选修1-1《第四章 电磁波与电信息技术 4. 传感器及其应用》优秀教案

选修1-1《第四章 电磁波与电信息技术 4. 传感器及其应用》优秀教案

2．能在拆装以上传感器中进一步了解传感器的构造及原理。

（二）过程与方法

在实例讲解和实际操作中让学生发现问题、寻找方法、解决问题。

（三）情感、态度与价值观

在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、科技、社会中的价值，增强学习兴趣。

重点难点：

教学重点：各种传感器的应用原理及结构

教学难点：各种传感器的应用原理及结构

教学内容：

1、力电传感器

力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。

应用范围：1、测质量；2、测力；3、测物体加（角）速度；4、测位移

例1：某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（比例系数为k）如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放上物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量m。

（1）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。

（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。

（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。

例2：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左，OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数为I，此时风力大小为F，试写出：

①风力大小F与θ的关系式；

②风力大小F与电流表示数I的关系式。

③此装置所测定的最大风力是多少？

例3:可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，系统静止时P在B点，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压U与ω的函数式。

例4：演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 ( )

A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化