資源簡介

專題一 技術及其性質
知識框架
技術及其性質 技術的產生和發展 技術與人的關系
技術與自然的關系
技術對生活、生產、文化的影響
技術的性質 技術的目的性
技術的創新性
技術的綜合性
技術的兩面性
技術的專利性
技術與設計的關系 技術與設計的關系
人機關系的含義
人機關系要實現的目標
合理的人機關系
復習要點
1．知道技術是為了滿足人類的需求和愿望而對大自然進行的改造和保護。
2．了解技術在保護人、解放人和發展人方面的價值。
3．了解技術對生活、生產和文化等方面的影響。
4．理解技術與自然的關系，能對典型案例進行分析。
5．了解目的性、創新性、綜合性和專利性等技術的基本性質，理解技術的兩面性。理解技術與科學的區別與聯系。
6．理解技術與設計的關系。理解設計中關于人機關系的含義，熟悉人機關系在設計中要實現的目標。了解合理的人機關系在設計中的應用。
重點提示
1．技術產生、發展的原動力在于人的基本需求。任何技術的產生和發展都是人類有目的、有意識的活動結果。在這一活動中，技術與人類、社會、自然發生了聯系。
2．人類依靠技術改造和利用自然時，應把握合理的尺度，注意對自然的保護。在這一過程中注意技術這把雙刃劍對自然的影響，不能忽視一些技術或產品對自然可能造成的負面影響。人類不僅要改造和利用自然，更要愛護自然。
3．目的性、創新性、綜合性、兩面性、專利性等是技術的基本性質而不是技術的本質。技術是為了滿足人類的需求而改變物質世界的活動，它具有目的性；技術發展需要不斷地發明和革新，它具有創新性；技術的創新需要多學科領域的知識，它具有綜合性；技術在造福人類的同時，因使用不當、使用過度或技術本身的問題有可能對人類、社會和環境造成不良影響，它具有兩面性；技術作為創造性勞動的成果，凝聚著技術發明者和革新者的心血和智慧，為鼓勵創新，國家建立了知識產權保護制度來保護發明和革新者的利益，它具有專利性。
4．技術的發展離不開設計，技術的目的是要解決實際問題，設計就是從問題出發，并圍繞問題展開各項活動的一個求解過程。設計是技術的關鍵，是技術成果轉化的橋梁和紐帶，它促進技術創新。同時技術進步為設計提供了良好的平臺，并促進人們設計思維和手段的發展，使創新設計得以實現。
5．人機關系是設計活動中要考慮的核心問題之一。這里的“機”是一個泛指的概念，除了通常說的機器以外，還可以是儀器、設備、工具等等，甚至是人所處的環境。所以人機關系研究的足人和產品、環境的相互作用及其合理結合，使設計的產品和環境系統適合人的生理、心理等特征。設計中的人機關系，需綜合考慮高效、健康、舒適、安全這幾個目標，而不是追求單一目標的實現。在實現合理人機關系的設計中，需處理好普通人群與特殊人群、靜態的人與動態的人、人的生理需求與人的心理需求、信息的交互等幾個方面的問題。
例題解析
【例l】 在結構、流程等設計中首先應考慮的是設計的目標和要求，這符合技術的( ）
A．創新性 B．目的性 C．兩面性 D．綜合性
答案：B
（分析） 本題考查技術的目的性。技術是為了滿足人類的需求而改變物質世界的活動。人類有目的、有計劃、有步驟的技術活動推進了技術的不斷發展。結構、流程等設計中考慮的設計目標和要求就是人類的需求，這就是技術的目的性。
【例2】 如圖所示，桔槔是中國古代最早使用的灌溉機械。它應用了杠桿原理，另一橫桿中間懸吊，橫桿一端接豎桿，系汲水器，另一端系重石，汲水時下按汲水器，使其裝滿水，稍用力即可提起。在杠桿原理發現以前，人類就已經在生活、生產中應用杠桿了。下列說法不正確的是( )
A．桔槔等杠桿的使用推動了杠桿原理的發現
B．桔槔的使用是技術活動
C．發現杠桿原理是科學活動
D．桔槔的使用既不是技術活動也不是科學活動
答案：D
(分析) 本題考查科學與技術的聯系與區別。科學與技術是兩個不同的概念：科學的任務是認識世界，它通過“發現”而獲知；技術的任務是改造世界，它通過“發明”而產生。在科學與技術的關系中還應認識到人類在改造自然的過程中，發現了許多科學原理，應用這些原理了促進技術的進步；反之技術的發展也促進了科學原理的發現，例如人類是在普遍運用了各種杠桿之后，才將杠桿原理歸納出來。技術史比科學史長很多，早期技術推動科學的進步．現代科學原理的發現極大地促進技術的發展。
【例3】分析題 以下是汽車發展過程中的幾款汽車，請結合汽車技術的產生和發展，簡述汽車技術對社會生產、生活和文化的影響，
[提示]汽車使人們的出行更加方便快捷，人們的生活方式、出行方式、居住選擇和休閑方式等隨著汽車技術的發展而改變，這是汽車技術對生活的影響；福特“T”型車生產流水線能出現，加快了汽車工業的發展，同時提高了社會生產力，這是汽車技術對社會生產的影響：汽車發展到現在，不僅是經濟增長的助推器，更對禮會變革有重要的推動作用，并進而影響到知識結構、文化習俗等，將逐步形成特有的汽車文明，這是汽車技術對文化的影響。
（分析）本題考查技術對社會的影響，技術對社會的影響從題中三個方面展開：社會生產、生活和文化。(1)社會生產：技術對生產的影響體現為極大地提高社會生產力．促進社會經濟結構的變化，推動企業現代化的發展。(2)生活：技術促進社會生活方式的革命性變化．加速社會生活的現代化和全球化趨勢等。(3)文化：技術發展豐富了社會文化的內容，對社會文化和教育等方面產生極大的影響。
【例4】分析題 如圖所示是一種新型交通信號燈，與普通交通信號燈不同的是，它的紅、綠兩種燈的形狀不同。請分析這一設計滿足了哪類人群的需要，其優點是什么。
[提示]該交通信號燈不僅考慮了普通人群還兼顧了紅綠色盲這一特殊人群的需要。它的優點有：(1)對于普通人群來說“綠”燈的豎放(表示向前行)與“紅”燈的橫放(表示停止、禁止)與“綠燈行、紅燈停”這一交規十分吻合；(2)對于紅綠色盲的人來說，紅、綠兩燈的形狀不同可以用來區分紅綠燈。
（分析）本題考查合理人機關系的應用需考慮的因素。為了實現人機關系的目標，需考慮以下幾個方面：普通人群與特殊人群、靜態的人與動態的人、人的生理需求與人的心理需求、信息的交互等。
自主練習
一、基本題
1．下列有關技術性質的說法，不正確的是( )
A.技術是為了滿足人類的需求而改變物質世界的活動，但人類在這一活動中應注重對自然的保護
B.技術是創新活動的結果，技術要發展，必須創新
C.專利性是技術的基本特性．它隨技術與生俱來
D.技術的產生、應用一般需要多學科的知識
2．如圖所示的兒童座椅，它前面護欄的設計從人機關系角度分析，主要是考慮( )
A．信息交互 B．安全 C．健康 D．舒適
3．下列不屬于技術活動的是( )
A．把鐳應用于腫瘤的放射治療
B．美國用貧化鈾制造了一種高效的燃燒穿甲彈一一“貧鈾彈”
C．居里夫人發現鐳
D．在熱中子反應堆用同位素鈾235作為核燃料
4．以下設計中不是為了實現人機關系中的“安全”這一目標的是( )
　A．臺式鉆床裝有防護罩 　 　　　B．樓梯裝有護欄
　　Ｃ．筆桿的握筆處設計成弧形 　D．浴室的地面裝防滑磚
5．下列有關技術與設計關系的敘述，不正確的是( )
A．創新設計促進技術發展　　　 B．技術水平制約創新設計
C．技術是設計的平臺　　　　　 D．脫離技術發展水平．創新設計也可實現
6．“新藥研發體現著生命科學……參加本項目的單位共有10多個，除了生物類的研究所外，還有資源環保類的南海海洋所、高技術類的上海有機所、大連化學物理所、物理化學技術所等這種整合，跨越了地域和學科的局限，實現了技術優勢和地域資源優勢的集成，實現了東西部聯動，”這段話體現了技術的( )
A．綜合性 　　 B．目的性 　　 C．兩面性 　　 D．創新性
7 下列幾幅圖分別表示的是燧石手斧(無柄)、石刃刀(帶柄)、在帶有石制刃片的斧和錛上安裝柄，是人類發展歷史上曾經出現過的幾款手斧。下列說法正確的是( )
A．無柄手斧、石刃刀等可以保護人類
B．由“無柄手斧”發展到“在帶有石制刃片的斧和錛上一安裝柄”發展了人的思維和制作工具的能力
C．帶柄斧的出現解放了人的體力
D．以上都是
8．分析題　某服裝企業針對小學生服裝易臟難清洗的特點，把新材料納米技術與服裝面料結合，研發了納米防污面料，有效地解決了洗滌去污的問題，并對該新成果申請了專利。同時，根據兒童身體特點，利用計算機輔助設計，并綜合應用平面、立體裁剪技術，讓新產品更有創意、更舒適、成本更低．
　(１)從技術的性質分析該服裝產品的研發過程，說明該過程體現了技術的哪些性質？（請舉出三點)
(2)如果你是設計師，針對學生袖口易臟的問題，你在設計中會采取什么辦法解決這一問題 請提出一條意見．
9．分析題　操作電腦時發生的人機關系有哪些 請列舉三項。
10．評價題 如圖所示的是水表顯示裝置．從人機關系角度指出這項設計的不合理之處，分析其存在的問題，并提出修改方案。
11．分析題 閱讀資料．回答問題．
資料一：鞋的產生與自然環境、人類的智慧密不可分， 遠古時代，土地的高低不平，氣候的嚴寒酷暑．人類本能地要保護自己的雙腳，于是就出現了鞋：簡單包扎腳的獸皮、樹葉，便成了人類歷史上最早的鞋．
資料二：鞋成型的過程：借助模具裁剪鞋幫，鞋幫縫合，在鞋楦上成型，把鞋底和鞋幫縫合起來(如圖)
