第二单元跨学科实践活动1微型空气质量“检测站”的组装与使用课件-- 2025-2026学年八年级化学人教版（五四学制）（2024）全一册

第二单元　空气和氧气 跨学科实践活动1 微型空气质量“检测站”的组装与使用 活动目标 结合物理、信息技术和工程等相关知识，组装一个微型空气质量“检测站”，并检测空气质量。通过实践活动，体会科学、技术、社会的相互关系。 活动设计与实施 任务一　认识空气质量检测的意义 1．空气中某些成分的含量过高就会造成污染。请查阅资料，了解空气的主要污染物，以及空气污染对人体健康和农作物生长的影响。 示例： (1)空气的主要污染物有二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO和NO2)、颗粒物(PM10和PM2.5)、臭氧(O3)等。 (2)空气污染可能造成的影响。①危害人体健康，如损伤呼吸道、引起肺部疾病、损伤人体细胞组织、引发器官病变；②影响作物生长，如导致农作物产量下降、导致植物死亡；③导致环境问题，如形成酸雨、形成雾霾、导致臭氧层破坏。 2．对空气质量进行检测，能使人们及时掌握空气质量状况，以便空气被污染时能及时采取应对措施。请结合实例说明我国为防治空气污染所采取的一些具体措施。 示例： ①大力推广使用脱硫煤，改进生产中使用的脱硫设备，并在很多地区用天然气代替煤；②改进汽车发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测力度，推广使用电动汽车。 任务二　参观与访谈 1．参观本地环境保护部门的空气质量监测站，了解监测站安装了哪些仪器，监测哪些数据，以及相关数据是如何处理的。 示例： (1)空气质量监测站中的仪器及监测数据。 ①β射线法PM2.5/PM10监测仪：测量颗粒物浓度；②紫外荧光法SO2分析仪：利用紫外光激发SO2分子产生荧光检测浓度；③化学发光法NOx分析仪：测定NO2浓度；④红外CO分析仪：测定CO浓度；⑤紫外荧光法臭氧分析仪：测定O3浓度；⑥气象五参数监测仪：同步监测温度、湿度、风速、风向、气压。 (2)空气质量监测站中数据的处理。系统每5分钟自动采集原始数据，剔除明显异常的数据，进行数据的处理与修正，分析污染物浓度变化趋势，生成报告。 2．与本地环境保护部门的工作人员进行交流，了解本地空气主要污染物的种类，以及空气质量受风向、风速、温度、降水量、湿度等因素的影响情况。 示例： 空气质量受气象因素的影响。①风向：风向影响污染物扩散方向，当城市处于重污染企业下风方向时会出现较重的污染，当城市处于其上风方向时就不会受到其污染；②风速：通常风速越大越有利于空气中污染物质的稀释扩散，而长时间的微风或静风则会抑制污染物质的扩散，使近地面层的污染物质成倍地增加； ③温度：一般条件下，气温是随着高度的增加而降低的，此时低层特别是近地面层空气中的污染物和粉尘会向高空移散，但当出现逆温(高空温度高于地面温度)时，空气不能向上扩散，从而导致雾霾加剧；④降水量：降水量越多空气质量越好，自然降雨、降雪对空气污染物起着清除和冲刷作用，同时降水过后往往伴有冷空气过境，风力大且地面没有扬沙、浮尘，非常有利于空气中污染物的扩散；⑤湿度：相对湿度高有利于二次污染物形成和能见度降低。 任务三　微型空气质量“检测站”的组装 1．借鉴监测站检测空气质量的思路，可以使用传感器组装简易装置对空气中的主要污染物进行检测。请结合本地空气污染的特征，选择你所需要的传感器(如SO2传感器、PM2.5传感器等)。 提示：可通过中国环境监测总站官方网站查询所在城市的空气质量指数(AQI)及六项污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3)的实时数据；该平台还支持站点查询，可查看周边站点的监测数据，有助于更精准地掌握本地的空气质量及首要污染物等。 2．当同时检测空气中多种成分的含量时，研究传感器、数据采集器和计算机是如何连接的，并设计组装方案。 示例： 可将多种传感器或数据采集器用杜邦线(一种带插头的导线，方便连接)插入到面包板(连接各种电子元件的底板，每列内部自动连通，形成独立电路，在接入多种传感器时可避免短路)的不同列，再用杜邦线将各列接入拓展板(扩展更多接口并稳压，使单片机可以连接多种传感器)，将拓展板插在单片机(用于翻译电信号及储存、传输数据)上，单片机将电信号转换为数据，再通过数据线或蓝牙传输到计算机上。 3．在教师的指导下，根据组装方案，把所需用品按要求进行组装，并在计算机上安装相应软件进行测试。 示例： 准备材料：杜邦线、尼龙柱(或胶带)、电池、传感器、面包板、单片机、拓展板、显示屏等； (1)将拓展板插到单片机上，组成“控制主板”，用尼龙柱或胶带将“控制主板”固定在面包板旁(避免遮挡插孔)。 (2)传感器电源线连接面包板正、负极，传感器信号线连接面包板其他列，在面包板上连接拓展板。 (3)电池正、负极连接面包板正、负极。 (4)显示屏数据线连接单片机，用外壳支架固定显示屏，避免压在面包板上。 (5)组装外壳，覆盖保护电路，留出传感器检测口。 任务四　微型空气质量“检测站”的使用 1．组装好“检测站”后，选择不同地点，检测并记录相关数据。 注意事项：①采样口离地面高度应在1.5~15 m范围内，避免地面扬尘等对数据造成影响；②同一地点测3次，取平均值，减少误差。 2．根据检测结果，对空气质量进行分析和评价。 提示：利用条形统计图对比分析数据，能够更直观地比较各项差异。 展示与交流 1．展示自己组装的微型空气质量“检测站”，与同学交流组装方法、使用说明及检测结果等，并相互评价。 2．在组装的“检测站”中，你使用什么设备来处理和显示检测数据?与同学交流使用不同设备的利弊。 $