高中人教物理選擇性必修二5.3 利用傳感器制作簡單的自動控制裝置（導學案）-同步備課

1、5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置1.了解門窗防盜裝置、光控電路的實驗電路圖及工作原理。2.知道電磁繼電器、三極管的基本功能。【重點】了解門窗防盜裝置、光控電路的實驗電路圖及工作原理，并知道電磁繼電器、三極管的基本功能?！倦y點】通過學習門窗防盜裝置、光控電路的實驗過程及原理能夠制作簡單的自動控制裝置，并可以對相關(guān)題目進行定性分析與相應(yīng)的定量計算。 【課前自主學習】一、知識前置思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)光敏電阻隨光照強度增加電阻變大( )(2)二極管加正向電壓時阻值很小( )(3)隨著科技的發(fā)展，傳感器會應(yīng)用在各行各業(yè)和生活的方方面面，可以完全取代人的應(yīng)用( )(4)當路燈

2、自動控制電路做好后，不能隨意調(diào)整路燈點亮熄滅的起控點( )(5)磁傳感器是把磁感應(yīng)強度轉(zhuǎn)變成電信號( )二、新知學習傳感器是構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的必要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對原始信息進行準確、可靠地捕捉和轉(zhuǎn)換，那么一切控制將無法實現(xiàn)。 本節(jié)提供了兩個利用傳感器實現(xiàn)簡單自動控制的實驗，同學們可以根據(jù)興趣和器材條件從中選擇一個。只有自己動手進行組裝和調(diào)試，才會對傳感器的作用有更深切的體會。實驗1 門窗防盜報警裝置下面我們來看幾個生活中的實例怎樣才能實現(xiàn)上述功能呢？利用干簧管在磁場中的特性是不錯的選擇。如圖是一個簡單的門窗磁控防盜報警裝置示意圖。門的上沿嵌入一小塊永磁體 M，門框內(nèi)與M 相對的位置嵌入干簧

3、管 SA，并將干簧管接入報警電路。干簧管可將門與門框的相對位置這一非電學量轉(zhuǎn)換為電路的通斷。 門窗防盜報警裝置實驗?zāi)康模毫私忾T窗防盜報警裝置的工作原理實驗原理：閉合電路開關(guān)S,系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)。當門窗緊閉時,磁體M靠近干簧管SA,干簧管兩個簧片被磁化相吸而接通繼電器線圈K,使繼電器工作。繼電器的動觸點c與常開觸點a接通,發(fā)光二極管LED發(fā)光,顯示電路處于正常工作狀態(tài)。當門窗開啟時,磁體離開干簧管,干簧管失磁斷開,繼電器被斷電。繼電器的動觸點c與常閉觸點b接通,蜂鳴器H發(fā)聲報警。干簧管在電路中起傳感器和控制開關(guān)的作用,繼電器則相當于一個自動的雙向開關(guān)。 電磁繼電器實驗器材電源、導線、開關(guān)、干簧管

4、、繼電器、蜂鳴器、發(fā)光二極管、電阻、小磁體。實驗步驟(1)連接電路前,要先判斷一下干簧管是否可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管,觀察簧片能否正常動作。(2)確定各元件可以正常工作后,連接電路。(3)接通電源后,將磁體先后靠近和離開干簧管,分別觀察實驗現(xiàn)象。 門窗防盜報警裝置電路圖 發(fā)光二極管表1 基本元件及參數(shù) 實驗2 光控開關(guān)光控路燈可以根據(jù)光照的變化自動開啟或關(guān)閉。怎樣能夠在天色暗到一定程度時讓路燈自動開啟，而在天明時自動熄滅？我們可以利用光敏電阻來完成這一任務(wù)。下面提供兩種模擬的光控開關(guān)電路，用發(fā)光二極管或小燈泡代表路燈。實驗?zāi)康模毫私?的原理。實驗原理：當環(huán)境的光比較強時, 的阻值很小

