2019-2020学年人教版物理选修3-2抢分教程课件：第六章 第3节　实验：传感器的应用

1、| |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 第第3 3节实验：传感器的应用节实验：传感器的应用 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 一、实验目的一、实验目的 1了解光控开关和温度报警器的工作原理。了解光控开关和温度报警器的工作原理。 2练习用传感器制作

2、自动控制设备。练习用传感器制作自动控制设备。 课前预习课前预习落实基础落实基础 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 二、实验原理二、实验原理 1光控开关电路分析光控开关电路分析 (1)电路如图电路如图631所示所示 图图631 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能

3、 力力 提提 升升 (2)斯密特触发器斯密特触发器 实质是一个具有特殊功能的非门，当实质是一个具有特殊功能的非门，当A端电势高于端电势高于1.6 V时，时，Y端会输出端会输出0.25 V的低电势，当的低电势，当A端电势低于端电势低于0.8 V 时，时，Y端会输出端会输出3.4 V的高电势。的高电势。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 (3)电路分析电路分析 电磁继电器的工作原理电磁继电器的工作原理 由于集成电路允许通

4、过的电流较小，要用白炽灯泡模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另外的供电电路。如图仿路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路。如图6 32所示，图中虚线框内即为电磁继电器所示，图中虚线框内即为电磁继电器J，D为动触为动触 点，点，E为静触点。当线圈为静触点。当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，中通电时，铁芯中产生磁场， 吸引衔铁吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点向下运动，从而带动动触点D向下与静触点向下与静触点E 接触，将工作电路接通，当线圈接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁中电流为零时，电磁铁 失去磁性，衔铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下

5、被拉起，动触点在弹簧作用下被拉起，动触点D与静触与静触 点点E分离，自动切断工作电路。分离，自动切断工作电路。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 图图632 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 控制电路的原理控制电路的原理 天较亮时，光敏电阻

6、天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输阻值较小，斯密特触发器输 入端入端A电势较低，则输出端电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电输出高电平，线圈中无电 流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，电阻增大， 斯密特触发器输入端斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出电势升高，当升高到一定值，输出 端端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁，电磁 继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，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阻值

7、减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到电势逐渐降低，降到 一定值，输出端一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈突然由低电平跳到高电平，则线圈A中中 不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯 熄灭。熄灭。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 2温度报警器电路分析温度报警器电路分析 电路如图电路如图633所示。常温下，调整所示。常温下，调整R1的阻值

8、使斯的阻值使斯 密特触发器的输入端密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端处于低电平，则输出端Y处于高电处于高电 平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时， 热敏电阻热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，电势升高， 当达到某一值当达到某一值(高电平高电平)，其输出端由高电平跳到低电平，其输出端由高电平跳到低电平， 蜂鸣器通电，从而发出报警声，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警温的阻值不同，则报警温 度不同。度不同。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜

9、单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 图图633 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 三、实验器材三、实验器材 1光控开关实验：斯密特触发器、发光二极管、二光控开关实验：斯密特触发器、发光二极管、二 极管、继电器、灯泡极管、继电器、灯泡(6 V,0.3 A)、可变电阻、可变电阻R1(最大阻值最大阻值51 k、

10、电阻、电阻R2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流、光敏电阻、集成电路实验板、直流 电源电源(5 V)、导线若干、黑纸。、导线若干、黑纸。 2温度报警器实验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏温度报警器实验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏 电阻、可变电阻电阻、可变电阻R1(最大阻值最大阻值1 k)、集成电路实验板、直、集成电路实验板、直 流电源流电源(5 V)、导线若干、烧杯、导线若干、烧杯(盛有热水盛有热水)。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业

11、业 能能 力力 提提 升升 四、实验步骤四、实验步骤 1光控开关实验步骤光控开关实验步骤 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。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。检查各元件的连接，确保无误。 (3)接通电源，调节电阻接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在，使发光二极管或灯泡在 普通光照条件下不亮。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用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯 泡的状态。泡的状态。 (5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。 | |第六章第

12、六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 2温度报警器实验步骤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。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。检查各元件的连接，确保无误。 (3)接通电源，调节电阻接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发，使蜂鸣器常温下不发 声。声。 (4)用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否 发声。发声。

13、(5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发 声。声。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 注意事项注意事项 1光控开关实验光控开关实验 (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。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。不能正常工作。

