江苏省扬州市宝应县画川高级中学高中物理 3.2 传感器应用导学案（无答案）教科版选修3

画川高中高二物理导学案

课题： 3.2-3传感器应用 授课班级： 高二（ ）班 授课时间： 知识与技能目标： 会分析常见传感器的基本原理 教学重难点：

传感器的应用实例 授 课 过 程 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、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____________调温旋钮 不同，从而能控制电路的通断。 升降螺丝 2．电熨斗的自动控温原理如右图 弹性铜片 绝缘支架 常温下，上、下触点是接触的，但温度过高触点 时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部电热丝 金属膨胀_____________，下部金属膨胀双金属片 ____________，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热温度降低金属底板 电熨斗的构造 后，双金属片恢复原状，重新接通电源，从 而保持温度不变。

三．温度传感

1

器的应用——电饭锅

1．电饭锅中的温度传感器主要元件是___________，它的特点是：常温 下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但是上升到约103℃时，就失去了磁性，不 能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里 点”。

2．感温铁氧体是用＿＿ ＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿混合烧制而成的。 四．温度传感器的应用——测温仪

1．温度传感器可以把＿＿＿转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表 显示出来。

2．测温仪中的测温元件可以是_________、___________、______________ 等，还可以是______________等。

五．光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器

1．机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管和红外接受管，两个 红外接受管就是两个___________________。

2．有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装 有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。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。

例1如图所示，Ｒ１、Ｒ２为定值电阻，Ｌ为小灯泡，Ｒ３为光敏电阻，当照射

光强度增大时 （ ）

A．电压表的示数增大Ｂ．Ｒ２中电流强度减小

Ｃ．小灯泡的功率增大Ｄ．电路的路端电压降低 例2如图所示是电饭煲的电路图，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，会自动断开。S2是一个自动控温开关，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，计算加热电阻丝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S1，能将饭煮

熟吗？

2

达标检测：

1． 电子秤使用的是（ ）

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 2．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 3．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有（ ） A．电容变大 B．电容变小

C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流

4．如图所示是一种延时开关，当Ｓ１闭合时，电磁铁将衔铁吸下，将Ｃ线路

接通，当Ｓ１断开时，由于电磁作用，Ｄ将延迟一段时间才被释放，则（ ）

Ａ．由于Ａ线圈的电磁感应作用，才产生延时释放Ｄ的作用 Ｂ．由于Ｂ线圈的电磁感应作用，才产生延时释放Ｄ的作用 Ｃ．如果断开Ｂ线圈的开关Ｓ２，无延时作用 Ｄ．如果断开Ｂ线圈的开关Ｓ２，延时将变长

5．演示位移传感器的工作原理如图所示，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运动时，电路中没有电流 Ｄ．物体Ｍ不动时，电压表没有示数 6．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．加速度计的构造原理的示意图如图所示．延导弹长度方向安装 的固定光滑杆上套一质量为ｍ的滑块，滑块两侧分

别与劲渡系数均为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ｓ，则这段时

间内导弹的加速度（ ）

3

Ａ．方向向左，大小为ks/m B．方向向右，大小为ks/m Ｃ．方向向左，大小为2ks/m D．方向向右，大小为2ks/m 7．如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度。金属球的质量为ｍ，它系在金属丝的下端。金属丝的上端悬挂在Ｏ点。ＡＢ是一根长为Ｌ的均匀电阻丝，其阻值为Ｒ。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计。电阻丝的中点Ｃ焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V，金属丝和导线的电阻不计。图中虚线OC与AB垂直，且OC=h .电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向。列车静止时金属丝呈竖直状态；当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向。从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小。

（1）当列车向右作匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U１

的关系式（用Ｕ１

，Ｕ，Ｌ，ｈ及重力加速度ｇ表示）．

（2）用导出的ａ与Ｕ１

的关系式说明表盘刻度表示ａ，其刻度是否均匀？

8．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2.0 kg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 10 N（取g=10 m／s2

）． （1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，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．

4