1、傳感器的應用（一）（學案+課件+練習題）第二節：傳感器的應用學案【學習目標】了解傳感器應用的一般模式；理解電子秤、話筒、電熨斗的工作原理。會設計簡單的有關傳感器應用的控制電路。通過實驗結合物理學的知識，探究電子秤、話筒、電熨 斗等的工作原理，從而了解力傳感器、聲傳感器和溫度傳感 器的一般應用，進一步總結出傳感器應用的一般模式。通過實驗激發的學習興趣，培養動手能力，提高創新意 識，提高物理理論知識與實際相結合的綜合實踐能力。【學習重點】：各種傳感器的應用原理及結構。【學習難點】：各種傳感器的應用原理及結構。【學習方法】：探究實驗【學習過程】問題 1 1:光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物

2、理量轉化為電學量的元件？傳感器應用的一般模式閱讀教材開頭幾段，然后合上書，在練習本上畫出傳感 器應用的一般模式示意圖。提示：一般情況下，傳感器產生的信號非常微弱，要想 觸發控制電路，此信號必須進一步放大才可以，所以需要放 大電路，即放大器。閱讀教材并在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示 意圖。下面學習幾個傳感器應用的實例。.力傳感器的應用一一電子秤師：閱讀教材 5656 頁最后一段，思考并回答問題。問題 2 2:電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元 件組成的？問題 3 3:簡述力傳感器的工作原理。問題 4 4:應變片能夠把什么力學量轉化為什么電學量？.聲傳感器的應用話筒閱讀教材 5656

3、頁有關內容，思考并回答問題。問題 5 5:話筒的作用是什么？問題 6 6:說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。問題 7 7:說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種 話筒的優點是什么？問題 8 8 駐極體話筒的工作原理是什么？有何優點？閱讀教材，思考并回答問題。指出：駐極體話筒利用了電介質的現象：將電介質放入 電場中，在前后兩個表面上會分別出現與的現象.某些電介 質在電場中被極化后， 去掉外加電場，仍然會長期保持被極化的狀態，這種材料稱為.演示實驗：按照如圖所示的連接駐極體話筒的工作電路，話筒的輸 出端經過隔直電容接到示波器。對著話筒喊話，觀察示波器的熒光屏上的波形，再用另 外一人同樣對話筒喊

4、話，比較兩次聲音產生的波形有什么不 一樣。上述過程，就是話筒將聲音信號轉換為電信號的過程。觀察實驗現象。結論：.溫度傳感器的應用一一電熨斗溫度傳感器是應用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的 高低轉變成電信號，通常是利用物體的某一物理性質隨溫度 的變化而改變的特性制成的.電熨斗就是靠溫度傳感器來控 制溫度的。實驗：取一個報廢的日光燈啟輝器，去掉外殼，敲碎氖 泡的玻璃，可以看到一個 U U 型的雙金屬片，雙金屬片的旁邊 有一根直立的金屬絲，兩者構成一對觸點，常溫下觸點是分 離的，用火焰靠近金屬片，可以看到雙金屬片的形狀變化， 與金屬絲接觸，熄滅火焰，雙金屬片逐漸恢復原狀，兩個觸 點分離。把這個啟動器

5、用到溫控開關，可以控制小燈泡的 做實驗，觀察實驗現象。電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用 是控制電路的通斷。投影：電熨斗結構圖思考與討論：常溫下，上、下觸點應是接觸的還是分離的？當溫度過 高時，雙金屬片將怎樣起作用？熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，這 是如何使用調溫旋鈕來實現的？拓展：溫度傳感器的另一應用一一電冰箱的溫控裝置如圖所示是某種電冰箱內溫度控制器的結構，銅質的測 溫泡 1 1,細管 2 2和彈性金屬膜盒 3 3 連成密封的系統，里面充 有氯甲烷盒它的蒸汽，構成一個溫度傳感器，膜盒3 3 為扁圓形，右表面固定，左表面通過小柱體與彈簧片4 4 連接，盒中氣體的

