教案-全国-2019_（鲁京津琼）2020版高考物理总复习 第十一章 交变电流 传感器 实验 利用传感器设计并制作简单的自动控制装置教案.doc

-7-实验利用传感器设计并制作简单的自动控制装置1.研究热敏电阻的热敏特性装置及器材操作要领(1)绝缘：热敏电阻要绝缘处理。(2)适当：“欧姆”挡要选择适当的倍率。(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。(4)等待：加开水后要等一会儿再测阻值，以使电阻温度与水的温度相同。(5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。(6)记录：记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。2.研究光敏电阻的光敏特性装置及器材操作要领(1)连接：按图示电路连接好。(2)选挡：多用电表置于“×100”挡。(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。(4)遮光：用手掌(或黑纸)遮光，改变射到光敏电阻上的光的多少。(5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。(6)记录：记下不同光照下光敏电阻的阻值。数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①在RT－t坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。②结论：半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。(2)研究光敏电阻的光敏特性①根据记录数据分析光敏电阻的特性。②结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。误差分析(1)温度计读数带来误差。(2)多用电表读数带来误差。(3)热敏电阻与水温不同带来误差。(4)作RT－t图象时的不规范易造成误差。教材原型实验类型一热敏电阻问题【例1】利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)。(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20℃(如图1甲所示)，则25℃的刻度应在20℃的刻度的________(填“左”或“右”)侧。图1(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。解析(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大。故电路中电流会减小。(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25℃的刻度应对应较大电流，故在20℃的刻度的右侧。(3)如图所示。答案(1)小(2)右(3)见解析类型二光敏电阻问题【例2】光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件(照度是描述光的强弱的物理量，单位为(lx)，某同学想用下列器材探究光的照度与光敏电阻的阻值之间的关系：光敏电阻RL；电流表A(量程0～0.6A)；直流电源E(2～6V，内阻忽略不计)；电阻箱R；开关S；导线若干。已知没有光照时该光敏电阻的阻值为80Ω，照度为1.2lx时光敏电阻的阻值约为20Ω。现要求测量照度从0增加到1.2lx的多个光强下的RL的阻值。(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。(2)完成下列实验步骤中的填空：①依照实验原理电路图连线；②调节光照强度为零；③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全；④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0和____________；⑤将光照强度调为0.1lx，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I0，记录____________；⑥则光照强度调为0.1lx时光敏电阻的阻值RL＝____________；⑦逐步提高光照强度值，每次增大0.1lx，直至达到1.2lx为止；在每一光照强度下重复步骤⑤⑥可得到不同光强下的RL的阻值。解析(1)光敏电阻的阻值较大，如果用电流表直接测量光敏电阻电流，读数误差较大，为减小实验误差，可将光敏电阻与电阻箱并联，用电流表测干路电流，电路图如图所示：(2)直流电源的电动势E没有给出明确数值，因此需要先在光照强度为零时，结合光敏电阻(80Ω)和电阻箱读数R0计算E的大小，此时通过光敏电阻的电流IL＝eq\f(E,80)，通过电阻箱的电流I箱＝eq\f(E,R0)，又IL＋I箱＝I0，解得E＝eq\f(80I0R0,80＋R0)；将光照强度调为0.1lx，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I0，记录电阻箱读数R，此时通过光敏电阻的电流I＝I0－eq\f(E,R)，光敏电阻的阻值RL＝eq\f(E,I)＝eq\f(80R0R,80R＋R0R－80R0)。答案(1)见解析图(2)④电阻箱读数R0⑤电阻箱读数R⑥eq\f(80R0R,80R＋R0R－80R0)实验拓展创新【例3】(2017·江苏单科)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图2甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20Ω，热敏电阻的阻值