小學教案比的應用
發(fā)表時間:2020-11-02傳感器的應用實例學案和課件與同步練習題。
古人云,工欲善其事,必先利其器。作為高中教師就要早早地準備好適合的教案課件。教案可以讓學生更容易聽懂所講的內容,幫助高中教師提前熟悉所教學的內容。優(yōu)秀有創(chuàng)意的高中教案要怎樣寫呢?下面是小編精心收集整理,為您帶來的《傳感器的應用實例學案和課件與同步練習題》,供您參考,希望能夠幫助到大家。
第四節(jié):傳感器的應用實驗學案
【學習目標】
1、知道二極管的單向導電性和發(fā)光二極管的發(fā)光特性。
2、知道晶體三極管的放大特性。
3、掌握邏輯電路的基本知識和基本應用。
【學習重點】:傳感器的應用實例。
【學習難點】:由門電路控制的傳感器的工作原理。
【教學過程】
一、問題引入
上節(jié)課我們學習了溫度傳感器、光傳感器及其工作原理。請大家回憶一下我們學了哪些具體的溫度、光傳感器?
二、學習新課
閱讀下列學習資料總結二極管的特點和作用:
(一)、普通二極管和發(fā)光二極管
固態(tài)電子器件中的半導體兩端器件。起源于19世紀末發(fā)現(xiàn)的點接觸二極管效應,發(fā)展于20世紀30年代,主要特征是具有單向導電性,即整流特性。利用不同的半導體材料、摻雜分布、幾何結構,可制成不同類型的二極管,用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號和進行能量轉換。例如穩(wěn)壓二極管可在電源電路中提供固定偏壓和進行過壓保護;雪崩二極管作為固體微波功率源,用于小型固體發(fā)射機中的發(fā)射源;半導體光電二極管能實現(xiàn)光-電能量的轉換,可用來探測光輻射信號;半導體發(fā)光二極管能實現(xiàn)電-光能量的轉換,可用作指示燈、文字-數(shù)字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等;肖特基二極管可用于微波電路中的混頻、檢波、調制、超高速開關、倍頻和低噪聲參量放大等。按用途分:檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關管、光電管。按結構分:點接觸型二極管、面接觸型二極管
發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵(Ga)與砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二極管,當電子與空穴復合時能輻射出可見光,因而可以用來制成發(fā)光二極管,在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光,磷化鎵二極管發(fā)綠光,碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導體二極管的一種,可以把電能轉化成光能;常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成,也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后,從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子,在PN結附近數(shù)微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合,產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同,釋放出的能量越多,則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。
特點:
作用:
閱讀下列學習資料總結三極管的特點和作用:
(二)、晶體三極管
晶體三極管,是半導體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把正塊半導體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種,如圖從三個區(qū)引出相應的電極,分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。
發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結叫發(fā)射結,集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結叫集電極?;鶇^(qū)很薄,而發(fā)射區(qū)較厚,雜質濃度大,PNP型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是空穴,其移動方向與電流方向一致,故發(fā)射極箭頭向里;NPN型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是自由電子,其移動方向與電流方向相反,故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結在正向電壓下的導通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。
晶體三極管具有電流放大作用,其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù),用符號“β”表示。電流放大倍數(shù)對于某一只三極管來說是一個定值,但隨著三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。
特點:
作用:
(三)邏輯電路
邏輯電路是以二進制為原理、實現(xiàn)數(shù)字信號邏輯運算和操作的電路。分組合邏輯電路和時序邏輯電路。前者的邏輯功能與時間無關,即不具記憶和存儲功能,后者的操作按時間程序進行。由于只分高、低電平,抗干擾力強,精度和保密性佳。廣泛應用于計算機、數(shù)字控制、通信、自動化和儀表等方面。這里我們主要說邏輯門電路。
邏輯門電路符號圖包括與門,或門,非門,
1.與邏輯
對于與門電路,只要一個輸入端輸入為0,則輸出端一定是,只有當所有輸入端輸入都同為時,輸出才是1.
2.或邏輯
對于或門電路,只要一個輸入端輸入為1,則輸出一定是,反之,只有當所有輸入端都為時,輸出端才是0.