資料三：沃林通過電腦輔助設計改進了制造流程，根據沃林的設計，一般來講，一雙鞋子的鞋跟可以變換3個高度．在改變鞋跟高度的同時，保證了鞋幫和鞋底都一如既往的舒適。對于女人來說，或許這種鞋的出現能夠讓生活變得簡單隨意一些．
(1)請舉例說出鞋子滿足了你的哪些需求。(列舉兩項)
(2)設計和制造鞋子時需要應用哪些技術知識 (列舉三項)
(3)資料三 體現了技術的哪些性質？(列舉兩項)
二、拓展題
12．以往技術圖樣都是手工繪制的，修改十分繁瑣，隨著電子技術尤其是電腦技術的發展，有專門的畫圖軟件為設計師提供了先進的設計手段，并為無紙化生產提供了可能。這體現了 ( )
A．技術的發展為設計創新提供了條件 B．技術的發展和設計無關
Ｃ．設計制約技術的發展 D．技術就是設計
13．如圖所示，在集體辦公條件下，辦公室桌椅中間一般用擋板隔開，這種設計是為了滿足（ )
A．人的心理需求　　　　　　　 B．人的生理需求
C．動態人的要求　　　　　　　　D．信息交互
14．如圖所示，城市霓虹燈在美化城市的同時也有它的負面影響，下列不屬于其負面影響的是( )
A．浪費能源 　　　　　　　　 B．光污染
C．廢棄的燈管污染環境 　　　 D．價格昂貴
15．分析題　三門峽水庫是黃河上第一個大型水利樞紐工程．水庫建成后，雖然給黃河下游防洪和灌溉、發電等方面帶來了巨大效益，但在建造的當時由于沒有充分考慮排沙，泥沙淤積問題日益突顯。請從技術與自然的關系，對本案例進行分析。
16．評價題　某網絡書店推出的Kindle電子書裝置。該裝置與一本平裝書大小差不多，可以同時儲存200本書，記憶體可擴充。電池續航30h，同時具有無線傳輸功能，機器的外形和按鍵的排布，讓人如同拿一本書一樣，兩側都有長條的翻頁按鍵，不僅方便了不同姿勢下的閱讀，而且照顧到左右手的習慣。大屏幕黑白畫面和字體，突破以往產品的局促小屏幕。該書店通過Kindle推出免費試讀，讀者可以在60s內便能接觸到任何一本書的理念，刺激讀者的閱讀興趣，然后決定去購買整部書，這同時又可能降低圖書庫存風險。根據以上材料分析：
(1)與傳統書籍相比，該產品滿足了人們哪些需求 (列舉兩項)
(2)該產品有哪些創新之處 (列舉兩項)
17．分析題　“我國第一個自主研發的軟質秸稈發電項目已成功投入運行。將秸稈送進鍋爐，在完全燃燒以及廢棄物處理方面的技術都比較成熟了．但是把秸稈從田間地頭運輸到工廠車間．其中的儲運、打包以及預加工過程，卻對農業機械提出了很高的要求……”可以說．利用秸稈發電帶來的是一次機械領域，乃至農業生產方式的大變革。根據以上材料，請問：
(1)秸稈發電需解決哪些技術才能成功投運？（列舉三項)
(2)解決廢棄物處理技術會涉及哪些學科知識 (列舉兩項)
18．設計題　椅子設計中的一些尺寸需根據人的身材來確定，這樣的設計可以讓人更舒適。現要設計一把教師用的、帶扶手的辦公椅，請你從人機關系角度來考慮：
(1)從下表中選出設計所需的數據。
定義 設備高與身高之比
……設備和用具的高度與身高的關系 洗臉盆高度 垂直踏棍爬梯的空間尺寸(最小值，傾斜80°～90°) 手提物的長度(最大值) 桌下空間(高度的最小值) 工作椅的高度 輕度工作的工作椅高度(不包括鞋) 小憩用椅子高度(不包括鞋) 休息用的椅子高度(不包括鞋) 椅子扶手高度 工作用椅子的椅面至靠背點的距離 ………4／92／53／81／33／133／141／6l／62／133／20
(2)在設計中，辦公椅的座面，一般向后傾3°左右(如圖所示)，請分析這一設計要求的原因。
19．評價題 指出電腦鍵盤手指所接觸的按鍵符合人機關系的兩個設計點。
專題二 設計的過程
知識框架
設計的過程 發現與明確問題 發現問題的一般方法
技術問題內容和價值的判斷
列出具體設計要求
制訂設計方案 信息收集和處理
設計分析的基本思路
產品設計分析的三要素
選擇材料和標準件
制定設計方案
比較、權衡并選擇設計方案
設計的一般原則
模型或原型的制作 工藝的含義及常見工藝的種類
常見工具設備及簡易加工方法
加工藝的選擇與操作
簡單產品的模型或原型的制作
產品外觀的潤色
復習要點
1．能在日常生活中發現問題，掌握發現問題的一般途徑與方法。
2．能明確問題的內容，并判斷該問題是否有價值。
3．能收集和處理信息，并能列出具體的設計要求。
4．理解設計的一般原則，各原則之間的相互關系，會用設計的一般原則來評價作品。
5能對設計對象進行設計分析，并能制訂出設計方案，能用草圖或文字對設計方案進行說明，能對設計方案進行比較和權衡．
6．知道標準件的作用，能選擇合適的標準件。
7．知道常用的加工具、設備和加工方法。
8．掌握金屬材料的加工工藝、加工方法、加工工具和設備、操作要領及注意事項等。
重點提示
１．設計過程是將設想轉變成最終產品的過程。設計過程以產品設計為依托．從問題的發現開始，經過設計方案的制訂、原型與模型的制作、方案的優化，直到最終方案的確定，形成了一個完整的設計過程。
2．發現與明確問題是技術設計過程的首要階段．是明確問題的前提．是設計過程的第一步。明確問題的內容，確認問題的價值，可以為分析問題解決的條件及實現的可行性、提出設計要求奠定基礎。
3．明確設計要求、標準與限制。設計標準就是根據產品或系統的關鍵元素、特征以及所要達到的目的而為設計建立的一系列參數，在功能、大小、安全、外觀、耐用性等方面要達到一定的標準。它是設計者設計的依據，設計者依據設計要求，構思各種可能解決問題的方案。限制是設計所受到的制約，如時間限制、成本限制、環境限制等。
4．制訂設計方案是技術設計過程中的重要環節。
信息收集是根據設計選題的要求，有針對性地收集與選題相關的信息與資料。常見的方式有：實地調查、訪問有關人員、借助媒體和因特網、查閱圖書資料、進行專家咨詢、調查市場現狀等。信息收集要做到全面、準確、真實、實用。
設計分析要根據設計的具體要求進行開放性思考，歸納起來，這些因素分別歸屬于產品本身、使用者、使用環境，即“物”、“人”、“環境”三個方面。設計分析時，也要根據設計要求對產品的各個組成部分進行分析。
標準件是指經優選、簡化、統一給以標準代號的零件或部件，包括緊固件、連接件、密封件、滾動軸承、螺孔型材等七大類。選擇標準件，既可以簡化制作過程，又能實現通用通換。
制定設計方案是設計者在一定的調查研究和設計分析的基礎上，把自己設計的東西，按照一定的設計原則和設計規范，用文字、圖表、模型、語言等呈現出來的過程。
通過比較和權衡．能在多個方案中選定滿足設計要求的最佳方案或集中各種方案的優點來改進原有方案。比較各個方案的外形、結構、功能等特點要求，明確各個方案對設計指標的符合程度。權衡各個方案的優點和缺點，從中選擇最佳方案。抓住設計的核心與關鍵，是權衡設計方案的必要條件。
5．制作模型(或原型)是技術設計過程中的一個重要環節，也是一種技術方法，它可以使設計對象具體化，有利于設計者把握設計的可能性。模型在不同的階段有不同的作用。
工藝是指利用工具和設備對原材料、半成品進行技術處理．使之成為產品的方法。常見的工藝有加工工藝、表面處理工藝、裝配工藝、鑄造工藝和檢測工藝等。金屬材料的加工包括劃線、鋸割、銼削等工序。
例題解析
【例1】 1816年，法國巴黎的市郊，有一群孩子正圍著一堆木頭玩耍。一人用大鐵釘在木頭的一端敲打．其余人在另一端把耳朵貼在木頭上聽。這時，法國醫生勒內·雷奈克為一位患心臟病的貴婦看病后回來恰好路過此處，圓木的敲擊聲啟發了雷奈克．他做了一個木管子給病人聽診．后來又做出喇叭形的象牙管，上面安裝了兩根柔軟的管子，這就是世界上第一個聽診器。
上述材料中。法國醫生勒內·雷奈克發現問題的途徑和方法是( )
①調查問卷；②觀察日常生活；③技術試驗；④技術研究。
A．①②③④ B②③④ c．①②③ D③④
答案：B
(分析) 本題考查發現問題的一般方法。我們不僅應有主動發現問題的意識，而且應掌握一些發現問題的途徑和方法，其中觀察日常生活是最容易發現問題的途徑和方法，因為日常生活是我們賴以生活的基礎，它往往蘊藏著豐富的問題資源，是我們最熟悉和最容易找到問題特別是有價值問題的地方。
【例2】下列產品不可能是標準件的是( )
A．螺釘 B．墊圈 C．螺母 D．鎖
答案：D （分析）本題考查選擇合適的標準件。在進行材料和部件的選擇時，要盡可能地選擇合適的材料或標準件。標準件是指經優選、簡化、統一給以標準代號的零件或部件，包括緊固件、連接件、密封件、滾動軸承、螺孔型材等七大類。使用標準件可以簡化制作過程，節約設計力量，實現通用互換。標準件的集中生產，不僅有利于先進工藝技術的使用，還可有效地提高產品質量．降低生產成本。
【例3】右圖中操作方法正確的是( )
答案：C
（分析）本題考查金屬材料的加工工藝。鋸割前應把材料夾持在臺虎鉗上．通常情況下。鋸割線應在臺虎鉗鉗口左側10～20mm處．鋸割線不能太靠近臺虎鉗(易對臺虎鉗造成破壞)，也不能離臺虎鉗太遠(操作時不穩)。右手握緊鋸弓的手把，左手輕輕扶在鋸弓的前端，鋸割時，右手推進施力，推據加壓。回拉不加壓，鋸程要長，推拉要有節奏。
【例4】分析題 “大頭貼”一直深受青少年的喜愛。如果再給它配一個精美的、有個性的相架那就能更好地展現學生自己的風采。如果有學生要給自己的大頭貼照片設計一個相架，請從“人”、“物”、“環境”三個方面做出設計分析。
