高中物理6.3實(shí)驗(yàn)傳感器的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案新人教版

1、高中物理6.3實(shí)驗(yàn)傳感器的應(yīng)用與學(xué)案新人教版選修32第3節(jié)實(shí)驗(yàn)傳感器的應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光特性；2、知道晶體三極管的放大特性；3、掌握邏輯電路的基本知識和基本應(yīng)用；4、綜合實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動(dòng)手能力，體會(huì)物理知識實(shí)際中的應(yīng)用?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)】1、了解斯密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)，能夠分析光控電路的工作原理；2、溫度報(bào)警器的電路工作原理；3、由門電路控制的傳感器的工作原理。預(yù)習(xí)案【自主學(xué)習(xí)】一、實(shí)驗(yàn)原理及知識準(zhǔn)備閱讀下列學(xué)習(xí)資料并總結(jié)出其特點(diǎn)和作用：（一）、普通二極管和發(fā)光二極管固態(tài)電子器件中的半導(dǎo)體兩端器件。起源于19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的點(diǎn)接觸二極管效應(yīng)，發(fā)展于20世紀(jì)30年代，

2、主要特征是具有單向?qū)щ娦?，即整流特性。利用不同的半?dǎo)體材料、摻雜分布、幾何結(jié)構(gòu)，可制成不同類型的二極管，用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。例如穩(wěn)壓二極管可在電源電路中提供固定偏壓和進(jìn)行過壓保護(hù)；雪崩二極管作為固體微波功率源，用于小型固體發(fā)射機(jī)中的發(fā)射源；半導(dǎo)體光電二極管能實(shí)現(xiàn)光-電能量的轉(zhuǎn)換，可用來探測光輻射信號；用作指示燈、文字-數(shù)字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等；肖特基二極管可用于微波電路中的混頻、檢波、調(diào)制、超高速開關(guān)、倍頻和低噪聲參量放大等。按用途分：檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)管、光電管。按結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管發(fā)光二極管簡稱為LED

3、由錢（Ga）與神（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷神化錢二極管發(fā)紅光，磷化錢二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，就能產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極11、普通二極管和發(fā)光二極管(1)二極管具有導(dǎo)電性。(2)發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝猓瑢?dǎo)電時(shí)還能。普通的發(fā)光二極管是用磷化錢和磷神化錢等半導(dǎo)體材料制成，能直接將電能轉(zhuǎn)化為能。該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8v.

4、(3)二極管有二根引腳，較長的是極。發(fā)光二極管只有加上一定的向電壓，才能導(dǎo)通發(fā)光，工作電流只有幾毫安，最大不得超過10mA過大的電流會(huì)損壞二極管，在使用時(shí)必須合適的限流電阻。(二)邏輯電路邏輯電路是以二進(jìn)制為原理、實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號邏輯運(yùn)算和操作的電路。由于只分高、低電平，抗干擾力強(qiáng)，精度和保密性佳。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、通信、自動(dòng)化和儀表等方面。這里我們主要說邏輯門電路。2、邏輯門電路包括與門，或門，非門。(1)與邏輯對于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為0,則輸出端一定是,只有當(dāng)所有輸入端輸入都同為時(shí)，輸出才是1.符號圖(2)或邏輯對于或門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為1,則輸出一定是,反之，只有

5、當(dāng)所有輸入端都為時(shí)，輸出端才是0.符號圖(3)非門電路對于非門電路，當(dāng)輸入為。時(shí)，輸出總是,當(dāng)輸入為1時(shí)，輸出反而是,非門電路也稱反相器。符號圖3、斯密特電路：斯密特觸發(fā)器是特殊的電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值V時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平調(diào)到低電平V,而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候_V_，丫會(huì)從低電平跳到高電平_V_。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為的信號，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。而這正是進(jìn)行光控所需要的?！緦W(xué)始于疑】探究案【合作探究】實(shí)驗(yàn)1、光控開關(guān)問題1、電路組成：觸發(fā)器，電阻FG,發(fā)光二極管LEDr-二45丫模仿路燈，滑線變阻器R,定值電阻R2,電路如圖所示。Q

6、穴?N&led2問題2、電路圖分析(1)圖中的接地符號表示電路的,并非與大地連接。5V電源的負(fù)極是與連接的。(2)在電子技術(shù)中，習(xí)慣上常用“電平”來描述邏輯電路的輸入端和輸出端的狀態(tài)，其實(shí)，電平指的就是某個(gè)端點(diǎn)與“地”之間的?；蛘哒f，如果以接地端的電勢為0,那么電平表示的就是某個(gè)端點(diǎn)的。(3)因?yàn)榭刂崎T電路的邏輯狀態(tài)的物理量是輸入端的,而不是電流或電阻，所以要將電阻Ri與光敏電阻R組成串聯(lián)分壓電路，反光敏電阻因光照面發(fā)生的的變化,轉(zhuǎn)換為的變化，加到非門的輸入端A。(4)控制燈光亮與滅需要的是一種跳變的開關(guān)量，面光敏電阻輸出的是變化的模擬量，所以要用把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。(5)R2是發(fā)光二極

