資源簡介

《技術與設計2學生活動手冊》教師參考 版權屬浙江省教育廳教研室
活動六 學生公寓的分析
麗水中學 劉宏老師提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，系統與設計單元第二節系統的分析安排3課時，本節教學可讓學生通過活動來親歷系統分析的一般步驟，學習和遵循系統分析的主要原則。
本活動時間約需20分鐘，可以用在學生學習教材案例之后，按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。也可讓學生邊學習理論知識邊活動。其中“活動提示2”的示意圖可提前讓學生做準備。
二、教學建議
1.本活動緊密結合學生實際，學生會有相當的活動興趣。
2.活動提示1的填寫需注意著眼點在“基本功能”上。
參考答案：
（1）睡覺；
（2）看書、自習；
（3）洗漱、衛生、洗衣等。
3. 活動提示2。可以事先提前一周布置，根據手冊上的要求，按比例作圖。不同的學校，情況也不一樣，要求學生必須以實際情況為準，這樣才有切身感受。
4．活動提示3。設計方案中的數據主要是指房間、床、桌子的長和寬，它是家具布局的制約因素，也是系統分析時的限制條件。
答案提示：
家具布局子系統主要看布局是否合理，如何能更有效方便地使用現有的家具。擺放的位置是否宜人，感覺是否舒服等。
供電子系統主要看開關、燈的配置是否合適，是否有利于起居，是否方便、安全。
供水子系統主要看是否符合我們的基本用水需求，以及是否方便、舒適等。
整體分析可綜合以上內容進行。
根據實際情況提出改進建議，教師可視其可行性反饋給學校。
5．問題討論
提示：
系統分析的綜合性原則，就是要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。學生公寓的安全，尤其是用電安全，是任何隱患也要不得的。
三、補充資料
家具要符合人體尺度。
　　在選擇家具時，除了要注意家具的造型、質量和色彩外，必須考慮家具應適應人們的活動范圍并符合人體健康美學的基本要求。也就是說，要根據人的活動規律、人體各部位尺寸和在使用家具時的姿勢來確定家具的結構、尺寸和擺放位置。
　 按照我國正常人體生理測算，寫字臺高度應為750－780mm，考慮到腿在桌子下面的活動區域；要求桌下凈高不小子580mm。座椅應與寫字臺配套，高低適中，柔軟舒適，有條件的，最好能購買轉椅，座椅一般高度宜為380－450mm，以方便人的活動需求。14歲以下小孩使用的書桌，臺面至少應為600mmX500mm，高度應為580－710mm。座椅也要配合。成年男子書寫與閱讀用桌面的高度最好在 68～ 70厘米，成年女子使用的桌面高度應為 66～68厘米，綜合各種因素，寫字桌的桌面高度采用 70厘米左右為宜。不符合人體尺度的家具，會增加人的疲勞感。
一般，單人書桌可用 600mmXll00mm的臺面，臺高710－750mm。臺面至柜屜底不可超過125mm，否則，起身時會撞腳。靠墻書桌，離臺面450mm處可設一 100mm燈槽，上面用書柜或書架，這樣，書寫時，看不見光管，但臺面卻有充足光照。
活動七 發條動力玩具的分析
麗水中學 劉宏老師提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，系統與設計單元第二節系統的分析安排3課時，本節教學可讓學生通過活動來體驗系統分析的一般步驟，學習和遵循系統分析的主要原則。
本活動時間約需45分鐘，可以用在學生學習教材案例之后，按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。注意課前通知學生按活動器材準備的要求備好材料。
二、教學建議
1.本活動能勾起學生對童年生活的回憶，學生會有相當的活動興趣。
