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超声波传感器技术试验教学设计

北京工业大学附属中学 课时教案纸
课题 授课类型 超声波传感器技术试验 新课 课时 1 第 1 课时 授课教师 授课日期 王德庆 2017.11.3

教学目标设 计

教学重点

1、教材分析 本节课将《通用技术》第二章第三节“技术试验”与本校开源软硬件课程结合, 为学生创新设计打下基础 2、学情分析 已经具备一定的信息技术使用经验, 但对于程序设计和单片机电子设计有一定基 础,对于项目设计中的技术试验部分有一些粗浅的认识,重视程度远达不到项目设计 要求。 3、目标分析 知识与技能: 1. 理解技术试验的重要性,掌握超声波传感器的工作原理,能够正确的测量读数并 完成相应的记录。 2. 对实验数据能够分析,归纳,得出正确的结论。 过程与方法: 1. 体验技术试验的一般过程。 2. 掌握定性实验与定量试验的一般设计方法。 3. 掌握试验数据的分析与归纳方法。 情感、态度与价值观: 体验科学探究的过程,树立严谨的科学态度。建立学好这门课的信心,同时引导和 激发学生创新思维。 1.技术试验的过程与意义。 2.超声波传感器的原理与程序实现。 3.定性与定量实验的数据记录与分析。 1. 超声波传感器的原理分析。 2. 试验数据的归纳与分析。 多媒体课件、 HC-SR04 超声波传感器模块、Arduino 控制器、课时学案 超声波传感器技术试验 一、技术试验 二、超声波传感器工作原理 三、测试程序分析 四、数据分析与结论 五、应用设计

教学难点 教学资源

板书设计

教 学 过 程
(从“教师活动” 、 “学生活动” 、 “设计意图”等方面撰写) 时 间 教 学 过 程 教师 活动 学生 活动

1.PPT 展示,引入新课 教师展示神舟系列飞船资料。 5 总结:技术试验的重要性。 出示课题《超声波传感器技术试验》 。 2.教学新课 (1)超声波传感器工作原理 讲解与 分析 2 讲解

声音在干燥、 摄氏 20 度的空气中的传播速度大约为 343 米/秒, 合 34,300 厘米/秒,29.15 微秒/厘米。但是发送后到接收到回波,声音走过的是 2 倍 的距离,所以实际距离就是 1 厘米,对应 58.3 微秒。 (2)Arduino 程序代码分析

1

电路连接图

const int TrigPin = 2; // 设定 SR04 连接的 Arduino 引脚 const int EchoPin = 3; float distance; void setup() { Serial.begin(9600);

pinMode(TrigPin, OUTPUT); pinMode(EchoPin, INPUT); Serial.println("Ultrasonic sensor:"); } void loop() { // 产生一个 10us 的高脉冲去触发 TrigPin 2 digitalWrite(TrigPin, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(TrigPin, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(TrigPin, LOW); // 检测脉冲宽度,计算出距离并串口发送 distance = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.00; Serial.print(distance); Serial.print("cm"); Serial.println(); delay(1000); } (3)定性与定量实验 指导学 生 玻璃 塑料 金属 纸张 海绵 探究 实验

材质
3

木块

超声波读值

大小
3

2cm

4cm

6cm

8cm

10cm

超声波读值

3

形状 超声波读值

规则圆

规则方

尖利





不规则

15

(4)试验数据分析与归纳 技术指标 探测最远距离 探测最小距离 5 探测角度 材质对探测结果有无影响 探测物体最小面积 形状对探测结果有无影响 (5)应用设计 2 如果你是一个 arduino 智能汽车设计工程师, 你将如何应用超声波传感 器设计倒车雷达系统? 使用几个超声波传感器? 安装位置怎样? 实测值 分析结 果

3.课堂总结 通过这节课的学习,我们知道了: 2 1. 在技术活动中,技术试验具有重要作用。 2. 了超声波测距的工作原理,及程序代码。 3. 定量和定性实验的一般设计方法。 4. 数据的总结和归纳,为项目应用提供依据。

5.布置作业 2 1)完成学案。


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