必修 技術與設計2 第三章 系統(tǒng)及其設計（含答案解析）

通用技術必修2技術與設計2第三章系統(tǒng)及其設計一、章節(jié)體系二、知識點3.1認識系統(tǒng)(一)認識系統(tǒng)系統(tǒng)無論大或小，簡單或復雜，都具備3個基本特征：①至少由兩個或兩個以上的部分（要素）組成；②部分（要素）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定的結構形式組成一個整體；③整體具有局部所沒有的特定功能。系統(tǒng)是指由兩個或者兩個以上相互聯(lián)系、相互作用的部分（要素）所組成的，具有一定結構和功能的有機整體。1．系統(tǒng)與子系統(tǒng)任何系統(tǒng)都是它所從屬的更大范圍、更高一級系統(tǒng)的子系統(tǒng)。子系統(tǒng)各具功能，相互依賴、相互作用，共同實現(xiàn)上一級系統(tǒng)的整體功能。2．子系統(tǒng)與元素元素是系統(tǒng)分解的最后層次或基本單元。要素是指構成系統(tǒng)的主要元素。3．系統(tǒng)的分類根據(jù)不同的標準，從不同的角度，系統(tǒng)可以劃分為不同的類型。按元素組成性質：自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)、復合系統(tǒng)。自然系統(tǒng)同天然形成，人工系統(tǒng)由人建立，既有天然又有人工的稱為復合系統(tǒng)。按元素存在形態(tài)：實體系統(tǒng)、概念系統(tǒng)。由物質構成的叫實體系統(tǒng)，由概念、原理、原則、理論、方法等非物質構成的叫概念系統(tǒng)。按系統(tǒng)的運動狀態(tài)：動態(tài)系統(tǒng)、靜態(tài)系統(tǒng)。按系統(tǒng)與環(huán)境的關系：開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)。(二)系統(tǒng)的主要特性1．系統(tǒng)具有整體性系統(tǒng)的整體性是系統(tǒng)的最基本的屬性。系統(tǒng)的組成部分（要素）是構成系統(tǒng)整體的前提和基礎，沒有部分就沒有整體。系統(tǒng)的組成部分（要素）要在整體中才能發(fā)揮其各自的作用，但系統(tǒng)不是各個組成部分（要素）的簡單相加。系統(tǒng)整體功能不等于其組成部分功能之和。2．系統(tǒng)具有功能性（蘇教版表述為目的性）系統(tǒng)都是以實現(xiàn)某種功能為目的的，這正是區(qū)別不同系統(tǒng)的標志。系統(tǒng)的目的一般通過更具體的目標來體現(xiàn)，系統(tǒng)的多個目標有時不完全一致甚至互相矛盾，這就需要協(xié)調，尋求平衡或折中的辦法，從而達到整體最佳的效果。3．系統(tǒng)具有相關性系統(tǒng)內各部分（要素）之間、部分（要素）與系統(tǒng)整體之間存在著相互依賴和相互制約的特定關系，某一個部分（要素）的變化，會引起其他部分（要素）和系統(tǒng)整體的變化。4．系統(tǒng)具有環(huán)境適應性系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，必然要與外界進行物質、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化會相應地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內部各部分（要素）的變化。系統(tǒng)具有適應環(huán)境的變化、保持原有功能的特性。5．系統(tǒng)具有動態(tài)性（蘇教版）系統(tǒng)都是動態(tài)的，處在運動變化和發(fā)展之中。3.2系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析是系統(tǒng)思想與分析方法的結合，即把要解決的問題作為一個系統(tǒng)加以詳盡地考察，并采用科學合理的方法對系統(tǒng)進行綜合分析、試驗和比較，從而提出可行性方案，使系統(tǒng)發(fā)揮整體功能，達到理想的總體目標。系統(tǒng)分析是指為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標，運用科學的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾椤⒎治?