资源简介

(共14张PPT)
八年级信息技术 · 第2课
传感之古今未来
从古代的指南针到今天的智能手环，
传感器怎样扩展了人类的感知能力？
学习目标
这节课，我们要达成两个目标
01
了解传感器的由来及发展趋势，感受信息科技给生活带来的益处。
02
了解传感器的基本工作原理，认识传感器在物联网中的重要作用。
课程导航
古
传感器的起源
指南针、日晷——古代的感知工具
今
认识传感器
定义、结构、工作原理与种类
未来
发展趋势
集成化、智能化、微型化
核心问题：传感器是什么？它从哪里来？怎样工作？又将走向何方？
认识传感器
传感器是什么？
为什么说它是物联网的"感觉器官"？
人用眼睛看、耳朵听、鼻子闻、舌头尝、皮肤触摸——
靠眼、耳、鼻、舌、身来感知周围的世界。
那么，没有生命的物联网设备，靠什么来"感知"呢？
带着这个问题，让我们从一个类比开始认识传感器
课前导入：感知在物联网中的作用
传感器：物联网的"感觉器官"
感知在物联网中起着决定性的作用。传感器是物联网的感觉器官，就如同人的眼、耳、口、鼻、舌等，用于获取目标对象的各种数据。
人类感官 vs 传感器
人类感官
对应传感器
眼睛（视觉）
图像传感器、光敏传感器
耳朵（听觉）
声音传感器
鼻子（嗅觉）
气体传感器
舌头（味觉）
味觉传感器、湿度传感器
皮肤（触觉/温度）
温度传感器、压力传感器
关键理解：传感器就像物联网的感官，把物理世界的各种信息转换成设备能处理的电信号。
2.1 传感器的起源
传感器是现代发明吗？古代也有"传感器"
人类文明进步的重要标志是制造和使用工具。传感器其实由来已久——我国古代的伟大发明就具有感知能力。
古代的"传感器"
指南针（司南）
感知地磁方向，输出方位信息。古代航海和导航的重要工具。
日晷
感知太阳光照角度，输出时间信息。古代的"时钟"。
古代传感器的特点：基于简单的物理原理（如磁力、光的投影），依赖人们对周围环境的长期观察和经验积累而设计，结构简单但精度相对较低。沙漏、漏水刻漏等也可以视为古老的传感器。
思考：古代传感器和现代传感器有什么相同和不同之处？它们都能"感知"某种物理量并输出信息，但工作原理和精度有很大差别。
指南针（勺式）
日晷
学习活动 1 · 探究讨论
古代还有哪些"传感器"？
任务：上网查找材料，说一说古代还有哪些传感器。它们分别实现了什么感知功能？它们的输入和输出分别是什么？
除此之外还有：
沙漏 / 漏刻
感知：时间流逝 输入：沙/水流动 输出：时间刻度
地动仪（张衡）
感知：地震方向 输入：地面震动 输出：方位指示
圭表 / 浑天仪
感知：日影/天体位置 输入：光照/星象 输出：节气/坐标
讨论要求：四人一组，选择一个古代传感器深入研究，分析它的感知对象、工作原理、输入和输出。5 分钟后派代表分享，比一比哪组找到的古代传感器最有趣。
2.2 认识传感器
传感器是怎样工作的？
传感器的定义
传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，以满足数据的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
基本结构与工作原理
输入
被测量
核心部件
敏感元件
核心部件
转换元件
输出
可用信号
计算
信号调理与 数据处理
敏感元件直接感受被测量并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将其转换为电信号；经计算调理后输出可用信号
举例：声音传感器的工作过程——被测量是声波，敏感元件（麦克风）将声波转换为微弱电信号，转换元件和计算电路将其放大、调理为可用的电信号输出。
传感器的种类与应用
无处不在的传感器，扩展了人类的感知能力
机械扩展了人类的体力，计算机扩展了人类的智力，无处不在的传感器则扩展了人类的感知能力。
常见的传感器种类
温度传感器 —— 感知温度
光敏传感器 —— 感知光线
声音传感器 —— 感知声波
图像传感器 —— 感知图像
加速度传感器 —— 感知运动
