高中物理 第5章 傳感器及其應(yīng)用 第3節(jié) 大顯身手的傳感器課件 魯科版選修3-2

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1、第3節(jié)大顯身手的傳感器,,記 學(xué)習(xí)目標(biāo),1了解傳感器應(yīng)用的一般模式 2了解力傳感器在洗衣機(jī)上的應(yīng)用了解光傳感器在自動(dòng)門上的應(yīng)用 3了解電容傳感器在指紋識(shí)別器上的應(yīng)用了解傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用 4感受傳感器技術(shù)給人類生活帶來的便利，了解傳感器應(yīng)用的設(shè)計(jì)思路,,學(xué) 基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué),全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位控制裝置使用了______傳感器當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的高度時(shí)自動(dòng)_______進(jìn)水電磁閥門，_______洗滌電動(dòng)機(jī)電源,一、洗衣機(jī)水位控制系統(tǒng),壓力,關(guān)閉,接通,1控制自動(dòng)門開關(guān)的是一種__________傳感器 2自動(dòng)門工作流程,二、自動(dòng)門,紅外線,指紋識(shí)別器是通過________傳感器來識(shí)別指紋的手指皮膚與電

2、容傳感器表面構(gòu)成了__________，由于指紋的凹凸導(dǎo)致不同位置的電容差異,三、指紋識(shí)別器,電容,電容陣列,1機(jī)器人傳感器的分類 機(jī)器人傳感器分為_______傳感器和_______傳感器 2傳感器用途 (1)_______傳感器用于感知外部__________和外界事物對機(jī)器人的_______，使機(jī)器人擁有類似人的_______、______、觸覺、嗅覺、味覺等感覺，從而使機(jī)器人具有擬人化的特點(diǎn) (2)_______傳感器(如角度傳感器、____________等)，用于檢測機(jī)器人的________,四、傳感器與機(jī)器人,外部,內(nèi)部,外部,工作環(huán)境,刺激,視覺,聽覺,內(nèi)部,關(guān)節(jié)傳感器,狀態(tài),

3、,悟 名師指點(diǎn),1紅外線傳感器的工作原理 任何物質(zhì)，只要它具有一定的溫度(高于絕對零度)都能輻射紅外線；且溫度不同的物體輻射出的紅外線波長不同，探測器的敏感元件接收到物體發(fā)出的紅外線，并將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸出，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路工作,一、紅外線傳感器的工作原理及應(yīng)用,3紅外線傳感器的應(yīng)用 紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析、無損探傷等，在氣象預(yù)報(bào)、衛(wèi)星遙感、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,4自動(dòng)門上的紅外傳感器 人體輻射的紅外線波長為9 m10 m，傳感器探測元件的波長靈敏度在0.2 m20 m范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變，在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長范

4、圍為7 m10 m，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其他物體發(fā)出的紅外線全部吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器,(1)紅外線用肉眼看不到 (2)不同物質(zhì)發(fā)出的紅外線不同 (3)一切物體均發(fā)出紅外線,1下列裝置中不使用紅外線傳感器的是() A電視遙控裝置B紅外線溫度計(jì) C衛(wèi)星遙感 D電子臺(tái)秤 答案：D,1機(jī)器人的構(gòu)成 機(jī)器人主要包括三個(gè)部分：環(huán)境信息采集部分(相當(dāng)于人的感覺器官)、環(huán)境識(shí)別和動(dòng)作控制部分(相當(dāng)于人的大腦)、動(dòng)作部分(相當(dāng)于人的手、腳等) 2機(jī)器人的感覺 傳感器是機(jī)器人的感覺器官，外部傳感器用于感知外部工作環(huán)境和外界事物對機(jī)器人的刺激，各種傳感器和機(jī)器人的感

