器或其他元件； 还可以由计算机对获得的数据进行处理,发出更复杂的指令。
传感器应用的一般模式示意图如下图。
二、力传感器的应用——电子秤 1.力传感器力传感器主要是利用敏感元件把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。
力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中,如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS 防抱死制动系统等。
2.力传感元件——应变片（1）材料结构：应变片是一种敏感元件,现在多传感器放大、转换电路执行机构显示器 计算机系统用半导体材料制成。
应变片是由迭层薄片组成的：先在一层塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm）,然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。
如右图。
（2）工作原理：应变片在外力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应的发生变化。
力越大,弯曲形变越大,应变片的电阻变化就越大。
使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上,构件受力后由于测点发生应变,敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化,再由专用仪器测得其电阻变化大小,并转换为测点的应变值。
（3）功能：应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻（或电压）这个电学量。
3. 力传感器的应用——电子秤（1）构成：常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成的。
（2）工作原理：如图所示,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变大,下表面的电阻变小。
F 越大,弯曲形变越大,应变片的电阻变化就越大。
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。
力 F 越大,输出的电压差值也就越大。
（3）功能：电子秤可以称量物体的重量,大的做成地磅可以称量汽车、火车的重量。
三、声传感器的应用——话筒1.话筒：话筒是一种常用的声传感器,类型虽多,但其作用都是将声信号转换为电信号。
话筒分为动圈式话筒、电容式话筒、驻极体话筒等几种。
2.动圈式话筒：动圈式话筒的主要结构是由轻薄的弹性膜片后面粘接一个由很细的漆包铜线绕制的小线圈,并将其置于磁场中。
如图所示,当声波使弹性金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈也随着一起振动,线圈在永久磁铁的磁场里振动,线圈中就产生感应电流（电信号）,感应电流的大小和方向随线圈的振动变化,变化的振幅和频率由声波决定。
动圈式话筒是根据电磁感应的原理把声信号转换成电信号的。
一般会场用的大多是动圈式话筒.3. 电容式话筒:其工作原理如图所示。
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R 两端就输出了与声音变化规律相同的电压。
电容式话筒是根据电容器交替充、放电原理将振动的声信号转换成电信号的。
电容式话筒的保真度比动圈式话筒好。
4.驻极体话筒:由内部的驻极体塑料薄膜感受声波,工作原理与电容式话筒类似。
由于驻极体振动膜上的电荷量不变,所以电容器两端电压随声波的变化而变化,这样就把声音信号转变为电信号。
工作电压3-6V,它的特点是体积小、重量轻、价格便宜、灵敏度高,便于微型化。
盒式录音机、声控玩具等使用的是驻极体话筒。
三、温度传感器的应用——电熨斗1. 双金属片：由两块膨胀系数不同的金属迭压而成,在温度发生变化后,双金属片产生弯曲。
一般应用于自动控温电路中,在电路中起到开关的作用。
双金属片是能够把物体温度这个热学量转换为电路的通断。
2. 温度传感器的应用——电熨斗（1）结构：内部装有双金属片温度传感器,其作用是控制电路的通断。
利用调温旋钮改变双金属片上静、动触点之间的初始距离和压力,即可获得所需的熨烫温度。
如图所示。
（2）工作原理：如图所示,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,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,双金属片又恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,从而保持温度不变,起到自动控制温度的作用。
调温范围一般为60～250℃。
3. 热电传感器（温度传感器）热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小（金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大）的原理制成的。
它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量。
如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等。
