2019-2020年新課標教科版3-2選修三3.3《生活中的傳感器》WORD教案1.doc

《2019-2020年新課標教科版3-2選修三3.3《生活中的傳感器》WORD教案1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020年新課標教科版3-2選修三3.3《生活中的傳感器》WORD教案1.doc（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

2019-2020年新課標教科版3-2選修三3.3《生活中的傳感器》WORD教案1 【教學目標】 1．知識與技能： （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．過程與方法： 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)度與價值觀 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。 【教學重點】：傳感器的應用實例。 【教學難點】：由門電路控制的傳感器的工作原理。 【教學方法】：PPT課件，演示實驗，講授 【教學用具】：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。 【教學過程】 一、引入新課 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。 二、進行新課 在我們學習這些知識之前，先要學習一些相關的元件的作用功能，及其工作原理。 （一）、普通二極管和發(fā)光二極管 固態(tài)電子器件中的半導體兩端器件。起源于19世紀末發(fā)現(xiàn)的點接觸二極管效應，發(fā)展于20世紀30年代，主要特征是具有單向導電性，即整流特性。利用不同的半導體材料、摻雜分布、幾何結構，可制成不同類型的二極管，用來產生、控制、接收、變換、放大信號和進行能量轉換。例如穩(wěn)壓二極管可在電源電路中提供固定偏壓和進行過壓保護；雪崩二極管作為固體微波功率源，用于小型固體發(fā)射機中的發(fā)射源；半導體光電二極管能實現(xiàn)光-電能量的轉換，可用來探測光輻射信號；半導體發(fā)光二極管能實現(xiàn)電-光能量的轉換，可用作指示燈、文字-數字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等；肖特基二極管可用于微波電路中的混頻、檢波、調制、超高速開關、倍頻和低噪聲參量放大等。 按用途分：檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關管、光電管。按結構分：點接觸型二極管、面接觸型二極管 發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 總結：（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。 （二）、晶體三極管 晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把正塊半導體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有 PNP和NPN兩種，如圖從三個區(qū)引出相應的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。 　　發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結叫發(fā)射結，集電區(qū)和基區(qū)之間的 PN結叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結在正向電壓下的導通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。 晶體三極管具有電流放大作用，其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將 ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數，用符號“β”表示。電流放大倍數對于某一只三極管來說是一個定值，但隨著三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。 總結：（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(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 邏輯電路是以二進制為原理、實現(xiàn)數字信號邏輯運算和操作的電路。分組合邏輯電路和時序邏輯電路。前者的邏輯功能與時間無關，即不具記憶和存儲功能，后者的操作按時間程序進行。由于只分高、低電平，抗干擾力強，精度和保密性佳。廣泛應用于計算機、數字控制、通信、自動化和儀表等方面。這里我們主要說邏輯門電路。 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。 LED R2 R1 RG A Y +5V （四）、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。 R1 RG A Y +5V 高壓工作電路 ~ 220V 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。 R1 RT A Y +5V 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(lián)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 6.如圖是一個三輸入端復合門電路，當C端輸入“1”時，A、B端輸入為何時輸出端Y輸出“1”（ ） A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1 答案：D 7.如圖所示，一個三輸入端復合門電路，當輸入為1 0 1時，輸出為___________.（填“0”或“1”） 答案：1 8.與非門可以改裝成一個非門，方法為只用一個輸入端如A端，而另一個輸入端B端輸入穩(wěn)定信號，則為把與非門改裝成非門，B端應始終輸入___________.（填“0”或“1”） 答案：1 9、某些非電學量的測量是可以通過一些相應的裝置轉化為電學量來測量的，一電容的兩個極板放置在光滑的水平平臺上，極板的面積為S，極板間的距離為d，電容器的電容公式為C=ES/d（E是常數但未知）.極板1固定不動，與周圍絕緣，極板2接地，且可以在水平平臺上滑動，并始終與極板1保持平行，極板2的兩個側邊與勁度系數為k、自然長度為L的兩個完全相同的彈簧相連，兩彈簧的另一端固定，彈簧L與電容垂直，如圖（1）所示.圖（2）是這一裝置的應用示意圖，先將電容器充電至電壓U后即與電源斷開，再在極板2的右側的整個表面上施以均勻向左的待測壓強p，使兩極板之間的距離發(fā)生微小的變化，測得此時電容器兩極板間的電壓改變量為ΔU.設作用在電容板上的靜電力不致引起彈簧可測量的形變，試求：待測壓強p. 答案：p=2kdΔU/(SU) 【課堂總結】 本節(jié)課主要學習了以下幾個問題： 1、 二極管的特點和作用 2、 三極管的特點和作用 3、 斯密特觸發(fā)器的特點和作用 【布置作業(yè)】課本作業(yè) 【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 【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。