人教版选修32 实验：传感器的应用 第1课时 教案.doc

人教版 高中物理选修3-2第6章第3节 实验：传感器的应用【知识与技能】1了解两个实验的基本原理。2通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。【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。【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。【教学重难点】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温度报警器的电路工作原理。教学难点光控电路和温度报警器电路的工作原理。【教学过程】一、实验目的了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感器制作自动控制装置二、实验原理1斯密特触发器当输入端电压上升到某一值(1.6 v)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 v)，当输入端电压下降到某一值(0.8 v)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 v)2普通二极管具有单向导电性3发光二极管具有单向导电性，同时还能发光4光控开关工作原理如图所示图甲：白天，光强度较大，光敏电阻rg阻值较小，加在斯密特触发器输入端a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1.6 v，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)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0.8 v 时，输出端y突然由低电平跳到高电平，发光二极管led熄灭这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的图乙：控制电路原理：天较亮时，光敏电阻rg阻值较小，斯密特触发器输入端a电压较低，则输出端y输出高电平，继电器线圈中无电流，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，有电流通过继电器的线圈，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，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭，5温度报警器工作原理如图所示常温下，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，当达到某一值(高电平)，其输出端y由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声r1的阻值不同，则报警温度不同三、实验器材1光控开关实验斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 v，0.3 a)、可变电阻r1(最大阻值51 k)、电阻r2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 v)、导线若干、黑纸2温度报警器实验斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻r1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、直流电源(5 v)、导线若干、烧杯(盛有热水)四、实验步骤1光控开关实验步骤(1)按照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)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态(5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态2温度报警器实验步骤(1)按照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，注意蜂鸣器是否发声(5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声五、注意事项1光控开关实验(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2温度报警器实验(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【典型例题】某学生为测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压u。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干，待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。请完成对该物体质量的测量。(1)设计一个电路图，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大；(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m；(3)请设想实验中可能会出现的一个问题。【解析】(1)设计的电路图如图所示。(2)测量步骤与结果如下：闭合开关s，调节变阻器的滑片p，使力电转换器的输出电压为零。将质量为m0的砝码放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压u0。取下砝码，将待测物体放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压u。由以上测