高中物理 人教版选修3-26.3 实验：传感器的应用教学设计、教案.docx

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1、高中物理人教版选修3-26.3实验：传感器的应用教学设计、教案第三节实验：传感器的应用实验目的1识别逻辑集成电路块、集成电路实验板，通过练习电子电路的组装，获得对自动控制电路设计的感性认识2了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关3了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器素养思维脉络知识点1光控开关1电路图如下图2工作原理白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值_较小_，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出_高_电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6V)，输出端Y忽然从_高_电平跳到_低_电平，则发

2、光二极管LED_导通发光_(相当于路灯亮了)，这样就到达了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。3要想在天更暗时路灯才会亮，应怎样调节R1要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调_大_些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压到达某个值(1.6V)，就需要RG的阻值更_大_，即天色更暗。知识点2温度报警器1电路如下图。2工作原理常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于_高_电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值_减小_，斯密特触发器输入端A电势升高，当到达某一值(高电平)，其输出端由_高_电平跳到_低_电平，蜂鸣器通电，进而发出报警声

3、，R1的阻值不同，则报警温度不同。3要想在更高的温度时才报警，应怎样调节R1要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应_减小_R1的阻值，R1阻值越_小_，要使斯密特触发器输入端到达高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。考虑辨析判一判(1)斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号()(2)发光二极管具有单向导电性()(3)斯密特触发器是具有特殊功能的非门()选一选如下图是一个基本逻辑电路。声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路。该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮。这种电路现广泛使用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用

4、的是门电路。则下面讲法正确的是(B)AR2为光敏电阻，N为或门电路BR2为光敏电阻，N为与门电路CR2为热敏电阻，N为或门电路DR2为热敏电阻，N为非门电路解析：根据电路的设计要求，可知N为与门电路，R2为光敏电阻，选项B正确。想一想如下图：1是弹簧，2是衔铁，3是触点，4是电磁铁，5是热敏电阻，6是滑动变阻器，7是电铃，它们组成一种温度自动报警电路。讲明这种简单温度自动报警电路的工作原理。解析：当热敏电阻的温度升高时，电阻减小，电磁铁电路中电流增大，当电流到达一定值时电磁铁吸引衔铁使电铃电路闭合，电铃发声报警。当温度下降后，电阻增大，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，电铃电路断开，电

5、铃不发声。如下图是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试讲明其工作原理 解析天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值时，输出端Y由高电平忽然跳到低电平，有电流通过线圈F，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐步降低，降到一定值，输出端Y忽然由低电平跳到高电平，则线圈F不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭探究一光控开关的应用S考虑讨论ikaotaolun1在制作光控电

6、路实验中，某同学按图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因可能是什么？提示：由题可知若二极管接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通，灯泡不亮；若R1与RG位置颠倒，则光线较暗时，Y端为高电平，晶体管不导通，灯泡不发光；灯泡断路时无法发光。故原因可能为二极管接反，R1与RG位置颠倒，灯泡被断路。G归纳总结uinazongjie1实验步骤(1)根据电路图将各元件组装到集成电路实验板上。(2)检查各元件的连接，确保无误。(3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮。(4)用黑纸逐步遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态。(5)逐

7、步撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。2注意事项(1)安装前对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。(2)二极管连入电路时，极性不能反接，否则继电器不能正常工作。(3)要想天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些。D典例分析ianlipouxi例1如下图为低压控制电路操纵路灯工作的电路，试分析其工作原理。解题指导：电磁继电器是一个间接开关，是一个电路的通断来控制另一个工作电路的通断的开关；控制电路的通断是由光敏电阻RG阻值大小来决定的。解析：(1)电磁继电器的工作原理因集成电路允许通过的电流较小，白炽灯泡工作电流较大，所以使用继电器来启闭工作电路。如下图虚线框内是电磁继电器J，D为

8、动触点，E为静触点。当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，进而带动触点D向下与E接触，工作电路接通；当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。(2)控制电路工作原理天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平忽然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐步降低，降到一定值，输出端Y

9、忽然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。对点训练1车床在工作时是不允许将手随意接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动控制安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转，请简述其工作原理。图中的A为车床上的电动机；B为随电动机高速转动的工件；C为光源，它发出的光照在光敏电阻D上；E为电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧。答案：当手在C、D间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值迅速变大，电路中的电流减小，使电磁铁磁性减弱进而放开衔接，造成电动机断路，使工件停转以保证安全。探究二温度报警器的应用S考虑讨论ikaotaol

10、un2传感器的种类多种多样，其性能也各不一样。空调机在室内温度到达设定值后，会自动停止工作，空调机内使用了哪种传感器？提示：空调机是根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器。G归纳总结uinazongjie1实验步骤(1)根据电路图将各元件组装到集成电路实验板上。(2)检查各元件的连接，确保无误。(3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声。(4)用热水使热敏电阻的温度升高，观察蜂鸣器能否发声。(5)将热敏电阻从热水中取出，观察蜂鸣器能否发声。2注意事项(1)安装前对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。(2)要使热敏电阻在较低的温度时报警应增大R1的阻值。D典例分析ia

11、nlipouxi例2现用斯密特触发器与热敏电阻RT组成温度报警器，电路如下图，图中蜂鸣器能够选用YMD或HMB形，它两端的直流电压为46V时会发出鸣叫声；RT为热敏电阻，常温下阻值为2k左右，温度升高时阻值减小。R1的最大电阻可在12k间选择。接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声，再用热水使热敏电阻的温度上升，到达某一温度时就会发出报警声。请你讲明这个电路的工作原理。想一想：如何能够使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？解题指导：在逻辑电路中，常把电势的高低叫做“电平的高低，“输出低电平的意思是，输出端处于低电势的状态。斯密特触发器是具有特殊功能的非门，常用符号表示。解析：该电路的工作

12、原理是：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触器输入端A电势升高，当到达某一值(高电平)，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，进而发出报警声。R1的阻值不同，则报警温度不同。要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值。对点训练2(2022河南省商丘一中高二上学期期末)(改编)根据图中所提供的器材，请正确将ABCD四个接线柱的接线接好，使其成为一个以热敏电阻为传感器的简易报警器(当温度过高时，电铃会响铃报警)。答案：解析：根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在

13、温度较低时，热敏电阻阻值较大，电路的电流较小，则干簧管的磁场较弱，因而另一电路不能导通；当温度较高时，电流较大，磁场加强，导致干簧管接通，导致另一电路导通，进而报警。电路图如下图。3逻辑电路在电子线路中有着重要的应用某同学利用“非门电路设计了一个路灯自动控制门电路天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭图中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小R是可调电阻，起分压作用“非门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号J为路灯总开关控制继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路) (1)当天黑时，RG变_(选填“大或“小)，“非门电路获得_电压，J得到_电压(后两空均选填“高或“低)(2)假如路灯开关自动接通时天色还比拟亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调_(选填“大或“小)一些解析：(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻RG变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高电压，开场控制路灯工作(2)假如路灯开关自动接通时天色还比拟亮，应将R调大，A端输入电压较高，当天色较黑时，RG的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高电压，开场控制路灯工作答案：(1)大低高(2)大