3.非門電路
對于非門電路,當輸入為0時,輸出總是,當輸入為1時,輸出反而是,非門電路也稱反相器。
4.斯密特電路:
斯密特觸發(fā)器是特殊的電路,當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值V時,輸出端Y會突然從高電平調到低電平V,而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候V,Y會從低電平跳到高電平V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉換為的信號。而這正是進行光控所需要的。
(四)、應用實例
1、光控開關
電路組成:觸發(fā)器,電阻,發(fā)光二極管LED模仿路燈,滑線變阻器,定值電阻,電路如圖所示。
工作原理:
注意:要想在天暗時路燈才會亮,應該把R1的阻值調大一些,這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值1.6V,就需要RG的阻值達到更大,即天色更暗。
拓展:如果電路不用發(fā)光二極管來模擬,直接用在電路中,就必須用到電磁繼電器。如下圖。
2.溫度報警器(熱敏電阻式報警器)
結構組成:斯密特觸發(fā)器,電阻,蜂鳴器,變阻器,定值電阻,如圖所示。
工作原理:
注意:要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警,應該減小R1的阻值,R1阻值越小,要使斯密特觸發(fā)器輸入達到高電平,則熱敏電阻阻值要求越小,即溫度越高。
課堂練習
1.與門的輸入端輸入信號為何時,輸出端輸出“1”()
A.00B.01C.10D.11
2.或門的輸入端輸入信號為何時,輸出端輸出“0”()
A.00B.10C.01D.11
3.聯(lián)合國安理會每個常任理事國都擁有否決權,假設設計一個表決器,常任理事國投反對票時輸入“0”,投贊成或棄權時輸入“1”,提案通過為“1”,通不過為“0”,則這個表決器應具有哪種邏輯關系()
A.與門B.非門C.或門D.與非門
4.圖是一個復合門電路,由一個x門電路與一個非門組成.若整個電路成為一個與門,則x電路應是()
A.與門B.或門C.與非門D.或非門
5.“第4題”中的整個電路若成為一個或門,則x電路應是()
6.如圖是一個三輸入端復合門電路,當C端輸入“1”時,A、B端輸入為何時輸出端Y輸出“1”()
A.00B.01C.10D.11
7.如圖所示,一個三輸入端復合門電路,當輸入為101時,輸出為___________.(填“0”或“1”)
8.與非門可以改裝成一個非門,方法為只用一個輸入端如A端,而另一個輸入端B端輸入穩(wěn)定信號,則為把與非門改裝成非門,B端應始終輸入___________.(填“0”或“1”)
9、某些非電學量的測量是可以通過一些相應的裝置轉化為電學量來測量的,一電容的兩個極板放置在光滑的水平平臺上,極板的面積為S,極板間的距離為d,電容器的電容公式為C=ES/d(E是常數(shù)但未知).極板1固定不動,與周圍絕緣,極板2接地,且可以在水平平臺上滑動,并始終與極板1保持平行,極板2的兩個側邊與勁度系數(shù)為k、自然長度為L的兩個完全相同的彈簧相連,兩彈簧的另一端固定,彈簧L與電容垂直,如圖(1)所示.圖(2)是這一裝置的應用示意圖,先將電容器充電至電壓U后即與電源斷開,再在極板2的右側的整個表面上施以均勻向左的待測壓強p,使兩極板之間的距離發(fā)生微小的變化,測得此時電容器兩極板間的電壓改變量為ΔU.設作用在電容板上的靜電力不致引起彈簧可測量的形變,試求:待測壓強p.
【學習小結】
本節(jié)課主要學習了以下幾個問題:
1、二極管的特點和作用:
2、三極管的特點和作用:
3、斯密特觸發(fā)器的特點和作用:
【課后作業(yè)】課本作業(yè)
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傳感器的應用(一)(學案+課件+練習題)
一名優(yōu)秀的教師在教學時都會提前最好準備,準備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學生們能夠在上課時充分理解所教內容,使高中教師有一個簡單易懂的教學思路。優(yōu)秀有創(chuàng)意的高中教案要怎樣寫呢?下面是小編精心為您整理的“傳感器的應用(一)(學案+課件+練習題)”,希望能對您有所幫助,請收藏。
第二節(jié):傳感器的應用(一)學案
【學習目標】
(1)、了解傳感器應用的一般模式;
(2)、理解電子秤、話筒、電熨斗的工作原理。
(3)、會設計簡單的有關傳感器應用的控制電路。
(4)、通過實驗結合物理學的知識,探究電子秤、話筒、電熨斗等的工作原理,從而了解力傳感器、聲傳感器和溫度傳感器的一般應用,進一步總結出傳感器應用的一般模式。
(5)、通過實驗激發(fā)的學習興趣,培養(yǎng)動手能力,提高創(chuàng)新意識,提高物理理論知識與實際相結合的綜合實踐能力。
【學習重點】:各種傳感器的應用原理及結構。
【學習難點】:各種傳感器的應用原理及結構。
【學習方法】:探究實驗
【學習過程】
問題1:光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉化為電學量的元件?
