资源简介

教学内容
超声波传感器的认识与使用
教学背景分析
目前初一的学生，通过周六日的开放性科学实践课，基本上都接触过Arduino电路板，虽然使用的具体型号不完全一样，但基本方法大同小异。并且，通过这些实践课的学习，虽然没有正式的学习电学内容，但已经会连接简单电路，有相应的操作经验积累。在此次课前，学生通过几节Arduino基础课的学习，对Arduino Leonardo型号电路板的基本结构、使用方法，相应程序界面以及关键程序语言都具备了相应的了解。
教学目标
知识技能
1.认识本次实验用的超声波传感器，并且会将其正确连入电路。
2.利用超声波传感器测定时间，直尺测量距离，根据速度计算公式v=s/t，算出声音在空气中的传播速度。
过程方法
1.能够通过小组合作，利用现有条件，科学设计实验，获取声音的速度值。
2.掌握不同时间单位smsus三者间的换算方法。
情感态度价值观
通过实践和实例，尝试用技术解决实际生活问题，培养在实际生活中应用技术的意识。
重难点
分析
重点：正确使用超声波传感器，设计实验，测量出声音传播一定距离的时间。
难点：对测量得到的数据进行适当处理，计算得到声音在空气中的传播速度。
教学策略
动手搭建，小组实验操作
教学准备
检查盒内设备，电脑调试，准备测量用直尺，教学板书
教学程序
教学活动
学生活动（预设）
应对教学策略
第一板块：导入
5min
速度计算公式复习
由飞机，引出超音速飞机，让学生猜测，速度超过多少的飞机叫超音速飞机。引出“声音到底跑得有多快”这一问题。
给出博尔特世界百米跑时间记录9.58s，指导学生利用公式，实际计算出百米跑速度。从而复习速度计算方法，同时可与后面声音传播速度对比，加深理解。
声速测量方法引入
还原历史场景，让学生了解最初得到声速的方法和过程。
以回声现象的启示，引导学生思考在现有技术和条件下，能够获取声速的方法。以一般飞机速度的计算，引入超声波传感器的使用。
积极思考，参与互动
联系生活实际，调动学生积极性
第二板块：
认识超声波传感器
10min
超声波传感器引入
联系刚才的超音速飞机，突出声音传播速度之快，促使学生理解为什么完成本节任务需要用传感器。
学生自主学习
提出问题“超声波传感器是如何工作的，在本实验中能怎么发挥作用”。提供学生自学资料介绍：超声波传感器的四个引脚、主要性能参数、测量原理（发射出信号与接收到返回信号间的时间间隔）。
学生分享，教师指导补充
挑选代表小组分享自学成果，即对预选提出两个问题的回答。
教师根据学生分享的结果，进行补充，较完整地演示使用过程。（注意说明超声波与声波的关系，以及补充软件新知识点：串口打印功能。）
对照手里的实物，了解超声波传感器的工作原理，并初步了解本次实验的基本流程。
将实物演示与PPT结合讲解
第三板块：
使用超声波传感器
15min
实验图和实验步骤明确
根据刚才对超声波传感器的学习和教师演示，学生小组讨论测量声速的方法，并在学习单上画出实验草图。
测量相应距离的传播时间
固定传感器，在钢尺上移动障碍物（如：套件盒子），使两者距离为小组选定的实验距离，利用串口打印显示测得的时间，至少取6个数据，取平均值。
计算声波速度
根据速度公式，利用测得的平均时间和距离，计算出声波传播速度，并将小组的实验结果写在黑板上。
预设及应对办法：
1.串口一直显示0，无法得到预期数据：检查线路是否与程序匹配，尤其是Trig和Echo两个端口是否接反。检查传感器是否有破损。
2.串口显示不稳定，有时候显示0，有时候正常显示：检查是否有接线松掉，传感器是否正常工作。
3.测得数据明显不符合实际情况：可能是硬件问题，采用板子初始化解决；更有可能是50cm距离内不小心混入了其它障碍物，如手、键盘线等。
4.计算时，单位换算有问题：在黑板上列出换算倍率，教学生直接用挪小数点位数的办法计算。
5.计算时，直接使用测得的时间：反复强调。
（供部分同学尝试）拓展任务：根据计算出的声音速度，利用超声波传感器测量时间，计算出教室桌面到天花板的距离，并与自己实际估测作对比。
小组合作，使用超声波传感器完成任务。
普遍问题统一指导
个性问题进组指导
调动组间相互帮助
第四板块：
分享展示
10min
全班数据分析
引导学生对各组测量计算得到的数据进行分析，筛选出可靠数据。通过小组分享，再现不可靠数据的获得过程，调动组间互动，分析失败原因，寻找改变方法。
预设及应对办法：
1.差异比较大，某些数据明显不对。——请该组再现本组测量过程，其它同学进行点评，评价其数据质量，探讨改进方法。
2.差异不大，无错误数据。——讨论数据不完全一样的原因，即误差原因，将9组结果平均，计算基于全班结果的声音速度值。并于理论值对比。
如果声音传播速度变为0.1ms?
以头脑风暴的形式，鼓励学生发散思维，推测如果声音传播速度变为0.1ms后，对于我们日常生活可能带来的影响？如：交通事故频发，相互沟通交流困难等。
预设及应对办法：
1.发言踊跃。及时肯定，有效反馈。
2.想不到哪些应用。教师先举几个例子，抛砖引玉。
超声波传感器在生活中的常见应用
组间交流，促进相互学习
思考分享，联系生活实际，强化本节学习内容
收拾器材，准备下课
学生分享
教师补充
板书设计
声音跑得有多快？
距离（m）
时间（s））
速度（m/s）
第一组
第二组
第三组
第四组
第五组
第六组
第七组
第八组
第九组
学习效果评价设计
1.正确连接电路，成功上传程序，测量显示出相应时间的学生小组数。
2.利用测量出的时间以及相应路程，根据速度公式，成功计算出声音在空气中传播速度的学生小组数。
3.尝试拓展任务或其它自创任务的学生小组数。

展开更多......

收起↑