高中物理《傳感器的應用實驗》教學教案
高中物理《傳感器的應用實驗》教學教案
一、教材分析
本節(jié)繼第三節(jié)介紹四種傳感器的應用實例之后，再進一步拓展學生的視野，提高學生的認識和分析能力以及動手能力，并通過實驗的方法，讓學生在組裝和調試中，更為深入地認識傳感器的應用。
二、教學目標
1．知識目標：
（1）、知道二極管的單向導電性和發(fā)光二極管的發(fā)光特性。
（2）、知道晶體三極管的放大特性。
(3)、掌握邏輯電路的基本知識和基本應用。
2．能力目標：
通過實驗的方法，讓學生在組裝和調試中，更為深入地認識傳感器的應用。
3．情感、態(tài)度和價值觀目標：
培養(yǎng)學生的學習興趣，倡導以創(chuàng)新為主，實踐為重的素質教育理念。
三、教學重點難點
重點：傳感器的應用實例。
難點：由門電路控制的傳感器的工作原理。
四、學情分析
我們的學生屬于理解較差，動手能力不好，盡量讓學生多動手，必要時需要教師指導并借助動畫給予直觀的認識。
五、教學方法
PPT課件，演示實驗，講授
六、課前準備
1．學生的學習準備：預習新課，初步把握實驗原理及方法步驟。
2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案。3．教學環(huán)境的設計和布置：四人一組，課前準備好斯密特觸發(fā)器或非門電路，二極管，三極管，蜂鳴器，滑線變阻器，熱敏電阻，光敏電阻等材料用具。
七、課時安排：1課時
八、教學過程
（一）預習檢查、總結疑惑
檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。
（二）情景導入、展示目標。
上節(jié)課我們學習了溫度傳感器、光傳感器及其工作原理。請大家回憶一下我們學了哪些具體的溫度、光傳感器？
學生思考后回答：電飯鍋，測溫儀，鼠標器，火災報警器
這節(jié)課我們將結合簡單邏輯電路中的知識學習由門電路以及傳感器控制的電路問題。
（三）合作探究、精講點撥。
探究一：（！）普通二極管和發(fā)光二極管
1、二極管具有單向導電性
2、發(fā)光二極管除了具有單向導電性外，導電時還能發(fā)光，普通發(fā)光二極管使用磷化鎵或磷砷化鎵等半導體材料制成，直接將電能轉化為光能，該類發(fā)光二極管的正向導通電壓大于1.8V。
（2）晶體三極管
1、三極管具有電流放大作用。
2、晶體三極管能夠將微弱的信號放大，晶體三極管的三個極分別是發(fā)射極e，基極b和集電極c。
3、傳感器輸出的電流和電壓很小，用一個三極管可以放大幾十倍或幾百倍，三極管的放大作用表現為基極b的電流對集電極c的電流起了控制作用。
（三）邏輯電路
邏輯門電路符號圖包括與門，或門，非門，
1．與邏輯
對于與門電路，只要一個輸入端輸入為0，則輸出端一定是0，只有當所有輸入端輸入都同為1時，輸出才是1.
2．或邏輯
對于或門電路，只要一個輸入端輸入為1，則輸出一定是1，反之，只有當所有輸入端都為0時，輸出端才是0.
3.非門電路
對于非門電路，當輸入為0時，輸出總是1，當輸入為1時，輸出反而是0，非門電路也稱反相器。
4.斯密特電路：
斯密特觸發(fā)器是特殊的非門電路，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值1.6V時，輸出端Y會突然從高電平調到低電平0.25V，而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉換為突變的數字信號。而這正是進行光控所需要的。
探究點二：應用實例
1、光控開關
電路組成：斯密特觸發(fā)器，光敏電阻，發(fā)光二極管LED模仿路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路如圖所示。
工作原理：天明時，RG變小，流過R1的電流變大，A端輸入電壓降低到0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V，LED上的電壓低于正向導通電壓1.8V，LED不會發(fā)光，當天色暗到一定程度時，RG變大，輸入端A的電壓升高到某一個值1.6V時，輸出端Y突然從高電平跳到低電平0.25V，此時加在LED上的正向電壓大于導通電壓1.8V，二極管LED發(fā)光。
特別提醒：要想在天暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大一些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值1.6V，就需要RG的阻值達到更大，即天色更暗。
拓展：如果電路不用發(fā)光二極管來模擬，直接用在電路中，就必須用到電磁繼電器。如下圖。
2．溫度報警器（熱敏電阻式報警器）
結構組成：斯密特觸發(fā)器，熱敏電阻，蜂鳴器，變阻器，定值電阻，如圖所示。
工作原理：常溫下，調整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，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲，當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當達到某一值（高電平），其輸出端由高電平調到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，R1的阻值不同，則報警器溫度不同。
特別提示：要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應該減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。
典型例題：
1.與門的輸入端輸入信號為何時，輸出端輸出“1”（ ）
A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1
答案：D
2.或門的輸入端輸入信號為何時，輸出端輸出“0”（ ）
A.0 0 B.1 0 C.0 1 D.1 1
答案：A
3.聯合國安理會每個常任理事國都擁有否決權，假設設計一個表決器，常任理事國投反對票時輸入“0”，投贊成或棄權時輸入“1”，提案通過為“1”，通不過為“0”，則這個表決器應具有哪種邏輯關系（ ）
A.與門 B.非門 C.或門 D.與非門
答案：A
4.圖是一個復合門電路，由一個x門電路與一個非門組成.若整個電路成為一個與門，則x電路應是（ ）
A.與門 B.或門 C.與非門 D.或非門
答案：C
5.“第4題”中的`整個電路若成為一個或門，則x電路應是（ ）
答案：D
（四）反思總結，當堂檢測。
教師組織學生反思總結本節(jié)課的主要內容，并進行當堂檢測。
設計意圖：引導學生夯實基礎并對所學內容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）
（五）發(fā)導學案、布置預習。
我們已經學習了幾種傳感器的基本元件，這節(jié)課后大家可以課下先對本章內容做一個總結并構建知識網絡。完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。
設計意圖：總結本章知識。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。
九、板書設計
第四節(jié)：傳感器的應用實驗教案
1、二極管的特點和作用：單向導電性，發(fā)光二極管不但能單向導電性，還能發(fā)光。
2、三極管的特點和作用，能放大微弱的電流
3、斯密特觸發(fā)器的特點和作用：觸發(fā)器其實由6個非門電路組成
4、斯密特觸發(fā)器的應用：光控電路，溫度報警器
十、教學反思
學以致用是學習的最終目的，將所學的知識用于實際生活和實際問題中，知識才有實用價值。
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