第2节 设计和制作控制系统 （教学课件）科学新教材浙教版八年级下册

该初中科学课件聚焦自动控制的电子元器件及电池传感器的设计制作，通过生活中家用电器控制电路板的观察提问，引导学生从认识元器件功能与分工入手，逐步过渡到传感器的工程实践，构建“生活实例-理论认知-实践应用”的学习支架。 其亮点在于以科学观念为基础，结合科学思维分析二极管特性推理电路规律，通过“测试二极管-设计电路-连接调试”的探究实践，培养学生动手能力与工程思维。融入人工智能等科技拓展内容，既助学生树立技术探究兴趣，也为教师提供兼具理论与实践的教学方案。

第2节 设计和制作控制系统 第5章 控制系统与工程 科学浙教版（2024） 八年级上册 01 自动控制的电子元器件 02 电池传感器的设计与制作 知识目标 认识常用电子元器件，知晓其结构特点与电路中的基本作用。 动手实践制作控制电路，体会工程价值，树立探究技术的兴趣。 结合实验现象分析二极管特性，推理电路通断的工作规律。 科学观念： 科学思维： 态度责任： 素养目标 课堂导入 生活中有各种控制电路。各种家用电器（空调、电视机、电热水壶、油烟机、热水器等）上都有用于自动控制的控制电路板，或叫主板。观察电路板，我们发现其电路系统比较复杂。 那么这些电路板是由哪些元器件组成的？各种元器件在电路中起什么作用呢？ PART 01 自动控制的电子元器件 元器件名称 实物图 符号 元器件功能 光敏电阻器 电容器 变压器 自动控制的电子元器件 01 1、常见的电子元器件 当光照增强时，电阻会减小 可储存、释放电荷 可升高或降低电压 元器件名称 实物图 符号 元器件功能 扬声器 二极管 发光二极管 集成电路片 / 自动控制的电子元器件 01 将音频电信号转换成声音 只允许单向电流通过，可实现交流电和直流电转换 照明或作为电流通过的信号灯 信息的逻辑判断、运算等较复杂的处理 自动控制的电子元器件 01 如图所示的空调控制电路板中，你能认出哪些元器件？列出清单，并标注元器件在电路板中的位置。 继电器 变压器 集成电路 电阻器 二极管 电容器 自动控制的电子元器件 01 2、元器件在控制系统中的分工 执行系统 按中央控制器的指令完成 操作 传感器 收集控制对象的各种信息 控制电路板 （又称主板、电脑、中央控制器） 处理信息并发出操作指令 信息收集系统 信息处理系统 操作执行系统 PART 02 电池传感器的设计与制作 电池传感器的设计与制作 02 一般的电器上都有一个“小灯”指示是否接通了电源，有的是红色的灯，有的是绿色的灯。这些灯的主要功能是指示电源的工作状态。 这些灯就是电源工作状态自动监测的传感器。 电池传感器的设计与制作 02 设计与制作充电器的工作指示灯 一、目标 1.学会测试和辨认发光二极管正、负极的方法。 2.根据发光二极管的性质，设计工作状态的指示电路。 3.根据设计的电路，连接充电器的工作指示灯电路。 二、器材 干电池两节，红、绿发光二极管各一个，小灯泡，开关，导线和鳄鱼夹若干。 电池传感器的设计与制作 02 三、过程 1.测试发光二极管的性能。 发光二极管的两根引脚中，较长的为正极，较短的为负极。当电流从发光二极管的正极流向负极时，发光二极管发光，表明它处于导通状态。 反之，电流不能从负极流向正极，发光二极管不会发光。 正极 负极 正极 + 负极 - 电池传感器的设计与制作 02 （1）把两节干电池固定在一起，组成一个3V的电池组。 （2）把两根导线连接在发光二极管的两端。 （3）把发光二极管两极导线分别连接在电池两极，观察发光二极管；断开连接，换接发光二极管与电池组的接线柱，再观察发光二极管。 （4）用小灯泡代替发光二极管，重复上述步骤（3）。 电池传感器的设计与制作 02 2.设计任务。 如果电池装反了，多数电器就不能正常工作。用发光二极管设计一 个检测电池安装是否正确的仪器。 （1）画出电路设计图。 电池传感器的设计与制作 02 （2）按你设计的电路，将器材连接起来，测试一下能否使用。 （3）写出你设计的仪器使用说明书。 ①闭合开关后，若发光二极管发光，说明电源a端（二极管长脚所接电源端）为正极，b端（二极管长脚所接电源端）为负极；若发光二极管不发光，则说明电源a端为负极，b端为正极。 ②不可长时间保持反向连接，以免损坏二极管。 电池传感器的设计与制作 02 3.电路制作与探究。 如图是一个带有电路状态指示的工作电路，两个发光二极管可指示电路的待机状态和工作状态。 电池传感器的设计与制作 02 （1）用提供的器材连接如图所示的电路。 （2）当开关断开时，记录看到的现象。 （3）闭合开关，记录实验现象。 （4）绿灯亮表示电路处于 （填“待机”或“工作”）状态，红灯亮表示电路处于 （填“待机”或“工作”）状态。 （5）从实验现象中你获得了哪些认识？ 待机 工作 红灯和灯泡发光，绿灯熄灭。 绿灯和灯泡发光，红灯熄灭。 ①发光二极管具有单向导电性； ②电路的通断和电流路径由开关控制； ③短路会改变电路的工作状态。 电池传感器的设计与制作 02 四、问题讨论 实验中你遇到了哪些问题？产生这些问题的主要原因是什么？ 常见问题1：发光二极管不亮 ①正负极接反，发光二极管单向导电，反接时电路截止无法发光； ②接线接触不良，导线、二极管引脚、开关接线柱松动断路； ③电源电压过低，达不到发光二极管的导通压降要求。 常见问题2：开关断开/闭合时现象和预期相反 红、绿发光二极管的正负极都接反了，导通和截止的状态颠倒。 电池传感器的设计与制作 02 人工智能 人工智能是从现代控制理论发展起来的，以计算机科学为基础，由计算机、心理学、哲学、语言学等多学科交叉融合的新兴交叉学科。它主要研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统。人工智能的目标是了解人类智能的实质，并生产出能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。 电池传感器的设计与制作 02 人工智能几乎涉及自然科学和社会科学的所有学科，其研究范围已远远超出了传统的计算机科学的范畴。人工智能广泛应用于机器人、自动驾驶技术、智能制造等。目前的人工智能技术已有相当强的自主能力，能够模拟人的很多行为。人工智能技术应用的广泛性标志着自动控制技术已经发展到新的阶段，也是国家竞争力的重要标志。 课堂小结 课堂练习 【典例1】有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是（     ） A．两个传感器都是光电传感器 B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器 C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器 D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作 【解析】有光照或温度升高时排气风扇都能起动，这个过程是利用了传感器，将光信号转换为电信号的是光电传感器，将温度信号转化为电信号的是温度传感器。故两个传感器分别是光电传感器和温度传感 B 课堂练习 【典例2】接收传感器信号，并作出“开启”或“关闭”水阀决定的部件是（　　） A．控制器 B．执行器 C．传感器 D．被控对象 【解析】“接收信号”和“作出决定”是控制器的核心功能。它接收传感器传来的信号，经过判断后，向执行器（水阀）发出“开启”或“关闭”的指令。 A 课堂练习 【典例3】下列属于自动控制系统的是（     ） A．打气筒为自行车充气 B．现代温室恒温控制 C．门卫打开自动伸缩门 D．司机师傅驾驶公交车 【解析】A．打气筒为自行车充气，需要人手动操作，属于人工控制，不是自动控制系统。B．现代温室恒温控制，系统会自动监测温度，并根据设定值自动调节加热或制冷设备，不需要持续人工干预，属于自动控制系统。C．门卫打开自动伸缩门，需要门卫触发操作，属于人工控制。D．司机师傅驾驶公交车，全程需要司机手动操作和决策，属于人工控制。 B 第2节 设计和制作控制系统 科学浙教版（2024） 八年级上册 谢谢观看 $