湖北大学附属中学物理(选修3-2)导学案 6.3《实验：传感器的应用》(人教版)
高中物理选修3-2人教版学案设计 6.3《实验：传感器的应用》
实验：传感器的应用诱学·导入·点拨材料：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵化小鸡的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器。
传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换为电学量，对电学量的放大、处理均是通过电子组件组成的电路来完成的。
问题：各电路是如何实现自动控制的？导入点拨：以上各种自动控制电路都用到了传感器，但传感器完成将非电学量转换为电学量后不能直接控制电路，应通过电路将得到的电学量进行处理后才能实现自动控制。
请尝试说出它们各自的原理。
知识·巧学·升华一、光控开关1.工作原理白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A电压上升到某个值（1.6 V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。
知识拓展斯密特触发器是具有特殊功能的非门，即输入低电平将输出高电平；反之，则输出低电平。
光敏电阻随着光强度的变化而改变，引起斯密特触发器A端电势的变化。
2.实验探究（1）探究过程：按图连接电路，改变R G的电阻，观察发光二极管LED的发光情况。
探究要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些。
（2）分析论证：要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6 V），就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。
联想发散R1和R G为分压电阻，其两端电压与其电阻成正比，所以斯密特触发器A端的电压高低与两个电阻都有关系。
3.问题探究（1）问题提出：由于集成电路允许通过的电流比较小，如何使通过灯泡中的电流更大些？（2）分析论证：采用小电流通过继电器控制电流较大的另一灯泡工作电路图6-4-2。
高中物理选修3-2教学设计6：6.3实验：传感器的应用
6.3 实验：传感器的应用知识与技能1．了解两个实验的基本原理。
2．通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。
过程与方法通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。
情感态度与价值观在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。
教学重难点教学重点1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。
2．温度报警器的电路工作原理。
教学难点光控电路和温度报警器电路的工作原理。
教学过程一、实验目的了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感器制作自动控制装置．二、实验原理1．斯密特触发器当输入端电压上升到某一值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．2．普通二极管具有单向导电性．3．发光二极管具有单向导电性，同时还能发光．4．光控开关工作原理如图所示．图甲：白天，光强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)．天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到0.8 V 时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，发光二极管LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的．图乙：控制电路原理：天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电压较低，则输出端Y输出高电平，继电器线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过继电器的线圈，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭，5．温度报警器工作原理如图所示．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R T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Y由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声．R1的阻值不同，则报警温度不同．三、实验器材1．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(6 V，0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 kΩ)、电阻R2(330 Ω)、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸．2．温度报警器实验斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)．四、实验步骤1．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．(2)检查各元件的连接，确保无误．(3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮．(4)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态．(5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态．2．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．(2)检查各元件的连接，确保无误．(3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声．(4)用热水使热敏电阻的温度升高，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．五、注意事项1．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，否则继电器不能正常工作．(3)要想天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些．2．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R1的阻值．典型例题某学生为测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。
【高中物理】人教版物理选修3-2同步学案6.3 实验：传感器的应用 Word版
（121）6.3 实验：传感器的应用【教学目标】1．通过分析教材内容，获得对自动控制电路设计的感性认识。
2．通过分析教材内容，了解各种晶体管、逻辑集成电路块、集成电路实验板。
3．通过分析教材内容，了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。
4．通过分析教材内容，了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器。
【预习任务】一．阅读课本附录“一些元件的原理和使用要点”，完成以下问题：1．了解普通二极管和发光二极管有什么性质？怎样检测这两种二极管的好坏？2．认识逻辑集成电路74LS14（即斯密特触发器，见3-1第二章第10节），识别外部引脚功能。
（提示：教材以及相关书籍上的斯密特触发器的电路图中，省略掉了电源引脚和地脚。
实物连接导线时要注意补充完整。
）二、阅读课本“光控开关”部分，完成以下问题：1．弄清：课本图6.4—2甲光控电路的工作原理是什么？要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把R1调大些还是调小些？2．实用中控制电路为何要用继电器来启闭供电电路（见图6.4—2乙），而不是用集成电路直接驱动用电器？三、阅读课本“温度报警器”部分，了解：温度报警器电路由哪些部分组成？其工作原理是什么？【自主检测】1．教材“问题与练习”第1题。