、比較、試驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統(tǒng)提出改進方案的過程。（蘇教版）（一）系統(tǒng)的思想方法系統(tǒng)的特性構成系統(tǒng)的基本思想。包括整體性、功能性、相關性、環(huán)境適應性、動態(tài)性等。（二）系統(tǒng)分析的基本方法系統(tǒng)分析基本方法的主要步驟：①闡明問題，確定目標；②分析研究，制訂方案；③評價比較，確定最佳方案。（三）系統(tǒng)分析的主要原則系統(tǒng)分析的主要原則有：整體性原則、科學性原則、綜合性原則。1．整體性原則系統(tǒng)分析首先要著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。2．科學性原則一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數(shù)學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力。3．綜合性原則當系統(tǒng)存在若干個目標時，應將目標排出優(yōu)先次序，首先選取最優(yōu)先的目標，然后盡可能在不損害第一個目標的前提下完成下一個目標。這需要目標之間進行權衡，綜合分析，統(tǒng)籌兼顧。3.3系統(tǒng)的優(yōu)化（一）系統(tǒng)優(yōu)化的意義系統(tǒng)的優(yōu)化就是在給定條件下，通過一定的手段和方法，使系統(tǒng)獲得更佳功能或更佳效益的過程。實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、財力達到最小。（二）影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素系統(tǒng)優(yōu)化的因素：對系統(tǒng)的目標函數(shù)產生顯著影響，并且可以人為調節(jié)的因素。系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件：對系統(tǒng)優(yōu)化起著限制作用，并且不能人為調節(jié)的因素。通常包括設計的條件和外部環(huán)境條件。系統(tǒng)優(yōu)化是一個不斷驗證、完善的過程。系統(tǒng)的優(yōu)化不僅要注重系統(tǒng)中組成部分（要素）的優(yōu)化，還要注重組成部分（要素）之間、組成部分（要素）與整體之間的協(xié)調和連接的有序性。（三）系統(tǒng)優(yōu)化的實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化在未能建立優(yōu)化目標與影響因素的數(shù)學關系時，無法得出量化的目標值，只能通過定性分析或估計尋求較為滿意的結果。而系統(tǒng)的最優(yōu)化通常是解決在一定約束條件下，尋求系統(tǒng)的優(yōu)化目標達到最大值或最小值，一般要建立數(shù)學模型。3.4系統(tǒng)的設計（一）系統(tǒng)設計的基本方法1．確定系統(tǒng)設計的總體目標及性能指標2．基本的設計分析

（1）系統(tǒng)設計的約束條件。（2）了解系統(tǒng)設計的基本原理。3．制訂設計方案（1）確定系統(tǒng)的結構組成。（2）子系統(tǒng)設計及功能確定。4．系統(tǒng)總體技術設計合理解決子系統(tǒng)之間的矛盾，加強系統(tǒng)內部、系統(tǒng)與環(huán)境的協(xié)調配合。5．組裝及測試6．系統(tǒng)的優(yōu)化。（1）分析影響系統(tǒng)的主要因素，提高運行效果。（2）設計方案的不斷驗證和完善。7．系統(tǒng)的評價及改進。三、學業(yè)測試一、單選題1．ETC是智能交通系統(tǒng)的功能之一，它特別適合在高速公路或交通繁忙的橋隧環(huán)境下使用。下面關于ETC的描述正確的是A．ETC是電子停車收費系統(tǒng) B．ETC是電子不停車收費系統(tǒng)C．安裝ETC的車輛通過收費站時不用繳費D．ETC辦理程序繁瑣、可使用場景少，沒有發(fā)展空間【答案】：B【解析】：ETC是電子不停車收費系統(tǒng)的簡稱，其余說法均不對。2．重慶火鍋，又稱為毛肚火鍋或麻辣火鍋，是中國傳統(tǒng)飲食方式，起源于明末清初的重慶嘉陵江畔、朝天門等碼頭船工纖夫的粗放餐飲方式。原料主要是牛毛肚、豬黃喉、鴨腸、牛血旺等。組成火鍋湯汁的元素不會有A．辣豆瓣 B．辣椒C．牛油 D．