通用技術(shù) 粵教版（必修2）第三章 系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)-第四節(jié) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）-課件

高一—粵教版—通用技術(shù)—必修二第三章第四節(jié)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)

一、明確設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)的總體目標(biāo)及要求；

二、對水火箭的原理和飛行的外部環(huán)境進(jìn)行基

本的設(shè)計(jì)分析；

三、初步設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)；

四、學(xué)習(xí)制作水火箭的方法；

五、歸納系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。長征二號(hào)火箭發(fā)射全過程思考：

長征二號(hào)F火箭把航天器送入預(yù)定軌道主要有哪些步驟？

設(shè)計(jì)這些步驟的目的是什么？火箭送航天器進(jìn)入預(yù)定軌道主要步驟12秒程序轉(zhuǎn)彎，是為了通過調(diào)整火箭飛行角度，來節(jié)省燃料。155秒、160秒、210秒火箭部件的分離都是為了拋棄多余的部件,減輕箭體重量，節(jié)省燃料。火箭燃料燃燒廢氣高壓氣體水水火箭廢氣推火箭升空火箭向下推廢氣水推火箭升空箭體向下推水設(shè)計(jì)要求

用容量為500毫升的飲料瓶制作氣壓式噴水推進(jìn)火箭。設(shè)計(jì)目標(biāo)

射程45米以上，越遠(yuǎn)越好。一、明確設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)的總體目標(biāo)及要求發(fā)射點(diǎn)A

主動(dòng)段終點(diǎn)最大彈道高度目標(biāo)Mxy

彈道主動(dòng)段上升段下

降

段彈道被動(dòng)段

A

x

被動(dòng)段：1.距離和持續(xù)時(shí)間長；

在理想狀態(tài)下，向水平方向的目標(biāo)發(fā)射水火箭，可以視為一次斜拋運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)段：1.距離和持續(xù)時(shí)間很短；

2.釋放內(nèi)能為水火箭飛行提供動(dòng)能；

二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析

水火箭射程M

發(fā)射點(diǎn)A

主動(dòng)段終點(diǎn)最大彈道高度目標(biāo)Mxy

彈道主動(dòng)段上升段下

降

段彈道被動(dòng)段

A

x

二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析

發(fā)射仰角為45°時(shí)，水火箭射程最遠(yuǎn)。發(fā)射點(diǎn)A

主動(dòng)段終點(diǎn)最大彈道高度目標(biāo)Mxy

彈道主動(dòng)段上升段下

降

段彈道被動(dòng)段

A

x

二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析

水火箭射程

彈道主動(dòng)段加速度a彈道主動(dòng)段加速度持續(xù)時(shí)間t

二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析方法一：增加動(dòng)力艙的氣壓氣壓大

推力大

加速度大

出口速度大

射程遠(yuǎn)瓶內(nèi)氣壓大

瓶子受到的壓力大

選擇抗壓能力強(qiáng)的飲料瓶牛頓第二定律：F=ma壓強(qiáng)公式：F=PS

二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析方法二：加大動(dòng)力艙橫截面積橫截面積大

推力大

加速度大

出口速度大

飛行距離遠(yuǎn)牛頓第二定律：F=ma壓強(qiáng)公式：F=PS

二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度發(fā)射仰角彈道主動(dòng)段加速度a彈道主動(dòng)段加速度持續(xù)時(shí)間t反沖推力F水火箭的質(zhì)量m小更輕的材料更小的箭體……牛頓第二定律：F=ma壓強(qiáng)公式：F=PS

二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析

影響加速度持續(xù)時(shí)間t的因素：水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度發(fā)射仰角彈道主動(dòng)段加速度a彈道主動(dòng)段加速度持續(xù)時(shí)間t動(dòng)力艙加壓氣體的量水量二、基本的設(shè)計(jì)分析：原理分析空氣阻力小

動(dòng)能損耗小

水火箭射程遠(yuǎn)水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度發(fā)射仰角空氣阻力二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析發(fā)射點(diǎn)A

主動(dòng)段終點(diǎn)最大彈道高度目標(biāo)Mxy

彈道主動(dòng)段上升段下

降

段彈道被動(dòng)段

A

x

水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度發(fā)射仰角空氣阻力加一個(gè)尖形整流罩減小箭體橫截面積尖形整流罩減小箭體橫截面積更光滑的箭體表面二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析水火箭的速度方向空氣氣流方向箭體軸線風(fēng)向風(fēng)向水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度外部環(huán)境發(fā)射仰角飛行穩(wěn)定性空氣阻力天氣狀況二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析水火箭的速度方向風(fēng)向箭體軸線風(fēng)向風(fēng)向二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析

空氣氣流方向

當(dāng)水火箭的實(shí)際飛行方向偏離原速度方向時(shí)，需要及時(shí)修正。水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度外部環(huán)境發(fā)射仰角飛行穩(wěn)定性尾翼二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析尾翼箭體軸心水火箭的速度方向尾翼上表面尾翼下表面尾翼上表面的氣壓=尾翼下表面的氣壓（以尾翼為參照物）空氣氣流方向二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析水火箭的速度方向尾翼背風(fēng)面尾翼迎風(fēng)面尾翼箭體軸心尾翼下表面的氣壓>尾翼上表面的氣壓（迎風(fēng)面）（背風(fēng)面）二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析（以尾翼為參照物）空氣氣流方向水火箭的速度方向尾翼迎風(fēng)面尾翼背風(fēng)面尾翼箭體軸心尾翼上表面的氣壓>尾翼下表面的氣壓

