選修3-2第六第4節(jié)：傳感器的應(yīng)用實驗教案
一、教材分析
本節(jié)繼第三節(jié)介紹四種傳感器的應(yīng)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(diào)試中，更為深入地認識傳感器的應(yīng)用。
二、教學目標
1．知識目標：
（1）、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。
（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(yīng)用。
2．能力目標：
通過實驗的方法，讓學生在組裝和調(diào)試中，更為深入地認識傳感器的應(yīng)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(dǎo)以創(chuàng)新為主，實踐為重的素質(zhì)教育理念。
三、教學重點難點
重點：傳感器的應(yīng)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(dǎo)并借助動畫給予直觀的認識。
五、教學方法
PPT，演示實驗，講授
六、前準備
1．學生的學習準備：預(yù)習新，初步把握實驗原理及方法步驟。
2．教師的教學準備：多媒體制作，前預(yù)習學案，內(nèi)探究學案，后延伸拓展學案。3．教學環(huán)境的設(shè)計和布置：四人一組，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，光敏電阻等用具。
七、時安排：1時
八、教學過程
（一）預(yù)習檢查、疑惑
檢查落實了學生的預(yù)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(dǎo)入、展示目標。
上節(jié)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(zāi)報警器
這節(jié)我們將結(jié)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：（�。┢胀ǘ䴓O管和發(fā)光二極管
1、二極管具有單向?qū)щ娦?
2、發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝�，�?dǎo)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(dǎo)體制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.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?qū)⑽⑷醯男盘柗糯螅w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(xiàn)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(diào)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(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號。而這正是進行光控所需要的。
探究點二：應(yīng)用實例
1、光控開關(guān)
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?qū)妷?.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(dǎo)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(yīng)該把R1的阻值調(diào)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(jié)構(gòu)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(diào)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(diào)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(yīng)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(lián)合國安理會每個常任理事國都擁有否決權(quán)，假設(shè)設(shè)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(quán)時輸入“1”，提案通過為“1”，通不過為“0”，則這個表決器應(yīng)具有哪種邏輯關(guān)系（ ）
A.與門 B.非門 C.或門 D.與非門
答案：A
4.圖是一個復(fù)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(yīng)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(yīng)是（ ）
答案：D
（四）反思，當堂檢測。
教師組織學生反思總結(jié)本節(jié)的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。
設(shè)計意圖：引導(dǎo)學生夯實基礎(chǔ)并對所學內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（堂實錄）
（五）發(fā)導(dǎo)學案、布置預(yù)習。
我們已經(jīng)學習了幾種傳感器的基本元，這節(jié)后大家可以下先對本內(nèi)容做一個總結(jié)并構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。完成本節(jié)的后練習及后延伸拓展作業(yè)。
設(shè)計意圖：總結(jié)本知識。教師后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。
九、板書設(shè)計
第四節(jié)：傳感器的應(yīng)用實驗教案
1、二極管的特點和作用：單向?qū)щ娦裕l(fā)光二極管不但能單向?qū)щ娦�，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(yīng)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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