1.3 反馈控制自动浇水 课件(共26张PPT)-2025-2026学年8年级下《信息科技》（教科版）

(共26张PPT)
信息意识 · 计算思维 · 数字化学习与创新 · 信息社会责任
信息科技 八年级 下册
第一单元 物联网反馈控制
——智能盆栽浇水器
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
第3课 反馈控制自动浇水
引入情境
除了空调，大家还知道哪些设备可以通过自动调节达到理想状态？
大家有没有注意到，空调的自动模式能够根据设定的温度和房间的实际温度差异，自动调整制冷或制热，并调节风速，保持室温在理想范围内。这是一种非常典型的反馈控制。
聚焦
探索
设计
实现
拓展
聚焦问题，明确任务
土壤湿度传感器在采集完数据后, 将数据传输给主控板。主控板对比用户设定的湿度值和采集的湿度值并做出判断, 决定是否启动浇水功能。这种反馈控制的方式在闭环控制系统中起着重要的作用, 能够实现系统自动调节, 提高系统精度。
本节课的任务是制作一款自动浇水器, 体验反馈控制浇水的过程。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
阅读教材第13页的“议一议”任务。
日常生活中, 很多家用电器都有自动模式。例如, 空调在自动模式下,会对比环境温度值和设定的温度值, 自动选择进行制冷或制热, 也会自动调节风速,实现温度的自动调节
分组讨论还有哪些家用电器有自动模式，将它们的自动工作过程写在教材中的横线上。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：点评展示
点评指导
学生任务结果展示。
本环节提升升华
反馈控制是一种能够让系统进行自我调节的方法，它通过将输出信息送回输入端，与设定的值对比，根据偏差来自动调整状态。例如智能浇水器可以根据湿度传感器的读数，自动判断是否启动水泵，以保证土壤湿度处于适宜范围。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
1.阅读教材第14页的“议一议”任务，观察卧式小潜水泵实物。小组讨论分析它是如何将一个容器里的水泵入另一个容器的。
2.阅读教材第14页的“能量加油站”，思考讨论水泵在工作过程中需要什么条件来控制启动和停止？水泵需要哪些辅助设备来实现自动开关？将结论填写在教材第15页的“写一写”部分。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：点评展示
点评指导
学生任务结果展示。
本环节提升升华
水泵工作时，液体在离心力作用下从出口排出，形成低压区域，引导水流持续进入泵内。这种原理能够实现长时间稳定的水流流出。
水泵的主要工作部件是电机。控制电机开始工作、停止工作的电子开关, 称为电磁继电器。当电磁铁通电时，吸合衔铁，闭合触点，水泵通电工作；当电磁铁断电时，弹簧复位，切断电路，水泵停止工作。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案
当土壤湿度传感器采集的湿度值与设定的湿度值有偏差时,可以用水泵和继电器实现控制浇水功能。那么当湿度传感器的读数低于设定值时，主控板是如何通过继电器来启动水泵的？
梳理思路，设计方案：设计要求
阅读教材第16页的“做一做”任务，根据给出的自动浇水器系统控制示意图，小组讨论，绘制算法流程图。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：点评展示
本环节提升升华
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
点评指导
学生任务结果展示。
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
根据本课所讲内容，搭建制作自动浇水器。
1.选择材料，搭建硬件系统。
2.编写程序，实现自动浇水。
3.调试修改细节。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现示范
根据图示，进行硬件连接。
1.将主控板和电磁继电器相连，确保电平信号能控制电磁继电器的开关。
2.连接电池盒为水泵提供独立电源，通过电磁继电器控制电路闭合。
3.确保传感器的湿度数据能够通过主控板采集到。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现示范
