简单传感器的应用优秀课件.ppt

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1、简单传感器的应用第1页，本讲稿共42页 一般情况下传感器产生的电压（流）等一般情况下传感器产生的电压（流）等电学物理量的信号值都相当微弱的，难以带电学物理量的信号值都相当微弱的，难以带动执行机构去实现控制动作，所以一般都是动执行机构去实现控制动作，所以一般都是将传感器和各种门电路、放大电路等结合在将传感器和各种门电路、放大电路等结合在一起使用的。一起使用的。第2页，本讲稿共42页传感器应用的一般模式第3页，本讲稿共42页一、力传感器的应用一、力传感器的应用1 1 电子秤电子秤第4页，本讲稿共42页（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？（2）简述力传感器的工作原理。（3）应变片

2、能够把什么力学量转化为什么电学量？第5页，本讲稿共42页应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量（输应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量（输出应变片上下表面的电压差值）出应变片上下表面的电压差值）形变形变（力学量）（力学量）电电 压压（电学量）（电学量）转换转换金属梁第6页，本讲稿共42页1.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是的是（）A.应变片多用半导体材料制成应变片多用半导体材料制成B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小反之，变小C.传感器输出的是应变片上的电压传感器输出的是应变片上

3、的电压D.外力越大，输出的电压差值也越大外力越大，输出的电压差值也越大A B D第7页，本讲稿共42页 2 2：（20032003上上海海考考题题）演演示示位位移移传传感感器器的的工工作作原原理理如如右右图图示示，物物体体MM在在导导轨轨上上平平移移时时，带带动动滑滑动动变变阻阻器器的的金金属属滑滑杆杆p p，通通过过电电压压表表显显示示的的数数据据，来来反反映映物物体体位位移移的的大大小小x x。假假设设电电压压表表是是理理想想的的，则则下下列列说说法法正正确确的的是是 ()A.A.物体物体MM运动时，电源内的电流会发生变化运动时，电源内的电流会发生变化B.B.物体物体MM运动时，电压表的示

4、数会发生变化运动时，电压表的示数会发生变化C.C.物体物体MM不动时，电路中没有电流不动时，电路中没有电流D.D.物体物体MM不动时，电压表没有示数不动时，电压表没有示数B第8页，本讲稿共42页第9页，本讲稿共42页第10页，本讲稿共42页1、动圈式话筒、动圈式话筒：膜膜片片在在声声波波下下振振动动，使使得得与与膜膜片片相相连连的的线线圈圈中中产产生生周周期期性性变化的感应电流。变化的感应电流。二、声传感器的应用话筒2、电容式话筒、电容式话筒：金金属属膜膜片片M 和和固固定定电电极极 N 形形成成一一 个个电电容容器器,M 在在声声波波作作用用下下振振动动,电电容容器器的的电电容容作作周周期期

5、性性变变化化，电电阻阻R 两两端端的的电电压压也也做相应的周期性变化。做相应的周期性变化。绝缘支架绝缘支架第11页，本讲稿共42页例题：（例题：（20032003上海试题）唱卡拉上海试题）唱卡拉OKOK用的话筒，内有传感器。用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是正确的是 ()()A A 该传感器

6、是根据电流的磁效应工作的该传感器是根据电流的磁效应工作的B B 该传感器是根据电磁感应原理工作的该传感器是根据电磁感应原理工作的C C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势B第12页，本讲稿共42页金属板金属膜振动膜外电路图5例题：如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作例题：如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属膜几

7、十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压板构成电容器的两极，在两极间加一电压U U，人对着话筒，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（）（A A）距离变化）距离变化 （B B）正对面积变化）正对面积变化（CC）介质变化）介质变化 （D D）电压变化）电压变化A第13页，本讲稿共42页3、驻

8、极体话筒、驻极体话筒：它它由由内内部部的的驻驻极极体体塑塑料料膜膜感感受受声声波波，其其工工作作原原理理与与电容式话筒类似，但是工作的电压只须电容式话筒类似，但是工作的电压只须 36 V，特特点点：体体积积小小，重重量量轻轻，价价格格便便宜宜，灵灵敏敏度度高高，常常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上第14页，本讲稿共42页常常温温下下两两触触点点分分离离。温温度度升升高高，两两种种金金属属膨膨胀胀性性能能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。三、温度传感器的应用1.电熨斗双金属片温度传感器双金属片温度传感器：第

