2018版高中物理 第6章 電磁波與信息時(shí)代 第3節(jié) 信息時(shí)代的電子“感官”學(xué)案 魯科版選修1 -1.doc

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第3節(jié)　信息時(shí)代的電子“感官” 學(xué)　習(xí)　目　標(biāo) 知　識(shí)　脈　絡(luò) 1.知道傳感器具有將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的特性．對(duì)常見的傳感器的種類有所了解． 2.了解溫度傳感器的基本原理．知道溫度傳感器具有將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的功能．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 3.了解常見傳感器在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和航空航天中的應(yīng)用，體會(huì)傳感器的應(yīng)用給人們帶來的方便. 傳 感 器 及 其 工 作 原 理 1．傳感器 (1)定義：能夠感受外部信息，并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置． (2)原理：能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量．它處于被測(cè)量信息輸入的第一道關(guān)口，能夠感受到被測(cè)量的各種信息，并能將感受到的信息通過電路處理變換成電信號(hào)輸出． (3)非電學(xué)量：溫度、濕度、光線、聲音、力、位置、位移、速度、流量等，它們不能直接進(jìn)行自動(dòng)化信息處理和交換． 2．傳感器的分類 傳感器的類型非常多，根據(jù)測(cè)量的非電學(xué)量不同，傳感器可分為溫度傳感器、光傳感器、壓力傳感器、磁傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、射線傳感器等；按工作原理的不同，傳感器有電阻、電容、電感、電壓、熱電偶、等類型． 3．傳感器如何傳感信息 傳感器是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件(處理電路)及輔助電源組成的．敏感元件是能敏銳地感受某種物理信息并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的特種電子元件．轉(zhuǎn)換元件是將信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，隨后將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出的裝置． 1．傳感器就是傳遞某種信息的電學(xué)元件．() 2．所有傳感器的工作原理都是一樣的．() 在一些樓道、走廊等公共場(chǎng)所，都裝有一種“節(jié)能”燈，白天燈不會(huì)發(fā)光，晚上安靜時(shí)燈也不工作．若晚上有一定的聲音，如腳步聲或擊掌聲，燈會(huì)馬上亮起來，過一會(huì)兒安靜后又自動(dòng)熄滅．請(qǐng)簡(jiǎn)單說明它的工作原理． 【提示】　利用光傳感器和聲傳感器控制開關(guān)．在光較暗時(shí)，若聲傳感器接收到聲音，電路接通，燈泡發(fā)光；無聲音和在白天時(shí)，電路斷開，燈不發(fā)光． 1．傳感器 能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用于輸出信息的器件或裝置． 2．人是通過下面五種感覺(如圖631)接收外界信息的，因此人本身就是高級(jí)傳感器． 圖631 3．組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成． →→→→ (1)敏感元件是傳感器的核心部分，它是利用材料對(duì)某一物理量敏感的特性制成的．溫度傳感器常用的敏感元件有：雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻等． (2)轉(zhuǎn)換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測(cè)物理量滿足一定關(guān)系的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子元件． (3)轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳播或測(cè)量的電學(xué)量輸出． 1．(多選)關(guān)于傳感器的下列說法正確的是(　　) A．電視機(jī)遙控器就是一個(gè)傳感器 B．傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的檢測(cè)裝置 C．傳感器是實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要器件 D．無人管理的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 【解析】　電視機(jī)的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置，不是傳感器，故A錯(cuò)；自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農(nóng)田水分蒸發(fā)情況、自動(dòng)決定供水和停水的裝置，故D錯(cuò)．選B、C. 【答案】　BC 2．唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152126】 A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)進(jìn)行工作的 B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理進(jìn)行工作的 C．膜片振動(dòng)時(shí)，穿過金屬線圈的磁通量不變 D．膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 【解析】　當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，膜片后的線圈就跟著振動(dòng)，從而使處于永磁體磁場(chǎng)的線圈切割磁感線，穿過線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流．從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．可見這是利用了電磁感應(yīng)原理，故只有B正確． 【答案】　B 3．關(guān)于傳感器及其作用，下列說法正確的是(　　) A．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 B．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電路的通斷 C．傳感器把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量是為了方便進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制 D．電磁感應(yīng)是把磁學(xué)的量轉(zhuǎn)換為電學(xué)的量，所以電磁感應(yīng)也是傳感器 【解析】　傳感器是指一種元件或裝置，它能感受力、溫度、光、聲、磁、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷；其作用和目的是更方便地測(cè)量、傳輸、處理、控制非電學(xué)量，找出非電學(xué)量和電學(xué)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系．電磁感應(yīng)是一種現(xiàn)象，不是元件和裝置，不能稱為傳感器． 【答案】　C 　　　常 用 傳 感 器 1．傳感器的廣泛應(yīng)用 傳感器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、家用電器和航空、航天領(lǐng)域中． 2．常用傳感器 (1)雙金屬片溫度傳感器：利用兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時(shí)兩片金屬伸長(zhǎng)或縮短量不同而彎曲，從而控制電路的通斷． 應(yīng)用：電熨斗、恒溫箱等． (2)熱敏電阻溫度傳感器：利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點(diǎn)，在溫度變化時(shí)，熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應(yīng)用：空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒柜等． (3)光敏電阻傳感器：利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強(qiáng)度變化而改變的特點(diǎn)．無光照時(shí)，光敏電阻器的電阻值很大，有光照時(shí)，光敏電阻器的電阻值變小，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應(yīng)用：工業(yè)自動(dòng)化控制、光電計(jì)數(shù)器等． (4)紅外線傳感器：接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而獲得紅外線輻射源的相關(guān)信息． 應(yīng)用：航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測(cè)、自動(dòng)門、紅外線測(cè)溫儀、防盜防火警報(bào)器、家用電器遙控器等． (5)另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器等． 4．按圖632所示連接好電路，合上S，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是________；用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻加熱一會(huì)兒，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡________，原因是________；停止吹風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)________；把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)________． 圖632 【解析】　由于熱敏電阻溫度低時(shí)阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵．對(duì)熱敏電阻加熱其阻值減小后，電路電流變大，電磁鐵把銜鐵吸下后接通右側(cè)電路，燈變亮．停止吹風(fēng)小燈泡不會(huì)立即熄滅，因?yàn)闊崦綦娮铚囟热匀惠^高；把熱敏電阻放入冷水后，溫度降低，小燈泡熄滅． 【答案】　見解析 5．在地震救援行動(dòng)中，救援隊(duì)借助“生命探測(cè)儀”可以發(fā)現(xiàn)深埋在廢墟中的傷員，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為“生命探測(cè)儀”可能用到了(　　) A．紅外線傳感器 B．壓力傳感器 C．振動(dòng)傳感器 D．電容傳感器 【解析】　傷員被深埋在廢墟中，借助紅外線傳感器可以感知人與周圍環(huán)境的差別，且傷員與尸體的溫度不同，借助探測(cè)儀可以探測(cè)到活著的被困人員，故應(yīng)選A. 【答案】　A 6．(多選)如圖633所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152127】 圖633 A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次 D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 【解析】　R1為光敏電阻，當(dāng)有光照射時(shí)，R1的阻值變小，R2上的電壓變大，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓．由題意知，當(dāng)傳送帶上的物體擋住光時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓，這種電壓高低交替變化的信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能，達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)的目的． 【答案】　AC 自動(dòng)計(jì)數(shù)器是利用光敏電阻對(duì)光的敏感特性將光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，并將電路中的電壓用信號(hào)處理系統(tǒng)識(shí)別以達(dá)到計(jì)數(shù)的目的.