人教版选修(3-2)《传感器的应用（二）》word教案

第三节：传感器的应用（二）教案

【教学目标】

1．知识与技能：

（1）、理解温度传感器的应用――电饭锅的工作原理。 （2）、理解温度传感器的应用――测温仪的工作原理。 (3)、理解光电传感器的应用――鼠标器的工作原理 （4）、理解光电传感器的应用――火灾报警器的工作原理。 2．过程与方法：

（1）通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解，进一步地深入认识温度

传感器的应用

（2）通过对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究，认识光传感器的应用。 3．情感、态度与价值观

培养学生的学习兴趣，激发创造的欲望。

【教学重点】：温度、光传感器的应用原理及结构。 【教学难点】：温度、光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】：电饭锅，鼠标器，烟雾式火灾报警器 【教学过程】 一、引入新课

上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音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力、温度、声音传感器？

学生思考后回答：电子秤，动圈式话筒，电容式话筒，驻极体话筒，电熨斗，他们都是传感器。

这节课我们继续来学习一些传感器的应用 二、进行新课

1、温度传感器——电饭锅

电饭锅的主要部件铁氧体，它的特点是常温下，具有铁氧体，能够被磁铁吸引，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

师：阅读教材开头几段，然后合上书。

触点 接线螺丝

永磁铁 感温铁氧体 电热板 转轴 手动开关

问题：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的

电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？

生：随着温度的升高，铁氧体逐渐失去磁性，当温度升高到103℃以上时，铁氧体完全

失去磁性，不吸引任何物体了

思考与讨论：

（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状

态？为什么？

（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？

（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生

哪些动作？

（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？

生1：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再

恢复到图示状态。

生2：水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。

生3：饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温

磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．

生4：如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点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。 2．温度传感器的应用——测温仪

应用温度传感器可以把温度转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来，由于电信号可以由测温地点传输到其他地点，所以应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是吧非电学量转变成电学量的一大优点。

几种常见的测温仪，测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶等，还有红外线敏感元件。

师：阅读上述教材，思考并回答问题。 （1）温度传感器测温仪有何优点？ （2）常见的测温元件有哪些？ (3) 测温仪是如何工作的 (4) 什么是热电偶？

生1：可以远距离读取温度的数值．因为温度信号变成电信号后可以远距离传输． 生2：热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等．

生3：

生4：所谓的热电偶就是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个

闭合回路，当导体A和B的两个焊接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

2

B

A 1

3．光传感器的应用——鼠标器

师：阅读教材60-61页有关内容，思考并回答问题。 （1）鼠标器的主要组成？

（2）鼠标器中光传感器的主要部件是什么？。

滚轴 滚球 红外接收管

码盘 发光二极管

（3）鼠标器的工作原理？ 生：阅读教材，思考并回答问题。

生1：鼠标器的内部结构包括：滚轴x，滚轴y，滚球，码盘，电路板。 生2： 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。 生3：工作原理：当鼠标在左面上滚动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红

外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。计算机分别统计X、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。

4．光传感器的应用——火灾报警器

师：许多会议室、宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器，火灾报警器是光传感器应用的又一实例。

师：引导学生阅读教材有关内容，思考并回答有关问题。

师：以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。

生：报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，光

电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出

这种变化，就会发出警报．

师：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。

白天，将它放在教室中适合阅读的地方，记下电流表的读数，晚上，用它来测灯光对书桌的照明。比较两者的差别。

还可以按照图乙，把光敏电阻R 的引脚穿过硬泡沫塑料板Z 而固定，再罩上内壁涂黑、长度足够的遮光简T ，避免杂散光的干扰然后分别把不同的光源L （如蜡烛、几种不同功率的白炽灯泡、日光灯管等）都放在与光敏电阻相同距离（例如1m ）的位置，比较它们的亮度。

这个实验也可以用硅光电池来做。由于光电池在受到光照时可以自己产生电动势，所以电路中不用电源。

想一想，怎样用如图所示的装置来制作一个摄影用的曝光表？

典型例题：

1、温度传感器的应用

【例1】如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当 a、b端电压 Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃．

解析：设电路两端电压为U，当Uab=0时，有

UUR1?R3

R1?R2R3?Rt解得Rt=20 kΩ

由图乙可知，当Rt=20 kΩ时，t=35℃。 答案：35

2、光传感器的应用

【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和

行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是 ，小车速度的表达式为v= ；行程的表达式为s= 。

解析：这是一道以实际问题为背景的实验题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解决。但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。

根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v=2πR f，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应有P个脉冲被B接收到，因此有

f?n2?Rn，代入上式，有v?。 PP同样，根据行程的意义，应有s?2?Rf，其中f为整个行程中车轮转过的圈数；而

f?N2?RN，所以s?。可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数PP2?Rn2?RN； PPP，速度和行程的表达式如上面两式所示。

答案：车轮的半径R和齿轮齿数P；

【课堂总结】本节课主要学习了以下几个问题：

温度传感器

传感器

的应用

光传感器

电饭锅 测温仪 鼠标器

火灾报警器

各种传感器广泛应用于人们日常生活、生产中，如空调、电冰箱、电饭堡、火灾报警器、路灯自动控制、电脑鼠标器等．传感器把所感受到的物理量，如力、热、磁、光、声等，转换成便于测量的电压、电流等，与电路相结合达到自动控制的目的． 【布置作业】课本P63 1、2 【板书设计】

第三节：传感器的应用（二）

感温铁氧体 电饭锅

温度传感器

热敏电阻、金属热电阻、热电偶、红外线敏感元件

传感器 测温仪 的应用

光传感器

【教学反思】

鼠标器

红外发射管、红外接收管、码盘

火灾报警器 发光二极管、光电三极管。

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，应该鼓励学生自己动手制作一些相关的简单仪器，以增强学生对知识的进一步掌握。增强亲自动手能力。

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