14、 (3)要想天暗时路灯才会亮，应该把要想天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大的阻值调大 些。些。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 2温度报警器实验温度报警器实验 (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。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要使热敏电阻在较低的温度时报警应增大R1的阻的阻 值。值。 | |第六章第六章 传感器传感

15、器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 例例 1 1 如图如图634所示是用斯密特触发器控制某所示是用斯密特触发器控制某 宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。 课堂互动课堂互动考点突破考点突破 考点一光控开关的应用考点一光控开关的应用 图图634 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突

16、突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 解析解析天较亮时，光敏电阻天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特阻值较小，斯密特 触发器输入端触发器输入端A电势较低，则输出端电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈输出高电平，线圈 中无电流，工作电路不通。中无电流，工作电路不通。 天较暗时，光敏电阻天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输电阻增大，斯密特触发器输 入端入端A电势升高，当升高到一定值，输出端电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突由高电平突 然跳到低电平，有电流通过线圈然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接，电磁继电器工作，接 通工作电路，使照明灯自动

17、开启。通工作电路，使照明灯自动开启。 天明后，天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐电势逐 渐降低，降到一定值，输出端渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电突然由低电平跳到高电 平，则线圈平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路 的电源，照明灯熄灭。的电源，照明灯熄灭。 答案答案见解析见解析 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升

18、升 点拨提升点拨提升斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它 可以将连续变化的输入信号变成突变的输出信号。光控开可以将连续变化的输入信号变成突变的输出信号。光控开 关的敏感元件是光敏电阻，光照越强，其电阻阻值越小。关的敏感元件是光敏电阻，光照越强，其电阻阻值越小。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 1一路灯控制装置如图一路灯控制装置如图635所示，所示，RG为光敏电为光敏电 阻，光照射

19、阻，光照射RG时，时，RG变小。白天时，继电器变小。白天时，继电器J两端电压是两端电压是 较大还是较小？要使路灯比平时早一些亮起来，应如何调较大还是较小？要使路灯比平时早一些亮起来，应如何调 节节R1? 变式训练变式训练 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 图图635 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点

20、 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 答案答案较小调节较小调节R1使其变小使其变小 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 例例 2 2 如图如图6 63 36 6所示，图甲为热敏电阻的所示，图甲为热敏电阻的R R t t 图像，图乙为用此热敏电阻图像，图乙为用此热敏电阻R R和继电器组成的一个简单恒和继电器组成的一个简单恒 温箱温控电路，继电器线圈的电阻为温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 1

21、50 。当线圈中的。当线圈中的 电流大于或等于电流大于或等于20 20 mAmA时，继电器的衔铁被吸合。为继电时，继电器的衔铁被吸合。为继电 器线圈供电的电池的电动势器线圈供电的电池的电动势E E6 V6 V，内阻可以不计。图中，内阻可以不计。图中 的的“电源电源”是恒温箱加热器的电源。是恒温箱加热器的电源。 考点二温度报警器电路分析考点二温度报警器电路分析 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 图图636 | |第六章

22、第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 (1)应该把恒温箱内的加热器接在应该把恒温箱内的加热器接在_端端(选填选填 “AB”或或“CD”)； (2)如果要使恒温箱内的温度保持如果要使恒温箱内的温度保持100 ，可变电阻，可变电阻 R的值应调节为的值应调节为_ 。 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下

23、下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 答案答案(1)AB(2)100 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 2现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑 动变阻器、开关和导线若干。如图动变阻器、开关和导线若干。如图637所示，试设计所示，试设计 一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通 电供热，超过某一温度时，又可以自

24、动断电，画出电路图电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图 并说明工作过程。并说明工作过程。 变式训练变式训练 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 图图637 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 解析解析电路图如图所示：电路图如图所示

25、： | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互 动动 考考 点点 突突 破破 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 工作过程：闭合工作过程：闭合S，当温度低于设计值时热敏电阻阻，当温度低于设计值时热敏电阻阻 值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉接通电炉 丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通 过电磁继电器的电流达到工作电流，过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断断开，电炉丝断 电，停止供热。当温度低于设计值，又重复前述过程。电，停止供热。当温度低于设计值，又重复前述过程。 答案答案见解析见解析 | |第六章第六章 传感器传感器| | |物理|选修3-2菜菜 单单 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 课课 堂堂 互互