资源简介

(共24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
了解北斗系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，认识随意发布定位信息可能带来的隐患，增强科技自主可控意识和个人隐私保护意识。
通过活动2.2.3上网探索北斗系统和挑战时刻的编程实验，学会运用数字资源开展探究，提升数字化实践能力。
理解北斗三角定位的原理——至少三颗卫星测量距离、计算位置，能比较卫星定位、Wi-Fi定位、蓝牙定位三种定位技术。
通过北斗卫星导航系统、“中国天眼”等案例，认识定位技术是位置数据的来源，增强运用定位技术观察分析身边应用的意识。
同学们，使用手机地图导航时，系统是怎样实时知道我们在哪里的？外卖骑手的位置、共享单车的电子围栏，又是怎样实现的呢？
本课时我们将了解定位技术，探究我国北斗卫星导航系统的定位原理，并通过编程实验体验人体感应传感器的应用。
02
新知导入
探秘传感器技术
主题：北斗定位 → 定位技术比较 → 挑战时刻——通过北斗案例与编程实验，探究位置感知的奥秘。
02
新知导入
使用手机地图导航时，系统实时显示我们的位置并规划路线；共享单车的电子围栏能判断车辆是否停在规定区域。随着技术的发展，传感器已经不局限于单个器件或设备——卫星定位系统可被视为一种利用人造卫星测量位置数据的"传感器"。
手机是怎样知道自己在哪里的？常见的定位技术有哪些？
我国的北斗卫星导航系统就是这样的"位置传感器"，位置数据是许多物联网应用的基础！
03
新知讲解
1. 了解定位技术
以我国的北斗卫星导航系统（图2-2-9）为例，用户接收机在某一时刻同时接收至少三颗卫星的信号，测量出接收机与三颗卫星的距离，利用卫星的空间坐标和三角定位法算出用户接收机的位置。
通常，接收机还需要第四颗卫星的信号，以减小定位误差。
03
新知讲解
定位技术的应用
位置数据是许多物联网应用的基础，定位技术在导航、监控、人员搜寻、野生动物保护等多个方面发挥着重要作用。
随着物联网的发展，定位技术的应用环境越来越复杂，让不同的物在不同环境中能够被快速、准确地定位，已成为定位技术的发展方向。
小贴士
北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，已成为面向全球用户提供全天候、全天时、高精度定位导航和授时服务的重要新型基础设施。
03
新知讲解
活动2.2.3 探索北斗卫星导航系统
我国的北斗卫星导航系统已在多个领域得到广泛应用，产生了显著的经济效益和社会效益。例如，为交通运输提供高精度定位导航；支持高铁、桥梁、机场等大型基础设施的建设；精准测定列车轨道发生的变形，确保运行安全。以小组为单位，上网了解北斗卫星导航系统，交流以下问题：
讨论问题 我的思考
列举2~3个北斗卫星导航系统的应用，交流其产生的价值 为交通运输提供高精度定位导航；支持高铁、桥梁、机场等大型基础设施的建设；精准测定列车轨道发生的变形
为什么我国要建立自己的卫星导航系统？ 着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行
北斗卫星导航系统的核心技术完全自主可控，这对国家安全有什么重要意义？ 卫星导航不依赖国外系统，保障国家安全
03
新知讲解
1.日常使用手机导航App时，你是否遇到过"卫星信号弱"的提醒？这通常发生在什么环境之中？
2.某同学常在社交平台上发布自己的定位信息，你觉得这种行为可能会带来哪些隐患？
思考与讨论
小贴士
思考方向——卫星信号弱常发生在室内、地下车库、隧道等信号受遮蔽的环境；随意发布定位信息可能暴露个人行踪，带来安全隐患，要注意保护个人隐私。
03
新知讲解
科学园地：定位技术比较
在室内环境中，卫星信号会受到遮蔽，卫星定位效果会大打折扣。因此，在室内常使用Wi-Fi定位、蓝牙定位等技术。图2-2-10比较了三种常见定位技术的特点：
定位技术 特点与适用场景
卫星定位 精度高，全球覆盖，广泛应用于人、车辆、船舶的定位导航；在室内、地下车库等卫星信号遮蔽严重的区域不适用
Wi-Fi定位 适用于Wi-Fi接入点较密集的地区，可有效实现室内定位
蓝牙定位 室内定位精度高，成本较低，兼容性好
选择建议 室外用卫星定位；室内卫星信号受遮蔽，选用Wi-Fi定位、蓝牙定位等技术
03
新知讲解
你知道吗：“中国天眼”
贵州省平塘县克度镇金科村的大窝凼，是目前世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜“中国天眼”的"栖身地"（图2-2-11）。
已进入成果爆发期的“中国天眼”极大拓展了人类观察宇宙视野的极限，体现了先进的感知技术对人类科学探索的影响。
03
新知讲解
物联网应用离不开各种各样的传感器。以家庭安防系统为例，设置在门或窗上的人体感应传感器可以探知有人闯入，向用户手机发出报警信息，提醒用户可通过智能摄像头查看家中情况。借助电子开发板完成以下任务，体验人体感应传感器及其他传感器的使用。
挑战时刻：家庭安防中的人体感应传感器
03
新知讲解
1.连接电子开发板与人体感应传感器，其中，人体感应传感器的信号输出引脚接在电子开发板的P0引脚上。
2.回顾"身边的算法"模块中有关循环结构和分支结构的内容，编写如图2-2-12所示的程序，并上传至电子开发板。
挑战时刻：家庭安防中的人体感应传感器
03
新知讲解
挑战时刻：读懂程序
