8.3节 跨学科实践　传感技术教学课件物理教科版2024九年级上册

第3节 跨学科实践　传感技术九年级物理上册 •教科版2024年第八章　电磁相互作用①声电转换、电声转换的原理；话筒、扬声器的工作机制。②传感器的定义与分类;常见传感器的工作原理及应用。教学重点我国古人传递信息的方式现代社会传递信息的方式　　手机让我们的生活更便捷，随时随地能打电话、发消息，沟通几乎限制。当周围的环境光线变化时，我们的手机也会自动调节屏幕亮度，以便我们看清内容；当我们在追剧时，将手机横放，手机屏幕也会自动旋转......　　　　　　　你知道我们的手机是如何做到这些的吗？把声音转换为电流转换转换　　人的声音是通过空气的振动传递的。如果把这一振动转换成电流的强弱而传送，再把电流转换成声音，也许就能把说的话传送到很远的地科学家提出了这样的猜想。这需要一个很灵敏的物体，类似于我们的耳膜，来感受这种振动。怎么把振动转化成电流呢?如果这个“耳膜”上绑着导线，把它放入磁场，一旦动起来，导线里就会产生电流了!活动1：声电转换　　如图装置中，纸片上粘着一个线圈，线圈引出端接在示波器上，线圈置于磁铁磁极的上方。当对着线圈大声说话时，请观察示波器上的图形有什么变化。现象：当我们对着线圈说话时，示波器上出现了与声音相对应的图形。分析：声音使纸片发生了振动，纸片上的线圈在磁场中做切割磁感线运动，发生电磁感应现象，线圈中产生与声音对应的感应电流。如何将电流转换为声音呢？把通电的导线放在磁场中，它可能会受到力的作用，从而发生振动。通电的导线在什么情况下会振动呢?活动2：电声转换　　用如图所示的实验装置来探究。　　在纸片上撒少许碎纸屑。将线圈的两根引线与电池的两极瞬间接触，仔细观察粘着线圈的纸片会有什么反应？在此实验中，如果通过线圈的是由声音转化而来的电流，这个装置就可以把电信息转化为声信息。现象：将线圈的两根引线与电池两极瞬间接触，导线中有电流，在磁场中受到力的作用，使粘着线圈的纸片会振动起来。分析：变化的电流通过线圈时，因为电流在磁场中受力，会引起线圈振动，从而带动纸片振动，产生声音。　　如果把话筒和扬声器这两个装置的线圈，用长长的导线连接起来，我们就可以在这一端说话，在遥远的另一端听到声音了。这就是电话。　　1876 年，贝尔发明了电话，实现了人类“顺风耳”的梦想。100 多年来，电话机技术不断发展，如今，移动电话得到了普及。无论哪一种电话机，通过它们实现通话，都离不开话筒和听筒这样的转换、还原装置。话筒：当对着话筒说话时，由于声音的振动，膜片时紧时松地压迫碳粒，它们的电阻随之发生改变，流过碳粒的电流就会相应改变，于是形成了随声音变化的电流信号。听筒：听筒内有一个电磁铁，电磁铁吸引一块薄铁膜片。由于线圈中电流不断变化，电磁铁的膜片的作用随之变化，使膜片振动，在空气中形成声波。这就可听到对方讲话了。声信号变成电信号电信号变成声信号前面我们提到了手机屏幕自动调节亮度的问题：①用手遮挡手机顶部，屏幕自动变暗；②打开手机亮度自动调节功能，用手电筒模拟 “强光”照射手机，屏幕亮度提升再用手挡住光线，屏幕亮度降低。“这背后其实都依赖一种‘看不见的帮手’——传感器。传感技术　　在技术上，声、光、热、力等信息都可以转换为电信号。实现这些转换的器件，叫作传感器，话筒便是一种常见的传感器。1. 传感器2. 传感器的应用　　随着技术的发展，传感器不仅在日常生活中有广泛应用，在科学研究、测量技术、智能制造等领域，及我们中学物理、化学和生物学的实验教学中都有很多应用。实践活动：追寻传感器1. 寻找传感器　　智能手机的自动调光功能利用了光传感器；接电话时手机离开耳朵屏幕变亮、手机贴近耳朵屏幕变黑，利用了距离传感器……在我们周围，还有哪些传感器？请找出来，填入以下表格中。　　随着科学技术的不断发展，传感器也向微型化、集成化、智能化方向发展：纳米级传感器可嵌入人体实时监测健康；柔性传感器能像皮肤一样贴合曲面设备；生物传感器实现细胞级环境感知；能源自供技术将消除电池依赖。　　从话筒到各种各样的传感器，技术在一个多世纪中实现了巨大的进步。展望未来，传感器会有怎样的发展呢？　　这些变革将模糊物理与数字世界的界限，推动人类社会进入"全息感知"时代。2. 自制简易光控路灯请设计电路，自制简易光控路灯，实现“太阳出来时，路灯灭；太阳下山时，路灯亮”。