第1节 自动控制系统 （导学案）科学新教材浙教版八年级下册

该初中科学导学案围绕自动控制系统展开，引导学生认识系统组成、传感器功能及工作流程。通过小组讨论生活案例、绘制控制过程图等导入，联系原子系统等已有知识，搭建从实例到原理的学习支架。 注重科学思维（模型建构、案例分析）与探究实践（小组合作、问题解决），习题结合空调、冰箱等生活场景强化应用，帮助学生形成系统观念，培养工程技术探索兴趣，提升科学素养。

第1节 自动控制系统（导学案） 1、认识自动控制系统组成，知晓传感器可将各类信息转为电信号。 2、对比分析人机控制系统，归纳自动控制的工作流程与规律。 3、了解自动控制应用价值，树立探索工程技术的兴趣与意识。 1、掌握自动控制系统的组成与工作过程，了解不同传感器的功能及应用。（重点） 2、理解信息收集、处理、执行三大系统协同运作的内在逻辑。（难点） 1、机器根据 自主完成某些操作，达到人的要求或具备人所期望的功能，这就是自动控制。 2、自动控制系统由 系统、 系统和 系统三大子系统组成。 3、传感器是把光、声、压力、气味、温度等各类信息转化成 信号的元件或装置。 4、机器自动控制系统中，负责信息处理的核心部件是 。 1、思考与讨论：以小组形式讨论：生活和生产中还有哪些自动控制的应用案例？对讨论的案例合理归类。你能猜出案例中实现控制功能的设计思路吗？ 2、思考与讨论：原子是一个系统。请你阐述原子系统的结构与组成。 3、思考与讨论：画出机器人绕过积水区域的自动控制过程图。 4、思考与讨论：楼梯灯需要哪些传感器，才能实现晚间自动开启为行人照明的功能？ 1．在空调系统中，当温度传感器检测到室温达到设定值时，下一个步骤是（　　） A．执行器直接关闭压缩机 B．控制电路板处理信息并发出停止制冷（或制热）的指令 C．传感器再次进行检测 D．用户重新设置温度 2．公共厕所的自动冲水装置，当人离开后，红外传感器检测不到人体信号，便会触发阀门冲水。这个系统的控制器是（　　） A．人 B．红外传感器 C．控制电路板 D．冲水阀门 3．关于自动控制系统，下列说法正确的是（　　） A．系统中可以没有传感器 B．系统在整个工作过程中不需要任何能量 C．系统通过“检测→判断→执行”的基本模式工作 D．系统一旦设定就无法改变 4．下面选项中，没有应用自动控制的是（　　） A．手电筒 B．数控机床 C．自动扶梯 D．交通信号灯 5．下列不属于电磁波系统应用的是（　　） A．手机蓝牙 B．倒车雷达 C．卫星通讯 D．空调遥控 6．家用冰箱是一个自动控制系统。当冰箱内温度高于设定值时，压缩机开始工作;当温度达到设定值时，压缩机停止工作。在这个系统中，被控对象是（　　） A．温度设定按钮 B．冰箱内的空气 C．温度传感器 D．压缩机 7．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说法，正确的是（　　） A．走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器 B．各种传感器的功能是按中央控制器的指令完成操作 C．非触摸式自动水龙头（自动感应水龙头）应用的传感器是压力传感器 D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断 8．冰箱自动控制系统与人类的神经系统工作有很多相似之处，该系统由传感器、控制器、执行调节机构组成。传感器就是感受被调参数的大小，并及时发出信号给控制器；控制器接受后通过计算、分析、给出具体的调节量；由执行调节机构进行驱动。人体反射活动的结构基础是________，自动控制系统中的“传感器”相当于其中的________。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 自动控制系统（导学案） 1、认识自动控制系统组成，知晓传感器可将各类信息转为电信号。 2、对比分析人机控制系统，归纳自动控制的工作流程与规律。 3、了解自动控制应用价值，树立探索工程技术的兴趣与意识。 1、掌握自动控制系统的组成与工作过程，了解不同传感器的功能及应用。（重点） 2、理解信息收集、处理、执行三大系统协同运作的内在逻辑。（难点） 1、机器根据人的要求自主完成某些操作，达到人的要求或具备人所期望的功能，这就是自动控制。 2、自动控制系统由信息收集系统、信息处理系统和操作执行系统三大子系统组成。 3、传感器是把光、声、压力、气味、温度等各类信息转化成电信号的元件或装置。 4、机器自动控制系统中，负责信息处理的核心部件是中央处理器。 1、思考与讨论：以小组形式讨论：生活和生产中还有哪些自动控制的应用案例？对讨论的案例合理归类。你能猜出案例中实现控制功能的设计思路吗？ ①温控：冰箱、恒温烤箱；液位：水箱上水、马桶进水；光控：自动路灯、声光控灯；人体感应：自动门、感应水龙头；限位：电梯、卷帘门。 ②控制思路：传感器采集数据→对比设定值→驱动部件自动启停。 2、思考与讨论：原子是一个系统。请你阐述原子系统的结构与组成。 原子由原子核和核外电子构成。原子核包含带正电的质子和不带电的中子，核外电子带负电，绕核运动，原子系统整体呈电中性。 3、思考与讨论：画出机器人绕过积水区域的自动控制过程图。 4、思考与讨论：楼梯灯需要哪些传感器，才能实现晚间自动开启为行人照明的功能？ 光敏传感器和人体感应传感器（红外人体感应/微波雷达感应）搭配：光线昏暗且检测到有人时楼梯灯自动点亮，光线充足或无人时自动关闭。 1．在空调系统中，当温度传感器检测到室温达到设定值时，下一个步骤是（　　） A．