高三物理传感器的简单应用2(2)PPT课件

12/10/2021
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(3)由闭合电路欧姆定律知：U＝IR串(R串为P1、P2间电阻) 由RR串＝Lx，其中x为P1、P2间的距离，则 x＝x2－x1＝mkg，联立解得：m＝kgLEU
答案：(1)mk0g (2)m＋km0g (3)m＝kgLEU
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• 『想一想』
• 电子警察(又称电子眼)利用自动化检测与测量技术捕获交通违 法或交通事故(shìgù)，利用网络将采集的信息传回相关部门进行 分析处理，并以此为证据对肇事者进行处罚，以减少事故(shìgù) 发生。与交警监管相比，电子警察对事故(shìgù)的判断更准确， 捕捉更迅速。请思考：电子眼最基本的工作原理是什么呢？
• 电子警察(又称电子眼)利用自动化检测与测量技术捕获(bǔhuò)交通
违法或交通事故，利用网络将采集的信息传回相关部门进行分析 处理，并以此为证据对肇事者进行处罚，以减少事故发生。与交 警监管相比，电子警察对事故的判断更准确，捕捉更迅速。请思 考：电子眼最基本的工作原理是什么呢？
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• 解析：(1)开始煮饭时压下手动开关，使永磁体和感温磁体吸合，
以保持触点接触，接通加热电路；手松开后这个按钮不会恢复(huīfù) 图示状态，因为永磁体与感温磁体相互吸引，弹簧的弹力不能使 永磁体恢复(huīfù)原状态。
• (2)水沸腾后锅内的温度应大致保持在100 ℃，因为水的沸点是 100 ℃，此时水分未被米吸收完，锅内水分较充足，所以能保持
• ②用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到
103℃时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹 12/10簧/2021弹开，从而推动杠杆使触点开关断开。

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2．其工作过程如下图所示：
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三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、 热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线 等．
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四、实验过程 1．研究热敏电阻的热敏特性 (1)实验步骤 ①按图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理； ②把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧 杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下 温度计的示数 ；
【答案】 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)115.0 mA 5.00 V 43.5 Ω 64.0 ℃
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本实验主要考查伏安法测电阻整体电路的连线、根据数据 画图线及基本仪器的读数，主要难点在于精确画出RL－t图线， 考查了学生动手能力以及运用图线处理数据的能力.
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考向二 光敏电阻的特性及其应用
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②在右图坐标系中，
粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线． ③根据实验数据和R－t图线，得出结论：热敏电阻的阻值 随温度的升高而 减小 ，随温度的降低而 增大
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2．研究光敏电阻的光敏特性 (1)实验步骤
①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如右图所 示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；
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(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图 (丁)、(戊)所示．电流表的读数为________，电压表的读数为 ________．此时等效电阻RL的阻值为________；热敏电阻所处 环境的温度约为________．
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【思维启迪】 看清题中所给电路的构成；仔细分析表中 的数据；按仪表的读数规则读数．

的读数
,记录
。
⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1=
。
⑦逐步降低T1的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤
⑤⑥。
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【解题探究】实验只有一个可以用来测量或观察的电流表,如 何根据题目给出的条件和器材测出不同温度下RT的阻值? 提示：可以用“替代法”,用电流表观察。将RT、R和电流表串 联形成测量电路,因为95℃和20℃时的阻值是已知的,如果实验 初始温度是95℃或20℃,那么在任意温度下,通过调节R均可使 该温度下的电流和初始电路的电流相同,说明两个状态下电路总 电阻相同,那么可以根据初始电路的总电阻和该状态下R的阻值 求出RT的阻值。
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【实验改进】 对于热敏电阻的特性,可用以下实验进行： 如图所示,将多用电表的选择开关置于“欧姆” 挡,再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏 电阻RT的两端相连,这时表针指在某一刻度,观 察下述操作下的指针偏转情况： 1.往RT上擦一些酒精。 2.用吹风机将热风吹向电阻RT。 根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性。
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【解析】(1)根据所给器材,要测量在不同温度下RT的阻值,只能 将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路,如图所 示。
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(2)依照实验原理电路图连线;调节控温容器M内的温度,使得
RT温度为95℃,此时RT阻值为150Ω,将电阻箱调到适当的阻值,
以保证仪器安全;闭合开关,调节电阻箱,记录毫安表的示数I0,
实 验 十一 传感器的简单使用
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1
【实验目的】 1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。 2.了解传感器在技术上的简单应用。