［器材提示：光敏电阻、灯泡、干电池、继电器开关、手电筒（模拟太阳）等］活动设计利用光敏电阻的特性（光照时电阻小，黑暗时电阻大）；通过光敏电阻感知环境光照强度，通过电磁继电器控制灯的亮灭，实现“光线变暗时自动亮灯”的功能。①根据电路图，将光敏电阻、干电池、电磁继电器、滑动变阻器开关用导线连接组装好，完成控制电路。②测试：调整控制电路的各项参数，使其在不同光照条件下能有效控制继电器的开关状态。③将灯泡和另一个电源组装好接入电路，组成工作电路，确保照明灯能在光线暗时自动点亮，光线亮时自动熄灭。活动实施跨学科实践　传感技术传感技术把声音转换为电流把电流转换为声音实践活动：追寻传感器寻找传感器自制简易光控路灯1.（2023秋•龙泉驿区期末）关于电话的听筒和话筒的工作原理，以下说法正确的是（　　）A．话筒、听筒都是把电信号变成声音B．听筒利用的原理是电磁感应现象C．话筒将声信号变成光信号D．听筒把电信号变成声音D【解析】解：话筒：把声音的振动转化成变化的电流，话筒将声信号变成电信号，听筒：把变化的电流转化成振动，听筒把电信号变成声音，故ABC错误，D正确。故选：D。（2025•资阳）如图所示，图甲和图乙分别为动圈式话筒的实物图和构造示意图。当你对着话筒说话或唱歌时，声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈处在磁场中。把线圈两端的导线接入扩音机，就能通过扬声器听到你说话的声音。下列设备的工作原理与动圈式话筒类似的是（　　）B【解析】解：A．电水壶是利用电流的热效应来工作的，电流通过电阻产生热量，使水温度升高，故与动圈式话筒的工作原理不同；B．手摇发电机的工作原理是电磁感应，故与动圈式话筒的工作原理相同；C．电动自行车是利用通电导体在磁场中受力运动的原理来工作的，给电动自行车通电，电动机带动车轮转动，故与动圈式话筒的工作原理不同；D．电磁起重机是利用电流的磁效应来工作的，通电时电磁铁有磁性，可以吸引钢铁，故与动圈式话筒的工作原理不同。故选：B。3. （2025•金牛区模拟）如图所示，甲、乙为两个相同的装置。闭合开关，向右移动金属棒ab,金属棒cd随之运动。下列判断正确的是（　　）A．甲装置与电动机的工作原理相同B．乙装置的工作原理为电磁感应C．动圈式话筒与甲装置工作原理相同D．若竖直向上移动ab,cd一定会运动C【解析】解：A．闭合开关，导体ab和cd组成一个闭合电路，闭合电路的一部分导体ab在磁场中进行切割磁感线运动，闭合电路中有了感应电流，这种现象是电磁感应现象，发电机是利用电磁感应现象工作的，所以甲装置相当于发电机，故A错误；B．当导体棒ab产生感应电流后，导体棒cd上通有电流，此时通电导体在磁场中会受到力的作用，因此乙装置的工作原理为电动机原理：通电导线在磁场中受到力的作用，故B错误；C．甲装置工作原理是电磁感应，动圈式话筒与之原理相同，故C正确；D．若竖直向上移动ab,此时导体棒ab不做切割磁感线运动，无法产生感应电流，因此cd不会运动，故D错误。故选：C。4.（2011•广东模拟）下列说法中正确的是（　　）A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号B．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声传感器C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量D．电子秤所使用的测力装置是温度传感器AC【解析】解：A、话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号一种装置，故A正确；B、楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，使用了光与声传感器，故B错误；C、光敏电阻是利用光照强弱这个光学量转换为电阻，且光越强，电阻越小，故C正确；D、电子秤所使用的测力装置是力传感器，不属温度传感器，故D错误；故选：AC。1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。2.拓展性作业：收集更多传感器应用实例。说明其原理应用说明及特点，以报告形式上交。