首先设置倒计时和时间变量，需要哪些变量来控制水泵的开关？
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现示范
采样时间选择：编写不同采样时间的按钮控制代码，尝试不同的时间设置。
主程序逻辑：逐步实现控制流程——延迟启动、输出高电平开启水泵、倒计时结束后输出低电平关闭水泵。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
分析问题，探索方法：点评展示
点评指导
小组对搭建的浇水器进行分享。
本环节提升升华
各小组说明在操作过程中遇到的问题，是如何解决的。
例如：水泵不启动时，检查继电器和水泵连接，以及程序中的高低电平输出是否正确。倒计时不准确时，检查变量设置和循环控制逻辑，确保程序在每个周期能够正确执行。显示屏幕数据异常时，检查变量显示格式和初始设置。
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
聚焦
探索
设计
实现
拓展
聚焦
探索
设计
实现
拓展
评价交流，拓展练习：拓展性任务要求
在没有电力、汽油等现代动力的古代，人们是如何解决提水难题的？
阅读教材中的“科学漫游”部分，思考与我们今天使用的自动化水泵相比，古代的桔槔有哪些特点？自动化水泵是如何在桔槔的基础上发展而来的？
第3课 反馈控制自动浇水
第3课 反馈控制自动浇水
课堂练习
1、 反馈控制自动浇水系统的核心目的是（　）
A. 减少人工操作
B. 根据预设时间定时浇水
C. 基于实时数据动态调整灌溉
D. 仅监测土壤湿度
答案：C
解析：反馈控制的核心是通过传感器实时采集数据（如土壤湿度），与设定阈值比较后动态控制执行器（如水泵），实现自动化灌溉。
课堂练习
2、土壤湿度传感器在系统中属于（　）
A. 执行器
B. 输入设备（传感器）
C. 控制器
D. 输出设备
答案：B
解析：传感器负责采集环境数据（输入），如土壤湿度传感器将物理量转化为电信号传输给控制器。
课堂练习
3、闭环控制系统与开环控制系统的主要区别是（　）
A. 是否使用执行器
B. 是否有反馈通道
C. 是否依赖人工操作
D. 是否连接物联网
答案：B
解析：闭环控制系统通过反馈通道将输出量（如实际土壤湿度）返回到输入端，与设定值比较后调整执行动作，形成闭环。
课堂练习
4、实现精准灌溉的关键步骤是（　）
A. 增加水泵功率
B. 设定土壤湿度阈值并分层控制
C. 延长灌溉时间
D. 使用更多传感器
答案：B
解析：根据土壤湿度数据划分阈值范围（如干燥、适中、湿润），结合光照、天气等因素设计分层灌溉策略。
课堂练习
5、以下哪项是反馈控制算法的典型结构？（　）
A. 顺序执行
B. 条件判断（if-else）
C. 循环语句
D. 函数调用
答案：B
解析：算法通过条件判断（如“若湿度<阈值则启动水泵”）实现动态决策，常用if-elif-else结构。
课堂练习
6、 在自动浇水系统中，反馈控制的核心作用是（　）
A. 仅控制水泵开关
B. 根据环境数据动态调整灌溉决策
C. 替代人工完全自动化
D. 仅监测土壤湿度
答案：B
解析：反馈控制需根据实时数据（如土壤湿度、天气）动态调整执行动作，实现精准灌溉。
课堂练习
7、 闭环控制系统与开环控制的主要区别是（　）
A. 是否使用传感器
B. 是否有"数据采集→决策→执行→反馈"循环
C. 是否需人工干预
D. 是否依赖互联网
答案：B
解析：闭环控制需通过反馈回路持续优化决策（如湿度数据返回到控制器），开环则无反馈环节。
课堂练习
8、设计自动灌溉算法时，需优先（　）
A. 设定固定的浇水时间
B. 根据植物类型确定土壤湿度阈值
C. 忽略天气预报数据
D. 减少传感器数量以降低成本
答案：B
解析：算法需基于数据分析设定阈值（如hum_min=2000，hum_max=3000），并结合天气动态调整。
课堂练习
9、若土壤湿度传感器返回值为1500（阈值范围2000-3000），系统可能执行（　）
A. 不浇水
B. 灌溉1分钟
C. 灌溉3分钟
D. 提高湿度下限值
答案：C
解析：湿度低于下限值需灌溉，且程序可设置分级策略（如湿度≤1000时灌溉3分钟）。
课堂练习
10、实现多点精准灌溉时，关键步骤是（　）
A. 统一灌溉时长
B. 为不同区域配置独立传感器及灌溉策略
C. 仅依赖一个中央控制器
D. 忽略光照强度数据
答案：B
解析：：需分区布局传感器，并定制算法（如A/B监测点独立函数）。
感谢观看
THANKS