[提示]設計分析要考慮三要素：“人”、“物”、“環境”。“人”主要考慮設計所涉及的對象是學生，學生的特點是生動、活潑，追求時尚、有個性、簡單的基礎上追求精致等，色彩大方、明亮、歡快等；“物”是產品本身．要求結構簡潔、合理，大小適中，取材容易，成本不高，又要配合大頭貼照片使用，兩者要能合為一體等；“環境”指設計時既要考慮該相架是放置在書桌上還是掛在墻上，又要考慮該相架的設計和制作不能對周圍的環境造成不良影響。
（分析）本題主要考查學生對技術設計分析的理解和應用。合理的設計分析是成功進行技術設計的第一步，分析得當可以指引以后的技術設計少走或不走彎路。在設計過程中所涉及的人是一個具體而又明確的對象，這個案例指的是高中生．這就要分析高中生的學習、生活特點及生理、心理特點。“物”就是產品本身，包括功能、造型、材料等．但人的需求在很大程度上決定著產品的設計。另外．產品又是在一定的環境中使用的，必然受到環境的制約，并對環境產生影響。因此，任何產品的設計不是孤立的，而應該綜合考慮“人”、“物”、“環境”三要素。
【例5】設計題 現代人離不開自行車，自行車無噪聲、無污染、質量小、結構簡單、造價低廉、使用和維修方便，既能作為代步和運載貨物的工具，又能用于鍛煉身體。自行車自問世以來，人們 一直在不斷地改進和完善它。請你從輔助功能方面(即在自行車上合理增加新的功能）對如圖所示的自行車作進一步的完善，列舉四點
[提示]能針對輔助功能方面有所列舉即可。
①改善車座結構，增強柔軟性、抗震性；
②使車座便于空氣流通，減少臀部積汗；
③車體安裝消解震動力裝置；
④安裝防滑、防倒裝置；
⑤增加健身裝置……
（分析）這是一道綜合題，目的是使學生能從平時熟悉的事物中主動地去發現問題，尋找固有事物的不足，發現希望。發現問題與明確問題是設計過程的起點，而發現問題又是明確問題的前提，因此，能不能發現問題，特別是主動地發現有意義、有價值的課題，培養問題意識。對學生掌握設計的一般過程，邁好設計的第一步非常關鍵。
在設計過程中，學生要考慮設計時所受到的主、客觀限制因素，力求簡單、可靠、可行。在構思過程中。學生肯定會提出很多設計方案，要進行方案的篩選。而繪制草圖是一種基本的設計能力。是一種容易交流的技術語言。在草圖中還要作一些必要的文字說明。
自主練習
一、基本題
1．鉆頭(即麻花鉆)是機械行業中用途最廣泛和最常用的消耗性工具。小張在工廠修磨鉆頭的實踐中發現手工修磨鉆頭無依靠及參照物，影響到工作的精度和質量，于是開發研制了 “鉆頭刃磨器”。成功地解決了磨鉆頭困難的問題。“鉆頭刃磨器”課題的發現來源于( )
A．觀察日常生活 　　　 B．技術試驗和技術研究　　 C．收集信息和分析信息 D．專家的指點
2．當肥皂被用到最后一點時，為了充分利用肥皂，有人在肥皂中央加了一塊小方木塊，這樣洗到最后，肥皂都得到了充分利用。設想雖好，但帶木塊的肥皂始終沒有得到推廣和應用，這可能是因為( )
A．不符合基本的科學原理 　　B．弊大于利
C．生產時質量不好 　　　　　 D．應用范圍狹窄
3．制作模型時，從學生的角度出發，一般要考慮的因素包括( )
①盡可能廢物利用；②盡可能使用標準件；③加工時要減少對復雜設備的依賴：④盡可能美觀精致。
A．①②④ 　 B．②③④ 　 Ｃ．①②③④ 　　 D．①③④
4．在學生設計簡易手電筒的過程中，需要對簡易手電筒的各個部件進行設計分析，下列分析不合理的是( )
A．手電筒的主要功能在于照明，一般要選擇質量好的小燈泡
B．在設計的時候要考慮使用何種型號的電池
Ｃ．開關起通斷電源的作用，選擇時要注意是否符合學生的需要
D．手電筒筒身部分主要起美觀作用
5．一天中午，小明的媽媽把剛洗好的衣服掛在陽臺的曬衣桿上，突然一陣大風刮來、剛曬好的衣服和衣架一起被風吹到樓下，當時小明就想，如果用一種方法把衣架固定在曬衣桿上，那就能避免發生此類事件。于是小明決定設計制作一款防風衣架。
(1)要制作防風衣架，在設計和制作過程中需要收集的信息有( )
①調查有關信息，了解衣架脫落的原因； ②了解已有的防風衣架的結構特點： ③用何種材料進行制作； ④如何對防風衣架進行評價，
A．①③④ B．①②④ Ｃ．①②③ D．②③④
(2)防風衣架的設計重點應該在( )
A．是否美觀 B．掛鉤的結構 Ｃ．所用材料 D 尺寸
(3)設計防風衣架要考慮的因素有( )
①具有防風功能；②制作方便；③結構簡單；④拿取方便。
A①②③ B．②③④ Ｃ．①③④ D．①②③④
6．我們在設計制作的過程中，為了降低制作成本和制作難度，常希望使用一些“標準件”，下列對于“標準件”的理解，正確的是( )
A．國家給予統一標準代號的零部件 　　B．經國家檢驗合格或免檢的零部件
Ｃ．全國統一價格的零部件 　　　　　 　D．已經獲得專利并得到保護的零部件
7．劃線就是在待加工的材料上用相應的工具劃出加工部件的輪廓線或基準線的過程，在金屬材料的加工的劃線工藝中，不需要用到的工具為( )
A．劃規 　　 B．劃針 　　C．手鋸 　　 D．鋼直尺
8．加工小木凳一般不需要用到的工具是( )
A．銼 B．尺 C．刨 D．鋸
9．分析題　下列是用方鋼加工錘子的一些基本操作，請按正確的順序排列加工步驟：
A．劃線 　 B．選料 　 C．鉆孔 　 D．鋸割 E．銼削 F．攻絲
10．分析題 呂靜同學發現公園里蹺蹺板的設計存在缺陷，使用時兩邊必須有體重基本相同的參與者．并且是你上我下的單調的機械運動，于是她設計制作了一種軟著陸單人安全蹺蹺板(如圖Z－2－3)。該新型蹺蹺板下方裝有彈簧，桿的高低可調節，結構簡單美觀，性能安全可靠，娛樂性強。
(１)根據案例，說一說呂靜同學發現問題的途徑，并再列舉其他發現問題的途徑。
(2)指出該作品在安全方面的優點。
11．評價題　針對熱水瓶的缺陷，提出兩種改進方案。
熱水 熱水瓶因為重心偏高容易傾翻．會燙傷人。
12．設計題　下雨天，大人需一手抱小孩子，一手撐雨傘，再也騰不出手來拿東西了，請你為此設計一把雨傘，方便地解決這個問題。用草圖表達出來，并進行必要的說明。
l3．操作題　高二(2)班的通用技術操作課上，同學們學習鋸割的方法，結果一節課下來，鋸條斷了近20根。鋸條是鋸割操作中比較易損壞的消耗品，請你分析造成鋸條折斷的三種可能的原因。
二、拓展題
14．小張要設計一款多用梯子，他收集信息時不必考慮的是( )
A．前人研究多功能梯子的案例 　　　　 B．連接部分的結構設計
C．是否申請專利 　　　　　　　　　　 D．梯子的材料
15．張紅同學制作的便攜式小凳，凳面采用中空的盒式結構，在評估的過程中又聽取了大家的意見，將凳腳板由原來的形狀(如圖甲)增開了缺口得了一個“肩”(如圖乙)。這是考慮到( )
A．使外觀更加美觀 　　　 　 B．使結構強度得到增強
　Ｃ．使質量進一步減小 　　　 D．使成本進一步降低
16．從明確問題的價值角度分析，你認為以現有的技術水平，下列想法或設計合理的是( )
A．水變油(把乳化劑加到水中后，水就能像油一樣燃燒，并帶動汽車前行)
B．永動機(只需一個初始的力量，之后不再需要任何動力和燃料，卻能自動不停地做功)
Ｃ．雷電利用機(利用雷電為人類造福)
D．手語翻譯器(將手的運動轉化成電脈沖，通過電腦軟件再將脈沖翻譯成文本)
17．下列說法錯誤的是( )
A．起鋸時要求起鋸角要小，行程要長，壓力要小，當陷入工件2～3mm時，才能正常鋸割
B．鋸割時．推鋸加壓，回拉不加壓，推拉要有節奏
C．在銼刀操作的過程中，要使銼刀平穩而不上下擺動
D．銼削時．推出時稍慢．回程時稍快．動作要自然協調
18．分析題　(1)如果你是消費者(作為一個高中生)，你對臺燈的設計有什么要求？(列出四點)(2)如果你是生產者，你對臺燈的設計有什么要求 (列出四點)
對臺燈的設計要求
消費者
生產者
19．技術操作題　小明要加工一個簡易小鐵錘．鐵錘錘頭準備用圓鋼制作，需要達到的加工要求為：長50mm、兩端表面光潔、垂直度高等。
(1)請用方框圖表示出鐵錘錘頭的加工過程。
(2)這一加工過程需要用到哪些工具 (舉出四種)
(3)鋸割有哪些安全操作要求 (舉出兩點)
20．技術操作題 這是同學們在銼削操作時常使用到的幾種工件固定和操作方法。你認為它們合理嗎 簡單說明理由；
專題三 設計的交流
知識框架
設計的交流 交流設計的想法和成果 設計想法和成果的交流
有價值信息的提煉
技術語言的種類及應用 一般機械加工圖，了解線路圖效果圖、正等軸測圖
繪制簡單草圖、三視圖
簡單形體尺寸標
復習要點
1．能選擇恰當的方式交流設計的想法和成果。
2．會在交流中提煉有價值的信息。
3．能識讀一般機械加工圖，了解線路圖、效果圖，知道技術圖樣所表達的意思
4．能繪制草圖、簡單的三視圖以及流程圖、控制框圖等。
5．能標注簡單的形體尺寸。
重點提示
１．在發現與明確問題階段，需要進行技術交流，通過與不同人群的交流，獲得需要解決的問題，明確有價值的問題。在發現與明確問題的基礎上，需要通過各種渠道進行交流，盡可能廣泛地收集設計所需要的信息，提出各種設計想法，用草圖來呈現自己的設計方案，在相互交流的基礎上，依據一定的條件對各種想法進行篩選，確定最終的設計方案。在制作模型或原型階段，要求繪制可以進行技術交流的技術圖樣，制作模型或原型進行展示。在測試評估和優化階段，要重視公眾的意見，與公眾進行交流，對公眾進行調查，以明確改進的方向并向專家、潛在客戶、用戶征集優化意見。
