第一篇：更改版電渦流位移傳感器設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告

傳感器與檢測技術(shù)課程設(shè)計(jì)

院 系： 專 業(yè)： 成 員： 指導(dǎo)老師：--電渦流位移傳感器

計(jì) 劃 報(bào) 告

XXX

XXXX年XX月XX日

傳感器課程設(shè)計(jì)

目錄

一、概述 …………………………………………………………2

二、總體設(shè)計(jì)方案…………………………………………………2

三、電渦流傳感器的基本原理……………………………………3 3.1 電渦流傳感器工作原理………………………………………3 3.2 電渦流傳感器等效電路分析…………………………………3 3.3 電渦流傳感器測量電路原理…………………………………4

四、電渦流傳感器探頭參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………6

五、電渦流傳感器新型測量電路的設(shè)計(jì)…………………………7 5.1 電路實(shí)現(xiàn)方案…………………………………………………7 5.2 振蕩電路的選擇………………………………………………7 5.3 濾波電路的選擇………………………………………………8 5.4 增益調(diào)節(jié)電路的選擇…………………………………………9 5.5 移相電路的選擇………………………………………………9 5.6 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的選擇…………………………………11

六、誤差分析………………………………………………………12 6.1 非線性補(bǔ)償 …………………………………………………12 6.2 動態(tài)特性……………………………………………………13 6.3 溫度補(bǔ)償……………………………………………………13

七、設(shè)計(jì)總結(jié).…………………………………………………………13

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感應(yīng)電流，即電渦流，如圖2-2中所示。與此同時(shí)，電渦流i2又產(chǎn)生新的交變磁場H2；H2與H1方向相反，并力圖削弱H1，從而導(dǎo)致探頭線圈的等效電阻相應(yīng)地發(fā)生變化。其變化程度取決于被測金屬導(dǎo)體的電阻率ρ，磁導(dǎo)率μ，線圈與金屬導(dǎo)體的距離x，以及線圈激勵電流的頻率f等參數(shù)。如果只改變上述參數(shù)中的一個(gè)，而其余參數(shù)保持不變，則阻抗Z就成為這個(gè)變化參數(shù)的單值函數(shù)，從而確定該參數(shù)的大小。

電渦流傳感器的工作原理，如圖2-2所示：

三、電渦流傳感器等效電路分析

為了便于分析，把被測金屬導(dǎo)體上形成的電渦流等效成一個(gè)短路環(huán)中的電流，這樣就可以得到如圖2-3所示的等效電路。

圖中R1，L1為傳感器探頭線圈的電阻和電感，短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其中R2，L2為被測導(dǎo)體的電阻和電感。探頭線圈和導(dǎo)體之間存在一個(gè)互感M，它隨線圈與導(dǎo)體間距離的減小而增大。U1為激勵電壓，根據(jù)基爾霍夫電壓平衡方程式，上圖等效電路的平衡方程式如下：

經(jīng)求解方程組，可得I1和I2表達(dá)式：

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由此可得傳感器線圈的等效阻抗為:

從而得到探頭線圈等效電阻和電感。

通過式（2-4）的方程式可見：渦流的影響使得線圈阻抗的實(shí)部等效電阻增加，而虛部等效電感減小，從而使線圈阻抗發(fā)生了變化，這種變化稱為反射阻抗作用。所以電渦流傳感器的工作原理，實(shí)質(zhì)上是由于受到交變磁場影響的導(dǎo)體中產(chǎn)生的電渦流起到調(diào)節(jié)線圈原來阻抗的作用。

因此，通過上述方程組的推導(dǎo)，可將探頭線圈的等效阻抗Z表示成如下一個(gè)簡單的函數(shù)關(guān)系：

其中，x為檢測距離；μ為被測體磁導(dǎo)率；ρ為被測體電阻率；f為線圈中激勵電流頻率。

所以，當(dāng)改變該函數(shù)中某一個(gè)量，而固定其他量時(shí)，就可以通過測量等效阻抗Z的變化來確定該參數(shù)的變化。在目前的測量電路中，有通過測量ΔL或ΔZ等來測量x ,ρ,μ,f的變化的電路。

四、電渦流傳感器測量電路原理

電渦流傳感器常用的測量電路有電橋電路和諧振電路，阻抗Z的測量一般用電橋，電感L的測量電路一般用諧振電路，其中諧振電路又分為調(diào)頻式和調(diào)幅式電路。

5ra)h)dx · dy 此電流在軸線任意點(diǎn)P 處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

整個(gè)載流扁平線圈通以電流I 后，在軸線上任意P 點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

式中，x1 就是扁平線圈端面到被測體的距離，可用x表示，所以線圈軸線上某點(diǎn)P 產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度可改寫為：

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5.3 濾波電路的選擇

通過上節(jié)的COMS晶體振蕩器，產(chǎn)生出了穩(wěn)定的方波。方波圖形和其分解表達(dá)式如圖4-6所示。從表達(dá)式中可以看出，方波是正弦波的合成波形，其振幅是基波的奇次倍頻率波形振幅的合成。若從中抽出高次諧波，即可得到所需正弦波。

由于本次設(shè)計(jì)需要濾掉方波中高于1M的信號，因此可以選用低通濾波器將方波變成正弦波。濾波電路有多種形式，大致分為有源濾波和無源濾波，二者最大的差別在于濾波電路中是否使用了有源元器件——運(yùn)算放大器。對于截止頻率為MHz數(shù)量級的濾波電路，則有源濾波器對運(yùn)算放大器等的高頻特性要求非常嚴(yán)格。因此在本電路中，將采用結(jié)構(gòu)相對簡單的無源濾波電路。

在濾波器的近代設(shè)計(jì)方法中有各種方式，如巴特沃思型、切比雪夫型、貝塞型、高斯型等。本文選用通帶內(nèi)響應(yīng)最為平坦的巴特沃思型低通濾波器，它對構(gòu)成濾波器的元件Q值要求較低，因而易于制作和達(dá)到設(shè)計(jì)性能。為了同時(shí)滿足電路濾波的精確性和結(jié)構(gòu)簡單，本次設(shè)計(jì)預(yù)選用巴特沃思型3階低通濾波器，其基本結(jié)構(gòu)和對數(shù)幅頻特性如圖4-7所示:

5.4 增益調(diào)節(jié)電路的選擇

經(jīng)過濾波電路后輸出的正弦波信號，由于信號幅值的衰減，很難直接滿足設(shè)計(jì)時(shí)的要求。因此在電路中，為了便于調(diào)節(jié),使輸出電壓值能滿足需要，有必要在濾波電路之后加上一個(gè)增益調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。常用的增益調(diào)節(jié)電路，有同相比例放大器和反向比例放大器。具體的電路結(jié)構(gòu)分別如圖4-8中（a）、（b）所示：

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上圖中兩電路的基本特性參數(shù)比較如表4-1所示：

從上表中可以看出，兩電路都能靈活調(diào)節(jié)輸出電壓幅值的大小。但同時(shí)考慮到各模塊電路之間需要加隔離電路，而同相比例放大的輸入電阻趨于無窮大，更適合于做隔離電路。因此兼顧調(diào)節(jié)幅值和隔離電路的兩個(gè)功能，本次設(shè)計(jì)選用同相比例放大電路來做增益調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。

5.5 移相電路的選擇

本次設(shè)計(jì)中，要得到兩個(gè)幅值相等的正交信號，必須采用移相電路。將上節(jié)濾波后所得到的交流信號經(jīng)過90度移相后即可得到兩個(gè)正交的信號。

本次設(shè)計(jì)采用如圖4-10所示的有源移相電路。

上圖中的電路是通過將單節(jié)RC移相電路接入到反向放大器的非反向輸入端子來實(shí)現(xiàn)的。該電路可在保持輸入輸出電壓幅值不變的情況下，進(jìn)行90度移相，這就有效地解決了采用RC級聯(lián)所帶來的麻煩。根據(jù)理想放大器的條件，可得如下方程組：

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從上述方程組可解得該電路輸入——輸出關(guān)系：，令，則上式可寫為：

從上式中所列出的該電路傳遞函數(shù)表達(dá)式，可得到該電路的幅頻特性：

當(dāng)取R1=R2，即k=1時(shí)，上式的值為1，即表明圖4-10中的電路輸入輸出的電壓幅值保持不變，且與輸入信號頻率無關(guān)。因此該電路可以實(shí)現(xiàn)幅值不變的電路移相。同時(shí)，令θ1為上式分子中復(fù)數(shù)的相角，θ2為分母復(fù)數(shù)的相角，θ為該電路輸入輸出移相角度。根據(jù)上式可得出表達(dá)式：

再由上述方程組經(jīng)過反三角函數(shù)變換可得：

上式即為該電路的相頻特性。從該式得到的結(jié)果可以看出，該電路電壓信號

0

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滿足設(shè)計(jì)需要。

六、誤差分析

6.1 非線性補(bǔ)償

由于振蕩回路的檢波輸出與測量位移之間為非線性關(guān)系, 為了提高渦流傳感器的使用范圍和精度,必須對電渦流傳感器進(jìn)行非線性補(bǔ)償。補(bǔ)償方法有串聯(lián)式補(bǔ)償和并聯(lián)式補(bǔ)償,本文采用串聯(lián)式補(bǔ)償。

式中: x 為測量位移。補(bǔ)償模塊的表達(dá)式為

傳感器的最終輸出與測量位移之間為線性比例關(guān)系

式中:k 為比例常數(shù),則要求補(bǔ)償模塊的函數(shù)關(guān)系為

因?yàn)閷?shí)現(xiàn)串聯(lián)式非線性補(bǔ)償?shù)暮瘮?shù)為傳感器非線性關(guān)系的反函數(shù),所以對電渦流傳感器進(jìn)行標(biāo)定,建立測量位移與檢波輸出之間的函數(shù),并進(jìn)行多項(xiàng)式擬合,建立多項(xiàng)式的反函數(shù)。

6.2 動態(tài)特性

電渦流傳感器的動態(tài)特性主要由振蕩回路和檢波回路的頻率特性決定, 整個(gè)傳感器的傳遞函數(shù)表示為：

式中: L1為線圈的電感;R1為線圈的串聯(lián)電阻;RC2 為檢波電路的時(shí)間常數(shù)。為了在提高系統(tǒng)的動態(tài)特性的同時(shí)不降低振蕩回路的品質(zhì)因數(shù),在傳感器的輸出信號流中串聯(lián)超前校正環(huán)節(jié)以改善傳感器的動態(tài)特性。超前校正的傳遞函數(shù)為：

6.3 溫度補(bǔ)償

傳統(tǒng)的檢波方式采用二極管、電容、電阻實(shí)現(xiàn)。由于二極管的導(dǎo)通特性受溫度影響比較明顯,所以傳統(tǒng)的二極管檢波輸出存在隨溫度變化而發(fā)生漂移的現(xiàn)象。感應(yīng)線圈本身存在電阻隨溫度變化而變化的問題,會使傳感器輸出信號產(chǎn)生較大的誤差。

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第二篇：電渦流傳感器工作原理

電渦流傳感器工作原理

一塊金屬放置在一個(gè)扁平線圈附近，相互并不接觸，當(dāng)線圈中通過以高頻正弦交變電流時(shí)，線圈周圍的空間就產(chǎn)生交變磁場，此交變磁場在鄰近的金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生電渦流：而此電渦流也產(chǎn)生交變磁場阻礙外磁場的變化，由于磁場的反作用，使線圈中電流和相位都發(fā)生變化，也引起線圈中的等效在阻抗發(fā)生變化，線圈的電感量也發(fā)生變化，因此可用線圈阻抗的變化來反映金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)，

第三篇：傳感器總結(jié)報(bào)告

傳感器總結(jié)報(bào)告

機(jī)械0806 0401080623 摘要:傳感器是被測量進(jìn)入測量系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)——把被測量轉(zhuǎn)換成容易檢測、傳輸和處理的電信號。其性能直接影響整個(gè)測試裝置和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。其地位在電子技術(shù)和測試技術(shù)中舉足輕重。

