2019-2020年高中物理第5章传感器及其应用第3节大显身手的传感器教学案鲁科版选修3-2

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1、2019-2020年高中物理第5章传感器及其应用第3节大显身手的传感器教学案鲁科版选修3-2一、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压力传感器。当水位达到设定的高度时接通控制电路关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源。二、自动门1．控制自动门开关的是一种红外线传感器。2．自动门工作流程：三、指纹识别器指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。手指皮肤与电容传感器表面构成了电容器，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。四、传感器与机器人1．机器人组成由机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统组成。2．机器人传感器的分

2、类分为外部传感器和内部传感器。3．传感器用途(1)外部传感器用于感知外部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)，用于检测机器人自身的状态。1．自主思考——判一判(1)全自动洗衣机水位控制装置应用了压力传感器。(√)(2)自动门应用了红外线传感器。(√)2．合作探究——议一议(1)为什么指纹的脊和谷相对于另一个极板的距离不同，电容值就不同呢？提示：由C＝知，当正对面积和介电常数一定时，电容与两极间距离是一一对应的，距离越大，电容越小

3、，所以脊和谷相对于另一个极板的距离不同时，电容值就不同。(2)机器人有哪些分类？你能说出几种？提示：①家务型机器人：能帮助人们打理生活，做简单的家务活。②操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。③程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。④智能机器人：以人工智能决定其行动的机器人。生活中的传感器1．洗衣机水位控制原理分析(1)结构：如图531(a)所示，1和2分别是洗衣机的外筒和内筒，3是气室，4是传感器的膜盒。气室下部与外筒连通，上部与软管、传感器的膜盒连通。

4、图531(2)过程：向内筒中注水时，水通过内筒壁上的小孔流入外筒，部分水进入气室，气室内被密封的空气压强增大，使传感器的膜片向上凸起，如图(b)所示。当筒中水位到达设定的高度时，凸起的膜片使动触点a与静触点b脱离，并与静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物。2．传感器与机器人感觉对应表感觉所用传感器效果当前发展水平视觉视觉传感器(摄像机)使机器人拥有人眼的视觉功能离自然人的视觉水平相差甚远　听觉超声波传感器、语识别装置音使机器人拥有类似人耳的听觉功能能理解一些简单的语句，不能真正实现人机对话　嗅

5、觉气体传感器使机器人拥有类似人的鼻子的功能只能识别有限的几种气体，一般机器人没有嗅觉触觉压力传感器、温度传感器、位移传感器使机器人拥有类似人的皮肤和手的功能发展水平较高，虽不如人的感觉敏锐，但能完成大部分要求[特别提醒]与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外线或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。1．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．红外线传感器解析：选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

6、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。2．(xx·浙江高考)如图532所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为(　　)图532A．v(t0－t)，U　　　　B.v(t0－t)，UC．v(t0－t

7、)，(U－U0)D.v(t0－t)，(U－U0)解析：选D　设人的身高为x，质量为m。当测重台没有站人时：＝①当人站在测重台上时：＝②由①②两式得人的身高x＝v(t0－t)当测重台上没站人时：M0g＝kU0③当人站在测重台上时：(M0＋m)g＝kU④由③④两式得人的质量m＝(U－U0)可知选项D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

8、感器解析：选B　遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错。电容传感器原理的理解与应用1．如图533甲所示是用来测定角度θ的电容传感器。当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板