【预习检测】1. 电子秤中使用的传感器是（）A．超声波传感器B．温度传感器C．压力传感器D．红外线传感器 答案：C2．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（ ）A ．应变片是由导体材料制成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,输出的电压差值也越大 答案：BD3. 电容式话筒的保真度比动圈式话筒好,其工作原理如图所示, Q 是绝缘支架,M 是薄金属膜和固定电极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,当膜片向右运动的过程中,则有（ ）A ．电容变大B ．电极N 上电荷量变小C ．导线AB 中有向左的电流D ．导线AB 中有向右的电流 答案：AC解析：由C ＝εs4πkd 可知,当膜片向右运动时,d 减小,电容器的电容增大,选项A 正确．由于电容器与电源相接,极板间电压U 不变,由U ＝QC 可知,C 增大,电荷量也增大,选项B 错误；在电荷量增大的过程中,在电路中形成方向由B 到A 的电流,选项C 正确．4. 在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC 元件, PTC 元件是由钛酸钠等半导体材料制成的电阻器,其电阻率ρ随温度t 的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC 元件具有发热、保温双重功能,对此,以下判断正确的是（ ）A ．通电后,其电功率先增大,后减小B ．通电后, 其电功率先减小,后增大C ．当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t 1不变BAD．当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1和t2之间的某一值不变答案：AD解析：从图象看出,通电后,随着温度的升高,电阻率先减小后增大,PTC元件的电阻先减小后增大,由功率公式P=U2/R可知,功率是先增大后减小,在图象中反映在t1~t2段；温度t1以后,随着温度的升高,电阻将增大,若发热功率大于散失的热功率,温度将继续升高,直到发热与散热平衡,若发热量小于散热量,电阻将减小,发热功率因此而增大,直到发热与散热平衡,所以温度将保持在t1~t2之间某一温度,即温度控制点在图像的两个极值点之间。
拓展：PCT元件的电阻率与温度的关系无法用明确的数学表达式来表示,但可以通过实验测定其电阻率与温度的关系曲线,正确理解图象的物理意义是解决问题的关键。
▲堂中互动▲【典题探究】题型一、力传感器的应用例1某同学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）,如图中的装置所示。
测量时先调节输入电压,使转换器空载时的输出电压为零,而后在其受压面上放一个物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U. 现有以下器材：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）。
请完成对该物体质量的测量。
（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,在图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。
【解析】（1）由变阻器可组成调压电路,其中调节范围大的是由电源与滑动变阻器组成分压式电路；而电压的测量只需一只电压表即可。
电路如下图所示。
（2）测量步骤与结果如下：①调节滑动变阻器（滑向最左端）,使力电转换器的输出电压为零；②将已知质量的砝码m0放在力电转换器上,记下输出电压U0；③将待测物放在力电转换器上,记下输出电压U. 由U 0=km 0g 得k =gm U 00；又U=kmg ,所以m =00U gm（3）可能会出现的问题：①待测物体质量超出力电转换器量程； ②电源电压不够而输出电压一开始调不到零。
【拓展】分析清楚力电传感器的工作原理,明确装置是如何将力这个非电学量转化为电学量,找出其中的定量关系,是解决该类问题的关键。
例2 如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB 为一均匀的滑动电阻,阻值为R ,长度为L ,两边分别有P 1、P 2两个滑动头,P 1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN 上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,P 1刚好指着A 端,P 1与托盘固定相连,若P 1、P 2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。
已知弹簧的劲度系数为k ,托盘自身质量为m 0,电源电动势为E ,内阻不计,当地的重力加速度为g 。
求：(1)托盘上未放物体时,在托盘自身重力作用下,P 1离A 的距离x 1； (2)托盘上放有质量为m 的物体时,P 1离A 的距离x 2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是：调节P 2,使P 2离A 的距离也为x 1,从而使P 1、P 2间的电压为零。
校准零点后,将物体m 放在托盘上。
试推导出物体质量m 与P 1、P 2间的电压U 之间的函数关系式。
【解析】 托盘的移动带动P 1移动,使P 1、P 2间出现电势差,电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小,由于R 为均匀的滑动电阻,则其阻值与长度成正比.(1)由力的平衡知识知：m 0g ＝kx 1,解得x 1＝kgm 0 (2)放上重物重新平衡后：m 0g ＋mg ＝kx 2 解得x 2＝kgm m )(0 (3)调零后,设放上质量为m 的物体P 1向下移动的距离为x,P 1、P 2间的电压为U 。
由闭合电路的欧姆定律知：E ＝IR由部分电路的欧姆定律知：U ＝IR x 由电阻定律有：x R x R L=,而x ＝x 2－x 1＝k mg联立解得：m ＝kLU gE答案：(1) x 1＝k g m 0 (2) x 2＝k gm m )(0+ (3) m ＝kL U gE题型二、声传感器的应用例 3. 动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象,图甲是话筒原理图,图乙是录音机的录音、放音原理图,由图可知下列其中正确的是( )A ．话筒工作时,磁铁不动,由线圈振动而产生感应电流；B ．录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流；C ．录音机录音时线圈中变化了的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场；D ．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场.【解析】录音是将声音信号转变成磁信号,放音是将磁信号转变成声音信号。