2.活動提示1主要是觀察玩具身上的發條旋鈕。
3. 活動提示2。
參考答案：
發條動力玩具應具備的基本功能是：
通過外力上緊發條，外力撤走后，被旋緊的發條通過機械機構驅動玩具上的輪子，玩具因此向前移動一段距離，隨著發條的放松而停止。
目標是：能走得更久，走得更遠。
4．活動提示3。
答案提示：
對測試的數據作如實記錄。
拆開玩具要細心，能拆到什么程度，就什么程度。
一般可分為三個子系統：發條齒輪子系統（由旋鈕、發條、一組齒輪等組成）、外殼支架子系統（由外殼、其他支架等組成）、輪胎子系統（由幾個輪子和軸等組成）。
由發條齒輪子系統提供動力，驅動輪胎子系統，再由輪胎子系統背負著發條齒輪子系統和外殼支架子系統一起運動，外殼支架子系統包裹著發條齒輪子系統。
根據實際情況差別是肯定存在的，這種差別跟發條的長度、齒輪的數量大小、輪子的大小以及外殼支架的重量都有一定的關系。
認真試驗，驗證自己的觀點。
5．問題討論
提示：
系統分析的整體性原則，就是要首先著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分。就發條動力玩具的系統分析來看，整體要協調，即發條齒輪子系統要配上合適的外殼支架子系統和輪胎子系統才能發揮最佳效果（走得走得更久，走得更遠）。
三、補充資料
發條和齒輪組不太容易拆開：就算拆開了，稍不留神，零件極易丟失；要想成功裝回去也不會輕松。要是不拆開的話，確實看不清發條和齒輪是如何配合工作的。我這里畫了一個示意圖，供大家參考。
活動八 集雨灌溉系統的設計
浙江師范大學附屬中學 何威年老師提供
一、本活動說明
系統設計就是在前面所學的系統分析基礎上，根據系統的整體要求和各子系統之間的相互關系，對系統進行整體設計、評價和優化的過程。我們這一章節的教學過程中，安排同學們設計一個可以利用雨水對校園植被進行灌溉的裝置。本次活動既讓學生熟悉了系統設計的一般過程和方法，又提高了學生利用所學的技術知識解決生活中實際問題的能力，還培養了學生節省水資源的環保意識。
本次活動，建議教師先講解系統設計的概念、應考慮的主要問題和一般步驟；然后引導學生自己根據教材所給出的兩個系統設計的案例開展本次活動；最后對各小組的設計作品進行評價和分析，以加深學生對本節知識在實際中應用的理解。本次活動的時間建議安排3節課。
二、教學建議
1.校園集雨灌溉系統的設計要求比較簡單：儲存雨水、過量排除、灌溉植被。但是由于各個學校所處的環境和建筑物的各不相同，所以學生設計時應該也會有各自學校的特點。一般來說我們要求學生設計時不可以對校園的原貌進行較多的改變，所以我們建議教師根據自己班級的特點在兩種難度中選擇一個來進行設計。
高難度——從整個學校來考慮，把所有落入校園的雨水統一收集并儲存起來，進行處理后對全部或者部分植被進行灌溉。這種難度下，雨水的統一儲存和運輸是個比較困難的問題。
低難度——僅僅是收集校園的某一塊區域或者一幢建筑物所落下的雨水，進行儲存并灌溉附近的植被。。
2.下面給出的設計分析的答案以低難度下收集某一建筑物屋頂的雨水為例。
參考答案：
（A）可以分為5個子系統——收集存儲、定時排水、輸送、灌溉、過量排除。其中定時排水子系統的設計是核心和難點。
（B）收集存儲子系統的功能是收集并存儲雨水；目標是盡可能多的得到雨水資源；工作環境一般在某個建筑物的頂部；限制條件是收集越多的雨水需要的存儲裝置就越大，雨水的質量也就越大，這可能對建筑物頂部結構造成破壞;還有就是臟水的處理和水池的清洗也是重要的限制條件。
定時排水子系統是把收集起來的雨水按照一定的時間的間隔進行有效的排放，這樣做可以更好的利用雨水資源對植被進行灌溉，防止澆水量太多或者太少，提高灌溉的效果。為了方便安裝和日后的維護，該裝置建議安裝在儲水裝置的附近，也放在建筑物的屋頂，但是為了防止日曬雨淋對系統的破壞，可以進行一定的防護。定時排水裝置的最大限制條件就是設計和制作的難度較大，定時的精確性難以保證。