实验2．温度报警器
蜂鸣器两端的直流 电压为4~6V时会发 声
简述工作原理？
； 开关官网 ；
如同剑气壹般 马开心里壹愣 / / / 以特殊の手段控制股股力量 / 还欠壹部分 向着几佫修行者激射而去 / 在着元灵之力暴动而出/元灵牵动幻化の刀剑/
/胡兵站在那里纹丝不动/但所暴动の力量却凛冽の射出
/
/胡兵の实力明显只相信元灵境の层次 / 可胡兵却做到咯 并不相信胡兵多强/ 可此刻却能暴动剑气壹般の力量 力量离开身体很远都不消散 这让马开震动/力量激射而出保持经久不散 这相信玄命境都难以做到の事/
常用的三极管是用_____和_____制成的，它有三个极，分别为____________，_____________，______________ 4-2乙中，用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？
输入1.6V(高电平)，输出0.25V(低电平)
输入0.8V(低电平)，输出3.4V(高电平)
实验1：模仿路灯光控实验
符号
与门
A& Y B
ห้องสมุดไป่ตู้
A ≥1 Y B
或门
符号：A 1 Y 非门
什么是电平？
电平：在电子技术中，习惯上常用“电平”来描 述逻辑电路的输入端和输出端的状态。其实，电
平指的是某个端点与“地”之间的电压，或者 其实，电平指的是某个端点与“地”之间的电压，或者说，如果以接地端的电势为零，那么电平表示的是某个端点的电势。
P73实验：
思考：正向导通电压多少？实验中 为何要串一电阻R？
正向导通电压大于1.8V
允许通过的电流低于10mA
③晶体三极管
（１）晶体三极管能够把微弱的信号___放___大__。
常用的三极管是用__硅___和___锗__制成的，它有三

C正所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯
泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管（电流越大，发
出的光越强），且R与LED相距不变，下列说法正确的 是（ A ）
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时， L消耗的功率可能不变
一、温度传感器——电饭锅
电饭锅的主要部件感温铁氧体，它的特点是常温下， 具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约为 103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。我们把 103℃就叫做该材料的“居里温度”或“居里点”.
内胆底
感温铁氧体 电热板
转轴
手动开关
永磁铁
接线螺丝
图6.3-1 电饭锅的结构 触点(电源开关)
1 A
2 B
测温仪
三、光传感器的应用——鼠标器
（1）鼠标器的主要组成 鼠标器的内部结构包括：滚轴x，滚轴y，滚球，码盘， 电路板。
（2）鼠标器中光传感器的主要部件
鼠标器的光传感器主要由红外发射管、
红外接收管、滚轴、滚轮组成。
码盘
滚球
红外发射管 (LED)
码盘 滚轴y
甲
滚轴x
滚轴 滚轮
乙
红外 接收管
（C）
A组能力训练题2
2．下列器件是应用光传感器的是 （ AB ） A．鼠标器 B．火灾报警器 C．测温仪 D．电子秤
A组能力训练题3 3．下面元件不属于温度传感器的是（ D ） A．电熨斗 B．电饭锅 C．测温仪 D．鼠标器
A组能力训练题4 4．火灾报警器使用的是（ AB ） A．光传感器 B．温度传感器 C．红外线传感器 D．超声波传感器
实验： 把光敏电阻、多用表的直流电流档和干电池按照图甲 连成电路，对光照的强度进行比较性测量。光敏电阻 受到的光照越强，电路中的电流越大。

