选择性必修 第二册 5.3利用传感器制作简单的自动控制装置 学案（原卷+解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修二素养提升学案 第五章 传感器 5.3　利用传感器制作简单的自动控制装置 一、新课标要求 1.了解门窗防盗报警装置的工作原理。了解干簧管和继电器的特点和在装置中的作用。 2．了解光控开关的工作原理。练习利用光控开关制作自动控制设备。 二、科学素养要求 1.物理观念：门窗防盗报警装置，光控开关 2.科学思维：培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过实验，体验科学探究过程。 4.科学态度与责任：学习科学家的科学精神，实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 实验一　门窗防盗报警装置 一、实验目的 1．了解门窗防盗报警装置的工作原理。 2．了解干簧管和继电器的特点和在装置中的作用。 二、实验原理 1．干簧管 (1)特点：感知磁场是否存在的传感器。 (2)作用：将磁场的存在与否转换为电路的通断。 2．继电器 (1)特点：继电器线圈中有电流通过时，开关与触点a接通，无电流时，开关与触点b接通。 (2)作用：将继电器中电流的有无转换为指示灯和蜂鸣器电路的控制，相当于一个自动的双向开关。 3．实验电路 4．工作原理 闭合开关S，系统处于防盗状态，当门窗紧闭时，磁体M使干簧管处于导通状态，继电器使开关c与触点a接通，二极管LED发光。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，使开关转换为c、b接通，蜂鸣器H发声报警。 三、实验器材 干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R(330 Ω)、蜂鸣器H、电源、小磁体、开关等。 四、实验步骤 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，按照实验电路图连接电路。 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。 实验二　光控开关 一、实验目的 1．了解光控开关的工作原理。 2．练习利用光控开关制作自动控制设备。 二、实验原理 1．晶体三极管 (1)两种类型 (2)三个电极 ①发射极e，②基极b，③集电极c。 (3)重要特性 ①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，这就是三极管的电流放大作用。 ②在控制电路中具有完成断路和接通的开关作用。 2．光控开关 (1)电路图 (2)工作原理 当光照较强时，RG较小，加在基极上电压较小，三极管不导通，LED不亮；当光线较弱时，RG阻值增大，加在基极上电压增大，当达到一定程度后，三极管被导通，发光二极管LED开始发光。 3．光控开关控制电路 (1)电路图 (2)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，继电器所在的回路相当于断路；当环境光线比较暗时，光敏电阻RG阻值较大，三极管导通，集电极电流较大，驱动继电器吸合开关S，点亮灯泡L。(注：与继电器并联的二极管D，提供自感电流释放通路，以保护三极管不被烧坏。) 三、实验器材 可调电阻R1(最大电阻为51 kΩ)、限流电阻R2(330 Ω)、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L(6 V、0.3 A)、二极管D、电源等。 四、实验步骤 1．按照实验电路图连接电路，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，当光照增强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 五、注意事项 1．安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。 2．光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则将烧坏门电路集成块。 3．光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些。 四、题型研习 题型一 报警系统的电路问题 [例题1]　把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管 ... ...