简单的自动控制装置PPT课件免费下载2023

鲁科版 (2019)高中物理选择性必修 第二册课文《简单的自动控制装置》,完整版PPT课件免费下载，优秀PPT背景图搭配，精美的免费ppt模板。轻松备课，欢迎免费下载使用。
一、【实验探究】【实验目的】(1)设计并制作光报警装置。(2)设计并制作温度报警装置。(3)了解制作的报警装置的工作原理。
【实验器材】光敏电阻、_________(随温度升高阻值减小)、温度计、干电池、手电筒、烧杯、蜂鸣器、开关、导线、变阻器。
【实验原理与设计】1.实验的基本思想—— 控制变量法。(1)变量的控制要求：在物理实验中，要注意控制实验过程中的不同变量。(2)设计思路：控制温度和_____不变，改变滑动变阻器阻值，直至蜂鸣器报警。
(1)蜂鸣器在电流(电压)达到一定值时会报警；(2)控制光照强度不变，光敏电阻阻值_____；(3)控制温度不变，热敏电阻阻值不变；(4)改变滑动变阻器阻值，可以改变通过蜂鸣器的电流，引起报警。
【实验过程】一、实验步骤安装实验器材：(1)制作光报警装置。①按光报警器装置电路图组装好仪器；②将手电筒的亮度调至一挡，固定并照射光敏电阻；③将滑动变阻器调至最大阻值处；④闭合开关，逐步减小滑动变阻器阻值，直至蜂鸣器报警，记录滑动变阻器阻值、滑片所处位置，断开开关；
⑤将手电筒的亮度调至二挡，固定并照射光敏电阻重复③④；⑥将手电筒的亮度调至三挡，固定并照射光敏电阻重复③④；⑦填写表格，记录数据。
(2)制作温度报警装置。①按照温度报警器装置电路图组装好仪器；②将热敏电阻放置到温度较低的热水中，测出并记录温度；③将滑动变阻器调至最大阻值处；④闭合开关，逐步减小滑动变阻器阻值，直至蜂鸣器报警，记录滑动变阻器阻值、滑片所处位置，断开开关；⑤将热敏电阻放置到温度适中的热水中，测出并记录温度重复③④；⑥将热敏电阻放置到温度较高的热水中，测出并记录温度重复③④；⑦填写表格，记录数据。
【思考·讨论】(1)组装好电路后，闭合开关蜂鸣器立刻报警，该如何处理？(科学思维)(2)实验时应注意哪几方面的安全操作？(科学态度与责任)提示：(1)闭合开关后蜂鸣器立刻报警，说明回路中电流过大，可更换最大阻值更大的滑动变阻器。 (2)实验时手电筒不要对着人的眼睛直射；避免被热水烫伤。
二、数据收集与分析依据具体的实验操作记录，填写表格。
三、实验结论1.对于光报警器实验，滑动变阻器阻值变大时，蜂鸣器报警所需要的光照强度增大。2.对于温度报警器，滑动变阻器阻值变大时，蜂鸣器报警所需要的温度升高。四、误差分析偶然误差：温度计读数时造成的偶然误差，手电筒照射角度偏差造成的偶然误差。系统误差：测量时水温变化或者外部光照变化引起的测量误差。二、【思考与探究】
【思考·讨论】针对上述误差分析如何改进？(科学思维)提示：多人多次测量数据并取平均值；实验时动作快一些减少外部环境的变化。
类型一 设计报警电路【典例1】为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如表：
(1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。
(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻Rp(符号 ，阻值见图表)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)定值电阻：R1=10 kΩ，R2=20 kΩ，R3=40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干。
【解析】(1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如图所示的变化曲线。阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。
(2)因天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1；此电路的原理图如图所示。
答案：(1)见解析 (2)见解析
类型二 数据分析【典例2】小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
(1)由图乙可知，当环境温度为40 ℃时，热敏电阻阻值为_________Ω。当环境温度升高时，热敏电阻阻值将_________，继电器的磁性将_________(均选填“增大”“减小”或“不变”)。  (2)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱_________相连，指示灯的接线柱D应与接线柱_________相连(均选填“A”或 “B”)。 (3)图甲中线圈下端P的磁极是_________极(选填“N”或“S”)。  
(4)请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警。
【解析】(1)分析乙图，找到热敏电阻40 ℃对应的阻值为70 Ω；分析图像发现：温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大；(2)由题中“当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”，所以警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连；(3)由安培定则可判断出线圈的下端P的极性是S极；
(4)当线圈中的电流I=50 mA=0.05 A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警，所以控制电路的总电阻为：R总=60 Ω所以热敏电阻为：R=30 Ω由图乙可知，此时t=80 ℃所以，当温度t≥80 ℃时，警铃报警。答案：(1)70 减小 增大 (2)B A (3)S (4)环境温度大于等于80 ℃时，警铃报警。三、【典例分析】
1.(多选)如图所示的火灾报警装置，R1为热敏电阻，电源内阻不计，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加。当电铃电压达到一定值时，电铃会响。下列说法中正确的是( )A.要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势B.要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势C.要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移D.要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移
【解析】选B、D。要使报警的临界温度升高，R1对应的阻值减小，电路中电流会增大，电铃两端的电压会增大，而电铃电压达到一定值时，电铃会响，要使电铃的电压仍为原来的值，必须适当减小电源的电动势，相反，要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势，故A错误，B正确；要使报警的临界温度升高，R1对应的阻值减小，根据串联电路的特点可知，将使电铃的电压增大，要使电铃的电压仍为原来的值，可以把R2的滑片P适当向上移，以减小R2，相反，要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移，故C错误，D正确。
2.(多选)如图是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计。则下列说法正确的是( )A.温度低于警戒温度时，电铃报警B.温度高于警戒温度时，电铃报警C.温度低于警戒温度时，电铃控制电路处于通路状态指示灯亮D.温度高于警戒温度时，电铃控制电路处于通路状态指示灯亮
【解析】选B、C。温度升高，水银面上升，因水银是导体，当温度上升到金属丝下端所指温度时，控制电路被接通，电磁铁线圈就有电流通过，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使触点开关闭合，工作电路形成回路，电铃就响起来，发出报警信号，选项A错误，B正确。当温度低于警戒温度时，控制电路处于断路状态，电磁铁线圈没有电流通过，电磁铁没有磁性。此时指示灯通过常闭触点与工作电源接通，指示灯亮，选项C正确，D错误。
3.某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
(1)光强(E)是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd)。如图(a)所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：____________。 (2)如图(b)为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将_________(选填“A、B”或“C、D”)接照明电路。 (3)请在图(c)中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。(4)已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0=20.0 Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2cd时，照明电路恰好接通，则图(c)中定值电阻R=_________Ω。 
【解析】(1)由图(a)所示图像可知：随光照强度的增加光敏电阻阻值减小。(2)当较小的电流经过接线柱A、B流入线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使C、D两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过C、D带动机器工作了。可知A、B间接控制电路，C、D为间接被控电路，即：工作时，应将C、D接照明电路。
(3)光敏电阻、定值电阻、电源与L组成控制电路，C、D与灯泡组成工作电路，电路图如图所示：
(4)由图(a)所示图线可知，2cd对应的光敏电阻阻值：R光敏=18 Ω，由闭合电路欧姆定律可知： ，代入数据解得：R=22 Ω。答案：(1)随光照强度的增加光敏电阻阻值减小 (2) C、D (3)见解析图 (4)22四、【课堂练习】
【补偿训练】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，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点。要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑动头往_________(选填“左”或“右”)移动一点。