5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置 —【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册教案word版含答案
文档属性
| 名称 | 5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置 —【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册教案word版含答案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 167.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-27 05:59:20 | ||
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文档简介
教 案
上课时间： 年 月 日
题课 选择性必修二第五章第3节：
利用传感器制作简单的自动控制装置 课型 新 课时 1
教
学
目
标 1.会利用干簧管制作简单的自动控制装置，如门窗防盗报警装置。2.会利用光敏电阻制作简单的自动控制装置，如光控开关。3.通过制作自动装置，初步养成针对学习和生活中的问题，设计方案、动手实践的意识和习惯。
学习重点 设计方案及其工作原理
学习难点 动手实践能力
教 学 过 程
教学环节（含备注） 教 学 内 容
引入新课
进行新课
讨论与交流
课后作业： 一.引入新课
你了解哪些敏感元件？如何利用这些敏感元件制作自动控制装置？
二.进行新课
（一）门窗防盗报警装置
1.认识和利用干簧管——非电学量转换为电路的通断
2. 分析教材图5.3-1对应的装置
3. 分析教材图5.3-2对应的电路的工作原理
电路工作原理
闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M 靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c 与常开触点a 接通，发光二极管LED 发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c 与常闭触点b 接通，蜂鸣器H 发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。
4.实验操作
（1）连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
（2）确定各元件可以正常工作后，按照图5.3-2 所示连接电路。
（3）接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
5.例1：
如图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图。安装时，将磁条固定在门上，主机安装在与其等高的门框边缘，门关上时，两者刚好靠近在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是( )
A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B．触发器可以由铜制成
C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D．本装置是利用电流的磁效应工作的
解析 当主机开关闭合、门关上时，磁条与触发器刚好靠近在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时开关是闭合的，选项A正确；触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；磁条无论哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；本装置利用的是磁体能够吸引磁性物体的特点，选项D错误。答案 A
（二）光控开关
1.初步认识三极管
三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b 和集电极c，有NPN 型和PNP 型两种。三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。三极管还具有完成断路和接通的开关作用。
2. 电路工作原理
当环境光比较强时，光敏电阻RG 的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L 不亮。当环境光比较弱时，光敏电阻RG 的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流， 点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
3.实验操作
（1）按照图5.3-5 所示连接电路，检查无误后，接通电源。
（2）让光敏电阻RG 受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1 使发光二极管LED 或小灯泡L 刚好不发光。
（3）遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED 或小灯泡L 发光。
（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED 或小灯泡L 熄灭。
4.例2
如图所示是用三极管控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。
解析 天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，基极电压较小，三极管断路，工作电路不通。天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，基极电压达到一定程度后，三极管被导通，从而使得由电源正极经电阻R2、线圈A、三极管集电极和发射极到达电源负极的电路被导通，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启。天明后，RG阻值减小，基极电压较小，三极管断路，则线圈A中不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。
三、总结：（见板书设计）
四、课后作业（见学案“进阶闯关检测”）
板书设计 利用传感器制作简单的自动控制装置
1．门窗防盗器实验中，连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁铁直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作。
2．安装实验装置时，要使磁铁正对干簧管。
3．光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应把R1的阻值调大些。
课后反思
上课时间： 年 月 日
题课 选择性必修二第五章第3节：
利用传感器制作简单的自动控制装置 课型 新 课时 1
教
学
目
标 1.会利用干簧管制作简单的自动控制装置，如门窗防盗报警装置。2.会利用光敏电阻制作简单的自动控制装置，如光控开关。3.通过制作自动装置，初步养成针对学习和生活中的问题，设计方案、动手实践的意识和习惯。
学习重点 设计方案及其工作原理
学习难点 动手实践能力
教 学 过 程
教学环节（含备注） 教 学 内 容
引入新课
进行新课
讨论与交流
课后作业： 一.引入新课
你了解哪些敏感元件？如何利用这些敏感元件制作自动控制装置？
二.进行新课
（一）门窗防盗报警装置
1.认识和利用干簧管——非电学量转换为电路的通断
2. 分析教材图5.3-1对应的装置
3. 分析教材图5.3-2对应的电路的工作原理
电路工作原理
闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M 靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c 与常开触点a 接通，发光二极管LED 发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c 与常闭触点b 接通，蜂鸣器H 发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。
4.实验操作
（1）连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
（2）确定各元件可以正常工作后，按照图5.3-2 所示连接电路。
（3）接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
5.例1：
如图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图。安装时，将磁条固定在门上，主机安装在与其等高的门框边缘，门关上时，两者刚好靠近在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是( )
A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B．触发器可以由铜制成
C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D．本装置是利用电流的磁效应工作的
解析 当主机开关闭合、门关上时，磁条与触发器刚好靠近在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时开关是闭合的，选项A正确；触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；磁条无论哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；本装置利用的是磁体能够吸引磁性物体的特点，选项D错误。答案 A
（二）光控开关
1.初步认识三极管
三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b 和集电极c，有NPN 型和PNP 型两种。三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。三极管还具有完成断路和接通的开关作用。
2. 电路工作原理
当环境光比较强时，光敏电阻RG 的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L 不亮。当环境光比较弱时，光敏电阻RG 的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流， 点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
3.实验操作
（1）按照图5.3-5 所示连接电路，检查无误后，接通电源。
（2）让光敏电阻RG 受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1 使发光二极管LED 或小灯泡L 刚好不发光。
（3）遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED 或小灯泡L 发光。
（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED 或小灯泡L 熄灭。
4.例2
如图所示是用三极管控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。
解析 天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，基极电压较小，三极管断路，工作电路不通。天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，基极电压达到一定程度后，三极管被导通，从而使得由电源正极经电阻R2、线圈A、三极管集电极和发射极到达电源负极的电路被导通，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启。天明后，RG阻值减小，基极电压较小，三极管断路，则线圈A中不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。
三、总结：（见板书设计）
四、课后作业（见学案“进阶闯关检测”）
板书设计 利用传感器制作简单的自动控制装置
1．门窗防盗器实验中，连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁铁直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作。
2．安装实验装置时，要使磁铁正对干簧管。
3．光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应把R1的阻值调大些。
课后反思