輸送子系統是為了把定時排出的雨水（一般在建筑物頂部）通過一定的方式送到灌溉裝置。為了方便日后的清洗和維修，建議安裝在室外。在室外的輸送裝置最大的限制條件就是由于人群的活動而造成損壞的情況。
灌溉子系統是把定時排出的雨水，按照預先設計好的方式對選定區域內的植被進行灌溉的裝置。為了使用方便，一般建議安裝在植被附近。該裝置的限制條件是制作的難度。
過量排除子系統是當雨水量過大時，可以通過相應的途徑排除多余的雨水，防止儲水區過重或者溢出。該裝置一般也安裝在儲水區內。該子系統的限制條件為多余的雨水被排出儲水區后如何順利排空，并且不與儲存的雨水混合。
（C）由于系統具有的整體性和相關性的特性，所以我們在設計這5個子系統時，要考慮到各個子系統之間是有機的組合，不是簡單的疊加。整個系統是一個完整的綜合體，具備一種特定的功能。因此不可以設計5個孤立的裝置，而是要考慮各裝置之間的互相作用和互相影響。例如：如果收集存儲、定時排水、過量排除這3個子系統在同一位置，如何分布？定時排水和過量排水的通道如何做到互不影響？輸送的管道如何連接定時排水和灌溉這兩個裝置？定時排出雨水的多少是否會影響灌溉裝置的工作？儲存雨水的多少又是否會影響定時排水裝置的正常工作？……
3.討論時，教師應該引導學生開拓思路，發揮想象，方法越多越好，便于選擇出最合適的設計方案。
參考答案：
（A）定時排水子系統可以用鬧鐘控制，也可以用延時、定時電路來控制，還可以使用會自動反轉的沙漏或者竹水具（計時用）等裝置來控制；
收集存儲子系統的設計可以是屋頂的大水池，也可以是地面或者地下的水箱；
輸送子系統可以用原來的雨水管道，也可以使用斜面水槽或者軟管；
灌溉子系統可以使用常見的噴嘴或者水龍頭，也可以使用根據連通器原理的管道；
過量排除子系統可以在儲水池的指定位置鉆一孔，也可以使用儲水池自然溢出的方法。
（B）學生設計的系統，比較常見的問題一般有3個：1、各個子系統都是獨立設計，滿足基本功能，但是很難組成一個整體來進行工作；2、系統中所采用的某些裝置光知道功能，不知道工作原理；3、設計方案過于理想化和高科技化，缺乏實際使用的可能性。針對這些問題，教師應該鼓勵學生多設計方案，以便于更好的選擇；另外也可以給一些比較可行的方案提一些意見和建議。
（C）設計草圖和設計說明可以相對簡化，例如下圖的利用鬧鐘的自動灌溉系統：
4.如果我們設計的裝置可以根據室外溫度或者太陽強度等情況手動或者自動設置澆水的時間間隔，那么該如何設計？
參考答案：
可以用溫度或者濕度傳感器來配合使用；也可以設置某種控制開關或者筏門來控制排水管的大小，讓我們可以手動調節灌溉的水量來達到相同的效果。
提示：
可以參考資料1中提到的利用土壤的濕度來決定排水的時間間隔的這種設計。
5.如果需要利用雨水自動清洗學校建筑物的外墻立面和屋頂，該如何設計系統？
參考答案：
（1）建筑物屋頂的水箱安裝閥們，并與噴嘴連接。噴嘴正對著墻的外立面，每層樓安裝一個。每次只要打開水閥們就可以進行清洗工作了。
（2）把雨水由建筑物原有的排水管道運輸到地面的儲水池，然后用高壓水龍對外墻立面進行清洗。
（3）儲水區排出的雨水通過安裝在建筑物屋頂和外墻立面的頂部的滲水膜或者非常多且細的小管子慢慢釋放。這些細小的水流會對屋頂和外墻立面進行持續、大面積的清洗。
三、補充資料
資料1——自動灌溉系統的設計過程
徐洪家里有一個大陽臺，養了很多花草，爸爸媽媽工作忙，平時給這些花草澆水自然成了徐洪的任務。盡管他很用心，可是前天還是有一盆花死掉了。難道是因為沒有及時澆水的緣故？徐洪決定請教生物老師，搞明白植物到底需要怎樣照料。