關(guān)鍵詞:傳感器、特性、應(yīng)用

A summing-up on sensors

Abstract: sensors are the first link that measured signals enter into measure system——measured signals be converted into electro-signals that is easily tested,transfered and dealt with.Its function directly influences the accuracy, credibility of the whole test device and test result.Its position is prominent in the electronics technique and the test technique.Keywords：sensors、characteristics、application 傳感器種類繁多、形式多樣：有的是很小的敏感元件，例如應(yīng)變片、霍爾元件等；有的是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，如智能型傳感器。傳感器分類依據(jù)不同，分得的結(jié)果也各種各樣。此報(bào)告主要按物理現(xiàn)象分類方式分別介紹常用的結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器的工作原理、性能特點(diǎn)、轉(zhuǎn)換電路和應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)型傳感器

結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠其結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換。常見的結(jié)構(gòu)型傳感器有：電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器。

一、電阻式傳感器

電阻式傳感器是一種把被測量的變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感器。按其工作原理可分為變阻器式和電阻應(yīng)變式傳感器兩類。

1、變阻器式傳感器

▲變阻器式傳感器也稱為電位器式傳感器，是三端電阻器件，基本敏感量是位移。作用于動觸頭的位移被轉(zhuǎn)換成電阻的變化。轉(zhuǎn)換原理：

R=ρ

lA

式中ρ為電阻率，l為電阻絲長度，A為電阻絲截面積。當(dāng)電阻絲的材料和直徑一定時(shí)電阻R和電阻絲長度成線性關(guān)系，即R=Kl。這樣可以通過電阻的變化推倒出相應(yīng)的長度變化，進(jìn)而可知被測量的變化。

▲常用的變阻器式傳感器可以測量直線位移、角位移和一些非線性量。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量范圍大。

變阻器式傳感器有兩種形式：（1）電阻絲式變阻器

其電阻值是不連續(xù)的，一般分辨率不小于20毫米。另外，由于磨損、塵埃等原因?qū)⑹菇佑|電阻發(fā)生不規(guī)則變化，產(chǎn)生噪聲。動態(tài)特性較差，只能測量變化較慢的信號。

（2）導(dǎo)電橡膠變阻器

其優(yōu)點(diǎn)是阻值連續(xù)、精度可達(dá)0.1%、動態(tài)特性較好，允許測量信號變化較快的信號、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好、壽命長。

▲應(yīng)用：適用于自動化設(shè)備中的位置、位移的檢測。如下圖是一個(gè)電阻式位移傳感器：

2、電阻應(yīng)變式傳感器（半導(dǎo)體應(yīng)變片見物性型傳感器）

▲金屬電阻應(yīng)變片的工作原理

其工作原理基于金屬的電阻—應(yīng)變效應(yīng)：金屬絲的電阻值隨著它所受的機(jī)械變形而發(fā)生相應(yīng)的變化。

dRR?(1?2???E)?

式中：μ為電阻絲材料的泊桑比：λ為壓阻系數(shù)，與材料有關(guān)；E為電阻絲材料的彈性模量；ε為應(yīng)變。

金屬電阻材料的λE很小，因此λEε項(xiàng)的變化所引起的電阻變化可以忽略因此可以簡化為

dRR?(1?2?)?

上式說明電阻的相對變化與應(yīng)變成正比，比例系數(shù)（靈敏度）：

S=1+2μ=常數(shù)

用于制作應(yīng)變片的材料的靈敏度K0在1.7到3.6之間。金屬應(yīng)變片的靈敏度S≈K0。

▲電阻應(yīng)變片的應(yīng)用和特點(diǎn)

電阻應(yīng)變片應(yīng)用范圍廣泛，分為直接應(yīng)用和傳感器應(yīng)用。直接應(yīng)用是將應(yīng)變片直接粘于被測量件上，可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度等參數(shù)，測量范圍從10-3到108，精度達(dá)到0.05%，且具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。

彈性元件是應(yīng)變式傳感器的感受元件，根據(jù)測力的大小、性質(zhì)及傳感器準(zhǔn)確度等不同要求，彈性元件采用不同的結(jié)構(gòu)形式：柱式彈性元件結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、承載能力大，主要用于中等載荷的拉壓力測量中；環(huán)式彈性元件穩(wěn)定性好、固有頻率高，主要用于中小載荷的測力中，可測幾十到幾百的拉壓力；梁式彈性元件結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、貼片方便、靈敏度較高，主要用于小載荷、高準(zhǔn)確度的拉壓傳感器中，測量范圍從0.01到幾千牛頓；輪輻式傳感器元件外形低矮，可承受大載荷，固有頻率很高，常用于重型載荷的電子稱中，其靈敏度不高，但抗偏心載荷和抗側(cè)向載荷能力強(qiáng)。

二、電容式傳感器

電容式傳感器是將被測量物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置，其實(shí)質(zhì)是具有可變參數(shù)的電容器。

▲電容式傳感器原理

甴物理定律可知，當(dāng)忽略邊緣效應(yīng)時(shí)，平行極板組成的電容器的電容量為：

C??0?A?

式中：δ為極板間距離；A為極板介質(zhì)面積；ε為極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)；ε0為真空中介電常數(shù)。上式表明當(dāng)被測量使ε、A或δ發(fā)生變化時(shí)，都能引起電容C的變化。

根據(jù)可變參數(shù)不同，電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型。

1、極距變化型電容傳感器

▲極距變化型電容式傳感器原理

使兩極板相互覆蓋面積與極間介質(zhì)不變（常為空氣），則電容量C與極距δ成非線性關(guān)系。其靈敏度為

S?dCd????0?A?2

▲極距變化型電容式傳感器特點(diǎn)與應(yīng)用

其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)快、可進(jìn)行非接觸測量；缺點(diǎn)是輸出非線性、電纜電容影響較大、處理電路比較復(fù)雜?？梢詼y量位移、壓力等物理量。

2、面積變化型和介質(zhì)變化型電容傳感器

面積變化型電容傳感器原理是其極距和極間介質(zhì)固定不變，改變極板相互覆蓋的介電面積以改變電容量。可測量角位移、線位移等物理量。其優(yōu)點(diǎn)是輸入輸出成線性關(guān)系；缺點(diǎn)是靈敏度低。

介質(zhì)變化型電容傳感器原理是使其他量不變，只改變兩極板間介質(zhì)，從而改變電容量。這種傳感器可以測量介質(zhì)的液位或某些材料的厚度、濕度、溫度等。

三、電感式傳感器

電感式傳感器以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)，把被測量轉(zhuǎn)換為電感量變化。常分為可變電磁阻式、電渦流式和差動變壓式等類型。