5、,三極管不導通,發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當于斷路,即發(fā)光二極管不工作;繼電器處于常開狀態(tài),小燈泡L不亮。當環(huán)境的光比較弱時,光敏電阻RG的阻值變大,三極管導通,且獲得足夠的基極電流,產(chǎn)生較大的集電極電流,點亮發(fā)光二極管或驅(qū)動繼電器吸合而點亮小燈泡L。三極管電路符號及實物圖光控開關(guān)電路實驗器材可調(diào)電阻、限流電阻、光敏電阻、暗電阻、亮電阻、三極管、_、繼電器、小燈泡、二極管、電源。實驗步驟(1)連接電路,_,接通電源。(2)讓_受到白天較強的自然光照射,調(diào)節(jié)電阻R1使發(fā)光二極管LED或小燈泡L剛好不發(fā)光。(3)遮擋RG,當_到某種程度時,就會看到發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光。(4)讓光照加

6、強,當_到某種程度時,則發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅。如果實驗現(xiàn)象不明顯,可用手電筒加強光照,或遮蓋光敏電阻,再進行觀察。表2 基本元件及參數(shù)1（單選）利用半導體不可以制成的是()A標準電阻B熱敏電阻C光敏電阻 D晶體管2（單選）某小型電磁繼電器，其中L為含鐵芯的線圈P為可繞O點轉(zhuǎn)動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱，如圖所示電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求，其工作方式是 ()AA與B接信號電壓，C與D跟被控電路串聯(lián)BA與B接信號電壓，C與D跟被控電路并聯(lián)CC與D接信號電壓，A與B跟被控電路串聯(lián)DC與D接信號電壓，A與B跟被控電路并聯(lián)3（單選）.如圖所示為

7、一個邏輯電平檢測電路，A與被測點相接，則()AA為低電勢，LED發(fā)光BA為高電勢，LED發(fā)光C無論A為高電勢或低電勢，LED均不發(fā)光D無論A為高電勢或低電勢，LED均發(fā)光4.（多選）在制作光控電路實驗中，某同學按圖所示電路將元件安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)將裝置置入黑暗環(huán)境中接通電源時，燈泡不發(fā)光，原因可能是( )A二極管兩極接反BR1與RG位置顛倒CR1阻值太小 D燈泡被斷路5.(多選）如圖所示是溫度報警器的電路原理圖，下列關(guān)于該電路的分析中正確的是()A當RT的溫度升高時，RT的阻值減小，A端電勢降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲B當RT的溫度升高時，RT的阻值減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂

8、鳴器會發(fā)出報警聲C當增大R1時，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會發(fā)出報警聲D當增大R1時，A端電勢降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲6.如圖所示的光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 k，R2為330 .白天，光的強度較大，光敏電阻RG的電阻值較_，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較_，則輸出端Y輸出高電勢，發(fā)光二極管LED_；當天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值(1.6 V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電勢，則發(fā)光二極管LED_發(fā)光(相當于路燈亮了)，這樣就達到了路燈白天熄滅，天暗自動開啟的目的 參考答案

9、【答案】A【解析】標準電阻是幾乎不受溫度影響的電阻，一般是用錳銅合金或鎳銅合金制造的，故只選A.2.【答案】A【解析】A、B接電磁繼電器的線圈，所以A、B應(yīng)接信號電壓、線圈電流隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或釋放，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用故正確選項為A.3.【答案】B【解析】A為低電勢時，Y為高電勢，LED的電壓小，不發(fā)光；A為高電勢時，Y為低電勢，LED的電壓大，發(fā)光，故B正確4.【答案】ABD【解析】由題可知若二極管接反，光線暗時，二極管上為負向電壓，無法導通，燈泡不亮，A項正確；若R1與RG位置顛倒，則光線較暗時，Y端為高電平，晶體管不導通，燈泡不發(fā)光，B項正確；若R1阻值太小，Y端一直為低電平，燈泡一直發(fā)光，C項錯誤；燈泡斷路時無法發(fā)光，D正確5.【答案】BC【解析】溫度升高時，熱敏電阻的阻值減小，或者增大R1的阻值，都能導致輸入端A的電勢升高，斯密特觸發(fā)器輸出端Y從高電平跳到低電平，從而使蜂鳴器發(fā)出報警聲6.【答案】小低不導通導通【解析】白天，光照強度較大，光敏電阻RG的電阻值較小，加在斯