高中物理《传感器的应用实验》教案[最终版]

第一篇：高中物理《传感器的应用实验》教案[最终版]

高中物理《传感器的应用实验》教案转载

一、教材分析

本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。

二、教学目标 1．知识目标：

（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。2．能力目标：

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、态度和价值观目标：

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。

三、教学重点难点 重点：传感器的应用实例。

难点：由门电路控制的传感器的工作原理。

四、学情分析

我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。

五、教学方法

PPT课件，演示实验，讲授

六、课前准备

1．学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻等材料用具。

七、课时安排：1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

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。

（三）合作探究、精讲点拨。

探究一：（！）普通二极管和发光二极管

1、二极管具有单向导电性

2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。

（2）晶体三极管

1、三极管具有电流放大作用。

2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。

3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。

（三）逻辑电路

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。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。

探究点二：应用实例

1、光控开关

电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。工作原理：天明时，RG变小，流过R1的电流变大，A端输入电压降低到0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V，LED上的电压低于正向导通电压1.8V，LED不会发光，当天色暗到一定程度时，RG变大，输入端A的电压升高到某一个值1.6V时，输出端Y突然从高电平跳到低电平0.25V，此时加在LED上的正向电压大于导通电压1.8V，二极管LED发光。特别提醒：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。如下图。

2．温度报警器（热敏电阻式报警器）

结构组成：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。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RT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），其输出端由高电平调到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同。

特别提示：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。典型例题：

1.与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”（）A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1 答案：D 2.或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（）A.0 0 B.1 0 C.0 1 D.1 1 答案：A 3.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（）

A.与门 B.非门 C.或门 D.与非门 答案：A 4.图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x电路应是（）

A.与门 B.或门 C.与非门 D.或非门 答案：C 5.“第4题”中的整个电路若成为一个或门，则x电路应是（）答案：D

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。设计意图：引导学生夯实基础并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）

（五）发导学案、布置预习。

我们已经学习了几种传感器的基本元件，这节课后大家可以课下先对本章内容做一个总结并构建知识网络。完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。设计意图：总结本章知识。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。

九、板书设计

第四节：传感器的应用实验教案

1、二极管的特点和作用：单向导电性，发光二极管不但能单向导电性，还能发光。

2、三极管的特点和作用，能放大微弱的电流

3、斯密特触发器的特点和作用：触发器其实由6个非门电路组成

4、斯密特触发器的应用：光控电路，温度报警器

十、教学反思

学以致用是学习的最终目的，将所学的知识用于实际生活和实际问题中，知识才有实用价值。

第二篇：传感器实验教案

实验一 开关式霍尔传感器测转速实验

一、实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用

二、基本原理：开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特触发器整形成矩形波（开关信号）输出的传感器。开关式霍尔传感器测转速的原理图如图所示：当被测圆盘上装有只磁性体时，圆盘每转一周，磁场变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经转速表显示转速n。

三、实验仪器：传感器实验台

四、实验步骤：

1、根据图将霍尔转速传感器安转于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2~3mm。

2、将主机箱中的转速调节电源0~24V旋钮调到最小（逆时针方向转到底）后接入电压表（电压表量程切换开关打到20V档）：其它接线按图所是连接（注意霍尔转速传感器的三根引线的序号）：将频频转速表的开关按到转速档。

