資源簡介

第二節(jié) 控制系統(tǒng)的工作過程與方式（第二課時(shí)）
澄邁中學(xué) 唐光輝
一、教學(xué)內(nèi)容分析：
《控制系統(tǒng)的工作過程與方式》選自普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《技術(shù)與設(shè)計(jì) 2 》的第四單元第二節(jié)（江蘇教育出版社）。
《控制系統(tǒng)的工作過程與方式》這節(jié)的內(nèi)容是有關(guān)“控制系統(tǒng)的工作過程與方式”的學(xué)習(xí)和掌握，包含“控制系統(tǒng)”、“開環(huán)控制”和“閉環(huán)控制”等三個(gè)內(nèi)容。
本課從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，從實(shí)例分析入手，歸納出對控制系統(tǒng)的一般認(rèn)識，以及根據(jù)控制系統(tǒng)方式分類的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩類，并側(cè)重對閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程、方框圖、重要參數(shù)進(jìn)行分析。
二、教學(xué)對象分析：
學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)學(xué)習(xí)和分析了控制在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，獲得了有關(guān)控制及其應(yīng)用的初步感性認(rèn)識和體驗(yàn)，但是對控制的基本工作方式和工作機(jī)理還缺乏了解，本節(jié)課的教學(xué)除了繼續(xù)加深對技術(shù)與設(shè)計(jì)的知識深度和技能程度外，更是培養(yǎng)技術(shù)思想和方法的很好的平臺和載體。因此，應(yīng)多貼近學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，從實(shí)例分析入手，逐步歸納出對控制系統(tǒng)的一般認(rèn)識，并能對閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程、方框圖進(jìn)行分析。
三、教學(xué)目標(biāo)：
1.知識與技能：
（1）.分析典型案例，熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成
（2）.能畫出一個(gè)簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。
（3）.熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用
2.過程與方法：
鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和合作交流，引導(dǎo)學(xué)生自主觀察、總結(jié)，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗(yàn)和不同的發(fā)展。注意引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)控制系統(tǒng)的工作過程和方式，特別是理解閉環(huán)控制的工作過程以及其構(gòu)成的作用。
3.情感態(tài)度價(jià)值觀：
提高對生活中技術(shù)問題的敏感度和引發(fā)出探究欲望，并認(rèn)識技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用。
四、教學(xué)重難點(diǎn)：
1.教學(xué)重點(diǎn)：（1）閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成與判斷。
（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用
2.教學(xué)難點(diǎn)：閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的判別。
五、教學(xué)時(shí)間：1課時(shí)
六、教學(xué)準(zhǔn)備：
電飯煲，臺燈，多媒體等。
七、教學(xué)過程：
復(fù)習(xí)：
（1）我們把控制系統(tǒng)分為：
開環(huán)控制制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)
（2）什么是開環(huán)控制系統(tǒng)？
控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。
(3) 、開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖是:
引入新課：
案例分析（1）：炮彈的控制系統(tǒng)
下面是一個(gè)故事
在解放戰(zhàn)爭時(shí)期,有一次戰(zhàn)役中，有兩個(gè)士兵，一個(gè)是老兵，一個(gè)是新兵，他們坐在防空洞外休息，突然有火炮攻擊，那新士兵馬上……

在這炮彈的控制系統(tǒng)中有兩種情況:
一種是不進(jìn)行調(diào)整只是按設(shè)定的距離開炮,沒有因素影響可以打中對方,但要是有干擾或者有其它因素影響那就打不中對方了,達(dá)不到目的.
另一種是加了一個(gè)(偵察兵)把控制系統(tǒng)的輸出量(炮彈落的位置)返回到輸入端(大炮到對方距離)進(jìn)行比較,并對控制進(jìn)行調(diào)整的環(huán)節(jié),使能準(zhǔn)確打中對方.
案例分析（2）：請同學(xué)們來試一試這兩臺臺燈在控制中有什么不同

