2020-2021学年高中物理-第六章-传感器-3-实验：传感器的应用(2)教案-新人教版选修3-2.doc

2020-2021学年高中物理 第六章 传感器 3 实验：传感器的应用（2）教案 新人教版选修3-22020-2021学年高中物理 第六章 传感器 3 实验：传感器的应用（2）教案 新人教版选修3-2年级：姓名：- 6 -第4节 传感器的应用实验教学目标：1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性.2、知道晶体三极管的放大特性.3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用.4、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用.教学重点：1、了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。 2、会自己动手制作光控开关教学难点：光控电路的工作原理。教学方法：PPT课件，演示实验，讲授，仿真实验，学生分组实验教学用具：PPT课件，比较器、光敏电阻、发光二级管，proteus软件等教学过程：一、引入新课1、导语：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如路边的路灯天黑的时候自动点亮、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的同学们你们知道怎么设计光控开关吗？老师课前制作了一个光控开关。2、播放课前录制光控开关工作视频，引起学生的兴趣。你们能自己动手组装光控开关吗。桌面上有些一些供你们选择的元器件。我们一起来认识一下：二、讲授新知1、元器件认识（1）二极管：普通二极管具有单向导电性发光二极管除了具有单向导电性外，有的导电时还能发光。正向电压要大于1.8V。(2)光敏电阻：电阻随着光照强度的增大而减小(3)施密特触发器：斯密特触发器是具有特殊功能的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，Y输出端会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A点电压下降到另一个值0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V.斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行光控所需要的。 图一 一般比较器 图二施密特触发器(4)集成电路实验板：又称面包板（5）定值电阻和可变电阻：2、实验原理及仿真效果（1）原理:如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 k，R2为 330 k，试分析其工作原理工作原理：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突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的.（2）仿真效果展示：（二） 学生分组实验设计，观察实验现象（三） 展示与点评设计作品（四） 想一想 动动手1. 猜想：要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？2. 验证猜想：学生在设计好的电路上调试。3. 得出结论：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电压达到某个值（如1.6V），就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。 （五）补充知识问题：用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？分析：由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触点试分析电磁继电器的工作原理分析：当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动触点D向下与E接触，将工作电路接通，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，自动切断工作电路问题：说明控制电路的工作原理。分析：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，输出端Y由高电平突然跳到低电平，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电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭（六）、课后兴趣拓展做一做：根据以下原理图设计一个温度报警器，并于下节课进行作品展示。想一想：怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？