第一篇：高中物理《傳感器的應用實驗》教案[最終版]

高中物理《傳感器的應用實驗》教案轉載

一、教材分析

本節繼第三節介紹四種傳感器的應用實例之后，再進一步拓展學生的視野，提高學生的認識和分析能力以及動手能力，并通過實驗的方法，讓學生在組裝和調試中，更為深入地認識傳感器的應用。

二、教學目標 1．知識目標：

（1）、知道二極管的單向導電性和發光二極管的發光特性。（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。2．能力目標：

通過實驗的方法，讓學生在組裝和調試中，更為深入地認識傳感器的應用。3．情感、態度和價值觀目標：

培養學生的學習興趣，倡導以創新為主，實踐為重的素質教育理念。

三、教學重點難點 重點：傳感器的應用實例。

難點：由門電路控制的傳感器的工作原理。

四、學情分析

我們的學生屬于理解較差，動手能力不好，盡量讓學生多動手，必要時需要教師指導并借助動畫給予直觀的認識。

五、教學方法

PPT課件，演示實驗，講授

六、課前準備

1．學生的學習準備：預習新課，初步把握實驗原理及方法步驟。

2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案。3．教學環境的設計和布置：四人一組，課前準備好斯密特觸發器或非門電路，二極管，三極管，蜂鳴器，滑線變阻器，熱敏電阻，光敏電阻等材料用具。

七、課時安排：1課時

八、教學過程

（一）預習檢查、總結疑惑

檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

（二）情景導入、展示目標。

上節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？ 學生思考后回答：電飯鍋，測溫儀，鼠標器，火災報警器

這節課我們將結合簡單邏輯電路中的知識學習由門電路以及傳感器控制的電路問題。

（三）合作探究、精講點撥。

探究一：（！）普通二極管和發光二極管

1、二極管具有單向導電性

2、發光二極管除了具有單向導電性外，導電時還能發光，普通發光二極管使用磷化鎵或磷砷化鎵等半導體材料制成，直接將電能轉化為光能，該類發光二極管的正向導通電壓大于1.8V。

（2）晶體三極管

1、三極管具有電流放大作用。

2、晶體三極管能夠將微弱的信號放大，晶體三極管的三個極分別是發射極e，基極b和集電極c。

3、傳感器輸出的電流和電壓很小，用一個三極管可以放大幾十倍或幾百倍，三極管的放大作用表現為基極b的電流對集電極c的電流起了控制作用。

（三）邏輯電路

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0，只有當所有輸入端輸入都同為1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1，反之，只有當所有輸入端都為0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1，當輸入為1時，輸出反而是0，非門電路也稱反相器。

4.斯密特電路：

斯密特觸發器是特殊的非門電路，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值1.6V時，輸出端Y會突然從高電平調到低電平0.25V，而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V。斯密特觸發器可以將連續變化的模擬信號轉換為突變的數字信號。而這正是進行光控所需要的。

探究點二：應用實例

1、光控開關

電路組成：斯密特觸發器，光敏電阻，發光二極管LED模仿路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路如圖所示。工作原理：天明時，RG變小，流過R1的電流變大，A端輸入電壓降低到0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V，LED上的電壓低于正向導通電壓1.8V，LED不會發光，當天色暗到一定程度時，RG變大，輸入端A的電壓升高到某一個值1.6V時，輸出端Y突然從高電平跳到低電平0.25V，此時加在LED上的正向電壓大于導通電壓1.8V，二極管LED發光。特別提醒：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：斯密特觸發器，熱敏電阻，蜂鳴器，變阻器，定值電阻，如圖所示。工作原理：常溫下，調整R1的阻值使斯密特觸發器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發聲，當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發器輸入端A電勢升高，當達到某一值（高電平），其輸出端由高電平調到低電平，蜂鳴器通電，從而發出報警聲，R1的阻值不同，則報警器溫度不同。

特別提示：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，要使斯密特觸發器輸入達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。典型例題：

1.與門的輸入端輸入信號為何時，輸出端輸出“1”（）A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1 答案：D 2.或門的輸入端輸入信號為何時，輸出端輸出“0”（）A.0 0 B.1 0 C.0 1 D.1 1 答案：A 3.聯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 答案：A 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 答案：C 5.“第4題”中的整個電路若成為一個或門，則x電路應是（）答案：D

（四）反思總結，當堂檢測。

教師組織學生反思總結本節課的主要內容，并進行當堂檢測。設計意圖：引導學生夯實基礎并對所學內容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）

