第三章 制訂我的設(shè)計(jì)方案（含答案解析）

通用技術(shù)必修1技術(shù)與設(shè)計(jì)1第三章制訂我的設(shè)計(jì)方案一、章節(jié)體系二、知識(shí)點(diǎn)3．1發(fā)現(xiàn)與明確設(shè)計(jì)問題(一)設(shè)計(jì)問題的來源1．設(shè)計(jì)問題的來源（1）人類生存必然會(huì)遇到的問題：如人類基本的衣、食、住、行問題。（2）用戶指定的設(shè)計(jì)問題：如橋梁的設(shè)計(jì)、房屋的裝修設(shè)計(jì)、青蒿素的發(fā)現(xiàn)與提取。（3）設(shè)計(jì)者根據(jù)一定的目的，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題：如電話的發(fā)明、探月工程。2．發(fā)現(xiàn)問題的途徑與方法（蘇教版）（1）觀察日常生活：如自發(fā)電足球。（2）收集和分析信息：文獻(xiàn)法、問卷調(diào)查法、詢問法。（3）技術(shù)研究與技術(shù)實(shí)驗(yàn)：伽利略與體溫計(jì)。(二)收集和整理信息（1）信息的收集實(shí)地調(diào)查、訪問有關(guān)人員、借助媒體及互聯(lián)網(wǎng)、查閱圖書、咨詢專家。要做到全面、真實(shí)準(zhǔn)確。（2）信息的整理從原始、碎片化、零散、有可能虛假、有害的信息中篩選出對設(shè)計(jì)有用的信息。信息整理的常見方式：分類整理、去偽存真、把握重點(diǎn)、生成信息。信息整理的常用方法：分類法、比較法、核對法、評(píng)估法、分析法。(三)設(shè)計(jì)問題的明確1．明確設(shè)計(jì)的價(jià)值：市場或用戶是否需要、是否滿足用戶對產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量和數(shù)量的要求、社會(huì)效益、生態(tài)效益、創(chuàng)新性、可否推廣、成本、股入產(chǎn)出比等。（蘇教版：問題是學(xué)遵循科學(xué)原理、是否已解決）2．明確設(shè)計(jì)的技術(shù)要求：設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)難點(diǎn)、委托人或用戶要求。3．明確設(shè)計(jì)的限制：時(shí)間、成本、環(huán)境等約束。4．明確設(shè)計(jì)的能力和條件：個(gè)人或團(tuán)隊(duì)能力、材料、設(shè)備和技術(shù)水平等。3．2挑選合適的材料（一）常見的材料1．常見材料的特性：金屬材料特性：不透明、光澤良好，密度較高，表面光滑，硬度較大，有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，延展性，化學(xué)性質(zhì)活躍，易腐蝕和氧化。用途：耐磨、耐高溫、受較大沖擊力的產(chǎn)品或零件。如：磁鐵、不銹鋼用品、鎢絲燈等。非金屬材料特性：密度較小，硬度差，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性差，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化和還原。用途：制作精度不高的產(chǎn)品或零件。如：家具、建材、裝飾、日常生活、生產(chǎn)工具等。復(fù)合材料特性：兩種或以上材料組成。綜合性能好，密度較小，強(qiáng)度高、硬、韌性好，抗腐蝕、抗氧化。用途：市政建設(shè)、環(huán)保工程、汽車及飛機(jī)制造。如：鈦合金、玻璃鋼等。新型材料特性：新出現(xiàn)或發(fā)展的材料。性能優(yōu)異、特殊。用途：信息材料、納米材料、生物材料、超導(dǎo)材料、生態(tài)環(huán)保材料、軍工材料等。2．材料的選擇與資源保護(hù)：生態(tài)優(yōu)先、綠色環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展，盡可能選可再生或儲(chǔ)量豐富的資源。（二）標(biāo)準(zhǔn)件與元器件1．標(biāo)準(zhǔn)件：按照國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求批量生產(chǎn)的、具有通用性的零件。如：USB接口、HDMI接口、螺栓、螺母、自攻螺釘、墊圈、銷、軸承、裝配工具等。2．元器件：在電子或電器產(chǎn)品中，單獨(dú)設(shè)計(jì)和大量生產(chǎn)和使用的零部件。如：電阻、電容、二極管、三極管、電感、電位器等。3．