高二物理传感器的应用

原理：是一种基于霍尔效应的磁传感器，可以测量 地球磁场的方向，在无GPS信号或信号不稳定时可以 根据地磁场为我们指示方向。
用途：一般用在指南针或是地图导航中，帮助手机 用户实现准确定位。
九、陀螺仪传感器
原理：角动量守恒：一个正在高速旋转的物体（陀 螺），它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向 是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据， 用它来保持一定的方向。三轴陀螺仪可以替代三个单轴 陀螺仪，可同时测定6个方向的位置、移动轨迹及加速度。
十一、指纹传感器
用途：可以自动采集用户指纹，以此实现保护隐私 的目的。不过现在具有指纹传感器的手机并不仅仅是 解锁设备，而是和移动支付相互结合，都是以指纹传 感器为前提来交互。
十二、心率传感器
原理：通过高亮度的LED光源照射手指，血液压入毛 细血管时，通过摄像头快速捕捉这一有规律变化的间隔， 再通过手机内应用换算，从而判断心脏的收缩频率。
原理：利用光敏三极管，接受外界光线时，会产生强 弱不等的电流，从而感知环境光亮度。
用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提 高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚， 并且不刺眼。也可拍照时自动白平衡。
三、距离（近程）传感器
原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后， 红外探测器通过接受到红外线的强度测定距离，一般有效 距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接收装置。
用途：应用于自动识别脸部解锁，拍照等。
五、重力传感器
原理：利用压电效应实现。传感器内部一块重物和压电片整合在一 起，当手机倾斜角度，压电片受力不同，通过正交两个方向产生的电 压大小来计算出水平方向。
用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠、赛车游戏等，可以不通过 按键，将手机平放、左右摇摆就可以代替模拟机的左右移动，游戏APP可以追踪重力加速度的读数来推 断复杂的用户手势和动作）。

阻阻值增大，电路中的电流减小，使电磁铁的磁性减弱，从而 放开衔铁，使电路自动断开。 答案：增大 减小 减弱
【变式训练】如图所示，电源两端的电压
恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发 光二极管(电流越大，发光越强)，R与D距 离较近且不变，下列说法正确的是( A.当滑片向左移动时，L消耗的功率增大 B.当滑片向左移动时，L消耗的功率减小 C.当滑片向右移动时，L消耗的功率可能不变 )
从而放开衔铁，造成电动机断路，使工件停转以保证安
全。
【解题探究】(1)射向光敏电阻的光被挡住时，光敏电阻上光
变大 。 照减少，则阻值_____ (2)电磁铁线圈中的电流大小与电磁铁的磁性大小有何关系？ 提示：电磁铁线圈中的电流越大，磁性越强；电磁铁线圈中的 电流越小，磁性越弱。
【标准解答】当手在C、D间靠近工件时，遮挡住光线，光敏电
执行某种操作。
【特别提醒】(1)传感器中的敏感元件用于接收非电学量，并
将其转换为电学量。 (2)传感器一般用于有害于人体或人们不能轻易到达的环境。
【典例1】(2013·宜春高二检测)车
床在工作时是不允许将手随便接近
飞转的工件的，为了防止万一，设计
了下面的光电自动控制安全电路，只要人手不小心靠近了工件， 机器就自动停转。图中的A为车床上的电动机；B为随电动机高 速转动的工件；C为光源，它发出的光照在光敏电阻D上；E为 电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧。请简述其工作原理： 当手在C、D间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电 阻的阻值 ，电路中的电流 ，使电磁铁磁性
性。( )
(3)光电三极管在受到光照时呈高电阻状态。(
提示：(1)×。力传感器中应变片是敏感元件。
)
(2)√。感温铁氧体的温度上升到“居里温度”时，就会失去 铁磁性。 (3)×。光电三极管在受到光照时呈低电阻状态。

应变式传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解应变式传感器的原理，掌握其组成结构及工作方式。

2. 学生能够描述应变式传感器在工程测量中的应用，了解其优缺点。

3. 学生掌握应变式传感器的数学模型及其转换关系。

技能目标：1. 学生能够独立完成应变式传感器的电路连接，进行简单的数据采集。

2. 学生能够运用所学知识，对实际测量中的数据进行初步处理和分析。

3. 学生能够运用应变式传感器设计简单的实际应用项目，提高解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习应变式传感器，培养对物理科学的兴趣和探究精神。

2. 学生在团队合作中，培养沟通协调能力和团队合作精神。

3. 学生了解传感器技术在现代社会中的重要作用，增强对科技创新的认识，提高社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，旨在通过实践操作，使学生掌握应变式传感器的基本原理和应用。

学生特点：高二年级学生已具备一定的物理基础和实验操作能力，对传感器技术有一定了解，但对实际应用尚缺乏经验。

教学要求：结合学生特点，课程设计注重理论与实践相结合，提高学生的动手操作能力和问题解决能力。

通过具体的学习成果分解，使学生在课程结束后能够达到上述课程目标。

后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 应变式传感器原理及结构- 介绍应变式传感器的工作原理- 分析应变片的结构和材料- 讲解应变式传感器的电路连接方式2. 应变式传感器的数学模型- 探讨应变式传感器的转换关系- 引导学生建立应变式传感器的数学模型- 实例分析应变式传感器的数学模型应用3. 应变式传感器的应用- 介绍应变式传感器在工程测量中的应用领域- 分析应变式传感器的优缺点- 案例展示应变式传感器在实际项目中的应用4. 实践操作与数据处理- 安排学生进行应变式传感器的电路连接及数据采集- 指导学生进行实验数据的初步处理和分析- 引导学生针对实际问题，运用应变式传感器进行解决方案的设计5. 教学进度安排- 原理及结构：2课时- 数学模型：2课时- 应用：2课时- 实践操作与数据处理：4课时教材章节关联：- 第二章 传感器原理- 第三章 传感器数学模型- 第四章 传感器应用- 附录 实验操作指导教学内容根据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。

(2)要想测量电压,应将旋钮旋至电压挡位上,电动势为5.0 V,因此应选择
10 V量程,故旋至C点。
(3)若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时电表与电源不连接,因此指
针不偏转;而接入a、c时,电表与电源直接连接,故指针发生偏转。
(4)当温度为70 ℃,热敏电阻RT=60 Ω,用电阻箱替代热敏电阻,所以把电阻
箱数值调到60 Ω。
对点演练
(2023广东高二期末)2022年北京冬奥会室内赛场利用温度传感器实时监控赛场
温度,而温度传感器的主要部件是热敏电阻。某探究小组的同学用一个热敏电
阻设计了一个简易的“过热自动报警电路”。
(1)为了测量热敏电阻RT的阻值随温度变化的关系,该小
组设计了如图甲所示的电路,他们的实验步骤如下:

0.06
Ω,由图乙可知,此时t=40 ℃;所以当温度t≥40 ℃时,警铃报警。

3
当考虑电源内阻时,线圈中的电流大于等于60 mA,则 R 总= = 0.06 Ω
=50 Ω,不变,但热敏电阻RT'=R总-R0-r,热敏电阻的阻值变小,温度升高。
加热器停止加热,实现温控。继电器的电
阻为20 Ω,热敏电阻的阻值RT与温度t的关
甲
系如下表所示。
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
RT/Ω
230
165
108
82
60
(1)提供的实验器材:电源E(内阻不计)、滑动变阻器R、热敏电阻RT、继电
器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干。
电源的电动势为E=3 V,电源内阻可忽略,继电器线
圈用漆包线绕成,阻值为R0=15 Ω。将热敏电阻RT