一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备,准备好一份优秀的教案往往是必不可少的。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容,使高中教师有一个简单易懂的教学思路。优秀有创意的高中教案要怎样写呢?下面是小编精心为您整理的“传感器的应用(一)(学案+课件+练习题)”,希望能对您有所帮助,请收藏。
第二节:传感器的应用(一)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。
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。
对着话筒喊话,观察示波器的荧光屏上的波形,再用另外一人同样对话筒喊话,比较两次声音产生的波形有什么不一样。
上述过程,就是话筒将声音信号转换为电信号的过程。
观察实验现象。
结论:
(3).温度传感器的应用——电熨斗
温度传感器是应用最广泛的传感器之一,它能把温度的高低转变成电信号,通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的.电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。
实验:取一个报废的日光灯启辉器,去掉外壳,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一个U型的双金属片,双金属片的旁边有一根直立的金属丝,两者构成一对触点,常温下触点是分离的,用火焰靠近金属片,可以看到双金属片的形状变化,与金属丝接触,熄灭火焰,双金属片逐渐恢复原状,两个触点分离。
把这个启动器用到温控开关,可以控制小灯泡的。
做实验,观察实验现象。
电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。
投影:电熨斗结构图(如图所示)
思考与讨论:
(1)常温下,上、下触点应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)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,这是如何使用调温旋钮来实现的?
(4)、拓展:温度传感器的另一应用——电冰箱的温控装置
如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构,铜质的测温泡1,细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统,里面充有氯甲烷盒它的蒸汽,构成一个温度传感器,膜盒3为扁圆形,右表面固定,左表面通过小柱体与弹簧片4连接,盒中气体的压强增大时,盒体就会膨胀,测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点盒静触点,控制制冷压缩机的工作,拉簧7的两端分别连接到弹簧片4盒连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮控制的,逆时针旋转时凸轮连杆上端右移,从而加大对弹簧7的拉力。
自动控温原理:如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构,铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统,里面充有氯甲烷和它的蒸汽,构成了一个温度传感器,膜盒为扁圆形,右表面固定,左表面通过小柱体与弹簧片4连接,盒中气体的压强增大时,盒体就会膨胀,测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点,控制制冷压缩机的工作,拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上,连杆9的下端装在机箱上的轴,凸轮8是由设定温度的旋钮控制的,逆时针旋转时凸轮连杆上端右移,从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度升高时,1、2、3中的氯甲烷受热膨胀,弹性金属膜盒3的左端膨胀,推动弹簧片4向左转动,使5、6接触,控制的压缩机电路开始工作制冷,当温度下降到一定程度,氯甲烷受冷收缩,5、6又分开,制冷结束,直到下次温度升高再重复上述过程。
温度设定原理:将凸轮8逆时针旋转,凸轮将连杆9向右顶,使得弹簧7弹力增大,此时要将5、6触点接通,所需要的力就要大些,温度要高一些,即温控挡应低一些(例如1级),顺时针旋转凸轮8,控制的温度低一些,控温挡要高一些。
典型例题
例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后.汽车静止时,传感器a、b在的示数均为10N(取g=10m/s2).
(1)若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N,求此时汽车的加速度大小和方向.
(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零.
例2、如图5是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在电路中的其它量发生变化,使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
例3..如图9所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4(如图10所示),左边是它的侧面图这四个电阻连接成电路如图11所示,试回答下列问题:
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?
(2)当O点加一个压力F后发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻大小如何变化?
(3)电阻变化后,电阻的A、B两点哪点电压高?它为什么能测量电压?
(提示:当O点加垂直于金属片的压力后,金属片发生形变,由于电阻是固定在金属片上的(由上图),因此R1、R4被拉长,R2、R3被拉宽。)
【学习小节】
本节课主要学习了以下几个问题:
力传感器的应用——
传感器的应用声传感器的应用——
温度传感器的应用——
力传感器是把力信号转换成电信号;声传感器是把声音信号转换为电信号,而温度传感器往往是用来进行自动控制.
【学习心得】
古人云,工欲善其事,必先利其器。作为高中教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助高中教师能够井然有序的进行教学。写好一份优质的高中教案要怎么做呢?下面是小编精心为您整理的“传感器的应用实例”,供大家参考,希望能帮助到有需要的朋友。
§6.4传感器的应用实例
学习目标:
1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性.
2、知道晶体三极管的放大特性.
3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用.
4、综合实验培养动手能力,体会物理知识实际中的应用.
自主学习:
1、普通二极管和发光二极管
(1)二极管具有______导电性。
(2)发光二极管除了具有单向导电性外,导电时还能____。普通的发光二极管是用磷化镓和磷砷化镓等半导体材料制成,直接将电能转化为光能。该类发光二极管的正向导通电压大于1.8v.
2、晶体三极管
(1)晶体三极管能够把微弱的信号_____。晶体三极管的三极分别为发射极e.基极b和集电极c.
