重庆市开县中学高中物理 实验 传感器的应用导学案 新
【物理】6.2《传感器的应用(一)》学案导学(新人教版选修3-2)
第二节：传感器的应用（一）学案【学习目标】（1）、了解传感器应用的一般模式；（2）、理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。
（3）、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。
（4）、通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。
（5）、通过实验激发的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。
【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习方法】：探究实验【学习过程】问题1：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？1、传感器应用的一般模式阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
提示：一般情况下，传感器产生的信号非常微弱，要想触发控制电路，此信号必须进一步放大才可以，所以需要放大电路，即放大器。
阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
2、下面学习几个传感器应用的实例。
（1）．力传感器的应用——电子秤师：阅读教材56页最后一段，思考并回答问题。
问题2：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？问题3：简述力传感器的工作原理。
问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？（2）．声传感器的应用——话筒阅读教材56页有关内容，思考并回答问题。
问题5：话筒的作用是什么？问题6：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
问题7：说明电容式话筒的工作原理和工作过程。
这种话筒的优点是什么？问题8：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？阅读教材，思考并回答问题。
指出：驻极体话筒利用了电介质的现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现与的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为．演示实验：按照如图所示的连接驻极体话筒的工作电路，话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。
高三物理一轮复习实验专题(11)传感器的简单使用导学案 新人教版
实验十一传感器的简单使用一、实验目的1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性．2．了解传感器的简单应用．二、实验原理1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)．2．其工作过程如图1所示：图1三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．四、实验过程1．研究热敏电阻的热敏特性(1)实验步骤①按图2所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；②把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；③向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；④将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，图2并记录．(2)数据处理①根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性.次数待测量温度(℃)电阻(Ω)图线．③根据实验数据和R－t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．图32．研究光敏电阻的光敏特性(1)实验步骤①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图4所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；图4③接通电源，让小灯泡发光，调节滑动变阻器使小灯泡的亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；④用手掌(或黑纸)遮住光，观察光敏电阻的阻值又是多少，并记录．(2)数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性．光照强度弱中强无光照射阻值(Ω).五、注意事项1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．六、实验改进对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图5所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下图5述操作过程中指针的偏转情况：操作一：往R T上擦一些酒精．图6操作二：用吹风机将热风吹向电阻．根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性．实验分析：1．操作一中指针左偏，说明R T的阻值增大；酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大．2．操作二中指针右偏，R T的阻值减小，而电阻R T温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．优点：改进后的实验简单易操作，同学们能很快得出结论.考点一热敏电阻的实际应用例 1 (2010·新课标全国·23)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将R T和两个适当的固定电阻R1、R2连成图6虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻R L的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路如图6所示，图中的电压表内阻很大．R L的测量结果如表格所示.温度t/℃30.040.050.060.070.080.090.0R L阻值/Ω54.351.548.344.741.437.934.7(1)根据图6所示的电路，在图7所示的实物图上连线．图7(2)为了检验R L与温度t之间近似为线性关系，在图8所示的坐标纸上作R L－t关系图线．图8(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图9、10所示．电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻R L的阻值为________．热敏电阻所处环境的温度约为________．图9 图10考点二光敏电阻传感器例2 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0，照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电图11磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图11所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．光敏电阻R1，符号；灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号；保护电阻R2，符号；电磁开关，符号；蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．(2)回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200 Ω,励磁线圈允许加的最大电压为______V，保护电阻R2的阻值范围为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明．答：___________________________________________________________________.