1、傳感器應用的一般模式
閱讀教材開頭幾段,然后合上書,在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示意圖。
提示:一般情況下,傳感器產(chǎn)生的信號非常微弱,要想觸發(fā)控制電路,此信號必須進一步放大才可以,所以需要放大電路,即放大器。
閱讀教材并在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示意圖。
2、下面學習幾個傳感器應用的實例。
(1).力傳感器的應用——電子秤
師:閱讀教材56頁最后一段,思考并回答問題。
問題2:電子秤使用的測力裝置是什么?它是由什么元件組成的?
問題3:簡述力傳感器的工作原理。
問題4:應變片能夠把什么力學量轉化為什么電學量?
(2).聲傳感器的應用——話筒
閱讀教材56頁有關內容,思考并回答問題。
問題5:話筒的作用是什么?
問題6:說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。
問題7:說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點是什么?
問題8:駐極體話筒的工作原理是什么?有何優(yōu)點?
閱讀教材,思考并回答問題。
指出:駐極體話筒利用了電介質的現(xiàn)象:將電介質放入電場中,在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)與的現(xiàn)象.某些電介質在電場中被極化后,去掉外加電場,仍然會長期保持被極化的狀態(tài),這種材料稱為.
演示實驗:
按照如圖所示的連接駐極體話筒的工作電路,話筒的輸出端經(jīng)過隔直電容接到示波器。
對著話筒喊話,觀察示波器的熒光屏上的波形,再用另外一人同樣對話筒喊話,比較兩次聲音產(chǎn)生的波形有什么不一樣。
上述過程,就是話筒將聲音信號轉換為電信號的過程。
觀察實驗現(xiàn)象。
結論:
(3).溫度傳感器的應用——電熨斗
溫度傳感器是應用最廣泛的傳感器之一,它能把溫度的高低轉變成電信號,通常是利用物體的某一物理性質隨溫度的變化而改變的特性制成的.電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。
實驗:取一個報廢的日光燈啟輝器,去掉外殼,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一個U型的雙金屬片,雙金屬片的旁邊有一根直立的金屬絲,兩者構成一對觸點,常溫下觸點是分離的,用火焰靠近金屬片,可以看到雙金屬片的形狀變化,與金屬絲接觸,熄滅火焰,雙金屬片逐漸恢復原狀,兩個觸點分離。
把這個啟動器用到溫控開關,可以控制小燈泡的。
做實驗,觀察實驗現(xiàn)象。
電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。
投影:電熨斗結構圖(如圖所示)
思考與討論:
(1)常溫下,上、下觸點應是接觸的還是分離的?當溫度過高時,雙金屬片將怎樣起作用?
(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度,這是如何使用調溫旋鈕來實現(xiàn)的?