1、可變磁阻式電感傳感器 ▲原理：

L?W?0A02?2 式中：μ0為空氣磁導(dǎo)率；A0為空氣隙導(dǎo)磁截面積；δ為空氣隙長度；W為線圈匝數(shù)；L為自感。此式表明，自感L與氣隙長度成反比；與氣隙導(dǎo)磁截面積A0成正比 ●變間隙式：

可知：L 與δ成反比，當(dāng)A0不變的情況下，變化δ，L與δ呈非線性關(guān)系。

① L = f(δ)不是線性關(guān)系。② 當(dāng)δ= 0 時(shí)，L →∞

③ 如果考慮到磁導(dǎo)體的磁阻，則；當(dāng)δ= 0 時(shí)，L ≠＞∞。

④ 由于傳感器結(jié)構(gòu)上總漏磁現(xiàn)象產(chǎn)生，故始終都會有L0 的輸出。

⑤ 傳感器靈敏度此時(shí)為S??W?0A02?22

為避免非線性誤差，要求工作間隙△ δ/ δ0≤0.1 ▲特性: 該種傳感器只適應(yīng)與一般約為0.001～1mm 位移量的測量.●變氣隙面積A型自感式傳感器

L?W?0A02?2

S與L成線性關(guān)系，兩端彎曲部分是磁漏造成的?！匦裕?/p>

這種傳感器，線性較好，測量范圍較寬。甚至可作為非接觸傳感?！衤菪苁阶愿惺絺鞲衅?/p>

該傳感器是一種可變磁阻式自感式傳感器。結(jié)構(gòu)： 螺旋線圈、鐵芯、骨架 ▲工作原理

首先它是一種開磁路的，其工作原理是基于線圈磁通泄漏路徑中的磁阻變化。這種傳感器的電感量與鐵芯的位移成一定的關(guān)系，但靈敏度較低，對微小位移的測量利用價(jià)值不大。

▲特性：

結(jié)構(gòu)簡單、易制作、靈敏度低，但可在測量電路方面加以解決。

2、渦流式電感傳感器

▲其工作原理是基于金屬導(dǎo)體在交流磁場中的渦流效應(yīng)。其應(yīng)用是改變參數(shù)中某一因素，達(dá)到一定的變換目的。例如，當(dāng)δ改變時(shí)，可用于測量位移、振動；當(dāng)ρ或μ值改變時(shí)，可作為材質(zhì)鑒別和探傷等。▲特性與應(yīng)用

渦流傳感器結(jié)構(gòu)簡單、使用方便和不受油污等介質(zhì)影響?？捎糜诨剞D(zhuǎn)軸的振動測量及其誤差運(yùn)動的測試、轉(zhuǎn)速測量、金屬材料的厚度測量、零件計(jì)數(shù)和探傷等。

▲轉(zhuǎn)換電路有分壓式調(diào)幅和調(diào)頻電路。下圖為分壓式調(diào)幅電路原理：

3、差動變壓器式電感傳感器 ▲原理

它是利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象來進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換。實(shí)際應(yīng)用的傳感器多為螺管形差動變壓器，其結(jié)構(gòu)和工作原理如下圖：

當(dāng)初級線圈W加上交流電壓時(shí)，次級感應(yīng)電動勢e1、e2的大小與鐵芯位置有關(guān)。當(dāng)鐵芯在中間位置時(shí)e1=e2，鐵芯向上移動，e1>e2;向下移動,則e1

差動變壓器式電感傳感器穩(wěn)定性好、使用方便、線性范圍大，有的可達(dá)300㎜、小位移測量精度高；缺點(diǎn)是側(cè)量個(gè)頻率受機(jī)械部分固有頻率的限制。該種傳感器可適用于力、壓力、流體參數(shù)等測量。

▲轉(zhuǎn)換電路：

上圖所示電路中相敏檢波器可根據(jù)輸出的調(diào)幅波相位變化判別位移的方向和大小?？烧{(diào)電阻R與差動直流放大器的作用是消除傳感器零點(diǎn)殘余電壓并放大信號。振蕩器提供初級線圈交流電源和相敏檢波電路的控制電壓。

四、磁電式傳感器

▲原理

一個(gè)匝數(shù)為W的線圈，當(dāng)穿過當(dāng)穿過該線圈的磁通Φ發(fā)生變化時(shí)線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢為：

e??Wd?dt

感應(yīng)電動勢e與其匝數(shù)和磁通變化率有關(guān)，改變上述因素之一將使線圈感應(yīng)電動勢改變。磁電式傳感器可分為動圈式和磁阻式。

1、動圈式傳感器

上圖a為線速度型磁電式傳感器。線圈在磁場中作直線運(yùn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：e?WBlsin?。對于一個(gè)特定的傳感器來說，W、B和l均為定值，所以感應(yīng)電動勢e與速度v成正比。

上圖b為角速度型傳感器工作原理圖。線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：e=BWAω。在Ｂ、W、A為常數(shù)時(shí)，感應(yīng)電動勢的大小與角速度成正比。

2、磁阻式傳感器

工作原理是傳感器固定不動，被測體的運(yùn)動使磁路磁阻改變，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。其特點(diǎn)是輸出阻抗不高，負(fù)載效應(yīng)對其輸出的影響可以忽略，且性能穩(wěn)定、工作可靠、使用方便?？梢詼y量旋轉(zhuǎn)體頻數(shù)、轉(zhuǎn)速和振動等。

物性型傳感器

物性型傳感器不改變其結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而是靠其敏感元件物理性能的變化實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換。

一、半導(dǎo)體應(yīng)變片

▲原理

對于半導(dǎo)體材料而言，電阻率變化所引起的電阻變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于因幾何尺寸變化引起的電阻變化。因此：

dRR??E?

半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度S≈λE。該值一般比金屬應(yīng)變片的靈敏度大50—70倍

▲特性與應(yīng)用

半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、機(jī)械滯后和橫向效應(yīng)小、測量范圍大、頻響范圍寬；缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性差、靈敏度分散性較大以及較大應(yīng)變作用下，非線性誤差大等。

二、壓電式傳感器

▲原理

壓電式傳感器的工作原理是基于壓電材料的壓電效應(yīng)。她是以壓電晶片作為傳感元件將力轉(zhuǎn)換為電荷量的傳感器。其可以看作是一個(gè)以壓電材料為介質(zhì)的平行板電容器，其電容量可按下式計(jì)算：

C??0?A?