3、检查接线无误后合上主机箱电源开关，在小于12V范围内（电

压表监测）调节主机箱的转速调节电源（调节电压改变直流电机电驱电压），观察电机转动及转速表的现实情况。

4、从2V开始记录，每增加1V相应电机转速的数据（待电机转速稳定后读取数据）；画出电机的V-n（电机电驱电压与电机转速的关系）特性曲线，实验完毕，关闭电源。

五、思考题：

利用开关式霍尔传感器测转速时被测对象要满足什么条件？

实验二

磁电式传感器测转速实验

一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。

二、基本原理：磁电传感器是一种将被测物理量转化成为感应电势的传感器，也称为电 动式传感器。根据电磁感应定律，一个匝数为N的线圈在磁场中切割磁力线时穿过线圈的磁通量发生变化，线圈两端就会产生感应电势，线圈中感应电势为：eNddBNS。在线圈匝数一定的情况下，感应电势的大小与穿过该线圈的磁dtdt通变化率成正比。当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定（即磁场强度已定）后，使穿过线圈的磁通量发生变化的方法有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。因此，磁电式传感器可分为两大类型：动磁式及可动衔铁式（即可变磁阻式）。本实验应用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图20-1所示。当转动盘上嵌入6个磁钢时，转动盘每转一周磁电传感器感应电势e产生6次的变化，感应电势e通过放大，整形由频率表显示f，转速n=10f。

三、需用器件与单元：

0~24V直流稳压电源、电压表、频频/转速表；磁电式传感器、转动源。

四、实验步骤：

磁电式转速传感器测速试验除了传感器不用接电源外（传感器探头中心与转盘磁钢 对准），其它完全与开关式霍尔传感器测转速原理相同；请按图20-2示意按装、接线并按照实验九中的步骤做实验。实验完毕，关闭电源。

五、思考题：

磁电式转速传感器测很低的转速时会降低精度，甚至不能测量。如何创造条件保证磁电式转速传感器正常测转速？能说明理由吗？

实验三

光纤位移传感器

一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理：光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能耐等，它还能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接受人的感官所感受不到的外界信息。

光纤传感器主要分为两种：功能型光纤传感器及肺功能型光纤传感器（也称为物性性和结构型）。功能型光纤传感利用对外界信息具有敏感能力和检测功能的光纤，构成“传”和“感”合为一体的传感器。这里光纤不仅起传光的作用，而且还起敏感作用。工作时利用检测量去改变描述光束的一些基本参数，如光的强度、相位、偏振、频率等，它们的改变反应了被测量的变化。由于对光信号的检测通常使用光电二极管等光电元件，所以光的那些参数的变化，最终都要被光接受器接受并被转化成强度及相位的变化。这些变化信号处理后，就可得到被测的物理量。应用光纤传感器的这种特性可以实现力，压力、温度等物理参数的测量。非功能型光纤传感器主要是利用光纤对光的传输作用，由其它敏感元件与光纤信息传输同路组成测试系统，光纤在此仅起传输作用。

本实验采用的是传光型光纤传感器，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，半圆分布即双D分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接受光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测物体相距d,由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体放射回来，另一束光纤接收光信号由光电器转换器转化成电量，如图26-1。

传光型光纤传感器位移量测是根据传送光纤的光场与受讯光纤交叉地方视景做决定。当光纤探头与被测物体接触或零间隙时（d=0），则全部传输光量直接被反射至传输光纤。没有提供光给接收端之光纤，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加时，接受端之光纤接受之光量也越多，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加到一定值时，接受端光纤全部被照明为止，此时也被称之为“光峰值”。达到光峰值后，探针与被测物之距离继续增加时，将造成放射光扩散或超过接收端接收视野。使得输出信号与量测距离成反比例关系。如图26-2曲线所示，一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。

三、器件与单元：

直流稳压电源、万用电表、Y型光纤传感器、测微头、反射面（抛光铁圆片）

四、实验步骤：

1、观察光纤结构，两根多模光纤组成Y型位移传感器，将两根光纤尾部端面（包括铁部）对准自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察半圆双D型结构。

2、按图安装接线，注意：（1）安装光纤时，要用手捏住两根光纤尾部的包铁部份轻轻插入光电座中，不能用手拔捏光纤的黑色包皮部分，插入时不能用力，

第三篇：传感器的应用教案

传感器的应用教案

【教学目标】 1.知识与技能:(1)、了解传感器应用的一般模式;(2)、理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理。(3)、理解声传感器的应用――话筒的工作原理。

4、理解温度传感器的应用――电熨斗的工作原理(5)、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。2.过程与方法: 通过实验结合物理学的知识,探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理,从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用,进一步总结出传感器应用的一般模式。