③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．答：___________________________________________________________________.1．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的 ( ) A．压敏性 B．光敏性C．热敏性 D．三种特性都利用2．如图12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中电流减小图12C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大3．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图13所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻．图13这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是 ( ) A．U越大，表示C越大，C与U成正比B．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比C．U越大，表示C越小，C与U成正比D．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比4．一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑图14 暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R 1对它进行控制，R 1的阻值在有光照时为100 Ω，黑暗时为1 000 Ω，允许通过的最大电流为3 mA ；电源E 的电压为36 V ，内阻不计；另有一个滑动变阻器R 2，阻值为0～100 Ω，允许通过的最大电流为0.4 A ；一个开关S 和导线若干．臭氧发生器P 和光敏电阻R 1的符号如图14所示．设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代 号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A 、B .(电路图画在虚线框内)5．(2010·大纲全国理综Ⅱ·23)如图15所示，一热敏电阻R T 放在控温容器M 内；为毫安表，量程6 mA ，内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为3 V ，内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S 为开关．已知R T 在95 ℃时的阻值为150 Ω， 图15 在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95 ℃～20 ℃之间的多个温 度下R T 的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：a ．依照实验原理电路图连线．b ．调节控温容器M 内的温度，使得R T 温度为95 ℃.c ．将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．d ．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I 0，并记录____________．e ．将R T 的温度降为T 1(20 ℃＜T 1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数_____，记录______________．f ．温度为T 1时热敏电阻的电阻值R T1＝__________.g ．逐步降低T 1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e 、f.答案例1 (1)、 (2)根据数据描出点，作出直线；(3)115 mA 5.00 V43．5 Ω64.0 °C例2 (1)电路原理图见解析(2)①20160～320 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开．③电磁起重机随堂训练1．B2．ABC3．B4．为了能控制臭氧发生器，应该使用滑动变阻器的分压式连接，有光照时P能正常工作，无光照时P不工作．电路图如下：5．(1)实验原理电路图，如图所示(2)d.电阻箱的读数R0e．仍为I0电阻箱的读数R1f．R0－R1＋150 Ω。
019第6.2节《传感器的应用》导学案
高二物理 WL—15—02—019第6.2节《传感器的应用》导学案编写人：路尔清审核人：高二物理备课组编写时间：2015年10月29日班级：姓名： ___【学习目标】1．知道传感器应用的一般模式。
2．理解电子秤的原理——力传感器的应用。
3．理解电熨斗、电饭锅的原理——温度传感器的应用。
4．理解火灾报警器的原理——光传感器的应用。
5．会分析和设计简单的有关传感器应用的控制电路。
【学法指导】阅读；想象；实验。
【使用说明】1.导学案中标注*部分供学有余力同学做，学习小结展示课结束以后完成。
2.将预习中遇到的疑难点问题标识出来在展示课堂上小组讨论、质疑。
【知识链接】1．传感器：传感器是将信号转换为信号输出的一种仪器。
2. 光敏电阻：光敏电阻在时电阻发生变化。
光照越强，光敏电阻阻值越。
热敏电阻：热敏电阻在温度上升时导电能力。
即温度越高，热敏电阻阻值越。
金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而。
即温度越高，金属热电阻阻值越。
3.电阻定律：R= ；一般物体的体积都会随温度变化而变化，即满足热冷。
【学习过程】知识点一、传感器应用的一般模式。
问题1．阅读教材第56页，总结传感器应用的一般模式。
问题2．传感器在上述工作模式中所起的作用是什么？知识点二、力电传感器的应用——电子秤问题3．电子秤使用的测力装置是，它是由组成的。
应变片能够把物体形变的力学量转化为电学量。
问题4．结合下图简述力传感器的工作原理。
知识点三、温度传感器的应用——电熨斗问题5．阅读教材，思考：教材第57页的实验中，U形双金属片温度传感器相当于，可以控制小灯泡的亮和灭。
日光灯启动器中的双金属片内层金属的热膨胀系数大于外层金属。
当温度升高时，内层金属体积膨胀外层金属体积膨胀，U行片就会向伸展，接触竖直片，电路就被了。
问题6．（结合下图分析）（1）电熨斗中的双金属片上层金属的热膨胀系数下层金属的热膨胀系数。
（2）常温下，电熨斗的上、下触点应是（接触的、不接触的）。
高中物理 6.3 实验：传感器的应用学案 新人教版选修32
高中物理 6.3 实验：传感器的应用学案新人教版选修321．斯密特触发器的特点：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从________跳到____________，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从________跳到__________．2．下列说法中正确的是( )A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态3．某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的( ) A．压敏性 B．光敏性C．热敏性 D．三种特性都利用了【概念规律练】知识点传感器的应用实验1．如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，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．下列说法正确的是( )图1A．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，天更暗时，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2．如图2是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是( )图2A．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声【方法技巧练】自动控制电路的分析及设计技巧3．自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警．所用的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关．4．已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图3所示器材设计一个路灯自动控制电路．