4.2 继电器的作用和类型（教学设计）通用技术苏教版2019选择性必修1

课题 4.2继电器的作用和类型 课时 1课时 教材版本 苏教版通用技术选择性必修1 年级 高二 教学目标 技术意识： 1. 能列举继电器的不同种类。 2. 能说出继电器与其他开关的区别。 物化能力： 通过“使用电磁继电器控制电动机”技术试验，能准确说出电磁继电器的控制执行作用。 教学重难点 重点： 理解继电器的执行作用。 难点：掌握继电器的分类及工作特点。 学情分析 学生已经学习了第四章第一节执行部件，对执行部件在电子控制系统中的“手脚”作用有了整体认识，并初步接触了继电器，知道它是一种常用的电控开关。学生具备基本的电路连接与实验操作能力，能够进行观察、比较和归纳的思维活动。但学生对继电器“以小控大”的核心价值理解可能停留在表面，对其在安全隔离、信号转换等方面的深层作用体会不深。容易混淆不同类型的继电器在实际电路中的功能差异。本节课是在第一节对执行部件宏观认识的基础上，对核心元件——继电器的深度聚焦。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 活动：教师播放第一节的经典实验视频——用电池和继电器控制一个小风扇（或电机）。提问：“这个实验最奇妙的地方在哪里？” 引导学生回答：用小电流控制了大电流。 追问：“是不是所有的继电器都只能像这样‘开关’用？它还能实现哪些更复杂的控制？面对不同的控制任务，我们该如何选择合适的继电器？” 引出课题：今天，我们就来深入探究继电器的作用与类型，把这个强大的工具彻底弄懂、用活。 设计意图：通过经典实验快速回顾，激活学生已有认知，平稳过渡到新内容。通过层层递进的问题，引发学生对继电器功能多样性和类型差异性的思考，明确本课的学习目标和探索方向。 二、 探究活动 新知讲解 任务一：体验继电器的作用 【案例分析】——继电器在空调控制系统中的作用 教师活动：展示空调控制系统框图，简单介绍空调控制的工作过程。 学生活动：讨论直接控制压缩机工作的执行部件是哪个？ 总结： 【技术试验】——使用电磁继电器控制电动机 试验目的：观察电磁继电器驱动电动机的过程，了解继电器的作用。 试验准备：电磁继电器1个，12V玩具电动机1只，3V、12V电源各1个，开关1只。试验过程： 1.如图4-9所示，连接电路。 2.闭合开关S，电动机开始运转；断开开关S，电动机停止运转。 总结： 在电子控制系统中，继电器是一种常用的执行部件。它能接收并执行控制（处理）电路发出的命令，用弱电（低电压、小电流）信号，控制强电（高电压、大电流）工作设备的正常运行，这就是继电器“以小控大”“以低控高”的作用。 分析加热控制器工作原理实例 教师总结继电器的作用： 1. 用小电流控制大电流（功率放大/驱动）。 2. 实现电气隔离（安全保证）：控制回路与工作回路物理隔离。 3. 进行多路控制与信号转换（逻辑扩展）：继电器多组触点可以同时控制灯、报警器、电机等，实现一键联动。 任务二：辨别继电器的类型 1.继电器的分类 （1）按继电器输入物理量的不同，可分为：电磁继电器、温度继电器、热继电器、时间继电器等。 （2）按继电器执行机构特征的不同，可分为有触点继电器和无触点继电器。 师：无触点继电器一般是指固体继电器(SSR)，它依靠半导体器件和电子元器件的电、磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能。晶闸管就是一种无触点继电器，主要用于直流弱电信号控制大功率负载电路的场合。 2.晶闸管 晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称为可控硅整流器，具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流下工作。它是一种无触点继电器，主要用于以直流弱电信号控制大功率负载电路的场合。 (1) 组成:晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极(A)、阴极（K）和门极（G）。 (2) 工作原理:晶闸管在工作过程中，其阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。 (3) 工作条件 ①承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。 ②承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通，处于正向导通状态。 ③晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用。 ④晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。 教师活动：介绍电磁继电器 学生活动：请根据你的经验和体验，比较继电器和单刀单掷开关、拨动开关、按钮开关之间的差异。 学生活动：请将下列继电器与所属类型进行连线。 三、 课堂小结 1.继电器有“以小控大”“以低控高”的作用。 2.作为开关元件，继电器的输入与输出电路之间完全电隔离，抗干扰能力强。 3.按继电器输入物理量的不同，可分为：电磁继电器、温度继电器、热继电器、时间继电器等。按继电器执行机构特征的不同，可分为有触点继电器和无触点继电器。 设计意图：以思维导图的形式总结本节课能帮助学生理顺本节课的知识点。 四、 拓展延伸 常见继电器的介绍 1. 热继电器 热继电器的工作原理：流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。 热继电器的优点：作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。 2. 时间继电器 时间继电器是指当加入（或去掉）输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化（或触头动作）的一种继电器。是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件。 3. 磁保持继电器 磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型继电器，也是一种自动开关。和其他电磁继电器一样，对电路起着自动接通和切断作用。保持继电器其触点开、合状态平时由永久磁铁所产生的磁力所保持。当继电器的触点需要开或合状态时，只需要用正（反）直流脉冲电压激励线圈，继电器在瞬间就完成了开与合的状态转换。通常触点处于保持状态时，线圈不需要继续通电，仅靠永久磁铁的磁力就能维持继电器的状态不变。 设计意图：通过拓展，深化学生对不同类型继电器的理解，并渗透“技术选择无绝对优劣，只有适用场景”的工程思维。 五、 课堂练习 1.下列选项中是根据继电器输入物理量不同分类的是 （　　） A.电磁继电器、时间继电器 B.无触点继电器、有触点继电器 C.电磁继电器、有触点继电器 D.时间继电器、无触点继电器 答案：A 解析：根据继电器输入物理量不同可分为电磁继电器、时间继电器、温度继电器、热继电器等。 2.如图所示，电磁继电器能通过低压控制电路，间接地控制高压工作电路。下列说法中正确的是（　　） A.使用电磁继电器主要是为了节约用电 B.使用电磁继电器的目的就只是为了操作方便 C.连有电动机的电路是低压控制电路 D.电磁继电器实际上是一个由电磁铁控制电路通断的开关 答案：D 解析：电磁继电器是用小电流、低电压信号来控制大电流、高电压的自动开关。使用继电器主要是为了方便和安全，连有电动机的电路是高压工作电路，没有省电功能 3.有一种自动恒温干衣机可在烘干衣服时保持机内温度恒定，以避免衣服被烧坏。其温度控制系统方框图如图所示，该控制系统的执行部件是（　） A.控制电路　　 B.温度传感器　　 C.干衣机　　 D.电热丝 答案：D 解析：干衣机的温度控制系统中，被控对象是干衣机，执行器是电热丝，控制器是控制电路，反馈环节（检测装置）是温度传感器，输入量是给定温度，输出量是实际温度。 4.如图所示为某路口的红绿灯控制系统方框图，下列属于执行部件的是（　） A.设定时间 B.控制电路 C.开关装置 D.红绿灯 答案：C 解析：由方框图可知，设定时间属于输入量，控制电路属于控制（处理）部分，开关装置属于执行部件，红绿灯属于被控对象。 板书设计 教学反思 1. 本节课内容实操性强，学生兴趣会很高。成功关键在于清晰的对比实验和贴近生活的应用案例。 2. 难点在于无触点继电器的理解和应用，需要准备丰富的、可视化的动画或电路图辅助教学。 3. 对于基础较弱的学生，可提供“接线示意图”作为支架，降低难度。对于学有余力的学生，可挑战他们设计更复杂的逻辑控制电路。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $