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(共38张PPT)
第一单元 第3课
反馈控制自动浇水
（教科版）八年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
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
操作中遵守高压电安全规范，对比桔槔与现代灌溉技术影响，形成正确使用设备、尊重知识产权的科技伦理观。
用主控板、继电器搭建浇水系统，编程控制水泵倒计时启停，实现传感器与执行器联动的数字化创新实践。
分解水泵工作步骤为检测、对比、执行模块，用流程图设计智能浇水逻辑，构建自动化系统抽象模型。
观察家电传感器检测过程，识别设备信息采集方式，理解温湿度数据触发设备决策，培养感知环境信息变化的意识。
02
新知导入
聚焦
动手制作智能浇水器，用湿度检测仪监测土壤，数据传给控制中心对比设定值。太干就自动浇水，像植物口渴会提醒喝水。全程自动循环，帮你体验"检测-调节"的精准控制原理。
02
新知导入
聚焦
议一议
很多家用电器都能"自己动脑子工作"！比如空调会自动检测温度调节冷热，请列举3种类似电器，并说明它们如何"检测→判断→行动"。
电饭锅
用温度传感器检测锅内温度，发现温度达到100℃就自动转成保温模式
03
新知讲解
冰箱
用温度计监控冷藏室，温度高了立刻制冷，低了就暂停降温
扫地机器人
用激光眼扫描房间，遇到障碍物自动绕路，没电了会自己跑回去充电
03
新知讲解
能量加油站
将系统的输出信息送到输人端，与输入信息进行比较，并利用两者的偏差进行控制的过程称为反馈控制。反馈控制是按偏差进行控制的，能让系统有抗干扰能力。智能浇水器能够比较设定的土壤湿度值与实际采集的湿度值，根据两者偏差，启动浇水功能，调节土壤湿度值，实现反馈控制浇水，具有较高的控制精度。有哪些常见装置可实现浇水功能呢？
智能浇水器通过"检测当前湿度→对比设定值→自动启动抽水小马达/开关水龙头/旋转喷头"实现精准控水，像给植物装了个会自我纠正的智能水管家。
议一议
在本单元的实验中使用的水泵如右图所示，它是卧式小潜水泵。请仔细观察，一起讨论、分析它是如何将水从一个容器泵入另一个容器的。
这个小水泵就像个"抽水小马达"！它的工作秘密藏在内部旋转叶片上：
1、吸水：通电后叶片高速旋转，把进水口附近的水"卷"进泵里（像快速转动的风扇把空气吸过来）
2、运水：旋转的叶片把水推向出水口方向，形成水流通道
3、排水：水流被旋转力量挤压，从出水口喷射到目标容器
03
新知讲解
03
新知讲解
能量加油站
潜水泵的工作过程
准备阶段：使用前必须让水管和泵里灌满水（就像用吸管喝水前要先吸满水）
旋转甩水：通电后小风扇飞速旋转，水流被离心力甩向四周（像转动雨伞时水珠被甩出去）
自动补水：当中心区域水被甩光，这里会形成"空泡泡"（真空低压区），外界的水在空气压力下立刻挤进来补充
分组讨论，在使用水泵浇水的过程中，如何控制水泵开始工作、停止工作？需要添加什么样的硬件设备？这个硬件设备受什么变量影响？
03
新知讲解
写一写
(1) 控制水泵的硬件设备可能是:
① 电流开关（继电器） → 像拍手开关灯一样，用弱电流控制水泵强电流的通断
② 自动水龙头（电磁阀） → 像感应水龙头，收到信号瞬间开闸放水
③ 智能小芯片（单片机） → 像大脑决策，综合湿度/时间数据后下令抽水
④ 湿度感应器 → 像植物口渴探测器，土壤一干就发抽水警报
分组讨论，在使用水泵浇水的过程中，如何控制水泵开始工作、停止工作？需要添加什么样的硬件设备？这个硬件设备受什么变量影响？
03
新知讲解
写一写
(2) 控制硬件设备工作的变量可能是:
① 土壤湿度检测值 → 湿度≤50%时启动，≥70%时停止（像手机电量低于20%提示充电）
② 定时器预设时间 → 设定每天下午6点自动浇水（像闹钟到点响铃）
③ 手动按钮信号 → 紧急情况下一键强制启动/暂停（像电梯紧急停止按钮）
④ 环境温度数据 → 高温天增加浇水频率（像天热时人要多喝水）
03
新知讲解
能量加油站
潜水泵的工作原理
电磁继电器 = 电控开关卫士
1 遥控指令：弱电流→电磁铁吸下衔铁（像钥匙开门）
2 通电工作：触点闭合→水泵/大功率设备启动
3 安全断电：断电流→弹簧拉回衔铁→触点分离（门自动锁）
核心功能：小电流控大电流，手不碰高压电！
当"泥土干度检测仪"发现花盆太干燥时，我们可以用 水泵+电控开关 自动浇水！现在需要设计一个 智能计时浇水方案：
倒计时启动：主控板发送"开始"指令（就像打开手机秒表）
抽水阶段：倒计时期间→电控开关闭合→水泵轰轰抽水（像拧开倒计时水龙头）
自动停水：倒计时结束→电控开关弹开→水泵停机（闹铃响就关水）
任务：根据系统控制示意图，画出这个"检测→定时浇水→停止"的流程路线图
03
新知讲解
做一做
03
新知讲解
做一做
实践
1.准备硬件：主控板x1、电池盒x1、电磁继电器x1、水泵x1。
03
新知讲解
实践
