跨学科实践 设计家庭养花自动浇水装置（教学课件）物理新教材沪粤版九年级下册

物理九年级下册 •沪粤版 跨学科实践 设计家庭养花自动浇水装置 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 了解传感器、电磁继电器的工作原理，知道传感器可以将非电学量转换为电信号。 理解自动控制装置的基本工作流程：信号采集→信息处理→执行操作。 02 科学思维 能分析家庭养花自动浇水装置的工作逻辑，完成方案构思； 能根据实际需求对装置进行评估，提出改进方案。 03 科学探究 经历跨学科实践完整流程：确定主题、方案制订、器材选择、制作调试、成果交流； 学会根据实际养花需求，选择合适元器件，绘制简易设计框图。 04 科学态度与责任 结合生活养花真实场景，体会物理技术服务生活； 培养工程设计意识，懂得节约水资源； 小组合作开展实践，提升交流协作能力。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 自动浇水装置整体工作流程； 2. 湿度传感器、电磁继电器在装置中的作用； 3. 设计方案的构思与框图绘制。 1. 理解传感器把土壤湿度（非电学量）转化为电信号； 2. 结合养花实际需求，对装置进行调试、评估与改进。 设计家庭养花自动浇水装置 思考问题： 1. 养花有什么好处？（观赏、净化空气） 2. 如果全家外出旅游一段时间，家里的盆栽花草无人浇水，会出现什么问题？ 3. 能不能设计一套装置，实现花盆自动浇水？ 活动分析与核心元器件认识 1.土壤湿度传感器：把土壤湿度的变化转化为电信号（采集信号） 2.信息处理器：接收湿度信号，可以根据不同花草对湿度的需求调节阈值 3.电磁继电器：作为开关，接收处理器信号，控制水泵通断 4.水泵、储水容器、输水管道：执行浇水动作 工作逻辑： 土壤湿度传感器采集湿度信号 → 信息处理器判断 → 继电器控制水泵 👉土壤湿度低：水泵接通，开始浇水； 👉土壤湿度达到设定值：水泵断开，停止浇水。 设计家庭养花自动浇水装置 方案制订与实施 1. 查阅资料：搜集土壤湿度传感器的相关资料，根据家庭盆栽的实际情况，选择合适的湿度传感器。 2. 设计系统方案： 利用土壤湿度传感器 + 信息处理器 + 电磁继电器 + 水泵搭建自动浇水系统，画出装置设计框图。 设计家庭养花自动浇水装置 3. 制作、安装与调试 ①根据你的设计方案，选购元器件、材料； ②完成硬件组装，连接传感器、处理器、继电器、水泵； ③调试：调节信息处理器的湿度阈值，测试：  ▪土壤干燥时，水泵是否自动开启浇水；  ▪土壤湿度达标，水泵是否自动断开停止浇水； ④测试定时、浇水水量，适配不同花卉的需水特点。 思考讨论：①如果花盆积水过多，该怎么改进装置？ ②不同花卉对土壤湿度要求不一样，装置如何适配？ 设计家庭养花自动浇水装置 成果展示与交流 将调试完成的自动浇水装置进行展示，小组之间交流评价： 交流维度： 1. 制作成本：元器件成本高低，是否简易易得； 2. 使用效果：能否根据土壤湿度自动启停浇水，浇水水量是否合适； 3. 现存不足：装置存在哪些缺陷？（例如漏水、误触发、不能适配多种植物） 4. 改进方案：针对不足提出优化设想。 设计家庭养花自动浇水装置 总结 1. 实践主题：设计家庭养花自动浇水装置 2. 核心器件：土壤湿度传感器、信息处理器、电磁继电器、水泵 3. 工作流程： 土壤湿度传感器采集湿度信号 →信息处理器判断 →电磁继电器控制水泵启停 土壤湿度过低→水泵开启浇水；湿度达标→水泵停止浇水 4. 实践完整流程：确定主题→查阅资料→设计方案→制作调试→成果评估与改进 5. 跨学科：物理自动控制 + 植物养花知识，物理技术解决生活实际问题。 谢谢聆听 谢谢聆听 $