生物老師聽了徐洪的描述，基本上判斷是因為澆水出了問題。水是生物的命根子，澆多澆少可馬虎不得。通常說，土壤的含水率在17％－48％之間比較好，用農民伯伯的經驗來說，就是把土捏起來能成團，摔下去又能散開。
原來給花草澆水也得這么細致，要是有個自動的機器來完成這個工作就好了。徐洪靈光一現，干脆自己設計一個能自動澆水的機器。
想到容易實現難，從哪里開始呢？根據老師說的，澆水的關鍵就是使土壤保持合適的含水率，徐洪決定就從研究土壤的含水率開始。他先用捏團的辦法試了試，發現這個方法太籠統，尤其是平時對土壤接觸比較少的人，沒法掌握好這個干濕的尺度。
那么，用什么方法來測量比較好呢？他想到了一個好辦法。
“天平，微波爐”，這些就是徐洪測量土壤含水率的設備，挺像回事的吧。其實思路很簡單，先稱出一定量的土壤，用微波爐加熱去除水分，減輕的重量就是這土壤所含的水分。如何保證土中的水分已經去除干凈呢？這也難不倒徐洪，只要多次加熱和稱量，當重量不再隨著加熱而減少時，就表示土壤中的水分已經去除干凈了。
做了依次試驗后，結果表明這份土壤樣本的含水率是百分之十二。要是種著植物，植物肯定會喊渴，的確需要澆水。但是如何才能自動完成澆花的工作呢？
定時也許是個解決方案。像微波爐的定時器一樣，如果用一個定時器控制水流，隔一定的時間就澆一定量的水，這樣不就能保持土壤的濕度了么。
還有沒有更好的辦法呢？有了，既然測量含水率是通過重量，我們也可以通過稱重的原理來控制是否給植物澆水。把花盆放在一個類似電子秤的裝置上，由于水的不斷蒸發，花盆輕到一定的程度，就自動澆水了。
看，測了一次含水率，想到兩種自動澆花的控制方法，收獲真是不小。可是定時器的想法由于不能視陰天與晴天需要水量的變化而被否決了，而通過稱重來決定是否澆水看來也不可行，因為每一盆花的大小輕重都不相同，而且植物也在不斷地生長，所以通過重量進行判斷并不現實。看來只有另想辦法。
偶然間，徐洪在爸爸的一本書上看到有關電阻的內容，忽然想到，潮濕的土壤能導電啊，那么土壤的電阻是否和含水率有關系呢？
徐洪找來萬用表，嘗試著測量花盆里泥土的電阻。果然有所差異，土壤的電阻值與干濕程度有很大的關系，土壤越干電阻越大。另外，倆個電極之間的距離增大，電阻也會變大。找到了土壤濕度與電阻之間的關系，就能夠通過測量電阻來控制是否要澆水，既不受天氣變化的干擾，又不受花盆大小的影響，那樣就太完美了。
有了思路就好辦了。第一部就是建立土壤含水率與電阻之間的對應關系。徐洪準備了七份完全烘干，含水率為零的土壤，再用量筒量出由少到多六份清水，按順序加進七份干土中。這樣就得到了含水量由低到高的7組樣品。通過測量7組樣品的電阻，就能得到電阻與含水率的關系。不過先別忙測電阻，要等水分把土壤充分濕潤才行，而且還有一個工序沒有完成呢，就是電極的處理，因為如果電極之間的距離變化，電阻也會發生變化，看這樣一來，正負極之間的距離就固定了，是個聰明的辦法吧。
根據含水率與電阻之間的關系，徐洪確定了在他的測量條件下，400歐姆左右的電阻對應的含水率適合一般植物的生長。接下來的工作就是設計電路了來實現控制了。
爸爸為徐洪提供了一個現成的控制電路，只要稍作改動就可以用了，聽起來簡單，可對于剛上初中的徐洪來說就沒那么容易了。幸虧有個搞電器工作的老爸的幫助，電路終于完成了。親手把自己的想法變成實物，再看著機器一步步裝備完整，這可真讓人興奮。
工作很順利地完成了，水正從管子里一點點地向土壤中滲透呢。這玩意兒能靈嗎？他決定再實驗一下。一整杯水倒了下去，感應到土壤潮濕以后，機器開關“啪”地一聲合上了。成功了！
資料2——我國的雨水利用
