选修3-263传感器的应用实验导学案

实验：传感器的应用课程目标引航情景思考导入人的指纹各不相同且终生基本不变，由于指纹具有的唯一性和稳定性，使其成为识别身份的一种有效手段，目前指纹识别器已应用于密码门、银行储户的身份识别等方面，你知道其中的道理吗？提示：该指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。

该传感器表面集合了300×300个电容器极板，其外面是绝缘表面。

当用户的手指放在绝缘表面上时，皮肤就组成了电容阵列极板的另一面，如图所示，由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同，使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。

通过读取这些电容的差异，就能够获取指纹信息。

这样就把指纹的信息转化成了电信号，再经过电路对电信号的比较就可以实现对指纹的识别。

基础知识梳理1．知识准备(1)普通二极管和发光二极管①都具有__________性。

②发光二极管除了具有普通二极管的__________外，导电时还能______，它小巧玲珑颜色鲜艳，又很省电，许多家用电器上都用发光二极管做______。

(2)门电路①对于与门电路，只要一个输入端输入为“0”，则输出端一定是“0”，只有当所有输入都同时为“1”时，输出才是“____”。

②对于或门电路，只要有一个输入端输入为“1”，则输出一定是“____”，只有当所有输入都为“0”时，输出才是“____”。

③非门电路中，当输入为“0”时，输出总是“____”，当输入为“1”时，输出反而是“____”。

非门电路也称反相器。

(3)斯密特触发器斯密特触发器性能特别，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从________跳到________(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从________跳到______。

斯密特触发器可以将连续变化的________转换为突变的________，而这正是进行光控所需要的。

(4)逻辑电路的高低电平在逻辑电路中，常把电势的高低叫做______的高低，“输出低电平”的意义是，输出端处于________的状态。

第6.2节《传感器的应用》导学案班级：姓名： ___【学习目标】1．知道传感器应用的一般模式。

2．理解电子秤的原理——力传感器的应用。

3．理解电熨斗、电饭锅的原理——温度传感器的应用。

4．理解火灾报警器的原理——光传感器的应用。

5．会分析和设计简单的有关传感器应用的控制电路。

【学法指导】阅读；想象；实验。

【使用说明】1.导学案中标注*部分供学有余力同学做，学习小结展示课结束以后完成。

2.将预习中遇到的疑难点问题标识出来在展示课堂上小组讨论、质疑。

【知识链接】1．传感器：传感器是将信号转换为信号输出的一种仪器。

2. 光敏电阻：光敏电阻在时电阻发生变化。

光照越强，光敏电阻阻值越。

热敏电阻：热敏电阻在温度上升时导电能力。

即温度越高，热敏电阻阻值越。

金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而。

即温度越高，金属热电阻阻值越。

3.电阻定律：R= ；一般物体的体积都会随温度变化而变化，即满足热冷。

【学习过程】知识点一、传感器应用的一般模式。

问题1．阅读教材第56页，总结传感器应用的一般模式。

问题2．传感器在上述工作模式中所起的作用是什么？知识点二、力电传感器的应用——电子秤问题3．电子秤使用的测力装置是，它是由组成的。

应变片能够把物体形变的力学量转化为电学量。

问题4．结合下图简述力传感器的工作原理。

知识点三、温度传感器的应用——电熨斗问题5．阅读教材，思考：教材第57页的实验中，U形双金属片温度传感器相当于，可以控制小灯泡的亮和灭。

日光灯启动器中的双金属片内层金属的热膨胀系数大于外层金属。

当温度升高时，内层金属体积膨胀外层金属体积膨胀，U行片就会向伸展，接触竖直片，电路就被了。

问题6．（结合下图分析）（1）电熨斗中的双金属片上层金属的热膨胀系数下层金属的热膨胀系数。

（2）常温下，电熨斗的上、下触点应是（接触的、不接触的）。

当温度过高时，双金属片上层金属的体积膨胀下层金属的体积膨胀，双金属片将向偏转，使电熨斗的上、下触点被，从而来控制温度继续升高。

班级：组别：姓名：组内评价：教师评价：§6.2 传感器的应用课型：新授课课前预习学案【预习目标】：1、了解传感器应用的一般模式。

2、预习四种传感器的工作原理。

【预习内容】二、1．力传感器的应用——电子秤（1）、电饭锅的内部结构：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中为主要元件，它是用、和＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．（2）、电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．4.光传感器的应用——火灾报警器(1)、烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和不透明的档板．（2）、烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．课内探究学案【学习目标】(1)、了解传感器应用的一般模式；(2)、理解电子秤、电熨斗、电饭锅、火灾报警器的工作原理。

