(南京师范大学附属中学,江苏 南京 210003)

“水箱自动补水装置”或“水位自动控制装置”常常会出现在物理教材、习题所创设的情境中，提及这类“自动化”装置的制作时，人们往往会想到需要用水位传感器、计算机等复杂的设备。笔者选用简单的电子元器件，带领学生制作了一款“水箱自动补水装置”，该装置原理简单、成本低廉，演示效果好，其中使用的电子元器件均是学生在物理课或通用技术课中学习过的。使用该装置进行教学，可以揭开“自动化”装置的“神秘面纱”，让学生恍然大悟，意识到他们已有的知识完全可以设计出类似的甚至更高级的“自动化”装置，从而激发学生动手制作的兴趣和欲望，激活学生头脑中的物理知识，进而达到学以致用的目标。

1 “水箱自动补水装置”功能介绍

图1为一个深度为40cm左右的水箱，A点为水箱口，C点为水箱底，B点为水箱中下部的一个位置。当水箱中的水位从A点下降到B点时装置能够自动给水箱补水，当水位上升到A点时停止补水。

图1

2 “水箱自动补水装置”设计思路

(1) 将具体事物抽象为物理模型。水是导体，可以导电，有一定的电阻。当水满的时候，即水位在A点时，可以把AB之间的水看作一个电阻RAB，BC之间的水看作另一个电阻RBC，即AB、BC均为通路；当水位下降，处于AB之间时，可以认为AB之间断路，BC之间的水仍然为电阻RBC，即BC为通路；等到水位一直下降到B以下时，AB、BC均为断路。

(2) 根据需求形成逻辑工作表(表1)。

表1

(3) 选择电子元件。首先，可以将AB、BC的通断作为控制电路的控制动作，水泵的工作与否作为工作电路的结果，因此，需要继电器将控制电路和工作电路联系起来。……