人教新课标高中物理选修实验传感器的应用张市公开课获奖课件

1、第六章传感器第三节试验：传感器应用 第1页第1页第2页第2页1理解光控开关、温度报警器工作原理(重点)2理解光控开关、温度报警器灵敏度调整原理(难点)3会用传感器制作简朴自动控制设备第3页第3页一、试验目的(1)理解光控开关和温度报警器工作原理(2)练习用传感器制作自动控制设备 第4页第4页二、试验原理1斯密特触发器当输入端电压逐步上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会忽然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从 跳到 (3.4 V)2普通二极管含有单向导电性3发光二极管含有性，同时还能发光低电平高电平单向导电第5页第5页4光控开关工作原理第

2、6页第6页甲图：白天，光强度较大，光敏电阻RG阻值 ，加在斯密特触发器输入端A电压较 ，则输出端Y输出 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，斯密特触发器输入端A电压上升到1.6 V，输出端Y忽然从高电平跳到 电平，则发光二极管LED导通发光(相称于路灯亮了)，天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐步减少，降到0.8 V时，输出端Y忽然由 电平跳到高电平，二极管LED熄灭这样就达到了使路灯天明自动 ，天暗自动 目的较小低高低低熄灭启动第7页第7页乙图：控制电路原理：天较亮时，光敏电阻RG阻值 ，斯密特触发器输入端A电压较 ，则输出端Y输出 电平，线

3、圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻 ，斯密特触发器输入端A电势 ，当升高到一定值，输出端Y由_电平忽然跳到 电平，有电流通过线圈，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动启动；天明后，RG阻值 ，斯密特触发器输入端A电势逐步 ，降到一定值，输出端Y忽然由_电平跳到 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电源，路灯较小低高增大升高高低减小减少低高熄灭第8页第8页5温度报警器工作原理如图中蜂鸣器能够选取YMD或HMB型，它两端直流电压为46 V时会发出鸣叫声，RT为 电阻，常温下阻值约为几百欧，温度升高时阻值 ，R1最大电阻可在12 k之间选择，接通电源后，先调整

4、R1使蜂鸣器在常温下不发声，再用热水使热敏电阻温度升高，到达某一温度时就会发出报警声热敏减小第9页第9页三、试验器材1光控开关试验：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、集成电路试验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸2温度报警器试验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路试验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)第10页第10页第11页第11页一、试验环节(一)光控开关试验环节1按照电路图将各元件组装到集成电路试验板上2检查各元件连接，确保无误3接

5、通电源，调整电阻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，观测发光二极管或灯泡状态5逐步撤掉黑纸，观测发光二极管或灯泡状态第12页第12页第13页第13页(二)温度报警器试验环节1按照电路图将各元件组装到集成电路试验板上2检查各元件连接，确保无误3接通电源，调整电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声4用热水使热敏电阻温度升高，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第14页第14页二、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光控开关试验中，二极管连入电路极性不能反接，不然继电器不能正常工作3光控开关试验中要想天更暗时“路灯”

6、才会亮，应当把R1阻值调大些4温度报警器试验中，要使蜂鸣器在更低温度时报警，应当把R1阻值调大些第15页第15页第16页第16页如图所表示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯示意图，试阐明其工作原理光控开关斯密特触发器应用 第17页第17页解析：(1)电磁继电器工作原理因集成电路允许通过电流较小，白炽灯泡工作电流较大，因此使用继电路来启闭工作电路如图所表示虚线框内是电磁继电器J，D为动触点，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，从而带动触点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，自动切断工作电路第1

7、8页第18页(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A中无电流，工作电路不通天较暗时，光敏电阻RG阻值增大，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A，电磁继电器工作，接通工作电路，使灯自动启动第19页第19页天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐步减少，降到一定值时，输出端Y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电源，灯熄灭答案：见解析第20页第20页第21页第21页【针对训练】 1.如图所表示光控电路用发光二极管LED模拟路灯

8、，RG为光敏电阻A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮下列说法正确是()第22页第22页A天黑时，Y处于高电平B天黑时，Y处于低电平C当R1调大时，天变暗时，灯(发光二极管)点亮D当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮解析：天黑时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A电压上升到某个值，输出端Y忽然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压减少，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确答案：BC第23页第23页光敏电阻在各种自动化妆置中有诸多应用街道路灯自动控制就是应用之一，如图所表示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流放大器

9、，D为路灯请连成正确电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮效果电磁继电器与自动控制 第24页第24页思绪点拨：(1)光照射光敏电阻时，光敏电阻阻值减小，电路电流增大，要求路灯停止工作(2)无光照时，光敏电阻阻值增大，电路电流减小，要求路灯开始工作第25页第25页解析：控制过程是当光照射到光敏电阻时，产生较大电流，通过放大器放大后形成更大电流，它驱动电磁继电器吸下衔铁，此时触点断开当无光照射时，电流很小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，路灯接通，开始工作如图所表示第26页第26页答案：见解析第27页第27页【题后总结】应用电磁继电器控制电路时，要注意分析，电路中电流大时被控电路接通，还是电路中电流

10、小时被控电路接通，以此来拟定被控电路触点应当设计到哪一边第28页第28页【针对训练】 2.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻阻值随温度改变特性来工作，如图甲所表示，电源电动势E9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度改变关系如图乙所表示，闭合开关S，当R温度等于20 时，电流表示数I12 mA；当电流表示数I23.6 mA时，试求热敏电阻温度第29页第29页第30页第30页答案：见解析 第31页第31页传感器与电学知识综合利用 如图所表示为一测速计原理图，其基本原理是把速度这一力学量转换成电流进行测量滑动触头P与某运

11、动物体相连，当P匀速滑动时，电流表有一定电流通过，从电流表示数可得运动物体速度第32页第32页已知电源电动势E4 V，内阻r10 ，AB为粗细均匀电阻丝，其阻值为R30 、长度L30 cm，电容器电容C50 F.今测得电流表示数为0.05 mA，方向由b流向a.试求运动物体速度大小和运动方向思绪点拨：解答本题时可按下列流程分析：第33页第33页第34页第34页答案：10 cm/s向右 第35页第35页【题后总结】注意该题处理思想：依据电流强度定义式，我们只要求出单位时间通过灵敏电流计电量即可求得通过它电流，而它又跟电容器串联，因此能够通过研究电容器电压改变、电量改变而取得电流关系第36页第36

12、页【针对训练】 3.某研究性学习小组为了制作一个传感器，需要选取一电器元件如图为该电器元件伏安特性曲线，有同窗对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，试验备有下列器材：第37页第37页器材(代号)规格电流表(A1)量程050 mA，内阻约为50 电流表(A2)量程0200 mA，内阻约为10 电压表(V1)量程03 V，内阻约为10 k电压表(V2)量程015 V，内阻约为25 k滑动变阻器(R1)阻值范围015 ，允许最大电流1 A滑动变阻器(R2)阻值范围01 k，允许最大电流100 mA直流电源(E)输出电压6 V，内阻不计开关(S)导线若干第38页第38页(1)为提升试验结果准确程度，电流表应选取_；电压表应选取_；滑动变阻器应选取_(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确试验电路原理图，并标明所用器材代号第39页第39页(3)若发觉试验测得伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请阐明该伏安特性曲线与小电珠伏安特性曲线有何异同点？解析：(1)图象中电流是00.14 A，电流表选A2；电源电压6 V，但图象只要求电压在03 V之间调整，为了测量准确，电压表选V1；由于绘制图象需要，要求电压从03 V之间调整，因此滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能较好调整电压，滑动变阻器应选取阻值较小R1.第40页第40页第41页第41页