5、覺的對應(yīng)關(guān)系見下表：,二、傳感器使機(jī)器人擁有哪些感覺？分別是哪種傳感器的功勞？,機(jī)器人的發(fā)展方向是高度擬人的人工智能機(jī)器人；但目前的電腦運(yùn)算能力、傳感器制造技術(shù)等均相距甚遠(yuǎn),2機(jī)器人通過哪種傳感器感知周圍環(huán)境，從而避開障礙物() A溫度傳感器 B壓力傳感器 C味覺傳感器 D視覺傳感器 解析：機(jī)器人通過“眼睛”(攝像機(jī))即視覺傳感器感知周圍景物，從而避開障礙物 答案：D,,講 典例精析,傳感器的應(yīng)用,已知敏感元件的質(zhì)量為m，兩側(cè)彈簧的勁度系數(shù)均為k，電源電動(dòng)勢為E，電源內(nèi)阻不計(jì)滑動(dòng)變阻器的總電阻值為R，有效長度為l.靜態(tài)時(shí)，輸出電壓為U0，試推導(dǎo)加速度a與輸出電壓U的關(guān)系式,由于系統(tǒng)整體做加速運(yùn)

6、動(dòng)，敏感元件使兩彈簧均發(fā)生形變l，同時(shí)滑動(dòng)變阻器上的滑動(dòng)觸頭也會(huì)同步的滑動(dòng)l，因而綜合運(yùn)用牛頓第二定律和閉合電路歐姆定律即可求解,11：如圖所示是某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個(gè)滑動(dòng)頭，P1可以在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng)，彈簧處于原長時(shí)，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過放大，通過轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤自身質(zhì)量為m0，電源電動(dòng)勢為正，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：,(1)托盤上未放物體時(shí)，在托盤自身重力作用下，P1離A的

7、距離x1. (2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí)，P1離A的距離x2. (3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A的距離也為x1，從而使P1、P2間的電壓為零校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式,光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，其中就有可用于街道的路燈自動(dòng)控制開關(guān)下圖為實(shí)驗(yàn)所用器材，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為電流放大器，D為路燈，請連成正確的電路，達(dá)到日出路燈熄、日落路燈亮的效果，并說明此電路的工作原理,用傳感器設(shè)計(jì)簡單的自動(dòng)控制電路,解析：連線如圖所示,,原理：白天，光照強(qiáng)，光敏電阻A阻值小，控制電

8、路中電流大，電磁鐵磁力強(qiáng)，將銜鐵吸合，兩觸點(diǎn)分離，路燈電路不通，燈不亮；傍晚，日落后光照弱，光敏電阻A阻值大，控制電路中電流小，電磁鐵磁力弱，銜鐵向上移使兩觸點(diǎn)接觸，路燈電路接通，燈亮,21：如圖所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈，P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱電磁繼電器與傳感器配合可完成自動(dòng)控制的要求，其工作方式是(),,AA與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián) BA與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián) CC與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián) DC與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián) 解析：由圖可知A、B與電磁繼電器線

9、圈相連，所以A、B應(yīng)接信號(hào)電壓，控制電磁繼電器工作與否，從而使C、D接通或斷開，進(jìn)而起到控制作用故正確答案為A 答案：A,,試 綜合應(yīng)用,如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車的加速度，金屬球的質(zhì)量為m，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長為L的均勻電阻絲，其阻值為R，金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)，電阻絲的中心C焊接一根導(dǎo)線，從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V，(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì)),傳感器與力、電的綜合,圖中虛線OC與AB垂直，且OCh，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車中并使AB沿車前進(jìn)的方向列車靜止時(shí)

10、金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表V的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小,,當(dāng)列車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，試導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)U，的關(guān)系式(用U、U、L、h及重力加速度g等表示) 思路點(diǎn)撥：列車的加速度變化時(shí)，懸球的位置發(fā)生變化，從而使電壓表的示數(shù)發(fā)生變化，根據(jù)閉合電路歐姆定律和牛頓第二定律求得a與U的關(guān)系,在傳感器的應(yīng)用中，電路與力的知識(shí)是經(jīng)常用到的，對閉合電路歐姆定律和牛頓第二定律應(yīng)熟練掌握,31：如圖甲是汽車過橋時(shí)對不同類型橋面壓力變化的實(shí)驗(yàn)采用DIS方法對模型進(jìn)行測量，其結(jié)果如圖乙中電腦屏幕所示,,(1)圖甲中的傳感器為____________傳感

