16.4 电磁继电器与自动控制 课件-2025-2026学年物理沪粤版（2024）九年级下册

该初中物理课件围绕电磁继电器的工作原理与自动控制应用展开，以家庭养花自动浇水装置为真实情境，通过“自主预习—合作探究—随堂巩固”层层递进的教学设计，构建从基础概念到跨学科实践的知识支架，帮助学生建立“控制电路影响工作电路”的物理观念，并理解能量转化与信息传递的内在联系。 其亮点在于深度融合科学思维与科学探究素养，如在设计太阳能自动浇水装置时引导学生进行模型建构与方案论证，借助湿度传感器和控制器实现闭环控制逻辑，体现“问题驱动、证据支撑、推理验证”的探究过程。同时注重科学态度与责任培养，通过环保能源利用案例激发学生对可持续发展的关注。该设计既提升学生解决实际问题的能力，又助力教师开展项目式教学，增强课堂实效性。

16．4　电磁继电器与自动控制 跨学科实践　设计家庭养花自动浇水装置 十六 【学习目标】 1．了解电磁继电器的结构和工作原理。 2．能根据电磁继电器的工作原理，设计简单的自动控制电路。 3．通过设计家庭养花自动浇水装置，培养运用物理知识解决实际问题的能力和实践动手能力。 【自主预习】 请阅读九下教材P18至P22，完成下列知识要点： 1．电磁继电器是利用 来控制工作电路的一种装置。 2．电磁继电器主要由 、衔铁、 、触点等组成。 3．机器人一般由感知系统、机械系统、控制系统和驱动系统四部分组成，控制系统中就有 。 4．家庭养花自动浇水装置需要利用到 和传感器。 电磁铁 电磁铁 弹簧 电磁继电器 电磁继电器 【合作探究】 一、电磁继电器工作原理 情境：观察如图所示的电磁继电器电路，连接好控制电路和工作电路。 问题：当控制电路接通和断开时，观察工作电路发生了什么变化？为什么会出现这种变化？ 分析总结：当控制电路接通，电磁铁通电有 ，吸引衔铁，动触点与工作电路的下面的静触点接通，蜂鸣器 ；控制电路断开，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧作用下复位，动触点与工作电路的上面面的静触点接通，小灯泡 。电磁继电器就是利用电磁铁通电产生磁性、断电失去磁性的特性来控制 的通断。 磁性 发出声音 发光 工作电路 二、设计家庭养花自动浇水装置——太阳能自动浇水装置 材料准备：太阳能板、蓄电池、控制器、小型水泵、湿度传感器、储水容器、水管、连接导线。 制作步骤：(1)将太阳能板安装在阳光充足的位置，通过导线连接到控制器和蓄电池，用于将太阳能转化为电能并储存到蓄电池中。(2)将湿度传感器与控制器连接，湿度传感器埋入花盆土壤中，用于检测土壤湿度。(3)把小型水泵与控制器连接，水泵放入储水容器，水管连接水泵出水口至花盆。(4)调试控制器，设置合适的湿度阈值。当土壤湿度低于阈值时，控制器启动水泵，从储水容器抽水为花盆浇水；当土壤湿度达到阈值时，控制器停止水泵工作。 分析总结：太阳能板将 能转化为电能，存储在蓄电池中为整个 系统供电。湿度传感器监测土壤湿度，控制器根据湿度传感器反馈的 信号 水泵的工作，实现自动浇水。 太阳 控制 【随堂巩固】 1．电磁继电器可以实现低压控制高压，它的作用相当于工作电路的中的 ( ) A．电源 B．开关 C．用电器 D．导线 B 2．小明在科技创新大赛中制作的水位自动报警器如图。当水位达到金属块A时，则( ) A．两灯都亮 B．两灯都不亮 C．只有绿灯亮 D．只有红灯亮 D 3．小刚去超市，走到电梯前发现电梯运动较慢，当他站在电梯上时电梯运动又快了起来。小刚根据所学的知识，画出如图所示的电路(R是一个压敏电阻)。小刚分析：当人站在电梯上，压敏电阻的阻值减小，则电磁铁的磁性变 ，衔铁与触点“2”接触，电动机的转速变 。 强 快 目 录 CONTENTS 基础掌控 1 能力掌控 2 综合拓展 3 知识点1：电磁继电器 1．下列功能中，电磁继电器不能完成的是( ) A．控制电路中电流的连续变化 B．控制电路中电流的有无 C．利用低电压、弱电流控制高电压、强电流 D．远距离自动控制与操作 A 2．如图所示，虚线框中是电磁继电器的结构示意图，其中衔铁与动触点之间的硬棒与衔铁、动触点组成一个杠杆，弹簧始终处于 (选填“拉伸”或“压缩”)状态。它的工作原理：当控制电路开关闭合时， 把衔铁吸下来，使动触点与静触点接触，工作电路闭合；当控制电路开关断开时，电磁铁失去 ， 把衔铁拉起来，工作电路 。 拉伸 电磁铁 磁性 弹簧 断开 知识点2：用电磁继电器进行自动控制 3．【教材情境素材改编】物理实践活动中，小明同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图所示。