5.3 传感器的应用举例 5.4 自制简单的控制电路 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦传感器的应用及自制控制电路，通过问题式预习导入电熨斗、电饭锅、火灾报警器的工作原理，构建从温度、光传感器应用实例到自制光控LED灯、温度报警器的知识脉络，以判一判、探究活动中的问题为学习支架。 其亮点在于采用任务型课堂，结合科学思维与科学探究，通过电熨斗双金属片原理分析、光控电路制作等实例，以问题驱动和动手实践深化理解。提质归纳梳理考点，助力学生提升物理观念与实践能力，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第五章　传感器 3　传感器的应用举例 4　自制简单的控制电路 1 学习任务目标 1.知道电熨斗、电饭锅、火灾报警器的工作原理。(物理观念) 2.能够利用所学知识制作简单的控制电路。(科学思维) 2 问题式预习 知识点一　传感器的应用举例 1．温度传感器的应用——电熨斗 (1)工作特点：金属底板温度达到设定温度后不再升温，当底板温度降低到一定温度时又会继续加热，即底板总能保持在一定温度范围内。 (2)敏感元件：____________温度传感器。 (3)温度调节：旋转调温旋钮的____________。 双金属片 升降螺丝 3 2．温度传感器的应用——电饭锅 (1)工作特点：煮饭时按下____________后自行完成烹煮过程。 (2)传感器类型：_______________。 (3)温度控制：感温铁氧体在温度达到_________℃(居里点)时失去磁性，加热开关断开。 手动开关 感温铁氧体 103 4 3．光传感器的应用——火灾报警器 (1)工作特点：当密闭空间出现火灾时报警。 (2)传感器类型：遮光型和______型光传感器。 (3)工作原理：发光元件发出的光照射到____________上的光强发生变化时，破坏电路的正常状态而报警。 散射 受光元件 [判一判] 1．当调温旋钮下调时电熨斗底板的温度较高。 (　　) 2．电饭锅自动煮饭时煮的是稀饭。 (　　) 3．火灾报警器的原理是发生火灾时环境的温度升高而触发报警。 (　　) 4．随着科技的发展，传感器会应用在各行各业和生活的方方面面，可以完全取代人的作用。 (　　) √ × × × 知识点二　自制简单的控制电路 1．光控LED灯：有光照的情况下，光敏电阻的阻值___，基极与发射极间电压___，发光二极管不能导通；无光照时光敏电阻阻值___，基极与发射极间电压___，发光二极管导通。 2．温度报警器：接通电源后常温下蜂鸣器不发声，当温度达到某一值时______电阻阻值减小到某一值，可使蜂鸣器发出报警声。 小 小 大 大 热敏 [判一判] 1．当路灯自动控制电路做好后，不能随意调整路灯点亮熄灭的起控点。 (　　) 2．路灯自动控制电路中的敏感元件是光敏电阻。 (　　) × √ 任务型课堂 任务一　传感器的应用举例 [探究活动] 如图所示为电熨斗构造的示意图，其中温度敏感元件是双金属片，其作用是控制电路的通断。 (1)双金属片的膨胀系数，是上层的大还是下层的大？ (2)如何调节设定的温度？ 9 提示：(1)平常温度低，双金属片膨胀几乎相同，上下触点接触在一起。电热丝通电加热，双金属片温度升高，当温度升高到一定值时，双金属片向下弯曲使触点断开，所以双金属片膨胀系数上层大、下层小。 (2)需要较高温度时，可调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，使双金属片稍向下弯曲，这时要使触点断开，双金属片需向下弯曲的程度大一些，温度也要更高一些。 10 [评价活动] 1．(多选)某一电熨斗的温控电路原理如图所示。1是温控螺丝，2是有弹性的金属片，4是绝缘块，5是加热电阻，6是电熨斗底板。图中3是一种传感器，当温度升高到某一数值时，温控螺丝1与金属片2断开，不再接触，从而切断电源。下列说法正确的是(　　) A. 3可能是光敏电阻 B. 3可能是双金属片 C. 将1向下调，可提高熨斗的最高设定温度 D. 将1向下调，可降低熨斗的最高设定温度 √ √ 2．(多选)如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃，下列说法中正确的是 (　　) A. 常温下，感温铁氧体具有较强的磁性 B. 当温度超过103 ℃时，感温铁氧体的磁性较强 C. 饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮会自动跳起 D. 常压下，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起 √ √ √ ACD　解析：常温下感温铁氧体的磁性较强，当按下开关按钮，永磁体与感温铁氧体相互吸引而接通电路，而感温铁氧体的居里温度是103 ℃，常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103 ℃，开关就不会自动断开，饭熟后，水分被吸收，锅底温度就会达到103 ℃，感温铁氧体磁性消失，在弹簧的作用下开关自动跳起，故A、C、D正确，B错误。 3．(多选)如图所示是苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。R1为压力传感器，R2为可调电阻，R2两端电压越大，电磁铁对分拣开关的衔铁吸力越强。现闭合开关，则 (　　) A. 压力越大，R1电阻越大 B. 压力越大，R1电阻越小 C. 调节R2的大小可以起到保护电路的作用 D. 调节R2的大小可以改变苹果筛选的标准 √ √ BD　解析：若苹果越重，R1电阻越小，此时R1两端电压越小，R2两端电压越大，电磁铁吸力越强，大苹果会进入下端分拣口，故可知压力越大，R1电阻越小，故A错误，B正确；调节R2不同阻值即可调节R2自身的电压，从而实现改变苹果的筛选标准，故C错误，D正确。 1．温度传感器的应用——电熨斗 (1)温度传感器：由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把温度信号转换为电信号进行自动控制。 (2)电熨斗的自动控温原理：其内部装有双金属片温度传感器，如图所示。常温下，上下触点应是接触的；当温度过高时，由 于双金属片上下受热膨胀系数不同，双金属片会向 下弯曲，触点分离，从而切断电源停止加热；当温 度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热， 这样循环进行，起到自动控制温度的作用。 2．温度传感器的应用——电饭锅 (1)结构：如图所示，它的主要温控元件是感温铁氧体，其特点是常温下具有铁磁性，但是温度上升到约103 ℃时，就失去了铁磁性。(2)工作原理：电饭锅工作时，按下开 关按钮，感温铁氧体与永磁体接触， 电路接通，开始工作，电饭锅内温度 升高。当达到103 ℃时，感温铁氧体 与永磁体分离，电路断开，不再加热， 电饭锅停止工作。 3．光传感器的应用——火灾报警器 (1)遮光型光电式烟雾报警器(图a)的发光元件和受光元件是正对的。 (2) 散射型光电式烟雾报警器(图b)中，发光元件和受光元件不是正对的。 任务二　自制简单的控制电路 [探究活动] 施密特触发器是一个性能特殊的非门电路，如图所示，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平(此时电压为3.4 V)跳到低电平(此时电压为0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候，Y会从低电平跳到高电平。 请分析上述光控开关的原理。 19 提示：白天，光照强度较大，光敏电阻RL阻值较小，加在施密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天暗到一定程度时，RL阻值增大到一定值，施密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯)，这样就达到了使灯天亮时自动熄灭、天暗时自动开启的目的。 [评价活动] 1．如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。下列说法正确的是(　　) A. 当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下 B. 当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下 C. 工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D两端 D. 工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C两端 √ 2．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中有可用于路灯自动控制的开关。如图所示为实验所用器材，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流放大器，D为路灯，请连接电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果，并说明此电路的工作原理。 解析：如图所示。 原理：白天，光照强，光敏电阻A 阻值小，控制电路中电流大，电磁 铁磁力强，将衔铁吸合，两触点分 离，路灯电路不通，灯不亮；日落后光照弱，光敏电阻A阻值大，控制电路中电流小，电磁铁磁力弱，衔铁受弹簧作用向上移动，使两触点接触，路灯电路接通，灯亮。 答案：见解析 3．如图所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2为触点开关，S为开关，J为电池。请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。 (1)连接电路。 (2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。 答案：(1)连接电路如图所示。 (2)按图连接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F产生磁力，拉下衔铁E，使S2断开，电动机M不工作，停止注水；当水位下降使B与S1脱离，电路停止工作，F无磁性，D拉动E，使S2接通，M工作。 4．某同学学习传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。电路如图所示，图中仪器还不完整。请完成以下问题： (1)图中的甲处还需要放入的元件是_______。 A. 二极管 B. 光敏电阻 C. NTC热敏电阻(阻值随温度升高而减小) D. PTC热敏电阻(阻值随温度升高而增大) (2)电路正确连接之后，该同学在调试过程中发现报警时的温度比预期偏低了一点。若要求在温度更高一点时才开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑动头往________(选填“左”或“右”)移动一点。 C 左 解析：(1)根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯 亮；温 度 升 高，热 敏 电 阻 阻 值 较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下。所以图中的甲还需要放入的元件是 NTC热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，故选 C。 (2)电路正确连接之后，该同学调试过程中发现报警时的温度比预期偏低了一点，表示在热敏电阻的电阻值较大时右侧电路就被触发并报警。要求在温度更高一点时才开始报警，即热敏电阻的阻值较小时才报警，则需要使滑动变阻器的电阻阻值大一些，即将滑动头往左移动一点。 设计自动控制电路时的一般思路 (1)根据题目给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路 控制电路由电源、开关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝或其他用电器)、导线等组成。这两个电路相互独立，又通过继电器相关联，继电器实际上是工作电路的开关。 (2)分析自控电路的合理性 电路设计完成后，要对它的合理性进行分析。如用光照射光敏电阻或给热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求。比如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭；晚上接通工作电路，使路灯点亮发光。 31 本节课掌握了哪些考点？ 本节课还有什么疑问点？ 32 谢 谢！ 33 $