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1、高中物理课改实验新课程新实验新认识()新课程高中物理实验的开发与教学研究吕士明赵力红浙江省富阳二中浙江省富阳中学311400(六)设计控制装置拓展教学活动在高中物理课程标准第三部分内容标准的教学活动建议中,多次提及要运用所学的物理原理和研究方法来设计控制装置,解决一些与生产和生活相关的实际问题。如:用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控声控开关;利用集成块制作简单的实用装置;用电磁继电器安装一个自动控制电路;调查日常生活中传感器的应用,对其中一种的工作原理、技术意义、经济效益进行分析;利用传感器制作简单的自动控制装置等
2、等。在人教版、上海教科版等高中物理课程实验教科书中,安排了不少设计控制装置的教学内容。这些新增加的内容非常适合学生开展课题研究或课外活动。我们在高二新课程物理教学中,师生共同设计和制作了各式控制装置,引发了学生很大的探索兴致,突破了传感器等新增内容的教学难点,取得了较好的教学效果。换电路。如光敏电阻将光照强度转换为电1传感器应用的一般模式阻,一般采用图1a的电路图,将电阻转换为大部分控制装置需要用到传感器。除极少数电压,然后再输入到下一级控制电路。又如驻传感器,如干簧管、双金属片等可直接用来控制设极体话筒将声音转换成电容,
3、一般采用图1b备外,一般的传感器输出的电信号都不能直接带的电路图,将电容转换成电压。动执行机构去实现控制动作,必须进行一系列的处理。传感器应用的一般模式为:传感器放大、转换电路继电器图1执行机构可控硅(2)执行机构指针式电表显示器指从传感器获得的信号,最终用来驱动继电数字屏器或可控硅,再去控制其他用电设备的开启或关计算机系统闭的控制装置。(1)放大、转换电路(3)显示器和计算机系统传感器将非电学量转换成的电学量(电流、电指从传感器获得信号后,最终用指针式电表、压、电阻、电容等)。其中电流、电压可以直接进行数字屏来显示测量的数据或用示波器显
4、示所测得放大,而后去带动执行机构实现控制动作,所以应的信号波形。也可将各类传感器获得的多个电信用时要用放大电路。而电阻、电容这些电学量号输入计算机,由计算机进行数据处理,并发出更必须先转换成电流或电压后才能被放大,再去带复杂的指令控制各种设备。一般应用于工业流水动执行机构实现控制动作。因此应用时要用转生产线上的自动控制。教学仪器与实验第24卷2008年第6期112高温报警器(1)实验目的根据教材中的例题,引导学生自制一个小型的简单的温度报警器。图4(2)装置与原理集成块74LS14(斯密特触发器);负温度系数热敏电阻,20时阻值为
5、1~2k;5V微型蜂鸣器;1k可变电阻R1;发光二极管2个。利用热敏电阻与温度的关系,通过逻辑电路控制图5蜂鸣器的报警。其电路图光敏电阻(或光敏二极管)将光照强度转换成见图2所示,做成一小盒图2电信号,经转换放大后控制可控硅的导通程度,从(如图3所示)。而控制灯泡的亮度。(3)演示及应用打开开关,加热热敏电阻,达到一定温度时报警灯和蜂鸣器会自动工作而报警。温度降低时,报图3警灯和蜂鸣器都停止图6工作。因此,可用于火警报警。3口哨声控开关(1)实验目的用口哨声来控制灯光。图7(2)装置和原理(3)演示及应用如图4所示,将声控开关(图4a)与22
6、0V将控制开关串联在220V路灯电路中,当环境40W灯泡串联后接在220V电源上(图4b)。口哨光照足够时,灯泡不会亮;用手捏住控制器或将控声传感器将口哨声转换成电信号,经放大后驱动制器放入信封中,即遮住周围光线,灯泡就亮了;继电器,控制电灯的开启和关闭,电路图如图5。若不完全遮住周围光线,则灯泡微亮。(3)演示及应用此控制装置可用于书写台灯自动调光,以防对着如图4a的小方盒吹一下口哨,灯泡亮近视,或者用于街道路灯的自动控制,晚上自动点了。再吹一下口哨,灯就灭了。因此,将其安放在亮路灯,白天自动关闭路灯。房内,晚上只要发一声口哨就可以控制灯,还可以
7、5用灯光显示声音的强度用其控制电风扇等家用电器。响应频率高低可通过调节图5中2只3300pF电容器的容量大小来(1)实验目的选择,制作时可根据自己的口哨频率进行设置。用灯光来控制声音的强度。(2)装置和原理(如图8、图9所示)4书写台灯自动控光控制原理:话筒将声音转换成电信号,经放大(1)实验目的后控制灯泡的亮度,声音强灯泡亮度高,声音弱灯用环境的光强来控制台灯光的强度。泡亮度弱。(2)装置和原理(如图6、图7所示)(3)演示及应用12EducationalEquipmentAndExperimentVol.24,No.6,2008本电
8、路均用普通元器件,参数如电路图12所示,继电器额定电压选4~5V,插座P选用图825两芯插座,电图12源
