電子學2-電子時鐘講義

小小發(fā)明家系列課講義電子學模塊第二講：電子時鐘一、課程目標知識學習目標：1.重點掌握的機械鐘表的工作原理：擒縱器提供精確的計時。2.重點了解電子時鐘的工作原理：石英晶振通電振動產(chǎn)生電信號，時鐘模塊將將電信號傳遞給顯示模塊，顯示出時間。3.一般了解時間的單位。4.一般了解歷史上的一些計時工具和原理。探究學習目標：1.通過課前小游“老狼老狼幾點了？了解時間引出對于時間單位的學習。2.通過時間系列實驗來體會不同時期的鐘表的不同原理，激發(fā)學生對學習電子時鐘的興趣。3.通過對于游戲“猜時間”讓學生們掌握誤差和錯誤，并且用圖片展示不同種類的鐘表來激發(fā)學生們學習的興趣，體驗科學的樂趣?；鹦呛凶又谱髂繕耍?.觀察和認識電子時鐘的組成部分和主要元件2.在教師指導下動手組裝完成電子時鐘的制作3.學會電子時鐘的使用方法和生活應用場景二、課堂組織形式1.組織趣味互動游戲2.問答式課堂互動3.隨堂趣味測試題4.融入趣味故事講解5.設計互動探究實驗6.火星盒子制作演示和指導7.課后習題鞏固三、課堂準備名稱內容來源備注1PPT課件課程全流程演示文稿火星人課件2組裝制作說明視頻組裝制作電子時鐘的說明視頻火星人備課視頻組裝流程視頻說明3互動游戲游戲一“老狼老狼幾點了？”游戲二“猜時間”火星人課件4互動實驗教具“演示沙漏“：沙漏“擒縱器展示：擒縱器“機械鐘展示：機械鬧鐘“電子鐘展示：電子鐘需教師自己準備（詳細方法參考火星人備課視頻）5學生組裝器材及工具火星盒子——電子時鐘（每人一套、螺絲刀（每人一套）火星盒子需按學生數(shù)量在商城訂購；螺絲刀需根據(jù)學生數(shù)量由教師提前準備。注意事項：火星盒子和螺絲刀提前收好，需要在理論講解之后，如果在課前即擺在學生面前，會極大分散學生的注意力，不利于理論知識講解和課堂互動。6課后習題考核本科學習知識點，客觀題+主觀題本講義最后部分四、詳細上課流程本節(jié)課括課熱和8步具體：（首先通火星講解課的故景。（通過提及知譜講解式回節(jié)內容。（）第-5步為論講解時長需在0分鐘內，過小火故事主題，過游體驗時，掌間單位的識了不同時的計式及原中點掌握械鐘和電鐘的原理學習縱的知識過小戲習誤差錯誤同固電時原理并且過同種類時鐘寬眼體科的樂趣。（）第6步為動手操組裝電子時，需指導、護秩保證安，時制在-0分鐘。（）第7步為總結，長為0鐘。（）第8步為作業(yè)布，把內容延到生。（總時長為120分鐘，預留5-10分鐘休息時間）上課步驟主要內容注意事項【課堂預熱自我介紹+背景引入【對應PPT】火星來信【時長】3min【新學員介紹】如果不是首節(jié)課，則不需要完全進行，重點介紹新學員與老學員互相認識，快速融入班級【情景引入】最近我在學習自己看時間，可是家里的圓盤鐘表我看了一會就看迷糊了，完全不知道是幾點，爸爸媽媽也不在家，今天和阿呆約好去他家玩我都遲到了。嗚嗚嗚，地球朋友們你們能幫幫我嗎？【銜接話術】那么我們可以給他做一個給直接能夠顯示幾點的鐘表也就是電子時鐘。（1）不要在課程開始時發(fā)給學生盒子器材，會分散學生注意力。（2初步認識產(chǎn)生基本信任感，減少緊張和陌生情緒。【知識回顧】回顧上節(jié)內容【對應PPT】復習內容【時長】3min【銜接話術】那我們怎么來制作一個電子時鐘呢，在學習之前呢，我們先來復習一下上節(jié)課的內容?！局v解】復習鞏固上節(jié)課的內容【第1步】了解時間和時間單位【對應PT“你了解時間嗎？”