9、15页，本讲稿共42页电烫斗的构造电烫斗的构造思考与讨论：思考与讨论：常温下两触点是接触还是分离？常温下两触点是接触还是分离？如如何何用用调调温温旋旋钮钮来来升升高高或或降降低低电电烫烫斗斗的的工工作作温温度？度？第16页，本讲稿共42页练习、练习、如图所示是一种热敏电阻（如图所示是一种热敏电阻（PTCPTC元件）的电阻元件）的电阻R R随温随温度度t t变化的关系图线，这种元件具有发热、控温双重功能常见的变化的关系图线，这种元件具有发热、控温双重功能常见的电热灭蚊器中就使用这种元件来加温并控制温度如果将该元件电热灭蚊器中就使用这种元件来加温并控制温度如果将该元件接到接到220V220V恒定电

10、压下，则恒定电压下，则A A通电后，其电功率先增大后减小通电后，其电功率先增大后减小B B通电后，通电后，其电功率先减小后增大其电功率先减小后增大C C当其发热功率等于散热功率时，温度保持在当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t t1 1不变不变D D当其发热功率等于散热功率时，温度保持在当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t t1 1 到到t t2 2之之间的某一值不变间的某一值不变t/Rt2t1AD第17页，本讲稿共42页M2.冰箱温度控制器(问题与练习1)4 4、弹簧片、弹簧片1 1、测温泡、测温泡2 2、细管、细管3 3、弹性金属盒、弹性金属盒5 5、动触点、动触点6 6、静触点、

11、静触点7 7、拉杆、拉杆8 8、凸轮、凸轮 9 9、连杆、连杆思考与讨论：思考与讨论：1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？就自动停止工作？2、凸轮为什么可以改变设定的温度？、凸轮为什么可以改变设定的温度？氯甲烷及它的蒸气第18页，本讲稿共42页3、恒温箱温控器(问题与练习3)思考与讨论：思考与讨论：1、应该把恒温箱中的加热器接在、应该把恒温箱中的加热器接在 A、B 还是还是 C、D 之间呢？之间呢？2、要使箱内温度保持、要使箱内温度保持100，可变电阻，可变电阻R值应调节多值应调节多大？大？第19页，本讲稿共42页感

12、温铁氧体的感温铁氧体的“居里点居里点”：感感温温铁铁氧氧体体在在常常温温下下具具有有铁铁磁磁性性，但但温温度度升升高高到到103时时便便失失去去了了铁铁磁磁性性，这这个个温温度度称称为为这这种种材材料料的的“居居里里温温度度”或或“居居里里点点”。4.电饭锅电饭锅电饭锅的构造电饭锅的构造思考与讨论：思考与讨论：开开始始做做饭饭时时为为什什么么要要压压下下开关按钮？开关按钮？若若用用电电饭饭锅锅烧烧水水，水水在在沸沸腾腾以后是否会自动断电？以后是否会自动断电？第20页，本讲稿共42页5、测温仪、测温仪用用温温度度传传感感器器可可以以把把温温度度转转换换为为电电信信号号。测测温温元元件件可可以以是

13、是热热敏敏电电阻阻、金金属属热热电电阻阻、热热电电偶、红外线敏感元件等。偶、红外线敏感元件等。电电信信号号可可以以远远距距离离输输送送，因因而而温温度度传传感感器器可以远距离读取温度。可以远距离读取温度。第21页，本讲稿共42页热电偶：将两种不同材料的导体或半导体热电偶：将两种不同材料的导体或半导体A和和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和和B的两个焊接点的两个焊接点1和和2之间存在温差时，两之间存在温差时，两者之间便产生电动势者之间便产生电动势,因而在回路中形成一因而在回路中形成一定大小的电流定大小的电流,这种现象称为热电效应。热这种现象称为热电效应。热

14、电偶就是利用这一效应来工作的。电偶就是利用这一效应来工作的。第22页，本讲稿共42页将将微微机机辅辅助助实实验验系系统统所所配配的的温温度度传传感感器器与与计计算算机机连连接接，可可以以实实现现数数据据采采集集、处处理、画图的智能化功能。理、画图的智能化功能。第23页，本讲稿共42页四、光传感器的应用四、光传感器的应用1.鼠标器鼠标器鼠鼠标标中中的的红红外外接接收收管管就就是是光光传传感感器器。鼠鼠标标移移动动时时，滚滚球球带带动动 x、y 方方向向两两个个码码盘盘转转动动，红红外外管管接接收收到到一一个个个个红红外外线线脉脉冲冲。计计算算机机分分别别统统计计 x、y 两两个个方方向向上上的的