(4)、拓展:溫度傳感器的另一應用——電冰箱的溫控裝置
如圖所示是某種電冰箱內溫度控制器的結構,銅質的測溫泡1,細管2和彈性金屬膜盒3連成密封的系統(tǒng),里面充有氯甲烷盒它的蒸汽,構成一個溫度傳感器,膜盒3為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。5、6分別是電路的動觸點盒靜觸點,控制制冷壓縮機的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片4盒連桿9上。連桿9的下端是裝在機箱上的軸。凸輪8是由設定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。
自動控溫原理:如圖所示是某種電冰箱內溫度控制器的結構,銅制的測溫泡1、細管2和彈性金屬膜盒3連通成密封的系統(tǒng),里面充有氯甲烷和它的蒸汽,構成了一個溫度傳感器,膜盒為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。5、6分別是電路的動觸點和靜觸點,控制制冷壓縮機的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片和連桿9上,連桿9的下端裝在機箱上的軸,凸輪8是由設定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。當冷藏室里的溫度升高時,1、2、3中的氯甲烷受熱膨脹,彈性金屬膜盒3的左端膨脹,推動彈簧片4向左轉動,使5、6接觸,控制的壓縮機電路開始工作制冷,當溫度下降到一定程度,氯甲烷受冷收縮,5、6又分開,制冷結束,直到下次溫度升高再重復上述過程。
溫度設定原理:將凸輪8逆時針旋轉,凸輪將連桿9向右頂,使得彈簧7彈力增大,此時要將5、6觸點接通,所需要的力就要大些,溫度要高一些,即溫控擋應低一些(例如1級),順時針旋轉凸輪8,控制的溫度低一些,控溫擋要高一些。
典型例題
例1.用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度.該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器.用兩根相同的輕彈簧夾著一個質量為2.0kg的滑塊可無摩擦滑動,兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車靜止時,傳感器a、b在的示數(shù)均為10N(取g=10m/s2).
(1)若傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6.0N,求此時汽車的加速度大小和方向.
(2)當汽車以怎樣的加速度運動時,傳感器a的示數(shù)為零.
例2、如圖5是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極,在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時,振動膜前后振動,使電容發(fā)生變化,導致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化,使聲音信號被話筒轉化為電信號,其中導致電容變化的原因可能是容器兩板間的()
(A)距離變化
(B)正對面積變化
(C)介質變化
(D)電壓變化
例3..如圖9所示是一種測量血壓的壓力傳感器在工作時的示意圖。薄金屬片P固定有4個電阻R1、R2、R3、R4(如圖10所示),左邊是它的側面圖這四個電阻連接成電路如圖11所示,試回答下列問題:
(1)開始時金屬片中央O點未加任何壓力,欲使電壓表無示數(shù),則4個電阻應滿足怎樣的關系?
(2)當O點加一個壓力F后發(fā)生形變,這時4個電阻也隨之發(fā)生形變,形變后各電阻大小如何變化?
(3)電阻變化后,電阻的A、B兩點哪點電壓高?它為什么能測量電壓?
(提示:當O點加垂直于金屬片的壓力后,金屬片發(fā)生形變,由于電阻是固定在金屬片上的(由上圖),因此R1、R4被拉長,R2、R3被拉寬。)
【學習小節(jié)】
本節(jié)課主要學習了以下幾個問題:
力傳感器的應用——
傳感器的應用聲傳感器的應用——
溫度傳感器的應用——
力傳感器是把力信號轉換成電信號;聲傳感器是把聲音信號轉換為電信號,而溫度傳感器往往是用來進行自動控制.
【學習心得】
傳感器的應用實例
古人云,工欲善其事,必先利其器。作為高中教師就要早早地準備好適合的教案課件。教案可以讓學生能夠在課堂積極的參與互動,幫助高中教師能夠井然有序的進行教學。寫好一份優(yōu)質的高中教案要怎么做呢?下面是小編精心為您整理的“傳感器的應用實例”,供大家參考,希望能幫助到有需要的朋友。
§6.4傳感器的應用實例
學習目標:
1、知道二極管的單向導電性和發(fā)光二極管的發(fā)光特性.
2、知道晶體三極管的放大特性.
3、掌握邏輯電路的基本知識和基本應用.
4、綜合實驗培養(yǎng)動手能力,體會物理知識實際中的應用.
自主學習:
1、普通二極管和發(fā)光二極管
(1)二極管具有______導電性。
(2)發(fā)光二極管除了具有單向導電性外,導電時還能____。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵和磷砷化鎵等半導體材料制成,直接將電能轉化為光能。該類發(fā)光二極管的正向導通電壓大于1.8v.
2、晶體三極管
(1)晶體三極管能夠把微弱的信號_____。晶體三極管的三極分別為發(fā)射極e.基極b和集電極c.
