5.3&5.4 用传感器制作自动控制装置&利用智能手机中的磁传感器研究磁现象（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册（粤教版）

第三节　用传感器制作自动控制装置 第四节　利用智能手机中的磁传感器研究磁现象 授课提示：对应学生用书第80页 实验1　简单的自动控制装置 1．实验目的 (1)设计并制作光报警装置。 (2)设计并制作温度报警装置。 (3)了解制作的报警装置的工作原理。 2．实验原理 (1)光报警装置电路分析 ①电路图如图所示 ②原理 光照增强时，光敏电阻阻值减小，通过蜂鸣器的电流增大，蜂鸣器发出报警声响。 (2)温度报警装置电路分析 ①电路图如图所示 ②原理 温度升高时，热敏电阻阻值减小，通过蜂鸣器的电流增大，蜂鸣器发出报警声响。 3．实验器材 光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、导线、变阻器。 4．实验步骤 (1)光报警装置实验步骤 ①按照电路图将各元件组装成实验电路； ②检查各元件的连接，确保无误； ③接通电源，调节滑动变阻器，使蜂鸣器在普通光照条件下不发声； ④用手电筒照射光敏电阻，观察蜂鸣器发出声响情况。 (2)温度报警装置实验步骤 ①按照电路图将各元件组装成实验电路； ②检查各元件的连接，确保无误； ③接通电源，调节滑动变阻器，使蜂鸣器常温下不发声； ④用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声； ⑤将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声。实验2　利用智能手机中的磁传感器研究磁现象 1．探究磁体的磁场分布是否随时间发生变化 (1)实验目的 选取条形磁铁作为研究对象，将手机放置在条形磁铁一端的前方，如图所示，观察磁场随时间变化的图像。 (2)实验步骤 借助物理磁力工具箱应用软件，运行软件，点击Record键开始采集数据，按下Pause键暂停，这样可以得到条形磁铁在磁场空间中三个不同方向的分量随时间变化的图像。 2．探究条形磁铁垂直和水平方向磁场强弱的分布规律 设计实验方案并实际操作，将实验探究结论填写在表格中 情形 手机沿垂直于磁铁方向做直线运动 手机沿垂平行于磁铁方向做直线运动 实验方案 实验图像 图像描述 探究结论 授课提示：对应学生用书第81页 　为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表： 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 甲 (1)根据表中数据，请在图甲中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点：________________________。 乙 (2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下： 光敏电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)； 开关S及导线若干。 [解析]　(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示。 特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。 (2)电路原理图如图所示。控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1。 [答案]　见解析 　现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过120 ℃时，系统报警。提供的器材有： 热敏电阻(该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在120 ℃时阻值为700.0 Ω)；报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏)； 电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)； 直流电源(输出电压U约为18 V，内阻不计)； 滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)； 滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)； 单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节，调节的报警系统原理电路图如图所示。 (1)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)。 (2)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________ Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是___________________________