12.6 设计恒温电热杯-2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

该初中物理课件围绕欧姆定律在恒温电热杯设计中的应用，涵盖敏感元件认识、温度显示与控温电路设计、工作流程规划等内容，通过认识PTC/NTC热敏电阻衔接欧姆定律，搭建从理论到实际应用的学习支架。 其亮点在于结合科学思维（模型建构、科学推理）与科学探究（实践创新），通过设计流程图、实际电路分析（如加湿器湿度监测）及制作校准流程，提升学生问题解决能力。学生可深化理论联系实际能力，教师能依托分层训练素材高效开展教学。

第十二章　欧姆定律 第六节　设计恒温电热杯 课前自主预习 课堂分类训练 课后巩固提升 目 录 课前自主预习 一、认识敏感元件 1．敏感元件能敏锐地检测到某种________、________信息，通过一定的电路将其转变为________信号。常见的敏感元件有________、________、________、磁敏、________、湿敏元件等。  2．热敏电阻可分为______________热敏电阻器(PTC)和______________热敏电阻器(NTC)。PTC温度越高，其电阻值越________；NTC温度越高，其电阻值越________。  物理　 化学　 电　 热敏　 光敏　 压敏　 气敏 正温度系数　 负温度系数　 大　 小 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 二、设计恒温电热杯的温度显示系统 3．热敏电阻能把温度变化转化成________的变化，根据欧姆定律可知，电阻值的变化可以引起电路中____________的变化，因此可以通过____________的变化来显示热敏电阻所检测的温度变化情况。  电阻值　 电压或电流　 电压或电流 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 4．Rt是一个由半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图12－6－1甲所示。电源电压U不变，R是定值电阻，用这些元件可以制成自动测温设备。温度越高，Rt的阻值________，图12－6－1乙中电流表的示数________(以上两空均选填“越大”或“越小”)。图12－6－1 乙中电流表的示数可表示为________，电压表的示数可表示为________ (以上两空均用题中所给物理量的符号表示)。  图12－6－1 越小　 越大 　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 三、制作恒温电热杯的电子测温装置 5．实际的电子测温装置要实现温度检测、温度数字化显示、语音提示、复位等功能，往往需要利用集成电路。我们可以制作一个简单的电子测温装置，用电压表或电流表的示数显示所测量的温度值。其制作流程是：明确需求，______________→选择电学元件，了解___________________ →确定各元件的__________，连接电路→确定电表的示数与________的关系→用标准温度计进行________，划分刻度。  画出电路图　 各元件的功能和参数　 连接方式　 温度 校准 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 四、设计恒温电热杯的控温工作流程 6．请设计一个恒温电热杯，其具体参数要求是：当测温系统测得的温度低于40 ℃时，自动接通加热电路；当测温系统测得的温度高于45 ℃时，自动切断加热电路；当测温系统测得的温度高于50 ℃时，若加热电路仍在工作，则启动自动报警电路。请画出恒温电热杯的工作程序流程图。 略 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 课堂分类训练 图12－6－2 1．图12－6－2是一款摄像机自主启动装置的简化电路图，电源电压为12 V，R'是红外线探测电阻，R是定值电阻(其阻值为8 Ω)。当R两端的 电压达到8 V时，摄像机自主启动，则此时电路中的电流为________A， R'的阻值为________Ω。  1　 4 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 2．某兴趣小组查阅了半导体材料相关信息后，设计了如图12－6－3甲所示的电路，现想将电流表(选用0~0.6 A的量程)表盘改装成温度表表盘。R2为多种半导体材料混合制成的电阻，其阻值随温度变化的关系如图12－6－3乙所示。现将R2置于25 ℃的某温箱中，电流表的示数恰为0.20 A。若设计的此电路所能测量的最高温度为75 ℃，则： 图12－6－3 (1)该兴趣小组选用的电源电压大小为________V， 定值电阻R1的阻值为________Ω。  (2)请你写出通过R2的电流I2与其两端电压U2的关系式： ____________。由电流表表盘改装成的温度表表盘的刻度__________(选填“均匀”或“不均匀”)。  4.5　 5　 I2＝　 不均匀　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 (3)若在R1两端并联一个电压表，随着温箱温度的改变，电流表与电压表的示数________(选填“成”或“不成”)正比。  图12－6－3 成 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 3．某同学利用热敏电阻设计了一个用电压表示数变化实时监测环境温度变化的电路，如图12－6－4甲所示，电源电压不变，定值电阻R0＝20 Ω，R1是热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图12－6－4乙所示。闭合开关S后： (1)当环境温度为20 ℃时，电压表的示数 为2 V，电源电压是多大？ (2)当温度在10~50 ℃范围内变化时， 请推导电压表示数U与环境温度t的关系式。 图12－6－4 (1)6 V　 (2)U＝ 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 课后巩固提升 基础巩固(A组) 1．手机在生活中的应用越来越普遍。随着科技的进步，有些手机屏幕能随光照强度自动调节亮度。图12－6－5是其电路原理图，光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小，电源电压不变。开关S闭合后，当光照强度减小时，下列说法正确的是(　　)。 A．光敏电阻R的阻值增大，电压表的示数变小 B．电流表的示数变小，电压表的示数也变小 C．小灯泡L变暗，电流表的示数变小 D．电压表的示数变大，小灯泡L变亮 图12－6－5 C　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 图12－6－6 2．