高中物理粵教版（2019）选择性必修第二册 5.2 传感器的应用 第3节 用传感器制作自动控制装置 学案

第二节　传感器的应用 第三节　用传感器制作自动控制装置 [学习目标] 核心素养 学习目标 科学态度与责任 列举传感器在日常生活中的应用；列举传感器在农业生产和工业生产中的应用；了解传感器在航空航天事业中的应用 科学思维 理解常用传感器的工作原理，会分析常见传感器问题 科学态度与责任 通过利用传感器制作自动控制装置的过程，培养动手能力和解决问题的能力 知识点一　生活中的传感器 1．温度传感器的应用。 电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度相关的家用电器。 2．红外线控制器的应用。 自动门、家电遥控器、生命探测仪、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。 3．光敏传感器的应用：照相机中。 4．压力传感器的应用：电子秤中。 知识点二　传感器在工、农业生产和航天中的应用 1．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温度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。 2．工业生产中的传感器。 安全生产中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥和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。 3．航天航空中的传感器。 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。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器。 (√) (2)自动门利用了红外线传感器。 (√) (3)指纹识别器是利用压力传感器。 (×) (4)无人管理的自动灌溉系统，用到了温度传感器。 (×) (5)位移测量装置用到了位移传感器。 (√) 2．电子秤使用的传感器是(　　) A．超声波传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．红外线传感器 C　[电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示，来测量物体质量，所以它感知的是压力，使用了压力传感器，故C选项正确。] 3．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　) A．是力传感器 B．是光传感器 C．是温度传感器 D．是声音传感器 B　[遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B正确，A、C、D错误。] 考点1　传感器的应用实例 日光灯的启动器(结构如图所示)也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？ [提示]　日光灯启动器内有一双金属片，热膨胀系数不同。开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使U形动触片受热膨胀向外延伸，碰到静触片触点，电路接通；温度降低时，U形动触片向里收缩，离开触点，电路断开。 1．力传感器的应用———电子秤。 (1)构成：电子秤的测力装置是力传感器，常用的一种力传感器由一个金属梁和两个应变片组成。如图所示。 (2)工作原理：在金属梁没有受力的情况下，金属梁处于水平状态，梁的上下应变片的长度不变且相等，两应变片的电阻大小也相等，当给金属梁施加竖直向下的力时，金属梁会向下弯曲，使得金属梁上面的应变片被拉长，电阻变大，两端电压也变大，而下边的应变片被挤压收缩，电阻变小，两端的电压也减小，使得两应变片的两端电压值不相等，存在差值，控制电路就通过这个差值，经过放大电路将差值信号放大，再在显示器上显示出数字， ... ...