高中物理《传感器的应用》教案2

111第六章 传 感 器63 传感器的应用 （二）新课标要求（一）知识与技能1了解温度传感器在电饭锅和测温仪上的应用。2了解光传感器在鼠标器和火灾报警器上的应用。（二）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。（三）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。教学重点各种传感器的应用原理及结构。教学难点各种传感器的应用原理及结构。教学方法111111实验法、观察法、讨论法。教学工具演示用的感温铁氧体，磁铁，电烙铁，计算机的鼠标器，光敏电阻，多用表，干电池，蜡烛，各种功率的白炽灯等教学过程（一）引入新课师：传感器的应用已经渗透到环境保护、交通运输、航天、军事以及家庭生活等各领域例如，空调、电冰箱、微波炉、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要使用温度传感器光传感器的应用也十分广泛，如电脑上的鼠标器、路灯的自动控制及火灾报警器等这节课我们就来学习温度传感器和光传感器的应用实例。板书课题传感器的应用（二）（二）进行新课1、温度传感器的应用电饭锅师：人类已步入电气化时代，随着人们生活质量的提高，电饭锅、电饭煲已经走进越来越多的家庭，为什么电饭锅、电饭煲能自动加热和保温而不会使饭烧焦呢？原来电饭锅中采用了温度传感器，能够随着温度的变化自动控制电路的开关。师：引导学生阅读教材有关内容。师：温度传感器的主要元件是什么？生：感温铁氧体。师：感温铁氧体的组成物质是什么？生：氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。师：感温铁氧体有何特点？生：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103，失去铁磁性师：什么是“居里点”？生：居里点，又称居里温度，即指103。师：观察演示实验：感温铁氧体的特性。生：观察实验现象。现象：当感温铁氧体的温度升高到一定数值时，感温铁氧体与磁铁分离。说明温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失。师：投影电饭锅的结构示意图。引导学生思考并回答教材“思考与讨论”中的问题，了解电饭锅的工作原理。生1：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。生2：水沸腾后，锅内大致保持100不变。生3：饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热生4：如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不变，温度低于“居里点103”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103才能自动断电。师：引导学生连贯地叙述电饭锅的工作过程。生：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热2温度传感器的应用测温仪师：2003年的那个春天，一头恶魔冲进中华大地，一夜之间，国人无不谈S ARS色变但在全国人民的共同努力下，终于将这头恶魔降服，并彻底消灭，在抗击SARS的过程中，许多公共场合都使用了非接触式红外测温仪师：引导学生阅读教材，思考并回答有关问题。师：温度传感器测温仪有何优点？生1：可以远距离读取温度的数值因为温度信号变成电信号后可以远距离传输师：常见的测温元件有哪些？生2：热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等3光传感器的应用鼠标器师：在工农业生产中经常用到自动控制装置，而设计自动控制装置很多情况下要用到传感器如光电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进而完成相应的自动控制。下面我们学习光传感器的应用实例鼠标器。师：引导学生阅读教材有关内容，思考并回答有关问题。师：机械式鼠标器的内部组成是什么？生1：滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管（光传感器，如图所示）豆品多一师：简述机械式鼠标器的工作原理。生2：鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，计算机分别统计两个方向的脉冲信号，红外接收管处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。4光传感器的应用火灾报警器师：许多会议室、宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器，火灾报警器是光传感器应用的又一实例。师：引导学生阅读教材有关内容，思考并回答有关问题。师：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。生：报警器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，就会发出警报师：实验生：做实验，记录实验现象。（三）课堂总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：电饭锅测温仪温度传感器鼠标器火灾报警器光传感器传感器的应用各种传感器广泛应用于人们日常生活、生产中，如空调、电冰箱、电饭堡、火灾报警器、路灯自动控制、电脑鼠标器等传感器把所感受到的物理量，如力、热、磁、光、声等，转换成便于测量的电压、电流等，与电路相结合达到自动控制的目的（四）实例探究温度传感器的应用【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 k，R2=10 k，R3=40 k，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，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_ 解析：设电路两端电压为U，当Uab=0时，有解得Rt=20 k由图乙可知，当Rt=20 k时，t=35。答案：35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= 。解析：这是一道以实际问题为背景的实验题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解决。但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v=2R f，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应有P个脉冲被B接收到，因此有，代入上式，有。同样，根据行程的意义，应有，其中f为整个行程中车轮转过的圈数；而，所以。可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两式所示。答案：车轮的半径R和齿轮齿数P；课余作业1、课下阅读有关传感器应用的科普类文章，了解有关传感器的应用实例以及工作原理。2、阅读教材“科学漫步”，了解有关“机器人”的知识。3、思考并回答“问题与练习”第1、2题。教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。课本“问题与练习”解答1（l）声传感器和光传感器 （2）与门电路2（1）由于磁传感器输出的由压与感受的磁感应强度成正比的变化，可将待测电流通入绕在不闭合铁芯上的线圈中，如图所示将传感器置于铁芯间隙；如图中A位置，通过转换电路及检测电路即可得到电流。（2）霍尔传感器与永磁体连在一起时在霍尔传感器中 形成一个固定的偏置电压，这时当导磁材料进入传感器 的区域时，会引起传感器中磁场的变化，从而可以确定导磁材料的位置，因此将芯片固定在汽车或机器的铁质齿轮附近，由于铁是导磁材料，每一齿靠近都 会使磁场增强，从而输出高电平，间隙输出低电平，则可由此确定每一齿出现的位置，对应通过检测电路转换，即可得到转速资料袋红外线传感器与非接触式红外测温仪红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关参数或信息自然界几乎所有的物体都能辐射波长在 0.76 m1000 m的电磁波即红外线，因此红外线传感器不仅被广泛用于航空摄影、卫星遥感遥测等高科技领域，也被广泛用于日常生活中，自动门、生命探测器、非接触式红外测温仪、家电遥控系统以及防盗、防火报警器等均使用了红外线敏感传感器由于物体的温度不同，发射红外线的情况也不同，因此利用红外线敏感元件可以实现无接触测温非接触式红外测温仪通过接收人体的红外辐射实现体温测试，可在距离人体50 cm300 cm处快速、有效地筛查出公共场所中的高温人员，再由医护人员对其进行确诊一般的非接触式红外测温仪测温速度小于0.5 s，分辨力达到0.l与传统的接触式医用温度计相比有两大优点：非接触式红外测温仪在测温时不必与被测物体表面接触，不像口含式温度计或红外测温仪那样近距离读取测量值；可立即显示温度值，而口含式温度计要30 s后才能显示最终温度值111