图2-2-12程序示例中，程序不断循环检测人体感应传感器的输出，并根据P0引脚的读数控制灯光和屏幕显示：
程序环节 程序内容 说明
循环执行 不断重复检测人体感应传感器的输出 运用了"身边的算法"模块中的循环结构
读取数字引脚P0 读取人体感应传感器的输出信号 附近有人时，传感器输出高电平，P0引脚读数为1
如果读数为1 亮红灯，屏幕显示"附近有人" 运用了分支结构
否则 亮蓝灯，屏幕显示"附近无人" 读数为0时执行的另一个分支
03
新知讲解
挑战时刻：自主设计实验
3.在电子开发板上观察运行结果（图2-2-13）：人离传感器较近时，红灯亮，屏幕显示"附近有人"；人离传感器较远时，蓝灯亮，屏幕显示"附近无人"。
4.选择一种生活中常用的传感器，设计实验体验其功能，写出实验方案：
实验设计 我的方案
选择的传感器
实验目的
实验步骤
观察到的现象
03
新知讲解
挑战时刻：参考方案
参考方案（一）：先在上一页的表格中写出自己的实验方案，再对照下面的参考方案（以声音传感器为例），检查并完善自己的设计：
实验设计 参考方案
选择的传感器 声音传感器（也可选光线传感器、温湿度传感器等常用传感器）
实验目的 体验声音传感器检测声音强弱的功能，理解传感器把声音信号转换为电信号的过程
实验步骤 1.连接：将声音传感器的信号输出引脚接到电子开发板的P0引脚上
2.编程：循环读取P0引脚读数，当声音超过设定阈值时亮红灯、屏幕显示“声音过大”，否则亮蓝灯
3.把程序上传至电子开发板并运行
03
新知讲解
挑战时刻：参考方案（续）
参考方案（二）：按步骤完成实验，把观察到的现象与下面的参考记录对照，并归纳实验结论：
实验设计 参考方案
实验步骤（续） 4.依次测试：拍手、正常说话、保持安静三种情况，观察灯的颜色和屏幕显示的变化
观察到的现象 拍手、说话等声音超过阈值时，红灯亮，屏幕显示“声音过大”；保持安静时，蓝灯亮——声音传感器把声音的强弱转换成了电信号
实验结论 声音传感器能感知声音强弱并转换为电信号输出，可据此实现声控报警、声控灯等功能
04
课堂练习
案 例
北斗卫星导航系统是怎样"工作"的？
结合北斗卫星导航系统案例回答：
用户接收机在某一时刻需要同时接收至少几颗卫星的信号？
接收机测出与卫星的距离后，怎样算出自己的位置？
为什么接收机还需要第四颗卫星的信号？
卫星定位技术在室内、地下车库等环境中效果为什么会大打折扣？应采用什么技术？
参考答案：1. 至少三颗卫星的信号；2. 利用卫星的空间坐标和三角定位法算出位置；3. 减小定位误差；4. 卫星信号受到遮蔽，应采用Wi-Fi定位、蓝牙定位等技术。
图 2-2-9 北斗卫星导航系统
04
课堂练习
做一做
完成以下任务：
1. 结合实例说一说卫星定位、Wi-Fi定位、蓝牙定位三种定位技术的特点与适用场景。
2. 列举2~3个北斗卫星导航系统的应用实例，交流其产生的价值。
参考：1. 卫星定位——精度高、全球覆盖，室内等遮蔽区域不适用；Wi-Fi定位——适用于接入点较密集地区，可室内定位；蓝牙定位——室内精度高、成本较低；
2. 如为交通运输提供高精度定位导航、支持高铁桥梁机场等大型设施建设、精准测定轨道变形保障运行安全。
04
课堂练习
说一说：你使用过哪些导航App或定位服务？在什么情况下会遇到"卫星信号弱"？这时可以怎么办？
说 一 说
在隧道、地下车库里常遇到"卫星信号弱"，因为卫星信号受到了遮蔽！
室内可以用Wi-Fi定位、蓝牙定位等技术来实现定位！
北斗系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，核心技术自主可控！
05
拓展延伸
拓展：身边的定位技术应用
定位技术在监控、人员搜寻、野生动物保护等多个方面发挥着重要作用。快递物流实时跟踪、老人儿童定位手表、野生动物卫星跟踪项圈等应用，都离不开定位技术的支持。查阅资料，了解一个你感兴趣的定位应用，分析它使用了哪种定位技术、解决了什么问题，体会定位技术给生产、生活带来的改变。
06
课堂总结
1
卫星定位系统可被视为利用人造卫星测量位置数据的"传感器"
本节课要点
2
北斗用户接收机同时接收至少三颗卫星的信号，用三角定位法算出位置
3
接收机还需第四颗卫星的信号，以减小定位误差
4
室内环境卫星信号受遮蔽，常使用Wi-Fi定位、蓝牙定位等技术
5
北斗系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，核心技术自主可控
1
2
3
4
5
07
板书设计
概念：卫星定位系统可被视为一种利用人造卫星测量位置数据的"传感器"，用户接收机同时接收至少三颗卫星的信号，利用卫星的空间坐标和三角定位法算出位置。
核心：三角定位 ｜ 北斗系统 ｜ 自主可控 ｜ 室内定位
板书设计：探秘传感器技术（第2课时）
示例：北斗卫星导航系统（三颗卫星定位，第四颗减小误差）｜家庭安防（人体感应传感器探知有人闯入，手机报警）
流程：接收卫星信号 → 测量与卫星的距离 → 三角定位法计算 → 得到位置数据
08
课后作业
思考：北斗卫星导航系统是怎样实现定位的？
实践：查阅资料，了解北斗短报文在应急救援中的应用。
观察与发现
调查与记录
观察手机导航App，记录遇到"卫星信号弱"的环境，思考原因。
了解一个身边的定位应用，记录它使用的定位技术与解决的问题。

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