图12－6－6甲是高速列车上烟雾报警器的简化原理图，其中电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值与光照强度的关系如图12－6－6乙所示。闭合开关S，当射向光敏电阻R的激光被烟雾遮挡时，下列说法正确的是(　　)。 A．光敏电阻R的阻值减小 B．电流表的示数增大 C．电压表的示数增大 D．电压表的示数不变 C　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 3．现有一款电子测温仪，图12－6－7是其内部结构原理图，电源电压保持不变，R是热敏电阻，R0是定值电阻。图12－6－7中的显示仪是由__________(选填“电压表”或“电流表”)改装而成的，定值电阻R0在电路中起到____________的作用。测体温时，被测者的体温越高，显示仪的示数就越大，可知热敏电阻R的阻值随温度的升高而________(选填“增大”“减小”或“不变”)。  图12－6－7 电压表　 保护电路　 减小 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 4．图12－6－8甲是反映身体柔韧性水平的“坐位体前屈测量仪”，图12－6－8乙是其内部电路图(电源电压恒定)，两个身形接近但身体柔韧性差异较大的同学先后推动挡板进行测量，显示器的示数能够反映身体 柔韧性的水平。下列说法正确的是(　　)。 A．显示器是由电压表改装而成的 B．身体柔韧性好的同学测量时，电阻丝接 入电路的电阻更大 C．身体柔韧性差的同学测量时，电路中的电流较小 D．电阻R会耗电，所以可以将电阻R去掉 能力提升(B组) 图12－6－8 C　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 图12－6－9 5．将一根细金属丝置入柔性塑料中，可以制成用来检测物体形变程度的器件——应变片，其结构如图12－6－9甲所示。将它接入如图12－6－9乙所示的电路中，电源电压不变，R为定值电阻。闭合开关S，当应变片随被检测物体发生拉伸形变时，塑料中的金属丝会被拉长变细，则 电路中的(　　)。 A．应变片的电阻变小 B．电压表的示数变小 C．电压表和电流表的示数都变大 D．电压表的示数变大，电流表的示数变小 D　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 6．图12－6－10甲为一个超声波加湿器内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12 V，定值电阻R0＝20 Ω，电压表的量程为0~9 V，湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系如图12－6－10乙所示。在电路安全工作的前提下，当湿度为30%时，湿敏电阻R的阻值为________Ω；当电流表的示数为0.3 A时，电压表的示数为________V；该装置能够监测的最大湿度为________。 图12－6－10 40　 6　 50% 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 7．电梯超载时，报警器会发出警报声，提醒后面进入的乘客退出电梯。某实验小组用电源、开关、导线、压敏电阻、报警器、滑动变阻器(标有“50 Ω　2 A”的字样)等模拟电梯报警电路，如图12－6－11甲所示。闭合开关S和S1，滑动变阻器R1的滑动头位于最左端，电流表的示数I＝0.5 A。已知：电源电压U不变；压敏电阻R的阻值随压力F变化的关系如图12－6－11乙所示；报警器相当于一个定值电阻，其阻值R0＝30 Ω，当电流表的示数为300 mA时报警器刚好报警；电流表选用0~0.6 A的量程；通过向托盘里增减物品改变压敏电阻R受到的压力大小，托盘下表面是绝缘材质。(不考虑电流表对电路的影响) 图12－6－11 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 (1)电源电压U是多少？ (2)闭合开关S，断开开关S1，滑动变阻器R1的滑动头位于最左端，报警器刚要报警时，压敏电阻R受到的压力F的大小是多少？ (3)要想让压敏电阻R承受的压力为30 N时报警器才报警，滑动变阻器R1接入电路的阻值应调成多少？ 图12－6－11 (1)15 V　 (2)14 N　 (3)10 Ω　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 实践创新(C组) 8．小丽设计了如图12－6－12所示的简易电子距离测量仪，R是一根粗细均匀的电阻丝，其每厘米的电阻为0.5 Ω；电路各部分均接触良好；物体M只能在导轨上做直线运动，并带动与之相连的滑动头P移动；电压表的示数可反映物体M移动的距离。测量前，将滑动头P置于电阻丝R的中点处，闭合开关，此时电压表和电流表的示数分别为2 V和0.2 A。由此可知(　　)。 A．电阻丝R的总电阻为10 Ω B．当电压表的示数为1.5 V时，物体M向右移动了15 cm C．当电压表的示数为3 V时，物体M向左移动了10 cm D．若电压表的量程为0~15 V，则此测量仪的最大测量距离为30 cm 图12－6－12 C 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 9．市面上有一种铜热电阻温度传感器(如图12－6－13甲所示)，铜热电阻被封装在传感器的探头内。某物理兴趣小组查到了铜热电阻R的阻值随温度变化的一些信息，并绘制了如图12－6－13乙所示的图像。该小组想利用这种传感器制作一个温度计，他们准备的实验器材有：电源(电压为1.5 V)、灵敏电流表(量程为0~25 mA)、滑动变阻器R1、开关、导线等。 图12－6－13 (1)若直接将电源、开关、电流表、传感器串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为________℃。  50　 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 (2)该物理兴趣小组为了从0 ℃开始测量温度，又设计了如图12－6－14所示的电路图，其中R为铜热电阻，R1为滑动变阻器，并进行了如下操作： ①将传感器的探头放入冰水混合物中，一段时间后闭合开 关，调节滑动变阻器R1的滑动头，使电流表的指针指在满 刻度处，此时滑动变阻器R1接入电路的电阻为_______Ω。  ②保持滑动变阻器R1的滑动头不动，把传感器的探头放入 温水中，一段时间后闭合开关，发现电流表的示数为20 mA， 则温水的温度为________。  ③请写出此次实验过程中电流表的示数I与温度t的关系式： ______________________。 图12－6－14 10　 75 ℃　 I＝ 第六节　设计恒温电热杯 -- 返回目录 放映结束，谢谢观看! $