2．利用調查問卷獲取所需要的信息是發現問題與明確問題常用的方法，不僅要在交流中為他人提供有價值的信息，而且要利用交流從不同人群中獲得有價值的信息。在設計的交流過程中，應當注重提煉關鍵的技術信息。對他人所提出的理念、信息、意見要做客觀的、有意義的、實事求是的分析，要能敏感地抓住他人的意見、建議中的創新點或對自己設計活動富有啟發意義的部分，用以改進自己的設計，從而使交流的過程成為改進自己的設計、開闊自己視野的過程．．
3．技術語言具有多樣性、簡潔性和通俗性。用口頭語言表達設計內容方便、靈活，技術圖樣使設計表達更直觀、高效、準確和長久，圖表可以方便地呈現設計構思方案、激發靈感和進行比較，計算機演示、網絡語言逐漸成為重要的技術語言，技術符號、文字說明、肢體語言等也可以用來表達技術設計。
例題解析
【例l】設計交流的方式一般不會用( )
A抽象畫 B．圖表 C．模型 D．計算機演示
答案：A (分析)本題考查“交流設計的想法和成果”。設計的交流可以通過多種方式進行。這些方式包括語言、文本、技術圖樣、圖表、模型、計算機演示、網頁等。具體方式的選用可根據不同的場合、不同的日的、不同的要求、不同的對象等因素進行選擇。圖表、模型、計算機演示都是設計交流的內容。，而抽象畫表現的是一種藝術風格，是虛構的不會在現實世界存在的模型，抽象畫作品既不能描繪、表現現實世界的客觀形象，也不能反映現實生活，所以一般不會作為設計交流的方式。
【例2】 下列屬于技術語言的是( )
A．演員優美的舞蹈動作 　　　　 B．交通警察的指揮手勢
Ｃ．聾啞人討論服裝穿著的手語 　D．國旗班標準的升旗動作
答案：B (分析) 本題考查“交流設計的想法和成果”。技術語言是設計交流的基礎，設計交流是有內容的，設計交流的內容包括交流設計產品、設計方案、設計構思等。設計交流是有目的的，為了發現明確問題、提高設計水平、解決設計缺陷等。交通警察的指揮手勢內容是告訴交通參與者進行相關的技術動作，或行或停等，目的是交通警察設計好路面上交通活動的方案后，將設計方案告知交通參與者，所以交通警察的指揮手勢是技術語言。而演員優美的舞蹈動作一般只是讓觀眾產生一種愉悅感，最多傳達一些簡單的故事情節，國旗班標準的升旗動作，會激起人們的愛國熱情，兩者都沒有設計相關內容的交流。而聾啞人的手語雖然在進行熱烈的交流．其內容卻不是關于技術設計的。
【例3】分析題 通用技術教師要求同學們對教室的門進行改進設計，為此，同學們準備設計一份調查問卷向全班同學進行調查。請你設計該調查問卷的主要內容。
[提示] 門的形狀、門的材料、門的顏色、門把手的人機關系、門鎖使用方便性、門框大小、合頁靈活性、門的定位、門發出的噪聲等。
　(分析)本題考查“在交流中提煉有價值的信息”。正確設計調查問卷是利用調查問卷發現問題的關鍵，特別是確定一些可能會產生問題的內容。根據調查的目的，應確定更多的調查信息資料，并在此基礎上進行問題的設計與選擇。就教室的門而言，顯然要涉及門的形狀、門的材料、門的顏色、門把手的人機關系、門鎖使用方便性、門框大小、合頁靈活性、門的定位、門發出的噪聲大小等，這些都有可能發現其中的問題，都可能是我們改進設計的對象。
【例4】分析題 現代化通訊技術使我們可以方便地進行各種調查，從中提煉、發現問題。如果我們需要對全班同學的家長進行一項關于學生用餐具的調查，在已知所有家長都有以下四種聯系方式的情況下，準備用固定電話、移動電話、傳真、電子郵件四種方式進行調查．請列表格從時間、必要性、可靠性等角度簡單地分析這四種調查方式的優缺點。
[提示]
固定電話 移動電話 傳真 電子郵件
優點 可進行比較長時間的交談。可以立即獲得回答。可以臨時增減或改變話題。 可以立即獲得回答。基本可以立即找到調查對象，可以臨時增減或改變話題。 能獲得詳細的文字資料。沒有時間限制．可自動傳送與接收。對于難以直接回答的問題較無抵觸情緒。成本比較低。 能獲得詳細的電子文稿。沒有時間限制，可自動傳送與接收。對于難以直接回答的問題較無抵觸情緒。成本最低。
缺點 詳細記錄成為調查的文字信息有困難。可能調查對象不在電話機旁。成本比較高。 電話費貴，成本最高。只能詢問簡短的問題。無法留下詳細的文字資料。 不能立即獲得回答。無法感覺到調查對象的態度。難以確認是否調查對象本人。 不能立即獲得同答。無法感覺到調查對象的態度。難以確認是否調查對象本人。不能確認調查對象近期是否上網。
（分析）本題考查“在交流中提煉有價值的信息”。以詢問的方式收集和獲取信息、發現問題的方法稱為詢問法。其中，詢問法包括直接詢問法、間接詢問法；集體詢問法、家庭走訪詢問法、個別詢問法等。間接詢問法又可以通過電話、傳真、郵件、QQ等多種現代化通訊方式進行，在具體運用詢問法時，要依據時間性、必要性、可靠性等多個方面進行合理選擇，在保證能提煉有價值的信息前提下，要全面了解各種現代化通訊方式的運作方式、產生費用、具備條件等。
自主練習
一、基本題
1．設計交流的目的并不是為了( )
A．找到自己設計中的不足 　　　　 　　　 　 B．取得別人現成的最好方案
Ｃ．獲得幫助 　　　　　　　　　　　　　 　 D．發現自己設計中存在的缺陷
2．網格法徒手畫草圖時( )
A．與地面垂直的線畫成水平線 B．與地面垂直的線按網格上的斜線畫
Ｃ．與地面平行的線畫成水平線 D．與地面平行的線按網格上的斜線畫
3．下列不屬于技術語言的是( )
A．計算機演示 B．搬運工指揮吊車司機的手勢
C．風景畫 D．交通標志
4．在圖紙上繪制物體的三視圖，其中能反映出物體高和寬的視圖是( )
A．主視圖 　 B．俯視圖 　 C．左視圖 　 D．剖視圖
5．下列關于主視圖的說法不正確的是( )
A．主視圖是由后向前投影所得的圖形 　　 B．主視圖一般是物體的正面投影
C．主視圖通常反映物體的主要形狀特征 　 D．主視圖是由前向后投影所得的圖)形
6．完整的尺寸標注的要素是( )
A．尺寸界線、尺寸線、尺寸數字
B．尺寸界線、尺寸線、尺寸比例
C．尺寸線、尺寸數字、尺寸比例
D．尺寸數字、尺寸界線、尺寸比例
7．讀圖作圖題小明用木板制作了一間模型房子，老師要求他用技術語言向全班同學進行展示，但不巧的是小明把模型房子及設計草圖(如圖所示)忘在家里了，因此．小明只能用口頭語言進行描述。如果你是小明，應該怎樣用文字描述這一設計？
8．讀圖作圖題　流程圖是一種常用的技術語言．為了介紹留學申請流程，某校出示了一張不太規范的流程圖。請仔細閱讀圖1，并繪制正確的流程框圖(請注意判斷框)。
9．讀圖作圖題 學了流程圖后，同學們學會用流程圖進行交流，小明在看高校新生入學報到流程圖(圖2)后，知道了許多信息，比如：報到時需要體檢，報到前需要到畢業中學轉組織關系等。請根據流程圖再列舉一些出發前需要準備的內容以及報到后可以領取的內容。
圖1
圖2
二、拓展題
10．電腦繪圖操作，在屏幕上畫一個三視圖，分析與計算機交流的過程。其控制的對象是( )
A．屏幕 B．三視圖 C．鼠標 D．制圖軟件
11．在電路圖中， 代表的電子元件是( )
A．二極管 B．電阻 C．三極管 D．電容
12．如圖是簡單的閉環控制系統方框圖，其中游泳池是( )
A．控制量 B．被控對象 C．控制器 D．被控量
13．讀圖作圖題 如果將人看作控制系統 ，請你畫出人投籃的工作過程(閉環控制)的方框圖。
14．分析題 如果你設計了一個聲控臺燈，準備在班級進行交流，你會用到哪些技術語言 這些技術語言的特點是什么 (至少使用三種技術語言)
15．讀圖作圖題 左圖是一個工業中常見的物體，右圖是該物體的三視圖，其中有漏線，請補畫完整。
16．讀圖作圖題 仔細觀察右面的機械加工圖，并回答問題。
(1)三視圖中的哪一個是剖視圖·
(2)零件的長度是多少毫米
(3)零件有幾個孔
17、讀圖作圖題 小李與小王交流設計制作筆筒的方案，小王同學用語言描述了自己的設計方案：在內徑為80mm的竹節上鋸下高為20mm的三段，將這三個圓環用膠水粘在兩條長為120mm、寬為15mm，厚為用5mm的長方形的木條上。小李聽了半天還是不明白。請根據你的設計經驗，幫小王一個忙，用草圖化出他設計的筆筒，并標出已知的尺寸數據（根據小王的描述可能有多個方案，這里只要求畫出一個）。
18、讀圖作圖題 右圖是學校供暖鍋的示意圖，請判斷它是屬于什么類型（開環、閉環）的控制系統？其中浮子的作用是什么？如果環城體積小一點的浮子，對系統有什么影響？畫出控制系統的方框圖。
19、讀圖作圖題 如圖，a是一個物體的主視圖，b,c,d,e,f,g,h,i,j是不同物體的左視圖。請想象它們的結構，并選擇其中兩種物體，用草圖畫出它的立體形狀。
20、讀圖作圖題 如圖是普通空調機的室溫曲線，圖中虛線代表設定的溫度（25℃），請從圖中獲取信息：空調機是在制冷還是制熱？AB兩點間、BC兩點間空調機是否在工作？
21、案例分析題 以下是一份對某一特定人群進行的關于多媒體手機使用習慣的問卷調查統計結果，請進行分析，并提煉出你發現的問題（如被調查的可能是一些什么人，喜歡什么樣的手機）。
專題四 設計的評價
知識框架
設計的評價 設計過程的評價
技術試驗 技術試驗的重要性
