高中物理人教版選修3-26.3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)、教案

1、第三節(jié)實(shí)檢：傳感款的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖R(shí)別邏輯集成電路塊、集成電路實(shí)驗(yàn)板，通過(guò)練習(xí)電子電路的組裝，獲得對(duì)自動(dòng)控 制電路設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識(shí).了解光控開(kāi)關(guān)電路及控制原理，會(huì)組裝光控開(kāi)關(guān).了解溫度報(bào)警器及控制原理，會(huì)組裝溫度報(bào)警器.素養(yǎng)思維脈絡(luò)叵預(yù)習(xí)反憒-教材梳理 夯基固本 落實(shí)新知1知識(shí)點(diǎn)1光控開(kāi)關(guān).電路圖如圖所示.工作原理白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻一電阻值一較小一，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低, 則輸出端Y輸出一直電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通：當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，Rg的阻值 增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值(1.6 V),輸出端Y突然從一 尚電平跳到低一電平,則發(fā)光二極管LED導(dǎo)

2、通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了),這樣就達(dá)到 了使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的。.要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)如何調(diào)節(jié)Q要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R的阻值調(diào)一大一些,這樣要使斯密特觸發(fā)器的 輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值(1.6 V),就需要心的阻值更大_，即天色更暗。知識(shí)點(diǎn)2溫度報(bào)瞥器.電路如圖所示。.工作原理常溫下，調(diào)整/?i的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于 直電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻一阻值減小一， 斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平），其輸出端由=電平跳到 低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，R的阻值不同，則報(bào)警溫度不

3、同。.要想在更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)如何調(diào)節(jié)昭要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)一減小一用的阻值,R阻值越小一， 要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。？思考辨 析判一判（1）斯密特觸發(fā)器的作用是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)（X ）（2）發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦裕╒ ）（3）斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門（V ）選一選如圖所示是一個(gè)基本邏輯電路。聲控開(kāi)關(guān)、光敏電阻、小燈泡等元件構(gòu)成的一個(gè)自動(dòng)控 制電路。該電路的功能是在白天無(wú)論聲音多么響，小燈泡都不會(huì)亮，在晚上，只要有一定的 聲音，小燈泡就亮。這種電路現(xiàn)廣泛使用于公共樓梯間，該電路虛線框N中使用的是門電 路。

4、則下而說(shuō)法正確的是（B ）&為光敏電阻，N為或門電路R為光敏電阻，N為與門電路R為熱敏電阻，N為或門電路a為熱敏電阻，N為非門電路解析：根據(jù)電路的設(shè)計(jì)要求，可知N為與門電路，R?為光敏電阻，選項(xiàng)B正確。想一想如圖所示：1是彈簧，2是銜鐵，3是觸點(diǎn)，4是電磁鐵，5是熱敏電阻，6是滑動(dòng)變阻 器，7是電鈴，它們組成一種溫度自動(dòng)報(bào)警電路。說(shuō)明這種簡(jiǎn)單溫度自動(dòng)報(bào)警電路的工作原 理。解析：當(dāng)熱敏電阻的溫度升高時(shí)，電阻減小，電磁鐵電路中電流增大，當(dāng)電流達(dá)到一定 值時(shí)電磁鐵吸引銜鐵使電鈴電路閉合，電鈴發(fā)聲報(bào)警。當(dāng)溫度下降后，電阻增大，電流減小, 電磁鐵磁性減弱，銜鐵被彈簧拉起，電鈴電路斷開(kāi)，電鈴不發(fā)聲。例1如

5、圖所示是用斯密特觸發(fā)器控制某宿舍樓道內(nèi)照明燈的示意圖，試說(shuō)明其工作 原理.解析天較亮?xí)r，光敏電阻Rg阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低，則輸出 端Y輸出高電平，線圖中無(wú)電流，工作電路不通.天較暗時(shí)，光敏電阻Rg電阻增大，斯密特觸發(fā)器榆入端A電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值 時(shí)，揄出端Y由高電平突然跳到低也平，有也流通過(guò)線圉F,電磁繼電器工作，接通工作 電路，使照明燈自動(dòng)開(kāi)啟.天明后，Rg阻值減小，斯密特觸發(fā)器榆入端A電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，輸出端Y 突然由低電平跳到高電平，則線圉廠不再有電流，電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源， 照明燈熄滅.畫(huà)互動(dòng)探究32細(xì)研深究破疑解難萃取精華探究一光控開(kāi)關(guān)的應(yīng)

