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(共40张PPT)
第三单元 第2节
小球定位探原理
（北师大）六年级
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
能够了解加速度传感器在安全监测（车辆安全、地震检测）、健康记录等领域的正向价值。
能够借助流程图、三轴坐标系、表格等数字化工具，分析传感器工作原理与游戏控制逻辑。
能够梳理乒乓球平衡游戏的完整流程，理解 “判断传感器数据 — 调整坐标 — 更新 LED 显示” 的循环逻辑。
能够感知三轴加速度传感器可采集空间三维加速度数据，理解加速度正负、数值大小与主控板倾斜状态的对应关系。
03
新知讲解
看右图，“根据加速度传感器判断实验主控板倾斜状态”和“根据实验主控板状态调整乒乓球位置”是游戏阶段的关键。
硬件加速来传感
03
新知讲解
那加速度传感器如何检测实验主控板的倾斜状态。
硬件加速来传感
03
新知讲解
三轴加速度传感器是一种常见的加速度传感器，用于获取空间中三个互相垂直方向的加速度。
硬件加速来传感
如图所示，我们使用x，y，z三个轴表示这三个方向。
03
新知讲解
三轴加速度传感器获取的手机在三个方向的加速度。因为地球附近重力加速度约为9.8m/s2。
硬件加速来传感
03
新知讲解
当手机正面朝上时，z轴方向的加速度值为9.8m/s2。
硬件加速来传感
当手机正面朝下时，z轴方向的加速度值为-9.8m/s2。
03
新知讲解
通过检测加速度的变化，加速度传感器可以获取设备的运动状态(如静止、匀速运动或某个方向的速度变化趋势)。
硬件加速来传感
03
新知讲解
加速度传感器应用广泛，可以用于记录步数、车辆安全检测、地震检波、姿态检测、智能控制等。
硬件加速来传感
03
新知讲解
硬件加速来传感
03
新知讲解
想一想
加速度传感器有哪些主要作用
1、检测运动与姿态：感知物体倾斜、摇晃、翻转，比如手机横竖屏切换、计步、平板平衡。
2、测量加速度：检测物体加速、减速、震动，用于汽车安全气囊触发、振动监测。
3、定位与导航辅助：配合 GPS，修正位置、判断移动状态，提升导航精度。
03
新知讲解
在我们的实验主控板上，三轴加速度传感器的位置及三轴指向如下图所示。
倾斜状态作判断
03
新知讲解
加速度传感器获取的加速度值可以是0、正数或负数。如果为0，表明实验主控板在该方向上没有倾斜;
倾斜状态作判断
03
新知讲解
倾斜状态作判断
如果是正数，表示实验主控板倾斜方向与轴的正方向(轴的箭头所指的方向)一致；
如果是负数，表示实验主控板倾斜方向与轴的正方向相反
03
新知讲解
倾斜状态作判断
数值的大小表示在该方向上加速度的大小，它是重力加速度的倍数。
03
新知讲解
倾斜状态作判断
当加速度传感器在x轴方向的值为-2时，表示实验主控板倾斜方向与x轴正方向 (相同/相反)，获取的加速度值是重力加速度的 倍，即 m/s2
相反
0.204
-19.6
03
新知讲解
倾斜状态作判断
如右表所示，通过获取加速度传感器x轴和y轴方向上的数值，可以判断实验主控板的倾斜状态。其中，建模图是沿着实拍图水平方向逆时针旋转45°而来的。
实拍 建模 参数说明
x=0, y=0, z=1
x=0, y<0, z>0
x=0, y>0, z>0
y=0, x<0, z>0
y=0, x>0, z>0
03
新知讲解
倾斜状态作判断
当实验主控板水平放置时，受到重力影响，z轴方向上的数值为1。
小贴士
03
新知讲解
游戏流程我来断
右图是根据加速度传感器获取的实验主控板状态调整乒乓球位置的流程图，请分析该图，回答问题。
03
新知讲解
游戏流程我来断
(1)当 乒乓球的坐标x会减1。
(2)当加速度传感器x轴方向的加速度小于-0.2时乒乓球的坐标x会减1。
(3)在判断完x轴方向的加速度后，程序接着判断 轴方向的加速度，用以确定乒乓球的坐 应该如何变化。
(4)当 时，乒乓球的坐标y会加1。
加速度传感器 x 轴方向的加速度大于 0.2
y
y
加速度传感器 y 轴方向的加速度大于 0.2
03
新知讲解
游戏流程我来断
(5)当 时，乒乓球的坐标y会减1。
(6)如果在x轴方向的加速度小于0.2，且大于-0.2，
乒乓球的坐标x (不变/变化)。
