蘇科版（2018）九年級(jí)全冊(cè)1超聲波傳感器一等獎(jiǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）蘇科版（2018）九年級(jí)全冊(cè)1超聲波傳感器一等獎(jiǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)課程基本信息1.課程名稱：蘇科版（2018）九年級(jí)全冊(cè)1超聲波傳感器

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：九年級(jí)（1）班

3.授課時(shí)間：2023年4月20日星期四上午第二節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)估科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2.提升學(xué)生的信息處理能力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取有效信息，并運(yùn)用數(shù)據(jù)分析方法得出結(jié)論。

3.增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在超聲波傳感器應(yīng)用方面提出新的設(shè)想和解決方案。

4.強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，通過(guò)小組合作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的溝通與協(xié)作能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解超聲波傳感器的工作原理，包括發(fā)射和接收超聲波的過(guò)程，以及超聲波在介質(zhì)中傳播的特性。

②掌握超聲波傳感器的基本應(yīng)用，如距離測(cè)量、物體檢測(cè)等，并能解釋其工作原理在實(shí)際應(yīng)用中的作用。

③學(xué)會(huì)使用超聲波傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，包括選擇合適的傳感器、搭建實(shí)驗(yàn)電路、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①理解超聲波在不同介質(zhì)中傳播速度的差異，以及如何根據(jù)傳播速度計(jì)算距離。

②正確處理實(shí)驗(yàn)中的誤差，包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，并能分析誤差的來(lái)源。

③將超聲波傳感器的原理與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。

④在小組合作中，協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)成員的工作，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確記錄。教學(xué)方法與策略1.采用講授法結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示，首先講解超聲波傳感器的基本原理和操作步驟，然后通過(guò)實(shí)際操作展示傳感器的工作過(guò)程。

2.設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生分組探討超聲波傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景和可能遇到的問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生的思維互動(dòng)。

3.實(shí)施項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，讓學(xué)生分組完成一個(gè)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。

4.利用多媒體教學(xué)，展示超聲波傳感器的工作動(dòng)畫(huà)和實(shí)際應(yīng)用案例，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象概念的理解。

5.在教學(xué)過(guò)程中穿插游戲環(huán)節(jié)，如“超聲波接力賽”，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度。教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課

1.老師角色：同學(xué)們，大家好！今天我們來(lái)學(xué)習(xí)的是蘇科版九年級(jí)全冊(cè)第一章中的超聲波傳感器。大家可能對(duì)超聲波并不陌生，但在電子技術(shù)領(lǐng)域，超聲波傳感器有著廣泛的應(yīng)用。那么，我們就從超聲波的基本概念開(kāi)始，逐步深入到傳感器的原理和應(yīng)用。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，請(qǐng)回憶一下我們之前學(xué)過(guò)的聲波知識(shí)，并思考一下超聲波與我們平時(shí)聽(tīng)到的聲音有什么不同。

（二）新課講授

1.老師角色：首先，我們來(lái)看一下超聲波的定義。超聲波是指頻率高于人類聽(tīng)覺(jué)上限（約20kHz）的聲波。接下來(lái)，我將通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示超聲波的產(chǎn)生和傳播過(guò)程。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，觀察動(dòng)畫(huà)，注意超聲波的頻率、波長(zhǎng)和傳播速度的特點(diǎn)。

3.老師角色：了解了超聲波的基本特性后，我們來(lái)探討一下超聲波傳感器的工作原理。傳感器通過(guò)發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波遇到障礙物時(shí)，會(huì)被反射回來(lái)，傳感器接收反射波，通過(guò)計(jì)算發(fā)射和接收的時(shí)間差，就能得出障礙物的距離。

4.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，請(qǐng)結(jié)合老師講解的內(nèi)容，嘗試自己總結(jié)一下超聲波傳感器的工作原理。

5.老師角色：很好，現(xiàn)在我們知道了超聲波傳感器的工作原理。接下來(lái)，我將展示一個(gè)簡(jiǎn)單的超聲波傳感器實(shí)驗(yàn)，讓大家更直觀地了解其應(yīng)用。

6.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并思考實(shí)驗(yàn)中如何控制變量，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（三）實(shí)驗(yàn)演示

1.老師角色：現(xiàn)在，我們來(lái)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)。首先，我會(huì)向大家介紹實(shí)驗(yàn)器材，然后演示如何搭建電路、連接傳感器。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，仔細(xì)觀察老師的操作，注意電路連接和傳感器安裝的細(xì)節(jié)。

3.老師角色：接下來(lái)，我將啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)程序，展示如何通過(guò)超聲波傳感器測(cè)量距離。

4.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并嘗試分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（四）課堂討論

1.老師角色：同學(xué)們，剛才我們進(jìn)行了超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)，大家覺(jué)得實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有哪些需要注意的地方？

2.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，積極發(fā)言，分享自己在實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)和心得。

3.老師角色：很好，大家提到了幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：電路連接、傳感器安裝、數(shù)據(jù)采集和分析。接下來(lái)，我們來(lái)進(jìn)行一個(gè)小組討論，探討一下如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，分組討論，共同制定改進(jìn)方案。