3技術(shù)試驗(yàn)（一）技術(shù)試驗(yàn)及其作用技術(shù)試驗(yàn)：從技術(shù)的角度對材料、元器件及整機(jī)進(jìn)行測試和檢驗(yàn)叫作技術(shù)試驗(yàn)。如：運(yùn)20大飛機(jī)試飛、汽車碰撞試驗(yàn)。技術(shù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)、圖表、性能表現(xiàn)等信息，是開展技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)優(yōu)化的重要依據(jù)。技術(shù)試驗(yàn)是技術(shù)革新、技術(shù)發(fā)明、科學(xué)研究的重要途徑，是發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵手段。（二）技術(shù)試驗(yàn)的種類1．按專業(yè)分類：力學(xué)試驗(yàn)、電學(xué)試驗(yàn)、光學(xué)試驗(yàn)、生物試驗(yàn)等。2．按行業(yè)分類：工業(yè)試驗(yàn)、醫(yī)藥試驗(yàn)、武器試驗(yàn)、農(nóng)業(yè)試驗(yàn)等。3．按實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆诸悾汗δ?、性能試?yàn)，優(yōu)化、老化試驗(yàn)，環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)、破壞性試驗(yàn)。4．按試驗(yàn)對象分類：材料試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、元件試驗(yàn)、整機(jī)試驗(yàn)等。5．按試驗(yàn)階段分類：小試、中試、應(yīng)用試驗(yàn)等。（三）技術(shù)試驗(yàn)的方法、步驟和試驗(yàn)報(bào)告1．技術(shù)試驗(yàn)的方法實(shí)物試驗(yàn)法、對比試驗(yàn)法、模擬試驗(yàn)法、計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)法等。（蘇教版：技術(shù)試驗(yàn)的常用方法：）強(qiáng)化試驗(yàn)法：通過擴(kuò)大和強(qiáng)化試驗(yàn)對象的作用，以提高試驗(yàn)效率的方法。如：產(chǎn)品的抗壓性能試驗(yàn)中的“安全帽超載試驗(yàn)”。優(yōu)選試驗(yàn)法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，選定若干次有典型意義的試驗(yàn)方法。如：水稻的對比試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)法：通過再現(xiàn)的形式來模擬現(xiàn)實(shí)發(fā)生的情況的試驗(yàn)方法。如：汽車碰撞試驗(yàn)。虛擬試驗(yàn)法：利用計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)中的技術(shù)設(shè)計(jì)原型進(jìn)行試驗(yàn)的方法。如：計(jì)算機(jī)模擬火星探測器登陸火星表面。移植試驗(yàn)法：在具有差異的事物之間，將某些共同的或相關(guān)的因素從一物移到另一物上的試驗(yàn)方法。如：在小白鼠身上進(jìn)行藥物試驗(yàn)、器官移植試驗(yàn)。2．技術(shù)試驗(yàn)的步驟（1）準(zhǔn)備階段：確定技術(shù)試驗(yàn)的目的和對象、確定試驗(yàn)方法、手段和環(huán)境條件，選定工具、儀表和器件，確定參加人員、分工、負(fù)責(zé)人。（2）實(shí)施階段：進(jìn)行試驗(yàn)，獲得效果和數(shù)據(jù)。（3）結(jié)果處理階段：分析結(jié)果、數(shù)據(jù)，寫試驗(yàn)報(bào)告3．技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告的撰寫（1）試驗(yàn)名稱。（2）試驗(yàn)?zāi)康?。?）試驗(yàn)原理。（4）試驗(yàn)設(shè)備和材料。試驗(yàn)材料與試樣（試驗(yàn)樣品），測試工具、儀器、設(shè)備。（5）試驗(yàn)方法和步驟。（6）試驗(yàn)結(jié)果和分析。原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的處理，誤差分析。（7）試驗(yàn)總結(jié)。3．