資源簡介

通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計 2》 第三章 系統(tǒng)及其設(shè)計
第四節(jié) 系統(tǒng)的設(shè)計（二）
一、教學(xué)對象分析
教學(xué)對象是高一年級的學(xué)生，在本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基本概念，如系統(tǒng)、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的特性等有認(rèn)識，也學(xué)習(xí)了系統(tǒng)的分析、優(yōu)化方法等，用系統(tǒng)分析方法分析并制作了水火箭系統(tǒng)。通過基本工具的學(xué)習(xí)，掌握了基本常用工具的使用方法。如何用系統(tǒng)的方法探究優(yōu)化水火箭系統(tǒng)，讓水火箭飛的更遠(yuǎn)是學(xué)生非常關(guān)心的問題。
二、教材內(nèi)容分析
1.教學(xué)內(nèi)容及在教材中的地位
本節(jié)屬于必修《技術(shù)與設(shè)計 1》第四章第四節(jié)內(nèi)容的第二課時，包括系統(tǒng)的優(yōu)化和系統(tǒng)的評價。課標(biāo)要求通過對簡單系統(tǒng)的設(shè)計實踐，初步學(xué)會簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，增強系統(tǒng)與工程思維的能力。本節(jié)是在上節(jié)水火箭系統(tǒng)分析、設(shè)計制作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行水火箭系統(tǒng)探究及優(yōu)化，然后進(jìn)行評價。是上節(jié)的延續(xù)，是本章的總結(jié)，也是前面三節(jié)內(nèi)容的綜合運用。
2.教學(xué)重點、難點
教學(xué)重點：能運用系統(tǒng)優(yōu)化方法，對水火箭系統(tǒng)進(jìn)行探究優(yōu)化并評價。教學(xué)難點：根據(jù)水火箭系統(tǒng)特點，進(jìn)行探究優(yōu)化。
統(tǒng)設(shè)計的實踐操作，運用系統(tǒng)的思想分析和解決問題的思維方式和能力。
3.課時安排：1 課時三、教學(xué)目標(biāo)
技術(shù)意識：通過系統(tǒng)優(yōu)化實踐，培養(yǎng)學(xué)生積極參與技術(shù)活動的技術(shù)意識。工程思維：在進(jìn)行設(shè)計及優(yōu)化中，綜合考慮各種影響因素，進(jìn)行決策分析。
(
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計意圖
引入
一、
學(xué)習(xí)水
火箭的發(fā)射方法
二、探究
優(yōu)化水
火箭射程的因素，
優(yōu)化水
火箭系統(tǒng)
三、評價水火箭系統(tǒng)的設(shè)計過程
聽講
以
目
標(biāo)直
接引入
，
引導(dǎo)快
速
進(jìn)
入學(xué)
習(xí)內(nèi)容。
水火
箭
發(fā)射方法
（一）發(fā)射條件：發(fā)射需要的材料：水
發(fā)射需要的工具：水火箭發(fā)射裝置、打氣筒發(fā)射場地：長
100
米、寬
40
米
（二）裝置介紹；
（三）播放《水火箭發(fā)射方法》視頻。
聽講
，理解
發(fā)射
方
法
是
進(jìn)行
探
究
的前提
，
詳細(xì)介紹方法，
探究
影
響
水火
箭
射程的因素
（一）水量
1.
分
析
水量因
素
的影
響
：動力
艙
內(nèi)水
量
太少
，
用于
產(chǎn)
生
助
推動
力
的
水
不夠
，
不
能
產(chǎn)生
足
夠
推
力。如
果
動
力
艙內(nèi)
水
量
太
多，
用
于
壓
縮的
空
氣
空
間就會
減
少
，
空氣
不
夠
，
產(chǎn)生
的
氣
壓
也會
不
夠
，
發(fā)射的
動
力
同
樣也
不
會
不
足。
另
外
，
艙體
內(nèi)
高
壓
氣體發(fā)
射
完
后
，仍
會
留
有
水在
艙
體
內(nèi)
，水
火
箭
整
體重量就大，使射程縮短。
2.
定
量
試驗探
究
最佳
水
量：保
持
其他
因
素不
變
，箭
體
相
同
、統(tǒng)
一
發(fā)
射
仰角
、
統(tǒng)
一
配重
，
分
別
用不同
的
水
量
進(jìn)行
測
試
，
為使
數(shù)
據(jù)
更
有代
表
性
，
請同學(xué)
們
用
兩
種不
同
的
氣
壓來
測
試
數(shù)
據(jù)，
并
將
試
驗的數(shù)據(jù)記入表格
。
記錄測試數(shù)據(jù)
，
并繪制曲線圖
表
，直觀觀察結(jié)果，總結(jié)規(guī)律。
3.
展
示
某小組
的
測試
數(shù)
據(jù)。根
據(jù)
這組
數(shù)
據(jù)推
導(dǎo)
結(jié)
論
為
：水量
占
動力艙
空
間
40
%
時
，
水火箭
的
射
程最遠(yuǎn)。
聽講
，理解
詳細(xì)
分
析
水量影響因
素
，突出矛盾
，
通
過試
驗
查
找規(guī)律
，
得出結(jié)論。
（二）動力艙
/
殼體
1.
