对教科书《物理·选修3－2》“问题与练习”中一道题目的质疑

对教科书《物理·选修3-2》“问题与练习”中
一道题目的质疑

梁继鲁陈万军王红艳梁定樑

(华师一附中博乐分校新疆 博乐833400)

摘 要：“ 普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3-2》”第六章“传感器”第3节 实验：传感器的应用(第64页)中“问题与练习”的第1题,从学生所学的电路的知识来分析，这个防盗报警电路起不到报警作用．

关键词:传感器防盗报警电路质疑

收稿日期：(2015-05-21)

“普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3-2》”第六章“传感器”第3节 实验：传感器的应用(第64页)中“问题与练习”的第1题是这样的：

“ 图1是一个简单的磁控防盗报警装置．门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的电路．睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来．

请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路的工作．”

图1　防盗报警电路

与教材配套的“教师教学用书”第146页所给的“解答与说明”是：

“门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸合，使触发器(非门)的输入端为低电平，则其输出端为高电平，与电源的电压很接近．于是蜂鸣器两端的电压很小，不会发声．若盗贼将门打开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离，使触发器(非门)的输入端跳变为高电平，则其输出端变为低电平．于是蜂鸣器两端达到了工作电压，就发出叫声报警．

使用本节课内实验2的器材，将热敏电阻改为干簧管，再找一块小的永磁体，就可以做这个实验了．”

我们认为，从学生所学的电路的知识来分析，这个防盗报警电路起不到报警作用．教材的编者在这里将电路弄得过于简略！因为高二的学生没有足够的关于逻辑电路、模拟电路、数字电路等方面的知识．“教师教学用书”所给的解答也只是泛泛而谈；并且将图2中的热敏电阻直接换成干簧管，按问题1所述电路进行安装，报警器也不能正常工作！下面分别谈谈我们的看法．

图2　温度报警电路

问题1中电路接通后，如“教师教学用书”所述：门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸合，使触发器(非门)的输入端为低电平，则其输出端为高电平，与电源的电压很接近．于是蜂鸣器两端的电压很小，不会发声；若盗贼将门打开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离，此时电池已经悬空，不能对电路正常供电．蜂鸣器不会发出报警声，因而也就失去报警功能！为了能让报警器正常工作，我们认为应该对原电路稍加改进：将干簧管两端并联一个适当阻值的滑动变阻器．这样的话，当盗贼将门打开时，永磁体远离干簧管，两个簧片分离，使触发器(非门)的输入端跳变为高电平，其输出端变为低电平．于是蜂鸣器两端达到了工作电压，就发出叫声报警．

将图2温度报警电路中的热敏电阻直接换成干簧管，按问题1所述电路进行安装，报警器也不能正常工作！电路接通后，门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸合，使触发器(非门)的输入端为高电平，其输出端为低电平，蜂鸣器两端达到了工作电压，就发出叫声报警；若盗贼将门打开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离，使触发器(非门)的输入端跳变为低电平，则其输出端变为高电平，蜂鸣器两端的电压很小，不会发声．这种装置在有盗贼时不发声，无盗贼时总发声，是一个干扰人们正常休息的“干扰器”！要想利用干簧管和图2的器材做一个报警器，电路需改动：将RT换成适当阻值的滑动变阻器，R1换成定值电阻，将干簧管与R1并联即可．

报警器的逻辑电路可设计成如图3所示电路．

另：如图4所示，利用理想变压器的特性，可以发现U2=-U1，于是，当左端输入电平为+6V，右端的输出电平为0V．由此可起到非门的作用．

图3

图4