图3参考答案课前预习练1．高电平低电平(0.25 V) 低电平高电平(3.4 V)2．B [电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．]3．B [题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确．]课堂探究练1．BC [天黑时，R G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，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，R G电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确．]2．BC [当R T温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发生报警声，C对，D错．]点评斯密特触发器是具有特殊功能的非门，用符号表示．当输入端电压上升到某一个值(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另一个值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．3．实验电路如下图所示当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸下金属片，触点接通，灯泡亮或电铃响，起到报警作用．通过调节滑动变阻器的阻值，可以达到调节报警温度的目的．4．见解析解析电路如图所示控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作．方法总结在分析和设计自动控制电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完整地呈现出来，所以不能用原来的电路知识来理解，而是要正确理清电路中的逻辑关系．。
高中物理 6.3 实验 传感器的简单应用导学案 新人教版选修
高中物理 6.3 实验传感器的简单应用导学案新人教版选修6、3 实验传感器的简单应用导学案新人教版选修3-2【学习目标】1、知道传感器的意义2、了解制作传感器的常用元件（光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件、干簧管等）的特征3、了解常见传感器(电子秤、话筒、电熨斗、测温仪、鼠标、火灾报警器)的工作原理，了解光控开关、温度报警器的原理、【重点难点】了解各类传感器的工作原理及其应用【学习内容】课前自学：传感器1、意义：传感器是把非电学物理量（如_____、______、______、________、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如_____、电流、______等）或电路的通断的一种组件。
起自动控制作用。
2、敏感元光敏电阻：是一种能感知光强的_______，电阻随光照的增强而______热敏电阻：是一种能感知______的传感器，电阻一般随温度______电阻减小金属热电阻：是一种能感知温度的传感器，温度升高电阻_____霍尔元件：是一种能感知_________的传感器电容式位移传感器：是一种能感知______的传感器3、常见传感器及应用（1）、力传感器----电子秤：将应变片的形变量转化为______（2）声传感器----话筒：将声学量转化为_______（3）温度传感器电熨斗：双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断电饭锅：双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断测温仪：将温度转化为电学量（不同温度发射红外线不同）温度报警器：____________________________（4）光传感器机械鼠标器：_____________________火灾报警器：__________________________核心知识探究应用举例1、霍尔元件的工作原理：霍尔元件是利用霍尔效应来设计的、一个矩形半导体薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图所示，沿PQ方向通人电流I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在MN间会出现电势差U。
高中物理 6.3实验 传感器的应用导学案 新人教版选修3-2(2021年最新整理)
高中物理6.3实验传感器的应用导学案新人教版选修3-2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理6.3实验传感器的应用导学案新人教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第六章传感器第3节实验传感器的应用【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;４、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用。
【重点、难点】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;3、由门电路控制的传感器的工作原理.预习案【自主学习】一、实验原理及知识准备阅读下列学习资料并总结出其特点和作用：(一）、普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件.起源于19世纪末发现的点接触二极管效应,发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性,即整流特性。
利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构,可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换.例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护;雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光—电能量的转换，可用来探测光辐射信号；用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。
按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。
人教版高二物理选修3-2：6.3《实验：传感器的应用》导学案设计
第6.3节《实验：传感器的应用》导学案班级：姓名：【学习目标】1．识别晶体管、逻辑电路集成块、集成电路实验板，知道元件的性能和引脚的关系。
（重点）2．理解电磁继电器的工作原理，了解光控开关、温度报警器的工作原理。
（难点）3．利用斯密特触发器光控开关和温度报警器，培养组装和调试电子电路的能力。
（难点）【学法指导】实验法、理论联系实际的思想【知识链接】光敏电阻的特性，光照增强，电阻；热敏电阻的热性，温度升高，电阻。
【学习过程】做实验前完成部分知识点一、发光二极管、三极管、继电器、集成电路块、集成电路实验板的特性及使用[问题1]阅读教材P 622-4段及P64-65“晶体管”完成以下内容：（1）普通二极管具有性，发光二极管除具有单向导电性外性，导电时还能，发光二极管的正向导通电压，实物元件中较长的电极为正．极，较短的电极为负．极。
请标出电路图中发光二极管的正、负极。
（2）三极管具有放大、开关的作用，右图为三极管的电路符号及元件实物图。
三极管引脚的简单判断方法是：把显示文字平面朝向自己，三个引脚朝下放置，从左向右依次为发射极e、基极b、集电极c。
（3）电磁继电器的基本结构如图甲所示，主要由磁铁（线圈绕在铁芯上）、弹簧、衔铁和触点构成。
电路符号如图乙所示，图中J为继电器的线圈，Ja为它的常开触点。
甲乙丙丙图中，当A、B间接上直流电源后，灯泡能否工作？简要说明其控制原理。
（4）集成电路块是由若干个三极管和电阻组成的，制作在很小的硅片上，封装后留出引脚，外形如图（1），型号为74LS14的集成块（斯密特触发器）内部有个门，引脚如图（2），使用时只使用其中的一个。
其功能是：当输入端A的电压升高到一定值时（1.6V），输出端Y会突然从高电平（即某个点与接“地“端之间的电压）（0.25V），即输入高电平，输出；而当输入端A的电压降低到另一值时（0.8V），输出端Y会从低电平，即输入低电平，输出。
阅读教材P63虚线框内内容可以知道，集成块74LS14的电源正极引脚V CC应接，公共接地点的引脚GND应接。
物理选修3-2导学案6-3实验 传感器的应用 精品