施加于晶片的外力不變時(shí)，且積聚在極板上的電荷若無泄露，那么在外力繼續(xù)作用時(shí)，電荷量保持不變，而在離終止時(shí)，電荷隨之消失。

實(shí)踐證明：壓電晶片上所受的作用力與由此產(chǎn)生的電荷量成正比，即：q=dF,式中d為壓電常數(shù)。

靜態(tài)測量時(shí)，必須采取措施，使電荷漏失減小到足夠的程度；動態(tài)測量時(shí)，由于電荷可以不斷補(bǔ)充，對此要求不高。

▲特性與應(yīng)用

它的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和重量輕等。缺點(diǎn)是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應(yīng)差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。配套儀表和低噪聲、小電容、高絕緣電阻電纜的出現(xiàn)，使壓電傳感器的使用更為方便。它廣泛應(yīng)用于工程力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、電聲學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域。

三、光電式傳感器

光電傳感器是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種器件，它的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。光電式傳感器是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。光電式傳感器由于反應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)非接觸測量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半導(dǎo)體光敏器件具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于軍事、宇航、通信、檢測與工業(yè)自動控制等各個(gè)領(lǐng)域中。業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)實(shí)生活中光電傳感器的應(yīng)用非常廣泛。

照相機(jī)自動測光 工業(yè)測光

四、霍爾傳感器

霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器?；魻杺鞲衅髟诠I(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。

▲原理 如下圖所示，將霍爾元件至于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，a、b兩端通以電流i，在c、d兩端將產(chǎn)生霍爾電勢VH=KHiBsinα,式中KH為霍爾系數(shù)，α為電流與磁場方向夾角。

▲特性與應(yīng)用

霍爾元件可以檢測電流、磁場以及它們的成績，因此廣泛的應(yīng)用于壓力、振動等參數(shù)的測量。其有精度高、線性度好、動態(tài)性能好、工作頻帶寬、測量范圍廣、可靠性高、抗外磁場干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。多應(yīng)用于測力、壓力、應(yīng)變、機(jī)械振動等。

總結(jié)：傳感器種類繁多，這里并沒有一一列舉，僅列舉了生產(chǎn)生活中常見常用的幾種。許多傳感器的應(yīng)用范圍又很寬，本次總結(jié)所列舉的應(yīng)用僅供參考，具體應(yīng)用應(yīng)根據(jù)傳感器靜態(tài)、動態(tài)特性以及抗干擾能力、滯后等特性，還要考慮使用的技術(shù)領(lǐng)域、環(huán)境、精度等要求選用何種類型。總之，此份報(bào)告尚有許多不足之處，還請老師諒解。

通過本次總結(jié)，再一次比較全面的的了解、認(rèn)識了不同類型傳感器的原理、特性、應(yīng)用和轉(zhuǎn)換電路，從中受益匪淺，相信一定會對我們今后的學(xué)習(xí)生活帶來很大幫助。最后，衷心感謝尤麗華、周德輝老師對我們的悉心指導(dǎo)！

第四篇：渦流 教學(xué)設(shè)計(jì)

《渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動》教學(xué)設(shè)計(jì)

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識目標(biāo)

（1）、知道渦流是怎么產(chǎn)生的；（2）、了解渦流現(xiàn)象的利用和危害；

（3）、通過對渦流的實(shí)例分析，了解渦流現(xiàn)象的生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用；（4）、了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動，能分析實(shí)例。

2、過程與方法

（1）、用實(shí)驗(yàn)的方法引入新課，激發(fā)學(xué)生的求知欲；（2）、用舊知識分析新問題，分析請渦流產(chǎn)生的原因；

（3）、利用理論聯(lián)系實(shí)際的方法，加深理解渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動。

3、情感態(tài)度價(jià)值觀

（1）、通過演示實(shí)驗(yàn)和對實(shí)驗(yàn)的分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和推理能力；（2）、通過實(shí)踐活動培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，體驗(yàn)物理世界的神奇；

（3）、從觀察現(xiàn)象分析原因并加以運(yùn)用，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，樹立學(xué)好物理的信心。

【教學(xué)重點(diǎn)】

知道渦流產(chǎn)生原理及其應(yīng)用。

【教學(xué)難點(diǎn)】

分析電磁阻尼和電磁驅(qū)動現(xiàn)象。

【教學(xué)用具】

自制跳環(huán)實(shí)驗(yàn)教具（可拆卸變壓器、鋁環(huán)、無極調(diào)速器、木箱）、電磁爐、玻璃碗、鐵腕、蠟燭、食用油、泡沫板、二極管、自制電磁阻尼、驅(qū)動演示儀。

【教學(xué)過程】

一、創(chuàng)設(shè)情景——引入新課

教師演示實(shí)驗(yàn)：利用自制的跳環(huán)魔術(shù)演示渦流的機(jī)械效應(yīng)。提出問題：鋁環(huán)為什么會受控制？激發(fā)學(xué)生的好奇心。讓學(xué)生帶著問題來學(xué)習(xí)今天的內(nèi)容。

二、實(shí)驗(yàn)演示——引出渦流

老師提問：家里平時(shí)怎么用電磁爐做飯呢？ 學(xué)生回答：把鍋放在電磁爐上通電就可以了。老師提問：做完飯后電磁爐的面板燙嗎？能用手摸嗎？ 學(xué)生回答：面板很燙，不能用手摸。

演示實(shí)驗(yàn)：將泡沫板粘在紙板上，泡沫板的四角再粘四小塊泡沫板，放在電磁爐上。先將玻璃碗放在紙板上，側(cè)面抹上食用油，底部撒上事先削好的蠟燭片，接通電源看是否會有現(xiàn)象發(fā)生，觀察后無現(xiàn)象。再將鐵碗放在電磁爐上，同樣側(cè)面抹上食用油底部撒上蠟燭片，接通電源。學(xué)生很快會觀察到鐵碗中冒出白煙，傾斜鐵碗，可以看到蠟燭融化，鐵碗很燙。

