人教版(新教材)高中物理选择性必修2教学设计1：5 3利用传感器制作简单的自动控制装置教案

人教版（新教材）高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE15.3利用传感器制作简单的自动控制装置〖教学目标〗一、知识与技能1．知道干簧管、光敏电阻、三极管、二极管、电磁继电器的功能。2．会利用传感器制作简单的自动控制装置。二、过程与方法通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。三、情感、态度与价值观在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。〖教学重点〗门窗防盗报警装置和光控开关的工作原理。〖教学难点〗根据已知的传感器设计门窗防盗报警装置和光控开关的电路。〖教学过程〗一、器材介绍1．二极管：单向导电性，在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态；在反向电压作用下电阻很大，处于截止状态。2．三极管：全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。3．电磁继电器：电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。二、门窗防盗报警装置1．目标效果：当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。师生共同分析现象的实质：靠近，蜂鸣器不响，指示灯亮；远离，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。让学生根据实质可以选择使用干簧管。2．实验器材和装置（1）实验电路图（2）实验器材（3）电路工作原理闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。学生根据实验操作进行实验，观察实验是否成功，如果实验失败，请其他小组一起分析实验失败的原因。3．实验操作（1）连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。（2）确定各元件可以正常工作后，按照电路图所示连接电路。（3）接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。三、光控开关1．目标效果：在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭。师生共同分析现象的实质：光照弱，路灯开启；光照强，路灯熄灭。让学生根据实质选择传感器，根据上节课所学可以选择使用光敏电阻。教师提醒：工作电流很微弱，不能直接驱动执行机构工作，需要放大电路。结合课前器材介绍，电路中需要增加三极管。2．实验器材和装置（1）实验电路图若想采用小灯泡模仿路灯，就要使用继电器（K）来启、闭另外的供电电路。（2）实验器材（3）电路工作原理当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。学生根据实验操作进行实验，观察实验是否成功，如果实验失败，请其他小组一起分析实验失败的原因。3．实验操作（1）按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。（2）让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。（3）遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。〖巩固练习〗1．（单选）利用半导体不可以制成的是()A．标准电阻 B．热敏电阻C．光敏电阻 D．晶体管2．（单选）某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱，如图所示．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是()A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联3（单选）.如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则()A．A为低电势，LED发光B．A为高电势，LED发光C．无论A为高电势或低电势，LED均不发光D．无论A为高电势或低电势，LED均发光4.（多选）在制作光控电路实验中，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()A．二极管两极接反 B．R1与RG位置颠倒C．R1阻值太小 D．灯泡被断路5.(多选）如图所示是温度报警器的电路原理图，下列关于该电路的分析中正确的是()A．当RT的温度升高时，RT的阻值减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当RT的温度升高时，RT的阻值减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声6.如图所示的光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51kΩ，R2为330Ω.白天，光的强度较大，光敏电阻RG的电阻值较________，加在斯密特触发器A端的电压较________，则输出端Y输出高电势，发光二极管LED________；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电势，则发光二极管LED________发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁1.〖答案〗A标准电阻是几乎不受温度影响的电阻，一般是用锰铜合金或镍铜合金制造的，故只选A.2.〖答案〗AA、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压、线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用．故正确选项为A.3.〖答案〗BA为低电势时，Y为高电势，LED的电压小，不发光；A为高电势时，Y为低电势，LED的电压大，发光，故B正确．4.〖答案〗ABD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，A项正确；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，B项正确；若R1阻值太小，Y端一直为低电平，灯泡一直发光，C项错误；灯泡断路时无法发光，D正确．5.〖答案〗BC温度升高时，热敏电阻的阻值减小，或者增大R1的阻值，都能导致输入端A的电势升高，斯密特触发器输出端Y从高电平跳到低电平，从而使蜂鸣器发出报警声．6.〖答案〗小低不导通导通白天，光照强度较大，光敏电阻RG的电阻值较小，