北京某些地方已經開始利用雨水補充日益減少的地下水。如圖所示，降落至建筑物頂部、道路等下墊面上的雨水，若在設計標準內，則通過雨落管、道路雨水口等或直接排入綠地或透水性鋪裝地面補給地下水，或進入雨水收集管線，經過初期徑流池除去受污染較重的初期徑流，再進入沉淀池進行沉淀。沉淀后的雨水，在人工湖需補水時通過水泵提水補充人工湖用水，人工湖水滿后，多余雨水進入過濾池，再通過回灌井補給地下水。若超過設計標準，則多余雨水徑流溢流至市政管網直接排放。（此圖由北京水利科學研究所提供）
資料3——國外如何利用雨水
美國——強制“就地滯洪蓄水”：
美國的雨水利用常以提高天然入滲能力為目的。如美國加州富雷斯諾市的地下回灌系統。10年間（1971~1980)的地下水回灌總量為1.338億立方米，其年回灌量占該市年用水量的20%。在芝加哥市興建了地下隧道蓄水系統，以解決城市防洪和雨水利用問題。其他很多城市還建立了屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統。美國不但重視工程措施，而且還制定了相應的法律法規對雨水利用給予支持。如科羅拉多州、佛羅里達州和賓夕法尼亞州分別制定了《雨水利用條例》。這些條例規定新開發區的暴雨洪水洪峰流量不能超過開發前的水平。所有新開發區(不包括獨戶住家)必須實行強制的“就地滯洪蓄水”。
倫敦——世紀圓頂用雨水沖廁所：
以倫敦世紀圓頂的雨水收集利用系統為例，泰晤士河水公司為了研究不同規模的水循環方案，設計了英國2000年的展示建筑——世紀圓頂示范工程。在該建筑物內每天回收500立方米水用以沖洗該建筑物內的廁所，其中100立方米為從屋頂收集的雨水。這使其成為歐洲最大的建筑物內的水循環設施。從面積相當于12個足球場大小的10萬平方米的圓頂蓋上收集來的雨水，經過24個專門設置的匯水斗進入地表水排放管中。初降雨水含有從圓頂上沖刷下的污染物，通過地表水排放管道直接排入泰晤士河。由于儲存容積有限，多余的雨水排入泰晤士河。收集的雨水在蘆葦床中進行處理，蘆葦床還能增加城市的景觀多樣性。
德國——放跑雨水要收費：
利用公共雨水管收集雨水，采用簡單的處理后，達到雜用水水質標準，便可用于街區公寓的廁所沖洗和庭院澆灑。如位于柏林的一家公寓始建于上世紀50年代，經過改建擴建，居民人數迅速增加，屋頂面積僅有少量增加。通過采用新的衛生原則，并有效地同雨水收集相結合，實現了雨水的最大收集。從屋頂、周圍街道、停車場和通道收集的雨水通過獨立的雨水管道進入地下貯水池。經簡單的處理后，用于沖洗廁所和澆灑庭院。利用雨水每年可節省2430立方米飲用水。另外德國還制定了一系列有關雨水利用的法律法規。如目前德國在新建小區之前，無論是工業、商業還是居民小區，均要設計雨水利用設施，若無雨水利用措施，政府將征收雨水排放設施費和雨水排放費。
丹麥——居民用水22％靠天降：
丹麥過去供水主要靠地下水,一些地區的含水層已經被過度開采。為此在丹麥開始尋找可替代的水源。在城市地區從屋頂收集雨水，收集后的雨水經過收集管底部的預過濾設備，進入貯水池進行儲存。使用時利用泵經進水口的浮筒式過濾器過濾后，用于沖洗廁所和洗衣服。在7個月的降雨期，從屋頂收集起來的雨水量，就足以滿足沖洗廁所的用水。而洗衣服的需水量僅4個月就可以滿足。每年能從居民屋頂收集645萬立方米的雨水，如果用于沖洗廁所和洗衣服，將占居民沖洗廁所和洗衣服實際用水量的68%。相當于居民總用水量的22%，占市政總飲用水產量的7%。
日本——運動場也是蓄水池：
日本于1963年開始興建滯洪和儲蓄雨水的蓄洪池，還將蓄洪池的雨水用作噴灑路面、灌溉綠地等城市雜用水。這些設施大多建在地下，以充分利用地下空間。而建在地上的也盡可能滿足多種用途，如在調洪池內修建運動場，雨季用來蓄洪，平時用作運動場。近年來，各種雨水入滲設施在日本得到迅速發展，包括滲井、滲溝、滲池等，這些設施占地面積小，可因地制宜地修建在樓前屋后。日本于1992年頒布了“第二代城市下水總體規劃”，正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨水就地下滲設施。
