资源简介

(共22张PPT)
第二单元 第2节
探秘传感器技术
（贵州版）八年级
上册
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
通过港珠澳大桥、嫦娥四号等案例体会传感器技术给社会发展带来的重要影响，感受我国科技成就，增强科技自信。
通过活动2.2.1设计智能灯和活动2.2.2设计智能化学习环境，学会运用传感器技术解决实际问题，提升数字化实践与协作能力。
理解传感器的组成与工作原理——敏感元件感受被测量、转换元件将其转换为电信号，能按照功能给传感器分类。
通过智能手机、港珠澳大桥、嫦娥四号等案例，认识传感器能实现对外界信息的自动采集，增强主动运用传感器技术观察身边事物的意识。
同学们，感知层是物联网的感觉系统，它除了识别物的"身份"，更重要的工作是作为数据采集的终端，感知周围环境或物的状态。那么，物联网是靠什么技术来"感知"世界的呢？
本课时我们将探究传感器技术，了解传感器的工作原理、种类及应用，体会物联网"全面感知"是怎样实现的。
02
新知导入
探秘传感器技术
主题：传感器原理 → 传感器大家族 → 设计智能灯——通过手机、港珠澳大桥等案例，认识传感器的奥秘。
02
新知导入
智能手机能自动调整屏幕亮度，能指纹解锁，屏幕方向能自动旋转；自动门在人靠近时自动打开，烟雾探测器在烟雾浓度超标时发出警报。这些现象背后藏着同一种技术。
手机是怎样感知光线强弱和方向变化的？自动门是怎样知道有人靠近的？
这些设备中都藏有传感器！借助传感器，物就能感知周围环境或物的状态。
03
新知讲解
1. 无处不在的传感器
传感器能实现对外界信息的自动采集，广泛应用于日常生活、工农业生产、医学诊断、航空航天等领域。
智能手机内置了多种类型的传感器，可以采集不同的信息（图2-2-2）。其中，光照度传感器能感知周围环境光的强度及变化，使手机自动调整屏幕的亮度；指纹传感器能采集用户的指纹信息，可用于指纹识别解锁；加速度传感器能检测手机方向，使手机实现屏幕方向自动旋转。
小贴士
传感器技术是物联网感知层的核心技术，小到智能手机、智能家电，大到自动气象站、高速铁路、航天飞船和空间站，都离不开传感器的支持。
03
新知讲解
思考与讨论
智能手机、自动门、感应水龙头、烟雾探测器……传感器无处不在。结合生活经验，讨论以下问题：
讨论问题 我的思考
智能手机内置了哪些传感器？ 光照度传感器、指纹传感器、加速度传感器、温度传感器、陀螺仪、麦克风等
它们分别采集哪些数据？实现哪些功能？ 光照度传感器采集光的强度，自动调整屏幕亮度；指纹传感器采集指纹信息，用于识别解锁；加速度传感器检测手机方向，实现屏幕自动旋转
自动门、感应水龙头、烟雾探测器分别应用了什么传感器？ 自动门和感应水龙头用红外传感器感知人体靠近，烟雾探测器用烟雾传感器监测烟雾
03
新知讲解
案例：港珠澳大桥中的传感器
2018年10月，世界最长的跨海大桥——港珠澳大桥正式通车（图2-2-3）。由传感器构成的高精度感知系统，为大桥的顺利建成和安全运行作出巨大贡献。
助力大桥贯通：大桥的海底隧道由33节巨型沉管组成，在高精度陀螺仪、倾角传感器、激光定位仪等传感器的助力下，沉管接头安装达到了毫米级的精度。监测大桥安全的传感器：港珠澳大桥位于台风多发的海域，大桥上安装了许多传感器，如压力传感器、振动传感器、位移传感器等，实时监测桥梁的"健康"状况；海底隧道内也安装了各种传感器，实时监测隧道内的风速、温度、湿度、气压等参数。
03
新知讲解
科学园地：传感器的工作原理
传感器是能感受被测量，并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成（图2-2-4）。
组成环节 作用
敏感元件 可以直接感受被测量，如温度、湿度等
转换元件 将敏感元件感受的被测量转换为方便信息系统处理、传输和存储的电信号
信息流向 被测量 → 敏感元件 → 转换元件 → 电信号
小结 传感器把被测量转换成电信号输出
03
新知讲解
数字化学习：常见的传感器
小组分工，每人上网搜索2~3种常见的传感器，调查其功能和用途，完成表2-2-1。
传感器 采集信息 常见应用场景
温度传感器 温度 空调、自动气象站
声音传感器 声音大小 / 声波 噪声监测仪、声控灯
光敏传感器 光的亮度 路灯自动开关、手机屏幕亮度调节
红外传感器 红外信号（有无物体） 自动门、人体感应灯
03
新知讲解
传感器大家族
传感器种类繁多。按照功能来分，有用来"看"的环境光传感器、红外传感器、图像传感器，用来"听"的声音传感器、超声波传感器、麦克风、声呐，用来"闻"的甲醛传感器、烟雾传感器、酒精传感器，用来"触"的压力传感器、温度传感器、湿度传感器，用来"尝"的葡萄糖传感器、电子舌（图2-2-5）等。
传感器技术是物联网的基石。种类丰富的传感器扩展了人类感知世界的精度和广度，承担着连接物理世界和数字世界的作用，使物联网的"全面感知"成为可能。
03
新知讲解