技術試驗的設計
技術試驗報告
產品評價 產品的最終評價
復習要點
能根據設計過程中每一階段的要求進行初步評價。
能根據設計要求和設計的一般原則對產品進行評價。
能為一些簡單的項目設計技術試驗。
會讀并會寫技術試驗報告。
重點提示
1.在構思了多種設計方案后，需要通過一定的原則進行評價，對這些方案進行篩選，選出最好的方案。評價是方案篩選的前提，評價的結果是方案篩選的依據。在產品優化階段，也需要對公眾提出的建議，在技術試驗中得到的數據、提出的優化方案進行綜合評價，從而確定優化方案，形成最終的設計方案。
2.可以用坐標圖來表述評價結果，使評價結果更加形象。軌跡大小（面積）代表著產品的水平，軌跡圓度（形狀）代表著產品均衡程度。評價技術作品是一個復雜的過程，不能簡單地用數字來衡量。如不符合環保的產品，坐標圖面積再大也不是好產品，因為形狀重要變形，不美觀。同理，形狀雖然非常完美，但各項指標平平且沒有特色的產品，即便面積不大也不是好產品。
3.不同的產品有不同的試驗內容與方法。如對家具產品，主要試驗項目有：物理試驗，包括強度試驗、穩定性試驗、尺寸規格檢查、靜態（水平、垂直）壓力試驗、安全性檢查；化學與環保試驗，包括木材含水量、甲醛含量、重金屬含量、五氯苯酚含量的試驗、阻燃防火試驗等。又如玩具產品的主要試驗項目：物理與機械性能試驗（小物體、尖點毛邊等）、有毒重金屬含量試驗、微生物含量試驗（細菌等）、紡織品材料試驗、與食物接觸的產品化學試驗等。
例題解析
【例1】下列技術活動中，不屬于技術試驗的是( )
A．打青霉素試驗針 B．雜交水稻種植試驗
C．發射商用廣播電視衛星 D．A380飛機第一次試飛抵達廣州白云國際機場
答案：C
（分析） 本題考查技術試驗。我們通常將技術活動中為了某種目的所進行的嘗試、檢驗等探索性實踐活動稱為技術試驗。它不僅是對技術成功與否的驗證，更是發現問題、探究規律優化技術的關鍵。打青霉素試驗針是為了檢驗人體是否有不良反應，雜交水稻種植試驗是為了探索穩產高產的新水稻品種，A380飛機第一次抵達廣州白云國際機場是進行技術驗證性的飛行測試任務。而發射廣播電視衛星是一次商業活動，目的是為了廣播電視轉播，沒有試驗目的和試驗任務。
【例2】對一項設計成果的質量影響最大的是( )
A．模型制作的質量 B．設計過程的質量 C．設計圖紙的質量 D．明確問題的質量
答案：B
(分析) 本題考查設計過程評價。沒有良好的設計過程，就不可能有良好的設計成果。統計資料顯示，一項設計成果質量的好壞，60％～70％是由設計過程的質量所決定的。因此，對設計過程的評價有著豐富的內容。模型制作質量、設計圖紙質量、明確問題的質量都是設計過程的組成部分．都影響著設計成果，但是不全面，只是設計過程的一部分．
【例3】以人機關系要實現的目標來評價休閑躺椅，一般不用考慮( )
A．高效 B．健康 C．舒適 D．安全
答案：A
(分析）本題考查產品的評價。在設計中，合理的人機關系應該達到高效、健康、舒適、安全的目標。作為椅子，人坐在上面，一般首要的要求是舒適，使人體處于自然狀態。其次是運用合理的設計保障人體健康，長期使用不會使人體感到疲勞，不會對人體造成損害．再就是要保證椅子的使用安全，不對人體產生生理上的傷害，沒有尖銳的角、鋒利的邊等。“休閑躺椅”顧名思義是休閑，沒有工作的任務，不要求工作效率。
【例4】分析題 要制作一個長方體的水箱。請對以下的設計制作方案進行分析的基礎上，給各方案對板材長寬的要求、焊縫的總長度進行評價。
l .用5塊板焊接而成。
2.用整板彎折成型后 與底扳焊接。
3.所有側板、二端板及底板用整板彎折成型
[提示](設水箱長為x，高與寬均為y)
方案 焊縫數 焊縫總長度 最大原料板材要求 優點 缺點
1 8道 2x+6y 長x，寬y 對板材長度要求低．對板材寬度要求低 焊接工作量大
2 5道 2x+3y 長2x+2y，寬y 對板材長度要求高．對板材寬度要求低 焊接工作量較大
3 4道 x+3y 長2x+2y，寬2y 對板材長度要求高．對板材寬度要求高 焊接工作量少
（分析） 本題考查產品的評價。很多情況下，設計的評價目的不僅僅是為了甄別，而是通過評價來發現存在的問題，通過相互交流信息、征求意見、共同研討，進而完善設計方案。即使是為選拔設計成果而進行的評價，也離不開設計信息的交流，通過評價發現更多的問題．取得更多的經驗，電可以從被淘汰的方案中獲得一些亮點。所以評價并不是一個簡單的活動．細究起來，甚至也包括了一些創新的小的技術設計活動，不僅要發現問題、給出理性的科學的評價，更有意義的是，提出改正、優化方案，讓產品的各種指標在經過評價后能得到進一步的提高，所以評價也是創造性勞動，評價也是設計。
自主練習
一、基本題
1．下列是列板凳做的各種試驗，最不合理的是( )
A．在板凳上逐步加上重物，直到壓垮，測試強度
B．將板凳放在一定角度的斜面上，逐步增加斜而的傾斜角，直到板凳傾倒，測試其穩定性
Ｃ．用木工鋸鋸板凳，直到板凳被鋸開．測試強度
D．從高處向下摔板凳，增加高度直到板凳被摔壞．測試其強度
2．下列對安全帽進行的試驗中最不合適的是( )
A．放在烤箱里加熱到40℃，試驗其耐溫性
B．放在一斜面上，逐漸增加斜面的角度，試驗其穩定性
Ｃ．用液氮冷卻到零下20℃，試驗其耐溫性
D．戴在做各種大幅度動作的工人頭上．試驗其穩定性
3．性能試驗是指通過改變所給的條件，測量試驗對象的狀態變化并分析其原因，明確試驗對象的性能或性能故障。下列對自來水管試驗不適合的方法是( )
A．利用注水加壓的方法檢測水管的強度 　　　　 B．往水管里灌腐蝕劑，觀察水管老化的結果
Ｃ．用卷揚機拉水管，看是否斷裂 　　　　　　 D．用液氮冷卻水管，檢測水管是否有裂縫
4．如圖是一個材料彎曲測試示意圖，通過逐漸增加重物，觀測材料彎曲的角度。你認為這一試驗應該記錄、分析的數據是( )
A．角度、重物的質量　　　　　　B．角度、虎鉗的夾力
C．重物質量、虎鉗的夾力 　　　D．重物質量、虎鉗的夾力
5．下列不屬于對設計過程評價的是( )
A．分工是否合理 　　　　　　 　B．各個環節是否完成任務
Ｃ．中間方案(成果)是否符合要求 　D．價格是否合理
6．關于評價，下列說法有錯誤的是( )
A．評價最重要的目的不是為了證明，而是為了改進
B．設計的評價是指對設計所涉及的過程及結果進行事實判斷和價值認定的活動
Ｃ．不管設計的目標和內容是否相同，設計評價的標準一定要相同
D．評價的目的往往不是為了甄別．而是為了發現問題
7．對設計過程的評價不應注意的是( )
A．各環節主要任務 　　 B．各環節間的協調
C．各階段性成果的質量 D．成果的經濟效益
8．試驗題 有同學在進行“紙板承受壓力試驗”中，想提高紙板的承受壓力的能力，將紙板折成瓦楞狀．按如圖方式進行試驗，請判斷他的設計方案能否達到目的，如果不能達到目的，請提出改正方法。
9．試驗題　擬借用簡單的工具對教室里新到的課桌進行性能檢測，請你提供簡單的性能檢測方法，完成下表。
項目 方法
尺寸準確度
水平度
穩定性
強度
10．試驗題 如圖為一位同學設計的“紙張承重試驗”，在圖Z-4-3(a)中，紙張承受不了重物的壓力陷了下去；在圖Z-4-3(b)中，紙張能夠承受重物的壓力。兩個圖中采用的是同樣的紙張，這個試驗說明了什么問題
　
11．評價題　某公司需要采購一批梯子，發現市場上有四種形狀的梯子，梯子的材料及粗細相同，請你根據能承載的重量、支撐的穩定性、結構整體強度三個方面，運用你所學的知識對梯子進行客觀的評價。用坐標圖來表達評價的結果。
(
二、拓展題
12．關于設計過程的評價，下列說法不正確的是( )
A．服務于促進個人發展的目標 　　　　　 B．寓于技術設計的全過程
C．僅僅是設計過程終結時的反思性評價　　 D．分工是否合理也是評價內容之一
13．如圖為某產品的價格－性能曲線，下列說法錯誤的是( )
A．G點以左，產品性能的提高會導致產品價格的提高
B．G點以右．產品性能的提高會導致產品價格的快速提高
C．G點性價比最差
D．G點性價比最好
14．下列對眼鏡的評價角度比較合理的是( )
A．標準件少、牢固可靠、性能穩定
B．標準件少、價格便宜、人機關系好
Ｃ．人機關系好、牢固可靠、價格便宜
D．標準件多、性能穩定、操作復雜
15．分析題　雷達圖評價法是表述評價結果的方法之一，如圖為兩件作品評價結果(圖甲封閉圖形的面積大于圖乙封閉圖形的面積)，請在仔細
研究封閉圖形的面積和形狀的基礎
上．分析封閉圖形的面積越大是否
作品就越好。
16．評價題 如圖為一種新概念筆，請分析哪些方面體現了設計的創新、技術規范、可持續發展原則。
圓珠筆生產商“Pen Again"推出了一種新概念筆，跟傳統筆不同的是．這種筆的尾部是分叉的。據說，這種筆的設計能夠讓人以更舒服的方式握筆，這樣能讓人避免因長時間書寫而造成的手指疲勞甚至抽筋。這種筆因為材質、顏色的不同而價格分為3美元至65美元不等，用可降解塑料簡易包裝，其筆芯與市場上常用的小號圓珠筆通用
17. 試驗題 許多公共廁所裝有自動沖水式水箱，當水箱充滿水時，自動向便槽沖水進行沖洗。經觀察發現水箱每10mim沖一次，其實每20mim沖一次仍可以保持廁所的清潔。管理員告訴同學們，只要關小進水龍頭就可以延長間隔時間。請你幫大家設計一個試驗方案，準確地調節好水龍頭，并計算一個水箱每年可以節約多少水費。(水箱大小為50cm×40cm×30cm．自來水價格為：1元／立方米)