2．教材“问题与练习”第2题。
【组内检查】高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。
那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！高中物理考试答题技巧选择题的答题技巧解答选择题时，要注意以下几个问题：（1）注意题干要求，让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。
（2）相信第一判断：只有当你发现第一次判断肯定错了，另一个百分之百是正确答案时，才能做出改动，而当你拿不定主意时千万不要改。
特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要。
切记：每年高考选择题错误率高的不是难题，而是开头三个简单题。
不要再最简单的地方，轻敌栽坑！实验题的做题技巧（1）实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。
最新度人教版选修3-2 6.3实验：传感器的应用 教案(7)
6.3实验：传感器的应用教学过程流程图教学过程环节与任务教师活动—学生活动环节一：引入新课4－5分环节二：新课教学4－5分1、“轮椅上的霍金”－霍金轮椅上的八大"黑科技"2、机器人打乒乓球设疑:想知道其中的道理吗?让我们来共同学习：传感器及其工作原理。
一．传感器：干簧管演示电路讨论与交流：人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么器官承担？什么是传感器？定义：现代技术中，指这样一类元件：它能像人的感觉器官那样感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等电学量，或转换为电路的通断。
设问：将非电学物理量转换为电学物理量有什么技术意义呢？意义：可以很方便的进行测量、传输、处理和控制。
设问：将非电学物理量转换为电学物理量有哪些应用呢？应用：例举“我身边的传感器”二．传感器的工作原理：“轮椅上的霍金”引入新课传感器布置作业传感器的工作原理课堂小结常见的敏感元件非电学量敏感元件转换电路电学量环节二：新课教学4－5分环节二：新课教学4－5分三．常见的敏感元件：光控小夜灯演示（一）光敏电阻：分组实验光照情况受光表面暴露遮盖受光表面电阻值的情况电阻小电阻大阅读教材53-54页的内容：1.特点：光照越强，电阻越小。
2.材料：一般为半导体。
如：硫化镉3.导电原理：无光照时，载流子（自由电子和空穴）少，导电性能不好随着光照的的增强，载流子增多，导电性变好。
4.作用：光照强弱电阻5.应用：照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器例1：如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( ) A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大(二)金属热电阻和热敏电阻实验：观察与思考:热敏电阻（半导体）1.特点：金属热电阻温度升高电阻增大热敏电阻温度升高电阻减小2.异同点：金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。
高中物理选修3-2精品学案：6.3 实验：传感器的应用
第3节实验：传感器的应用一、实验基础二、实验过程1．光控开关(如图1)图1(1)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。
(3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮。
(4)用黑纸渐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态。
(5)渐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。
(6)改变滑动变阻器的滑片位置，重复以上步骤。
要想在天更黑一些路灯才会点亮，需要将滑动变阻器的阻值调大一些还是调小一些？通过做实验验证你的结论。
2．温度报警器(如图2)图2(1)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。
(3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声。
(4)将热敏电阻放入热水中，注意蜂鸣器是否发声。
(5)将热敏电阻从热水中取出，注意峰鸣器是否发声。
(6)改变滑动变阻器的滑片位置，分析变阻器的阻值大小和报警的关系。
三、结果与分析1.减小照射R G的亮度→R G阻值增大→U R G增大→输入端A电势升高，输入高电平→Y输出低电平→LED导通发光2.升高R T周围的温度→R T的阻值减小→R1两端电压U增大→输入端A电势升高，输入高电平→Y输出低电平→蜂鸣器导通报警四、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．光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则电磁继电器不能正常工作。
[精典示例][例1]如图3所示的光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为330 Ω。
白天，光的强度较大，光敏电阻R G的电阻值较____，加在斯密特触发器A端的电压较________，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED________(填“导通”或“不导通”)；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED______(填“导通”或“不导通”)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的。
人教版高二物理选修3-2第六章 6.3《实验：传感器的应用》学案设计
实验：传感器的应用课程目标引航情景思考导入人的指纹各不相同且终生基本不变，由于指纹具有的唯一性和稳定性，使其成为识别身份的一种有效手段，目前指纹识别器已应用于密码门、银行储户的身份识别等方面，你知道其中的道理吗？提示：该指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。
该传感器表面集合了300×300个电容器极板，其外面是绝缘表面。
当用户的手指放在绝缘表面上时，皮肤就组成了电容阵列极板的另一面，如图所示，由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同，使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。
通过读取这些电容的差异，就能够获取指纹信息。
这样就把指纹的信息转化成了电信号，再经过电路对电信号的比较就可以实现对指纹的识别。
基础知识梳理1．知识准备(1)普通二极管和发光二极管①都具有__________性。
②发光二极管除了具有普通二极管的__________外，导电时还能______，它小巧玲珑颜色鲜艳，又很省电，许多家用电器上都用发光二极管做______。
(2)门电路①对于与门电路，只要一个输入端输入为“0”，则输出端一定是“0”，只有当所有输入都同时为“1”时，输出才是“____”。
②对于或门电路，只要有一个输入端输入为“1”，则输出一定是“____”，只有当所有输入都为“0”时，输出才是“____”。
③非门电路中，当输入为“0”时，输出总是“____”，当输入为“1”时，输出反而是“____”。
非门电路也称反相器。
(3)斯密特触发器斯密特触发器性能特别，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从________跳到________(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从________跳到______。
斯密特触发器可以将连续变化的________转换为突变的________，而这正是进行光控所需要的。
(4)逻辑电路的高低电平在逻辑电路中，常把电势的高低叫做______的高低，“输出低电平”的意义是，输出端处于________的状态。
高中物理人教版选修3-2教案设计 6.3《实验：传感器的应用》