6、壓強增大時，盒體就會膨脹，測溫泡1 1 安裝在冰箱的冷藏室中。5 5、6 6 分別是電路的動觸點盒靜觸點，控制制冷壓 縮機的工作，拉簧 7 7 的兩端分別連接到彈簧片 4 4 盒連桿 9 9 上。 連桿 9 9 的下端是裝在機箱上的軸。凸輪 8 8 是由設定溫度的旋 鈕控制的，逆時針旋轉時凸輪連桿上端右移，從而加大對彈 簧 7 7 的拉力。自動控溫原理：如圖所示是某種電冰箱內溫度控制器的結構，銅制的測溫泡 1 1、細管 2 2 和彈性金屬膜盒 3 3 連通成密封的系統，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，構成了一個溫度傳 感器，膜盒為扁圓形，右表面固定，左表面通過小柱體與彈 簧片 4 4 連接，盒中氣體

7、的壓強增大時，盒體就會膨脹，測溫 泡 1 1 安裝在冰箱的冷藏室中。5 5、6 6 分別是電路的動觸點和靜 觸點，控制制冷壓縮機的工作，拉簧7 7 的兩端分別連接到彈簧片和連桿 9 9 上，連桿 9 9 的下端裝在機箱上的軸，凸輪 8 8 是 由設定溫度的旋鈕控制的，逆時針旋轉時凸輪連桿上端右 移，從而加大對彈簧 7 7 的拉力。當冷藏室里的溫度升高時， 1 1、2 2、3 3 中的氯甲烷受熱膨脹，彈性金屬膜盒3 3的左端膨脹，推動彈簧片 4 4 向左轉動，使 5 5、6 6 接觸，控制的壓縮機電路 開始工作制冷，當溫度下降到一定程度，氯甲烷受冷收縮， 5 5、6 6 又分開，制冷結束，直到下

8、次溫度升高再重復上述過程。溫度設定原理：將凸輪 8 8 逆時針旋轉，凸輪將連桿 9 9 向 右頂，使得彈簧 7 7 彈力增大，此時要將 5 5、6 6 觸點接通，所 需要的力就要大些，溫度要高一些，即溫控擋應低一些，順 時針旋轉凸輪 8 8，控制的溫度低一些，控溫擋要高一些。典型例題例 1.1.用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做 勻加速直線運動的加速度.該裝置是在矩形箱子的前、 后壁 上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器.用兩根相同的 輕彈簧夾著一個質量為 2.0g2.0g 的滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧 的另一端分別壓在傳感器 a a、b b 上，其壓力大小可直接從傳 感器的液晶顯示屏

9、上讀出.現將裝置沿運動方向固定在汽車 上，傳感器 b b 在前，傳感器 a a 在后.汽車靜止時，傳感器 a a、 b b 在的示數均為 10N10N.若傳感器 a a 的示數為 14N14N、b b 的示數為 6.0N6.0N，求此時汽 車的加速度大小和方向.當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a a 的示數為零.例 2 2、如圖 5 5 是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制 作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距 膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板 構成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U U 人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發生變化，導致話筒所在電路 中的其它量發生變化，使聲音信號被話筒轉化為電信號，其 中導致電容變化的原因可能是容器兩板間的距離變化正對面積變化介質變化電壓變化例 3.3.如圖 9 9 所示是一種測量血壓的壓力傳感器在工作 時的示意圖。薄金屬片 P P 固定有 4 4 個電阻 R1R1、R2R2、R3R3 R4,R4, 左邊是它的側面圖這四個電阻連接成電路如圖1111 所示，試回答下列問題：開始時金屬片中央 o o 點未加任何壓力，欲使電壓表無示數，則 4 4 個電阻應滿足怎樣的關系？當 o o 點加一個壓力 F F 后發生形變，這時 4 4 個電阻也隨之 發生形變，形變后各電阻大小如何變