高中物理《传感器的应用实验》教案

高中物理《传感器的应用实验》教案转载

一、教材分析

本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。

二、教学目标

1．知识目标：

（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。

2．能力目标：

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、态度和价值观目标：

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。

三、教学重点难点

重点：传感器的应用实例。

难点：由门电路控制的传感器的工作原理。

四、学情分析

我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。

五、教学方法

PPT课件，演示实验，讲授

六、课前准备

1．学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好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，光敏电阻等材料用具。

七、课时安排：1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

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。（三）合作探究、精讲点拨。

探究一：（！）普通二极管和发光二极管

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。

（2）晶体三极管

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。

（三）逻辑电路

逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，

1．与逻辑

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。

探究点二：应用实例

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。如下图。

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。

典型例题：

1.与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”（）

A.0 0

B.0 1

C.1 0

D.1 1

答案：D

2.或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（）

A.0 0

B.1 0

C.0 1

D.1 1

答案：A

3.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（）

A.与门

B.非门

C.或门

D.与非门

答案：A

4.图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x 电路应是（）

A.与门

B.或门

C.与非门

D.或非门

答案：C

5.“第4题”中的整个电路若成为一个或门，则x电路应是（）

答案：D

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。