18. 評價題 小林同學想對連接方式進行技術試驗，為此他用三種連接方式（如下圖)制作同一個結構用來承受壓力請對這三個結構進行分析，哪一種連接方式強度最大 哪一種連接方式強度最小？
19. 試驗題 如右下圖所示，小燕子要對兩組材料(紙、木材)進行受力對比試驗。請你分析，試驗的結果應該是哪一個能承受外力比較大，并結合你學過的知識，推測小燕子進行這個試驗的目的是什么。
專題五 結構與設計
知識框架
結構與設計 認識結構 結構的含義
結構的類型
結構的受力
探析穩固的結構 結構與穩定性
結構與強度
結構與功能
設計簡單的結構 結構設計案例
結構模型或原型的制作
欣賞經典的結構 結構設計案例的評價
復習要點
1．能從力學角度了解結構的概念，能對簡單的結構實例進行分類。
2．能結合簡單的結構案例，分析結構是如何承受力的。
3．理解結構的穩定性和影響結構穩定性的主要因素。
4．將結構的形狀、材料、連接方式等方面對結構強度的影響運用到常見的設計，并對不同領域中的一些案例進行分析、優化和改進。
5．理解結構與功能的關系，能對一個簡單的對象進行結構設計，繪出簡單的設計圖紙。
6．學會對結構的設計案例進行評價。
重點提示
1．結構與設計從空間和力的角度來考慮設計。從力學角度看，結構是指可承受一定應力的架構形態，結構可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
每個物體都有其特定的架構形態，一個較復雜的結構由許多不同的部分組成、這些組成部分通常稱為構件。當構件受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用會發生改變．產生一種抵抗的力，稱為內力。應力是構件的單位橫截面上所產生的內力，當應力達到某一極限值時．結構就會遭到破壞。
構件的基本受力形式有拉力、壓力、剪切力、扭轉力、彎曲力。有時，構件可能同時受到幾種不同形式的力的作用。
要注意各種實體、殼體、框架結構的受力特點，及其在設計中的仿生作用。
2．結構的穩定性是指結構在外力的作用下維持其原有平衡狀態的能力。它是結構的重要性質之一，如果一個物體的結構不能有效地抵御常見外力的作用，那么該物體是很難承受負載而保持平衡的。影響結構穩定性的因素有多種，對于一個在地面可移動的物體來說，主要是重心位置的高低、結構與地面接觸所形成的支撐而的大小、結構的形狀等。
結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。影響結構強度的主要因素是結構的形狀、結構的材料、構件之問的連接方式等因素有關。
3．結構設計應考慮的主要因素有：符合使用者對設計對象的穩定性和強度的要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個性化需要，對設計對象的成本控制要求和一定的使用壽命。
無論是機械產品的設計還是建筑結構的設計，人們總是在滿足功能要求的情況下，追求用最少(或最輕)的材料組成結構，同時追求結構的剛度或強度的最大化。
不同的結構設計．應考慮的因素各有側重，但無論在哪一類用途的結構設計中，安全都是至關重要的因素。
4．結構欣賞主要從兩個方面來考慮。從技術的角度：結構的使用功能實現，結構的穩固耐用．結構造型設計的創意和表現力，材料的使用的合理性，工藝制造的精湛程度等。從文化角度：結構的文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反映時代、民族、習俗方面特征，結構個性特征等。
例題解析
【例l】 吊扇在啟動瞬間，吊桿的主要受力形式有( )
①拉力 ②壓力 ③剪切力 ④扭轉力
A．①④ B．①② C．①③ D．②③
（分析） 本題考查“構件受力的形式”。構件基本受力形式主要有拉力、壓力、剪切力和扭轉力等。拉力：物體所承受的拉拽力；壓力：擠壓物體的力；剪切力：兩個距離近、大小相等、方向相反且作用于同一物體上的平行力；扭轉力：反方向對物體兩端均勻施力，使物體發生扭轉形變的力。很多時候，構件可能同時受到幾種不同形式的力的作用，吊扇在剛剛啟動的過程中，吊桿要克服吊扇的拉力、電扇啟動時產生的扭轉力。 答案：A
【例2】如圖是錢塘江大橋，從結構的形態來看，橫跨于兩個橋墩之間的橋梁所屬的結構類型是( )
A．實體結構 B．框架結構
C．殼體結構 D．組合結構
（分析）本題考查“結構的類型”。結構一般分為三種基本類型：實體結構、框架結構、殼體結構。大多數現代建筑物的結構是由若干種基本結構類型組合而成的。錢塘江大橋的橋墩是實體結構，橫跨橋墩之間的橋梁是框架結構。答案：B
【例3】 如圖所示為一張學生制作的小木凳。小木凳腳架之間采用的連接方式是( )
A．鉚接 B．鉸連接
C．榫接 D．焊接
答案：C
（分析）本題考查“構件連接的類型”。構件的連接類型比較多，金工有鉚接、焊接、膠接等；木工有榫接、釘接等；按連接后的活動效果．可分為鋼連接、鉸連接。小木凳的四支腳架由幾根橫木段通過榫接而成。
【例4】案例分析題 如圖Z-5-3，從結構強度的角度分析塑料板凳的凳腳設計成凹凸形狀而不是簡單的平直形狀。
[提示] 塑料板凳的凳腳設計成半凹凸形，主要是為了提高凳腳強度。
(分析) 本題考查“構件的強度與結構的形狀有關”。設計成凹凸形狀．抗壓強度提高。
自主練習
一、基本題
1．如圖所示是竹、木混合材質的躺椅，其結構類型主要體現為( )
A．殼體結構 　　　 B．實體結構
C．框架結構 　　　 D．其他結構
2．一輛汽車停在一座橋上，橋梁承受來自汽車的( )
A．壓力 B．拉力 Ｃ．扭轉力 D．剪切力
3．一根材質勻稱的木質橫梁，長2．5m，截面規格為30cm×20cm，兩端架在相距為2m的支撐墻上．如按豎擺和橫擺兩種方式(如圖Z-5-5所示)擺放，則木質橫梁的承重(上往下壓)能力( )
A．如甲圖所示豎擺方式承重大　　　　
B．如乙圖所示橫擺方式承重大
C．一樣大　
D．不確定
4．“康師傅”礦泉水的瓶子外形結構如圖甲所示，A、B兩處是礦泉水瓶殼的不同結構．A處有內環圈，B處沒有。則A、B兩處抵抗外界向內擠壓(如圖乙)的能力( )
A．A處比B處大
B．B處比A處大
C．不能確定
D．一樣大
5．一顆高4m、樹干直徑約10cm的樹移植到另一處，為了抵消外力對樹的影響，采用細鋼絲或竹竿固定，下列方法最不能達到目的是( )
A．用單根竹竿固定 B．用三根竹竿固定 Ｃ．用兩根鋼絲固定 D．用三根鋼絲固定
6. 如圖Z-5-7所示為可移動的籃球架，為了使籃球架前運動員更加安全，現需要增加穩定性，實施有效穩定性的方法有( )
A．增加底座后部面積
C. 底座后部加重
B. 減輕底座后部質量
D．減少底面積
7．古塔一般為磚木結構，其結構穩定性不是由下列因素決定的( )
A．塔基的面積 　 B．塔身高度
Ｃ．建造塔所用的材料 　 D．塔周圍風的大小
8．評價題　小明設計了一種日光燈的安裝方案，由于房間層高比較高．為安裝方便，小明采用懸吊方案，設計圖如右下圖所示．只用一個掛鉤，再通過尼龍繩與日光燈架連接。請指出該設計的不足之處．并提出改進方案。
9．試驗題 如下圖是學生用木材制作的衣帽架，連接方式有榫接、釘。根據設計要求，高度不低于lm，至少能掛四件衣服(每件約1kg)。現在要測試其穩定性，請設計一個測試方案。
10．分析題　過去農村地區人們用木制水桶在深井打水，常常要在水桶口的邊緣綁上一個小重物，水桶降到水面時能自動側翻，方便水桶進水．請根據所學的知識從結構的穩定性分析這一做法。
11．分析題 如圖所示是意大利比薩斜塔。該塔向南傾斜大約5.5°．這意味著斜塔第七層的柱子比第一層要探出大約4.5m，但它沒有倒塌。請分析比薩斜塔沒有倒塌的主要原因．
二、拓展題
12．農用三輪車在轉彎時，由于支撐面積小，比四輪車更易側翻，為了保證行車安全，一般行駛中應該注意的是( )
A．盡量將物品放在兩側
B．盡量將重物擱在后面
Ｃ．彎道上快速行駛
D．彎道上放慢速度
13．材質相同、長度相同、截面積相同，但截面形狀不同的直桿件，在桿件兩端分別施加拉力和壓力，則下列說法正確的是( )
A．抗拉能力一定不同，抗壓能力有可能不同
B．抗拉能力一定相同，抗壓能力有可能不同
C．抗拉能力一定不同，抗壓能力有可能相同
D．抗拉能力一定相同，抗壓能力一定相同
14．如圖為一衛星整流罩的主視圖。衛星整流罩的主要作用是保護衛星不受外界影響．免受各種氣動力、氣動加熱的作用。從結構的類型來看，整流罩屬于( )
A．實體結構 B．殼體結構
C．框架結構 D．組合結構
15．如下靠上邊圖是一張四腳小方凳的直觀圖及視圖，由于天氣干燥，榫接部位松動，出現左右擺動，小明準備用方木條、鐵釘為原材料．進行加固．如下靠下邊圖所示，效果最好的方法是( )
　　　　　
16．如右圖．椅子的腳粗細不一，一個人坐上去之后，關于A、B兩處應力的
大小，下列說法正確的是( )
A． A處應力大．B處應力小
B．A處應力小，B處應力大
C． A、B兩處的應力一樣大