实验：传感器的应用教学目标1. 知识与技能(1)知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性．(2)掌握逻辑电路的基本知识和基本应用．2. 过程与方法通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用．3. 情感、态度与价值观培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主、实践为重的素质教育理念．教学重点难点1．传感器的应用实例。
2．由门电路控制的传感器的工作原理。
教学方法与手段PPT课件；演示实验；讲授。
课前准备斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻。
导入新课[事件1]教学任务：创设情景，导入新课。
问题展示：上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。
请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器。
思考并回答：电饭锅、测温仪、鼠标器、火灾报警器。
导入新课随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关，温度报警器，孵小鸡用的恒温箱，路灯的自动控制，银行门口的自动门等，都用到了传感器。
传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大、处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。
这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。
讲授新课[事件2]教学任务：相关元件的作用功能及其工作原理。
师生活动：在我们学习这些知识之前，先要学习一些相关的元件的作用、功能及其工作原理。
1.发光二极管发光二极管发光二极管简称为LED，如下图所示。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入N区的空穴和由N 区注入P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
【创新设计】2021-2022学年高二物理人教版选修3-2学案：6.3 实验：传感器的应用
第3讲试验：传感器的应用[目标定位] 1.理解光控开关、温度报警器的工作原理.2.理解光控开关、温度报警器的灵敏度调整原理.3.会用传感器制作简洁的自动把握设备．1．斯密特触发器：当输入端电压上升到某一值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．2．一般二极管：具有单向导电性．3．发光二极管：具有单向导电性，同时还能发光．4．光控开关的工作原理(如图1所示)．图1甲图：白天，光强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到肯定程度时，R G阻值增大到肯定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到0.8 V时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，二极管LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的．乙图：把握电路原理：天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电压较低，则输出端Y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R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势上升，当上升到肯定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到肯定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．一、光控开关电路分析1．斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门，当A端电势高于1.6 V时，Y端会输出0.25 V的低电势，当A端电势低于0.8 V 时，Y端会输出3.4 V的高电势．2．电路分析(1)电磁继电器的工作原理由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡仿照路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路．如图2所示，图中虚线框内即为电磁继电器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，从而带动动触点D向下与静触点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在弹簧作用下被拉起，动触点D与静触点E分别，自动切断工作电路．图2(2)把握电路的原理天较亮时，光敏电阻R G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，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势上升，当上升到肯定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到肯定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．例1如图3所示为一个规律电平检测电路，A与被测点相接，则()图3A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光解析A为低电平常，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平常，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确．答案BC针对训练1如图4所示的光控电路，用发光二极管LED仿照路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为330 Ω.白天，光的强度较大，光敏电阻R G的电阻值较________，加在斯密特触发器A端的电压较________，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED________(填“导通”或“不导通”)；当天色暗到肯定程度时，R G的阻值增大到肯定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED________(填“导通”或“不导通”)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．图4答案小低不导通导通解析白天，光照强度较大，光敏电阻R G的电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y 输出高电平(电平指某个端点与“地”之间的电压)，发光二极管LED不导通；当天色暗到肯定程度时，R G阻值增大到肯定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．二、温度报警器电路分析1．电路组成斯密特触发器、热敏电阻、蜂鸣器、滑动变阻器，连接如图5所示．图52．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；当温度上升时，热敏电阻R T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势上升，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，R1的阻值不同，则报警温度不同．3．报警温度调整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．例2温度报警器电路如图6所示，常温下，调整________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；当温度上升时，热敏电阻R T阻值______，斯密特触发器的输入端A电势______，当达到某一值(高电平)时，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．R1的阻值不同，则报警温度不同．