(2)傳感器輸出的電流或電壓很___,用一個三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三極管的放大作用表現(xiàn)為基極b的電流對電極c的電流起了控制作用。
3、邏輯電路
(1)對于與門電路,只要一個輸入端輸入為“__”,則輸出端一
定是“0”;反之,只有當所有輸入都同時為“__”,輸出才是“1”。
(2)對于或門電路,只要有一個輸入“__”,則輸出一定是“1”;反之,只有當所有輸入都同時為“__”時,輸出才是“0”。
(3)非門電路中,當輸入為“0”時,輸出總是“__”;當輸入為“1”時,輸出反而是“__”。非門電路也稱為反相器。
(4)斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。
典型例題:
例1:如圖所示的光控電路,用二極管LED模仿路燈,RG為光敏電阻,R1的最大電阻為,R2為,試分析其工作原理。
例2:溫度報警器電路如圖所示,請說明其工作原理。
針對訓練:
1、可以用型號為74LS14的非門集成電路,發(fā)光二極管和限流電阻來組成一個邏輯電平檢測器,電路如圖所示。使用時,將檢測器的輸入端A接到被測點。
請分析:當被測點為高電平時,LED是否發(fā)光?低電平時呢?說出道理。
2、隨著人們生活質量的提高,自動干手機已進入家庭洗手間,當人將濕手靠近干手機時,機內的傳感器便驅動電熱器加熱,于是有熱空氣從機內噴出,將濕手烘干,手靠近干手機能使傳感器工作,這是因為()
A、改變了濕度B、改變了溫度C、改變了磁場D、改變了電容
能力訓練:
1、大多樓道燈具有這樣的功能:天黑時,出現(xiàn)聲音它就開啟,而在白天,即使有聲音它也沒有反應。
(1)控制電路中接入了哪幾種傳感器?
(2)這幾種傳感器來的信號,應通過哪幾種門電路后,再進入執(zhí)行電路?
2、當前大量使用的磁敏器件是霍爾元件與集成電路制在一起的磁傳感器,它有以下兩種。
(1)一種是“線性”的。它是將霍爾元件和放大器集成在一個芯片內,其輸出的電壓與感受到的磁感應強度成正比地連續(xù)變化。請你提出一種方案,利用它來測量電流的大小。
(2)另一種叫做“開關型”的,當磁場到一定程度時它才會輸出高電平,而在磁場弱到一定程度時輸出低電平(或者相反),也就是說,它只能在高、低電平之間躍變。請你提出一種方案,利用它來測量物體的轉速。
3、要使例題1中路燈在天更暗時才會亮,應該怎樣調節(jié)R1的阻值?并說明原理。
4、要使例題2中的熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警,應怎樣調節(jié)R1的阻值?
并說明原理。
學后反思:
參考答案
典型例題:
例1、解析:白天,光強度較大,光敏電阻RG電阻值較小,加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低,則輸出端Y輸出高電平,發(fā)光二極管LED不導通;當天色暗到一定程度時,RG的阻值增大到一定值,斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值(1.6V),輸出端Y突然從高電平跳到低電平,則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光(相當于路燈亮了),這樣就達到了使路燈天明熄滅,天暗自動開啟的目的。
例2、解析:常溫下,調整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平,則輸出端Y處于高電平,無電流通過蜂鳴器,蜂鳴器不發(fā)聲;當溫度高時,熱敏電阻RT阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高,當達到某一值(高電平),其輸出端由高電平跳到低電平,蜂鳴器通電,從而發(fā)出報警聲,R1的阻值不同,則報警溫度不同。
針對訓練:
1、當被測點為高電平時,斯密特觸發(fā)器輸入端A為高電平,則輸出端Y為低電平,故LED發(fā)光;當被測點為低電平時,A即為低電平,則輸出端Y為高電平,LED不發(fā)光。
2、A
能力訓練:
1、答:
(1)接入了兩種傳感器:光傳感器(通常用的是光敏電阻);聲傳感器(通常用的是微型駐極體話筒)。
(2)因為點亮樓道燈需要同時具備兩個條件,即足夠暗的光照和足夠大的聲音,所以要使用與門。
2、答:
(1)設計方案如右圖所示。在C形軟鐵芯1上繞制線圈2,霍爾傳感器3置入鐵芯的間隙中,并與數(shù)字毫伏表4相連。線圈中通入的待測電流I越強,鐵芯間隙中的磁場強度就越大,則傳感器輸出的電壓越大。