（五）發導學案、布置預習。

我們已經學習了幾種傳感器的基本元件，這節課后大家可以課下先對本章內容做一個總結并構建知識網絡。完成本節的課后練習及課后延伸拓展作業。設計意圖：總結本章知識。教師課后及時批閱本節的延伸拓展訓練。

九、板書設計

第四節：傳感器的應用實驗教案

1、二極管的特點和作用：單向導電性，發光二極管不但能單向導電性，還能發光。

2、三極管的特點和作用，能放大微弱的電流

3、斯密特觸發器的特點和作用：觸發器其實由6個非門電路組成

4、斯密特觸發器的應用：光控電路，溫度報警器

十、教學反思

學以致用是學習的最終目的，將所學的知識用于實際生活和實際問題中，知識才有實用價值。

第二篇：傳感器實驗教案

實驗一 開關式霍爾傳感器測轉速實驗

一、實驗目的：了解開關式霍爾傳感器測轉速的應用

二、基本原理：開關式霍爾傳感器是線性霍爾元件的輸出信號經放大器放大，再經施密特觸發器整形成矩形波（開關信號）輸出的傳感器。開關式霍爾傳感器測轉速的原理圖如圖所示：當被測圓盤上裝有只磁性體時，圓盤每轉一周，磁場變化6次，開關式霍爾傳感器就同頻率f相應變化輸出，再經轉速表顯示轉速n。

三、實驗儀器：傳感器實驗臺

四、實驗步驟：

1、根據圖將霍爾轉速傳感器安轉于霍爾架上，傳感器的端面對準轉盤上的磁鋼并調節升降桿使傳感器端面與磁鋼之間的間隙大約為2~3mm。

2、將主機箱中的轉速調節電源0~24V旋鈕調到最小（逆時針方向轉到底）后接入電壓表（電壓表量程切換開關打到20V檔）：其它接線按圖所是連接（注意霍爾轉速傳感器的三根引線的序號）：將頻頻轉速表的開關按到轉速檔。

3、檢查接線無誤后合上主機箱電源開關，在小于12V范圍內（電

壓表監測）調節主機箱的轉速調節電源（調節電壓改變直流電機電驅電壓），觀察電機轉動及轉速表的現實情況。

4、從2V開始記錄，每增加1V相應電機轉速的數據（待電機轉速穩定后讀取數據）；畫出電機的V-n（電機電驅電壓與電機轉速的關系）特性曲線，實驗完畢，關閉電源。

五、思考題：

利用開關式霍爾傳感器測轉速時被測對象要滿足什么條件？

實驗二

磁電式傳感器測轉速實驗

一、實驗目的：了解磁電式測量轉速的原理。

二、基本原理：磁電傳感器是一種將被測物理量轉化成為感應電勢的傳感器，也稱為電 動式傳感器。根據電磁感應定律，一個匝數為N的線圈在磁場中切割磁力線時穿過線圈的磁通量發生變化，線圈兩端就會產生感應電勢，線圈中感應電勢為：e??Nd?dB??NS。在線圈匝數一定的情況下，感應電勢的大小與穿過該線圈的磁dtdt通變化率成正比。當傳感器的線圈匝數和永久磁鋼選定（即磁場強度已定）后，使穿過線圈的磁通量發生變化的方法有兩種：一種是讓線圈和磁力線作相對運動，即利用線圈切割磁力線而使線圈產生感應電勢；另一種則是把線圈和磁鋼部固定，靠銜鐵運動來改變磁路中的磁阻，從而改變通過線圈的磁通。因此，磁電式傳感器可分為兩大類型：動磁式及可動銜鐵式（即可變磁阻式）。本實驗應用動磁式磁電傳感器，實驗原理框圖如圖20-1所示。當轉動盤上嵌入6個磁鋼時，轉動盤每轉一周磁電傳感器感應電勢e產生6次的變化，感應電勢e通過放大，整形由頻率表顯示f，轉速n=10f。

三、需用器件與單元：

0~24V直流穩壓電源、電壓表、頻頻/轉速表；磁電式傳感器、轉動源。

四、實驗步驟：

磁電式轉速傳感器測速試驗除了傳感器不用接電源外（傳感器探頭中心與轉盤磁鋼 對準），其它完全與開關式霍爾傳感器測轉速原理相同；請按圖20-2示意按裝、接線并按照實驗九中的步驟做實驗。實驗完畢，關閉電源。