7、管的限流電阻，使通過它的電流不超過mA。問題3、試分析其工作原理。問題4、要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么?問題5、用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？并聯(lián)二極管起什么作用?問題6、如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器，D為動(dòng)觸點(diǎn)，E為靜觸點(diǎn).試分析電磁繼電器的工作原理.問題7、試說明控制電路的工作原理?！竞献魈骄俊繉?shí)驗(yàn)2、溫度報(bào)警器問題1、溫度報(bào)警器的工作電路如圖所示,問題2、試分析其工作原理。5+低壓控制龜踣一園的變化是如何引起A端電壓變化的?9問題3、怎樣使熱敏電阻在感測到更高的溫度時(shí)才報(bào)警?歸納總結(jié)【課堂小結(jié)/本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)】r1、光控開

8、關(guān)傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)YL2、溫度報(bào)警器器【當(dāng)堂檢測】（可以根據(jù)內(nèi)容設(shè)定習(xí)題的個(gè)數(shù)，要求附有答案。時(shí)間可限定在5-10min）1、可以用型號為74LS14的非門集成電路，發(fā)光二極管和限流電阻來組成一個(gè)邏輯電平+5VJ弋之E1HMUD330 )檢測器，電路如圖所示。使用時(shí)，將檢測器的輸入端A接到被測點(diǎn)。請分析：當(dāng)被測點(diǎn)為高電平時(shí)，LED是否發(fā)光？低電平時(shí)呢？說出道理。2、（單選）與門的輸入端輸入信號為何時(shí)，輸出端輸出“1”（A.00B.01C.10D.113、（多選）或門的輸入端輸入信號為何時(shí)，輸出端輸出“0”（A.00B.10C.01D.114、（單選）聯(lián)合國安理會(huì)每個(gè)常任理事國都擁有否決權(quán)，假設(shè)

9、設(shè)計(jì)一個(gè)表決器，常任理事國投反對票時(shí)輸入“0”，投贊成或棄權(quán)時(shí)輸入“1”，提案通過為“1”，通不過為“0”，則這個(gè)表決器應(yīng)具有哪種邏輯關(guān)系（A.與門B.非門C.或門D.與非門5、（單選）圖是一個(gè)復(fù)合門電路，由一個(gè)x門電路與一個(gè)非門組成.若整個(gè)電路成為一個(gè)與門，則x電路應(yīng)是（）-+yA.與門B.或門C.與非門D.或非門6、（單選）如圖是一個(gè)三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)C端輸入“1”時(shí)，A、B端輸入為何時(shí)輸出端丫輸出“1”（）A.00B.01C.10D.11【課后鞏固】（可以根據(jù)內(nèi)容設(shè)定習(xí)題的個(gè)數(shù)，要求附有答案）1、溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的.如圖62

10、10甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動(dòng)勢E=9.0V,內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流表，其內(nèi)阻R保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示，閉合開關(guān)S,當(dāng)R的溫度等于20c時(shí)，電流表示數(shù)I1=2mA;當(dāng)電流表的示數(shù)12=3.6mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是（）4O2044)60SDlOOm140160(1；甲乙圖6-2-10A.60CB.80CC.100CD.120C2、電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，它的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)非?？欤梢圆蹲降剿查g的電流變化，還可以與計(jì)算機(jī)相連，能在很短的時(shí)間內(nèi)畫出電流隨時(shí)間的變化圖象.按圖6215甲連接電路，提供8V直流電源，先使開關(guān)S與1相連，

11、電源向電容器充電,這個(gè)過程可在瞬間完成，然后把開關(guān)S擲向2,電容器通過電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏上顯示出電流隨時(shí)間變化的It曲線，如圖乙所示.1I0呼跑cl甲圖6215(1)圖乙中畫出的豎直狹長矩形(圖乙最左端)，其面積表示的物理意義是：;(2)估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量是C;根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算，電容器的電容是F.3、有一種測量壓力的電子秤，其原理圖如圖6216所示.E是內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢為6V的電源.R是一個(gè)阻值為300Q的限流電阻.G是由理想電流表改裝成的指針式測力顯示器.R是一個(gè)壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變化而改變，其關(guān)系如下表所示.C是一個(gè)用來保護(hù)顯示器的電容器.秤臺(tái)的重力忽略不計(jì).試分析：圖 6-2-16壓力F/N050100150200250300電阻R300280260240220200180(1)利用表中的數(shù)據(jù)寫出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式.(2)若電容器的耐壓值為5V,該電子秤的最大稱量值為多少？(3)如果把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該