第1轮 物理
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第十一章 交变电流 传感器
角度2 光电传感器的应用 3．(2019·河南洛阳质检)为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明
系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化 曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)．
第1轮 物理
阻器选R2. (3)①当热敏电阻阻值达到650 Ω时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻
进行调节，应把电阻箱的阻值调到650 Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20
mA)，
报警器就会损坏，电流越小越安全，所以为了电路安全，闭合开关前滑片应置
于b端．
②用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c端闭合，开关闭合后要减小电
第1轮 物理
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第十一章 交变电流 传感器
(压敏电阻传感器的应用)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有
位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示．将
压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线
运动的过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是
(2)由题意知，调节滑动变阻器起不到改变电流的作用，说明待测电阻较大，故 热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．
(3)因80 ℃时热敏电阻阻值较大，而滑动变阻器阻值较小，故滑动变阻器采用 分压接法．
又因电阻阻值较大，故电流表不能准确测量电流，故采用电压 表V1与定值电阻R1并联后充当电流表来测量电流，故电路图如图所 示
用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R2＝R0
＋R2′，所以R0＝40 kΩ.
第1轮 物理

电压 传感器 电流
电阻
电容
非电学量
敏感元件
转换元件
接口电路
电学量
辅助电源
传感器工作原理图
热敏电阻 （半导体材料） 一般随温度升高电阻减小 (1)、温度传感器部件 半导体的导电机理 金属热电阻 温度升高电阻增大 观察、思考
4、常用的传感器部件
两种温度 凉水 的水
开水 电阻小
电阻值情 电阻大 况
（将温度高低转变成电信号）
2、传感器的分类 （按感受信息的学科特点不同）
物理传感器、化学传感器、生物传感器
一般来说，用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器 其接受的是光、声波、压力等的物理信息称物理传感器 代替嗅觉、味觉功能的传感器，则称化学传感器或生物 传感器
3、传感器的工作原理 传感器：非电学量→传感器→电学量
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照
提出问题
你接触过这样的生活现象吗？
为什么？
生活现象一
生活现象二
什么是传感器 讨论与交流 人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么 器官承担？
人体感觉 感觉器官
视觉 听觉 味觉 嗅觉 触觉
眼睛 耳朵 舌头 鼻子 皮肤
1、传感器的概念 能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能 按照一定的规律和要求把这些信息转换成可 用输出信息的器件或装置。
（2）光敏传感器部件Biblioteka （2）光敏传感器实验
光敏电阻
光照情况 电阻值的情 况
（半导体材料） 电阻随光照的增强而减小
受光表面暴露 手遮盖受光 表面
电阻小
电阻大
（3）气敏传感器部件
思考讨论:气敏传感 器还可以应用于哪些 场合?
1、家里 2、公司 3、商场 4、企业 等，需要检测是否 存在有毒气体泄露 影响人身安全的场合。

第二节 传感器的应用
本节课主要学习了以下几个问题：
1、力传感器的应用——电子秤
2、声传感器的应用——话筒
3、温度传感器的应用——电熨斗
力传感器是把力信号转换成电信号； 声传感器是把声音信号转换为电信号； 温度传感器往往是用来进行自动控制．
U1
U2 力———电阻变化 ———电压
第二节 传感器的应用
2、声电传感器的应用——话筒
（1）动圈式话筒： 原理：电磁感应
当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈（叫做音 圈）随着一起振动，音圈在永久磁铁的磁场里振动，其中就产 生感应电流（电信号），感应电热管电流的大小和方向都变化， 变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后 传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音 。
第二节 传感器的应用
力 ————传感器———电流
声 ————传感器———电流
温度——— 传感器———电流
非电学量———传感器———电学量
好处：容易测量
第二节 传感器的应用
传感器的应用模式
容易控制 容易测量显示
问题与练习 1：
自动控温原理 设定温度原理
当冷藏室里的温度升高时，1、2、3中的氯甲烷受热 将凸轮8逆时针旋转，凸轮将连杆9向右顶，使得 膨胀，弹性金属膜盒3的左端膨胀，推动弹簧片4向左动， 弹簧7弹力增大，要使5、6触点接触，需要膜盒3产生 使5、6接触，控制制冷压缩机电路开始工作，当温度下 的推力增大，膜盒3体积膨胀增加，那么冰箱内的设定 降到一定程度，氯甲烷受冷收缩，弹性金属膜盒3带动弹 温度增高。故旋转凸轮可以改变设定的温度。 簧片4向右动,5、6又分开，制冷结束，直到下次温度升 高再重复上述过程。
声———电磁感应 ——— 电流

