第5章 第2节 科学制作：简单的自动控制装置-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课件PPT（鲁科版）

第2节　科学制作:简单的自动控制装置 实验探究 一、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。 二、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。 三、实验原理与设计 如图所示分别是光报警装置和温度报警装置的电路图。 科学处理 一、实验步骤 根据实验原理图组装电路,要求光报警器在一定亮度下报警,温度报警器在一定温度下报警。 1.光控开关 (1)按图连好电路。 (2)用光对光敏电阻进行照射,且光照强度逐渐减弱,观察蜂鸣器的情况。 (3)改变滑动变阻器的滑片位置,重复第(2)步。 2.温度报警器 (1)按图连好电路。 (2)接通电源,调节电阻R,使蜂鸣器常温下不发声。 (3)用热水使热敏电阻的温度升高,注意蜂鸣器是否发声。 (4)将热敏电阻从热水中取出,注意蜂鸣器是否发声。 (5)改变滑动变阻器的滑片位置,分析变阻器的阻值大小和报警与否的关系。 二、数据分析 对测量的数据进行分析,形成结论。 三、实验结论 1.光敏电阻:随滑动变阻器阻值的增加,蜂鸣器报警时光照强度变大。 2.热敏电阻:随滑动变阻器阻值的增加,蜂鸣器报警时温度升高。 四、注意事项 1.在做热敏电阻实验时,加热水后要等一会儿再观察现象,以使电阻温度与水的温度相同,同时读出水温。 2.光敏电阻实验中,若效果不明显,可将电阻部分放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光照强度。 迁移研析 类型一　实验原理分析 [例1] 如图所示,甲为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R3=40 kΩ,RT为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图像如图乙所示。a、b端电压Uab≤0时,电压鉴别器会令开关S闭合,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当a、b端电压Uab>0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热,则恒温箱内的温度可保持在(　 　) A.10 ℃ B.20 ℃ C.35 ℃ D.45 ℃ C 类型二　创新实验 [例2] 某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。 (1)光强(E)是表示光强弱程度的物理量,单位为坎德拉(cd)。如图甲所示是光敏电阻阻值随光强变化的图像,由此可得到的结论是:  　。 解析:(1)由图像可得到的结论是:随着光照强度的增加,光敏电阻的阻值迅速下降,进一步增大光照强度,电阻值变化减小,然后逐渐趋向平缓。 答案:(1)见解析 [例2] 某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。 (2)如图乙为电磁继电器的构造示意图,其中L为含有铁芯的线圈,P为可绕O点转动的衔铁,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个接线柱。工作时,应将 　　　　(选填“A、B”或“C、D”)接照明电路。  解析:(2)由电磁继电器的工作原理可知,电磁铁连接的是控制电路,衔铁连通的是工作电路,故工作时,应将“C、D”接照明电路。 答案:(2)C、D [例2] 某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。 (3)请在图丙中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。 解析:(3)光敏电阻、定值电阻、电源开关与L组成控制电路,C、D与灯泡组成工作电路,电路图如图所示。 答案:(3)见解析 [例2] 某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。 (4)已知电源电动势为3 V,内阻很小,电磁铁线圈电阻R0=20.0 Ω,电流超过 50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2 cd时,照明电路恰好接通,则图丙中定值电阻R=　 　　Ω。 答案:(4)22 点击进入 课时作业·巩固提升 解析:由题可知Uab=0是一个电压的临界点,对应着开关S的动作,而开关的动作对应着温度的上升或下降。由电路图可知,在R1、R2、R3给定的条件下,热敏电阻RT的阻值决定了Uab的正负。设电源负极的电势为零,则a=U,b=U,其中U为电源的路端电压,令a=b,即Uab=0,则可得=,代入数据得RT=20 kΩ,由题图乙得对应的温度为35 ℃,故C正确。 解析:(4)由题图甲所示图线可知,2 cd对应的光敏电阻阻值R光敏=18 Ω,由闭合电路欧姆定律可知I=,代入数据解得R=22 Ω。 $