牛血旺【答案】：D【解析】：牛血旺是火鍋的菜品之一，不是組成火鍋湯汁的元素。3．2020年線上中國國際智能產業(yè)博覽會9月15日在重慶開幕，借助虛擬建模技術，設置線上重慶、智能產品、智能制造、智能應用、智能技術和區(qū)域合作六個虛擬展區(qū)。關于六個虛擬展區(qū)的說法正確的是A．智能制造是線上重慶的子系統(tǒng)B．智能應用子系統(tǒng)不能再細分C．虛擬展區(qū)包括六個子系統(tǒng)D．智能產品是指軟件系統(tǒng)【答案】：C【解析】：A項均為子系統(tǒng)，B項系統(tǒng)與子系統(tǒng)具有相對性，一般可再分，C項正確，D項智能產品應為硬件和軟件相結合的系統(tǒng)。4．某能源公司開發(fā)了一種新型太陽能能量轉換系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)屋瓦與太陽能電池板相結合，并與樓內已有的供熱系統(tǒng)相連接，為使用者提供電能和熱能。下列關于這種新型太陽能能量轉換系統(tǒng)的說法不恰當?shù)氖茿．該系統(tǒng)利用太陽能供電和供熱，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的原則B．該系統(tǒng)是為使用者提供電能和熱能而設計的，體現(xiàn)了系統(tǒng)的目的性C．若遇上陰雨天氣，該系統(tǒng)可用儲存的能量為使用者供電、供熱，體現(xiàn)了系統(tǒng)的環(huán)境適應性D．供熱系統(tǒng)是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的子系統(tǒng)【答案】：D【解析】：供熱系統(tǒng)與太陽能發(fā)電均為能量轉換系統(tǒng)的子系統(tǒng)。5．如圖所示的是重慶陳家坪汽車站自助售票系統(tǒng)，該系統(tǒng)是集計算機、網(wǎng)絡、通訊、智能自動化技術于一體的人機交互設備，無人值守、操作簡便、查詢便捷。該售票系統(tǒng)優(yōu)化屬于A．質量優(yōu)化 B．工期優(yōu)化C．技術優(yōu)化 D．組織優(yōu)化【答案】：C【解析】：利用技術手段或設備對流程進行優(yōu)化，符合技術優(yōu)化的定義。6.以下關于系統(tǒng)的敘述，正確的是A．系統(tǒng)是一個整體，是具有一定結構和功能的有機整體B．在一個系統(tǒng)中，系統(tǒng)的組分（元素）各自獨立工作C．系統(tǒng)的目的性是指每個系統(tǒng)都具有各自特殊的功能D．系統(tǒng)應適應外部環(huán)境的變化，并保持原有的部分功能【答案】：A【解析】：A項是系統(tǒng)整體性的體現(xiàn)，B項中各元素相互聯(lián)系，相互作用，C項系統(tǒng)的目的性是指系統(tǒng)的整體功能，D項系統(tǒng)的環(huán)境適應性是討論系統(tǒng)的整體功能的適應性。7．有個人餓了，買了一個饅頭，吃完不飽；再買一個，吃完還是不飽；再買一個，吃了半個就飽了。他思考后說道：早知吃半個饅頭就飽了，傻子才吃前兩個饅頭。下面是運用系統(tǒng)理論分析該問題，說法不正確的是A．第三個饅頭吃了半個就飽了，是因為前兩個饅頭共同作用的結果B．第一個饅頭在吃飽了這個問題上，沒有發(fā)揮作用C．把吃饅頭看作一個系統(tǒng)的話，系統(tǒng)的整體功能是各組成元素所不具備的D．組成系統(tǒng)的元素根據(jù)劃分方法不同，可以存在差異性【答案】：B【解析】：系統(tǒng)的各元素之間相互聯(lián)系、相互作用。8．仙人掌生活在嚴酷的沙漠里，它有發(fā)達的根系，很強的吸水力；莖粗大，表層角質化，里層肉質化，能儲存更多的水分；葉退化成刺，減少了蒸騰作用。莖內含有葉綠素能進行光合作用，仙人掌的這些特征適合在干旱缺水的沙漠環(huán)境里生存。這是生態(tài)系統(tǒng)基本特性中的A．層次性 B．相關性C．目的性 D．環(huán)境適應性【答案】：D【解析】：仙人掌的進化正是為了適應生存環(huán)境，題干的描述符合環(huán)境適應性。9．工業(yè)生產既要求產量大，又要求質量好、成本低；城市公交系統(tǒng)既要強化公共交通的安全，又要縮短車輛行駛的時間，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益雙豐收。分析工業(yè)生產和城市交通最好采用A．科學的定量分析 B．科學的定性分析C．綜合分析，統(tǒng)籌兼顧 D．