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2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-2 選修三5.3《大顯身手的傳感器》 WORD教案3 三維教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）了解兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理； （2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)傳感器作用的體會(huì)，培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力。 2、過(guò)程與方法:通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動(dòng)手能力，體會(huì)傳感器在實(shí)際中的應(yīng)用。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀:在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)動(dòng)手組裝和調(diào)試，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。 教學(xué)重點(diǎn)：了解斯密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)，能夠分析光控電路的工作原理。溫度報(bào)警器的電路工作原理。 教學(xué)難點(diǎn)：光控電路和溫度報(bào)警器電路的工作原理。 教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法、觀察法、討論法。 教學(xué)手段：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到的有關(guān)器材、元器件等，由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一準(zhǔn)備。 （一）引入新課 隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如走廊里的聲、光控開關(guān)、溫度報(bào)警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動(dòng)控制、銀行門口的自動(dòng)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(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，對(duì)電學(xué)量的放大，處理均是通過(guò)電子元件組成的電路來(lái)完成的。 這節(jié)課我們就來(lái)動(dòng)手組裝光控開關(guān)或溫度報(bào)警器。 （二）進(jìn)行新課 實(shí)驗(yàn)1、光控開關(guān) 1、實(shí)驗(yàn)原理及知識(shí)準(zhǔn)備 （投影）如圖所示光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 kΩ，R2為 330 kΩ，試分析其工作原理。 白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端 A的電壓上升到某個(gè)值（1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開啟的目的。 （1）要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？ 應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值（如1。6V，就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。 （2）用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？ 由于集成電路允許通過(guò)的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來(lái)啟閉工作電路。 （投影）如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內(nèi)即為電磁繼電器，D為動(dòng)觸點(diǎn)，E為靜觸點(diǎn)．試分析電磁繼電器的工作原理。 當(dāng)線圈 A中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵B向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與E接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈A中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)D與E分離，自動(dòng)切斷工作電路。試說(shuō)明控制電路的工作原理。 天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無(wú)電流，工作電路不通；天較暗時(shí)，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)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(guò)線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)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(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅。 2、溫度報(bào)警器 上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了火災(zāi)報(bào)警器，它是利用煙霧對(duì)光的散射作用，使火災(zāi)發(fā)出的光引起光敏電阻的阻值變化，從而達(dá)到報(bào)警的目的。這種設(shè)計(jì)其敏感性是否值的懷疑，你想過(guò)嗎？既然發(fā)生火災(zāi)時(shí)，環(huán)境溫度要升高，我們能不能用溫度傳感器來(lái)做成火災(zāi)報(bào)警器呢？ （投影）溫度報(bào)警器的工作電路，如圖所示。試分析其工作原理。 常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)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(fā)出報(bào)警聲，Rl的阻值不同，則報(bào)警溫度不同。 怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？ 要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。 3、光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動(dòng)控制裝置，而設(shè)計(jì)自動(dòng)控制裝置很多情況下要用到傳感器．如光電傳感器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大，再將電信號(hào)輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)而完成相應(yīng)的自動(dòng)控制。下面我們學(xué)習(xí)光傳感器的應(yīng)用實(shí)例——鼠標(biāo)器。 4、光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器 許多會(huì)議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警器是光傳感器應(yīng)用的又一實(shí)例。 （1）以利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的火災(zāi)報(bào)警器為例，簡(jiǎn)述其工作原理。 報(bào)警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時(shí)，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。 4、實(shí)例探究 電磁繼電器與自動(dòng)控制 例1、現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干．如圖所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路。要求溫度低于某一溫度時(shí)，電爐絲自動(dòng)通電供熱，超過(guò)某一溫度時(shí)，又可以自動(dòng)斷電，畫出電路圖說(shuō)明工作過(guò)程。