高考物理 一輪復(fù)習(xí) 實驗十六 傳感器的簡單應(yīng)用課件

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1、實驗十六傳感器的簡單應(yīng)用實驗十六傳感器的簡單應(yīng)用本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎(chǔ)理論儲備基礎(chǔ)理論儲備經(jīng)典例題展示經(jīng)典例題展示創(chuàng)新實驗評析創(chuàng)新實驗評析知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)理論儲備基礎(chǔ)理論儲備實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?了解傳感器的工作過程，探究敏感元件的特性了解傳感器的工作過程，探究敏感元件的特性2學(xué)會傳感器的簡單使用學(xué)會傳感器的簡單使用實驗原理實驗原理傳感器是能將所感受到的物理量傳感器是能將所感受到的物理量(如力、熱、光、聲等如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成便于測量的量便于測量的量(一般是電學(xué)量一般是電學(xué)量)的一類元件其工作過程是通過的一類元件其工作過程是通過對某一物理量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)

2、換成對某一物理量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信便于利用的信號例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻號轉(zhuǎn)換成電信號，熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過電子電路的處將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過電子電路的處理就可以達(dá)到方便檢測、自動控制、遙控等各種目的了理就可以達(dá)到方便檢測、自動控制、遙控等各種目的了實驗器材實驗器材鐵架臺鐵架臺(帶鐵夾帶鐵夾)、溫度計、燒杯、熱敏電阻、光敏電阻、溫度計、燒杯、熱敏電阻、光敏電阻、冷水、熱水、多用電表、導(dǎo)線

3、、開關(guān)、光電計數(shù)器等冷水、熱水、多用電表、導(dǎo)線、開關(guān)、光電計數(shù)器等實驗步驟實驗步驟1熱敏電阻特性熱敏電阻特性(1)如圖所示，將一熱敏電阻連入如圖所示，將一熱敏電阻連入電路中，用多用電表歐姆擋測其電路中，用多用電表歐姆擋測其電阻，記錄溫度、電阻值電阻，記錄溫度、電阻值(2)將熱敏電阻放入盛有少量冷水并插入溫度計的燒杯中，記將熱敏電阻放入盛有少量冷水并插入溫度計的燒杯中，記錄溫度、電阻值錄溫度、電阻值(3)再分幾次向燒杯中倒入開水，觀察不同溫度下熱敏電阻的再分幾次向燒杯中倒入開水，觀察不同溫度下熱敏電阻的阻值阻值2.光敏電阻特性光敏電阻特性(1)按圖所示將光敏電阻連入電路中，觀察歐姆表的示數(shù)按圖所

4、示將光敏電阻連入電路中，觀察歐姆表的示數(shù)(2)用手擋住部分光線或上下移動手掌，觀察光敏電阻的阻值用手擋住部分光線或上下移動手掌，觀察光敏電阻的阻值隨光線的變化而變化的情況隨光線的變化而變化的情況(3)將鉤碼放在紙帶上，如圖所示，拖動紙帶向前運(yùn)動，觀察將鉤碼放在紙帶上，如圖所示，拖動紙帶向前運(yùn)動，觀察光電計數(shù)器上的數(shù)字變化光電計數(shù)器上的數(shù)字變化誤差分析誤差分析1溫度計、歐姆表讀數(shù)時的偶然誤差溫度計、歐姆表讀數(shù)時的偶然誤差2讀數(shù)時機(jī)把握不好，過早讀數(shù)，則水溫與熱敏電阻溫度存讀數(shù)時機(jī)把握不好，過早讀數(shù)，則水溫與熱敏電阻溫度存在差異在差異注意事項注意事項1在做熱敏實驗時，加熱水后要等一會再測其阻值，以

5、使電在做熱敏實驗時，加熱水后要等一會再測其阻值，以使電阻溫度與水溫相同，并同時讀出水溫阻溫度與水溫相同，并同時讀出水溫2光敏實驗中，如果效果不明顯，可將部分電路放入帶蓋的光敏實驗中，如果效果不明顯，可將部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔紙盒中，并通過蓋上小孔,改變射到光敏電阻上的光的多少改變射到光敏電阻上的光的多少.3光電計數(shù)器是比較精密的儀器，使用過程中應(yīng)輕拿輕放，光電計數(shù)器是比較精密的儀器，使用過程中應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)格按操作要求進(jìn)行嚴(yán)格按操作要求進(jìn)行拓展創(chuàng)新拓展創(chuàng)新對于熱敏電阻的特性，可用以下實驗進(jìn)行：對于熱敏電阻的特性，可用以下實驗進(jìn)行：如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于如圖所示，將

6、多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆歐姆”擋，再將電擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻R t的兩端相連，這時的兩端相連，這時表針指在某一刻度，觀察下述操作中指針的偏轉(zhuǎn)情況：表針指在某一刻度，觀察下述操作中指針的偏轉(zhuǎn)情況：(1)往往Rt上擦一些酒精；上擦一些酒精；(2)用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻實驗分析：實驗分析：(1)中指針左偏，說明中指針左偏，說明Rt的阻值增大；酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電的阻值增大；酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻的溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大阻的溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大(2)中指針右偏，說明中指