第六章传感器第3节实验传感器的应用【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；４、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用。
【重点、难点】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；3、由门电路控制的传感器的工作原理。
预习案【自主学习】一、实验原理及知识准备阅读下列学习资料并总结出其特点和作用：（一）、普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。
起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。
利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。
例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。
按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。
按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
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，就能产生自发辐射的荧光。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
１、普通二极管和发光二极管（１）二极管具有导电性。
（２）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能。
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重庆市开县中学2014年高中物理实验传感器的应用导学案新人
教版选修3-1
教学内容实验：传感器的应用 1 课时教学起止时间
课型安排问题解决课
主备小组成员胡永学、彭涣成、
霍兆霞主备负责人
（主持人）
资料收集
互传人
霍兆霞
课程标准
学习目标1.让学生练习电子电路的组装，获得自动控制电路设计的感性认识。
2.识别各种晶体管，逻辑集成电路块，集成电路实验板，知道各种元件的性能和引脚。
3.了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。
4.了解温控报警器及控制原理，会组装温度报警器。
重点难点重点：光控开关和温控报警的工作原理和制作。
难点：光控开关和温控报警的工作原理和制作。
学习过程
评价任务（内容、问题、试题）学导策略
引入新课
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？
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器
这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。
模块一:认识器件
（一）、普通二极管和发光二极管
理论简介：固态电子器件中的半导体两端器件。
起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。
利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。
例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-
光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。
按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。
按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。
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区注入到N区的空穴和由N区注入到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。
总结：（1）二极管具有单向导电性（2）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。
（二）、晶体三极管
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。
发射极箭头向外。
发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。
硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。
这是三极管最基本的和最重要的特性。
我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。
电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
总结：（1）三极管具有电流放大作用。
（2）晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。
（3）传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十
倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。
展示实物
（三）逻辑电路
逻辑电路以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。
分组合逻辑电路和时序逻辑电路。
前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。
由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。
广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。
逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，
1 与门电路
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，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1.
?2．或逻辑
对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0.
3.非门电路
对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。
4.斯密特电路：
斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。
斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。
而这正是进行光控所需要的。
模块二：制作电路
实验原理：
1、光控开关
电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：天明时，RG变小，流过R1的电流变大，A端输入电压降低到0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V，LED上的电压低于正向导通电压1.8V，LED不会发光，当天色暗到一定程度时，RG变大，输入端A的电压升高到某一个值1.6V时，输出端Y突然从高电平跳到低电平0.25V，此时加在LED上的正向电压大于导通电压1.8V，二极管LED发光。
特别提醒：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。
如教材63页图。
2．温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器，定
值电阻，如图教材63页图所示。
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），其输出端由高电平调到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同。
特别提示：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
实验制作：
在理解原理的基础上，学生根据提供的器材，自行写出实验步骤，小组合作完成电路的制作。
实验注意事项：
1.安装前，确保器件性能良好。
2.光控实验中，注意二极管的极性，不能反接
3.光控实验中要想天更暗路灯才亮，应该把R1的阻值调大些。
4.要是蜂鸣器在更低温度时报警，应该把 R1的阻值调大些。
评价训练
新课程导学例1.例2.和针对训练
课后
反思。