(2)設計方案如圖所示。轉動物體1的邊緣上嵌入一個小永磁體2,霍爾傳感器3固定在近旁,并在計數(shù)電路和顯示屏4相連。物體每轉動一周,傳感器就輸出一個電壓脈沖,計數(shù)顯示的數(shù)字就增加1。配合秒表測出在時間t內轉動的周數(shù)n,就可以計算出轉速。
3、答:要使在天更暗時路燈才會亮,應該把R1的阻值調大些,這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值(如1.6v),就需要RG的阻值達到更大,即天色更暗。
4、答:要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警,應減?。?的阻值,R1阻值越小,要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平,則熱敏電阻阻值要求越小,即溫度越高。
傳感器的應用(二)學案及課件和練習
作為老師的任務寫教案課件是少不了的,大家在認真寫教案課件了。各行各業(yè)都在開始準備新的教案課件工作計劃了,我們的工作會變得更加順利!你們知道哪些教案課件的范文呢?為此,小編從網(wǎng)絡上為大家精心整理了《傳感器的應用(二)學案及課件和練習》,供大家參考,希望能幫助到有需要的朋友。
第三節(jié):傳感器的應用(二)學案
【學習目標】
(1)、理解溫度傳感器的應用――電飯鍋、測溫儀的工作原理。
(2)、理解光電傳感器的應用――鼠標器、火災報警器的工作原理。
(3)、通過對電飯鍋的構造和原理的探究以及測溫儀的了解,進一步地深入認識溫度傳感器的應用
(4)通過對鼠標器以及火災報警器的原理的探究,認識光傳感器的應用。
【學習重點】:溫度、光傳感器的應用原理及結構。
【學習難點】:溫度、光傳感器的應用原理及結構。
【學習方法】:探究實驗,討論
【學習過程】
一、問題引入
問題1:上節(jié)課我們學習了力傳感器、溫度傳感器、聲音傳感器及其工作原理。請大家回憶一下我們學了哪些具體的力、溫度、聲音傳感器?
二、學習新課
1、溫度傳感器——電飯鍋
(1)、電飯鍋的內部結構(如圖6-3-1所示):電飯鍋主要由接線螺釘、觸點、轉軸、開關按鈕、______、______、______、彈簧、內膽底等構成.其中______為主要元件,它是用______、______和______混合燒結而成的.它的特點主要有:常溫下具有鐵磁性,能夠被磁體吸引,但是上升到______時,就失去______性,不能被磁體吸引了.該溫度在物理學中稱為該材料的______或______.
(2)、電飯鍋的工作原理:________________________.
問題:取一塊電飯鍋用的感溫鐵氧體,使它與一小塊的永磁體吸在一起,用功率較大的電烙鐵給鐵氧體加熱,經(jīng)過一段時間后會發(fā)生什么現(xiàn)象?
思考與討論:
(1)開始煮飯時為什么要壓下開關按鈕?手松開后這個按鈕是否會恢復到圖示的狀態(tài)?為什么?
(2)煮飯時水沸騰后鍋內是否會大致保持一定的溫度?為什么?
(3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底的溫度會有什么變化?這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作?
(4)如果用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動斷電?
2.溫度傳感器的應用——測溫儀
(1)、測溫儀的原理:溫度傳感器要以把______轉換成______,再由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來.這就是指針式測溫儀和數(shù)字式測溫儀的原理.由于電信號可以遠距離傳輸,所以應用溫度傳感器可以進行遠距離測溫.
測溫元件:它可以是______、______、______、______(利用該元件可以實現(xiàn)無接觸測溫).
(1)溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點?
(2)測溫儀是如何工作的
(3)什么是熱電偶?
3.光傳感器的應用——鼠標器
(1)、機械式鼠標器的內部結構:它由一個滾球、兩個滾軸、兩個______(它的邊緣開有許多等間距的小齒)、兩個______(LED)、還有兩個______(兩個光傳感器)等組成的.
(2)、機械式鼠標器的工作原理:當鼠標器在桌面上移動時,滾球的運動通過______帶動兩個______轉動,紅外線接收管就收到的______,輸出相應的______.計算機分別統(tǒng)計x,y兩個方向的脈沖信號,處理后就使屏幕上的光標產(chǎn)生相應的______.
(3)、鼠標器的主要組成?