15、脉脉冲冲信信号号，就就能能确确定定鼠鼠标的位置。标的位置。第24页，本讲稿共42页2.2.火灾报警器火灾报警器火灾报警器火灾报警器光光电电三三极极管管是是烟烟雾雾火火警警报报警警器器中中的的光光传传感感器器。平平时时，发发光光二二极极管管发发出出的的光光被被不不透透明明挡挡板板挡挡住住。当当有有烟烟雾雾时时，烟烟雾雾对对光光有有散散射射作作用用，光光电电三三极极管管接接收收到到散散射射光光，电电阻变小，使报警电路工作。阻变小，使报警电路工作。第25页，本讲稿共42页小小 结结1 1、温度温度传感器传感器 的应用的应用（1 1）电饭锅电饭锅（2 2）测温仪测温仪2 2、光光传感器传感器 的应用的

16、应用（1 1）鼠标器鼠标器（2 2）火灾报警器火灾报警器第26页，本讲稿共42页温度传感器的应用温度传感器的应用【例例1 1】如图甲为在温度为如图甲为在温度为1010左右的环境中工作的左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R R1 1=20 k20 k，R R2 2=10 k10 k，R R3 3=40 k40 k，R Rt t为热敏电阻，它的电阻随为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当温度变化的图线如图乙所示当 a a、b b端电压端电压 U Uabab000时，电压鉴别器使时，电压鉴别器使 S S断开，断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定

17、在停止加热，恒温箱内的温度恒定在_ 35第27页，本讲稿共42页解：设电路两端电压为为解：设电路两端电压为为U U，当，当U Uabab=0=0时，时，有有解得解得R Rt t=20 k20 k由图乙可知，当由图乙可知，当R Rt t=20 k20 k时，时，t=t=3535第28页，本讲稿共42页03年上海高考年上海高考18、图图1 1为为某某一一热热敏敏电电阻阻R(R(电电阻阻值值随随温温度度的的改改变变而而改改变变，且对温度很敏感且对温度很敏感)的的I I-U U关系曲线图。关系曲线图。为为了了通通过过测测量量得得到到图图1 1所所示示I I-U U关关系系的的完完整整曲曲线线，在在图图

18、2 2和和图图3 3两两个个电电路路中中应选择的是图应选择的是图 ；简要说明理由：；简要说明理由：。（电电源源电电动动势势为为9V9V，内内阻阻不不计，滑线变阻器的阻值为计，滑线变阻器的阻值为0-1000-100）在在图图4 4电电路路中中，电电源源电电压压恒恒为为9V9V，理理想想电电流流表表读读数数为为70mA70mA，定定值值电电阻阻R R1 1=250=250。由由热热敏敏电电阻阻的的I I-U U关关系系曲曲线线可可知知，热热敏敏电电阻阻两两端端的的电电压压为为_V_V；电阻；电阻R R2 2的阻值为的阻值为 。举出一个可以应用热敏电阻的例子：举出一个可以应用热敏电阻的例子：_。2电

19、压可从电压可从0V0V调到所需电压，调节范围较大调到所需电压，调节范围较大 解解:I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由图由图1得得 UR=5.2V 5.2 R2=(9-5.2)/0.034=111.8 111.6112.0 热敏温度计热敏温度计 VA图图2VA图图3I/mAU/V1 2 3 4 5 6 7500图图110203040AR1R2热热敏敏电电阻阻图图4R9V第29页，本讲稿共42页光传感器的应用光传感器的应用【例例2 2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。和行程的装置示意图。A A为光源，

20、为光源，B B为光电接收器，为光电接收器，A A、B B均固定在车身上，均固定在车身上，C C为小车的车轮，为小车的车轮，D D为与为与C C同轴同轴相连的齿轮。车轮转动时，相连的齿轮。车轮转动时，A A发出的光束通过旋转齿轮上发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被齿的间隙后变成脉冲光信号，被B B接收并转换成电信号，接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为冲数为n n，累计脉冲数为，累计脉冲数为NN，则要测出小车的速度和，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是行程还必须测量的物理量和数据是 ，

