资源简介

(共42张PPT)
主题二 任务五
学习探究新工具
（桂科2025版）八年级
下
1
核心素养目标
3
活动目标
5
练习提升
7
拓展延伸
2
新知导入
4
新知讲解
6
开拓视野
活动日志
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
设计弱势群体物联网应用时，考虑数据安全与伦理，如语音避障系统的密码防护与数据脱敏处理。
会用mPython编写传感器代码，利用平台生成图表，提出数据异常报警等优化方案。
能将实验分解为数据采集、传输、分析模块，理解传感器校准与阈值判断逻辑，完善物联网系统流程图。
能通过实验案例识别物联网数据的价值，如用传感器替代人工记录；关注气象数据对比及设备漏洞可能导致的隐私泄露风险。
02
新知导入
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
数学课上，老师利用距离传感器帮助同学们理解距离、半径、直径等概念；物理课上老师利用加速度传感器帮助同学们加深对速度的理解。物联网技术让许多抽象的概念变得具象化，为学习带来了诸多便利。
02
新知导入
传统测重力实验有什么不足？
人工加砝码时要同时看测力计刻度，容易读数不准或记录错数据。
02
新知导入
思考
物联网对实验数据存储有什么帮助？
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
以前手写表格可能弄丢或抄错，现在数据直接存在云端，随时用电脑或手机调取分析，还能分享给同学一起讨论，实验效率提高了。
02
新知导入
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
传统测重力实验中人工读数的误差，在力传感器自动上传数据并生成线性图表的系统中被显著降低。
物联网平台的云端存储功能，让实验数据可随时调取分析，避免了手写表格丢失或抄错的风险。
02
新知导入
讨论
三人一组进行交谈，结合自己的经历，说一说你在学习上曾经遇到过哪些令人难以理解的概念或内容。将这些问题记录下来并展开讨论，看看它们能否通过物联网技术解决。
03
新知讲解
小组成员问题记录：
小明：数学课上的“速度-时间图像”看不懂，总想不通为什么曲线是那样画的。小红：生物课的“种子发芽实验”结果不稳定，自己每天手动记录总出错。小刚：地理课的“气候类型”死记硬背，搞不清真实数据怎么对应。
讨论解决思路（物联网技术）：小明的问题：用物联网测速小车，自动生成速度变化曲线图。小红的问题：用温湿度传感器+摄像头监控种子，平台自动记录发芽天数、环境数据，省去手写表格。小刚的问题：用物联网气象站对比不同地区温湿度数据（比如海南和内蒙古），直接看平台图表区分气候类型。
思考
探究“重力的大小跟质量的关系”是一个科学实验，实验者需要在实验过程中记录不同质量的物体所受的重力大小。实验结束后，还需要对实验数据进行处理和分析，探讨物体所受重力大小与质量的关系。能否利用物联网技术开展这一探究实验呢？请你思考以下问题：
03
新知讲解
思考
1.该科学实验涉及哪些实验量？哪些实验量可以通过物联网技术获得？
03
新知讲解
需要测量的量：质量（用砝码）、重力大小（用传感器测）。
物联网能直接获取的量：重力大小（通过力传感器自动测量）、时间（数据上传时间自动记录）。
例子：传统实验要一边加砝码一边盯着测力计读数，手忙脚乱；用物联网的话，加砝码后数据自动生成曲线图，还能标出哪次测量可能有问题，超省心！
思考
2.与传统的实验方法相比，利用物联网技术探究“重力的大小跟质量的关系”实验有哪些优势？
03
新知讲解
自动记录数据：传感器测完重力直接传到电脑或手机，不用手写表格，避免抄错。
实时看结果：比如加一个砝码，图表立刻显示重力变化，能马上发现“质量越大，重力越大的规律”。
数据存云端：实验后随时登录平台查看，还能分享给同学一起分析。
减少人为误差：传感器比弹簧测力计更精准，不会因“看刻度不准”出错。
探究
请以小组合作的方式，分析“重力的大小跟质量的关系”实验探究系统的基本功能需求完成以下任务。
03
新知讲解
探究
1.需求分析及功能实现。在实验过程中，如何利用该系统测量不同质量物体的重力，以及分析重力的大小与质量的关系？请分析各个环节的功能需求及用到的实验设备、平台，并填写在横线上，完成图2-5-1。
03
新知讲解
探究
采集数据环节：通过 重力传感器 采集数据
传输与存储环节：将获取的数据发送并存储在 云 平台上
分析处理数据环节：利用 云 平台上的数据，分析 线性关系
03
新知讲解
探究
2.算法分析及流程图完善。将图2-5-2中空缺的部分补充完整，并从中选择合适的图形在右边绘制出完整的流程图。
03
新知讲解
探究
开始
设置网络及物联网络服务平台
获取 传感器 数据
上传数据到 云 平台
数据 是否在阈值区间
结束
03
新知讲解
小贴士
力传感器是用于测量力的大小的I2C通信类设备（见图2-5-3）。力传感器中间按钮为置零按钮，测量数据前需按下置零按钮进行校准。测量时，需要将物体水平放置在圆盘上。
03
新知讲解
做中学
模拟搭建“重力的大小跟质量的关系”实验探究系统。
1.硬件清单：主控板x1、力传感器x1、4Pin线x1、Type-C数据线x1、砝码多个带有热点功能的计算机x1。
03
新知讲解
做中学
2.连接设备。用4Pin线将主控板和相关传感器连接起来（见图2-5-4），并通过Type-C数据线接入计算机。
03
新知讲解
做中学
3.程序编写。
（1）进入物联网服务平台，添加项目及设备，完成各项配置。
（2）打开mPython软件，添加网络应用，编写程序。
03
新知讲解
做中学
①将重力测量值显示在OLED屏上，代码如图2-5-5所示。
03
新知讲解
做中学
②发送数据至物联网服务平台，完整代码如图2-5-6所示。
03
新知讲解
做中学
4.程序测试。
①运行程序，查看结果，如图2-5-7所示。
03
新知讲解
做中学
②逐级增加砝码，将显示屏上的数据记录在表2-5-1中。
03
新知讲解
实验次数 1 2 3 4 ......