执行器直接关闭压缩机 B．控制电路板处理信息并发出停止制冷（或制热）的指令 C．传感器再次进行检测 D．用户重新设置温度 【答案】B 【解析】A．执行器（如压缩机）是根据控制电路板发出的指令来工作的，不能直接关闭压缩机，必须先由控制电路板处理信息并发出指令，故A不符合题意； B．当温度传感器检测到室温达到设定值时，它会将这一信息传递给控制电路板，控制电路板会对该信息进行处理，然后根据处理结果发出停止制冷（或制热）的指令，让执行器（如压缩机）停止工作，故B符合题意； C．在控制电路板还未对温度传感器检测到的信息进行处理并发出相应指令之前，传感器不会马上再次进行检测，通常是在执行器执行完相应动作后，传感器才会再次检测室内温度，以判断是否需要进一步调节，故C不符合题意； D．当温度传感器检测到室温达到设定值时，这是空调系统正常运行的一个阶段，一般情况下不需要用户重新设置温度，只有在用户有新的温度需求时才会重新设置，故D不符合题意。 2．公共厕所的自动冲水装置，当人离开后，红外传感器检测不到人体信号，便会触发阀门冲水。这个系统的控制器是（　　） A．人 B．红外传感器 C．控制电路板 D．冲水阀门 【答案】C 【解析】在自动冲水装置系统中，红外传感器负责检测人体信号，它是获取信息的部件，并非控制器；人不是该自动系统的控制器；冲水阀门是执行冲水动作的部件，即执行器。而控制电路板接收红外传感器传来的信号，并对信号进行处理、判断后发出指令控制冲水阀门的动作，它起到了决策和指挥的作用，所以控制电路板是该系统的控制器。故选C。 3．关于自动控制系统，下列说法正确的是（　　） A．系统中可以没有传感器 B．系统在整个工作过程中不需要任何能量 C．系统通过“检测→判断→执行”的基本模式工作 D．系统一旦设定就无法改变 【答案】C 【解析】A．自动控制系统中需要收集相关信息，收集信息的过程中需要用到传感器，故A错误； B．自动控制系统在工作过程中需要能量来驱动各个部件运行，如控制器、执行器等的工作都需要能量，故B错误； C．自动控制系统通过“信息收集→信息处理→操作执行”的基本模式工作，即“检测→判断→执行”，故C正确； D．自动控制系统在运行过程中可以根据实际情况进行调整和改变，比如改变设定值等，故D错误。 4．下面选项中，没有应用自动控制的是（　　） A．手电筒 B．数控机床 C．自动扶梯 D．交通信号灯 【答案】A 【解析】A．手电筒通常是通过手动按下开关来控制其亮灭，其工作状态完全由人的手动操作决定，不存在自动按照预定规律运行的情况，没有应用自动控制，故A符合题意； B．数控机床在加工过程中，能够按照预先编制好的程序自动地进行刀具运动轨迹控制、主轴转速控制等一系列操作，实现自动化加工，应用了自动控制，故B不符合题意； C．自动扶梯可以根据是否有人乘坐等情况自动启停或调节运行速度，其运行过程具有一定的自动控制功能，故C不符合题意； D．交通信号灯按照预设的时间间隔等规律自动进行红、黄、绿灯的切换，实现交通秩序的自动管理，应用了自动控制，故D不符合题意。 5．下列不属于电磁波系统应用的是（　　） A．手机蓝牙 B．倒车雷达 C．卫星通讯 D．空调遥控 【答案】B 【解析】手机蓝牙、卫星通信、空调遥控都利用电磁波，倒车雷达利用超声波，不属于电磁波。故选B。 6．家用冰箱是一个自动控制系统。当冰箱内温度高于设定值时，压缩机开始工作;当温度达到设定值时，压缩机停止工作。在这个系统中，被控对象是（　　） A．温度设定按钮 B．冰箱内的空气 C．温度传感器 D．压缩机 【答案】B 【解析】温度传感器是检测元件，压缩机是执行器，设定按钮是输入装置。被控对象指被控制的物体或空间，此系统控制冰箱内部温度，所以被控对象是冰箱内空气。故选B。 7．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说法，正确的是（　　） A．走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器 B．各种传感器的功能是按中央控制器的指令完成操作 C．非触摸式自动水龙头（自动感应水龙头）应用的传感器是压力传感器 D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断 【答案】D 【解析】A．声控开关用的是声传感器，红外报警装置用的是红外传感器，故A错误； B．传感器的功能是主动检测并收集信息，按指令操作的是执行器，故B错误； C．自动感应水龙头用的是红外传感器，检测人手反射的红外线，故C错误； D．电熨斗内部装有双金属片温度传感器，温度升高时双金属片弯曲，断开电路；温度降低时恢复原状，接通电路，从而实现自动控温。故D正确。 8．冰箱自动控制系统与人类的神经系统工作有很多相似之处，该系统由传感器、控制器、执行调节机构组成。传感器就是感受被调参数的大小，并及时发出信号给控制器；控制器接受后通过计算、分析、给出具体的调节量；由执行调节机构进行驱动。人体反射活动的结构基础是________，自动控制系统中的“传感器”相当于其中的________。 【答案】 反射弧 感受器 【解析】[1]人体反射活动的结构基础是反射弧，它包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分。 [2]在冰箱自动控制系统中，传感器的功能是感受被调参数的大小，并及时发出信号给控制器，这与反射弧中感受器接收刺激并产生信号的功能相似。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $