高中物理选修3-2教学设计2：6.3实验：传感器的应用教案

3实验：传感器的应用
[教学目标]
1．知识与技能：
（1）知道斯密特触发器或非门电路特性。

（2）掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。

2．过程与方法：
通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。

3．情感、态度与价值观
培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。

[教学重点]：传感器的应用实例。

[教学难点]：由门电路控制的传感器的工作原理。

[教学方法]：PPT课件，演示实验，讲授
[教学用具]：斯密特触发器或非门电路，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻。

[教学过程]
一、引入新课
上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。

请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器
这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。

二、进行新课
在我们学习这些知识之前，先要学习一些相关的元件的作用功能，及其工作原理。

（一）逻辑电路
逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。

分组合逻辑电路和时序逻辑电路。

前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。

由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。

广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。

这里我们主要说逻辑门电路。

逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，
1．与逻辑
对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1.
2．或逻辑
对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0.
3.非门电路
对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。

4.斯密特电路：
斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值
1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另
一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。

斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。

而这正是进行光控所需要的。

（二）、光控开关
电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。

工作原理：天明时，R G变小，流过R1的电流变大，A端输入电压降低到0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V，LED上的电压低于正向导通电压1.8V，LED不会发光，当天色暗到一定程度时，R G变大，输入端A的电压升高到某一个值1.6V时，输出端Y突然从高电平跳到低电平0.25V，此时加在LED上的正向电压大于导通电压1.8V，二极管LED发光。

特别提醒：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。

拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。

如下图。

（三）温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。

工作原理：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声，当温度升高时，热敏电阻R T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平调到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同。

特别提示：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。

[课堂总结]
1、斯密特触发器的特点和作用
2、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。

[布置作业]课本作业
[板书设计]
第四节：传感器的应用实验
1、斯密特触发器的特点和作用：触发器其实由6个非门电路组成
2、斯密特触发器的应用：光控电路，温度报警器
[教学反思]
学以致用是学习的最终目的，将所学的知识用于实际生活和实际问题中，知识才有实用价值。