(3)、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。

(4)、通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、电熨斗、电饭锅、火灾报警器等的工作原理，从而了解力传感器、温度传感器、光电传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。

(5)、知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。

通过实验激发的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。

【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。

【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。

【学习方法】：探究、实验【合作探究】1、传感器应用的一般模式问题1：传感器的信号输入是依赖 来实现的，但其输出的电信号一般很弱，不能直接使用，需经 ，才能实际使用。

6.3实验：传感器的应用一、教学目标1．知识与技能（1)通过探究实验理解光电门传感器元件的特征及其简单应用。

（2)通过探究实验理解匀加速直线运动的规律。

（3)学会使用光电门传感器测速度和加速度。

2．过程与方法通过实验的探究过程，培养动手能力，在探究活动中学会合作；在小组展示中学会分享、交流。

3．情感、态度与价值观（1) 通过亲身体验，让学生真切感受到传感元件的特殊性，领略到技术的神奇和奥妙，理解究物之理并用之的思想。

（2）认识到物理学与技术和生活之间的联系感受艺术与技术结合产生的科幻美。

二、教学重难点教学重点：理解传感器概念，传感器的实际应用；教学难点：实验设计及误差分析。

三、教学设计备理知识，练习用传感器测量物体的加速度．探讨实验原理讨论、得出结论：1. 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的2. 小车从轨道高处某点释放后沿斜面向下作匀加速直线运动，宽度为d的挡光片先后通过光电门G1G2，通过数据采集器采集到的数据有三个:挡光片通过G1 的时间t1、挡光片G2的时间t2、小车从G1运动到G2所经历的时间t12。

由此得到=d/ t1，=d/ t2。

再由a的公式计算得加速度。

理解传感器概念，培养学生归纳概括能力展示实验器材：光电门传感器、多用力学轨道、小车、遮光片等附件找出器材并熟悉器材设问：实验如何设计？小组讨论，完成实验设计方案养成归纳思考的习惯，培养创新意识核对方案：展示图片小组展示、实验方案：1.使用DISLab力学轨道附件中的“L”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道; 2.将轨道的一端调高，小车上安装宽度为0.020m的“I”型挡光片，调整光电门的位置使小车及挡光片能够顺利通过并挡光。

3.打开“计算表格”窗口，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认为t12。

定义挡光片的宽度为“d”，并输入默认数值0.020; 4.点击“开始”，令小车从轨道的高端下滑，使挡光片依次通过两光电门，则挡光片通过两只光电门传感器的时间t1、t2和经过两光电门的时间t12会记录在表格中; 5.使小车自轨道高端下滑，并注意每次起点均不相同，重复测量多次(注意操作中不要发生误挡光);6.点击“求平均”计算出多次实验的平均值核对方案的准确性，提高实验效率。

第6.3节《实验：传感器的应用》导学案班级：姓名：【学习目标】1．识别晶体管、逻辑电路集成块、集成电路实验板，知道元件的性能和引脚的关系。

（重点）2．理解电磁继电器的工作原理，了解光控开关、温度报警器的工作原理。

（难点）3．利用斯密特触发器光控开关和温度报警器，培养组装和调试电子电路的能力。

（难点）【学法指导】实验法、理论联系实际的思想【知识链接】光敏电阻的特性，光照增强，电阻；热敏电阻的热性，温度升高，电阻。

【学习过程】做实验前完成部分知识点一、发光二极管、三极管、继电器、集成电路块、集成电路实验板的特性及使用[问题1]阅读教材P 622-4段及P64-65“晶体管”完成以下内容：（1）普通二极管具有性，发光二极管除具有单向导电性外性，导电时还能，发光二极管的正向导通电压，实物元件中较长的电极为正．极，较短的电极为负．极。

请标出电路图中发光二极管的正、负极。

（2）三极管具有放大、开关的作用，右图为三极管的电路符号及元件实物图。

三极管引脚的简单判断方法是：把显示文字平面朝向自己，三个引脚朝下放置，从左向右依次为发射极e、基极b、集电极c。

（3）电磁继电器的基本结构如图甲所示，主要由磁铁（线圈绕在铁芯上）、弹簧、衔铁和触点构成。

电路符号如图乙所示，图中J为继电器的线圈，Ja为它的常开触点。

甲乙丙丙图中，当A、B间接上直流电源后，灯泡能否工作？简要说明其控制原理。

（4）集成电路块是由若干个三极管和电阻组成的，制作在很小的硅片上，封装后留出引脚，外形如图（1），型号为74LS14的集成块（斯密特触发器）内部有个门，引脚如图（2），使用时只使用其中的一个。