動
力
艙
越
大，
能
存
儲
的高
壓
氣
體
越多
，
產(chǎn)
生
的動
力
也
越
大，
射
程
越
遠(yuǎn)。
可
以
增
大動
力
艙
既
是殼體
來
優(yōu)
化
系統(tǒng)
。
增
大
可以
橫
向
增
大，
也
可
以
豎向增
大
。
因
橫向
增
大
會
增大
空
氣
阻
力，
且
豎
向
增大
聽講
，理解
動力
艙
的
因
素理
論
容
易理解
，
但要實現(xiàn)有難度
，
需
要詳
細(xì)
介
紹
)物化能力：根據(jù)設(shè)計的要求，選擇材料和工具，完成制作任務(wù)。四、教學(xué)過程
可以直接通過增加一個瓶子實現(xiàn)，容易操作，符 物化方法。提
合要求，所以采用增加一個瓶子的方法來實現(xiàn)。 升物化能力。
2.播放《連接兩節(jié)水火箭的方法》視頻，介紹連
接方法。
3.定量測試：采用固定比例水量、相同發(fā)射仰角、
相同配重，分別測試幾個不同氣壓下，單節(jié)和雙
節(jié)水火箭的射程，并記錄數(shù)據(jù)。
4.展示某小組的測試數(shù)據(jù)。根據(jù)這組數(shù)據(jù)推導(dǎo)結(jié)
論為：增大容量，采用雙節(jié)水火箭，可以有效提
高射程。
（三）配重
1.分析配重因素的影響：通過上節(jié)課的分析 我們
知道水火箭的重心越靠前，水火箭的射程能越遠(yuǎn)，
而為使水火箭的重心靠前，可以通過在箭頭配重
來實現(xiàn)，配重越重，重心能越靠前。但如果配重 詳細(xì)分析配
太重，又會使水火箭整體重量增大，會降低射程。 2.定量試驗探究最佳配重：保持其他因素不變，箭體相同、統(tǒng)一水量、統(tǒng)一發(fā)射仰角，分別用不 聽講，理解 重因素，突出 矛盾，通過試驗查找規(guī)律，
同的配重來進(jìn)行測試，為使數(shù)據(jù)更有代表性，請 得出結(jié)論。
同學(xué)們用兩組不同的氣壓，來測試數(shù)據(jù)，并將試
驗的數(shù)據(jù)記入表格。
3.展示某小組的測試數(shù)據(jù)。根據(jù)這組數(shù)據(jù)推導(dǎo)結(jié)
論為：配重約為 20 克時，水火箭的射程最遠(yuǎn)。
（四）發(fā)射仰角
1.分析發(fā)射仰角因素的影響：水火箭發(fā)射彈道與
拋體運動理論密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)射仰角太小時，水
火箭向上的分力不大，爬升高度不大，由于重力
影響，容易墜落，使射程縮短。而當(dāng)發(fā)射仰角太 大時，水火箭向上的分力雖大，但向前分力太小，致使出現(xiàn)“高而不遠(yuǎn)”的情況。在理想的情況下，發(fā)射仰角為 45 度時，射程最遠(yuǎn)。但在實際發(fā)射中，必須考慮空氣動力和其他因素的影響。具體仰角多少合適，我們可以通過方法測試。 2.定量試驗發(fā)射仰角因素方法：保持其他因素不變（瓶身、水量、氣壓等），只改變水火箭發(fā)射 聽講，理解 分析發(fā)射仰角影響因素，突出要和實際情況結(jié)合，通過試驗查找規(guī)律，得出結(jié)論。
仰角。分別測試 0.4MPa、0.5MPa 下 15、30、45、
60、75 等角度下的射程，記錄并用繪制曲線圖表。
3.展示某小組的測試數(shù)據(jù)。推導(dǎo)結(jié)論為：發(fā)射仰
角為 60 度時，水火箭的射程最遠(yuǎn)。
總結(jié)四個因素，將這四個因素的最佳結(jié)論應(yīng)用到實踐中，從而優(yōu)化整個水火箭系統(tǒng)。 提醒同學(xué)們?nèi)钥梢詮钠渌蛩兀鐕娮斓拇笮?、箭頭箭翼的形狀等，繼續(xù)探究優(yōu)化水火箭系統(tǒng)。 另外提醒：結(jié)論基于不同小組同學(xué)測試的數(shù)據(jù)，因天氣變化及操作有誤差，建議適當(dāng)測試后使用。 聽講，理解
三、水火箭設(shè)計制作評價 表格呈現(xiàn)評價方法。 從箭頭、尾翼制作的精準(zhǔn)，箭體整體的強度，發(fā)射的距離等方面，對制作及結(jié)果進(jìn)行評價。 結(jié)合自己的設(shè)計制作進(jìn)行評價
總結(jié)梳理 （一）學(xué)習(xí)了水火箭的發(fā)射方法 （二）掌握了水火箭探究及優(yōu)化的方法 （三）對水火箭進(jìn)行了評價概括總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計的流程： 明確總體目標(biāo)、基本的設(shè)計分析、系統(tǒng)的設(shè)計、系統(tǒng)的優(yōu)化、系統(tǒng)的評價 聽講理解 總結(jié)所學(xué)知識，加深理解

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