(7)如果在y轴方向的加速度小于0.2，且大于-0.2，
乒乓球的坐标y (不变/变化)。
(8)当乒乓球的坐标x和坐标y均 (没有发生/发生)变化时，在原有位置熄灭的LED又会被重新点亮，这个时间非常短暂，可以视为乒乓球的位置没有移动。
加速度传感器 y 轴方向的加速度小于 - 0.2
不变
不变
没有发生
03
新知讲解
游戏流程我来断
在上面的流程中，当传感器检测到x轴方向的加速度大于0.2时，我们为什么要把乒乓球的坐标x加1呢
1、板子向x 轴正方向倾斜 → 现实里小球会往 x 轴正方向滚；
2、程序里用坐标变化模拟滚动，x加1就代表小球向 x 轴正方向移动一格；
3、反之：加速度小于 - 0.2（板子向 x 轴负方向倾斜），小球坐标x减1，向负方向移动。
4、简单说：板子倾斜方向 = 小球移动方向，用坐标加减实现滚动效果。
03
新知讲解
游戏流程我来断
当传感器检测到x轴方向的加速度大于0.2时，实验主控板的倾斜情况如右图所示
03
新知讲解
游戏流程我来断
我们根据加速度传感器的值判断当前实验主控板的倾斜状态，就能推断乒乓球的移动方向，计算新的坐标。
比如:右图的情形对应坐标x减1，
03
新知讲解
游戏流程我来断
对应坐标y加1
对应坐标y减1
03
新知讲解
坐标数值算一算
根据之前的流程图，在右表中填写不同轴的加速度情况下乒乓球坐标。
x轴方向加速度 y轴方向加速度 坐标x 坐标y
0.5 0.1 加1 不变
0.15 0.3
0.1 0.1
-0.5 0.1
0.15 -0.3 减1
不变
加 1
不变
不变
减 1
不变
不变
03
新知讲解
坐标数值算一算
加速度传感器在其他应用的实例
1、手机、平板：自动横竖屏切换、摇一摇、计步、手机跌落自动锁屏保护。
03
新知讲解
坐标数值算一算
加速度传感器在其他应用的实例
2、汽车安全气囊：检测到剧烈碰撞加速度，瞬间弹出气囊保护乘客。
03
新知讲解
坐标数值算一算
加速度传感器在其他应用的实例
3、平衡小车、机器人：通过倾斜角度自动调整姿态，防止侧翻。
03
新知讲解
评价卡
评价卡 我能说出三轴加速度传感器如何帮助实验主控板检测倾斜状态。
我能说明实验主控板的加速度与乒乓球位置的关系。
04
课堂练习
一、选择题
1、加速度传感器 x 轴数值大于 0.2 时，代表主控板向（）倾斜
A. x 轴正方向 B. x 轴负方向
C. y 轴正方向 D. y 轴负方向
2、手机自动横竖屏切换，主要依靠（）实现
A. 温度传感器 B. 加速度传感器
C. 声音传感器 D. 红外传感器
A
B
04
课堂练习
3、本实验中，加速度在 - 0.2~0.2 之间时，乒乓球坐标会（）
A. 加 1 B. 减 1
C. 不变 D. 随机变化
4、汽车安全气囊触发，利用加速度传感器检测（）
A. 温度变化 B. 剧烈碰撞的加速度
C. 光线强弱 D. 声音大小
C
B
04
课堂练习
二、判断题
1、加速度传感器数值为负，代表倾斜方向与对应轴正方向相反。（）
2、本实验中，先判断 y 轴加速度，再判断 x 轴加速度。（）
3、智能手环计步功能，应用了加速度传感器。（）
4、加速度传感器 y 轴加速度小于 - 0.2 时，乒乓球坐标 y 加 1。（）
√
X
√
X
05
拓展延伸
生活中的传感器
05
拓展延伸
生活中有哪些常见的传感器
1. 加速度传感器：手机横竖屏切换、手环计步、汽车安全气囊、平衡车。
2. 温度传感器：空调、冰箱、体温计、热水器，用来检测温度高低。
3. 红外传感器：自动门、感应水龙头、遥控器、楼道感应灯。
05
拓展延伸
我们可以使用加速度传感器完成哪些实验
1、 倾斜报警器实验：板子倾斜角度过大（加速度超出阈值）时，蜂鸣器发出报警声。
2. 简易水平仪实验：检测 x、y 轴加速度，判断板子是否水平，水平时指示灯亮起，倾斜时熄灭。
08
板书设计
小球定位探原理
一、硬件加速来传感
二、倾斜状态作判断
三、游戏流程我来断
四、坐标数值算一算
课后作业:
1、选择一个加速度传感器、在父母陪同下网上查询加速度传感器相关资料并记录。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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