21、小车速度的表达式为小车速度的表达式为v v=；行程的表达式为；行程的表达式为=。车轮的半径车轮的半径R R和齿轮和齿轮P P第30页，本讲稿共42页 光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。度和行程有关。根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v=2R fv=2R f，其中，其中R R为车轮的半径，为车轮的半径，f f为单位时间内车轮为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为转过的圈数；若车

22、轮的齿数为P P，则转一圈应有，则转一圈应有P P个脉冲个脉冲被被B B接收到，因此有接收到，因此有 代入上式，有代入上式，有 同样，根据行程的意义，应有，其中同样，根据行程的意义，应有，其中f f为整个行程中车轮为整个行程中车轮转过的圈数；而转过的圈数；而 ，所以，所以 可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R R和和齿轮齿数齿轮齿数P P，速度和行程的表达式如上面两式所示。，速度和行程的表达式如上面两式所示。第31页，本讲稿共42页3.3.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A A是发光仪器，是发

23、光仪器，B B是传送带上物品，是传送带上物品，R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻，此光电计为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（数器的基本工作原理是（）（A A）当有光照射）当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压（B B）当有光照射）当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压（C C）信号处理系统每获得一次低电压就记数一次）信号处理系统每获得一次低电压就记数一次（D D）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次B D R2AR1信信号号处处理理系统系统 图图3B

24、第32页，本讲稿共42页力电转换器输出输入受压面4：某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该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 k）如图）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 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；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 U。现有下列器材：力电转换器、质量为现有下列器材：力电转换器、质量为m

25、m0 0的砝码、电压表、滑动变阻的砝码、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受压面上）。请完成对该物体的测量m m。（1 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）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。调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。（2 2）简要说明测量步骤，求出比例系数）简要说明测量步骤，求出比例系数k k，并测出待测物体的质量，并测出待测物体的质量m m。（3

26、3）请设想实验中可能会出现的一个问题。）请设想实验中可能会出现的一个问题。第33页，本讲稿共42页力电转换器输出输入受压器SVR解析：（1）设计的电路图如图所示，输入电压采用分压接法目的是让电压可调范围尽可能大。（2）测量步骤：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。将质量为m0的砝码放在转换器上，记下输出电压U0。将待测物体放在转换器上，记下输出电压U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，测得U1=kmg，所以m=m0U1/U0。（3）可能出现的问题 因电源电压不够而输出电压调不到零。待测物体质量超出转换器量程。待测物体质量超出转换器量程。第34页，本讲稿共42页2.加速度计 问题与练习2

27、1 1、两个电池的电动势、两个电池的电动势一样大一样大2 2、滑片在中间位置电、滑片在中间位置电压表的读数为零压表的读数为零3 3、P P 点电势高与点电势高与 QQ点点时，指针向右偏转时，指针向右偏转第35页，本讲稿共42页练习：惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系练习：惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一意图如图示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一个质量为个质量为mm的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为的滑块，滑块的两侧分别与劲度系

28、数均为k k的的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于弹簧处于自然长度自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离弹沿水平方向运动，指针向左偏离OO点的距离为点的距离为S S，则这段，则这段时间内导弹的加速度时间内导弹的加速度 （）A.A.方向向左，大小为方向向左，大小为 k S/mk S/m B B方向向右，大小为方向向右，大小为 k S/mk S/m C C方向

29、向左，大小为方向向左，大小为 2k S/m 2k S/m D.D.方向向右，大小为方向向右，大小为 2k S/m2k S/m01010UPD第36页，本讲稿共42页(2)(2)若若电电位位器器（可可变变电电阻阻）总总长长度度为为L L，其其电电阻阻均均匀匀，两两端端接接在在稳稳压压电电源源U U0 0上上，当当导导弹弹以以加加速速度度a a沿沿水水平平方方向向运运动动时时，与与滑滑块块连连接接的的滑滑动动片片P P产产生生位位移移，此此时时可可输输出出一一个个电电信信号号U U，作作为为导导弹弹惯惯性性制制导导系系统统的的信信息息源源，为为控控制制导导弹弹运运动动状状态态输输入入信息，试写出信