五、思考題：

磁電式轉速傳感器測很低的轉速時會降低精度，甚至不能測量。如何創造條件保證磁電式轉速傳感器正常測轉速？能說明理由嗎？

實驗三

光纖位移傳感器

一、實驗目的：了解光纖位移傳感器的工作原理和性能。

二、基本原理：光纖傳感器是利用光纖的特性研制而成的傳感器。光纖具有很多優異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能，絕緣、無感應的電氣性能，耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能耐等，它還能夠在人達不到的地方（如高溫區），或者對人有害的地區（如核輻射區），起到人的耳目作用，而且還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。

光纖傳感器主要分為兩種：功能型光纖傳感器及肺功能型光纖傳感器（也稱為物性性和結構型）。功能型光纖傳感利用對外界信息具有敏感能力和檢測功能的光纖，構成“傳”和“感”合為一體的傳感器。這里光纖不僅起傳光的作用，而且還起敏感作用。工作時利用檢測量去改變描述光束的一些基本參數，如光的強度、相位、偏振、頻率等，它們的改變反應了被測量的變化。由于對光信號的檢測通常使用光電二極管等光電元件，所以光的那些參數的變化，最終都要被光接受器接受并被轉化成強度及相位的變化。這些變化信號處理后，就可得到被測的物理量。應用光纖傳感器的這種特性可以實現力，壓力、溫度等物理參數的測量。非功能型光纖傳感器主要是利用光纖對光的傳輸作用，由其它敏感元件與光纖信息傳輸同路組成測試系統，光纖在此僅起傳輸作用。

本實驗采用的是傳光型光纖傳感器，它由兩束光纖混合后，組成Y形光纖，半圓分布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接發射光束，另一束端部與光電轉換器相接接受光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測物體相距d,由光源發出的光纖傳到端部出射后再經被測體放射回來，另一束光纖接收光信號由光電器轉換器轉化成電量，如圖26-1。

傳光型光纖傳感器位移量測是根據傳送光纖的光場與受訊光纖交叉地方視景做決定。當光纖探頭與被測物體接觸或零間隙時（d=0），則全部傳輸光量直接被反射至傳輸光纖。沒有提供光給接收端之光纖，輸出訊號便增大，當探頭與被測物之距離增加時，接受端之光纖接受之光量也越多，輸出訊號便增大，當探頭與被測物之距離增加到一定值時，接受端光纖全部被照明為止，此時也被稱之為“光峰值”。達到光峰值后，探針與被測物之距離繼續增加時，將造成放射光擴散或超過接收端接收視野。使得輸出信號與量測距離成反比例關系。如圖26-2曲線所示，一般都選用線性范圍較好的前坡為測試區域。

三、器件與單元：

直流穩壓電源、萬用電表、Y型光纖傳感器、測微頭、反射面（拋光鐵圓片）

四、實驗步驟：

1、觀察光纖結構，兩根多模光纖組成Y型位移傳感器，將兩根光纖尾部端面（包括鐵部）對準自然光照射，觀察探頭端面現象，當其中一根光纖的尾部端面用不透光紙擋住時，在探頭端觀察半圓雙D型結構。

2、按圖安裝接線，注意：（1）安裝光纖時，要用手捏住兩根光纖尾部的包鐵部份輕輕插入光電座中，不能用手拔捏光纖的黑色包皮部分，插入時不能用力，

第三篇：傳感器的應用教案

傳感器的應用教案

【教學目標】 1.知識與技能:(1)、了解傳感器應用的一般模式;(2)、理解應變式力傳感器的應用――電子秤的工作原理。(3)、理解聲傳感器的應用――話筒的工作原理。

4、理解溫度傳感器的應用――電熨斗的工作原理(5)、會設計簡單的有關傳感器應用的控制電路。2.過程與方法: 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。

3.情感、態度與價值觀 激發學生的學習興趣,培養動手能力,提高創新意識,提高物理理論知識與實際相結合的綜合實踐能力。

【教學重點】:各種傳感器的應用原理及結構。【教學難點】:各種傳感器的應用原理及結構。【教學方法】:PPT課件,演示實驗,講授

【教學用具】:小型電子秤,話筒,電熨斗、示波器。【教學過程】

一、引入新課

師:上節課我們學習了傳感器及其工作原理。傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量,并把它們按照一定的規律轉化成電壓、電流等電學量,或轉化為電路通斷的一類元件。請大家回憶一下光敏電阻、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? 學生思考后回答:光敏電阻將光學量轉化為電阻這個電學量。熱敏電阻將溫度這個熱學量轉化為電阻這個電學量。霍爾元件把磁感應強度這個磁學量轉化為電壓這個電學量。這節課我們來學習傳感器的應用