綜上所述，國外發達國家城市雨水利用的主要經驗是：制定了一系列有關雨水利用的法律法規；建立了完善的屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統；收集的雨水主要用于沖廁所、洗車、澆庭院、洗衣服和回灌地下水。
活動九 腳踏式垃圾筒的控制
麗水中學 劉宏老師提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，控制與設計單元第一節控制的手段與應用安排1課時，本節教學可讓學生通過活動來體驗控制的手段，理解控制在生活中的應用。
本活動時間約需45分鐘，可以用在學生學習教材案例之后，安排在課外，作為課外作業，按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。
二、教學建議
1.本活動就是日常生活中的例子，學生會有相當的活動興趣。
2.活動提示1可觀察家中或親友家的腳踏式垃圾筒來畫，甚至于到超市去看這種商品，動手打開看看，一般不會碰壞的。
3. 活動提示2。
參考答案：
控制的對象是垃圾筒，控制的目的是打開垃圾筒的蓋，控制的手段是用腳去踩垃圾筒下方的踏板。
4．活動提示3至動提示6，這里只是腳踏式垃圾筒控制裝置的一種，學生見到的很有可能是跟這不一樣的，可以按實際情況做。
5．活動提示7，可以對學生知道的這類控制裝置做個改進。
6. 問題討論
提示：
這種裝置就其本質而言，是屬于“一碰即開”的裝置，只是在中間加進了一些聯桿部件，主要是對力的作用方向進行改變，從而達到控制目的。從這個角度進行分析的話，窗簾的開啟，某些門鎖的開啟，甚至就是自行車的剎車裝置都是屬于這類控制的。
自動感應式控制，總體思路就是加個紅外感應器，來接收有東西靠近的信息，然后通過電子裝置來驅動機械裝置。
三、補充資料
紅外線自動翻蓋垃圾桶
隨著人們生活水平的日益提高，對生活質量的要求越來越高，環境保護的意識逐漸提高，垃圾的處理也相應的有所提高，如垃圾的分類處理。鑒于此，有人設想能否將垃圾桶也實現自動化——自動翻蓋垃圾桶就在這一設想下誕生了。
原理概述：當無人站在垃圾桶前時,紅外線模塊沒有接收到反射信號,此時信號燈不點亮,桶蓋不動作，此時為常態。
當有人從桶前走過(此信號屬于干擾信號)時，紅外線模塊接收的信號由于電容C1的延時，繼電器并不觸發接通，所以電路對干擾信號有抗干擾的作用，和常態一樣。當人站在垃圾桶前準備倒入垃圾時，站在桶前超過延時時間（2s），延時電路為C1通過Rp、紅外線模塊充電，當達到三極管VT1的導通電壓時，繼電器K吸合，K的主觸點與2導通，此時有電機M通過限位開關SW主觸點和觸點3形成回路，電機轉動，通過電機工作帶動電機軸上的凸輪，利用杠桿的機械原理，使桶蓋慢慢打開。
當張開到一個合適角度時，壓迫限位開關SW對桶蓋進行緩沖，SW的主觸點被壓到觸點4上，此時電機停止轉動，桶蓋打開并等待投入垃圾；當人站在桶前還未離開時，桶蓋并不關閉，是因為紅外線模塊繼續接收到信號，垃圾桶保持開蓋的狀態；當人離開時，垃圾桶由于電容C1放電會延時（2s）關蓋。關蓋時，由于限位開關SW主觸點與觸點4接通，K釋放，電機M通過K的主觸點和觸點1，SW的主觸點和4點導通，電機轉動使桶蓋關閉。在關蓋過程中，限位開關SW主觸點和觸點4斷開，電機停轉，桶蓋自然關閉。
電路原理圖
活動十 光控電子鳥的制作
安吉孝豐高級中學 顧翔立老師提供
一、本活動說明
本活動配合第四單元控制與設計中第二節控制系統的工作過程與方式。通過實踐活動使學生熟悉簡單的開環控制系統的基本組成和簡單的工作過程。建議活動時間為一課時。
二、教學建議