质量m/kg 0.1 0.5 1 2 ......
重力G/N 1.02
表2-5-1
做中学
5.分析处理数据从物联网服务平台生成的可视化图表（见图2-5-8 ）可知，当质量逐渐增加时，重力一段一段地变大。
03
新知讲解
做中学
6.实验结论。综上可知：
物体受到的重力大小与其质量成正比，但实验中因传感器或设备反应延迟，重力显示为阶段性增大（质量增加时，重力先变大，停一会儿，再继续变大）。这说明重力大小确实与质量有关，但测量设备可能存在微小误差。
03
新知讲解
讨论
基于物联网技术开展学习探究活动，你能否总结出相关的操作步骤或方法？谈谈你对“物联网技术是一种支持学习探究活动的新型工具”的理解。
03
新知讲解
操作步骤：①连设备（传感器+主控板+电脑）→ ②绑设备（物联网平台配置）→ ③写代码测重力并传数据 → ④加砝码看图表 → ⑤分析“质量越大，重力越大”。
物联网技术的作用：能自动记录数据、生成曲线图（比如“重力一段段变大”），还能用手机远程看实验，像给科学课装了个“智能小助手”，让学习更省事、更有趣！
任务拓展
物联网技术还可以应用在哪些科学实验中呢？请选择其中一个，提出你的实践思路。
03
新知讲解
选主题：挑个你关心的，如家里植物或房间温度。
找设备：找个能测数据的小物联网设备。
连设备：把设备连手机或电脑，看实时数据。
观数据：看数据变化，想它意味着什么。
得结论：根据数据，简单说出你的发现。分享它：告诉家人朋友你的发现。
物联网技术像小魔法，让东西能“说话”。用它来探究，就像有个小助手帮你“看”。看看数据，学学新东西，学习更好玩。
小结
03
新知讲解
拓展
在我们温馨的社会大家庭中，每一位成员都值得被关怀与呵护，尤其是那些在生活中面临诸多不便的弱势群体。以小组为单位，设计一款物联网创意应用，以科技之光点亮他们的日常。例如：针对肢体行动不便的群体，可以设计智能环境监测系统;为便利视障人士安全出行，可以设计语音避障系统……
03
新知讲解
04
拓展延伸
物联网数据安全挑战
设备漏洞：
智能设备存在安全缺陷时，可能被远程操控泄露信息。
数据拦截：
传输中的物联网数据可能被黑客中途窃取或篡改。
04
拓展延伸
物联网数据安全挑战
密码风险：
简单密码易被破解，导致设备控制权丢失。
隐私泄露：
联网设备可能收集家庭作息等敏感数据并外泄。
04
拓展延伸
物联网数据安全挑战
网络攻击：
黑客攻击可能让城市物联网系统（如电网）瘫痪。
数据倒卖：
部分企业非法交易用户数据牟利，侵犯个人权益。
07
活动日志
活动日志 班级：XX 姓名：XX
活动名称 学习探究新工具
活动环节 1 了解实验原理 口 2 掌握实验需求与流程 口 （在对应环节画V）
活动完成内容 模拟搭建“重力的大小跟质量的关系”实验探究系统
活动完成度 口口口口口口口口口(100%)
活动小结 问题与反思：语法错误、编辑错误。
改进的方法：加强对科学实践方法的理解。
08
板书设计
学习探究新工具
1.进行新知引入
2.了解实验原理
3.掌握实验需求与流程
4.完成课堂练习
5.进行知识拓展
09
课后作业
01
根据本课内容，绘制“重力的大小跟质量的关系”实验探究系统的流程图。
09
课后作业
02
学完本节课，和同学们讨论“重力的大小跟质量的关系”实验数据。
09
课后作业
1、小红在生物课的“种子发芽实验”中遇到的问题，物联网技术如何解决？（ ）
A. 用测速小车记录生长速度 B. 用摄像头手动拍摄发芽过程 C. 用温湿度传感器和摄像头自动记录数据
D. 用地理气象站调整温度
2、在“重力与质量关系”实验中，物联网技术无法直接测量的量是？（ ）
A. 重力大小 B. 数据上传时间 C. 物体质量 D. 环境温度
3、物联网技术相比传统实验的优势不包括以下哪项？（ ）
A. 自动生成数据图表 B. 需要手动记录所有数据 C. 实时查看实验结果 D. 减少人为读数误差
4、物联网技术可以帮助小刚解决地理课“气候类型”问题的方案是？（ ）
A. 用测速小车对比两地速度 B. 用摄像头拍摄气候图片 C. 手动记录温度变化 D. 用物联网气象站对比温湿度数据
C
C
B
D
09
课后作业
6、请简述物联网技术在“重力与质量关系”实验中的操作步骤。
7、使用力传感器前需要按下置零按钮校准。（ ）
8、物联网实验数据只能存储在本地计算机中。（ ）
9、重力实验中，传感器显示重力“阶段性增大”说明实验结论错误。（ ）
操作步骤为：①连接传感器、主控板和电脑；②在物联网平台绑定设备并配置参数；③编写程序测量重力并上传数据；④逐步增加砝码，观察实时生成的数据图表；⑤分析图表得出“重力与质量成正比”的结论。物联网技术通过自动记录和实时显示数据，使实验更高效、直观。
错
对
错
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