部分【銜接話術】那要制作一個電子時鐘呢，我們就要先來學習一下時間的知識，首先讓我們一起玩一個游戲，獲得勝利的小朋友有獎勵哦。【游戲/實驗】游戲一“老狼老狼幾點了？”游戲規(guī)則：游戲注意：1、老師可以先找一個小朋友做一組示范，然后再進行游戲。2、游戲時注意一下時間，不要游戲時間過長。【時長】10in1、一個小朋友當作“狼，背對其余小朋友站在教室前，2、其余小朋友“老狼老狼幾點了？站在教室前小朋友隨意回答時間（比如“9點了。3、在聽到幾點了以后（比如“9點了）其余小朋友迅速胳膊代表鐘表的時針分針擺出相應時間的的樣子當教室前小朋友回頭以后，擺時間的小朋友就不能動了。4、回答完畢教室前小朋友回頭檢查有沒有擺錯了的小朋友擺錯了的小朋友來當作狼。5、最后沒有當過狼的小朋友會獲得游戲勝利，得到一些小禮物。3、最后游戲勝利的小朋友可以獲得一些獎勵（一些加分，貼紙之類的。注意學生年紀比較大可以提問回答形式講解學生年紀較小可以講述知識?！局v解】小朋友們，你們都做的很棒，那么剛才我們大家都扮演了一個鐘表，那么鐘表都有什么指針??？學生：時針分針秒針老師：是的鐘表都有三種指針來表示時間。最短的時針，中等長度分針和最長的秒針。老師：小朋友們，那么秒針走一圈是多少？學生：一分鐘老師：那么分針走一圈呢？學生：一個小時老師：時針走一圈呢，是一天嗎？學生：自由回答老師時針走兩圈才是一天了也就是24個時同學們都很棒那么一年有幾個月有多少天呢？學生：一年十二個月，365天【銜接話術】同學們說的非常好，我們通過把時間劃分，就劃分成了好多段，有了很多的叫法，這些都是時間的單位。那么我們目前了解到的最小的時間單位就是秒了對吧~【提問】你們有覺得比秒更小的時間單位嗎？【講解】還有毫秒，毫秒是多快呢，他是一秒鐘的千分之一，一只蒼蠅扇一次翅膀的時間是3毫秒?！镜?步】古代計時方式【對應PT“古代怎么計時？”部分【時長】10in1、看影計時【銜接話術我們現(xiàn)在有鐘表手機能夠計時那么兩千多年前的古時候沒有鐘表他們怎么去知道現(xiàn)在是幾點呢？【講解最早的時候人們“日出而作日而歸。依靠太陽和月亮把一天分成兩段太陽升起來是白天太陽落山是晚上后來人們發(fā)現(xiàn)這樣的計時太籠統(tǒng)了，后來人們發(fā)現(xiàn)在白天的時候人的影子會變化，這樣就把白天的時間劃分細了?！倦S堂小測試】老師：影子是怎么形成的，他的原理是什么？學生：光沿直線傳播形成影子?！俱暯釉捫g那么古人是根據(jù)影子的什么特征來劃分的呢？【總結】根據(jù)影子變化的規(guī)律可以把白天分成三份，可是這樣還是不夠精確后來聰明的人類發(fā)現(xiàn)有一種更好的方法，發(fā)明了日晷（圖片展示）【講解其實日晷的原理呢也是光沿直線傳播太陽時每天都要升起落下這是不變的所以用太陽光產(chǎn)生的影子來計時我們來觀察晷針的影子來判斷時間。日晷把一天分成了12份，也就是12時辰。【提問】我們現(xiàn)在一天是24個小時，古代晷把一天分成12個時辰，么一個時辰等于幾個小時呢？（學生自由回答）【講解】一個時辰等于兩個小時。3、流沙計時【銜接話術】日晷是用太陽光去計時的，那么陰天，晚上還能用嗎？都用不了了所以這個計時工具的使用限制條件就比較多了那么西方也有人發(fā)明了計時工具—沙漏在一定時間內沙子流出來的多少是一致的沙漏用流沙計時大家應該對沙漏很熟悉我們現(xiàn)在也有在使用的地方，比如餐廳上菜時用來計時?！緦嶒?游戲】展示沙漏實驗材料；沙漏實驗步驟：展示沙漏。4、滴水計時【銜接話術古代人們也發(fā)明了一種跟沙漏很像的計時器只不過漏的不是沙子而是水那他什么樣子呢？就是圖片上這個——漏刻（展示圖片。通過滴水來計算時間在相同時間里滴水的量是一樣的。當我在桶里倒水時最下面的桶里水會越來越多桶里會有一個浮標上面標著不一樣的時間這樣通過看浮標上的標注就能計時了?！局v解那么漏刻主要是依靠桶里面的水去計量時間的那要計量一天的時間就需要特別大的桶或者是一直倒水也不是很方便后來人們進行了改進研究出來這么一個大家伙——水運儀象臺（圖片展示。這是一個超大規(guī)模的計時器，他有12米高大概有十個小朋友加起來這么高，我們通過圖片也能看出來人在水運儀象臺里面都變得超級小水運儀象臺有很多功能，可以天文觀測、進行天文演示、計時、報時等他是靠水流來提供動力的它的精確度可以到每天誤差不到1秒為什么可以這么精確呢？因為在這座巨型計時器里有一個結構叫做擒縱器擒縱器是后來的機械表里最關鍵的結構被稱為機械表的“心臟。那么什么是擒縱器呢？老師這里就有一個擒縱器，我們一起來看一下?！緦嶒?游戲】擒縱器展示實驗教具：擒縱器實驗步驟：展示擒縱器【講解擒縱器就是這個東西他有一個齒輪和一個小爪子當我轉動齒輪的時候小爪子就會動而且小爪子還會控制齒輪讓他每一次只走一個齒這樣一松一緊一擒一放擒器就是這么工作的但是它多久走一個齒，這個不是固定的是我們可以控制的。【第3步】機械鐘到電子鐘的發(fā)展【對應PPT“鐘表現(xiàn)啦”部分【時長】15in1、機械表【銜接話術】我們剛剛說，擒縱器是機械表的心臟，那么你們知道你們的家里有哪些表嗎？你們見過什么表？（學生自由回答）老師：那你見過的表都是需要電池的嗎？學生：自由回答【講解機械表是有一個獨特的特點是它不用電池也能夠工作那么它怎么工作的呢？老師這里正好有一個機械小鬧鐘，咱們可以通過實物來看一下?！緦嶒?游戲】學習機械表的工作原理實驗材料：機械表（將后蓋去掉）實驗過程：展示機械表，并且針對各部分進行講解?！局v解我們能看到機械表有很多部分機械表會有發(fā)條發(fā)條負責給整個表提供動力產(chǎn)生了動力以后通過齒輪將動力傳遞傳遞到游絲的部分游絲開始有規(guī)律的運動，游絲的運動帶著擒縱器結構一起運動，這個時候開始鐘表開始計時，秒針開始轉動?！究偨Y】機械表的工作原理就是發(fā)條系統(tǒng)提供動力，齒輪組進行動力傳動，游絲部分負責有規(guī)律的運動，并且和擒縱器一起使得鐘表計時?！俱暯釉捫g那么現(xiàn)在的機械鐘都是有這幾部分組成的但是古代還沒有發(fā)明出來發(fā)條之前人們用什么去代替它呢？【講解】最早的機械鐘人們用一個重錘來提供動力對照圖片講解)，當重錘下落時，擒縱器開始工作，帶動指針開始工作，實現(xiàn)計時功能?！俱暯釉捫g】但是人們發(fā)現(xiàn)用重物下落的時間來計時非常不穩(wěn)定這就造成了鐘都不能保持很好的準確性。【講解】于是科學家們都在尋找更準確的東西來計時，最后科學家們發(fā)明了擺鐘?！咎釂枴坷蠋煟河行∨笥岩娺^的嗎？學生：自由回答【講解你們知道擺鐘怎么工作嗎？擺鐘是通過下面的這“擺來計時的在擺鐘工作時擺錘會左右擺動?！局v解這個發(fā)現(xiàn)讓科學家們發(fā)現(xiàn)了更好的記錄時間的方法那么只需要擺錘還是不夠的要在里面加上這個結構就是擒縱器只需要將擒縱器的小爪子連接到鐘擺上就可以做到每晃動一次齒輪走一個齒，當齒輪想要走下一個齒的時候就會被另一個小爪子勾住只有等到下一次鐘擺擺動小爪子才會放開讓齒輪走一個齒。