4技術(shù)設(shè)計(jì)方案（一）設(shè)計(jì)的構(gòu)思產(chǎn)品設(shè)計(jì)的因素：產(chǎn)品、使用者、環(huán)境構(gòu)成人機(jī)關(guān)系。如右圖所示：以人為本，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體觀，運(yùn)用工程思維找出最優(yōu)設(shè)計(jì)，充分考慮環(huán)境和生態(tài)。人機(jī)關(guān)系目標(biāo)：高效、健康、安全、舒適。構(gòu)思方法：黑箱法、列舉法、移植借鑒法、篩選法等。（二）設(shè)計(jì)方案的制訂1．設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書：封面（單位名稱、產(chǎn)品名稱、設(shè)計(jì)人簽字、設(shè)計(jì)日期、單位負(fù)責(zé)人簽字）、產(chǎn)品外觀總圖、目錄、設(shè)計(jì)說明書正文。設(shè)計(jì)說明書正文：（1）設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)要求：規(guī)范、規(guī)定、要求、產(chǎn)品類別。（2）設(shè)計(jì)主要闡述的內(nèi)容：產(chǎn)品功能及指標(biāo)，安全信息，新技術(shù)、工藝、材料情況，標(biāo)準(zhǔn)化情況，產(chǎn)品造型及制作方式，其他問題。2．設(shè)計(jì)圖紙（1）設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容：封面、目錄、圖紙和說明。（2）總圖和詳圖：三視圖、結(jié)構(gòu)圖，布置圖、斷面圖，產(chǎn)品安裝圖等。（3）設(shè)計(jì)圖紙要求：滿足預(yù)算、生產(chǎn)施工招標(biāo)要求，滿足備料要求，完成施工詳圖要求，工程或產(chǎn)品驗(yàn)收要求。3．成本估算成本估算編制說明、成本估算表、用材量估算表。（三）方案的比較、權(quán)衡和決策1．方案的比較2．方案的權(quán)衡3．方案的決策（四）方案的改進(jìn)與拓展1．設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)：方案在制作、試用、使用階段均可改進(jìn)。2．設(shè)計(jì)方案的拓展：功能發(fā)展、跨越式發(fā)展、其他重大變革。蘇教版臺(tái)燈設(shè)計(jì)計(jì)劃過程三、學(xué)業(yè)測試一、單選題1．下列材料中，不屬于復(fù)合材料的是A．納米材料 B．高溫超導(dǎo)材料C．玻璃鋼纖維 D．有機(jī)玻璃【答案】：C【解析】：A項(xiàng)，納米材料是指材料三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍的材料，不屬于復(fù)合材料；B項(xiàng)，高溫超導(dǎo)材料是指具有高臨界轉(zhuǎn)變溫度能在液氮溫度條件下工作的超導(dǎo)材料，不屬于復(fù)合材料；C項(xiàng)，玻璃鋼纖維是以樹脂和玻璃纖維為原料加工而成的產(chǎn)品，屬于復(fù)合材料；D項(xiàng)，有機(jī)玻璃是的化學(xué)材料是聚甲基丙烯酸甲酯，不屬于復(fù)合材料。2．設(shè)計(jì)問題的來源有多種情況，以下選項(xiàng)中說法不對的是A．人類生存必然會(huì)遇到的問題B．用戶指定的問題C．設(shè)計(jì)者根據(jù)一定的目的，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的問題D．天上掉下來的問題【答案】：D【解析】：從教材相關(guān)內(nèi)容可知，ABC三項(xiàng)均正確，D項(xiàng)說法錯(cuò)誤。3．信息收集是完成方案設(shè)計(jì)的前期工作，對設(shè)計(jì)方案的制定和創(chuàng)新都非常重要，以下信息收集方式錯(cuò)誤的是A．使用調(diào)查問卷收集 B．實(shí)地調(diào)查，訪問有關(guān)人員C．借助媒體及互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)內(nèi)容 D．每日三省吾身【答案】：D【解析】：ABC三項(xiàng)均屬于正確的信息收集方式，D項(xiàng)對每天自身行為的思考，不是收集信息的方式。4．以下設(shè)計(jì)，哪一項(xiàng)是設(shè)計(jì)者根據(jù)一定的目的，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的A．雙肩包書包的設(shè)計(jì) B．房屋的設(shè)計(jì)C．