二、進行新課

1、傳感器應用的一般模式

師: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,傳感器產生的信號非常微弱,要想觸發控制電路,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。

生: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。

師:下面學習幾個傳感器應用的實例。2.力傳感器的應用----電子秤

師:閱讀教材61頁最后一段,思考并回答問題。

(1)電子秤使用的測力裝置是什么?它是由什么元件組成的?(2)簡述力傳感器的工作原理。

(3)應變片能夠把什么力學量轉化為什么電學量? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:電子秤的測力裝置是力傳感器,它是由一個金屬梁和兩個應變片一起組成了測力部分。

生2:在金屬梁沒有力的情況下,金屬梁處于水平狀態,梁的上下應變片的長度沒變且相等,兩應變片的電阻大小也相等,當給金屬梁施加豎直向下的力時,金屬梁會向下彎曲,使得金屬梁上面的應變片被拉長,電阻變大,兩端電壓也變大,而下邊的應變片被擠壓收縮,電阻變小,兩端的電壓也減小,使得兩應變片兩端電壓值不相等,存在差值,控制電路就通過這個差值,經過放大電路將差值信號放大,再在顯示器上顯示出數字,即力F的大小。生3:應變片能夠將形變這個力學量轉化為電阻這個電學量。

師:總結點評,結合板畫強調講解應變片測力原理。3.聲傳感器的應用-----話筒

師:閱讀教材62頁有關內容,思考并回答問題。(1)話筒的作用是什么?(2)說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。

(3)說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優點是什么?(4)駐極體話筒的工作原理是什么?有何優點? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:話筒的作用是把聲音信號轉化為電信號。

生2:動圈式話筒的工作原理是電磁感應現象。膜片接收到聲波后引起振動,連接在膜片上的線圈隨著一起振動,線圈在永磁體的磁場里振動從而產生感應電流(電信號),感應電流的大小和方向都變化,振幅和頻率的變化都由聲波決定,這個信號電流經擴音器放大后傳給揚聲器,從揚聲器中就發出放大的聲音。

生3:電容式話筒的工作原理:利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電.當聲波使膜片振動時,電容發生變化,電路中形成變化的電流,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規律相同的電壓.優點:保真度好。

生4:駐極體話筒的原理同電容式話筒,只是其內部感受聲波的是駐極體塑料薄膜.優點:體積小,重量輕,價格便宜,靈敏度高,工作電壓低。

師:指出:駐極體話筒利用了電介質的極化現象:將電介質放入電場中,在前后兩個表面上會分別出現正電荷與負電荷的現象.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,這種材料稱為駐極體.師: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。生:觀察實驗現象。現象:不同的聲波信號,熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產生的電信號是由接收到的聲波控制的。4.溫度傳感器的應用---電熨斗

師: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,可以控制小燈泡的亮和滅。生:做實驗,觀察實驗現象。

師: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的? 參考答案:(1)常溫下,上、下觸點應是接觸的,但溫度過高時,由于雙金屬片受熱膨脹系數不同,上部金屬膨脹大,下部金屬膨脹小,則雙金屬片向下彎曲,使觸點分離,從而切斷電源,停止加熱.溫度降低后,雙金屬片恢復原狀,重新接通電路加熱,這樣循環進行,起到自動控制溫度的作用.(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度,此時可通過調溫旋鈕調節升降螺絲,升降螺絲帶動彈性鋼片升降,從而改變觸點接觸的難易,達到控制在不同溫度的目的.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,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,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。

(三)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2.0 kg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在的示數均為 10 N(取g10 m/s2).(1)若傳感器a的示數為 14 N、b的示數為6.0 N,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的示數為零.分析:傳感器上所顯示出的力的大小,即彈簧對傳感器的壓力,據牛頓第三定律知,此即為彈簧上的彈力大小,亦即該彈簧對滑塊的彈力大小.解:(1)如圖所示,依題意:左側彈簧對滑塊向右的推力 F114N,右側彈簧對滑塊的向左的推力 F26.0 N.滑塊所受合力產生加速度a1,根據牛頓第二定律有 得4 m/s2 a1與F1同方向,即向前(向右).(2)a傳感器的讀數恰為零,即左側彈簧的彈力,因兩彈簧相同,左彈簧伸長多少,右彈簧就縮短多少,所以右彈簧的彈力變為N。滑塊所受合力產生加速度,由牛頓第二定律得,a210m/s2,方向向左.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,使電容發生變化,導致話筒所在電路中的其它量發生變化,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)(A)距離變化(B)正對面積變化(C)介質變化(D)電壓變化

