教学过程
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教学环节
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| 学生活动
| 设计意图
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导入新课
| 传感器是构成自动控制系统的必要环节，如走廊里的声、光控开关，温度报警器，孵小鸡用的恒温箱，路灯的自动控制，银行门口的自动门等，都用到了传感器。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地捕捉和转换，那么一切控制将无法实现。
这节课我们就来探究门窗防盗报警装置和光控开关的工作原理。
| 了解传感器的重要性
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引起学生学习的兴趣，为下面的进一步学习做铺垫
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讲授新课
| 实验一：门窗防盗报警装置
1.门窗防盗报警装置的功能和构成
（1）功能
具有自动提示报警的功能。在睡觉前连接好电路，启动防盗报警装置。当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。
门窗防盗报警装置
（2）构成
门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管SA，并将干簧管接入报警电路。干簧管可将门与门框的相对位置这一非电学量转换为电路的通断。
2.实验器材和装置
（1）实验器材
名称
| 规格型号
| 干簧管 SA
| 常开型
| 继电器
| JQX-14FC 5 V
| 发光二极管 LED
| 绿色
| 电阻 R
| 330 Ω
| 蜂鸣器 H
| 有源型
| 电源
| 干电池 6 V
| 小磁体
| | 开关
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（2）装置中各元件的作用
①干簧管：在电路中起传感器和控制开关的作用，作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。
②继电器（虚线方框部分）作为执行装置，继电器则相当于一个自动的双向开关。
实验原理图
③发光二极管LED作为电路正常工作提示。
特别提醒
发光二极管和普通二极管一 样具有单向导电性，而且在导电时还能发光，有红、绿、黄等多种颜色。
④R ：为发光二极管的限流电阻，起保护作用 。
⑤蜂鸣器 H： 作为报警提醒。
3.电路工作原理
（1）闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。
（2）当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
4.实验步骤
（1）连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
（2）确定各元件可以正常工作后，按照图中所示连接电路。
（3）接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
5.实验现象
接通电源后，磁体M靠近干簧管SA，电器的动触点c与常开触点a接通发光二极管LED发光；磁体离开干簧管，继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
实验二：光控开关
光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。
怎样能够在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭?
我们可以利用光敏电阻来完成这一任务，下面提供两种模拟的光控开关电路，用发光二极管或小灯泡代表路灯。
1.实验器材和装置
名称
| 规格型号
| 名称
| 规格型号
| 可调电阻 R1
| 最大电阻为 51 kΩ
| 继电器
| HRS1H-S 5 V 或
JQX-14FC 5 V
| 限流电阻 R2
| 330 Ω
| 小灯泡 L
| 6 V 0.3 A
| 光敏电阻 RG
| 暗电阻 > 1 MΩ
亮电阻 < 3 kΩ
| 二极管 D
| IN4001
| 三极管 VT
| 8050
| 电源
| 干电池 6 V
| 发光二极管 LED
| 红色
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（1）晶体三极管：晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b和集电极c，有NPN型和PNP型两种。
NPN型 PNP型
三极管电路符号及实物图
（2）三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。三极管还具有完成断路和接通的开关作用。
2.实验电路
本实验采用三极管配合光敏电阻完成光控开关的任务。光控电路用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R2为发光二极管的限流电阻。可调电阻 R1与光敏电阻 RG组成串联分压电路。
两种模拟的光控开关电路，用发光二极管或小灯泡代表路灯。
光控开关电路:发光二极管代表路灯
光控开关电路: 小灯泡代表路灯
注意：为了能够驱动更大功率的负载，如采用小灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙中K为继电器的线圈，S 为它的常开触点。
为了防止继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏三极管，必须给线圈并联一只二极管D，以提供自感电流释放的通路。
3.电路工作原理
当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。
当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
4.实验步骤及实验现象
（1）按照图中所示连接电路，检查无误后，接通电源。
出示图片:两种模拟的光控开关电路，用发光二极管或小灯泡代表路灯。
（2）让光敏电阻RG 受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1 使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
（3）遮挡RG ，当光照减弱到某种程度时，观察发光二极管LED或小灯泡L的是否发光。
（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L是否发光。
5.视频：光控开关模拟电路
6.实验现象
（1）当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
（2）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
注意：如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。
课堂练习
1.关于发光二极管，下列说法正确的是（ ）
A．发光二极管能发光，不具有单向导电性
B．发光二极管能直接把光能转化为电能
C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光
D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光
【答案】D
2.已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，并且光照越强阻值越小，利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源电动势E和内阻r不变，当光照强度增强时，则( )
A．电灯L变亮
B．光敏电阻两端的电压减小
C．变阻器R的功率减小
D．电源的输出功率增大
【答案】B
3.如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的（ ）
A．温度升高至74℃时， 灯亮报警
B．温度升高至74℃时， 灯亮报警
C．温度升高至78℃时， 灯亮报警
D．温度升高至78℃时， 灯亮报警
【答案】D
4.如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置， R1为光敏电阻(光照增强电阻变小)， R2为定值电阻，A、B接监控装置.则( )
①当有人通过通道而遮蔽光线时， A、B之间电压升高
②当有人通过通道而遮蔽光线时， A、B之间电压降低
③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案：C
| 阅读课文了解1.门窗防盗报警装置的功能和构成
了解实验器材以及作用
通过实验的原理图理解电路工作原理
按照实验步骤进行实验操作并记录实验现象
了解实验器材以及作用
观察两种模拟的光控开关电路
通过实验的原理图理解电路工作原理
按照实验步骤进行实验操作并记录实验现象
学生练习
| 为实验的理解打下基础
为实验的顺利进行做准备
锻炼学生的理解观察能力
锻炼学生的动手操作能力和语言表达能力
为实验的顺利进行做准备
让学生对两种模拟的光控开关电路进一步理解
锻炼学生的理解观察能力
锻炼学生的动手操作能力、观察能力和语言表达能力
巩固本节的知识
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课堂小结
| 1．干簧管：在电路中起传感器和控制开关的作用
继电器作为执行装置，继电器则相当于一个自动的双向开关
2．安装实验装置时，要使磁铁正对干簧管。
3．晶体三极管:具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关
4.光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应把R1的阻值调大些。
| 梳理自己本节所学知识进行交流
| 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
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板书
| 5.3利用传感器制作简单的自动控制装置
实验一：门窗防盗报警装置
1.实验器材和装置
①干簧管：在电路中起传感器和控制开关的作用
②继电器作为执行装置，继电器则相当于一个自动的双向开关
2.电路工作原理
3.实验操作
实验二：光控开关
1.实验器材和装置
晶体三极管:具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关
2.电路工作原理
3.实验操作
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