本次活動所用材料容易獲得，但由于學生缺少對三極管以及震蕩電路工作原理的理解，在教學過程中不需要對該電路的原理進行詳細的講解。
針對大多數學生對電子焊接活動缺少實踐經驗，因此，在動手組裝前，首先應有足夠的有關電子技術的基礎知識的提示，主要內容有：認識色環、識別電容極性、三極管管腳排列順序等，注意提示學生正確按照印刷版圖插對管腳。其次應示范正確的電烙鐵使用規范，注意提醒安全事項，防止燙傷、燙壞工作臺等意外發生。
本電路焊點不多，完全可以作為初次嘗試電子制作實踐活動的載體。在前幾年的浙江省高中勞動技術課的教學中，經過部分學校的實踐中已得到驗證，只要沒有裝錯元件位置，絕大多數會取得成功。難點在于如何提高學生的電子焊接水平，短時間內希望提高到一定的水平是不現實的，教師應勤提示和糾正學生的錯誤操作，培養正確的使用習慣。
三、參考答案
5．1光控電子鳥的輸入量是：光照的強弱。輸出量是：鳥叫聲（聲音）。屬于自動控制，屬于開環控制。
5．2在安裝和調試過程中，遇到的問題是焊接的質量沒有能達到較高的要求，需進一步加強實踐訓練提高。
5．3電路制作成功后，可以加上自己的創意設計。除了光控方式以外，在老師的指導下可以改為聲控、磁控等其它的控制方式。
活動十一 家用燃氣減壓閥與工作原理探究
長興三中費根法 安吉孝豐高中顧翔立提供
本活動說明
本活動是配合《技術與設計2》控制與設計單元第二、三節，“控制系統的工作過程與方式”、“閉環控制的干擾與反饋”所開發，本二、三節教學的目標是讓學生通過案例分析，了解閉環控制系統的基本組成，掌握簡單閉環控制系統的工作過程并畫出方框圖，分析影響控制系統運行的主要干擾因素。《家用燃氣減壓閥與工作原理探究》通過拆卸和重新裝配家用燃氣減壓閥的探究活動，能找出影響簡單閉環控制系統運行的主要干擾因素，增強對閉環控制系統中反饋環節作用的感性認識。以培養善于觀察、提出問題和解決問題的能力，動手實踐能力。
本活動時間約需30分鐘，可以用在學生學習“閉環控制的干擾與反饋”之后按照《活動手冊》中的“活動”提示一步步進行活動。
二、教學建議
1．在拆卸和重新裝配的過程中可結合第二單元《流程與設計》中“生產和生活中的流程”的內容，注意拆卸和裝配的順序，以加深對流程概念的理解。
2．問題討論。
參考答案：
（1）減壓閥在工作過程中主要的干擾因素有：
燃氣灶具的出氣量，當燃氣灶具的旋鈕調到高擋時，出氣量就多；當燃氣灶具的旋鈕調到低擋時，出氣量就少，這是主要干擾因素。
減壓閥的呼吸孔，當減壓閥的呼吸孔阻塞或不暢通時會對減壓閥工作產生干擾因素。
人為的擰動調節螺塞，改變彈簧的壓力會對減壓閥工作產生干擾因素。
液化氣瓶內的壓力，當瓶內的氣體不足時壓力減小，會對減壓閥工作產生干擾因素。
（2）減壓閥的控制方式屬于閉環控制。
因為，閉環控制系統就是指在系統的輸入端與輸出端之間存在反饋回路，輸出量對對控制過程產生影響的控制系統，其核心是通過反饋來減少被控量的偏差。而減壓閥存在這個反饋回路，通過反饋始終保持減壓室的壓力恒定（其工作原理見活動手冊）。
（3）被控對象是減壓室；執行器是閥墊；控制器是杠桿系統；檢測器是彈簧；被控量是減壓室的氣壓。
（4）每次開啟鋼瓶開關時，聽到“絲”的一聲，漏的不是液化氣，是上氣室的空氣從呼吸孔排出的聲音。當液化氣進入減壓室內，內部壓力升高，導致橡皮薄膜向上移動，壓縮了上氣室的空間，多余的氣體從呼吸孔迅速提出，便發出“絲”的一聲。
（5）根據減壓閥的工作原理，要保證供給灶具的氣流大一點，也就是要求閥墊打開大一點，就應該將杠桿右端向下多壓一點。根據這一原理，調節螺塞應該向下擰，以增加彈簧的壓力，迫使杠桿右端下壓，使得閥墊向上移動，以增加進氣量。
三、補充資料
電壓力鍋的結構與工作原理