【課堂總結】 本節課主要學習了以下幾個問題: 力傳感器的應用---電子秤

聲傳感器的應用---話筒

溫度傳感器的應用---電熨斗 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.【布置作業】課本P58-59 1、2、3 【板書設計】 第二節:傳感器的應用

一、傳感器應用的一般模式示意圖

二、力傳感器的應用---電子秤

三、聲傳感器的應用----話筒

四、溫度傳感器的應用---電熨斗

【教學反思】

思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學的根本;親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花,水中月。

第四篇：傳感器的應用教案

我講課的題目是“傳感器及其工作原理”，選自人民教育出版社高中物理課程標準實驗教科書選修3-2第六章第一節。

(課標要求)《普通高中物理課程標準(實驗稿)》對本章內容的內容標準是是知道非電學量轉換成電學量的技術意義，通過實驗知道常見傳感器的工作原理，列舉傳感器在生活和生產中的應用。活動建議是調查日常生活中的傳感器的應用，利用傳感器制作簡單的自動控制裝置。《課標》將“傳感器”列為選修3-2模塊的二級主題，集中體現了《課標》對科學、技術與社會相互關系的關注，這部分內容也是《課標》中“在課程內容上體現時代性”的一個標志。本節有關技術的內容十分豐富，但是在教學要求上不同于技術課程，它側重于物理原理在傳感技術中的應用。

(說教材)本節課內容是第六章的第一節。第六章是繼電磁感應、交變電流之后的一個獨立章節，是新課程新增的教學內容，而本節課又是本章的開篇之作。因此本節課既是之后學習的鋪墊和準備，也能夠充分展現新課程的“讓物理貼近生活，讓物理走向社會”的理念。本節課內容有“什么是傳感器”、“光敏電阻”、“熱敏電阻和熱金屬電阻”以及“霍爾元件”四部分。

本節課教學內容的主要特點是定性研究一些原理性基礎知識，但不做定量的計算。教學的關鍵在于多舉例子和多做實驗，很多初看起來的很神秘的原理，動手一做就可明白其中的物理奧妙。所以本節課的學習過程應是快樂輕松的，能讓學生學到許多與生活相關的實用知識，還能夠培養他們理論聯系實際的科學素養。

(說學情)本節課的主要學習對象是高二理科學生，他們在之前的學習中已經掌握了有關力、熱、電、磁、光等基本知識和原理，尤其有關電路、磁場的內容，這是學習本節課的知識儲備。近年來，傳感器的應用日益普遍，可以說是處處皆是。俗話說“處處留心皆學問”，那么學生只要細心觀察，就肯定會發現生活中的傳感器的“影子”。然而，他們此前并沒有接觸有關傳感技術的知識，可能并不知道某些實例是傳感器的應用，或者略知一二。這就可以作為本節課教學的經驗基礎，教學中應充分調動學生的思維，積極回憶和聯想生活中傳感器實例，讓他們感覺到傳感器其實就在身邊，消除一些同學的學習心理障礙。此外，高中

學生可能并不滿足只知道“什么是傳感器”和“生活中有哪些傳感器”，因此這一興趣特征就能夠激發起學生的探究欲望和自主學習的熱情，從而為本節課的實驗探究提供了有利條件。

(說教學目標)基于新課程標準的要求和對教材內容的分析，結合學生的實際，我將本節課的教學目標設立為以下三個維度：(可不細說)

知識與技能維度：.知道傳感器的概念及基本原理;了解干簧管、光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件的特性及其工作原理;知道非電學量轉換成電學量的技術意義。

過程與方法維度：.通過對實驗和生活實例的觀察和分析，了解常見傳感器的特性及其工作原理;經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養學生的觀察能力、實踐能力和創新思維能力

情感態度與價值觀維度：通過演示實驗和動手實驗，激發學生的學習興趣;感受傳感技術在信息時代的作用與意義，加強物理與sts的聯系;培養學生敢于涉難的科學精神，拓展學生的思維，進一步探討科技發展給人類帶來的利與弊。

