最新人教版高中物理选修3-2第六章《传感器的应用》课堂探究
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课堂探究
一、力传感器的应用——电子秤
情景再现在超市里当我们购买水果时，售货员把水果放在表面平整的电子秤上，电子秤即可显示出所购水果的质量及应付的钱数，那电子秤为什么会如此“聪明”？它的主要元件是什么呢？
要点详解
1．力传感器的构造
常见的力传感器是由金属梁和应变片组成．
2．力传感器的原理
如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施加力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小．F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．外力越大，输出的电压差值也就越大．
状元笔记应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
3．力传感器的应用：电子秤、测量其他各种力．
知识拓展
测定压力的电容式传感器
当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，从而引起电容的变化，如果将电容器与灵敏电流计、电源串联，组成闭合电路．当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大．电流计有示数，则压力F发生了变化（如图所示）．
电容式传感器
【示例】关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）
A．应变片是由导体材料制成的
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，电阻变小
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压差值也越大
解析：应变片多用半导体材料制成，故选项A错误，B是正确的．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也增大，故C错误，D正确．
答案：BD
二、声传感器的应用——话筒
情景再现在剧场里，为了使观众能听清演员的声音，常常需要把声音放大，放大声音的装置主要包括话筒、扩音器和扬声器三部分（如图所示）．其中话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，把声信号转换为电信号的原理是什么？
要点详解
1．话筒的作用：将声信号转换为电信号．
2．电容式话筒
(1)原理：如图所示，Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R 两端就输出了与声音变化规律相同的电压．
(2)优点：保真度好．
3．动圈式话筒：根据电磁感应的原理把声信号转换成电信号．
4．驻极体话筒
(1)原理：同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜．
(2)优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低．
知识拓展
电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷，这个现象称为极化．极化现象与介质在磁场中的磁化现象十分相似．某些电介质在去掉外加的电场后，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为驻极体．
【示例】动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲所示是话筒的原理图，图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知：
①话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流；②录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流；③录音机放音时线圈中变化了的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场；④录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场．其中正确的是（）A．②③④B．①②③C．①②④D．①③④
解析：话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，①正确．录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，④正确．磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，②正确．
答案：C
三、温度传感器的应用——电熨斗
情景再现电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同．电熨斗靠什么来自动控制温度呢？
要点详解
1．温度传感器
由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把热信号转换为电信号进行自动控制．
2．电熨斗的构造
如图所示．
3．电熨斗的自动控温原理
常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而断开电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．
状元笔记熨烫衣物和熨烫丝绸衣物需要设立不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制不同温度的目的．知识拓展
双金属片是一种温度传感器，它是日光灯、电熨斗中的重要温控元件．双金属片由两种热膨胀系数不同的材料组成，如图甲所示，在常温下两种金属片的长度相等，当温度降低时，由于上层金属片材料的热膨胀系数较大，其长度缩短得较多，因此双金属片向上弯曲（图乙）；当温度升高时，上层长度大于下层长度，双金属片向下弯曲（图丙）．。
