201x-201x學(xué)年高中物理 6.3 實(shí)驗(yàn) 傳感器的應(yīng)用（問(wèn)題探究式）同課異構(gòu) 新人教版選修

1、第六章第六章 傳感器傳感器 學(xué)案學(xué)案3 實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農(nóng)業(yè)生隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如走廊里的聲、光控開(kāi)產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如走廊里的聲、光控開(kāi)關(guān)、溫度報(bào)警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自關(guān)、溫度報(bào)警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動(dòng)控制、銀行門(mén)口的自動(dòng)門(mén)等，都用到了傳感動(dòng)控制、銀行門(mén)口的自動(dòng)門(mén)等，都用到了傳感器傳感器的工作離不開(kāi)電子電路，傳感器只是器傳感器的工作離不開(kāi)電子電路，傳感器只是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，對(duì)電學(xué)量的放大，處把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，對(duì)電學(xué)量的放大，處理均是通過(guò)電子元件組成的電路來(lái)完

2、成的理均是通過(guò)電子元件組成的電路來(lái)完成的 這節(jié)課我們就來(lái)動(dòng)手組裝光控開(kāi)關(guān)或溫度報(bào)警這節(jié)課我們就來(lái)動(dòng)手組裝光控開(kāi)關(guān)或溫度報(bào)警器。器。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 1 光控開(kāi)關(guān)光控開(kāi)關(guān)1實(shí)驗(yàn)原理及知識(shí)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)原理及知識(shí)準(zhǔn)備如圖所示光控電路，用發(fā)光二極如圖所示光控電路，用發(fā)光二極管管LED模仿路燈，模仿路燈，RG為光敏電阻，為光敏電阻，R1的最大電阻為的最大電阻為51 k，R2為為 330 k，試分析其工作原理，試分析其工作原理白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光輸出高電平，發(fā)光

3、二極管二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端 A的電壓上升到某的電壓上升到某個(gè)值（），輸出端個(gè)值（），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管極管LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？由于集成電路允許通過(guò)的電流較小，要用由于集成電路允許通過(guò)的電流較小，要用白

4、熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來(lái)啟閉白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來(lái)啟閉工作電路工作電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 1 光控開(kāi)關(guān)光控開(kāi)關(guān)如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內(nèi)即為如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器，電磁繼電器，D為動(dòng)觸點(diǎn)，為動(dòng)觸點(diǎn)，E為靜觸點(diǎn)試分析電磁為靜觸點(diǎn)試分析電磁繼電器的工作原理繼電器的工作原理當(dāng)線圈當(dāng)線圈 A中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵B向下向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與向下與E接觸，將工作電路接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈接通，當(dāng)線圈A中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜

5、鐵B在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)D與與E分離，自動(dòng)切斷工分離，自動(dòng)切斷工作電路作電路試說(shuō)明控制試說(shuō)明控制電路的工作電路的工作原理。原理。 天較亮?xí)r，光敏電阻天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低，則輸出端電勢(shì)較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無(wú)電流，工作輸出高電平，線圈中無(wú)電流，工作電路不通；天較暗時(shí)，光敏電阻電路不通；天較暗時(shí)，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高由高電平突然跳到低電平，有電流通過(guò)線圈電平突然跳到低電

6、平，有電流通過(guò)線圈A，電磁繼電器工，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開(kāi)啟；天明后，作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開(kāi)啟；天明后，RG阻值阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，輸出端輸出端 Y突然由低電平跳到高電平，則線圈突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，不再有電流，則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅如圖所示為一個(gè)如圖所示為一個(gè)邏輯電平檢測(cè)邏輯電平檢測(cè)電路電路，A與被測(cè)點(diǎn)相接，若與被測(cè)點(diǎn)相接，若A為高電平，為高電平，LED（填（填“發(fā)光發(fā)光”或者或者“不發(fā)光不發(fā)

7、光”）；）；若若A為低電平，為低電平，LED填填“發(fā)光發(fā)光”或者或者“不發(fā)光不發(fā)光”）LED的電壓小的電壓小不發(fā)光不發(fā)光Y為低為低電平電平LED的電壓大的電壓大發(fā)光發(fā)光1 1發(fā)光發(fā)光不發(fā)光不發(fā)光Y為高為高電平電平光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，其中就可用于街道路燈的多應(yīng)用，其中就可用于街道路燈的自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，如圖所示為模擬電自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，如圖所示為模擬電路，其中路，其中A為光敏電阻，為光敏電阻，B為電磁為電磁繼電器，繼電器，C為照明電路，為照明電路，D為路燈為路燈，請(qǐng)連成正確的電路，達(dá)到日出燈，請(qǐng)連成正確的電路，達(dá)到日出燈熄，日落燈亮的效果熄，日落燈亮的效果