(說教學重難點)我認為在實現以上教學目標的過程中，教學重點在于：通過實驗觀察與分析常見傳感器的特性及工作原理;知道非電學量轉換為電學量的技術意義。

教學難點是通過實驗探究常見傳感器的敏感元件的工作特性。

(說教學方法)為了突出重點、突破難點，我根據教育心理學家布魯納曾提出過著名的“學科結構論”和發現式學習模式的相關理論，將采用多種方法并用的教學方式完成教學。例如實驗演示、講解、學生>閱讀、討論和分組實驗探究等多種教學方法，關注科學探究學習目的的達成。

(說教學過程)綜上所述，我將教學過程設計如下：

一、創設物理情境，導入新課。我將用自制的“干簧管”演示儀和音樂茶杯演示實驗。這樣的實驗并不同與平常的原理演示實驗，更有利于激發學生學習興趣。學生會立即對自己所觀察的現象產生疑惑，激發探索欲望。也符合《課標》中用生活常見的物品做實驗的建議。

二、進行新課教學。首先我將和學生一起來分析為什么磁鐵能控制燈泡的亮與滅，向學生介紹干簧管的結構和工作原理。然后舉一反三，列舉生活中常見的

傳感器實例，總結出傳感器是將一種物理量轉換為另一種物理量的元件，尤其是將非電學量轉換成電學量的器件。在認知結構中原有的幾個觀念的基礎上學習一個包容性程度更高的命題，這是一種上位學習模式，借鑒了布魯納的發現式學習理論。

接著，我引導學生探索音樂水杯的“奧秘”，利用自制的原理演示儀進一步演示規律和深入研究，進而得出光傳感器的關鍵部件——光敏電阻。此時，學生可能對光敏電阻有很多猜想和假設，我就以此為契機引導他們設計實驗來探究光敏隨光照強弱的變化規律，讓他們在探索中學習，發現中學習。這樣既提高他們的學習興趣和熱情，也很好地培養學生的動手能力和科學研究能力。小組合作學習能增強學生的合作意識和責任感。

然后，我將以“空調怎樣測室溫”的提問轉入對熱敏電阻與熱金屬電阻的學習。雖然熱敏電阻和光敏電阻的工作特性不同，但可以用類似的方法的來研究它。相同的方法在不同地方也可以運用，培養學生遷移學習的意識，不要拘泥一格。此時要注意提示學生實驗不僅有“控制變量法”，還有“對照法”。這些都是常見的科學研究方法，這很有利于培養學生認識和分析實際問題的實踐能力。符合《課標》中“發揮實驗在物理教學中的重要作用”的要求。

霍爾元件原理的解釋其實是一個非常好的自主學習材料。因為霍爾元件看似很新鮮，但其原理卻是學生早已熟悉的有關磁場作用力的知識。讓學生體驗學以致用的喜悅，并認識到從自我認識到交流學習的重要性。因此我將通過ppt展示和提供學習參考材料，引導學生自行學習并組織討論，并結合相應的練習來評價自學結果。

三、課堂小結。與學生一起回顧教學過程。回顧課堂，建構比較完整的知識體系。

四、布置課后研究性課題。打破習題練習的常規，布置研究性課題，這是新課程的一個重要體現。有助于培養學生理論聯系實際、動手實踐、科學研究的能力。還可以激發學生學習興趣，加強物理與sts的聯系。

第五篇：高中物理傳感器總結練習題

高中物理傳感器總結練習題

2、美國科學家Willard S.Boyle與GeorgeE.Snith因電荷耦合器件(CCD)的重要發明榮獲2009諾貝爾物理學獎.CCD是將光學量轉變成電學量的傳感器.下列器件可作為傳感器的有 A.發光二極管 B.熱敏電阻 C.霍爾元件 D.干電池

3、當前傳感器被廣泛應用于各種電器、電子產品之中,下述關于常用的幾種家用電子器件所采用傳感器說法中,正確的是()A.電視機對無線遙控信號的接收主要是采用了光電傳感器 B.電子體溫計中主要是采用了溫度傳感器 C.電腦所用的光電鼠標主要是采用聲波傳感器 D.電子秤中主要是采用了力電傳感器

4、關于電子秤中應變式力電傳感器的說法正確的是()A.應變片是由導體材料制成

B.當應變片的表面拉伸時,其電阻變大;反之,變小 C.傳感器輸出的是應變片上的電壓 D.外力越大,輸出的電壓差值也越大

5、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件,這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點后,用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中,觀察歐姆表的示數,下列說法中正確的是()A.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數變化較大,這只元件一定是熱敏電阻 B.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數不變化,這只元件一定是定值電阻