（迎風(fēng)面）

（背風(fēng)面）二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析（以尾翼為參照物）空氣氣流方向水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度外部環(huán)境發(fā)射仰角飛行穩(wěn)定性尾翼重心位置重心位置重心位置重心位置二、基本的設(shè)計(jì)分析：外部環(huán)境分析三、水火箭的初步設(shè)計(jì)水火箭總系統(tǒng)箭體子系統(tǒng)動(dòng)力子系統(tǒng)發(fā)射子系統(tǒng)殼體（光滑）箭頭（尖形）箭翼（最少三片）加壓空氣（大小、量）水（量）動(dòng)力艙（容積、橫截面積、

抗壓性）

噴嘴（成熟、可靠）輔助設(shè)備（成熟、可靠）發(fā)射架（成熟、可靠）發(fā)射軌道（成熟、可靠）飛行穩(wěn)定性水火箭射程彈道主動(dòng)段終點(diǎn)速度發(fā)射仰角彈道主動(dòng)段加速度a彈道主動(dòng)段加速度持續(xù)時(shí)間t反沖推力F水火箭的質(zhì)量m高壓氣體量水量瓶內(nèi)氣壓飲料瓶的橫截面積外部環(huán)境空氣阻力天氣狀況重心位置尾翼系統(tǒng)總體技術(shù)設(shè)計(jì)主要影響因素三、水火箭的初步設(shè)計(jì)牛頓第二定律：F=ma

壓強(qiáng)公式：F=PS

反沖推力與空氣阻力的沖突動(dòng)力艙橫截面積大反沖推力大空氣阻力小沖突沖突動(dòng)力艙橫截面積小水火箭射程遠(yuǎn)三、水火箭的初步設(shè)計(jì)加速度持續(xù)時(shí)間與箭體重量的沖突加速度持續(xù)時(shí)間長箭體重量大動(dòng)力艙容積大水火箭射程遠(yuǎn)水火箭射程近沖突沖突三、水火箭的初步設(shè)計(jì)重心位置飛行姿態(tài)穩(wěn)定性與箭體重量的沖突飛行姿態(tài)穩(wěn)定箭體重量大重心靠前水火箭射程遠(yuǎn)水火箭射程近沖突沖突三、水火箭的初步設(shè)計(jì)環(huán)境變化系統(tǒng)變化風(fēng)速、風(fēng)向變化

發(fā)射仰角調(diào)整三、水火箭的初步設(shè)計(jì)1.以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能最優(yōu)為目的。2.設(shè)計(jì)好系統(tǒng)的每個(gè)要素和子系統(tǒng)。3.綜合考慮系統(tǒng)各部分（要素）之間的聯(lián)系，合理解決它們之間的矛盾沖突；注重系統(tǒng)與環(huán)境、部分（要素）與整體之間的協(xié)調(diào)。在進(jìn)行系統(tǒng)總設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)：三、水火箭的初步設(shè)計(jì)（一）使用的工具：

美工刀、剪刀、

鋼尺、記號(hào)筆。

（二）使用的材料：

飲料瓶、硬膠套、

抽桿文件夾、

膠布、雙面膠、

噴嘴。四、水火箭制作四、水火箭制作(一)明確設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)的總體目

標(biāo)及要求；(二)對水火箭的原理和飛行的外部

環(huán)境進(jìn)行基本的設(shè)計(jì)分析；

(三)初步設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)；(四)學(xué)習(xí)制作水火箭的方法。

五、歸納水火箭系統(tǒng)設(shè)計(jì)的部分方法明確總體目標(biāo)基本的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的制作謝謝觀看高一—粵教版—通用技術(shù)—必修二第三章第四節(jié)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）(答疑）1.某包裝公司為某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)紙箱,在決定紙箱的大小、厚度、材質(zhì)時(shí)需研究各個(gè)方面的因素:產(chǎn)品的自重與外形特征,產(chǎn)品的濕度及抗壓性要求,產(chǎn)品的存放、搬運(yùn)要求,集裝箱空間的適配,產(chǎn)品的制造特點(diǎn)、成本及國家的一些技術(shù)規(guī)范等等。如果我們把設(shè)計(jì)紙箱作為一個(gè)系統(tǒng)工程,那么這個(gè)研究過程稱為()。A.系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)B.系統(tǒng)的優(yōu)化C.系統(tǒng)的分析D.子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)答案：C

選擇題2.某公司為了節(jié)約能源，計(jì)劃設(shè)計(jì)一個(gè)在冬天能夠供熱而在夏天能降溫的地?zé)岜眉夹g(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由地?zé)岜?、地下管道、冷熱輸出器及控制器組成。該公司在設(shè)計(jì)中不需要首先考慮的是（

）。A.查閱國內(nèi)外地?zé)岜眉夹g(shù)系統(tǒng)的相關(guān)資料B.實(shí)現(xiàn)地?zé)岜眉夹g(shù)的可行性C.地?zé)岜孟到y(tǒng)的科學(xué)性D.如何對系統(tǒng)裝置進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn)答案：D

選擇題3.以下關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的說法中，錯(cuò)誤的是（

）。A.系統(tǒng)設(shè)計(jì)要從整體出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的B.設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該首先將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)C.系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般用于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，簡單的系統(tǒng)不需要設(shè)計(jì)D.系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括對設(shè)計(jì)方案的分析、比較和優(yōu)化答案：C

選擇題4.據(jù)悉，時(shí)速超過200公里的車輛經(jīng)過，就會(huì)在周邊產(chǎn)生巨大的噪音和沖擊力。如何解決京滬高鐵開通后由于列車的高速給周邊環(huán)境造成噪音污染的矛盾，是設(shè)計(jì)者們一直研究的問題。建設(shè)過程中，采用一次性鋪設(shè)無縫線路，消除原有的“咯噔”聲，并在沿線采用加裝消聲器，鋪設(shè)減震墊，設(shè)置聲屏障等措施，降低噪音對附近居民的影響。在該事例中，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)了