個(gè)性化蛋糕的設(shè)計(jì) D．橋梁的設(shè)計(jì)【答案】：C【解析】：ABD三項(xiàng)均是由別人指定的設(shè)計(jì)，C項(xiàng)是設(shè)計(jì)者主動(dòng)創(chuàng)造的。5．手機(jī)的屏幕尺寸應(yīng)該多大才合理，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)前進(jìn)行廣泛的調(diào)查，這種活動(dòng)屬于A．信息收集 B．信息運(yùn)用C．心理測試 D．成本核算【答案】：A【解析】：調(diào)查屬于信息收集的一種方式。6．在對虎門大橋的車流量狀況進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研后，決定啟動(dòng)廣東深中大橋的建設(shè)項(xiàng)目。調(diào)研活動(dòng)屬于A．明確設(shè)計(jì)的價(jià)值 B．明確設(shè)計(jì)的技術(shù)要求C．明確設(shè)計(jì)的限制 D．明確設(shè)計(jì)的能力和條件【答案】：A【解析】：實(shí)地調(diào)研后，明確了深中大橋的建設(shè)是很有價(jià)值的項(xiàng)目，選A項(xiàng)。7．圓珠筆零件中，屬于標(biāo)準(zhǔn)件的是A．塑料外殼 B．圓珠筆芯C．掛鉤 D．按壓鍵【答案】：B【解析】：在圓珠筆的零件中，ACD均會(huì)個(gè)性化設(shè)計(jì)制作，B屬于統(tǒng)一生產(chǎn)的產(chǎn)品。8．以下產(chǎn)品的材料遵循可持續(xù)發(fā)展的原則A．超市購物使用的塑料袋 B．可降解的一次性飯盒C．石油、天燃?xì)? D．鉛酸電池【答案】：B【解析】：AD項(xiàng)會(huì)對環(huán)境造成不好的影響，C項(xiàng)屬不可再生能源，均不屬于可持續(xù)發(fā)展理念。B項(xiàng)解決了對環(huán)境造成的不良影響，選B項(xiàng)。9．“瓦薩”號(hào)沉沒事件提醒人們A．技術(shù)的發(fā)展離不開設(shè)計(jì)B．設(shè)計(jì)是技術(shù)活動(dòng)的核心C．技術(shù)試驗(yàn)可使設(shè)計(jì)得以改進(jìn)和完善，使風(fēng)險(xiǎn)和失誤降到最低D．人機(jī)關(guān)系是在技術(shù)設(shè)計(jì)中必須考慮的因素【答案】：C【解析】：“瓦薩”號(hào)在第一次航行就發(fā)生沉沒，是因?yàn)槲唇?jīng)過嚴(yán)格的技術(shù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題未及時(shí)處理造成，選C項(xiàng)。10．對“安全帽”進(jìn)行超載試驗(yàn)是一種A．實(shí)體試驗(yàn) B．優(yōu)選試驗(yàn)C．模擬試驗(yàn) D．計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)【答案】：C【解析】：安全帽超載試驗(yàn)是創(chuàng)設(shè)帽子受較大外力時(shí)能承受力的情況，屬于模擬試驗(yàn)。11．在超市挑選水果，最常使用的試驗(yàn)方法是A．實(shí)體試驗(yàn) B．優(yōu)選試驗(yàn)C．模擬試驗(yàn) D．計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn) 【答案】：B【解析】：在超市挑選水果，是通過對比選出多個(gè)水果中更好的水果，符合優(yōu)選試驗(yàn)定義。12．水利大壩，從設(shè)計(jì)到建成要經(jīng)歷多次試驗(yàn)，一般會(huì)采用下列哪種試驗(yàn)方法A．實(shí)體試驗(yàn) B．優(yōu)選試驗(yàn)C．模擬試驗(yàn) D．計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)【答案】：C【解析】：對大壩的建設(shè)，一般我們會(huì)模擬大壩受力，控制的各種情況進(jìn)行模擬試驗(yàn)。13．制訂設(shè)計(jì)方案的過程包括：①設(shè)計(jì)方案的制訂、②方案的改進(jìn)與拓展、③設(shè)計(jì)的構(gòu)思、④方案的比較、權(quán)衡和決策。其正確的順序是A．①②③④ B．③①④②C．④③②① D．②③①④【答案】：B【解析】：根據(jù)制訂設(shè)計(jì)方案的邏輯順序，應(yīng)為構(gòu)思->制訂->比較、權(quán)衡->改進(jìn)。14．