3.情感、态度与价值观 激发学生的学习兴趣,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。

【教学重点】:各种传感器的应用原理及结构。【教学难点】:各种传感器的应用原理及结构。【教学方法】:PPT课件,演示实验,讲授

【教学用具】:小型电子秤,话筒,电熨斗、示波器。【教学过程】

一、引入新课

师:上节课我们学习了传感器及其工作原理。传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量,或转化为电路通断的一类元件。请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件? 学生思考后回答:光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。这节课我们来学习传感器的应用

二、进行新课

1、传感器应用的一般模式

师:阅读教材开头几段,然后合上书,在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。提示:一般情况下,传感器产生的信号非常微弱,要想触发控制电路,此信号必须进一步放大才可以,所以需要放大电路,即放大器。

生:阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。

师:下面学习几个传感器应用的实例。2.力传感器的应用----电子秤

师:阅读教材61页最后一段,思考并回答问题。

(1)电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?(2)简述力传感器的工作原理。

(3)应变片能够把什么力学量转化为什么电学量? 生:阅读教材,思考并回答问题。

生1:电子秤的测力装置是力传感器,它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。

生2:在金属梁没有力的情况下,金属梁处于水平状态,梁的上下应变片的长度没变且相等,两应变片的电阻大小也相等,当给金属梁施加竖直向下的力时,金属梁会向下弯曲,使得金属梁上面的应变片被拉长,电阻变大,两端电压也变大,而下边的应变片被挤压收缩,电阻变小,两端的电压也减小,使得两应变片两端电压值不相等,存在差值,控制电路就通过这个差值,经过放大电路将差值信号放大,再在显示器上显示出数字,即力F的大小。生3:应变片能够将形变这个力学量转化为电阻这个电学量。

师:总结点评,结合板画强调讲解应变片测力原理。3.声传感器的应用-----话筒

师:阅读教材62页有关内容,思考并回答问题。(1)话筒的作用是什么?(2)说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。

(3)说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么?(4)驻极体话筒的工作原理是什么?有何优点? 生:阅读教材,思考并回答问题。

生1:话筒的作用是把声音信号转化为电信号。

生2:动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。膜片接收到声波后引起振动,连接在膜片上的线圈随着一起振动,线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流(电信号),感应电流的大小和方向都变化,振幅和频率的变化都由声波决定,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。

生3:电容式话筒的工作原理:利用电容器充放电形成的充放电电流。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.优点:保真度好。

生4:驻极体话筒的原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜.优点:体积小,重量轻,价格便宜,灵敏度高,工作电压低。

师:指出:驻极体话筒利用了电介质的极化现象:将电介质放入电场中,在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象.某些电介质在电场中被极化后,去掉外加电场,仍然会长期保持被极化的状态,这种材料称为驻极体.师:演示实验: 按照如图所示的连接驻极体话筒的工作电路,话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。对着话筒喊话,观察示波器的荧光屏上的波形,再用另外一人同样对话筒喊话,比较两次声音产生的波形有什么不一样。上述过程,就是话筒将声音信号转换为电信号的过程。生:观察实验现象。现象:不同的声波信号,荧光屏上显示的波形不同。说明话筒产生的电信号是由接收到的声波控制的。4.温度传感器的应用---电熨斗

师:温度传感器是应用最广泛的传感器之一,它能把温度的高低转变成电信号,通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的.电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。实验:取一个报废的日光灯启辉器,去掉外壳,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一个U型的双金属片,双金属片的旁边有一根直立的金属丝,两者构成一对触点,常温下触点是分离的,用火焰靠近金属片,可以看到双金属片的形状变化,与金属丝接触,熄灭火焰,双金属片逐渐恢复原状,两个触点分离。把这个启动器用到温控开关,可以控制小灯泡的亮和灭。生:做实验,观察实验现象。

