第5章 第3节 大显身手的传感器（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

第3节　大显身手的传感器 核心素养导学 物理观念 (1)了解常见传感器的工作原理。 (2)知道传感器在生产生活中的应用。 科学思维 能尝试将实际问题中的对象与过程转换成物理模型，能分析传感器中非电学量转换成电学量的原理。 科学态度与责任 (1)体会传感技术的应用给人类社会带来的挑战。 (2)认识传感技术的应用与人类社会发展的关系。 一、自动感应门 洗衣机水位控制 指纹识别器 1．自动感应门 (1)控制自动感应门开关的是一种_______传感器。 (2)自动门工作流程： 红外线 2．洗衣机水位控制装置 全自动洗衣机的水位控制装置使用了______传感器。当水位达到设定的高度时接通控制电路，______进水电磁阀门，______洗涤电动机电源。 3．指纹识别器 指纹识别器是通过______传感器来识别指纹的。手指皮肤与电容传感器表面构成了________，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容器的电容值也不相同。 二、机器人 1．机器人组成 由机械系统、_______系统、信息处理和控制系统组成。 2．机器人传感器的分类 分为_______传感器和_____传感器。 压力 关闭 接通 电容 电容器 传感器 外部 内部 3．传感器用途 (1)外部传感器用于感知_____工作环境和外界事物对机器人的刺激。包括视觉传感器、超声波传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器等。 (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___________。   1．当我们进入宾馆的大门时，门自动开启，当我们通过后，门自动关闭。这是为什么？ 提示：红外线传感器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后控制电动机运行，使门扇开启。门扇开启后由控制器做出判断，如需关门，控制电动机反向运行，关闭门扇。 外部 自身的状态 2．如图所示，为应变片的工作原理及力传感器的应用图片，试分析： 在应变式力传感器中，应变片中通过的电流恒定时，压力的大小转变为哪一个电学量？如何变？ 提示：压力的大小转变为电压的大小。 如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小，传感器把这两个电压的差值输出，则力F越大，输出的电压差值也就越大。 新知学习(一)|传感器问题分析 [任务驱动] 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，过去之后自动关闭，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；检测到人通过后，发出关门信号，门自动关闭。　　 [重点释解] 1．感受量分析 要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等。 2．输出信号分析 明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律。 3．电路结构分析 认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律。 4．执行机构工作分析 传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程。 [答案]　D [针对训练] 1．(多选)呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。为保持病人获得持续、舒适的呼吸功能，需要呼吸机中设计安装多个传感器，用于实时、持续、稳定、精确地监测和控制气流、压力和温湿度等参数指标，下列哪些传感器是呼吸机必须搭载的 (　 ) A．气体质量流量传感器　　 B．压力传感器 C．光传感器 D．温度传感器 解析：呼吸机需要实时、持续、稳定、精确地监测和控制气流、压力和温湿度等参数指标，因此需要安装气体质量流量、压力、湿度、温度等传感器，故A、B、D都正确，C错误。 答案：ABD 2．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结 构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡 板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高阻状态。发 生火灾时，下列说法正确的是 (　 ) A．进入罩内的烟雾遮挡住了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报 B．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报 C．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报 D．以上说法均不正确 解析：挡板不透明，平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高阻状态。发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，光电三极管电阻变小，检测电路检测出变化发出警报。该传感器是用光传感器实现报警的，故B项正确，A、C、D三项错误。 答案：B 新知学习(二)|电容式传感器分析 [