2024_2025学年新教材高中物理第5章传感器及其应用第2节科学制作：简单的自动控制装置第3节大显身手的传感器学案鲁科版选择性必修第二册.doc
PAGE
1-
第2节科学制作：简洁的自动限制装置第3节大显身手的传感器
[核心素养·明目标]
核心素养
学习目标
物理观念
能针对真实情境提出与试验有关的物理问题；能了解常见传感器的工作原理，说明传感器在生产生活中的应用。
科学思维
了解敏感元件在自动限制电路中的作用。
科学探究
利用传感器制作简洁的自动限制装置，进一步理解传感器的工作原理。
科学看法与责任
了解生活中传感器的简洁应用及给人类生产、生活带来的便利。
学问点一简洁的自动限制装置
1．试验目的
(1)设计并制作光报警装置。
(2)设计并制作温度报警装置。
(3)了解制作的报警装置的工作原理。
2．试验器材
光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、导线、变阻器。
3．试验原理与设计
(1)光报警装置：如图所示，利用光敏电阻作限制元件，从而通过光线来实现自动限制，当光照强度发生变更时，电阻R发生变更，电路中的电流变更，当R的阻值变更到肯定值时，蜂鸣器发生报警。
(2)温度报警装置：如图所示，利用热敏电阻作限制元件，从而通过温度来实现自动限制，当温度发生变更时，电阻RT发生变更，电路中的电流变更，当RT的阻值变更到肯定值时，蜂鸣器发生报警。
4．试验步骤
(1)光报警装置试验步骤
①依据电路图将各元件组装到集成电路试验板上。
②检查各元件的连接，确保无误。
③接通电源，调整滑动变阻器，使蜂鸣器在一般光照条件下不报警。
④用黑纸渐渐遮住光敏电阻，留意蜂鸣器是否发声，并做好记录。
⑤渐渐撤掉黑纸，留意蜂鸣器是否发声，并做好记录。
(2)温度报警装置
①依据电路图将各元件组装到集成电路试验板上。
②检查各元件的连接，确保无误。
③接通电源，调整滑动变阻器，使蜂鸣器常温下不发声。
④用热水使热敏电阻的温度上升，留意蜂鸣器是否发声，并做好记录。
⑤将热敏电阻从热水中取出，留意蜂鸣器是否发声，并做好记录。
试验时应留意哪几方面的平安操作？
提示：试验时手电筒不要对着人的眼睛直射；避开被热水烫伤。
1：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)随着滑动变阻器接入电路的阻值增大，蜂鸣器报警时的光照变强。 (√)
(2)随着滑动变阻器接入电路的阻值增大，蜂鸣器报警时的温度变低。 (×)
学问点二大显身手的传感器
1．自动感应门
(1)限制自动门的开关装有一种红外线传感器。
(2)自动门系统三环节：检测门前是否有人，推断检测结果，发出相关指令，执行指令。
2．洗衣机的水位限制装置
全自动洗衣机的水位限制装置中运用压力传感器，当筒内水位到达设定高度时，凸起的膜片使动触点接触限制电路的静触点，使限制电路接通，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源。
3．指纹识别器
指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。手指皮肤与电容传感器表面构成了电容阵列，指纹的脊和谷相对于另一极板之间的距离不同，使电容阵列中不同位置的电容器电容不同。
4．机器人
(1)机器人传感器的分类：机器人传感器分为外部传感器和内部传感器。
(2)传感器用途
①外部传感器用于感知外部工作环境和外界事物对机器人的刺激。使机器人拥有类似人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉。
②内部传感器(如角度传感器、关节传感器等)用于检测机器人自身的状态。
如图所示是中大型超市卖场在入口处安装的自动感应单向门，人走到跟前就会自动打开，过去之后自己关闭，这种感应门的工作原理是什么呢？
提示：当单向门上的(雷达或者红外线)传感器检测到有人到达入口时，发出开门信号，门自动打开。
2：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)洗衣机的自动限制装置利用了压力传感器。 (√)
(2)指纹识别器是利用压力传感器。 (×)
(3)机器人利用多种传感器从而具有拟人化的特点。 (√)
(4)发生地震后救援人员运用的搜寻废墟下生还者生命迹象的生命探测仪中应用了红外线传感器。 (√)
考点1简洁的自动限制装置
1．数据测量
(1)光报警装置中记录滑动变阻器滑片的位置，光敏电阻特性、光照强度与蜂鸣器报警的关系
光敏电阻特性测量步骤：
①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按试验原理图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；
②先测出在室内自然光的照耀下光敏电阻的阻值，并记录数据；
③打开电源，让小灯泡发光，调整小灯泡的亮度使之渐渐变亮，视察多用电表表盘指针显示电阻阻值的状况，并记录；
④用手掌(或黑纸)遮光时，视察多用电表表盘指针显示电阻阻值的状况，并记录。依据记录数据分析光敏电阻的特性；
⑤光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照耀下电阻值很小；
⑥试验中，假如效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔变更射到光敏电阻上的光的多少来达到试验目的；
(2)温度报警装置中记录滑动