热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，将其安装在需要探测温度的地方。当探测温度正常时，仅指示灯亮；当探测温度升高到某一设定值时，仅警铃响。为了达到上述要求，警铃应安装在( ) A．位置a B．位置b C．位置c D．无法判断 B 【思路点拨】根据热敏电阻阻值随温度升高而减小的特性，结合电路中不同位置元件在温度变化时的通断情况，判断警铃应安装的位置 。 4．(西宁中考)如图是一种水位自动报警器的原理图。当水位到达金属块A时， 灯亮；控制电路的电源右端为正极时，电磁铁的上端为 极(一般的水都能导电)。 红 S 5．请将电磁继电器电路连接完整，要求：开关闭合时，电动机转，小灯泡不亮；开关断开时，小灯泡亮，电动机不转。 6．如图是某汽车启动电动机的电路。当启动器开关闭合时，有细小电流通过器件X，接着有强大电流通过电动机，并将电动机启动。X可能是哪一种器件(　　) A．灵敏电流计 B．电磁继电器 C．电压表 D．连通器 B 7．如图所示是火灾自动报警器的原理图。发生火灾时，将会发生下列变化：①温度升高会使双金属片弯曲；②接通触点使工作电路中有电流通过；③电磁铁有磁性；④衔铁被吸下；⑤接通触点使控制电路中有电流通过；⑥红灯亮、电铃响，发出警报。这些变化的正确顺序是(　　) A．①②③④⑤⑥ B．①⑤③④②⑥ C．①②④③⑤⑥ D．①⑤④③②⑥ B 8．如图所示为温度自动报警器原理图，制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。下列说法不正确的是( ) A．若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压 B．金属丝下端所指的温度为报警温度 C．当温度达到设定温度时，控制电路接通，电磁铁中 有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使工作电路接通，电铃响报警 D．电磁铁的工作原理是电流的磁效应 A 9．(多选)(河南中考)如图是小明为某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化；R2为可调电阻。温度正常时指示灯发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警。下列判断正确的是( ) A．R1的阻值随温度的升高而增大 B．温度升高过程中，电磁铁磁性增强 C．若要调低报警温度，可将R2的阻值调大 D．若控制电路电源电压降低，报警温度将升高 BD 10．如图是某变频空调电路原理示意图，电源电 压U1不变，RS为调控电阻，可通过遥控调节其 阻值大小，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化 而变化，L为磁控开关。电磁铁是利用电流的 0 效应来工作的，当环境温度升高到设定值时，L的两个磁性弹片因磁力增大而相互吸合，工作电路的变频压缩机开始制冷工作，由此可知，热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而 (选填“增大”或“减小”)；若要提高设定温度，应将调控电阻RS的电阻调 (选填“大”或“小”)。 磁 减小 大 11．如图是洪水水位自动报警器的原理图，水没有到达报警水位时，绿灯亮，水到达报警水位时，红灯亮。 ①请在图中画出红灯刚亮时的水位(用横线表示水位)； ②报警时，请写出电磁铁下端的磁极； ③在工作电路中的括号内填写“绿”或“红”。 12．小南利用电磁继电器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有加热、保温等功能的恒温(40 ℃)加热器，如图，温度40 ℃时热敏电阻R＝100 Ω，它的阻值随温度的升高而增大，电压U1＝3 V，定值电阻R0＝50 Ω，工作电路U2＝220 V，R1＝836 Ω，R2＝44 Ω，下列说法中正确的是( ) A．温度降低时电磁铁的磁性减弱 B．温度40 ℃时，控制电路的电流为0.03 A C．工作电路在保温状态下的电功率为1 100 W D．工作电路在加热状态下每分钟消耗电能6.6×104 J D 【思路点拨】明确热敏电阻阻值随温度变化的规律(温度升高时阻值增大)，结合控制电路中的电流变化分析电磁铁磁性强弱；注意区分加热与保温状态时工作电路的电阻组合。 $