三、理論分析——探究渦流現(xiàn)象的存在 老師提問：實(shí)驗(yàn)中泡沫板與面板接觸了嗎？ 學(xué)生回答：沒有。

老師拿起泡沫板讓學(xué)生觀察，可以看到泡沫板完好無損。

讓學(xué)生上來摸一下面板，（學(xué)生不敢摸，用手指挨一下迅速離開，發(fā)現(xiàn)不燙后，將手放心的放在面板上，一臉不相信。）老師提問：面板燙嗎？ 學(xué)生回答：不燙。

其他同學(xué)不相信，再讓一個(gè)同學(xué)上來體驗(yàn)。

老師提問：鐵碗溫度升高了，內(nèi)能增加了，是熱傳遞嗎？ 由于面板是涼的，泡沫板是完好的。學(xué)生回答：不是熱傳遞。老師提問：焦耳定律的內(nèi)容。

學(xué)生回答：焦耳定律的內(nèi)容是：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。

引導(dǎo)學(xué)生大膽的猜想：鐵碗的內(nèi)能增加，是因?yàn)殍F碗中有電流。演示實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想

將連有燈泡的線圈放在面板的上方，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：燈泡發(fā)光了。（學(xué)生感到很神奇）

揭秘電磁爐，電磁爐通的是220V，50Hz的交流電，線圈內(nèi)通有變化的電流，變化的電流周圍有變化的磁場，根據(jù)麥克斯韋的電磁波理論可知，變化的磁場會在其周圍空間激發(fā)感生電場，鐵碗是閉合導(dǎo)體，鐵碗中的自由電荷在感生電場的作用下定向移動形成電流，鐵碗中產(chǎn)生的感應(yīng)電流我們把它叫渦流。

1、定義：在變化的磁場中任何導(dǎo)體都會產(chǎn)生像水中漩渦一樣的感應(yīng)電流，我們把它叫渦電流，簡稱渦流。

總結(jié)實(shí)驗(yàn)----分析渦流熱效應(yīng)。

分析上面實(shí)驗(yàn)可知：渦流和其他電流一樣要產(chǎn)生熱量，渦流也有熱效應(yīng)。

2、渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：真空冶煉爐、高頻焊接機(jī)、電磁爐等。

分析真空冶煉爐原理：線圈中通反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化，該裝置可以在真空中進(jìn)行，能冶煉出高質(zhì)量的合金。3.渦流的危害：

老師展示變壓器鐵芯。

變壓器或電機(jī)機(jī)芯并不是有整塊金屬，而是有彼此絕緣的薄硅鋼片疊合而成。老師提問：這樣的目的是什么？ 學(xué)生回答：是為了增大電阻。

總結(jié)：目的是為了增大電阻，減小渦流，減少鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的熱量，避免熱量過多損壞用電器。學(xué)生活動：使用金屬探測器，探測同學(xué)身上的金屬。

學(xué)生分析：金屬探測器的工作原理。

四、實(shí)驗(yàn)演示----引出電磁阻尼

我們學(xué)習(xí)了渦流的熱效應(yīng)，渦流還有其它效應(yīng)么？ 讓學(xué)生觀察演示儀器。

老師提問：儀器兩側(cè)的區(qū)別是什么？ 學(xué)生回答：一側(cè)粘有磁鐵，另一側(cè)沒有。老師簡單的介紹儀器。

老師提問：用相同的力度同時(shí)撥動兩個(gè)鋁罐，哪個(gè)鋁罐會先停下來？ 學(xué)生猜想：同時(shí)停下來，或其中某一個(gè)先停下來。

學(xué)生觀察現(xiàn)象：緊挨磁鐵的鋁罐很快停下來，沒磁鐵的一側(cè)要很長時(shí)間才能停下來。老師提問：為什么緊挨磁鐵的鋁罐很快停下來，是這一側(cè)摩擦力大么？

將兩個(gè)鋁罐撥到無磁鐵的一側(cè)，再用相同的力度撥動，學(xué)生會看到，兩個(gè)鋁罐幾乎同時(shí)停下來，說明不是摩擦力的原因。

老師引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象： 鋁罐在磁場中運(yùn)動，鋁罐中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流是鋁罐收到安培力，安培力阻礙鋁罐轉(zhuǎn)動，是鋁罐快速停下來——引出電磁阻尼。

1、電磁阻尼：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力,而安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動的現(xiàn)象。

2、電磁阻尼的應(yīng)用：磁電式電表中纏繞線圈的鋁框；電磁制動器等。學(xué)生活動：分析微安表運(yùn)輸時(shí)用導(dǎo)體將正負(fù)接線柱連在一起的作用。不連接時(shí)晃動指針使其偏轉(zhuǎn)，連上線后再次晃動，比較兩種情況的偏轉(zhuǎn)角度。老師引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象：連上線后線圈與導(dǎo)體形成閉合回路，線圈運(yùn)動切割磁感線，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使線圈受安培力，安培力阻礙線圈運(yùn)動。

五、實(shí)驗(yàn)演示——引出電磁驅(qū)動

提出問題：轉(zhuǎn)動木盤，上面的鋁棒會隨之快速轉(zhuǎn)動，兩個(gè)木塊是固定在鋁棒上的，也會隨之快速轉(zhuǎn)動，鋁罐會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

學(xué)生猜想：都會靜止或都會轉(zhuǎn)動，或一靜一動。

演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察現(xiàn)象：有磁鐵的一側(cè)，鋁罐隨之轉(zhuǎn)動，但沒有磁鐵轉(zhuǎn)動快；無磁鐵一側(cè)，鋁罐始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。

提出問題：是什么力驅(qū)使有磁鐵一側(cè)的鋁罐轉(zhuǎn)動呢？是風(fēng)么？ 學(xué)生回答：不是風(fēng)力，因?yàn)榱硪粋?cè)鋁罐始終靜止。

老師引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象：磁場相對鋁罐轉(zhuǎn)動，鋁罐中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁罐受到安培力，安培力驅(qū)使鋁罐轉(zhuǎn)動起來。

1、電磁驅(qū)動：磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體跟著磁場運(yùn)動起來，這種作用稱為電磁驅(qū)動。

2、電磁驅(qū)動的應(yīng)用：交流感應(yīng)電動機(jī),車內(nèi)的速度計(jì)等。

六、揭秘跳環(huán)魔術(shù)