7、針右偏，說明Rt的阻值減小的阻值減小,而熱敏電阻而熱敏電阻Rt的溫度升高的溫度升高,故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小優(yōu)點：改進(jìn)后的實驗簡單易操作，學(xué)生很快得出結(jié)論優(yōu)點：改進(jìn)后的實驗簡單易操作，學(xué)生很快得出結(jié)論經(jīng)典例題展示經(jīng)典例題展示例例1考點考點1熱敏傳感器熱敏傳感器 (2010高考大綱全國卷高考大綱全國卷)如圖，一熱敏電阻如圖，一熱敏電阻RT放在控放在控溫容器溫容器M內(nèi)；內(nèi)；A為毫安表，量程為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為為直流電源，電動勢約為直流電源，電動勢約為3 V，內(nèi)阻很小；，內(nèi)阻很?。籖為電阻箱，最大阻為電阻箱，最大阻

8、值為值為999.9 ；S為開關(guān)已知為開關(guān)已知RT在在95 時的阻值為時的阻值為150 ，在，在20 時的阻值約為時的阻值約為550 .現(xiàn)要求在降溫過程中測量在現(xiàn)要求在降溫過程中測量在95 20 之間的多個溫度下之間的多個溫度下RT的阻值的阻值(1)在圖中畫出連線，完成實驗原在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖理電路圖(2)完成下列實驗步驟中的填空：完成下列實驗步驟中的填空：a依照實驗原理電路圖連線依照實驗原理電路圖連線b調(diào)節(jié)控溫容器調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為的溫度為95 .c把電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全把電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全d閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電

9、阻箱，記錄電流表的示數(shù)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄，并記錄_e將將RT的溫度降為的溫度降為T1(20 T195 )；調(diào)節(jié)電阻箱，使得；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)電流表的讀數(shù)_，記錄，記錄_f溫度為溫度為T1時熱敏電阻的電阻值時熱敏電阻的電阻值RT1_.g逐步降低逐步降低T1的數(shù)值，直至的數(shù)值，直至20 為止；在每一溫度下重復(fù)為止；在每一溫度下重復(fù)步驟步驟e、f.【解析】【解析】(1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大，因此電阻箱應(yīng)為與熱敏電阻串聯(lián)不大，因此電阻箱應(yīng)為與熱敏電阻串聯(lián)(2)本實驗原理是當(dāng)電路的兩種狀態(tài)的電流相

10、等時，外電路的本實驗原理是當(dāng)電路的兩種狀態(tài)的電流相等時，外電路的總電阻相等總電阻相等.95 和和T1時對應(yīng)的電路的電阻相等，有時對應(yīng)的電路的電阻相等，有150R0RT1R1，即，即RT1R0R1150 .【答案】【答案】(1)實驗原理電路圖如圖所示實驗原理電路圖如圖所示(2)d.電阻箱的讀數(shù)電阻箱的讀數(shù)R0e仍為仍為I0電阻箱的讀數(shù)電阻箱的讀數(shù)R1fR0R1150 例例2考點考點2光敏傳感器光敏傳感器 為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值明系統(tǒng)光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨

11、著光的照度而發(fā)生變化的元件隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)某光敏電阻某光敏電阻RP在不同照度下在不同照度下的阻值如下表：的阻值如下表：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在圖甲所示的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在圖甲所示的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻電阻(k)754028232018【解析】【解析】 (1)描繪圖象應(yīng)注意：各點均勻分布在圖線兩側(cè)，描繪圖象應(yīng)注意：各點均勻分

12、布在圖線兩側(cè)，且圖線應(yīng)用平滑曲線，而不能成為各點的連線光敏電阻的阻且圖線應(yīng)用平滑曲線，而不能成為各點的連線光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖丙所示，電阻的阻值隨光照度的增值隨光照度變化的曲線如圖丙所示，電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小大非線性減小【答案】見解析【答案】見解析創(chuàng)新實驗評析創(chuàng)新實驗評析【范例】【范例】某同學(xué)學(xué)完傳感器后，欲設(shè)計一個電路，自制一臺某同學(xué)學(xué)完傳感器后，欲設(shè)計一個電路，自制一臺電子秤電子秤,通過查閱資料發(fā)現(xiàn)電子秤的主要部件為一個壓敏電阻，通過查閱資料發(fā)現(xiàn)電子秤的主要部件為一個壓敏電阻，沒有壓力時阻值為沒有壓力時阻值為20 ，允許通過的最大電流為，允許通過的最大電流為0