2.连接硬件：以小组为单位，按照下面的硬件连接图，将主控板、电磁继电器、电池盒、水泵按指定接口连接到一起。然后，编程实现对水泵的控制。
03
新知讲解
实践
3.编写程序。
（1）初始化。首先，设置两个变量，分别代表倒计时和时间值。倒计时初始值设置为0，时间初始值设置为3。然后，设置主控板液晶屏的显示界面，如下图所示。
03
新知讲解
实践
初始化参考程序，如下图所示。
03
新知讲解
实践
（2）编写两个采样时间按钮程序。
设置两个采样时间选择按钮，一个是30秒，一个是60秒。水泵运行时间设定程序如下图所示。
03
新知讲解
实践
（3）编写主程序。
在主程序中，先等待3秒，然后从主控板引脚P24输出高电平:电磁继电器导通，电池盒给水泵供电，启动水泵，同时开始10秒的倒计时，主控板界面上水泵状态变为“开”。倒计时结束后，引脚P24输出低电平，电磁继电器断开，水泵停止工作，主控板界面上水泵状态变为“关”。
03
新知讲解
实践
03
新知讲解
实践
4.运行调试。运行上述程序，并观察、分析结果。遇到问题时，尝试调试解决。
03
新知讲解
科技漫游
03
新知讲解
桔槔
你知道吗？早在3000多年前的商代，我国劳动人民就发明了一种"省力提水器"——桔槔（jié gāo）。这个巧妙的设计利用了最简单的杠杆原理，就像小朋友玩的跷跷板一样有趣！
科技漫游
03
新知讲解
结构三件套
横杆：用结实的长木杆当"提水手臂"
支架：竖立的高架子作为支点
配重：另一头绑上大石头当"省力助手"
科技漫游
03
新知讲解
工作四部曲
① 压杆取水：把水桶那头往下压，就像按跷跷板一样，让空桶浸入井中
② 装水蓄力：水桶灌满后，借助另一头石头的重量
③ 轻松提拉：轻轻一抬，大石头就像"隐形的帮手"把水桶提上来
④ 精准灌溉：直接把水倒入农田沟渠
科技漫游
03
新知讲解
省力小秘密
通过调节石头重量和支点位置，古人实现了"四两拨千斤"的效果。原本需要两个壮汉才能提上来的水，现在妇女儿童也能轻松完成，效率提升近10倍！这个设计比单纯用手提水节省70%的力气，就像给你的手臂装了个"省力弹簧"。
科技漫游
03
新知讲解
历史小彩蛋
《庄子》里记载，春秋时期农民用桔槔"一日可灌百畦"。直到今天，在我国部分农村还能见到这种古老智慧的活化石呢！它不仅是最早的省力机械之一，更为后来水车等农具的发明提供了灵感。
04
课堂练习
一、判断正误，正确的画”√“，错误的画”X“。
智能浇水器的土壤湿度传感器可以检测温度。（ ）
使用潜水泵前必须确保泵内注满水。（ ）
主控板编程时，倒计时变量初始值通常设置为0。（ ）
电磁继电器可以直接用手触摸强电部分操作。（ ）
水泵运行时，湿度传感器数据决定是否停止抽水。（ ）
X
√
X
X
√
04
课堂练习
二、选择题
1、智能设备（如空调）的完整工作流程顺序是？（ ）
A. 行动→检测→对比
B. 检测→对比→行动
C. 对比→检测→行动
D. 检测→行动→对比
2、潜水泵排水时，水流被推出的主要原因是？（ ）
A. 电力直接推动
B. 旋转叶片产生的离心力
C. 手动按压出水口
D. 外部气压挤压
3、电磁继电器在电路中主要起什么作用？（ ）
A. 放大电流
B. 用小电流控制大电流通断
C. 测量电压
D. 储存电能
B
B
B
05
拓展延伸
红绿灯的智能控制逻辑
时间表指挥官：预设不同时段的倒计时规则，比如早晚高峰延长绿灯时间。
车流侦察兵：地底线圈感应车流量，自动调整红绿灯时长（车多绿灯长，车少红灯快）。
05
拓展延伸
电子体温计比传统水银计强在哪
安全小卫士：不含易碎有毒的水银，意外摔坏也不会污染环境。
秒读小能手：10秒出结果+夜光数字显示，比等5分钟看细线更方便。
05
拓展延伸
超市扫码枪如何识别商品
黑白密码本：条形码的粗细条纹对应数字编码，像用条纹写隐形身份证号。
光速翻译官：激光扫描反射光差异，瞬间把条纹图案转成商品信息数字流。
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
了解反馈控制的概念
3
掌握潜水泵的工作原理
4
完成课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
反馈控制自动浇水
07
板书设计
反馈控制自动浇水
1、进行新知引入
2、了解反馈控制的概念
3、掌握潜水泵的工作原理
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、简述智能空调如何实现自动调节室温
08
课后作业
1.电饭锅自动切换到保温模式，是因为检测到锅内温度达到_____℃。（100）
2.潜水泵通过内部叶片的快速旋转产生______力，将水甩向出水口。
3.古代提水工具桔槔利用______原理实现省力提水。
100
离心
杠杆
08
课后作业
2、简答题
简述智能空调如何实现自动调节室温。
空调通过温度传感器检测当前室温，与设定温度对比，若高于设定值则启动制冷，低于则停止，循环控制。
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