高中物理 第三章 传感器 第三节 传感器的应用学案 粤教版选修3-2
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第三节 传感器的应用
学习目标 重点难点 1．认识生产、生活与技术中的传感器． 重点：传感器的应用． 2．知道传感器与计算难点:传感器的应用． 机相结合，可实现自动化与智能化．
一、生活中的传感器
电饭煲、电冰箱、空调机等与温度控制相关的家用电器都要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器,均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等．
二、农业生产中的传感器
无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在传感器的帮助下实现的;现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器．
三、工业生产中的传感器
生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中,如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器（如光栅传感器)对位移测量，从而实现精密加工．
四、飞向太空的传感器
飞机保持一定飞行高度,当飞机高度变化时,大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度;在运载火箭、载人飞船中,应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．
预习交流
试列举传感器在生活中的应用．
答案:温度传感器:用于冰箱、空调的自动温度控制、压力传感器，用于电子秤等．
传感器的应用
电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同．电熨斗靠什么来自动控制温度?
答案:靠双金属片温度传感器．
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加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中,它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源．下图为应变式加速度计的示意图．当系统加速时,加速计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出．
已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计,滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时输出电压为U0,试推导加速度a与输出电压U的关系式．
2kl(U?U0)答案：a?
mEERE解析：设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为U0??x?xRll①
再设系统向左加速时滑片右移Δx,则敏感元件的动力学方程为2kΔx＝ma②
ER此时敏感元件的输出电压为U??(x??x)③
Rl2kl(U?U0)联立①②③三式可得a?．
mE若U＞U0，系统的加速度方向水平向左; 若U＜U0，系统的加速度方向水平向右．
1．电熨斗的构造如下图所示
常温下，上、下触点应是接触的,但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上层金属膨胀大,下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．
2．不同的传感器工作原理不同，但一般都是把其他物理量转化为电学量的变化． 3．在有关传感器的计算中，往往涉及电路计算，应注意欧姆定律的应用．
1．洗衣机中的水位控制装置使用的是( ）． A．光传感器 B．压力传感器 C．湿度传感器 D．温度传感器 答案:B
解析:当洗衣机内水位升高时，传感器的膜片受到的压力变大,当达到设定值时，关闭进水电磁阀门．
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高中物理第三章传感器第三节传感器的应用学案粤教版选修3-2(2024年整理)