(4)、鼠標器中光傳感器的主要部件是什么?。
(5)、鼠標器的工作原理?
4.光傳感器的應用——火災報警器
(1)、煙霧散射火災報警器的構造:帶孔的罩子內裝有______、______和不透明的檔板.
(2)煙霧散射式火災報警器的工作原理:平時,______收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)______狀態(tài).煙霧進入罩內后對光有______作用,使部分光線照射到______,其電阻變______,與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變化,就會發(fā)出警報.
(3)、以利用煙霧對光的散射來工作的火災報警器為例,簡述其工作原理。
實驗:把光敏電阻、多用表的直流電流檔和干電池按照圖甲連成電路,對光照的強度進行比較性測量。光敏電阻受到的光照越強,電路中的電流越大。
白天,將它放在教室中適合閱讀的地方,記下電流表的讀數(shù),晚上,用它來測燈光對書桌的照明。比較兩者的差別。
還可以按照圖乙,把光敏電阻R的引腳穿過硬泡沫塑料板Z而固定,再罩上內壁涂黑、長度足夠的遮光簡T,避免雜散光的干擾然后分別把不同的光源L(如蠟燭、幾種不同功率的白熾燈泡、日光燈管等)都放在與光敏電阻相同距離(例如1m)的位置,比較它們的亮度。
這個實驗也可以用硅光電池來做。由于光電池在受到光照時可以自己產(chǎn)生電動勢,所以電路中不用電源。
想一想,怎樣用如圖所示的裝置來制作一個攝影用的曝光表?
典型例題:
1、溫度傳感器的應用
【例1】如圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖,箱內的電阻R1=20kΩ,R2=10kΩ,R3=40kΩ,Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示.當a、b端電壓Uab0時,電壓鑒別器會令開關S接通,恒溫箱內的電熱絲發(fā)熱,使箱內溫度提高;當Uab0時,電壓鑒別器使S斷開,停止加熱,恒溫箱內的溫度恒定在_________℃.
2、光傳感器的應用
【例2】如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖。A為光源,B為光電接收器,A、B均固定在車身上,C為小車的車輪,D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉動時,A發(fā)出的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號,被B接收并轉換成電信號,由電子電路記錄和顯示。若實驗顯示單位時間內脈沖數(shù)為n,累計脈沖數(shù)為N,則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理量和數(shù)據(jù)是,小車速度的表達式為v=;行程的表達式為=。
【學習小結】
本節(jié)課主要學習了以下幾個問題:
傳感器的應用(二)學案課件練習
俗話說,凡事預則立,不預則廢。作為教師就需要提前準備好適合自己的教案。教案可以更好的幫助學生們打好基礎,幫助教師有計劃有步驟有質量的完成教學任務。教案的內容要寫些什么更好呢?為滿足您的需求,小編特地編輯了“傳感器的應用(二)學案課件練習”,供大家借鑒和使用,希望大家分享!
1.如圖6-3-7所示為一個邏輯電平檢測電路,A與被測點相接,則()A.A為低電平,LED發(fā)光圖6-3-7
B.A為高電平,LED發(fā)光
C.A為低電平,LED不發(fā)光
D.A為高電平,LED不發(fā)光
解析:A為低電平時,Y為高電平,LED的電壓小,不發(fā)光;A為高電平時,Y為低電平,LED的電壓大,發(fā)光,故B、C正確。
答案:BC
2.如圖6-3-8所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結構原理圖:罩內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),發(fā)生火災時,下列說法正確的是()
圖6-3-8
A.進入罩內的煙霧遮擋了光線,使光電三極管電阻更大,檢測電路檢測出變化發(fā)出警報
B.發(fā)生火災時,光電三極管溫度升高,電阻變小,檢測電路檢測出變化發(fā)出警報
C.發(fā)生火災時,進入罩內的煙霧對光有散射作用,部分光線照到光電三極管上,電阻變小,發(fā)出警報
D.以上說法均不正確
解析:平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光呈高阻值狀態(tài)。發(fā)生火災時,由于煙霧對光的散射作用,部分光線照射到光電三極管上,光電三極管導通,就會發(fā)出警報,C正確。
