河南省沁陽(yáng)市第一中學(xué)高中物理 第六章傳感器 第三節(jié)實(shí)驗(yàn)傳感器的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修32.doc

河南省沁陽(yáng)市第一中學(xué)2013-2014學(xué)年高二物理 第六章傳感器 第三節(jié)實(shí)驗(yàn)傳感器的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】、知道二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光特性.、知道晶體三極管的放大特性.、掌握邏輯電路的基本知識(shí)和基本應(yīng)用.、綜合實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動(dòng)手能力，體會(huì)物理知識(shí)實(shí)際中的應(yīng)用.【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】：1、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。2、溫度報(bào)警器的電路工作原理?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】：由門電路控制的傳感器的工作原理?！緦W(xué)習(xí)方法】： 實(shí)驗(yàn)法、觀察法、討論法。自主學(xué)習(xí)：一、實(shí)驗(yàn)原理及知識(shí)準(zhǔn)備 閱讀下列學(xué)習(xí)資料并總結(jié)出其特點(diǎn)和作用：（一）、普通二極管和發(fā)光二極管固態(tài)電子器件中的半導(dǎo)體兩端器件。起源于19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的點(diǎn)接觸二極管效應(yīng)，發(fā)展于20世紀(jì)30年代，主要特征是具有單向?qū)щ娦裕凑魈匦?。利用不同的半?dǎo)體材料、摻雜分布、幾何結(jié)構(gòu)，可制成不同類型的二極管，用來(lái)產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號(hào)和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。例如穩(wěn)壓二極管可在電源電路中提供固定偏壓和進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)；雪崩二極管作為固體微波功率源，用于小型固體發(fā)射機(jī)中的發(fā)射源；半導(dǎo)體光電二極管能實(shí)現(xiàn)光-電能量的轉(zhuǎn)換，可用來(lái)探測(cè)光輻射信號(hào)；用作指示燈、文字-數(shù)字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等；肖特基二極管可用于微波電路中的混頻、檢波、調(diào)制、超高速開關(guān)、倍頻和低噪聲參量放大等。 按用途分：檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)管、光電管。按結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為led。由鎵（ga）與砷（as）、磷（p）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)pn結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，就能產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 、普通二極管和發(fā)光二極管 （）二極管具有導(dǎo)電性。 （）發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝猓瑢?dǎo)電時(shí)還能。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵和磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，能直接將電能轉(zhuǎn)化為 能。該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8v. （3）二極管有二根引腳，較長(zhǎng)的是 極。發(fā)光二極管只有加上一定的 向電壓，才能導(dǎo)通發(fā)光，工作電流只有幾毫安，最大不得超過(guò)10ma。過(guò)大的電流會(huì)損壞二極管，在使用時(shí)必須 合適的限流電阻。（二）邏輯電路邏輯電路是以二進(jìn)制為原理、實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)邏輯運(yùn)算和操作的電路。由于只分高、低電平，抗干擾力強(qiáng)，精度和保密性佳。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、通信、自動(dòng)化和儀表等方面。這里我們主要說(shuō)邏輯門電路。2、邏輯門電路包括與門，或門，非門。 （1）與邏輯對(duì)于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為0，則輸出端一定是 ，只有當(dāng)所有輸入端輸入都同為 時(shí)，輸出才是1. 符號(hào)圖 （2）或邏輯對(duì)于或門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為1，則輸出一定是 ，反之，只有當(dāng)所有輸入端都為 時(shí)，輸出端才是0. 符號(hào)圖 （3）非門電路對(duì)于非門電路，當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出總是 ，當(dāng)輸入為1時(shí)，輸出反而是 ，非門電路也稱反相器。符號(hào)圖 3、斯密特電路：斯密特觸發(fā)器是特殊的 電路，當(dāng)加在它的輸入端a的電壓逐漸上升到某個(gè)值 v時(shí)，輸出端y會(huì)突然從高電平調(diào)到低電平 v，而當(dāng)輸入端a的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候 v，y會(huì)從低電平跳到高電平 v。