電壓力鍋的基本原理：發熱盤通電后，加熱內鍋，當鍋內有一定壓力時，內鍋向下發生位移，鍋底的壓力薄膜片變形，壓力開關觸點跳開，發熱盤停止工作，鍋內壓力下降，,內鍋上移，壓力開關觸點閉合，發熱盤得電工作，如此循環往復，也是典型的閉環控制系統。當鍋內沒放水或鍋內燒干時，發熱盤底下的突跳式溫控器觸點斷開，防止發熱盤空燒。
（參見圖片）
下圖是電壓力鍋簡易原理圖：A 為密閉鍋體，鍋蓋面積為400cm2。R1為工作時的加熱電阻，L為指示燈，其電阻為20Ω，R2為保溫電阻。S1為電源開關， S2為壓力開關，閉合S1后，電路通過R1對電壓力鍋加熱，當鍋內氣體壓強達到設定值時，水開始沸騰，鍋底向下移動，壓力開關與觸點a斷開，并與b點接通，起到控壓控溫的目的，此時保溫電路的總功率為20W。當鍋內壓力下降，內鍋上移，壓力開關與觸點a接通，電路通過R1對電壓力鍋繼續加熱，如此循環往復，以保證鍋內的壓力達到到設定值。
活動十二 自動滅火裝置的設計與制作
練市中學顧月平 安吉孝豐高中顧翔立提供
本活動說明
本活動是配合《技術與設計2》控制與設計單元第四節“控制系統的設計與實施”所開發的，通過自動滅火裝置的設計與制作，經歷控制系統的設計與實施，進一步理解控制系統的設計，有助于學生運用簡單的控制方法解決現實生活中遇到相關問題，有利于發展學生良好的邏輯思維品質。
本活動時間約需45分鐘，時間不夠可以在課余完成。通過設計制作，使學生能畫出簡單的控制系統圖，分析、理解其中的控制器、執行器的作用。
二、教學建議
建議學生課前查閱相關書籍、資料，了解生活周邊相關案例，如賓館臥房的報警滅火裝置家用普通電飯堡溫控裝置。鼓勵學生提出多種方案，并作交流討論。在制作過程中盡量不使用220V交流電，在蠟燭點燃時，注意做好安全防火工作。
參考答案：
3．設計分析
A．整套控制裝置要達到的目的是什么？所控制的對象是什么？
目的：是蠟燭點燃產生高溫使雙金屬片彎曲變形，電路接通，電機通電運轉產生風能將蠟燭熄滅。
控制的對象：是蠟燭
B．被控量是什么？有哪些重要特征？
被控量：火
特征：具有熱，光重要特征
C．外界的主要干擾因素有哪些？
因素：電機轉速、風速與方向受室內空氣流動性影響。
4．設計方案
A．可以感知蠟燭已經點燃的方法有哪些？可以感知蠟燭熄滅的方法有哪些？
感知方法：主要有溫度、光亮、二氧化碳含量、蠟燭本身質量變化等。
滅火方法：主要有噴水、風吹、像酒精燈帽一樣缺氧等方式。
B．在設計的初步方案中，控制器、執行器分別是什么？（以雙金屬片控制為例）
控制器：根據溫度變化產生聯動控制執行器的動作
執行器：小電機
C．畫出自動滅火控制系統方框圖。
蠟燭點燃-------雙金屬片受熱彎曲----電路導通-----電機運轉------風吹滅蠟燭
D．畫出自動滅火控制系統的結構草圖。
略
5．制作過程
A．在制作過程中，要注意安全。
B．制作過程中，使用了哪些材料和工具？
材料：雙金屬片、小電機、電源、導線等。
工具：電烙鐵、尖嘴鉗、鋼鋸、直尺等。
6．試驗過程
A．進行自動滅火試驗。
B．記錄試驗結果。若達不到設計要求，請分析主要原因。
三、補充資料
普通機械型電飯煲的結構及工作原理
普通機械式電飯煲工作時，撥動杠桿按鈕，磁鋼吸合，拉住與之相連的杠桿，杠桿撥動微動開關，微動開關在杠桿的按壓下接通回路，開始加熱。當飯熟時，鍋底溫度升高，磁鋼鋁殼帽與鍋底接觸，磁鋼溫度達到150℃時失去磁性，在彈簧力作用下，杠桿下移，微動開關恢復常態斷電。
剛接通電源時，即使不按下杠桿按鍵，由于雙金屬片溫控器常溫下觸點閉合通電，電熱盤以全功率加熱，當溫度升高，內鍋溫度達到70℃左右時，雙金屬片溫控器觸點斷開，進入保溫狀態，這就是電飯煲插電后即使不按鍵也能得到溫水的原因。但不按杠桿按鍵則煮不熟飯。普通電飯煲的電路原理便是這樣。

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