师:电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。

投影:电熨斗结构图(如图所示)思考与讨论:(1)常温下,上、下触点应是接触的还是分离的?当温度过高时,双金属片将怎样起作用?(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,这是如何使用调温旋钮来实现的? 参考答案:(1)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,从而切断电源,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.(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,此时可通过调温旋钮调节升降螺丝,升降螺丝带动弹性钢片升降,从而改变触点接触的难易,达到控制在不同温度的目的.拓展:温度传感器的另一应用----电冰箱的温控装置

如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构,铜质的测温泡1,细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统,里面充有氯甲烷盒它的蒸汽,构成一个温度传感器,膜盒3为扁圆形,右表面固定,左表面通过小柱体与弹簧片4连接,盒中气体的压强增大时,盒体就会膨胀,测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。

5、6分别是电路的动触点盒静触点,控制制冷压缩机的工作,拉簧7的两端分别连接到弹簧片4盒连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮控制的,逆时针旋转时凸轮连杆上端右移,从而加大对弹簧7的拉力。自动控温原理:如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构,铜制的测温泡

1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统,里面充有氯甲烷和它的蒸汽,构成了一个温度传感器,膜盒为扁圆形,右表面固定,左表面通过小柱体与弹簧片4连接,盒中气体的压强增大时,盒体就会膨胀,测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。

5、6分别是电路的动触点和静触点,控制制冷压缩机的工作,拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上,连杆9的下端装在机箱上的轴,凸轮8是由设定温度的旋钮控制的,逆时针旋转时凸轮连杆上端右移,从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度升高时,1、2、3中的氯甲烷受热膨胀,弹性金属膜盒3的左端膨胀,推动弹簧片4向左转动,使5、6接触,控制的压缩机电路开始工作制冷,当温度下降到一定程度,氯甲烷受冷收缩,5、6又分开,制冷结束,直到下次温度升高再重复上述过程。温度设定原理:将凸轮8逆时针旋转,凸轮将连杆9向右顶,使得弹簧7弹力增大,此时要将5、6触点接通,所需要的力就要大些,温度要高一些,即温控挡应低一些(例如1级),顺时针旋转凸轮8,控制的温度低一些,控温挡要高一些。

(三)典型例题 例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后.汽车静止时,传感器a、b在的示数均为 10 N(取g10 m/s2).(1)若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N,求此时汽车的加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零.分析:传感器上所显示出的力的大小,即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知,此即为弹簧上的弹力大小,亦即该弹簧对滑块的弹力大小.解:(1)如图所示,依题意:左侧弹簧对滑块向右的推力 F114N,右侧弹簧对滑块的向左的推力 F26.0 N.滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有 得4 m/s2 a1与F1同方向,即向前(向右).(2)a传感器的读数恰为零,即左侧弹簧的弹力,因两弹簧相同,左弹簧伸长多少,右弹簧就缩短多少,所以右弹簧的弹力变为N。滑块所受合力产生加速度,由牛顿第二定律得,a210m/s2,方向向左.例

2、如图5是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在电路中的其它量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的(A)(A)距离变化(B)正对面积变化(C)介质变化(D)电压变化

【课堂总结】 本节课主要学习了以下几个问题: 力传感器的应用---电子秤

声传感器的应用---话筒

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,而温度传感器往往是用来进行自动控制.【布置作业】课本P58-59 1、2、3 【板书设计】 第二节:传感器的应用

一、传感器应用的一般模式示意图

二、力传感器的应用---电子秤

三、声传感器的应用----话筒

四、温度传感器的应用---电熨斗

【教学反思】

思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。

第四篇：传感器的应用教案

我讲课的题目是“传感器及其工作原理”，选自人民教育出版社高中物理课程标准实验教科书选修3-2第六章第一节。

(课标要求)《普通高中物理课程标准(实验稿)》对本章内容的内容标准是是知道非电学量转换成电学量的技术意义，通过实验知道常见传感器的工作原理，列举传感器在生活和生产中的应用。活动建议是调查日常生活中的传感器的应用，利用传感器制作简单的自动控制装置。《课标》将“传感器”列为选修3-2模块的二级主题，集中体现了《课标》对科学、技术与社会相互关系的关注，这部分内容也是《课标》中“在课程内容上体现时代性”的一个标志。本节有关技术的内容十分丰富，但是在教学要求上不同于技术课程，它侧重于物理原理在传感技术中的应用。

