(新教材一轮)第十二章交变电流传感器核心素养专项提升学案 .pdfVIP

核心素养专项提升

一、新教材经典素材

传感器与手机

经典素材

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1传感器的种类

传感器的种类很多,作为一门知识密集型技术,它与许多学科有关:有的利用物质的物理

特性或物理效应制作而成,如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器;有的利用电化学

反应原理,把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号,如离子传感器、气体传感器

等化学传感器;有的利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质,如酶传感器、微

生物传感器、细胞传感器等生物传感器。在林林总总的传感器世界中,大多数传感器是以物

理原理为基础制作的。这类传感器种类最多,应用领域也最广泛。

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2智能手机与传感器

一部普通的智能手机中就安装有十几种传感器(如图),能感受声音、图像、压力、磁场、

加速度等。

思维指导

基于智能手机与传感器的例子,在第一章我们复习了如何用智能手机做物理实验;学习

了传感器一章后,我们要进一步掌握有关传感器的工作原理,比如压力传感器、温度传感器、

光传感器、加速度传感器、电容传感器等,同学们要了解这些功能,开阔视野,提升科学探究

等物理核心素养。

创新训练

1.

目前的手机触摸屏大多是电容式触摸屏。电容式触摸屏内有一导电层。导电层四个角引出四

个电极,当手指触摸屏幕时,人体和触摸屏就形成了一个电容,电容具有“通高频”的作用,

从而导致有电流分别从触摸屏四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四

角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例进行精确计算,得出触摸点的位置信息。在开

机状态下,下列说法正确的是()

A.电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是因为手指对屏幕按压产生了形变

B.电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是利用了电磁感应现象

C.当手指触摸屏幕时手指有微弱的电流流过

D.当手指离开屏幕时,电容变小,对高频电流的阻碍变大,控制器不易检测到手指的准确位置

.xy

2如图甲,圆圈内放大的集成块可以同时自动测量沿手机短边(轴)、长边(轴)和垂直面板

z

方向(轴)的加速度,相当于在三个方向上各有一个如图乙所示的一维加速度计,图中固定

mxy

在力传感器上的质量块的质量为。下面仅研究轴处于水平方向和轴处于竖直方向的加

速度情况。

xF+x

(1)沿轴方向,若用表示力传感器垂直接触面对质量块的作用力,取轴方向为加速度正

方向,推导出手机在水平方向的加速度a的表达式;

x

yF+y

(2)沿轴方向,若用表示力传感器垂直接触面对质量块的作用力,取轴方向为加速度正

方向,推导出手机在竖直方向的加速度a的表达式;

y

(3)当手机由竖屏变横屏时,为让手机感知到这种变化,需要通过电信号分别将(1)和(2)中推

导出的加速度进行输出,但应统一输出项a,请分别写出水平和竖直方向上输出项a的表达

出出

式;

(4)当手机由竖屏变横屏时,显示的视频画面会随之由窄变宽,请解释其中的原理。

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3据媒体报道,某手机带有屏幕保护器,保护装置设置在屏幕的4个角落,由弹性塑料、聚合

物及超薄金属片组成,一旦手机内的加速度计、陀螺仪及位移传感器感知手机掉落,屏幕保护

器会自动弹出,并完全吸收手机撞击地面的能量,避免手机屏幕直接接触地面而损坏。已知该