2024-2025學年高中物理第六章傳感器3實驗：傳感器的應用2教案新人教版選修3-2

PAGE1-第4節(jié)傳感器的應用試驗教學目標：1、知道二極管的單向導電性和發(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、駕馭邏輯電路的基本學問和基本應用.4、綜合試驗培育動手實力，體會物理學問實際中的應用.教學重點：1、了解斯密特觸發(fā)器的工作特點，能夠分析光控電路的工作原理。2、會自己動手制作光控開關教學難點：光控電路的工作原理。教學方法：PPT課件，演示試驗，講授，仿真試驗，學生分組試驗教學用具：PPT課件，比較器、光敏電阻、發(fā)光二級管，proteus軟件等教學過程：一、引入新課1、導語：隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用越來越廣泛，如路邊的路燈天黑的時候自動點亮、溫度報警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動限制、銀行門口的自動門等，都用到了傳感器．傳感器的工作離不開電子電路，傳感器只是把非電學量轉換成電學量，對電學量的放大，處理均是通過電子元件組成的電路來完成的．同學們你們知道怎么設計光控開關嗎？老師課前制作了一個光控開關。2、播放課前錄制光控開關工作視頻，引起學生的愛好。你們能自己動手組裝光控開關嗎。桌面上有些一些供你們選擇的元器件。我們一起來相識一下：二、講授新知1、元器件相識（1）二極管：一般二極管具有單向導電性發(fā)光二極管除了具有單向導電性外，有的導電時還能發(fā)光。正向電壓要大于1.8V。(2)光敏電阻：電阻隨著光照強度的增大而減小(3)施密特觸發(fā)器：斯密特觸發(fā)器是具有特別功能的非門電路，當加在它的輸入端A的電壓漸漸上升到某個值1.6V時，Y輸出端會突然從高電平調到低電平0.25V，而當輸入端A點電壓下降到另一個值0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V.斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)改變的模擬信號轉換為突變的數(shù)字信號，而這正是進行光控所須要的。圖一一般比較器圖二施密特觸發(fā)器(4)集成電路試驗板：又稱面包板（5）定值電阻和可變電阻：2、試驗原理及仿真效果（1）原理:如圖所示光控電路，用發(fā)光二極管LED仿照路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51kΩ，R2為330kΩ，試分析其工作原理．工作原理：白天，光強度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導通；當天色暗到肯定程度時，RG的阻值增大到肯定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值（1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光（相當于路燈亮了），這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的.（2）仿真效果展示：學生分組試驗設計，視察試驗現(xiàn)象展示與點評設計作品想一想動動手猜想：要想在天更暗時路燈才會亮，應當把R1的阻值調大些還是調小些？驗證猜想：學生在設計好的電路上調試。得出結論：應當把R1的阻值調大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值（如1.6V），就須要RG的阻值達到更大，即天色更暗。（五）補充學問問題：用白熾燈仿照路燈，為何要用到繼電器？分析：由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡仿照路燈，就要運用繼電器來啟閉工作電路．如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內即為電磁繼電器，D為動觸點，E為靜觸點．試分析電磁繼電器的工作原理．分析：當線圈A中通電時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動觸點D向下與E接觸，將工作電路接通，當線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點D與E分別，自動切斷工作電路．問題：說明限制電路的工作原理。分析：天較亮時，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢上升，當上升到肯定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢漸漸降低，降到肯定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，則電磁