D．A、B兩處的應力大小不能比較
17．下列因素對鋼筋混凝土電線桿的穩定性影響最大的是( )
A．電線桿的直徑 　　　　 B．電線桿在地面處的截面積
C．電線桿周邊風的大小 　 D．電線桿地下的深度
18．懸索橋上的繩索除了承受自身的重力外，主要是承受( )
A．壓力 　　　　 B．扭轉力 　　　 C．剪切力 　　　　 D．拉力
19．設計題　如圖所示，一個廠家生產的鐵質軸承座的模型，該產品在工作時．軸承座上方圓柱孔受力較小，且孔的內壁各處受力最大值相近。由于近年來鋼材價格猛漲，為降低原材料成本，請你對軸承座的結構進行優化，并將優化的方案用草圖表達。
20．分析題 大跨度承受壓力一般用“人”字形梁，其結構形狀如圖所示，主要由四個桿件AB、AC、BC和AD組成，A、B、C為結點。AD為鋼筋，桿件AB下方由螺栓擰緊。當A點承受向下的壓力時，分析“人”字形梁構件AB、BC所受的主要外力，說明哪個構件更適合用鋼筋。
21．分析題 如圖，路燈立柱與底盤接頭，試分析三角狀筋板的作用。
22．分析題　如圖．馬達通過皮帶帶動軸轉動，從力的角度．分析軸AB的主要作用。
專題六 流程與設計
知識框架
流程與設計 認識流程 流程的含義、意義
環節、時序
流程設計 流程設計應考慮的因素
流程設計的步驟
流程設計案例
流程優化 流程優化的內容
流程優化的條件
復習要點
1．能理解流程的含義及組成要件，了解流程對生產、生活的意義。
2．掌握幾種常見的流程表達方式，能閱讀簡單的流程圖。
3．能分析流程設計應考慮的基本因素，了解流程設計的基本步驟。
4．理解流程優化的意義及主要內容。
5．理解流程優化與設備材料等之間的關系。
重點提示
1．流程與設計是從設計對物化過程這一角度來考慮設計，它是一項活動或一系列連續的有規律的事項或行為進行的程序。可以理解為一系列按照一定順序進行的活動的組合，也可以理解為為了一定的目的去做事情的順序。流程設計對于指導人們的工作和生活，有效地組織生產起著關鍵的作用。合理安排生活中的流程，可以提高工作效率。
2．任何一個流程包含著時序和環節．
環節是指事件在發展過程中．總可以依據某種特征或方式把它分解為若干個小的過程。環節是一個相對概念，依據問題性質的不同和不同人的理解，環節的劃分可能會有所不同，一個環節義可以分解成若干個“子環節”，子環節還可以再分。
時序是指隨時間變化的發展經歷，也就是“活動”的先后順序；任何一項生產或生活活動都有一定的時序，它體現具體活動內容的先后關系，在這種先后關系中，有些步驟之間的時序是不可顛倒的，有些步驟之間的時序是可以顛倒的。
為了使流程的描述清晰可見，一般采用流程圖來表達流程。常見的流程表達方式有文字表達、表格表達、圖示表達等方式，有些場合還可以用模型表達、動畫演示等。
3．生產中的流程設計，有著多方面的目標，需要進行必要的權衡。
4．生活生產中的技術改進或革新，多數出自對已有生產流程的整體改進或者是對其中某一環節的改進，其目的包括為了提高工作效益、降低生產成本、節約能耗、保護環境等，要樹立流程優化意識。
例題解析
【例l】關于流程、時序、環節，下列表述錯誤的是( 　 )
A．任何流程反映了一定的時序，體現出一定的環節
B．環節是一個相對概念，有些環節還可以再細分為許多子環節
C．生產中的時序是不可顛倒的
D．設計科學合理的流程，目的是為了提高質量和效率
（分析） 流程是一項活動進行的程序，必定有一定的環節，一定的順序，其中的環節是相對的，可以再分，時序有顛倒和不顛倒兩種，生產中的時序，有些是可以顛倒的．答案：C．
【例2】小張準備設計制作一個木質衣架，畫好草圖和視圖后，在設計制作流程時，不必考慮的是( )
A．加工工具 B．加工精度 Ｃ．木料質地 D．原料成本
（分析）流程設計考慮的因素比較多，針對一個具體的設計方案．其流程設計主要從提高效率和產品質量方而去考慮，而不必考慮原料成本。　　　答案：D
【例3】煉乳生產需要經過一個環節，蒸發濃縮。即將原料奶中大部分的水分蒸發。原始的方法是在鍋里直接給原料乳加熱，使其中的水分蒸發，由于常壓下，水沸騰的溫度在100°C左右，即造成原料奶中的營養成分破壞，會使部分煉乳顏色發生褐變．又會造成煉乳制造成本居高不下(要消耗大量煤)。隨著科學技術的發展，人們利用真空罐，在45～60°C，將原料奶的水蒸發，提離效率和質量。針對上述案例，下述說法錯誤的是( )
A．煉乳流程的優化建立在對生產工藝進一步認識的基礎上
B．煉乳設備的改進．導致流程工藝的優化
Ｃ．煉乳流程的優化，綜合考慮到濃縮、保持營養成分、降低成本等多種目的
D．煉乳流程的優化．主要表現在環節的減少
（分析）煉乳流程的優化建立在對乳品深入認識的基礎上，煉乳流程的優化．主要是提高質量，減少能耗，在實際的操作工藝中，采用真空罐蒸發濃縮，還需要增加設備、增加環節。　　　　答案：D
【例4】如圖所示的階梯軸，其加丁流程要經過許多環節，如鑄造、粗車成形、精車、熱處理、拋光打磨等。在設計該加工流程時，要實現的目標是( )
A．達到加工精度　　　　　　　　　 B．達到材料表面光潔度
C．流程優化 　　　　　　　　　　　 D．達到階梯軸的設計要求
(分析)機器的零部件加工，其流程的設計，是為了達到所有的設計要求。加工精度、表面光潔度都只是設計時要考慮的一部分因素。答案：D
自主練習
一、基本題
1．下面關于流程的敘述錯誤的是( )
A．在生產活動中．針對各種不同的生產過程和工藝要求，往往會有相應的流程
B．流程有幾個或多個環節組成
C．流程中各個環節在時間上不能并行　　 D．流程是指若干環節隨著時間的變化，依次完成的進程流
2．下列圖表中，不是流程圖的是( )
　　　
　　　　　 　　　　　　　　
3．關于流程優化，下列敘述正確的是( )
A．流程優化一定要減少工期 　　　　　 B．流程優化一定要減少環節
Ｃ．流程優化必定要減少環節或減少工期 D．流程優化可能要增加環節
4．下列有可能屬于流程優化目的的是( )
①提高工作效率； ②提高產品質量； ③保護環境； ④節約成本。
A．①② 　　　 B．①③ 　　　 Ｃ．④② 　　　　 D．①②③④
5．設計題　某科技小組制作一盞臺燈的工序和所需時間如下：
請根據所學的知識，對這一流程進行優化設計。
6．設計題　如圖，小明要將兩塊大小相近的桐木片A、B用瞬間粘接劑101膠水粘接，每塊桐木片的規格為：2mm×25mm×60mm，疊加部分的長度約30mm。小明設計粘接, 流程如下：
a．在A桐木片的約30mm的表面涂101膠水
b．在B桐木片的約30mm的表面涂101膠水
c．搭接桐木
請分析小明設計的粘接流程的不足之處，并加以改正。
7．設計題 一張舊木質靠背椅，靠背處的橫木檔已經損壞．失去靠背椅的功能，現欲將其改為方木凳，如圖。請設計將木質靠背椅改為方木凳的工序流程。(提示：用到鋸、刨、木銼刀等工具)
二、拓展題
8．如圖是一個法蘭盤。下列有關法蘭盤的加工流程，相對合理的是( )
A．鑄造→車削→熱處理以提高硬度→鉆空
Ｂ．鑄造→熱處理以提高硬度→車削→鉆空
Ｃ．鑄造→車削→鉆空→熱處理以提高硬度
Ｄ．鑄造→鉆空→熱處理以提高硬度→車削
9．圖是清洗后的馬蹄及其加丁產品——清水馬蹄罐頭。從原料到罐頭，其制作工藝流程有以下環節：
預煮：將馬蹄放入水中預煮。
清洗：洗去泥沙，用清水漂洗干凈。
去皮：用小刀削去馬蹄的主側芽、根部、周邊外皮。
裝罐：將馬蹄裝人罐中。
殺菌：加熱高溫殺菌。
合理的流程是( )
A．清洗→預煮→裝罐→殺菌→去皮　　　　Ｂ．清洗→預煮→去皮→殺菌→裝罐
Ｃ．清洗→去皮→預煮→裝罐→殺菌　　　　Ｄ．清洗→預煮→裝罐→去皮→殺菌
10. 在流程中，時序體現了各環節之間的關系是( )
A．相互作用 　　　　　　　　　　　　B．相互制約
C．時間順序 　　　　　　　　　　　　 D．微觀結構
11. 要求以A3硬卡紙為主要原料制作規格為297mm×50mm×20rnm的紙質梁，內部加強部分采用“M”型結構，外部為長方體，如右圖所示。小明根據草圖，設計了制作流程如下，其中合理的是( )
A．劃線裁紙→內部加強部分粘接→折外套→折內部Ｍ型→外部封裝
Ｂ．劃線裁紙→折外套→折內部Ｍ型→內部加強部分粘接→外部封裝
Ｃ．劃線裁紙→折外套→折內部Ｍ型→外部封裝→內部加強部分粘接
Ｄ．劃線裁紙→折外套→內部加強部分粘接→外部封裝→折內部Ｍ型
12. 讀圖作圖題 小李準備用密度板仿制一張小板凳．小板凳由凳面、兩塊側支撐板和前后兩塊緊固板組成，如圖所示。小李設計的制作流程如下：
劃線→五塊板料鋸割面刨平→緊固板與側面支撐板釘接→表面油漆修飾
請你分析該流程，找出遺漏的環節，畫出完整的流程圖。
13. 操作題 一塊規格為8mm×50mm×100mm的鐵板，如圖，現將其從A、B處沿點劃線切去一個8mm×20mm×20mm角，要求切面不留棱角、毛邊，在臺虎鉗上操作。請寫出完成任務所需要的工具和具體操作流程。
14．讀圖作圖題 小明和小李準備去植樹。植樹地點是一個小山坡，離小溪約10min的路程，兩人準備的工具材料有小水桶、鋤頭，三根固定用的小竹竿、若干細繩，一株底部直徑約5cm、高3m的小樹。在出發前，小明和小李對植樹的流程進行如下的初步設計，請你根據你所學的知識，對這個流程進行優化，并畫出流程框圖。
