高中物理 第三章 傳感器 第三節(jié) 傳感器的應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修3-2.doc

第三節(jié)傳感器的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點1認(rèn)識生產(chǎn)、生活與技術(shù)中的傳感器2知道傳感器與計算機(jī)相結(jié)合，可實現(xiàn)自動化與智能化重點：傳感器的應(yīng)用難點：傳感器的應(yīng)用一、生活中的傳感器電飯煲、電冰箱、空調(diào)機(jī)等與溫度控制相關(guān)的家用電器都要用到溫度傳感器；自動門、家電遙控器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報警器，均使用了紅外線傳感器；另外還有照相機(jī)中的光敏傳感器、家用便攜式電子秤的壓力傳感器等二、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器無人管理的自動灌溉系統(tǒng)利用了濕度傳感器；自動化溫室種植中，溫室的自動控溫就是在傳感器的幫助下實現(xiàn)的；現(xiàn)代糧庫采用了溫度傳感器和濕度傳感器三、工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器生產(chǎn)安全中，如將一種埋入式光纖傳感器安置在大橋或水壩中，隨時可以監(jiān)控大橋或水壩的裂痕等安全隱患；在自動控制系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床中的位移測量裝置就是利用高精度位移傳感器（如光柵傳感器）對位移測量，從而實現(xiàn)精密加工四、飛向太空的傳感器飛機(jī)保持一定飛行高度，當(dāng)飛機(jī)高度變化時，大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)自動發(fā)出與給定高度的差值信號，并通過自動駕駛儀操縱升降舵，使飛機(jī)恢復(fù)給定高度；在運載火箭、載人飛船中，應(yīng)用了傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用；對宇航員的各種生理狀態(tài)的測量有生理傳感器，如測量血壓、心電圖、體溫等預(yù)習(xí)交流試列舉傳感器在生活中的應(yīng)用答案：溫度傳感器：用于冰箱、空調(diào)的自動溫度控制、壓力傳感器，用于電子秤等傳感器的應(yīng)用電熨斗在達(dá)到設(shè)定的溫度后就不再升溫，當(dāng)溫度降低時又會繼續(xù)加熱，使它總與設(shè)定的溫度相差不多在熨燙不同的織物時，設(shè)定的溫度可以不同電熨斗靠什么來自動控制溫度？答案：靠雙金屬片溫度傳感器加速度計是測定物體加速度的儀器在現(xiàn)代科技中，它已成為導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇或宇宙飛船等制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源下圖為應(yīng)變式加速度計的示意圖當(dāng)系統(tǒng)加速時，加速計中的敏感元件也處于加速狀態(tài)敏感元件由兩彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，敏感元件的下端可在滑動變阻器r上自由滑動，當(dāng)系統(tǒng)加速運動時，敏感元件發(fā)生位移并轉(zhuǎn)換為電信號輸出已知敏感元件的質(zhì)量為m，兩側(cè)彈簧的勁度系數(shù)均為k，電源電動勢為e，電源內(nèi)阻不計，滑動變阻器的總電阻值為r，有效長度為l，靜態(tài)時輸出電壓為u0，試推導(dǎo)加速度a與輸出電壓u的關(guān)系式答案：解析：設(shè)靜態(tài)時滑動變阻器的滑片距左端為x，則敏感元件的輸出電壓為再設(shè)系統(tǒng)向左加速時滑片右移x，則敏感元件的動力學(xué)方程為2kxma此時敏感元件的輸出電壓為聯(lián)立三式可得若uu0，系統(tǒng)的加速度方向水平向左；若uu0，系統(tǒng)的加速度方向水平向右1電熨斗的構(gòu)造如下圖所示常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上層金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動控制溫度的作用2不同的傳感器工作原理不同，但一般都是把其他物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的變化3在有關(guān)傳感器的計算中，往往涉及電路計算，應(yīng)注意歐姆定律的應(yīng)用1洗衣機(jī)中的水位控制裝置使用的是（）a光傳感器 b壓力傳感器c濕度傳感器 d溫度傳感器答案：b解析：當(dāng)洗衣機(jī)內(nèi)水位升高時，傳感器的膜片受到的壓力變大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥門2指紋識別器在下列哪些方面可以得到廣泛應(yīng)用（）a乘坐客車購票時b過公路收費處時c放學(xué)出校門口時d開銀行保險柜時答案：d解析：指紋識別用于對特定人的身份識別，在具有特殊要求的場合應(yīng)用此項技術(shù)，a、b、c三項不需要嚴(yán)格的身份驗證，所以不必使用這一技術(shù)3下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是（）a電熨斗 b話筒c電飯鍋 d測溫儀答案：b解析：電熨斗、電飯鍋和測溫儀都是把非電學(xué)量溫度轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，都要使用溫度傳感器話筒把非電學(xué)量聲音轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，不要使用溫度傳感器4機(jī)器人通過哪種傳感器感知周圍環(huán)境，從而避開障礙物（）a溫度傳感器 b壓力傳感器c味覺傳感器 d視覺傳感器答案：d解析：機(jī)器人通過“眼睛”（攝像機(jī)）即視覺傳感器感知周圍景物，從而避開障礙物5圖甲為在溫度為10 左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻r120 k，r210 k，r340 k，rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示當(dāng)a、b端電壓uab0時，電壓鑒別器會令開關(guān)s接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高