(说教材)本节课内容是第六章的第一节。第六章是继电磁感应、交变电流之后的一个独立章节，是新课程新增的教学内容，而本节课又是本章的开篇之作。因此本节课既是之后学习的铺垫和准备，也能够充分展现新课程的“让物理贴近生活，让物理走向社会”的理念。本节课内容有“什么是传感器”、“光敏电阻”、“热敏电阻和热金属电阻”以及“霍尔元件”四部分。

本节课教学内容的主要特点是定性研究一些原理性基础知识，但不做定量的计算。教学的关键在于多举例子和多做实验，很多初看起来的很神秘的原理，动手一做就可明白其中的物理奥妙。所以本节课的学习过程应是快乐轻松的，能让学生学到许多与生活相关的实用知识，还能够培养他们理论联系实际的科学素养。

(说学情)本节课的主要学习对象是高二理科学生，他们在之前的学习中已经掌握了有关力、热、电、磁、光等基本知识和原理，尤其有关电路、磁场的内容，这是学习本节课的知识储备。近年来，传感器的应用日益普遍，可以说是处处皆是。俗话说“处处留心皆学问”，那么学生只要细心观察，就肯定会发现生活中的传感器的“影子”。然而，他们此前并没有接触有关传感技术的知识，可能并不知道某些实例是传感器的应用，或者略知一二。这就可以作为本节课教学的经验基础，教学中应充分调动学生的思维，积极回忆和联想生活中传感器实例，让他们感觉到传感器其实就在身边，消除一些同学的学习心理障碍。此外，高中

学生可能并不满足只知道“什么是传感器”和“生活中有哪些传感器”，因此这一兴趣特征就能够激发起学生的探究欲望和自主学习的热情，从而为本节课的实验探究提供了有利条件。

(说教学目标)基于新课程标准的要求和对教材内容的分析，结合学生的实际，我将本节课的教学目标设立为以下三个维度：(可不细说)

知识与技能维度：.知道传感器的概念及基本原理;了解干簧管、光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的特性及其工作原理;知道非电学量转换成电学量的技术意义。

过程与方法维度：.通过对实验和生活实例的观察和分析，了解常见传感器的特性及其工作原理;经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力

情感态度与价值观维度：通过演示实验和动手实验，激发学生的学习兴趣;感受传感技术在信息时代的作用与意义，加强物理与sts的联系;培养学生敢于涉难的科学精神，拓展学生的思维，进一步探讨科技发展给人类带来的利与弊。

(说教学重难点)我认为在实现以上教学目标的过程中，教学重点在于：通过实验观察与分析常见传感器的特性及工作原理;知道非电学量转换为电学量的技术意义。

教学难点是通过实验探究常见传感器的敏感元件的工作特性。

(说教学方法)为了突出重点、突破难点，我根据教育心理学家布鲁纳曾提出过着名的“学科结构论”和发现式学习模式的相关理论，将采用多种方法并用的教学方式完成教学。例如实验演示、讲解、学生>阅读、讨论和分组实验探究等多种教学方法，关注科学探究学习目的的达成。

(说教学过程)综上所述，我将教学过程设计如下：

一、创设物理情境，导入新课。我将用自制的“干簧管”演示仪和音乐茶杯演示实验。这样的实验并不同与平常的原理演示实验，更有利于激发学生学习兴趣。学生会立即对自己所观察的现象产生疑惑，激发探索欲望。也符合《课标》中用生活常见的物品做实验的建议。

二、进行新课教学。首先我将和学生一起来分析为什么磁铁能控制灯泡的亮与灭，向学生介绍干簧管的结构和工作原理。然后举一反三，列举生活中常见的

传感器实例，总结出传感器是将一种物理量转换为另一种物理量的元件，尤其是将非电学量转换成电学量的器件。在认知结构中原有的几个观念的基础上学习一个包容性程度更高的命题，这是一种上位学习模式，借鉴了布鲁纳的发现式学习理论。