6、用q思考討論：.di kao tao lun、在制作光控電路實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按圖所示電路將元件安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)將裝置置入黑暗 環(huán)境中接通電源時(shí)，燈泡不發(fā)光，原因可能是什么？提示：由題可知若二極管接反，光線暗時(shí)，二極管上為負(fù)向電壓，無(wú)法導(dǎo)通，燈泡不亮: 若R與Rg位置顛倒，則光線較暗時(shí)，Y端為高電平，晶體管不導(dǎo)通，燈泡不發(fā)光；燈泡斷路時(shí)無(wú)法發(fā)光故原因可能為二極管接反，&與段位置顛倒，燈泡被斷路。歸納總結(jié) ：Ui na zong jie 1.實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實(shí)驗(yàn)板上。(2)檢查各元件的連接，確保無(wú)誤。(3)接通電源，調(diào)行電阻R,使發(fā)光二極管或燈泡在普通光照條件下不亮。(

7、4)用黑紙逐漸遮住光敏電阻，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。(5)逐漸撤掉黑紙，觀察發(fā)光二極管或燈泡的狀態(tài)。2.注意事項(xiàng)(1)安裝前對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試，確保各元件性能良好后，再進(jìn)行安裝。(2)二極管連入電路時(shí)，極性不能反接，否則繼電器不能正常工作。(3)要想天暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R的阻值調(diào)大些。n典例剖析,，ian li pou xi例1如圖所示為低壓控制電路操縱路燈工作的電路，試分析其工作原理。解題指導(dǎo)：電磁繼電器是一個(gè)間接開(kāi)關(guān)，是一個(gè)電路的通斷來(lái)控制另一個(gè)工作電路的通 斷的開(kāi)關(guān)；控制電路的通斷是由光敏電阻Hg阻值大小來(lái)決定的。解析：(1)電磁繼電器的工作原理因集成電路允許通過(guò)的電流較小，白熾燈泡

8、工作電流較大，所以使用繼電器來(lái)啟閉工作 電路。如圖所示虛線框內(nèi)是電磁繼電器九。為動(dòng)觸點(diǎn)，E為靜觸點(diǎn)。當(dāng)線圈A中通電時(shí)， 鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵5向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)觸點(diǎn)。向下與E接觸，工作電路接通； 當(dāng)線圈A中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵8在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)。與E分 離，自動(dòng)切斷工作電路。(2)控制電路工作原理天較亮?xí)r，光敏電阻Rg阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低，則輸出端Y輸出 高電平，線圈中無(wú)電流，工作電路不通；天較暗時(shí)，光敏電阻Rg電阻增大，斯密特觸發(fā)器 輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過(guò)線 圖A,電磁繼電器工作，接通工作電路，

9、使路燈自動(dòng)開(kāi)啟；天明后，Hg阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈 A不再有電流，電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1車床在工作時(shí)是不允許將手隨便接近飛轉(zhuǎn)的工件的，為了防止萬(wàn)一， 設(shè)計(jì)了下面的光電自動(dòng)控制安全電路，只要人手不小心靠近了工件，機(jī)器就自動(dòng)停轉(zhuǎn)，請(qǐng)簡(jiǎn) 述其工作原理。圖中的A為車床上的電動(dòng)機(jī)：8為隨電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的工件：。為光源，它 發(fā)出的光照在光敏電阻。上：E為電磁鐵；E為銜鐵：G為電源：H為彈簧。答案：當(dāng)手在C、。間靠近工件時(shí)，遮擋住射向光敏電阻的光，光敏電阻的阻值迅速變 大，電路中的電流減小，使電磁鐵磁性減

