【附】實驗課[課時28]第3節傳感器的應用第一課時適用年級：高二，所需課時：1課時。作者姓名：王瑋、單位棗莊八中南校、聯系電話：、電子郵箱：。本節在本章中的作用：本節教材內容是安排了兩個學生實驗，即使用常見的少量電子元件，組裝實用的光控開關和溫度報警電路。其目的是使學生動手體會傳感器的應用，培養組裝和調試電子電路的能力。【學習目標】（1）、讓學生練習電子電路的組裝，獲得對自動控制電路設計的感性認識。（2）、識別各種晶體管、邏輯集成電路塊、集成電路實驗板，知道各種元器件的性能和引腳關系。（3）、了解光控開關電路及控制原理，會組裝光控開關。（4）、了解溫度報警器及控制原理，會組裝溫度報警器。【學習重點】：各種傳感器的應用原理及結構。【學習難點】：各種傳感器的應用原理及結構。【學習方法】：探究實驗【學習過程】復習1.傳感器：能夠感受諸如等非電學量，并能把它們按照一定的規律轉換為、等電學量，或轉換為的通斷。2.制作傳感器一些元器件：⑴光敏電阻：光照，電阻，可以把這個光學量轉換為這個電學量。⑵金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而；用半導體材料制作的熱敏電阻的電阻率隨溫度升高而。熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把這個熱學量轉換為這個電學量。⑶霍爾元件：能夠把這個磁學量轉換為這個電學量。（一）引入新課師：隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農業生產中的應用越來越廣泛，如走廊里的聲、光控開關、溫度報警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動控制、銀行門口的自動門等，都用到了傳感器．傳感器的工作離不開電子電路，傳感器只是把非電學量轉換成電學量，對電學量的放大，處理均是通過電子元件組成的電路來完成的．這節課我們就來動手組裝光控開關或溫度報警器。（二）進行新課實驗1、光控開關1．實驗原理及知識準備師：（投影）如圖所示光控電路，用發光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51kΩ，R2為330kΩ，試分析其工作原理．生：白天，光強度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發光二極管LED不導通；當天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發器的輸入端A的電壓上升到某個值（），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發光二極管LED導通發光（相當于路燈亮了），這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的．師：要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大些還是調小些？為什么？生：應該把R1的阻值調大些，這樣要使斯密特觸發器的輸入端A電壓達到某個值（如，就需要RG的阻值達到更大，即天色更暗。。師：用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？生：由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉工作電路．師：（投影）如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內即為電磁繼電器，D為動觸點，E為靜觸點．試分析電磁繼電器的工作原理．生：當線圈A中通電時，鐵芯中產生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動動觸點D向下與E接觸，將工作電路接通，當線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點D與E分離，自動切斷工作電路．師：試說明控制電路的工作原理。生：天較亮時，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發器輸入端A電勢較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發器輸入端A電勢升高，當升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發器輸入端A電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，則電磁繼電器自動切斷工作電路的電源，路燈熄滅．生：分組實驗。師：巡回指導，了解學生實驗過程。2．溫度報警器師：上一節我們學習了火災報警器，它是利用煙霧對光的散射作用，使火災發出的光引起光敏電阻的阻值變化，從而達到報警的目的．這種設計其敏感性是否值的懷疑，你想過嗎？既然發生火災時，環境溫度要升高，我們能不能用溫度傳感器來做成火災報警器呢？師：（投影）溫度報警器的工作電路，如圖所示。試分析其工作原理。生：常溫下，調整R1的阻值使斯密特觸發器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發聲；當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發器輸入端A電勢升高，當達到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發出報警聲，Rl的阻值不同，則報警溫度不同．師：怎樣使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警？生：要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發器輸入端達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高．生：分組實驗。師：巡回指導，了解學生實驗過程。（三）實例探究☆電磁繼電器與自動控制【例1】現有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和導線若干．如圖所示，試設計一個溫控電路．要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電，畫出電路圖說明工作過程．分析：熱敏電阻R1與滑動變阻器及電磁繼電器構成低壓控制電路．答案：（1）電路圖如圖所示（2）工作過程：閉合S當溫度低于設計值時熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱．當溫度達到設計值時，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱．當溫度低于設計值，又重復前述過程．點評：該電路可以用于恒溫箱、自動孵化器等，電路設計是高中電學應了解的內容，對于培養能力、理論聯系實際將起到推動作用，也是高考的趨向．★課余作業1、課下閱讀教材附錄，了解“一些元器件的原理和使用要點”。2、思考并回答“問題與練習”。★教學體會思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。★資料袋常用的傳感器常用傳感器是利用某些物理、化學或生物效應進行工作的．根據檢測量的不同，可將傳感器分為物理型、化學型和生物型三類．物理型傳感器是利用被測量物質的某些物理性質（如電阻、電壓、電容、電場、磁場等）發生明顯變化的特性制成的，如光電傳感器、力學傳感器等．化學型傳感器是利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉換為電學量的敏感元件制成的．生物傳感器是利用各種生物或生物物質的特性做成的，用以檢測與識別生物體內化學成分的傳感器，生物或生物物質主要是指各種酶、微生物、抗體等，分別對應酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器等等