8、當(dāng)天亮?xí)r，光敏電阻減小當(dāng)天亮?xí)r，光敏電阻減小，控制回路電流增大，電，控制回路電流增大，電磁繼電器磁繼電器B工作，觸點(diǎn)斷開(kāi)工作，觸點(diǎn)斷開(kāi)，路燈熄滅，路燈熄滅夜晚降臨，光敏電阻增大夜晚降臨，光敏電阻增大控制回路電流減小，觸控制回路電流減小，觸點(diǎn)接通，路燈點(diǎn)亮點(diǎn)接通，路燈點(diǎn)亮 2 2上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了火災(zāi)報(bào)警器，它是利用煙霧對(duì)光的上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了火災(zāi)報(bào)警器，它是利用煙霧對(duì)光的散射作用，使火災(zāi)發(fā)出的光引起光敏電阻的阻值變化，散射作用，使火災(zāi)發(fā)出的光引起光敏電阻的阻值變化，從而達(dá)到報(bào)警的目的這種設(shè)計(jì)其敏感性是否值的懷疑，從而達(dá)到報(bào)警的目的這種設(shè)計(jì)其敏感性是否值的懷疑，你想過(guò)嗎？既然發(fā)生火災(zāi)時(shí)，環(huán)境溫度要升

9、高，我們能你想過(guò)嗎？既然發(fā)生火災(zāi)時(shí)，環(huán)境溫度要升高，我們能不能用溫度傳感器來(lái)做成火災(zāi)報(bào)警器呢？不能用溫度傳感器來(lái)做成火災(zāi)報(bào)警器呢？溫度報(bào)警器的工作電路，如圖所示。試分析其工作原溫度報(bào)警器的工作電路，如圖所示。試分析其工作原理。理。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2 溫度報(bào)警器溫度報(bào)警器試分析其工作原理：試分析其工作原理：常溫下，調(diào)整常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端阻值減

10、小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，Rl的阻值不同，則報(bào)警溫度不的阻值不同，則報(bào)警溫度不同同實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2 溫度報(bào)警器溫度報(bào)警器怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)減小減小R1的阻值，的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即輸入端達(dá)

11、到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高溫度越高實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2 溫度報(bào)警器溫度報(bào)警器溫度報(bào)警器電路溫度報(bào)警器電路如圖所示，常溫下，調(diào)整如圖所示，常溫下，調(diào)整_的阻值使斯密特觸發(fā)器的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端的輸入端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值阻值_，斯密特觸發(fā)器，斯密特觸發(fā)器的輸入端的輸入端A電勢(shì)電勢(shì)_，當(dāng)達(dá)到某一值，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平高電平)時(shí)，其輸出端由高電平時(shí)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲跳到低電平，蜂

12、鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲R1的阻值不同，則報(bào)警溫度的阻值不同，則報(bào)警溫度不同不同R1 減小減小 升高升高 3 31.如圖所示，全自動(dòng)洗衣機(jī)中的排水閥是由程序控制器控制其動(dòng)作如圖所示，全自動(dòng)洗衣機(jī)中的排水閥是由程序控制器控制其動(dòng)作的，當(dāng)進(jìn)行排水和脫水工序時(shí)，控制鐵芯的，當(dāng)進(jìn)行排水和脫水工序時(shí)，控制鐵芯1的線圈通電，使鐵芯的線圈通電，使鐵芯2運(yùn)運(yùn)動(dòng)，從而牽引排水閥的閥門(mén)排除污水以下說(shuō)法中正確的是動(dòng)，從而牽引排水閥的閥門(mén)排除污水以下說(shuō)法中正確的是()A若輸入的控制電流由若輸入的控制電流由a流入，由流入，由b流出，則鐵芯流出，則鐵芯2中中A端為端為N極，極，B端為端為S極極B若輸入的控制電流由若輸入的

13、控制電流由a流入，由流入，由b流出，則鐵芯流出，則鐵芯2中中A端為端為S極，極，B端為端為N極極C若若a、b處輸入交變電流，鐵芯處輸入交變電流，鐵芯2不能被吸入線圈中不能被吸入線圈中D若若a、b處輸入交變電流，鐵芯處輸入交變電流，鐵芯2仍能被吸入線圈中仍能被吸入線圈中鐵芯被通電螺線管磁鐵芯被通電螺線管磁化化2如圖所示，如圖所示，A是浮子，是浮子，B是金屬觸頭，是金屬觸頭，C為住宅為住宅樓房頂上的蓄水池，樓房頂上的蓄水池，M是是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈是彈簧，簧，E是銜鐵，是銜鐵，F(xiàn)是電磁是電磁鐵，鐵，S1、S2分別為觸點(diǎn)開(kāi)分別為觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)關(guān)，S為開(kāi)關(guān)，為開(kāi)關(guān)，J為電為電池請(qǐng)利用上述材料，設(shè)池請(qǐng)利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自動(dòng)注水裝置動(dòng)注水裝置(1)連接電路圖；連接電路圖；(2)簡(jiǎn)述其工作原理簡(jiǎn)述其工作原理(涉及涉及的元件可用字母代替的元件可用字母代替)合上開(kāi)關(guān)合上開(kāi)關(guān)S，當(dāng)浮子上升使，當(dāng)浮子上升使B接觸