接着，我引导学生探索音乐水杯的“奥秘”，利用自制的原理演示仪进一步演示规律和深入研究，进而得出光传感器的关键部件——光敏电阻。此时，学生可能对光敏电阻有很多猜想和假设，我就以此为契机引导他们设计实验来探究光敏随光照强弱的变化规律，让他们在探索中学习，发现中学习。这样既提高他们的学习兴趣和热情，也很好地培养学生的动手能力和科学研究能力。小组合作学习能增强学生的合作意识和责任感。

然后，我将以“空调怎样测室温”的提问转入对热敏电阻与热金属电阻的学习。虽然热敏电阻和光敏电阻的工作特性不同，但可以用类似的方法的来研究它。相同的方法在不同地方也可以运用，培养学生迁移学习的意识，不要拘泥一格。此时要注意提示学生实验不仅有“控制变量法”，还有“对照法”。这些都是常见的科学研究方法，这很有利于培养学生认识和分析实际问题的实践能力。符合《课标》中“发挥实验在物理教学中的重要作用”的要求。

霍尔元件原理的解释其实是一个非常好的自主学习材料。因为霍尔元件看似很新鲜，但其原理却是学生早已熟悉的有关磁场作用力的知识。让学生体验学以致用的喜悦，并认识到从自我认识到交流学习的重要性。因此我将通过ppt展示和提供学习参考材料，引导学生自行学习并组织讨论，并结合相应的练习来评价自学结果。

三、课堂小结。与学生一起回顾教学过程。回顾课堂，建构比较完整的知识体系。

四、布置课后研究性课题。打破习题练习的常规，布置研究性课题，这是新课程的一个重要体现。有助于培养学生理论联系实际、动手实践、科学研究的能力。还可以激发学生学习兴趣，加强物理与sts的联系。

第五篇：高中物理传感器总结练习题

高中物理传感器总结练习题

2、美国科学家Willard S.Boyle与GeorgeE.Snith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有 A.发光二极管 B.热敏电阻 C.霍尔元件 D.干电池

3、当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中,下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中,正确的是()A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器 B.电子体温计中主要是采用了温度传感器 C.电脑所用的光电鼠标主要是采用声波传感器 D.电子秤中主要是采用了力电传感器

4、关于电子秤中应变式力电传感器的说法正确的是()A.应变片是由导体材料制成

B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,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

5、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是()A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻 B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻

C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻 D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻

6、用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是()A.红外报警装置 B.走廊照明灯的声控开关 C.自动洗衣机中的压力传感装置 D.电饭煲中控制加热和保温的温控器

7、传感器担负着信息采集的任务，它常常是()A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量 C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成力学量

8、下列技术涉及传感器的应用的是()A．宾馆的自动门 B．工厂、电站的静电除尘 C．家用电饭煲的跳闸和保温 D．声控开关

9、街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()A．压敏性

B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用

10、电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值．如图K46－1所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是()A．甲图的传感器可以用来测量角度 B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度 C．丙图的传感器可以用来测量压力 D．丁图的传感器可以用来测量速度

11、在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象如图K46－2所示，其中可能正确的是()

A

B

C

D

12、如图K46－3所示是一个火警报警器电路的示意图．其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A．I变大，U变小 B．I变小，U变大 C．I变小，U变小 D．I变大，U变大

13、如图K46－4所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A．在温度越高时，热敏电阻阻值越大 B．在温度越高时，热敏电阻阻值越小 C．半导体材料温度升高时，导电性能变差 D．半导体材料温度升高时，导电性能变好

14、酒精测试仪的工作原理如图K46－5所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，R0为定值电阻．如图K46－6所示关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图象正确的是()

图K46－5

15、如图K46－7所示是电熨斗的结构图，下列说法正确的是()A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属

B．常温下，上、下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离 C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移 D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断