11、器； (2)圖甲中分別為三種不同類型的橋面，對于凸形橋，其相對應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是屏幕上的____________(填“a”“b”或“c”) (3)如增大小球在斜槽上的高度，在圖乙中大致畫出小球通過凸形橋時(shí)的壓力圖線,解析：(1)由于是將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，所以是壓力傳感器 (2)橋面如題圖所示，小球在最高點(diǎn)時(shí)對橋的壓力小于重力； 橋面如題圖所示，小球?qū)虻膲毫Σ蛔?，總等于重力?橋面如題圖所示，小球在最低點(diǎn)時(shí)對橋的壓力大于重力； 由此可得：對應(yīng)凸形橋的壓力圖線是電腦屏幕上的c.,(3)若增大小球在斜槽上的高度，小球通過凸形橋時(shí)的壓力圖線將向下凹，即如圖所示 答案：(1)壓力(2)c(3)見解

12、析圖,,練 隨堂演練,1洗衣機(jī)中的水位控制裝置使用的是() A光傳感器B壓力傳感器 C濕度傳感器 D溫度傳感器 答案：B,2指紋識(shí)別器在下列哪些方面可以得到廣泛應(yīng)用() A乘坐客車購票時(shí) B過公路收費(fèi)處時(shí) C放學(xué)出校門口時(shí) D開銀行保險(xiǎn)柜時(shí) 答案：D,3機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅速，以下哪方面是現(xiàn)有的機(jī)器人不能很好地完成的() A汽車工業(yè)中自動(dòng)焊接領(lǐng)域 B深水探險(xiǎn) C藝術(shù)體操和與人對話 D機(jī)械加工 解析：現(xiàn)有的機(jī)器人技術(shù)限于制造工藝、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)，還很難達(dá)到類似人對肢體的控制能力，其動(dòng)作精確但較僵硬，語音識(shí)別能力還很差，在其他幾個(gè)方面機(jī)器人都有上佳表現(xiàn) 答案：C,4下列情況不可能是由于水位控制

13、裝置損壞引起的是() A洗衣機(jī)不加水 B洗衣機(jī)加水不能自動(dòng)停止 C洗衣機(jī)不排水 D洗衣機(jī)不洗衣 解析：洗衣機(jī)水位控制裝置正常，才能正常加水，且加到合適的水位，若損壞可能導(dǎo)致一直不加水或一直不停地加水，所以A、B可能，而這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致洗衣機(jī)洗衣程序不工作，所以D可能，故選C 答案：C,5全自動(dòng)洗衣機(jī)中的排水閥是由程序控制器控制其動(dòng)作的，當(dāng)進(jìn)行排水和脫水工序時(shí)，控制鐵芯1的線圈通電，使鐵芯2運(yùn)動(dòng)，從而牽引排水閥的閥門，排除污水(如圖所示)以下說法中正確的是(),,A若輸入的控制電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為N極，B端為S極 B若輸入的控制電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為S極，

14、B端為N極 C若a、b處輸入交變電流，鐵芯2不能被吸入線圈中 D若a、b處輸入交變電流，鐵芯2仍能被吸入線圈中 解析：控制電流由ab，由安培定則、電磁鐵左端為N極，右端為S極，鐵芯2被磁化，A端為N極，B端為S極，而被吸入線圈中若a、b處輸入交變電流，鐵芯1磁性不斷變化，鐵芯2磁性也隨之變化，仍能被吸入線圈 答案：AD,6電子打火機(jī)的點(diǎn)火原理是壓電效應(yīng)，壓電片在受壓時(shí)會(huì)在兩側(cè)形成電壓且電壓大小與壓力近似成正比，現(xiàn)有一利用壓電效應(yīng)制造的電梯加速度傳感器，如圖所示壓電片安裝在電梯地板下，電壓表與壓電片構(gòu)成閉合回路用來測量壓電片兩側(cè)形成的電壓，若發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，下列說法正確的是() A電梯一定加

15、速上升 B電梯一定減速下降 C電梯加速度一定向上 D電梯加速度一定向下,,解析：由題意知，電壓表示數(shù)增大說明電梯地板對壓電片壓力增大，故電梯處于超重狀態(tài)，加速度一定向上C對，D錯(cuò)但電梯可能加速上升也可能減速下降，A、B錯(cuò) 答案：C,7溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的，如圖甲所示，電源的電動(dòng)勢E9.0 V，內(nèi)阻不計(jì)；G為靈敏電流表，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示，閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20 時(shí)，電流表示數(shù)I12 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I23.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是(),,A60 B80 C100 D120 ,答案：D,,,謝謝觀看！,