C.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數變化較大,這只元件一定是光敏電阻 D.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數相同,這只元件一定是定值電阻

6、用遙控器調換電視機頻道的過程,實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程.下列屬于這類傳感器的是()A.紅外報警裝置 B.走廊照明燈的聲控開關 C.自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器

7、傳感器擔負著信息采集的任務，它常常是()A．將力學量(如形變量)轉變成電學量 B．將熱學量轉變成電學量 C．將光學量轉變成電學量 D．將電學量轉變成力學量

8、下列技術涉及傳感器的應用的是()A．賓館的自動門 B．工廠、電站的靜電除塵 C．家用電飯煲的跳閘和保溫 D．聲控開關

9、街旁的路燈、江海里的航標都要求在夜晚亮、白天熄，利用半導體的電學特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現了自動控制，這是利用半導體的()A．壓敏性

B．光敏性 C．熱敏性 D．三種特性都利用

10、電容式傳感器是用來將各種非電信號轉變為電信號的裝置．由于電容器的電容取決于極板正對面積、極板間距離以及極板間的電介質這幾個因素，當某一物理量發生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而又可推出另一個物理量的值．如圖K46－1所示是四種電容式傳感器的示意圖，關于這四個傳感器的作用，下列說法不正確的是()A．甲圖的傳感器可以用來測量角度 B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度 C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力 D．丁圖的傳感器可以用來測量速度

11、在探究超重和失重規律時，某體重為G的同學站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動作．傳感器和計算機相連，經計算機處理后得到壓力F隨時間t變化的圖象如圖K46－2所示，其中可能正確的是()

A

B

C

D

12、如圖K46－3所示是一個火警報警器電路的示意圖．其中R3為用半導體熱敏材料制成的傳感器，這種半導體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而增大．值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器．當傳感器R3所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是()A．I變大，U變小 B．I變小，U變大 C．I變小，U變小 D．I變大，U變大

13、如圖K46－4所示的電路中，當半導體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時，電流表示數增大，則說明()A．在溫度越高時，熱敏電阻阻值越大 B．在溫度越高時，熱敏電阻阻值越小 C．半導體材料溫度升高時，導電性能變差 D．半導體材料溫度升高時，導電性能變好

14、酒精測試儀的工作原理如圖K46－5所示，其中P是半導體型酒精氣體傳感器，該傳感器電阻r′的倒數與酒精氣體的濃度c成正比，R0為定值電阻．如圖K46－6所示關于電壓表示數的倒數()與酒精氣體濃度的倒數()之間關系的圖象正確的是()

圖K46－5

15、如圖K46－7所示是電熨斗的結構圖，下列說法正確的是()A．雙金屬片上層金屬的膨脹系數小于下層金屬

B．常溫下，上、下觸點接觸；溫度過高時，雙金屬片發生彎曲使上、下觸點分離 C．需要較高溫度熨燙時，要調節調溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移 D．雙金屬片溫度傳感器的作用是控制電路的通斷

圖K46－7

16、某一電學黑箱內可能有電容器、電感線圈、定值電阻等元件，在接線柱間以如圖K46－8甲所示的“Z”字形連接(兩接線柱間只有一個元件)．為了確定各元件種類，小華同學用電流傳感器(相當于電流表)與一直流電源、滑動變阻器、開關串聯后，分別將AB、BC、CD接入如圖K46－8乙所示的電路，閉合開關，計算機顯示的電流隨時間變化的圖象分別如圖K46－9甲、乙、丙所示，則下列判斷中正確的是()A．AB間是電容器 B．BC間是電感線圈 C．CD間是電容器 D．CD間是定值電阻

甲

乙 圖K46－8

甲

乙

丙 圖K46－9

三、綜合題

17、在開展研究性學習的過程中，某同學設計了一個利用線圈測量轉輪轉速的裝置，如圖K46－10所示，在輪子的邊緣貼上小磁體，將小線圈靠近輪邊放置，接上數據采集器和電腦(即DIS實驗器材)．如果小線圈的面積為S，圈數為N匝，小磁體附近的磁感應強度最大值為B，回路的總電阻為R，實驗發現，輪子轉過θ角，小線圈的磁感應強度由最大值變為零．因此，他說“只要測得此時感應電流的平均值I，就可以測出轉輪轉速的大小．”請你運用所學的知識，通過計算對該同學的結論作出評價．