(2)传感器输出的电流或电压很___,用一个三极管可以放大几十倍以至上百倍。三极管的放大作用表现为基极b的电流对电极c的电流起了控制作用。
3、逻辑电路
(1)对于与门电路,只要一个输入端输入为“__”,则输出端一
定是“0”;反之,只有当所有输入都同时为“__”,输出才是“1”。
(2)对于或门电路,只要有一个输入“__”,则输出一定是“1”;反之,只有当所有输入都同时为“__”时,输出才是“0”。
(3)非门电路中,当输入为“0”时,输出总是“__”;当输入为“1”时,输出反而是“__”。非门电路也称为反相器。
(4)斯密特触发器是具有特殊功能的非门。
典型例题:
例1:如图所示的光控电路,用二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻,R1的最大电阻为,R2为,试分析其工作原理。
例2:温度报警器电路如图所示,请说明其工作原理。
针对训练:
1、可以用型号为74LS14的非门集成电路,发光二极管和限流电阻来组成一个逻辑电平检测器,电路如图所示。使用时,将检测器的输入端A接到被测点。
请分析:当被测点为高电平时,LED是否发光?低电平时呢?说出道理。
2、随着人们生活质量的提高,自动干手机已进入家庭洗手间,当人将湿手靠近干手机时,机内的传感器便驱动电热器加热,于是有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近干手机能使传感器工作,这是因为()
A、改变了湿度B、改变了温度C、改变了磁场D、改变了电容
能力训练:
1、大多楼道灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启,而在白天,即使有声音它也没有反应。
(1)控制电路中接入了哪几种传感器?
(2)这几种传感器来的信号,应通过哪几种门电路后,再进入执行电路?
2、当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制在一起的磁传感器,它有以下两种。
(1)一种是“线性”的。它是将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内,其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案,利用它来测量电流的大小。
(2)另一种叫做“开关型”的,当磁场到一定程度时它才会输出高电平,而在磁场弱到一定程度时输出低电平(或者相反),也就是说,它只能在高、低电平之间跃变。请你提出一种方案,利用它来测量物体的转速。
3、要使例题1中路灯在天更暗时才会亮,应该怎样调节R1的阻值?并说明原理。
4、要使例题2中的热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应怎样调节R1的阻值?
并说明原理。
学后反思:
参考答案
典型例题:
例1、解析:白天,光强度较大,光敏电阻RG电阻值较小,加在斯密特触发器A端的电压较低,则输出端Y输出高电平,发光二极管LED不导通;当天色暗到一定程度时,RG的阻值增大到一定值,斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6V),输出端Y突然从高电平跳到低电平,则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了),这样就达到了使路灯天明熄灭,天暗自动开启的目的。
例2、解析:常温下,调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平,则输出端Y处于高电平,无电流通过蜂鸣器,蜂鸣器不发声;当温度高时,热敏电阻RT阻值减小,斯密特触发器输入端A电势升高,当达到某一值(高电平),其输出端由高电平跳到低电平,蜂鸣器通电,从而发出报警声,R1的阻值不同,则报警温度不同。
针对训练:
1、当被测点为高电平时,斯密特触发器输入端A为高电平,则输出端Y为低电平,故LED发光;当被测点为低电平时,A即为低电平,则输出端Y为高电平,LED不发光。
2、A
能力训练:
1、答:
(1)接入了两种传感器:光传感器(通常用的是光敏电阻);声传感器(通常用的是微型驻极体话筒)。
(2)因为点亮楼道灯需要同时具备两个条件,即足够暗的光照和足够大的声音,所以要使用与门。
2、答:
(1)设计方案如右图所示。在C形软铁芯1上绕制线圈2,霍尔传感器3置入铁芯的间隙中,并与数字毫伏表4相连。线圈中通入的待测电流I越强,铁芯间隙中的磁场强度就越大,则传感器输出的电压越大。
(2)设计方案如图所示。转动物体1的边缘上嵌入一个小永磁体2,霍尔传感器3固定在近旁,并在计数电路和显示屏4相连。物体每转动一周,传感器就输出一个电压脉冲,计数显示的数字就增加1。配合秒表测出在时间t内转动的周数n,就可以计算出转速。
3、答:要使在天更暗时路灯才会亮,应该把R1的阻值调大些,这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(如1.6v),就需要RG的阻值达到更大,即天色更暗。
4、答:要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应减小R1的阻值,R1阻值越小,要使斯密特触发器输入端达到高电平,则热敏电阻阻值要求越小,即温度越高。
作为老师的任务写教案课件是少不了的,大家在认真写教案课件了。各行各业都在开始准备新的教案课件工作计划了,我们的工作会变得更加顺利!你们知道哪些教案课件的范文呢?为此,小编从网络上为大家精心整理了《传感器的应用(二)学案及课件和练习》,供大家参考,希望能帮助到有需要的朋友。
第三节:传感器的应用(二)学案
【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:________________________.
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?。
(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=20kΩ,R2=10kΩ,R3=40kΩ,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Uab0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Uab0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:
俗话说,凡事预则立,不预则废。作为教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以更好的帮助学生们打好基础,帮助教师有计划有步骤有质量的完成教学任务。教案的内容要写些什么更好呢?为满足您的需求,小编特地编辑了“传感器的应用(二)学案课件练习”,供大家借鉴和使用,希望大家分享!
1.如图6-3-7所示为一个逻辑电平检测电路,A与被测点相接,则()文章来源:http://m.jab88.com/j/39205.html
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