根據(jù)如圖所示的組合體，在下列選項(xiàng)中選出正確的左視圖【答案】：B【解析】：B符合組合體左視圖畫法，A為不完整的主視圖，C為俯視圖，D為不完整的左視圖。某企業(yè)設(shè)計(jì)并生產(chǎn)了一款時(shí)尚自行車頭盔，如圖所示。頭盔除了擁有帥氣的外觀之外，還配備了一盞頭燈和一盞位于后部的警示燈。既能方便地照亮前方道路，又能給后方車輛提示，減少事故發(fā)生的可能。閱讀上述材料，回答15-16題。15．根據(jù)你所學(xué)的設(shè)計(jì)過程，你認(rèn)為該企業(yè)首先要做的是A．繪制三視圖B．提出解決問題的多個(gè)設(shè)想C．提出設(shè)計(jì)項(xiàng)目，明確設(shè)計(jì)要求D．了解人們的腦袋尺寸【答案】：C【解析】：根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程可知，發(fā)現(xiàn)問題后就是明確問題，所以選C項(xiàng)。16．該企業(yè)在制定設(shè)計(jì)方案過程中不需要做的是A．查閱自行車頭盔的相關(guān)資料 B．做一個(gè)頭盔模型進(jìn)行性能試驗(yàn)C．選擇頭盔的制作材料 D．考慮頭盔的制作成本【答案】：B【解析】：設(shè)計(jì)方案是構(gòu)思產(chǎn)品的功能，人機(jī)關(guān)系，結(jié)構(gòu)，各組分之間的相互聯(lián)系，材料選擇、制作成本等方面的內(nèi)容，方案制訂后進(jìn)入實(shí)施環(huán)節(jié)，才會(huì)做模型進(jìn)行性能試驗(yàn)。17．研究表明，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，大多數(shù)人是吸入了有毒氣體導(dǎo)致死亡。有人設(shè)計(jì)了一款消防組合產(chǎn)品，有滅火器、防毒面具、滅火毯、手電筒等，深受用戶喜愛。該設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)問題的途徑是A．觀察日常生活 B．收集和分析信息C．技術(shù)試驗(yàn) D．技術(shù)研究【答案】：B【解析】：從題干描述可知，是對數(shù)據(jù)的分析后得出的結(jié)論，所以選B項(xiàng)。18．瓦特在生火燒水的過程中，發(fā)現(xiàn)水燒開后，會(huì)使壺蓋不停地往上跳動(dòng)，根據(jù)這一現(xiàn)象和前人的經(jīng)驗(yàn)，他創(chuàng)造性地發(fā)明了高效率蒸汽機(jī)。這一事例說明瓦特發(fā)現(xiàn)問題的途徑是A．他人安排的任務(wù) B．技術(shù)研究C．撰寫方案 D．收集和分析信息【答案】：B【解析】：從題干可知，瓦特通過觀察生活得到啟發(fā)，然后通過技術(shù)研究，發(fā)明了高效率蒸汽機(jī)，所以選B項(xiàng)。19．下圖所示的軸側(cè)圖的主視圖是【答案】：A【解析】：根據(jù)三視圖的投影規(guī)律，A項(xiàng)為軸側(cè)圖的主視圖。20．如圖所示為一款折疊式沙發(fā)的側(cè)視圖，沙發(fā)靠背向后翻倒即可變成床，圖中黑色圓圈表示金屬插銷，插銷與坐墊、靠背固定在一起。如下扶手上的圓孔和滑槽設(shè)計(jì)最合理的是【答案】：C【解析】：由于靠背要上面滑行，只有CD滿足要求，而坐墊有兩個(gè)插銷，需要左右滑行，所以C方案最合理。二、設(shè)計(jì)題26．如右圖一所示為一抓拍攝像頭，其底部有兩個(gè)孔距為50mm的M5螺紋孔?，F(xiàn)需要將其安裝到路口的支架上。支架如右圖二所示，支架安裝桿截面為邊長為50mm的正六邊形，其安裝面上有兩個(gè)孔距為40mm的M6螺紋孔。（1）請?jiān)O(shè)計(jì)攝像頭與支架之間的連接件，畫出草圖、標(biāo)注必要的尺寸并進(jìn)行簡要說明。設(shè)計(jì)要求如下：①能夠?qū)崿F(xiàn)攝像頭與支架的連接。②攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)從圖二位置向下45度范圍的連續(xù)調(diào)節(jié)，并能在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可靠固定。③結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)節(jié)方便。④材料為2mm厚鋼板。（20分）【答案】：草圖：須清晰，比例恰當(dāng)，尺寸標(biāo)注正確，能滿足題目設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)合理，有一定創(chuàng)新性。尺