圖K46－10

18、角速度計可測量飛機、航天器等的轉動角速度,其結構如圖所示.當系統OO′轉動時,元件A發生位移并輸出電壓信號,成為飛機、航天器等的制導系統的信號源.已知A的質量為m,彈簧的勁度系數為K、自然長度為L,電源的電動勢為E、內阻不計,滑動變阻器總長度為l,電阻分布均勻.系統靜止時P在B點,當系統以角速度出每步理由及主要方程)

轉動時,請導出輸出電壓U和的函數式.(要求:寫

參考答案

2、【 發光二極管是將電轉化為光,干電池是把其他能轉化為電能,不能作為傳感器.【答案】 BC

3、電視機對無線遙控信號的接收主要接收紅外線光,紅外線屬于電磁波也屬于光,A對;電腦所用的光電鼠標主要是采用光電傳感器,C錯.電子體溫計最核心的元件就是感知溫度的NTC溫度傳感器,電子體溫計是利用溫度傳感器輸出電信號,再將電流信號轉換成液晶數字顯示溫度,同樣能保持被測溫度的最高值,B對.電子秤中主要是采用了應變片,屬于力電傳感器.【答案】 ABD

4、【解析】 應變片是半導體材料制成;應變片的表面拉伸時,其電阻變大,其兩端電壓變大;傳感器輸出的是上、下應變片兩端的電壓之差.【答案】 BD

5、【解析】 熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化,定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化,故B項也可能是光敏電阻,B項錯;光敏電阻的阻值隨光照變化而變化,定值電阻和熱敏電阻不隨之變化,故D項也可能是熱敏電阻,D錯.【答案】 AC

6、【解析】 紅外報警裝置正是把光信號轉化為電信號的器件.【答案】 A

7、ABC [解析] 傳感器是將所感受到的不便于測量的物理量(如力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的物理量(一般是電學量)的一類元件．故選項ABC正確、選項D錯誤．

8、ACD [解析] 賓館的自動門采用了光電傳感器，故選項A正確；家用電飯煲的加熱和保溫功能的轉換采用了熱電傳感器，故選項C正確；聲控開關采用了聲電傳感器，故選項D正確．

9、B [解析] 街旁的路燈和江海里的航標都是利用了半導體的光敏性，晚上光照強度很小，光敏電阻器的電阻很大，白天光照強度很大，光敏電阻器的電阻很小，以此控制電路的通斷．

10、D [解析] 甲圖通過改變角度、乙圖通過改變極板正對面積、丙圖通過改變板間距離、丁圖通過插入電介質的深度來改變電容器的電容量，以達到測量角度、液面高度、壓力及位移的目的.11、D [解析] 該同學站在壓力傳感器上完成一次下蹲動作過程中，先向下加速，后向下減速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，選項D正確．

12、D [解析] 當R3處出現火情時，其電阻增大，電路中的總電阻增大，總電流減小，路端電壓增大，所以報警器兩端的電壓增大，其中電流表支路的電流也增大．

13、BD [解析] 電流表的示數增大，說明電路中的電流增大，電阻減小，所以這個熱敏電阻的電阻率是隨溫度的升高而降低的；電阻率減小，導電性能變好，故選項BD正確．

14、A [解析] 由于二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻的倒數與酒精氣體的濃度成正比，則＝kc，電路中U＝IR0＝，則＝，即隨變化的函數關系為線性關系，但圖象不過坐標原點，選項A正確．

15、BCD [解析] 雙金屬片上層金屬的膨脹系數應大于下層金屬，這樣當溫度較高時，雙金屬片向下彎曲，電路斷開；要想得到較高的溫度，只需將螺絲下移即可．

16、ABD 直流電路中接入電容器，電路中會產生充電電流，充電完畢后，電流消失；接入定值電阻，瞬間產生穩定電流；接入電感線圈，由于對電流有阻礙作用，不能瞬間達到穩定電流．

三、綜合題

17、結論正確

[解析] 設轉輪的角速度、轉速分別為ω、n，輪子轉過θ角所需時間為Δt，通過線圈的磁通量的變化量為ΔΦ，線圈中產生的感應電動勢的平均值為E.根據法拉第電磁感應定律有E＝N＝N

由閉合電路歐姆定律得，感應電流的平均值 I＝

又Δt＝，n＝聯立以上各式，得n＝由此可見，該同學的結論是正確的．

18、【解析】 設穩定狀態時,彈簧的伸長為x,物塊A在彈力Kx的作用下,做勻速圓周運動

因電阻分布均勻,所以阻值與長度成正比

根據歐姆定律

由以上三式解得.【答案】