13、.5 A，現(xiàn)有壓，現(xiàn)有壓敏電阻、質(zhì)量為敏電阻、質(zhì)量為m0的砝碼、待測物體的砝碼、待測物體(可置于壓敏電阻的受壓可置于壓敏電阻的受壓面上面上)和下列可供選擇的器材請完成對該物體質(zhì)量的測量和下列可供選擇的器材請完成對該物體質(zhì)量的測量A直流電源：電動勢約直流電源：電動勢約4.5 V，內(nèi)阻很?。?，內(nèi)阻很小；B電流表電流表A1：量程：量程00.6 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.125 ；C電流表電流表A2：量程：量程03.0 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.025 ；D滑動變阻器滑動變阻器R1：最大阻值：最大阻值10 ；E滑動變阻器滑動變阻器R2：最大阻值：最大阻值50 ；F開關(guān)開關(guān)S、導(dǎo)線若干等、導(dǎo)線若干等(1)在可供選擇的器

14、材中，應(yīng)該選用的電流表是在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是_，應(yīng)，應(yīng)該選用的滑動變阻器是該選用的滑動變阻器是_(2)根據(jù)所選器材設(shè)計一個電路，用來描繪壓敏電阻的電流隨根據(jù)所選器材設(shè)計一個電路，用來描繪壓敏電阻的電流隨壓力變化的關(guān)系圖象，要求壓敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可壓力變化的關(guān)系圖象，要求壓敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出測量電路圖，并根據(jù)設(shè)計的電路圖連接能大，在方框中畫出測量電路圖，并根據(jù)設(shè)計的電路圖連接實物圖實物圖(3)請說明具體的測量步驟請說明具體的測量步驟按電路圖連接電路，按電路圖連接電路，_；閉合開關(guān)閉合開關(guān)S，移動滑動觸頭至某一位置，移動滑動觸頭至某一位置,使通過

15、壓敏電阻的使通過壓敏電阻的電流為某一數(shù)值；電流為某一數(shù)值；保持保持_，在壓敏電阻上方放一砝碼，讀出此時電流，在壓敏電阻上方放一砝碼，讀出此時電流表的示數(shù)；不斷增加砝碼個數(shù)，分別讀出表的示數(shù)；不斷增加砝碼個數(shù)，分別讀出_；建立建立mI坐標(biāo)系，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行描點，用平滑的曲線坐標(biāo)系，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行描點，用平滑的曲線連接，讓盡可能多的點落在這條曲線上；連接，讓盡可能多的點落在這條曲線上；根據(jù)物體放在壓敏電阻上所對應(yīng)的電流值，對應(yīng)圖線讀出根據(jù)物體放在壓敏電阻上所對應(yīng)的電流值，對應(yīng)圖線讀出該物體的質(zhì)量該物體的質(zhì)量【解析】【解析】(1)由于壓敏電阻允許通過的最大電流為由于壓敏電阻允許通過的最大電流為0

16、.5 A，所，所以電流表量程選以電流表量程選00.6 A，故電流表選，故電流表選A1，題目要求壓敏電阻，題目要求壓敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，故滑動變阻器采用分壓式接法，兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，故滑動變阻器采用分壓式接法，所以滑動變阻器選所以滑動變阻器選R1.(2)見答案見答案(3)按電路圖連接電路，將滑動觸頭移至接通電源時使電流表按電路圖連接電路，將滑動觸頭移至接通電源時使電流表示數(shù)為零的位置；示數(shù)為零的位置；閉合開關(guān)閉合開關(guān)S，移動滑動觸頭至某一位置，移動滑動觸頭至某一位置，使通過壓敏電阻的電流為某一數(shù)值；使通過壓敏電阻的電流為某一數(shù)值；保持滑片位置不動，在保持滑片位置不動，在壓敏電

17、阻上方放一砝碼，讀出此時電流表的示數(shù)；不斷增加砝壓敏電阻上方放一砝碼，讀出此時電流表的示數(shù)；不斷增加砝碼個數(shù)，分別讀出電流表對應(yīng)的電流值；碼個數(shù)，分別讀出電流表對應(yīng)的電流值；建立建立mI坐標(biāo)系，坐標(biāo)系，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行描點，用平滑的曲線連接，讓盡可能多的點根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行描點，用平滑的曲線連接，讓盡可能多的點落在這條曲線上落在這條曲線上;根據(jù)物體放在壓敏電阻上所對應(yīng)的電流值，根據(jù)物體放在壓敏電阻上所對應(yīng)的電流值，對應(yīng)圖線讀出該物體的質(zhì)量對應(yīng)圖線讀出該物體的質(zhì)量【答案】【答案】(1)A1R1(2)如圖所示如圖所示(3)將滑動觸頭移至接將滑動觸頭移至接通電源時使電流表示數(shù)為零的位置通電源時使電流表示數(shù)為零的位置滑片位置不動電流滑片位置不動電流表對應(yīng)的電流值表對應(yīng)的電流值【名師點評】【名師點評】(1)本實驗是利用壓敏電阻將壓力信號轉(zhuǎn)換為本實驗是利用壓敏電阻將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號而實現(xiàn)自動稱重的目的電信號而實現(xiàn)自動稱重的目的(2)實驗的創(chuàng)新之處在于根據(jù)壓敏電阻的特性選擇器材、設(shè)計實驗的創(chuàng)新之處在于根據(jù)壓敏電阻的特性選擇器材、設(shè)計電路和電路和mI圖象的處理思想圖象的處理思想