其功能是：当输入端A的电压升高到一定值时（1.6V），输出端Y会突然从高电平（即某个点与接“地“端之间的电压）（0.25V），即输入高电平，输出；而当输入端A的电压降低到另一值时（0.8V），输出端Y会从低电平，即输入低电平，输出。

阅读教材P63虚线框内内容可以知道，集成块74LS14的电源正极引脚V CC应接，公共接地点的引脚GND应接。

第三节实验：传感器的应用实验目的1．识别逻辑集成电路块、集成电路实验板，通过练习电子电路的组装，获得对自动控制电路设计的感性认识．2．了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关．3．了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器．素养思维脉络知识点1光控开关1．电路图如图所示2．工作原理白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值__较小__，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出__高__电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端Y突然从__高__电平跳到__低__电平，则发光二极管LED__导通发光__(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。

3．要想在天更暗时路灯才会亮，应如何调节R1要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调__大__些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(1.6 V)，就需要R G的阻值更__大__，即天色更暗。

知识点2温度报警器1．电路如图所示。

2．工作原理常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于__高__电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻R T阻值__减小__，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由__高__电平跳到__低__电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警温度不同。

3．要想在更高的温度时才报警，应如何调节R1要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应__减小__R1的阻值，R1阻值越__小__，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。

思考辨析『判一判』(1)斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号(×)(2)发光二极管具有单向导电性(√)(3)斯密特触发器是具有特殊功能的非门(√)『选一选』如图所示是一个基本逻辑电路。

第六章传感器第3节实验传感器的应用【学习目标】１、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性；２、知道晶体三极管的放大特性；３、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用；４、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用。

【重点、难点】1、了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理；2、温度报警器的电路工作原理；3、由门电路控制的传感器的工作原理。

预习案【自主学习】一、实验原理及知识准备阅读下列学习资料并总结出其特点和作用：（一）、普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。

起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。

利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。

例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。

按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。

按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。

由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，就能产生自发辐射的荧光。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

１、普通二极管和发光二极管（１）二极管具有导电性。

（２）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能。

《传感器的应用》导学案一、导入大家好，今天我们要进修的主题是传感器的应用。

传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置，它在各个领域都有广泛的应用。

我们将通过本节课的进修，了解传感器的工作原理、种类及其在生活中的应用。

二、探究1. 传感器的定义及工作原理传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置。

它通过感知外部环境的变化，将这些变化转换为电信号，再经过处理，最终输出给控制系统或显示设备。

传感器的工作原理可以简单理解为接收信号、转换信号、输出信号的过程。

2. 传感器的种类根据测量的物理量不同，传感器可以分为光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等多种类型。

每种传感器都有其特定的工作原理和应用途景。

三、拓展1. 传感器在生活中的应用传感器在生活中有着广泛的应用，比如在智能家居中，温度传感器可以控制空调的温度，湿度传感器可以控制加湿器的湿度；在汽车领域，加速度传感器可以实现车辆的稳定性控制，压力传感器可以监测轮胎的气压等。

传感器的应用使得我们的生活更加便捷、安全。

2. 传感器的发展趋势随着科技的不息发展，传感器技术也在不息进步。

未来，传感器将更加小型化、智能化，能够实现更多复杂的功能。

比如智能穿戴设备中的传感器可以监测心率、运动情况等；智能城市中的传感器可以实现交通管理、环境监测等功能。

传感器的应用前景十分辽阔。

四、总结通过本节课的进修，我们了解了传感器的定义、工作原理、种类及其在生活中的应用。

传感器作为一种重要的感知装置，在各个领域都有着重要的作用。

希望大家能够在平时生活中多留意传感器的应用，更好地享受科技带来的便利。

以上就是本节课的内容，希望大家能够认真进修，如果有任何问题欢迎随时提出。

祝大家进修愉快！。

3实验：传感器的应用[教学目标]1．知识与技能：（1）知道斯密特触发器或非门电路特性。

（2）掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。

2．过程与方法：通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。

3．情感、态度与价值观培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。

[教学重点]：传感器的应用实例。

[教学难点]：由门电路控制的传感器的工作原理。

[教学方法]：PPT课件，演示实验，讲授[教学用具]：斯密特触发器或非门电路，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻。

[教学过程]一、引入新课上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。

请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。

二、进行新课在我们学习这些知识之前，先要学习一些相关的元件的作用功能，及其工作原理。

（一）逻辑电路逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。

分组合逻辑电路和时序逻辑电路。

前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。

由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。

广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。

这里我们主要说逻辑门电路。

逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，1．与逻辑对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1.2．或逻辑对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0.3.非门电路对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。

4.斯密特电路：斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。