盒內(nèi)安裝的是變壓器，變壓器通220V，50Hz的交流電，鋁環(huán)套在鐵芯上，穿過鋁環(huán)的磁場是變化的，鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁環(huán)受到安培力，安培力促使鋁環(huán)向上運(yùn)動，又安裝了無極變速開關(guān)，可以控制電流的大小，從而可以控制鋁環(huán)受到的安培力，所以出現(xiàn)了鋁環(huán)可以向上、向下運(yùn)動。

七、課堂練習(xí)

1、如圖所示，水平方向的磁場垂直于光滑曲面，閉合小金屬環(huán)從高h(yuǎn)的曲面上端無初速滑下，又沿曲面的另一側(cè)上升，則()A．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h B．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度大于h C．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升高度等于h D．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h

2、如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度。兩個(gè)相同的磁性小球，同時(shí)從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管比穿過B管的小球先落到地面。下面對于兩管的描述這可能正確的是：（）

A、A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的； B、A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的； C、A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的； D、A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的。

3、如圖所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是（）A．電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快 B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快 C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小

D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大

4、如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B．不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線 B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn) D．銅環(huán)將做等幅擺動

5、如圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動，則小球的材料可能是（）A．鐵 B．木

C．銅

D．鋁

八、課堂小結(jié)

1、渦流的產(chǎn)生、熱效應(yīng)的應(yīng)用及危害。

2、電磁阻尼及其應(yīng)用

3、電磁驅(qū)動及其應(yīng)用

九、課后作業(yè)

1、整理本節(jié)課筆記。

2、完成課后3、4、5題。

【教學(xué)反思】

1、要重視科學(xué)探究、突出實(shí)驗(yàn)：

在本節(jié)課中，創(chuàng)設(shè)了跳環(huán)魔術(shù)引課，激發(fā)學(xué)生探究欲望。同時(shí)根據(jù)學(xué)生已有的知識特點(diǎn)，引入鋁罐實(shí)驗(yàn)分析電磁阻尼和電磁驅(qū)動現(xiàn)象，巧妙的把實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2、重視新舊知識的聯(lián)系，啟發(fā)思考

在本節(jié)課中，所有的新知識均建設(shè)在學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)上，降低學(xué)習(xí)的難度。讓學(xué)生在輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍中，對物理事實(shí)與物理過程充分地進(jìn)行分析，綜合比較，判斷推理，完成對知識的自我建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識的有效積累。

3、要提倡自制教具，配合教學(xué)

根據(jù)學(xué)校條件，教師水平，從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，積極主動地自制較具，創(chuàng)造條件，完善了電磁阻尼和電磁驅(qū)動的教學(xué)體系，讓實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象更加直觀、明顯。

第五篇：《質(zhì)點(diǎn)和位移》教學(xué)設(shè)計(jì)

質(zhì)點(diǎn)和位移 一、三維目標(biāo) 知識與技能

1.通過大量實(shí)例，每一個(gè)學(xué)生都能體會到抓住主要矛盾分析和解決問題的思想，并能說出質(zhì)點(diǎn)的概念，會確定怎樣運(yùn)動的物體可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理.2.通過大量實(shí)例和問題，每一個(gè)學(xué)生都會確定位移并會計(jì)算位移.3.通過對位移的學(xué)習(xí)，明確“像位移一樣的有大小，又有方向的物理量”叫矢量，對矢量的更重要的性質(zhì)將隨著后面的學(xué)習(xí)而深入理解.過程與方法

通過老師或?qū)W生做演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分組討論，自行解釋現(xiàn)象并從中提煉出知識，形成概念；會計(jì)算位移并能體會到位移的矢量性.情感態(tài)度與價(jià)值觀

小組合作學(xué)習(xí)能讓每個(gè)同學(xué)體會到責(zé)任和義務(wù)以及尊重，學(xué)會從別人那里學(xué)到長處并體會欣賞別人和幫助別人的樂趣，學(xué)會傾聽，為學(xué)生逐漸形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度進(jìn)行點(diǎn)滴積累.二、教學(xué)重點(diǎn) 1.理想化的模型——質(zhì)點(diǎn).2.位移.三、教學(xué)難點(diǎn) 位移和路程的區(qū)別.四、教學(xué)過程

導(dǎo)入新課

［教師活動］ 1.演示彈簧振子

2.老師從某位置走到另一位置

提示同學(xué)們注意觀察并分析彈簧振子及老師的運(yùn)動性質(zhì)，怎樣描述和確定研究對象的位置.［學(xué)生活動］

同學(xué)們討論兩分鐘，找兩個(gè)小組的兩三位同學(xué)描述研究對象的運(yùn)動性質(zhì)并確定出他的位置，讓其他同學(xué)補(bǔ)充完整.讓學(xué)生的描述在多方努力的情況下盡量嚴(yán)謹(jǐn)，會用確定坐標(biāo)系的方法表示出研究對象的位置.推進(jìn)新課

［教師活動］在研究老師的運(yùn)動的時(shí)候，通常說的老師的位置在哪，同學(xué)們是以老師的哪個(gè)部位來衡量的呢？（腳還是頭？）

［學(xué)生活動］學(xué)生討論得出，以老師的整體或任何一個(gè)部分為研究對象都可以，因?yàn)槔蠋煹母鱾€(gè)部分的運(yùn)動情況完全一樣.對質(zhì)點(diǎn)概念的形成，提出最初步的印象.［教師活動］

1.接著研究紙飛機(jī)的運(yùn)動.2.觀察陀螺的運(yùn)動.提示學(xué)生分析紙飛機(jī)、陀螺的運(yùn)動情況，會確定它們的位置，討論紙飛機(jī)的各個(gè)部分運(yùn)動是否相同.［學(xué)生活動］學(xué)生討論得出：如果研究紙飛機(jī)飛行的路徑很長的時(shí)候可以忽略各部分的差異，如果路線較短，則不可忽略各部分的差異；陀螺運(yùn)動分析.得出一般平動或可以忽略自轉(zhuǎn)影響的情況下，物體可以看成質(zhì)點(diǎn).一、質(zhì)點(diǎn)：物理學(xué)中把用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn).把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件:

物體之間的距離比物體大得多時(shí)

