高中物理 第6章 传感器 2 传感器的应用学案 新人教版选修3-2-新人教版高中选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

2传感器的应用[学习目标]1.[科学态度与责任]了解传感器在日常生活和生产中的应用．(重点)2.[科学思维]了解传感器的一般应用模式．3.[科学思维]会设计简单的有关传感器应用的控制电路，提升分析问题、解决问题的能力．(难点)一、传感器应用的一般模式二、传感器的应用实例1．力传感器的应用——电子秤(1)组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．(2)工作原理：(3)作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．2．温度传感器的应用实例敏感元件工作原理电熨斗双金属片温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断电饭锅感温铁氧体(1)居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103℃时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度”(2)自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到103℃时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开3.光传感器的应用——火灾报警器(1)组成：如图所示，发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．(2)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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)传感器可以直接用来进行自动控制．(×)(2)传感器可以用来采集信息．(√)(3)传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量．(×)(4)鼠标是力传感器．(×)(5)电吉他是光电传感器．(×)2．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B[由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选项B正确；虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此C错误；灯的亮熄与压力更无关系，A、D错误．]3．如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一钩码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况．从图中可知道该钩码的重力约为N，A、B、C、D四段图线中钩码处于超重状态的为，处于失重状态的为．[解析]当拉力的大小不变时，力传感器悬挂的钩码在竖直方向是匀速运动，此时力传感器的读数就是钩码的重力，约10N．当力传感器读数大于重力时，钩码处于超重状态，即A、D状态．当力传感器读数小于重力时，钩码处于失重状态，即B、C状态．[答案]10A、DB、C传感器问题的分析思路物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件．可以把传感器的应用过程分为三个步骤：(1)信息采集．(2)信息加工、放大、传输．(3)利用所获得的信息执行某种操作．【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2kg的滑块，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的示数均为10N(g取10m/s2)．(1)若传感器a的示数为14N，b的示数为6N，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？[解析](1)如图所示，依题意得左侧弹簧对滑块向右的推力F1＝14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力F2＝6N，滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1－F2＝ma1可得a1＝＝m/s2＝4m/s2a1与F1同方向，即向前(向右)．(2)a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F′1＝0，因两弹簧相同，左侧弹簧伸长多少，右侧弹簧就缩短多少，所以右侧弹簧的弹力变为F′2＝20N.滑块所受合力产生加速度a2，由牛顿第二定律得F合＝F′2＝ma2可得a2＝＝10m/s2，方向向左．[答案](1)4m/s2方向向右(2)以方向向左、大小为10m/s2的加速度运动力传感器是一种测量力的大小的...