高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 利用传感器制作简单的自动控制装置教案

5.3利用传感器制作简单的自动控制装置

【教材分析】

本节课程主要内容是两个生活实例，在前面两课的基础上电路增加一些转化元件，使传感器更能应对现实生产生活需求。要求学生能够理解不同电路中各个器件的作用，以及工作原理等。

【教学目标与核心素养】

物理观念∶了解门窗防盗装置、光控电路的实验电路图及工作原理。

科学思维∶学会分析含有传感器的电路，用科学的思维方式，来解决问题。

科学探究：通过对门窗防盗装置、光控电路的实验操作，提高实际动手能力的同时学会自己分析问题、解决问题，培养探究科学问题的兴趣。。

科学态度与责任∶通过学习传感器在生产、生活中的应用，体会科学对社会发展的推动作用。

【教学重难点】

教学重点：了解门窗防盗装置、光控电路的实验电路图及工作原理。

教学难点：通过学习门窗防盗装置、光控电路的实验过程及原理能够制作简单的自动控制装置。

【教学准备】

多媒体课件

【教学过程】

一、新课引入

传感器是构成自动控制系统的必要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地捕捉和转换，那么一切控制将无法实现。

二、新课教学

实验1 门窗防盗报警装置

干簧管:作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。

继电器：作为执行装置。

二极管：作为电路正常工作提示。

2.电路工作原理

关门时，干簧管磁化接通，指示灯亮。

开门时，干簧管断开，指示灯灭，警报器响起。

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。

3.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。

实验2 光控开关

光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。怎样能够在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭?

1.实验器材和装置

三极管∶ 作为放大电流，以及控制电路通断的作用

RG∶光敏电阻

二极管∶ 模仿路灯

为了能够驱动更大功率的负载，如采用小灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启、闭另外的供电电路。

2.电路工作原理

强光→RG很小→三极管不导通→小灯泡不亮。

弱光→RG很大→三极管有大电流→小灯泡亮。

3.实验操作

①按照图所示连接电路，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R，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。

③遮挡R，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。

如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。

课堂练习

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

答案 A

例2：（多选）电子电路中常用到一种称为"干簧管"的元件（如图所示），它的结构很简单，只是玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的"手"。关于干簧管，下列说法正确的是（ ）

A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用

 B. 干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

C.两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引

D.干簧管接入电路中相当于开关的作用

答案B

【板书设计】

5.3利用传感器制作简单的自动控制装置

1.实验器材和装置

2.电路工作原理

3.实验操作

【教学反思】

本课就是为了让学生多动手进行实验操作，但是发现我们学生的动手能力是非常差。这就需要老师在讲解完各个器件的功能和作用之后，还要进行一次示范，之后还要全程指导学生做实验。组装完实验后帮助学生找实验不成功的原因等。