红外传感器 —— 感知红外
土壤湿度传感器 —— 感知湿度
气压传感器 —— 感知气压
特点一：同一种传感器可应用于不同领域。温度传感器既可用于工业监控温度，也可用于医疗监测体温。
特点二：同一功能可用不同传感器实现。测量无人机飞行高度，既可用气压传感器，也可用超声波传感器，还可用红外传感器。
学习活动 2 · 联系生活
传感器藏在哪里？从家电到火星车
1
家用电器中的传感器
洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器中是否有传感器？
如果有传感器，这些传感器有哪些功能和作用？
提示：冰箱里有温度传感器控制制冷；洗衣机有重量传感器判断衣物多少；空调有温度和湿度传感器调节环境；可以拆开观察或查阅说明书。
2
"祝融号"火星车的传感器
"祝融号"火星探测车可能安装了哪些传感器？
分别有什么作用？
提示：火星车需要感知地形（图像/避障传感器）、温度（温度传感器）、大气成分（气体传感器）、磁场（磁强计）、风速（风速传感器）等，才能在陌生环境中安全工作。
讨论要求：每组任选一题，结合生活经验和上网搜索，列出至少 3 种传感器并说明作用，5 分钟后分享。
2.3 传感器的发展趋势
传感器的未来：更小、更强、更智能
传感器作为物联网的基础，应用越来越广泛。物联网的发展又对传感器提出更高的要求。
发展方向
体积更小 —— 微型化
功能更强 —— 多功能集成
价格更低 —— 普及化
检测更准确 —— 高精度
使用更灵活 —— 多场景适配
产品更节能 —— 低功耗
以计步功能为例：从简单的计步器（仅加速度传感器）→ 活动追踪器（加速度+压力传感器）→ 物联手环（加速度+压力+陀螺仪+心率传感器）→ 物联手表（加速度+压力+陀螺仪+心率+GPS+温度等传感器），集成的传感器越来越多。
发展趋势：传感器已经从简单的电子零件，逐步变成具有感知、计算、存储、传输等功能的集成化装置。
计步设备的发展
拓展与提升
手机为什么越来越智能？
手机之所以越来越智能，很重要的原因就是集成了越来越多的传感器。你知道手机里藏着哪些传感器吗？
手机中的传感器与对应应用
传感器类型 感知功能 典型应用
加速度传感器 感知手机的运动和倾斜 自动旋转屏幕、计步器、摇一摇
光线传感器 感知环境光线强弱 自动调节屏幕亮度
距离传感器 感知物体与手机的距离 通话时自动熄屏防误触
陀螺仪 感知手机的旋转和方向 游戏体感控制、导航、VR
GPS 传感器 感知地理位置坐标 地图导航、运动记录、外卖定位
指纹/面容传感器 感知生物特征进行身份识别 手机解锁、移动支付、安全验证
课后探究：拿出你的手机，在设置中查找传感器相关信息，看看还能发现哪些传感器？它们对应哪些应用？
课堂小结
这节课，我们学到了什么？
回到开头的问题：传感器是什么？它从哪里来？怎样工作？又将走向何方？
1
传感器是什么？
传感器是物联网的"感觉器官"，能将感应到的数据按一定规律转换成可用信号，扩展了人类的感知能力。
2
传感器从哪里来？怎样工作？
古代就有传感器的雏形（指南针、日晷、沙漏）；现代传感器由敏感元件和转换元件构成，工作过程是"被测量→敏感元件→转换元件→可用信号"。
3
传感器将走向何方？
朝着体积更小、功能更强、价格更低、检测更准确、使用更灵活、产品更节能的方向发展，从单一零件走向集成化智能装置。
一句话总结：传感器是物联网的感觉器官，它从古代的简单感知工具走来，正在向集成化、智能化的方向发展，让万物具备"感知"世界的能力。
课后任务
走出课堂，继续探索传感器
01
观察记录
回家观察家中的一件家用电器，找出其中至少 2 种传感器，记录它们的名称、感知对象和功能作用。
02
上网探究
搜索"祝融号火星车传感器"相关资料，列出它搭载的至少 3 种传感器，并说明每种传感器在火星探测中的作用。
03
动手实践
在手机设置中查找传感器信息，列出手机中至少 5 种传感器，分别说明对应的应用功能，下节课分享。
感谢同学们的观看！
下节课预告：环境数据要感知
请同学们提前预习哦！

展开更多......

收起↑