（五）課堂小結(jié)

1.老師角色：同學(xué)們，通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了超聲波傳感器的基本原理和應(yīng)用。下面，我將對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，認(rèn)真聆聽(tīng)老師的總結(jié)，回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。

3.老師角色：首先，我們學(xué)習(xí)了超聲波的定義和特性，了解了超聲波傳感器的工作原理。其次，通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示，我們掌握了超聲波測(cè)距的基本操作。最后，在課堂討論中，大家提出了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的建議。

4.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容有了更深入的理解。

（六）課后作業(yè)

1.老師角色：同學(xué)們，課后請(qǐng)完成以下作業(yè)：

（1）閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)一步了解超聲波傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域；

（2）查閱資料，探討超聲波傳感器在實(shí)際生活中的應(yīng)用案例；

（3）結(jié)合本節(jié)課所學(xué)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)：同學(xué)們，認(rèn)真完成課后作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：

學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，對(duì)超聲波的基本概念、特性、產(chǎn)生和傳播過(guò)程有了清晰的認(rèn)識(shí)。他們能夠區(qū)分超聲波與普通聲波的不同，理解超聲波傳感器的工作原理，并能夠解釋超聲波在電子技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.技能提升：

在實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何搭建超聲波傳感器的實(shí)驗(yàn)電路，如何連接傳感器，以及如何啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這些技能對(duì)于學(xué)生將來(lái)進(jìn)行類似實(shí)驗(yàn)或項(xiàng)目設(shè)計(jì)具有重要意義。

3.分析能力：

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析誤差來(lái)源，并能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出改進(jìn)方案。這種分析能力對(duì)于他們?cè)诳茖W(xué)探究和工程實(shí)踐中解決問(wèn)題至關(guān)重要。

4.創(chuàng)新思維：

通過(guò)小組討論和項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，學(xué)生不僅能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際實(shí)驗(yàn)，還能夠提出新的設(shè)計(jì)想法和解決方案。這種創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)有助于他們?cè)谖磥?lái)面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)能夠提出獨(dú)特的視角和解決方案。

5.團(tuán)隊(duì)合作：

在小組討論和實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何與同伴溝通、協(xié)作，共同完成任務(wù)。這種團(tuán)隊(duì)合作能力的提升對(duì)于他們?cè)诩w學(xué)習(xí)和工作中將起到積極作用。

6.實(shí)踐應(yīng)用：

學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，加深了對(duì)超聲波傳感器應(yīng)用的理解。這種實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)有助于他們?cè)谖磥?lái)的學(xué)習(xí)和工作中能夠迅速適應(yīng)新環(huán)境。

7.學(xué)習(xí)興趣：

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)超聲波傳感器產(chǎn)生了濃厚的興趣，激發(fā)了他們進(jìn)一步探索電子技術(shù)和科學(xué)領(lǐng)域的熱情。這種學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)對(duì)于學(xué)生長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)和發(fā)展具有積極影響。

8.自主學(xué)習(xí)：

學(xué)生在課后作業(yè)中，需要查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使他們能夠獨(dú)立思考和解決問(wèn)題。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

同學(xué)們，今天我們一起學(xué)習(xí)了超聲波傳感器這一重要的電子技術(shù)知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了超聲波的基本概念、特性以及傳感器的工作原理。以下是本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容：

1.超聲波的定義及其特性，包括頻率、波長(zhǎng)和傳播速度等。

2.超聲波傳感器的工作原理，包括發(fā)射、傳播和接收過(guò)程。

3.超聲波傳感器在電子技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，如距離測(cè)量、物體檢測(cè)等。

4.超聲波傳感器實(shí)驗(yàn)的基本操作，包括電路搭建、傳感器連接和數(shù)據(jù)采集。

當(dāng)堂檢測(cè)：

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述超聲波的定義及其特性。

（學(xué)生回答，老師點(diǎn)評(píng)）

2.超聲波傳感器是如何工作的？請(qǐng)描述其發(fā)射、傳播和接收過(guò)程。

（學(xué)生回答，老師點(diǎn)評(píng)）

3.超聲波傳感器在哪些領(lǐng)域有應(yīng)用？請(qǐng)舉例說(shuō)明。

（學(xué)生回答，老師點(diǎn)評(píng)）

4.請(qǐng)簡(jiǎn)述進(jìn)行超聲波傳感器實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注意的幾個(gè)關(guān)鍵步驟。

（學(xué)生回答，老師點(diǎn)評(píng)）

5.舉例說(shuō)明如何使用超聲波傳感器進(jìn)行距離測(cè)量。

（學(xué)生回答，老師點(diǎn)評(píng)）

1.對(duì)于超聲波的定義及其特性，大部分同學(xué)能夠正確回答，說(shuō)明對(duì)基本概念的理解較為扎實(shí)。

2.在描述超聲波傳感器的工作原理時(shí)，部分同學(xué)能夠較為完整地描述其發(fā)射、傳播和接收過(guò)程，但仍有同學(xué)需要加強(qiáng)對(duì)此部分內(nèi)容的理解和記憶。