图K46－7

16、某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图K46－8甲所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学用电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入如图K46－8乙所示的电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图K46－9甲、乙、丙所示，则下列判断中正确的是()A．AB间是电容器 B．BC间是电感线圈 C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻

甲

乙 图K46－8

甲

乙

丙 图K46－9

三、综合题

17、在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置，如图K46－10所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材)．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价．

图K46－10

18、角速度计可测量飞机、航天器等的转动角速度,其结构如图所示.当系统OO′转动时,元件A发生位移并输出电压信号,成为飞机、航天器等的制导系统的信号源.已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为K、自然长度为L,电源的电动势为E、内阻不计,滑动变阻器总长度为l,电阻分布均匀.系统静止时P在B点,当系统以角速度出每步理由及主要方程)

转动时,请导出输出电压U和的函数式.(要求:写

参考答案

2、【 发光二极管是将电转化为光,干电池是把其他能转化为电能,不能作为传感器.【答案】 BC

3、电视机对无线遥控信号的接收主要接收红外线光,红外线属于电磁波也属于光,A对;电脑所用的光电鼠标主要是采用光电传感器,C错.电子体温计最核心的元件就是感知温度的NTC温度传感器,电子体温计是利用温度传感器输出电信号,再将电流信号转换成液晶数字显示温度,同样能保持被测温度的最高值,B对.电子秤中主要是采用了应变片,属于力电传感器.【答案】 ABD

4、【解析】 应变片是半导体材料制成;应变片的表面拉伸时,其电阻变大,其两端电压变大;传感器输出的是上、下应变片两端的电压之差.【答案】 BD

5、【解析】 热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻不随温度变化,故B项也可能是光敏电阻,B项错;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化,故D项也可能是热敏电阻,D错.【答案】 AC

6、【解析】 红外报警装置正是把光信号转化为电信号的器件.【答案】 A

7、ABC [解析] 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项ABC正确、选项D错误．

8、ACD [解析] 宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A正确；家用电饭煲的加热和保温功能的转换采用了热电传感器，故选项C正确；声控开关采用了声电传感器，故选项D正确．

9、B [解析] 街旁的路灯和江海里的航标都是利用了半导体的光敏性，晚上光照强度很小，光敏电阻器的电阻很大，白天光照强度很大，光敏电阻器的电阻很小，以此控制电路的通断．

10、D [解析] 甲图通过改变角度、乙图通过改变极板正对面积、丙图通过改变板间距离、丁图通过插入电介质的深度来改变电容器的电容量，以达到测量角度、液面高度、压力及位移的目的.11、D [解析] 该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作过程中，先向下加速，后向下减速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，选项D正确．

12、D [解析] 当R3处出现火情时，其电阻增大，电路中的总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，所以报警器两端的电压增大，其中电流表支路的电流也增大．

13、BD [解析] 电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的；电阻率减小，导电性能变好，故选项BD正确．

14、A [解析] 由于二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，则＝kc，电路中U＝IR0＝，则＝，即随变化的函数关系为线性关系，但图象不过坐标原点，选项A正确．

15、BCD [解析] 双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属，这样当温度较高时，双金属片向下弯曲，电路断开；要想得到较高的温度，只需将螺丝下移即可．

16、ABD 直流电路中接入电容器，电路中会产生充电电流，充电完毕后，电流消失；接入定值电阻，瞬间产生稳定电流；接入电感线圈，由于对电流有阻碍作用，不能瞬间达到稳定电流．

三、综合题

17、结论正确

[解析] 设转轮的角速度、转速分别为ω、n，轮子转过θ角所需时间为Δt，通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E.根据法拉第电磁感应定律有E＝N＝N

由闭合电路欧姆定律得，感应电流的平均值 I＝

又Δt＝，n＝联立以上各式，得n＝由此可见，该同学的结论是正确的．

18、【解析】 设稳定状态时,弹簧的伸长为x,物块A在弹力Kx的作用下,做匀速圆周运动

因电阻分布均匀,所以阻值与长度成正比

根据欧姆定律

由以上三式解得.【答案】