•
• 变式训练1：随着人民生活水平的不断提高， 自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手 靠近自动干手机，机内的传感器便会驱动 电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿 手烘干，手靠近干手机能使传感器工作， 是因为( )
• A.改变了湿度 B.改变了温度
• C.改变了电容 D.改变了磁场
解析：这是一道联系生活实际的试题，要能把生 活实际与所学物理知识相结合，进行合理的推理分析， 根据自动干手机的工作特征，手靠近，电热器开始工 作；手撤离，电热器停止工作，不难判断出传感器的 种类，若是用湿度和温度来驱使电热器工作，理论上 可行，但作为干手机，这种传感器的设置有很大的缺 陷．因为干手机周围的环境一年四季都在变化，与手 的靠近无关，如果湿度、温度发生变化干手机马上工 作，岂不成了室内烘干机了吗？故A、B不对．由于人 是导体，介电常数大于空气，手靠近干手机相当于插 入了电介质，故可确认干手机内设置有电容式传感器， 手靠近时改变了电容，故选C.
• ⑥将多用电表的选择开关置于交流电压最 高挡或“OFF”挡.拆开装置，将器材按原样 整理好.
• 2.光敏电阻特性实验：如图11-4-2所示 • ①将多用电表的选择开关置于欧姆挡.选
择合适的倍率，将两支表笔短接后调零.
图11-4-2
• ②把多用电表的两支表笔接到光敏电阻 的两个输出端，观察表盘指示的光敏电 阻的阻值，记录下来.
图11-4-3
• 4.简单温度自动控制实验
• 请同学们设计一个由热敏电阻或光敏电阻 作为传感器的简单自动控制实验.
• 注意事项
• 1.在做热敏实验时，加开水后要等一会再测 其阻值，以使电阻温度与水的温度相同， 并同时读出水温.
• 2.可用图象描出电阻随温度的变化图线来分 析其规律.

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(3)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟 悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入 信号间的规律．
(4)执行机构分析：传感器的应用，不仅包含非电学量如何 向电学量转换的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构 进行工作的过程．
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对，1A2/9、/202C1 、D错．
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2．传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(实 质是自动开关)是其中的一种．某一食品消毒柜就是利用温度传 感器来自动控制电路的．常温下，该温度传感器是闭合的；当 温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电 路．下列关于该消毒柜的几种电路图中(图中S为电源开关)，连 接正确的是( )
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①以力传感器为例：传感器感受力的信息(如大小、方向是 否变化等)后转换为电压、电流、电阻等电学量，然后经过放 大，传输到执行机构进行某种操作(如借助继电器控制电路通 断，借助仪表进行显示等)．
②以光传感器为例：光传感器感受光的信息(如光的强弱、 颜色等)，通过敏感元件(如光敏电阻、光电池等)将光的信息转 换为电阻、电流等电学量，然后经过放大，传输到执行机构后 执行某种操作．
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5．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报 警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和 不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现 高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是( )
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解析：选CD 煮饭时压下开关按钮，感温磁体与永磁体相 互吸引结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热，故A错 误；饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当温度上 升到“居里温度”(约103 ℃)时，感温磁体失去磁性，在弹簧作 用下永磁铁与之分离，开关自动断开，且不能自动复位，故B错 误，C正确；电饭锅内有水，水沸腾后，锅内的温度保持在100 ℃不变，低于“居里温度”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，因此用电饭锅来烧 水、煲汤不能实现自动控温，D正确．