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第六章 第3节 实验:传感器的应用
高二物理备课组 祁会玲
【课程分析】
传感器在实际应用中,很多情况下是用来完成一定的控制任务的,本节是在上节学习了《传感器的应用》之后的一节学生亲自动手实验课。
【学情分析】
1.学生上节课学习了传感器应用
2、学生已经了解了一些电学元件,如电阻、电容器、二极管等。
3、学生对于晶体二极管(普通二极管和发光二级管)、路基集成电路、集成电路实验板等还比较陌生。
4、学生的亲自动手能力不高,且电学实验时总是担心自己被电到。
【设计思路】
本节是将上节所学知识,迁移到其他控制电路的分析和简单设计中去。学生亲自动手设计实验,完成实验。但由于有些知识还需补充,所以本节课设计思路如下:
一、回忆知识 夯实基础
只有具备了一定的知识基础,才能亲自动手实验。
二、自主学习,了解概况
学生的自主学习,是最基本的信息输入方式。可以较快的对所学内容有一大概了解。
三、合作探究,共同理解
合作探究是提高教学质量的前提。设计相关的习题,提升学生联系生活分析问题解决问题的能力和了解传感器的作用。
四、自主运用,知识迁移
让学生感受知识的应用价值
【学习目标】
1.通过自己练习电子电路的组装,获得对自动控制电路设计的感性认识;
2.能够识别各种晶体二极管、逻辑集成电路块、集成电路实验板,知道各种元器件的性能和引脚关系;
3.了解光控开关电路及控制原理,会组装光控开关;
4.了解问题报警器及控制原理,会组装温度报警器。
【教学流程】
﹛课件投影﹜
一、回忆知识 夯实基础
请回忆相关内容。如有困难,可以参看选修3-2课本56页,选修3-1课本67页和72-76页。
1、传感器应用的一般模式
2、制作传感器常用的敏感元件:光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件分别能将什么量转化为什么量
3、力传感器、温度传感器、光传感器的作用
4、二极管、门电路(与门、非门、或门)、电容的特性
设计意图:为本节内容提供必要的理论依据。
﹛课件投影﹜
完善储备
请速读课本64页附录。完成以下内容。
1、普通二极管和发光二极管的异同点
2、逻辑集成电路的组成元件?
3、集成电路实验板的构造?
设计意图:为完成本节的实验,做好前期准备。
﹛课件投影﹜
动手实验
参考课本65页“实验——检测发光二极管”,按照提示,小组合作完成实验。
﹛课件投影﹜
二、探索实验1——光控开关
特别关注:用黑表笔接发光管的正极、红表笔接负极,会看到什么现象?改用红表笔接发光管的正极,又会看到什么现象?
(一)理论探索
请先独立思考,然后小组讨论。小组代表举手发言。
(1)如图所示光控电路,用发光二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻,R1的最大电阻为51 kΩ,R2为 330 kΩ,试分析其工作原理
(2)要想在天更暗时路灯才会亮,应该把R1的阻值调大些还是调小些?为什么?
(3)图乙中,用白炽灯模仿路灯,为何要用到继电器?
(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工作电路。)
(4)如图所示电磁继电器工作电路,图中虚线框内即为电磁继电器,D为动触点,E为静触点.试分析电磁继电器的工作原理。
当线圈 A中通电时,铁芯中产生磁场,吸引衔铁B向下运动,从而带动动触点D向下与E接触,将工作电路接通,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.
﹛课件投影﹜
(二)实验探索
小组合作,按照所给电路图进行实验,之后回答所提问题。
设计意图:实验是引发兴趣,证实真伪的最好材料。
探索实验2——温度报警器
如图所示为温度报警器的工作电路,试分析其工作原理 。
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),其输出端由高电平跳到低电平,蜂鸣器通电,从而发出报警声,Rl的阻值不同,则报警温度不同。
小组合作,按照所给电路图进行实验,之后回答所提问题。
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警?
要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应减小R1的阻值,R1阻值越小,要使斯密特触发器输入端达到高电平,则热敏电阻阻值要求越小,即温度越高。
设计意图:亲自动手实验,提高实验动手能力,同时还熟悉了控制电路。
﹛课件投影﹜
三、迁移运用,知识升级
请先独立思考,然后小组讨论。有结果后自行上台展示,比比哪组最快。
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,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电,画出电路图说明工作过程.(电磁继电器与自动控制)
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