火警报警器例题的量化处理第29卷第2期20o8年物理教师。29No。2(2008)火警报警器例题的量化处理顾怀金(东台市时堰中学,江苏盐城)新课程要求课程在内容上能够体现时代性,基础性和选择性。这既是课程自身发展的内在要求,也是这次新课程基本理念之一。人民教育出版社出版的这套实验教科书在这些方面作了一些有益的尝试。比如,关注到数字电路已经广泛应用于国民经济的各个领域以及人们日常的工作和生活中,并且随着科技的进步,其应用必将更加广泛,深入,为此在实验教科书选修3—1电路模块中增加了"§3。10简单的逻辑电路"这一节,试图让学生通过初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用,进而引领学生进入数字世界,从而拓展学生的认识视野。这部分新的教学内容体现了时代性和基础性,也给高中教师的教学带来了新的挑战。尤其是例题1的讲解。原题:原书图2。10—14是一个火警报警装置的逻辑电路图。是一个热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是一个阻值较小的分压电阻。(1),(2)略。P图1(3)为了提高该电路的灵敏度,即报警温度调得稍低些,R的阻值应大一些还是小一些?教科书中提供的解释:若R较大,由于它的分压作用,两端的电压不太高,则外界温度不太高时,就能使P,X之间电压降到低电压输入,电铃就能发声。

因此R较大,反应较灵敏。笔者在自己所教的其中一个班级讲授这部分内容时也按课本这种定性的方法来处理,但学生理解起来有一定的困难,教学效果也不佳。于是笔者尝试另辟途径,将此问题进行了量化处理,在另一个班级教学中取得了成功。无论学生在课堂上的反应,还是课后的作业情况,均好于前者。下面提供了笔者对此问题的量化处理的过程,以与同仁探讨。因滑动变阻器R与热敏电阻R串联,故由串联电路的结论有,热敏电阻上分配到的电压=RtUDp,Uz。=+5V。讨论(1)外界温度t升高,将导致热敏电阻的阻值下降,从而导致热敏电阻R上分配到的电压u下降,由于后接"非"门,因此当热敏电阻上分配到的电压降到某一低电压时,比如记为0,将会触发后接"非"门,从"非"门输出高电压,于是电铃响起来;(2)由(1)讨论可知,热敏电阻R上分配到的电压为0,这是触发"非"门输出高电压的门槛,我们不妨把其称为触发"非"门的临界电压。对应热敏电阻R为临界电阻,记为Rio,从而临界电压。=Rto,对应的外界温度t为临界温度,记为t0;(3)外界温度￡R此时热敏电阻上分配到的电压uR=Rturr一,~。RR+i。=0,即>电铃不响。结论:(1)外界温度￡≥t0时,热敏电阻值RR￡0'热敏电阻R上分配到的电压>f0,电铃不响。

现在讨论的问题是,要想提高该电路的灵敏度,即使报警温度调得稍低些,如何调节滑动变阻器R接人电路的有效阻值?报警温度调得稍低些,即要求调节后的I临界温度t。原先的临界电阻R0。因为热敏电阻R上分配到的电压=R+t_R。rr一,~。RR+tRo。rr=。,即Um>Um。,电铃不响。若要电铃重新响起,则要求现在分配到热敏电阻R上的电压降到"非"门的I临界电压UR加(应当明确,不论电阻R,怎么变化,只影响R上分配到的电压/JR,"非"门的触发条件即I临界电压始终不变),为此只有使滑动变阻器的有效电阻R变大一些。(收稿日期:2007—09—07)一25—