3.對(duì)于超聲波傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，同學(xué)們能夠舉出一些實(shí)例，說(shuō)明對(duì)應(yīng)用方面的知識(shí)有所掌握。

4.在實(shí)驗(yàn)操作方面，同學(xué)們對(duì)基本步驟有一定了解，但仍需在實(shí)踐中加強(qiáng)練習(xí)。

5.對(duì)于超聲波傳感器在距離測(cè)量中的應(yīng)用，同學(xué)們能夠給出一些基本的方法，但需要進(jìn)一步了解其原理和實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。

最后，我希望同學(xué)們?cè)谡n后能夠通過(guò)閱讀課本、查閱資料等方式，進(jìn)一步鞏固今天所學(xué)的內(nèi)容，并嘗試將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中。謝謝大家！板書(shū)設(shè)計(jì)1.超聲波傳感器

①超聲波定義：頻率高于人類聽(tīng)覺(jué)上限（20kHz）的聲波

②超聲波特性：頻率高、波長(zhǎng)短、穿透能力強(qiáng)

③超聲波傳播：在介質(zhì)中傳播，具有反射、折射和衍射現(xiàn)象

2.超聲波傳感器工作原理

①發(fā)射：通過(guò)換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波

②傳播：超聲波在介質(zhì)中傳播，遇到障礙物時(shí)反射

③接收：換能器接收反射波，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

④信號(hào)處理：計(jì)算發(fā)射和接收的時(shí)間差，得出距離

3.超聲波傳感器應(yīng)用

①距離測(cè)量：測(cè)量物體距離，如超聲波測(cè)距儀

②物體檢測(cè)：檢測(cè)物體是否存在，如超聲波雷達(dá)

③其他應(yīng)用：液位檢測(cè)、缺陷檢測(cè)等

4.實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)

①電路搭建：正確連接電路元件，確保電路正常工作

②傳感器連接：確保傳感器安裝牢固，連接正確

③數(shù)據(jù)采集：記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析誤差來(lái)源

④結(jié)果分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，提出改進(jìn)方案典型例題講解例題1：

已知超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，超聲波傳感器發(fā)射超聲波，經(jīng)過(guò)1.4ms后接收到反射波。求傳感器與障礙物之間的距離。

解答：

首先，計(jì)算超聲波往返的總時(shí)間，即超聲波從傳感器發(fā)出到反射回來(lái)所經(jīng)歷的時(shí)間。已知往返時(shí)間為1.4ms，即1.4×10^-3s。

然后，計(jì)算超聲波從傳感器到障礙物的時(shí)間，這是往返時(shí)間的一半，即0.7×10^-3s。

接著，使用公式s=v×t，其中v是超聲波在空氣中的傳播速度，t是超聲波從傳感器到障礙物的時(shí)間。

將已知數(shù)值代入公式：s=340m/s×0.7×10^-3s=0.238m。

所以，傳感器與障礙物之間的距離為0.238m。

例題2：

一個(gè)超聲波測(cè)距儀發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波遇到障礙物時(shí)反射回來(lái)，測(cè)得往返時(shí)間為2.5ms。若超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，求障礙物到測(cè)距儀的距離。

解答：

計(jì)算超聲波往返的總時(shí)間：2.5ms=2.5×10^-3s。

計(jì)算超聲波從測(cè)距儀到障礙物的時(shí)間：t=2.5×10^-3s/2=1.25×10^-3s。

使用公式s=v×t，其中v是超聲波在空氣中的傳播速度，t是超聲波從測(cè)距儀到障礙物的時(shí)間。

代入數(shù)值：s=340m/s×1.25×10^-3s=0.425m。

所以，障礙物到測(cè)距儀的距離為0.425m。

例題3：

某超聲波傳感器發(fā)射超聲波，經(jīng)過(guò)0.6s后接收到反射波。若超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，求傳感器與障礙物之間的距離。

解答：

計(jì)算超聲波往返的總時(shí)間：0.6s。

計(jì)算超聲波從傳感器到障礙物的時(shí)間：t=0.6s/2=0.3s。

使用公式s=v×t，其中v是超聲波在空氣中的傳播速度，t是超聲波從傳感器到障礙物的時(shí)間。

代入數(shù)值：s=340m/s×0.3s=102m。

所以，傳感器與障礙物之間的距離為102m。

例題4：

一個(gè)超聲波測(cè)距儀發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波遇到障礙物時(shí)反射回來(lái)，測(cè)得往返時(shí)間為3.5ms。若超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，求障礙物到測(cè)距儀的距離。

解答：

計(jì)算超聲波往返的總時(shí)間：3.5ms=3.5×10^-3s。

計(jì)算超聲波從測(cè)距儀到障礙物的時(shí)間：t=3.5×10^-3s/2=1.75×10^-3s。

使用公式s=v×t，其中v是超聲波在空氣中的傳播速度，t是超聲波從測(cè)距儀到障礙物的時(shí)間。

代入數(shù)值：s=340m/s×1.