①. 可充電臺燈的控制系統(tǒng)
可充電臺燈只是開燈就亮 ,非常簡單,但是亮度不能調(diào)節(jié)。
②.可調(diào)臺燈的控制系統(tǒng)
可調(diào)臺燈亮度可調(diào),(它經(jīng)過人的眼睛不斷檢測燈的亮度與人眼睛感覺舒適的亮度進(jìn)行對比而進(jìn)行調(diào)整,使達(dá)到人想要的亮度).
案例分析（3）：請問同學(xué)們在前面所學(xué)的游泳池的定時(shí)注水控制系統(tǒng)中有沒有不足地方
有,當(dāng)多人用水時(shí)進(jìn)水管水壓小,進(jìn)水流量變小,時(shí)間到了還沒有加到設(shè)定的水位,
解決辦法是: 增加一個(gè)檢測游泳池水位的裝置，把測量到的游泳池當(dāng)前水位返回到該控制系統(tǒng)的輸入端，通過與輸入量對比，當(dāng)實(shí)際水位比設(shè)定水位低時(shí)，控制器控制進(jìn)水閥門繼續(xù)注水；當(dāng)實(shí)際水位達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，控制器發(fā)出信號關(guān)閉進(jìn)水閥門.
從以上控制系統(tǒng)案例可以看出，在系統(tǒng)的輸入端和輸出端之間,除了輸入到輸出傳遞信息外,還有從輸出端返回到輸入端的傳遞信息,(即控制系統(tǒng)把輸出量返回到輸入端與給定值進(jìn)行比較,構(gòu)成一條閉合回路.)
（1）、閉環(huán)控制系統(tǒng)是：把控制系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
（2）、閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖:
（3）、擴(kuò)展思考(可調(diào)臺燈的控制系統(tǒng))
可調(diào)臺燈亮度是經(jīng)過人的眼睛不斷檢測燈的亮度與人眼睛感覺舒適的亮度進(jìn)行對比而進(jìn)行調(diào)整,使達(dá)到人想要的亮度,但不方便,一定要有人調(diào)節(jié)才行。
思考：能不能設(shè)計(jì)出不用人調(diào)節(jié)就能達(dá)到目的的控制？
（4）、體驗(yàn)閉環(huán)控制在日常生活中應(yīng)用
例如：家用電飯煲的做飯和保溫的控制系統(tǒng)

①、電飯煲的做飯工作過程
普通電飯煲的做飯控制中，首先輸入“做飯指令”，按下開關(guān)按鈕,電熱盤工作,煮飯開始,當(dāng)內(nèi)鍋溫度上升到限制溫度（103℃）時(shí),感溫磁體失去了磁性, (感溫磁鐵在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到103℃時(shí)便失去了鐵磁性，這個(gè)溫度稱為這種材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”)感溫磁體和永磁體在彈簧作用下分開,觸點(diǎn)開關(guān)分離,電熱盤停止工作,電飯煲的做飯工作過程結(jié)束,電飯煲進(jìn)入保溫控制。
思考與討論：
●若用電飯煲燒水，水在沸騰以后是否會(huì)自動(dòng)斷電？
●若是電飯煲內(nèi)，感溫磁體和永磁體之間的彈簧斷了,做飯過程中會(huì)是怎么樣
②、電飯煲的保溫工作過程
當(dāng)內(nèi)鍋溫度下降到保溫點(diǎn)（65℃）時(shí)，實(shí)施保溫控制,內(nèi)鍋溫度繼續(xù)下降時(shí),雙金片發(fā)生變形,觸點(diǎn)開關(guān)接通,電熱盤工作,內(nèi)鍋溫度上升,當(dāng)內(nèi)鍋溫度到升保溫點(diǎn)（65℃）時(shí),雙金片又發(fā)生變形,觸點(diǎn)又分離,電熱盤停止工作,這樣電飯煲就達(dá)到了保溫的目的。
思考與討論：
●常溫下兩觸點(diǎn)是接觸還是分離？
●電飯煲的做飯控制系統(tǒng)和保溫控制系統(tǒng)分別是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制
●寫出它們的控制系統(tǒng)方框圖
閉環(huán)控制在日常生活中應(yīng)用還有很多:
例如：(1)、電熱水壺的溫度控制
(2)、電熱器的溫度控制
(3)、飲水機(jī)的溫度控制
(4)、馬桶水位控制
(5)、空調(diào)器的溫度控制
(6)、太陽能熱水器的溫度控制
(7)、電冰箱的溫度控制
八、小結(jié)：
1、什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)？
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖
3、體驗(yàn)閉環(huán)控制在日常生活中應(yīng)用
九、作業(yè)：
請同學(xué)們觀察日常生活各找出一個(gè)開環(huán)控制和閉環(huán)控制的系統(tǒng)、并寫出它們的方框圖

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