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 的 信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。而這正是進(jìn)行光控所需要的。 合作探究二、實(shí)驗(yàn)1、光控開關(guān)問(wèn)題1、電路組成： 觸發(fā)器， 電阻rg，發(fā)光二極管led模仿路燈，滑線變阻器r1，定值電阻r2，電路如圖所示。問(wèn)題2、電路圖分析 （1）圖中的接地符號(hào)表示電路的 ，并非與大地連接。5v電源的負(fù)極是與 連接的。 （2）在電子技術(shù)中，習(xí)慣上常用“電平”來(lái)描述邏輯電路的輸入端和輸出端的狀態(tài)，其實(shí)，電平指的就是某個(gè)端點(diǎn)與“地”之間的 ?；蛘哒f(shuō)，如果以接地端的電勢(shì)為0，那么電平表示的就是某個(gè)端點(diǎn)的 。（3）因?yàn)榭刂崎T電路的邏輯狀態(tài)的物理量是輸入端的 ，而不是電流或電阻，所以要將電阻r1與光敏電阻rg組成串聯(lián)分壓電路，反光敏電阻因光照面發(fā)生的 的變化，轉(zhuǎn)換為 的變化，加到非門的輸入端a。（4）控制燈光亮與滅需要的是一種跳變的開關(guān)量，面光敏電阻輸出的是 變化的模擬量，所以要用 把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。（5）r2是發(fā)光二極管的限流電阻，使通過(guò)它的電流不超過(guò) ma。問(wèn)題3、試分析其工作原理。問(wèn)題4、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？問(wèn)題5、用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？并聯(lián)二極管起什么作用？問(wèn)題6、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問(wèn)題7、試說(shuō)明控制電路的工作原理。三、實(shí)驗(yàn)2、溫度報(bào)警器問(wèn)題8、溫度報(bào)警器的工作電路如圖所示，的變化是如何引起a端電壓變化的？問(wèn)題9、試分析其工作原理。問(wèn)題10、怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？四、針對(duì)訓(xùn)練：1、可以用型號(hào)為74ls14的非門集成電路，發(fā)光二極管和限流電阻來(lái)組成一個(gè)邏輯電平檢測(cè)器，電路如圖所示。使用時(shí)，將檢測(cè)器的輸入端接到被測(cè)點(diǎn)。請(qǐng)分析：當(dāng)被測(cè)點(diǎn)為高電平時(shí)，led是否發(fā)光？低電平時(shí)呢？說(shuō)出道理。2、與門的輸入端輸入信號(hào)為何時(shí)，輸出端輸出“1”（ ）a.0 0 b.0 1 c.1 0 d.1 13、或門的輸入端輸入信號(hào)為何時(shí)，輸出端輸出“0”（ ）a.0 0 b.1 0 c.0 1 d.1 14、聯(lián)合國(guó)安理會(huì)每個(gè)常任理事國(guó)都擁有否決權(quán)，假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)表決器，常任理事國(guó)投反對(duì)票時(shí)輸入“0”，投贊成或棄權(quán)時(shí)輸入“1”，提案通過(guò)為“1”，通不過(guò)為“0”，則這個(gè)表決器應(yīng)具有哪種邏輯關(guān)系（ ）a.與門 b.非門 c.或門 d.與非門5、圖是一個(gè)復(fù)合門電路，由一個(gè)x門電路與一個(gè)非門組成.若整個(gè)電路成為一個(gè)與門，則x電路應(yīng)是（ ）a.與門 b.或門 c.與非門 d.或非門6、“第5題”中的整個(gè)電路若成為一個(gè)或門，則x電路應(yīng)是（ ）7、如圖是一個(gè)三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)c端輸入“1”時(shí)，a、b端輸入為何時(shí)輸出端y輸出“1”（ ）a.0 0 b.0 1 c.1 0 d.1 18、如圖所示，一個(gè)三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)輸入為1 0 1時(shí)，輸出為_.（填“0”或“1”）9、與非門可以改裝成一個(gè)非門，方法為只用一個(gè)輸入端如a端，而另一個(gè)輸入端b端輸入穩(wěn)定信號(hào)，則為把與非門改裝成非門，b端應(yīng)始終輸入_.（填“0”或“1”）五、學(xué)習(xí)總結(jié)、點(diǎn)評(píng)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：1、光控開關(guān)2、溫度報(bào)警器器傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 六、課余作業(yè)1、課下閱讀教材附錄，了解“一些元器件的原理和使用要點(diǎn)”。2、思考并回答“問(wèn)題與練習(xí)”。參考答案典型例題：例1、解析：白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻g電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器端的電壓較低，則輸出端輸出高電平，發(fā)光二極管led不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，g的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端的電壓上升到某個(gè)值(1.6v)，輸出端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。例2、解析：常溫下，調(diào)整1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端處于低電平，則輸出端處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度高時(shí)，熱敏電阻t阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端電勢(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，1的阻值不同，則報(bào)警溫度不同。針對(duì)訓(xùn)練：1