10、弱從而放開(kāi)銜接，造成電動(dòng)機(jī)斷路，使工件停轉(zhuǎn)以 保證安全。探究二溫度報(bào)警器的應(yīng)用思考討論：.di kao tao lun , 2傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同。空調(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值后，會(huì)自動(dòng) 停止工作，空調(diào)機(jī)內(nèi)使用了哪種傳感器？8提示：空調(diào)機(jī)是根據(jù)溫度調(diào)行工作狀態(tài)，所以內(nèi)部使用了溫度傳感器。歸納總結(jié)匕:G .丁in na zongjie1.實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照電路圖將各元件組裝到集成電路實(shí)驗(yàn)板上。(2)檢查各元件的連接，確保無(wú)誤。(3)接通電源，調(diào)行電阻使蜂鳴器常溫下不發(fā)聲。(4)用熱水使熱敏電阻的溫度升高，觀察蜂鳴器是否發(fā)聲。(5)將熱敏電阻從熱水中取出，觀察蜂鳴器是否發(fā)聲。2.注

11、意事項(xiàng)(1)安裝前對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試，確保各元件性能良好后，再進(jìn)行安裝。(2)要使熱敏電阻在較低的溫度時(shí)報(bào)警應(yīng)增大R的阻值。n典例剖析：,ian li pou xi、A例2現(xiàn)用斯密特觸發(fā)器與熱敏電阻所組成溫度報(bào)警器，電路如圖所示，圖中 蜂鳴器可以選用YMD或HMB形，它兩端的直流電壓為46 V時(shí)會(huì)發(fā)出鳴叫聲：Rt為熱 敏電阻，常溫下阻值為2kQ左右，溫度升高時(shí)阻值減小。尺的最大電阻可在12g間選 擇。接通電源后，先調(diào)節(jié)R使蜂鳴器在常溫下不發(fā)聲，再用熱水使熱敏電阻的溫度上升， 到達(dá)某一溫度時(shí)就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。請(qǐng)你說(shuō)明這個(gè)電路的工作原理。想一想：怎樣能夠使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才 報(bào)警？解題指導(dǎo)：

12、在邏輯電路中，常把電勢(shì)的高低叫做“電平”的高低，“輸出低電平”的 意思是，輸出端處于低電勢(shì)的狀態(tài)。斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門，常用符號(hào)點(diǎn)科表示。解析：該電路的工作原理是：常溫下，調(diào)整R的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于 低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱 敏電阻R/阻值減小，斯密特觸器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平），其輸出端由 高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲。R的阻值不同，則報(bào)警溫度不同。要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)減小R的限值。（對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2（2019.河南省商丘一中高二上學(xué)期期末）（改編）根據(jù)圖中所提供的

13、器材, 請(qǐng)正確將ABCD四個(gè)接線柱的接線接好，使其成為一個(gè)以熱敏電阻為傳感器的簡(jiǎn)易報(bào)警器 （當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，電鈴會(huì)響鈴報(bào)警）。答案:解析：根據(jù)熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在溫度較低時(shí)，熱敏電阻阻值較大, 電路的電流較小，則干簧管的磁場(chǎng)較弱，因此另一電路不能導(dǎo)通；當(dāng)溫度較高時(shí)，電流較大, 磁場(chǎng)增強(qiáng)，導(dǎo)致干簧管接通，導(dǎo)致另一電路導(dǎo)通，從而報(bào)警。電路圖如圖所示。3.邏輯電路在電子線路中有著重要的應(yīng)用.某同學(xué)利用“非”門電路設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈 自動(dòng)控制門電路.天黑了，讓路燈自動(dòng)接通：天亮了，讓路燈自動(dòng)熄滅.圖中Rg是一個(gè)光 敏電阻，當(dāng)有光線照射時(shí)，光敏電阻的阻值會(huì)顯著減小.R是可調(diào)電阻，起分壓作用.“非” 門電路能將輸入的高壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪盒盘?hào)，或?qū)⒌蛪盒盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏盒盘?hào).J為路燈總開(kāi) 關(guān)控制繼電器，它在獲得高壓時(shí)才啟動(dòng)（圖中未畫(huà)路燈電路）.（1）當(dāng)天黑時(shí)，Rg變（選填“大”或“小”），“非”門電路獲得 電壓，J得到 電壓.（后兩空均選填“高”或“低”）（2）如果