如研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球和太陽之間的距離比地球直徑大得多,因自轉(zhuǎn)引起地球各部分運(yùn)動的差異對我們研究的問題不起主要作用,因而可以忽略地球的大小和形狀，把它當(dāng)作質(zhì)點(diǎn).然而研究地球上晝夜交替時(shí)要考慮地球自轉(zhuǎn),不能把地球看成質(zhì)點(diǎn)，所以所謂的“大小”是相對要研究對象之間的距離而言的.物體的運(yùn)動為平動時(shí)

此時(shí)物體各部分的運(yùn)動情況都相同，它的任何一點(diǎn)的運(yùn)動都可以代表整個(gè)物體的運(yùn)動.［教師活動］ 1.任意拋出乒乓球.2.再拋紙飛機(jī).3.以學(xué)生自己從起床開始一天的運(yùn)動為例表示物體的位置.方法引導(dǎo)

提示：已經(jīng)可以確定出研究對象的位置，怎樣表示出來呢？是用路徑好還是用直線好？最好把方向、遠(yuǎn)近都表示出來.［學(xué)生活動］

學(xué)生討論，得出比較全面的概念，老師明確：位移、矢量.二、位移：在物理學(xué)中采用位移來描述運(yùn)動物體空間位置的變化.位移通常用符號s來表示.注意:先得出位移的概念，然后再給它加個(gè)“矢量”帽子，明確矢量和標(biāo)量的區(qū)別和聯(lián)系.教師精講

關(guān)于位移要弄清以下幾點(diǎn)：“位置”在幾何圖上對應(yīng)的是點(diǎn)，位移就是針對始末這兩個(gè)位置而言的，它與路徑無關(guān).位移具有大小和方向，是矢量.直線長度表示物體位置變化的大小,直線的方向表示位移的方向.路程:物體（質(zhì)點(diǎn)）運(yùn)動過程中所通過的實(shí)際軌跡的長度叫路程.很明顯:路程是標(biāo)量，只有大小沒有方向.路程是沿質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡計(jì)算的實(shí)際長度，與路徑有關(guān).由此可見位移與路程是兩個(gè)完全不同的物理量.教師精講

［位移和路程的關(guān)系］（1）位移和路程的區(qū)別

位移是矢量,有大小和方向;路程是標(biāo)量,總是正值.（2）位移和路程的聯(lián)系

一般情況下，路程大于位移的大小，只有做直線直進(jìn)運(yùn)動,物體的位移的大小才等于路程.位移是一個(gè)很重要的概念，有了位移就可以確定運(yùn)動物體的位置，今后要講的速度、加速度、功等都是建立在位移的基礎(chǔ)上的.路程是建立在路徑的基礎(chǔ)上的.路徑就是物體運(yùn)動的軌跡，我們通常將物體運(yùn)動分類就是以運(yùn)動軌跡為依據(jù)的.矢量和標(biāo)量

標(biāo)量是指只有大小，沒有方向的物理量.如：質(zhì)量、時(shí)間以及我們學(xué)過的功等.與它相對應(yīng)的是矢量，矢量是指既有大小又有方向的物理量，如力、位移、速度、沖量、動量等等.［例題剖析1］下列說法正確的是（）A.凡是輕小的物體都可看作質(zhì)點(diǎn)

B.物體的運(yùn)動規(guī)律是確定的，與參考系的選取無關(guān) C.物體的位置確定，則位置坐標(biāo)是確定的 D.如果物體的形狀和大小在所研究的問題中屬于無關(guān)或次要因素，就可以把物體看作質(zhì)點(diǎn) 教師精講

物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是由問題的性質(zhì)決定的，與物體的大小無關(guān)，A不正確.物體的運(yùn)動規(guī)律是相對參考系而言的，同一個(gè)物體的運(yùn)動，如果選擇不同的參考系，描述的運(yùn)動規(guī)律是不同的，B不正確.只有先確定坐標(biāo)原點(diǎn)，才能確定某點(diǎn)的位置坐標(biāo)，C不正確.由以上分析得D正確.答案：D ［例題剖析2］下列情況的物體，哪些情況可將物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理（）A.放在地面上的木箱，在上面的箱角處用水平推力推它，木箱可繞下面的箱角轉(zhuǎn)動 B.放在地面上的木箱，在木箱高的中點(diǎn)處用水平推力推它,木箱在地面上滑動 C.做花樣滑冰的運(yùn)動員 D.研究鐘表的時(shí)針轉(zhuǎn)動的情況 教師精講

如果物體的大小、形狀在所研究的問題中屬于次要因素，可忽略不計(jì)，該物體就可看作質(zhì)點(diǎn).A項(xiàng)中箱子的轉(zhuǎn)動，B項(xiàng)中花樣滑冰運(yùn)動員，有著不可忽略的旋轉(zhuǎn)等動作，身體各部分運(yùn)動情況完全不同，所以不能看作質(zhì)點(diǎn).同理，鐘表的時(shí)針轉(zhuǎn)動也不能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn).B項(xiàng)中箱子平動，可視作質(zhì)點(diǎn)，故B項(xiàng)正確.點(diǎn)評：質(zhì)點(diǎn)作為學(xué)生在高中接觸到的第一個(gè)物理模型，讓學(xué)生仔細(xì)體會，只要把握問題的實(shí)質(zhì)，一般不會很難.課堂小結(jié)

一、質(zhì)點(diǎn)：物理學(xué)中把用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn).二、位移：在物理學(xué)中采用位移來描述運(yùn)動物體空間位置的變化.位移通常用符號s來表示.三、位移和路程的關(guān)系（1）位移和路程的區(qū)別

位移是矢量,有大小和方向;路程是標(biāo)量,總是正值.（2）位移和路程的聯(lián)系

一般情況下，路程大于位移的大小，只有做直線直進(jìn)運(yùn)動物體的位移的大小才等于路程..板書設(shè)計(jì)

一、質(zhì)點(diǎn)：物理學(xué)中把用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn).二、位移：在物理學(xué)中采用位移來描述運(yùn)動物體空間位置的變化.位移通常用符號s來表示.三、位移和路程的關(guān)系（1）位移和路程的區(qū)別

位移是矢量,有大小和方向;路程是標(biāo)量,總是正值.（2）位移和路程的聯(lián)系