2019-2020年高中物理 《傳感器及其應(yīng)用》教案 教科版選修1-1.doc
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2019-2020年高中物理 《傳感器及其應(yīng)用》教案 教科版選修1-1 課時安排：2課時 教學(xué)目標(biāo)：1．知道什么是傳感器，知道傳感器是由敏感元件、電子線路與控制線路等組成的 2．常見的傳感器工作原理及簡單應(yīng)用 3．應(yīng)用傳感器知識解決一些實際問題 本講重點：常見的傳感器工作原理及簡單應(yīng)用 本講難點：應(yīng)用傳感器知識解決一些實際問題 考點點撥：1．熱敏電阻的特性 2．光敏電阻的特性 3．力傳感器的應(yīng)用 4．溫度傳感器的應(yīng)用 5．霍爾元件的應(yīng)用 第一課時 一、考點掃描 知識整合 1．什么是傳感器？它是怎樣的一類元件？ 2．熱敏電阻和金屬熱電阻是一回事嗎？它們的阻值隨溫度分別怎樣變化？ 3．霍爾電壓UH=__________，式中各量分別表示什么？ 4．光敏電阻有何特性？ 5．傳感器應(yīng)用的一般模式是怎樣的？請畫圖表示。 6．常用的一種力傳感器是由_________和__________組成的，________是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料組成，受壓時其上表面拉伸，電阻變_____，下表面壓縮，電阻變_____。外力越大，這兩個表面的電壓差值就越_____。 7．指出以下傳感器應(yīng)用的實例中，所應(yīng)用的傳感器，或主要元件。 （1）電子秤：_________的應(yīng)用，敏感元件是_________ （2）話筒：_________的應(yīng)用，分_______和_________兩種。 （3）電熨斗：_________的應(yīng)用，敏感元件是_________，作用：控制________的通斷。 （4）電飯鍋：_________的應(yīng)用，敏感元件是_________，作用：控制________的通斷。 （5）測溫儀：_________的應(yīng)用，測溫元件是________或_________、________、_________。 （6）鼠標(biāo)器：_________的應(yīng)用，主要元件是________或_________ （7）火災(zāi)報警器：_________的應(yīng)用，利用煙霧對____________來工作的。 二、高考要點精析 （一）熱敏電阻的特性 ☆考點點撥 熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。與金屬熱電阻的特性相反。 【例1】如圖所示，將多用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 Rt（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻）的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若往R t上擦一些酒精，表針將向________（填“左”或“右”）移動；若用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向________（填“左”或“右”）移動。 分析：若往R t上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻R t溫度降低，電阻值增大，所以電流減少，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，電阻R t溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏． 答案：左 右 點評：歐姆表的表盤刻度最右側(cè)為 0，最左側(cè)為最大值． ☆考點精煉 1．如圖所示，R 1為定值電阻，R 2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻），L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時（ ） A．R 1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大 C．小燈泡的亮度變強 D．小燈泡的亮度變?nèi)? （二）光敏電阻的特性 ☆考點點撥 光敏電阻的阻值與光照強度有關(guān)。光照越強，阻值越小。 【例2】如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時，（ ） A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小 C．小燈泡的功率增大 D．電路的路端電壓增大 分析：當(dāng)光強度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A項正確， D項錯誤；由路端電壓減小，而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項正確；結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大． 答案：ABC ☆考點精煉 2．如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆檔，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若用不透光的黑紙將Rt包裹起來，表針將向_______（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射Rt，表針將向_______（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動。 （三）力傳感器的應(yīng)用 ☆考點點撥 力傳感器是將力信號轉(zhuǎn)化為電流信號的元件。 【例3】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動，彈簧處于原長時，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大?。阎獜椈傻膭哦认禂?shù)為k，托盤自身質(zhì)量為m0，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求： （1）托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離xl． （2）托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，P1離A的距離x2． （3）在托盤上未放物體時通常先核準(zhǔn)零點，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A的距離也為xl，從而使P1、P2間的電壓為零．校準(zhǔn)零點后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式． 分析：托盤的移動帶動P1移動，使P1、P2間出現(xiàn)電勢差，電勢差的大小反映了托盤向下移動距離的大小，由于R為均勻的滑線電阻，則其阻值與長度成正比． 解：（1）由力的平衡知識知： 解得 （2）放上重物重新平衡后， 解得 （3）由閉合電路歐姆定律知E=IR 由部分電路歐姆定律：U=IRx 由，其中x為P1、P2間的距離，Rx為P1、P2間的電阻，則 聯(lián)立解得 點評：在有關(guān)力電傳感器的計算中，必然涉及電路計算，注意歐姆定律及分壓原理的應(yīng)用． ☆考點精煉 3．磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為．式中B是磁感應(yīng)強度，是磁導(dǎo)率，在空氣中為一已知常數(shù)．為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離，并測出拉力F，如圖所示．因為F所做的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感應(yīng)強度B與F、A之間的關(guān)系為B=_______ 第二課時 （四）溫度傳感器的應(yīng)用 ☆考點點撥 溫度傳感器是將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電流這個電學(xué)量的。 【例4】家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、控溫兩重功能，對此以下說法中正確的是（ ） A．通電后其功率先增大后減小 B．通電后其功率先減小后增大 C．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1至t2的某一值不變 D．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1或t2不變 解析：根據(jù)PTC元件的電阻率隨溫度變化的曲線，可知在常溫下，它的電阻是相當(dāng)小的，通入電流以后，隨著溫度的升高，其電阻率先變小后增大，那么它的功率先變大，后變小，溫度保持在在t1至t2的某一值不變，這時候電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果溫度再升高，電阻率變大，導(dǎo)致電流變小，溫度就會降下來；如果溫度降低，電阻率減小，導(dǎo)致電流變大，溫度就會升上去，所以本題正確答案為A、C。 答案：AC ☆考點精煉 4．一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖中實線①所示．由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)波動，易損壞衣物． 有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動控制溫度的特點．PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實線②所示．試根據(jù)圖線分析： （1）為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時比普遍電熨斗升溫快？ （2）通電一段時間后電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在T_____下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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