局部考慮某方面的最大化【答案】：C【解析】：城市公交系統(tǒng)的優(yōu)化，通常以目標為導向，符合系統(tǒng)分析的綜合性原則。10．物體的堅固程度，除與自身的強度有關外，它的外形也很重要。研究表明，物體經(jīng)受外來沖擊力最佳的形狀是凸曲面，凸曲面能使外來壓力沿凸曲面擴散，而且受力較均勻，把安全帽做成半球形，就能使半球形承受較大的沖擊力。如果設計一套安全帽評價系統(tǒng)，最好的測試方法是A．采用模擬撞擊的方法測試安全帽所能承受的外力B．將安全帽從高樓往下仍，查看其損壞情況C．既采用科學計算的定量分析，又采用模擬撞擊的定性測試D．招收幾個測試人員，戴上安全帽到建筑工地實地測試【答案】：C【解析】：物體的受力分析可以建立數(shù)學模型進行科學的定量分析，同時采用模擬的定性分析相結合，效果更佳。11．我們的手機離不開鴻蒙、Android、iOS等手機操作系統(tǒng)，手機操作系統(tǒng)屬于A．硬件系統(tǒng) B．自然系統(tǒng) C．概念系統(tǒng) D．人工系統(tǒng)【答案】：D【解析】：手機操作系統(tǒng)是人為開發(fā)的系統(tǒng)，所以選D項。12．如圖所示的是汽車用手搖千斤頂，以下敘述中，不屬于構成千斤頂系統(tǒng)的是A．千斤頂由支撐桿、螺桿、螺母、手柄、底座等要素構成B．支撐桿、螺桿、螺母、手柄等構成了相互關聯(lián)的整體C．千斤頂能頂起汽車，這不是各組成部分能實現(xiàn)的D．手柄又可分為塑料套、金屬桿、防滑卡等元素【答案】：C【解析】：C項描述系統(tǒng)的功能，不屬于千斤頂系統(tǒng)的組成分部（元素）。13．如圖所示的是一款名為“陽光滿罐”的罐子，它在陽光照射下即可充電，天黑會自動發(fā)光。使用一段時間后，罐子發(fā)光的時間變短了，該現(xiàn)象體現(xiàn)了系統(tǒng)的A．動態(tài)性B．整體性C．環(huán)境適應性D．目的性【答案】：A【解析】：任何事物都是不斷變化的，系統(tǒng)都是動態(tài)的，題干的描述符合動態(tài)性定義。14．北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，由30顆衛(wèi)星組成。從系統(tǒng)角度分析，下列說法不恰當?shù)氖茿．北斗三號系統(tǒng)由24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星共同組成B．24顆中圓地球軌道衛(wèi)星主要實現(xiàn)短報文通信、星基增強和精密單點定位功能C．北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供的開放服務是在服務區(qū)中免費提供定位、測速和授時服務D．北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)與美國GPS采用一樣的系統(tǒng)設計【答案】：D【解析】：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國獨立設計衛(wèi)星導航系統(tǒng)，具有完全的自主知識產權，與GPS在系統(tǒng)組成上是不一樣的。15.裝修公司根據(jù)電器功率的大小分別計算出每路電線的粗細規(guī)格，該方法遵循了系統(tǒng)分析的A．科學性原則 B．綜合性原則C．動態(tài)性原則 D．整體性原則【答案】：A【解析】：通過科學計算，得出結論，符合系統(tǒng)的科學性原則。二、分析題16．在老舊小區(qū)的低層樓房一般都沒有配備電梯，住戶上下樓梯時很不方便。某公司從市場需求出發(fā)，研制了如圖所示的簡易電梯。該電梯包括軌道、踏板、扶手等元素，安裝在樓道一側，人站在電梯的踏板上，抓住扶手啟動電梯即可上下樓。分析電梯系統(tǒng)回答以下問題：（1）為了減少電梯不用時踏板占用樓梯空間，合理的措施是____（選填序號：①踏板可折疊；②踏板可拆卸；③減小踏板面積。）（4分）【答案】：①【解析】：選措施①方便、快捷，效率高。（2）為了加強電梯管理，僅供繳費的住戶使用，合理的措施是____、_____（選填序號：①在樓梯口張貼一個二維碼，掃碼就可以使用；②采用紅外線檢測裝置，檢測到是繳費的住戶才能使用；③采用指紋識別，有權限者才能使用；④電梯定時開放。）（8分）【答案】：②、③【解析】：電梯權供繳費住戶使用，②③均可實現(xiàn)智能、自動的管理，符合管理的要求。（3）該簡易電梯應滿足哪些設計目標____、____。（選填序號：①多人同時上下；②一人上下；③乘坐安全；④小孩單獨