图6解析常温下，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；当温度上升时，热敏电阻R T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势上升，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出警报声，R1的阻值不同，报警温度不同．答案R1减小上升针对训练2如图7所示，是一个火警报警装置的规律电路图．R T是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图7(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？答案见解析解析(1)温度较低时R T的阻值很大，R比R T小得多，因此P、X之间电压较大．要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应当较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)高温时R T的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R T两端的电压降低，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此R较大时，反应较灵敏．三、自动把握电路的分析与设计例3如图8所示，某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S 为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器协作，可完成自动把握的要求，其工作方式是()图8A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联解析A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到把握作用，故正确答案为A.答案A光控开关电路分析1．光敏电阻在各种自动扮装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动把握开关，如图9所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果．图9答案见解析图解析电路连接如图所示．当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值快速减小，把握回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭．当夜晚降落，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，把握回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．自动把握电路的分析与设计2.某仪器内部电路如图10所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是()图10A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮答案B解析当汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮．3．如图11所示是自动水位报警的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触．若要求水位正常时绿灯亮，高出肯定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(填“A”或“B”)．图11答案B A解析水位较低时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置，当高出肯定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置．(时间：60分钟)题组一光控开关电路分析1．规律电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动把握门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图1中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会明显减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J为路灯总开关把握电路，它在获得高电压时才启动(图中未画出路灯电路)．图1(1)当天黑时，R G的阻值变________，“非”门电路获得________电压，J得到________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)假如路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调整自动把握装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将R的阻值调________(填“大”或“小”)一些．答案(1)大低高(2)大解析(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G的阻值变大，A端输入低电压，Y端输出高电压，J得到高电压，开头把握路灯工作．(2)假如路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R的阻值调大，使A端输入电压较高，当天色较暗时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压上升，J得到高电压，开头把握路灯工作．2．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图2甲所示电路连接，制成光电报警装置．当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声．①光敏电阻：光敏电阻受光照射后，阻值会变小．②干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图乙所示，当线圈中有肯定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分别状态变成闭合状态．当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消逝，簧片在弹力的作用下回复到分别状态．试说明光电报警器的工作原理．图2答案当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分别状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分别状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声．题组二温控开关电路分析3．如图3所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简洁的恒温把握电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的上升而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成把握电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()图3A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度上升到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应当把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应当把恒温箱内的加热器接在A、C端答案B解析当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度上升到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L 对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确．恒温箱内温度高到肯定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度上升后，A、B端断开，所以工作时，应当把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D错误．