人类对温度的感知范围有限，也不能辨别温度的微小变化，但可以借助传感器提升感知能力。2019年，嫦娥四号探测器成功在月球背面着陆。
着陆器上安装了4个与月壤直接接触的温度传感器，每900秒测量一次月壤温度，测量精度为0.3K（图2-2-7）。人类正是借助传感器，把对温度的感知延伸到了遥远的月球背面。
案例：嫦娥四号探测器中的传感器
03
新知讲解
1.传感器都有一定的测量范围和精度，在根据待测物理量确定传感器的种类后，如何按照具体需求选择一款合适的传感器？
2.你还知道哪些增强或拓展人类感知能力的传感器？
思考与讨论
小贴士
思考方向——选择传感器时先明确待测物理量，再看测量范围和精度是否满足需求；增强感知的例子有夜视仪、望远镜、显微镜、B超等。
03
新知讲解
为了节约用电，信息科技社团想将某段走廊上的灯换成当光线昏暗且有人经过时自动开启的智能灯。参考以下步骤，完成设计过程。
1.小组讨论：为了实现声光控制，需要测量哪些物理量？可以选择什么传感器？
2.使用电子开发板上相应的传感器开展实验，确定光照强度和声音强度的阈值（图2-2-8）。
3.参考配套资源中的程序，用电子开发板模拟实现声光控灯。
活动2.2.1 设计智能灯
03
新知讲解
活动2.2.2 设计智能化学习环境
观察自己的学习环境，选择其中的2~3件物品或设备，为其增加感知能力和相应的传感器，完成表2-2-2。
相关设备或物品 新增的感知能力、可以使用的传感器
教室的灯 感知光线明暗、是否有人——环境光传感器、声音传感器（参考活动2.2.1智能灯）
智能窗户 感知室外光照、雨水——光敏传感器、雨水传感器
智能垃圾桶 感知是否有人靠近、桶内垃圾容量——人体红外传感器、超声波传感器
教室空调 感知环境温度、空气湿度——温度传感器、湿度传感器
04
课堂练习
案 例
智能手机中的传感器是怎样"工作"的？
结合智能手机案例回答：
光照度传感器能感知什么？使手机实现了什么功能？
指纹传感器能采集什么信息？可用于做什么？
加速度传感器能检测什么？使手机实现了什么功能？
结合港珠澳大桥案例，说说传感器为大桥的顺利建成和安全运行作出了哪些贡献？
参考答案：1. 感知周围环境光的强度及变化，使手机自动调整屏幕亮度；2. 采集用户指纹信息，用于指纹识别解锁；3. 检测手机方向，使手机实现屏幕方向自动旋转；4. 陀螺仪、倾角传感器、激光定位仪助力沉管毫米级安装，压力、振动、位移传感器实时监测桥梁"健康"状况。
图 2-2-2 智能手机里的各种传感器
04
课堂练习
做一做
完成以下任务：
1. 画出传感器工作原理的示意图，标出被测量、敏感元件、转换元件、电信号之间的关系。
2. 按照功能给传感器分类，说出"看""听""闻""触""尝"各有哪些传感器。
参考：1. 被测量→敏感元件→转换元件→电信号；
2. "看"——环境光、红外、图像传感器；"听"——声音、超声波传感器；"闻"——甲醛、烟雾、酒精传感器；"触"——压力、温度、湿度传感器；"尝"——葡萄糖传感器、电子舌。
04
课堂练习
说一说：生活中还有哪些地方用到了传感器？它们分别采集哪些信息、实现哪些功能？
说 一 说
自动门靠红外传感器感知人体靠近，自动开门！
手机的光照度传感器能感知环境光强度，自动调整屏幕亮度！
港珠澳大桥上的振动传感器、位移传感器实时监测桥梁的"健康"状况！
05
拓展延伸
拓展：不断出现的传感器新技术
随着科技发展，智能化、微型化、网络化的新型传感器不断出现，如具有数据处理甚至智能决策能力的智能传感器和轻便、柔软的柔性传感器（图2-2-6）。查阅资料，了解智能传感器、柔性传感器等新型传感器的特点与应用实例，交流传感器技术还将给我们的生产、生活带来哪些改变。
06
课堂总结
1
传感器能实现对外界信息的自动采集，广泛应用于生产、生活各领域
本节课要点
2
传感器通常由敏感元件和转换元件组成，把被测量转换为电信号
3
传感器大家族有用来"看""听""闻""触""尝"的多种类型
4
传感器技术是物联网的基石，使物联网的"全面感知"成为可能
5
智能传感器、柔性传感器等新型传感器不断涌现
1
2
3
4
5
07
板书设计
概念：传感器是能感受被测量，并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
核心：自动采集 ｜ 敏感元件 ｜ 转换元件 ｜ 电信号
示例：智能手机（光照度传感器自动调整屏幕亮度）｜港珠澳大桥（陀螺仪等助力沉管毫米级安装）
流程：被测量 → 敏感元件感受 → 转换元件转换为电信号 → 信息系统处理、传输和存储
板书设计：探秘传感器技术（第1课时）
08
课后作业
思考：传感器的工作原理是怎样的？敏感元件和转换元件各有什么作用？
实践：观察家里的一种智能设备，找出其中使用的传感器。
观察与发现
调查与记录
观察生活中的产品或设备，记录其中用到的传感器及其采集的信息。
上网搜索2~3种常见的传感器，记录它们的功能和用途，下节课交流。

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