我們把擒縱器和各種不同的齒輪結合，就能通過鐘擺走固定的時間控制秒針一分鐘走60下了。實驗材料可以用單擺教具2()/: ( ):?秒這樣就能精確計時了那誰來記振動的次數(shù)呢？肯定不是我們自己數(shù)了我們可以把每次振動都變成電信號然后通過一些電路控制秒針在振動夠指定次數(shù)之后加一秒這樣就可以計時了石英的振動次數(shù)都是固定的嗎萬一它自己沒控制好不小心多振動了一次怎么辦？我們想一想石英一秒鐘振動了一千多萬次那么就算在某一秒多振動了一次對時間的影響大嗎是不是差了一次跟一千多萬次比起來約等于沒有了啊所以在通常情況下我們用石英做的電子表即使每一秒都多振動一次，一天下來也不會差多久，精確的電子表一百萬年可能才會差5秒鐘這和機械表比起來可是準確了特別多的。3、原子鐘【銜接話術】那有沒有更精準的表呢？那就是他了（圖片展示）他是原子鐘，每2000萬年才誤差1秒，超級準時?！镜?步】誤差和錯誤【對應PPT“什么是差？”【銜接話術】那這里提到了一個新詞，什么是誤差呢？和錯誤一樣嗎？我們通過實驗來感受一下。部分【時長】4min【實驗/游戲】游戲二：猜時間準備材料：秒表或者手機計時器游戲過程：老師說一段時間，比如5秒鐘，此時按下手機計時器，學生默數(shù)時間學生認為五秒鐘到了即可舉手示意（游戲可做三組，選三組時間。【講解】剛才有猜的非常準的同學，那么剛才我們不去看鐘表，去默數(shù)時間的話發(fā)現(xiàn)自己的感覺和正確的時間還是有差異的，所以我們剛才出現(xiàn)的差異呢就叫做誤差。那么如果說你們在回答問題時候答錯了就叫做錯誤了。【總結】誤差是不可避免的一些與真實情況的差異；錯誤是人為產(chǎn)生的一些錯誤，是可以避免的。【第5步】電子時鐘的原理【對應PPT“電子鐘的原理是什么？”部分【時長】5min【銜接話術】好啦，我們已經(jīng)了解了這么多關于鐘表和時間的知識了，下面我們就可以制作一個屬于我們的電子時鐘了?！局v解】那么剛才我們說到，電子時鐘里面時有一個神奇的小石頭叫做？學生：石英晶振。老師：石英晶振通電以后會發(fā)生振動，通過這種振動就可以用來計時那么同時我們的時鐘還需要顯示時間所以石英通電產(chǎn)生振動，然后產(chǎn)生電信號，再將電信號傳遞給顯示屏這樣就在屏幕上顯示時間啦?！俱暯釉捫g】你們見過哪些長相奇特的鐘表？那么你們還見過什么別的鐘表嗎？老師這里有很多好玩的鐘表我們一起看一看（圖片展示）【第6步】動手制作電子時鐘【對應PPT“開始手制作啦”部分【視頻輔導】此時可以播放/暫停組裝說明視頻作為指導?！緯r長】50-0min①指導學生打開包裝盒，將零件分類擺放整齊在自己前方桌面上。（1）物品擺放不要太靠近自己的身體，否則容易掉在地上.（2）螺絲釘長短不一，要分開放置為避免散亂和掉落也可把螺絲和墊片一直放在袋子內。②講解各元器件的形狀和功能，主要的元器件如下：1.講解主要元器件時講解電子時鐘的工作過程:按鍵控制調節(jié)電子鐘的時間按下藍色按鍵進入設置模式剩下的三個紅色按鍵代表時間“加，時間“減”和退出設置模式時鐘模塊將設置好的時間a.MCU :b. :tEc.4 :d.按鍵模塊：按鍵開關調節(jié)時間③講解連線方式，并指導學生完成連接。連線圖如下（1底座為電源模塊+開關在主控電路板鏈接不同模塊首先連接顯示