4．如图4所示为一自动把握温度的电路，请说明其工作原理．图4答案见解析解析当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度上升，热敏电阻温度上升，阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增加到肯定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮．题组三自动把握电路的分析与设计5．如图5所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序把握器把握其动作的，当进行排水和脱水工序时，把握铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排解污水．以下说法中正确的是()图5A．若输入的把握电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若输入的把握电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中答案AD解析铁芯被通电螺线管磁化．6．某同学设计的家庭电路爱护装置如图6所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图6A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案ABD解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．7．如图7是一种防汛报警器的原理图，S是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有浮子A，请你说明这种报警器的工作原理．图7答案见解析解析由题图可以看出，水面上升时，浮子A在漏斗形的竹片圆筒内上浮，顶起金属板．当水面上升达到警戒水位时，使触点开关S闭合，电磁铁电路连通，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁使报警电路的触点开关闭合，灯亮发出防汛警报．。
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3
如图所示，R1、、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（）
A、电压表的示数增大B、R2中的电流强度减小
C、小灯泡的功率增大D、电路的路端电压降低
4
下面元件不属于温度传感器的是（）
A、电熨斗B、电饭锅C、测温仪D、鼠标器
5
用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程，下列属于这类传感器的是（）
甲
乙
学习反思
布置作业
通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。
预习评价
1
温度传感器的应用——电饭锅
电饭锅中的温度传感器主要元件是＿＿＿，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但是上升到约103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。
感温铁氧体是用＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿混合烧制而成的。
B、铁氧体在常温下具有铁磁性,温度很高时失去铁磁性
C、用电饭锅烧水,水开时能自动断电
D、用电饭锅煮饭时,若温控开关自动断电后,它不能自动复位
5
应用温度传感器可以远距离读取温度的数值,这是把＿＿＿＿转变为＿＿＿＿的一大优点.
B类
1
有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是 （ ）
Ａ．金属导体 Ｂ．绝缘体
A、红外报警装置
B、走廊照明灯的声控装置
C、自动洗衣机中的压力传感装置
D、电饭煲中控制加热和保温的温控器
6
火灾报警器使用的是（）
A、光传感器B、温度传感器
C、红外线传感器D、超声波传感器
7
将万用表的选择开关置于欧姆档，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向（填“左”或“右”）转动，若用手电筒光照射Rg，表针将向（填“左”或“右”）转动。
2
温度传感器的应用——测温仪
（1）温度传感器可以把＿＿＿转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来。
（2）测温仪中的测温元件可以是＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿等，还可以是＿＿＿＿＿等
3
光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器
（1）机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管和红外接受管，两个红外接受管就是两个＿＿＿＿＿。
Ｃ．半导体 Ｄ．超导体
2
如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与LED相距不变，下列说法正确的是（）
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
（1）分析电饭煲的工作原理。
（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。
（3）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
10
如图所示甲为在温度为10℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图，箱内电阻R1＝20kΩ，R2＝10kΩ，R3＝40 kΩ，R1为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b端电压Uab﹤0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab﹥0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在℃。
例2、
如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是，小车速度的表达式为v=；行程的表达式为 =。
（2）有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装有发光二极管LED、
光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
课堂学习流程设计
达标检测
A类
1
测温仪使用的是（）
A、光传感器B、红外线传感器
C、温度传感器D、超声波传感器
2
下列器件是应用光传感器的是（）
A、鼠标器B、火灾报警器C、测温仪D、电子称
3
鼠标器使用的是（）
A、压力传感器B、温度传感器
C、光传感器D、红外线传感器
4
关于电饭锅的说法正确的是（）
A、电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁
8
请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路。
9
如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，当温度低于70℃时会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1＝R2＝500Ω，计算【范例精析】
例1、
如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃．
6.3实验：传感器的应用
学习目标
1．知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。
2．知道晶体三极管的放大特性。
3．掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。
学习重难点
重点
1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。
2．温度报警器的电路工作原理。
难点
光控电路和温度报警器电路的工作原理。
学法指导