30、息，试写出U U与与a a 的函数关系式。的函数关系式。01010UPU0解解：a=2kx/m x=ma/2kU=U0 Rx/R=U0 x/L=maU0/2kL=mU0 a/2kLa第37页，本讲稿共42页练习练习:可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图其结构如图所示。当系统绕轴所示。当系统绕轴OOOO转动时，元件转动时，元件A A发生位移并输出相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。已应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知知A A的质量为的质量为mm，弹簧的劲度系数为，弹簧的劲度系数为k k、自然长度为

31、、自然长度为l l，电源，电源的电动势为的电动势为E E、内阻不计。滑动变阻器总长也为、内阻不计。滑动变阻器总长也为l l ，电阻分，电阻分布均匀，系统静止时布均匀，系统静止时P P在在B B点，当系统以角速度点，当系统以角速度转动时，转动时，试写出输出电压试写出输出电压U U与与的函数式。的函数式。A S PCBOO输出电压输出电压U解解：设弹簧伸长：设弹簧伸长x,x,则则 kx=m 2(l+x)x=m 2 l (k-m 2)设滑动变阻器单位长度设滑动变阻器单位长度 的电阻为的电阻为r r1 1 U=IRx=Exr1/l r1=Ex/l U=Em 2(k-m 2)第38页，本讲稿共42页 练

32、习、练习、用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg2.0 kg的滑块可无摩擦的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a a、b b上，其压力上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上

33、，传感器运动方向固定在汽车上，传感器b b在前，传感器在前，传感器a a在后在后汽车静止时，传感器汽车静止时，传感器a a、b b在的示数均为在的示数均为 10 N10 N（取（取g=g=10 m10 ms s2 2）（1 1）若传感器）若传感器a a的示数为的示数为 14 N14 N、b b的示数为的示数为6.0 N6.0 N，求此时汽，求此时汽车的加速度大小和方向车的加速度大小和方向（2 2）当汽车以怎样的加速度）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器运动时，传感器a a的示数为零的示数为零第39页，本讲稿共42页解：（解：（1 1）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力）如图所示，依题意

34、：左侧弹簧对滑块向右的推力 F F1 1=14N=14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力，右侧弹簧对滑块的向左的推力 F F2 2=6.0 N=6.0 N滑块所受合力产生加速度滑块所受合力产生加速度a a1 1，根据牛，根据牛 顿第二定律有顿第二定律有 得得 a=4 m/sa=4 m/s2 2 a a1 1与与F F1 1同方向，即向前（向右）同方向，即向前（向右）（2 2）a a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F F1 1/=0=0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为少，所以右

35、弹簧的弹力变为F F2 2/=20N=20N。滑块所受合力产。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，生加速度，由牛顿第二定律得，a a2 2=10m/s=10m/s2 2，方向向左，方向向左第40页，本讲稿共42页 练练习习：将将金金属属块块mm用用压压缩缩的的轻轻弹弹簧簧卡卡在在一一个个矩矩形形的的箱箱中中，如如图图所所示示，在在箱箱的的上上顶顶板板和和下下底底板板装装有有压压力力传传感感器器，箱箱可可以以沿沿竖竖直直轨轨道道运运动动。当当箱箱以以a a=2.0=2.0 m/sm/s2 2的的加加速速度度竖竖直直向向上上做做匀匀减减速速运运动动时时，上上顶顶板板的的传传感感器器显显示示的

36、的压压力力为为6.0N6.0N，下下底底板板的的传传感感器器显显示示的的压压力力为为10.0N10.0N。(取取g g=10 m/s=10 m/s2 2)(1)(1)若上顶板传感器的示数是下底板若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，传感器的示数的一半，试判断箱的运试判断箱的运动情况。动情况。(2)(2)要使上顶板传感器的示数为零要使上顶板传感器的示数为零,箱箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？m第41页，本讲稿共42页原来原来（1）（2）解：解：m向上做匀减速运向上做匀减速运动动a a向下向下a=2m/s2F=10NF1=6Nmgamg+F1-F=mam=0.5kg上顶板示数是下上顶板示数是下底板示数的底板示数的1/21/2弹簧长度不变弹簧长度不变F=10N F2=5NFmgF2a2mg+F2-F=ma2a2=0静止或匀速运动静止或匀速运动上顶板示数为零，则上顶板示数为零，则弹簧变短，弹簧变短，F10N F3=0Fmga3F mg=ma3a3 10m/s2向上加速或向下向上加速或向下减速，加速度减速，加速度a 10m/s2。第42页，本讲稿共42页