答案:C
3.如圖6-3-9所示的光控電路用發(fā)光二極管LED模擬路燈,RG為光敏電阻。A為斯密特觸發(fā)器輸入端,在天黑時路燈(發(fā)光二極管)會點亮。下列說法正確的是()
A.天黑時,Y處于高電平圖6-3-9
B.天黑時,Y處于低電平
C.當R1調大時,天更暗時,燈(發(fā)光二極管)點亮
D.當R1調大時,天較亮時,燈(發(fā)光二極管)就能點亮
解析:天黑時,RG阻值增大到一定值,斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值,輸出端Y突然由高電平跳到低電平;R1調大時,A端電壓降低,只有天更暗時,RG電阻更大時,路燈才點亮,故B、C正確。
答案:BC
4.某同學想把房間窗簾改成自動開啟、自動關閉的,他的設想是:白天房間要透光,也要防止太陽光直射室內,因此要用薄紗型的窗簾;傍晚太陽下山后,要用厚絨的窗簾,請你幫他設計電路,選購器材并連好電路圖。
解析:如圖所示,白天光照很亮,照射到光敏控制器上,電阻很小,電流較大,電磁鐵磁性強,吸引銜鐵向下,使得觸點b、c接觸,電動機乙轉動,關閉薄紗窗簾,同時應拉開厚絨窗簾;傍晚后光線很暗,光敏控制器接收光照少,電阻變大,電流很小,電磁鐵磁性非常弱,彈簧將銜鐵拉起,使b、a接觸,電動機甲轉動,拉開薄紗窗簾,同時關閉厚絨窗簾。
答案:見解析
5.如圖6-3-10甲所示,為熱敏電阻的R-t圖像,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路,繼電器的電阻為100Ω。當線圈的電流大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E=9.0V,內阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。則
圖6-3-10
(1)應該把恒溫箱內的加熱器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)。
(2)如果要使恒溫箱內的溫度保持50℃,可變電阻R′的阻值應調節(jié)為________Ω。
解析:(1)恒溫箱內的加熱器應接在A、B端。當線圈中的電流較小時,繼電器的銜鐵在上方,恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài),恒溫箱內溫度升高。
(2)隨著恒溫箱內溫度升高,熱敏電阻R的阻值變小,則線圈中的電流變大,當線圈中的電流大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸到下方來,則恒溫箱加熱器與電源斷開,加熱器停止工作,恒溫箱內溫度降低。
隨著恒溫箱內溫度降低,熱敏電阻R的阻值變大,則線圈中的電流變小,當線圈的電流小于20mA時,繼電器的銜鐵又被釋放到上方,則恒溫箱加熱器又開始工作,這樣就可以使恒溫箱內保持在某一溫度。
要使恒溫箱內的溫度保持50℃,即50℃時線圈內的電流為20mA。由閉合電路歐姆定律I=Er+R+R′,r為繼電器的電阻。由圖甲可知,50℃時熱敏電阻的阻值為90Ω,所以R′=EI-R-r=260Ω。
答案:(1)A、B端(2)260
6.如圖6-3-11所示,斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉換為突變的數(shù)字信號,當加在它的輸入端A的電勢逐漸上升到1.6V,輸出端Y會突然從高電平跳到低電平0.25V,而當輸入端A的電勢下降到0.8V時,輸出端Y會從低電平跳到高電平3.4V。如圖6-3圖6-3-11
-12所示是一個溫度報警器的簡易電路圖,RT為熱敏電阻,R1為可變電阻(最大阻值為1kΩ),蜂鳴器工作電壓3~5V,熱敏電阻的阻值隨溫度變化如圖6-3-13所示,若要求熱敏電阻在感測到80℃時報警,則R1應調至____kΩ;若要求熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警,R1的阻值應________(選填“增大”、“減小”或“不變”)。
圖6-3-12圖6-3-13
解析:熱敏電阻在80℃時的電阻是RT=80Ω,斯密特觸發(fā)器輸入端A的電勢是0.8V時,輸出端Y的電壓為3.4V,這時蜂鳴器開始工作。由串聯(lián)電路分壓特點知:
R1RT=U1UT=5-0.80.8
∴R1=80×4.20.8Ω=420Ω=0.42kΩ。
由熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像可知,溫度升高時,熱敏電阻的阻值減小,而斯密特觸發(fā)器輸入端的電壓仍保持不變,則電阻R1的阻值應減小。
答案:0.42減小