小李挖樹坑→小明扶定小樹，小李培土→小明提水→小李用小竹竿對小樹固定→澆水
15. 分析題 張明和學校科技興趣小組的幾位同學到一家剪刀制品廠參觀，了解剪刀的生產工藝。技術員拿出幾把刀把上帶有塑料套柄的剪刀，如圖所示，請張明同學設計剪刀的加工流程。張明同學設計的流程如下：
請分析張明同學設計的剪刀制作流程的不妥之處。
專題七 系統與設計
知識框架
系統與設計 系統的含義 系統的含義
系統的基本特性
系統的分析 系統分析的基本方法
系統分析的一般步驟
系統的設計 系統分析的主要原則
簡單系統方案設計
系統的優化 系統優化的意義
影響系統優化的因素
復習要點
1．理解要素、部分、結構、功能之間的區別與聯系，了解構成系統具備的三個條件。
2．了解系統由哪些要素構成，有沒有子系統，其內在的關系如何，系統的功能是什么：在系統功能中，哪些要素或子系統在起主要的作用。
3．通過簡單的系統案例分析，理解系統的基本特性。理解系統的整體性在系統基本特性巾的地位，區別系統的動態性與環境適應性的區別。
4．初步掌握系統分析的基本方法，了解系統分析的一般步驟，了解系統分析的主要原則。
5．通過簡單的系統設計分析，了解系統設計是在系統分析的基礎上．設計出滿足預定目標的系統的過程、了解系統設計應考慮的主要問題。了解系統設計的一般步驟。
6．了解簡單系統的方案設計所包含的幾個環節。
7．掌握系統優化的概念，了解系統優化的意義。
8．了解影響系統優化的因素。
重點提示
1．系統的觀點一般包含下列幾個方面：
(1)系統是一個整體，不是各個要素的簡單相加。
(2)系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的。
(3)任何一個要素發生變化或出現故障，都會影響整體功能的發揮。
(4)系統的整體功能大于組成系統的各部分功能之和，即通常所說的：1+1>2。
(5)不能離開整體去分析系統的任何一個組成部分。
(6)系統的各要素之間或系統與部分之間的相互作用、相互聯系。
(7)任何系統都具有特定的功能。
(8)任何系統都是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。
(9)一個系統與其所處的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會引起系統特性的改變，并相應地引起系統功能和系統內各部分相互關系的變化。
2．動態性與環境適應性的比較
動態性是系統本身的運動特性，強調自身運動變化，系統本身是引起系統變化的主要原因，動態性是系統中體現運動變化的永恒的規律；環境適應性強調的是外部環境對系統的影響，是外在因素促使內部變化，或者說由于外部的物質能量發生變化，系統被動地適應著周圍環境的變化。從這兩個方面可以看出，系統本身是運動的，同時也可以隨環境的變化而運動。動態性與環境適應性實際上是系統運動變化的兩種不同的方式。
3．系統分析的整體性與系統特性中的整體性
系統的整體性是指系統總是以一個整體的形式存在，而且總是發揮著整體的功能。盡管它是由各要素部分組成，但最后所表現的總是整體的特征。因此說整體性是系統本身的一個屬性，是系統各要素構成的整體的意義指向，更多的側重于系統產生的效果。 系統分析是對系統進行科學決策時的一種方法，整體性原則就是要求我們用整體而不是孤立的觀點看問題。
4．系統優化的方法與方案
在系統優化中，目標函數：給定一個“函數”F(x)，以及自變量x應滿足的一定條件，求x取怎樣的值時，F(x)取得最大值或最小值。通常，稱F(x)為目標函數，x應滿足的條件為約束條件。從系統優化層面上來說，即是實現目標與限制條件之間的函數關系式。在多數技術設計中，需要對這個目標函數進行周密的運算，找出最合理的方法和方案。
約束條件：對目標函數產生影響而非人為調節的限制條件。
例題解析
【例1】下列關于系統要素與系統功能的敘述，正確的是( )
A．要素的功能決定系統的功能 B．系統的功能決定要素的功能
Ｃ．要素的變化引起系統的功能變化 D．系統功能發生變化，要素必然變化
（分析）本題考查要素與系統的關系。系統是由要素構成的，要素是構成系統的最主要的元素。系統是一個整體，它不是各個要素的簡單相加，系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的。系統的任何一個要素發生變化時，都會影響其他要素的發揮，同時影響系統的整體功能。 答案：C
【例2】機器零件的胡亂堆積構不成機器系統，只有當它們按照一定的裝配關系組合起來時，才能構成機器系統。這表明了系統的( )
A．整體性 B．動態性 Ｃ．結構性 D．相關性
（分析）本題考查“系統的基本特性”。系統是一個整體，它不是各個要素的簡單相加，而是按照一定的關系組合成的一個整體．系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的。而相關性是強調各要素之間及系統和要素之間的相互作用、相互聯系。 答案：A
【例3】小張發現自己騎車特別費力。于是，他對自行車系統的各組成部分進行分析與研究，從車圈到輪胎，從鏈輪到腳蹬，最后排除了故障。下列選項與上面的案例無關的是( )
A．小張考慮到系統的整體性 B．小張對系統進行了整體性分析
Ｃ．小張對自行車系統進行了優化 D．小張進行了系統設計
（分析）本題考查系統的特性、系統分析的主要原則及系統的優化等內容。系統的整體性表示系統的最基本特性，它不是各個要素之和，系統的整體性是各要素所沒有的。由于系統存在著整體性，于是就出現了系統的整體分析方法。對系統的優化是指在給定的條件下，根據系統的優化的目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化。本案例應該說與系統設計無關。 答案：D
【例4】 趙偉在家里看見母親在陽臺上曬衣服很不方便，就決定用自己學過的知識設計一個升降式晾衣架。他查閱資料，又對商店里的成品進行分析研究，最后采用圖所示的設計圖。請你用系統分析的方法來分析此晾衣架，指出不足之處，提出優化的方法．
[提示]圖示的升降式晾衣架是一個系統，主要由三個部分組成：動力部分(搖手)、傳動部分(繩索與滑輪)、目標部分(兩根曬衣桿)。這三個部分組成一個晾衣架是有欠缺的，至少還缺少另外一個部分：制動部分。如果沒有制動部分，那么，晾衣架就根本無法懸在空中。另外，當搖手一搖時，兩根曬衣桿同時升降，這在操作上存在嚴重缺陷的。因此，還必須考慮兩根曬衣桿分開控制。要在整體上實現功能的優化，在設計的時候必須充分考慮其科學性與實用性，可以進行以下幾個方面的優化處理：
(1)制動部分應該與搖手連在一起．采用一種既操作方便、靈活，又容易實現控制的結構。而搖手應該是折疊式的，而且是內置式的結構。(如圖所示)
(2)采用兩桿分別控制，所以用兩個搖手來分別控制。
(分析)本題主要考查學生是否能用系統分析的方法來進行具體的分析，讓學生了解系統分析法是怎樣進行分析，同時，還必須有理論聯系實際的能力，實現具體的優化。系統分析的方法，其實就是用整體的聯系的觀點分析系統，發揮系統功能，實現系統目標的分析方法。如果要分析某個系統，就必須了解該系統的整個工作過程，了解實現其功能過程中可能會產生什么情況。
自主練習
一、基本題
1．臺燈是一個系統．它由燈泡、支撐架、燈罩、開關、底座等五個部分組成。其中燈泡不能被稱為系統的( )
A．環節 　 B．子系統 　　 Ｃ．部分 　 D．要素
2．盡管杭州的道路建設年年有大的投入，但是，隨著私家車的不斷增加，杭州的道路反而變得越來越擁擠了。市政府對整個交通系統進行分析后，決定建設地鐵．下列說法正確的是 ( )
A．有了地鐵就能對交通系統實現優化
B．因為地鐵速度快。才實現對交通系統的優化
C．因為地鐵在地下運行，才實現對交通系統的優化
D．必須與其他交通工具及基礎設施配套，才能實現優化
3．每個系統都由兩個或兩個以上的要素構成，而每個要素之問都有相關性。下列對系統相關性的理解．正確的是( )
A．各要素在系統的地位平等 　 B．各要素在系統的作系統的作用相同
C．各要素對系統整體功能的影響相似 　 D．各要素對系統的作用不同，但相互影響
4．阿基米德式螺旋抽水機是古希臘科學家阿基米德在公元前3世紀為了將水從大船的船艙中排出而發明的。這個系統屬于( )
A．自然系統和人造系統 　　　　　 B．實體系統和抽象系統
C．自然系統和社會系統 　　　　　 D．人造系統和實體系統
5．系統論的創立者是( )
A．美國科學家維納 　　　　　 B．美國數學家申農
Ｃ．美籍生物學家貝塔朗菲 　　　　　 D．美籍數學家馮-諾依曼
6．下列成語其含義與整體性無關的是( )
A．盲人摸象 　　　　　 B．只見樹木，不見森林
C．頭痛醫腳，腳痛醫頭 　　　　　 D．見風使舵
7．認為“系統要素好，整體性能一定好，以局部說明整體”的機械論觀點違反了系統的( )
A．整體性原則 B．目的性原則 C．相關性原則 D．功能性原則
8．水分子也可以看成一個系統，而水分子的性質與H、O的性質不同。這說明( )
A．系統要素之間相互影響 　　　 B．要素的性質影響系統整體
Ｃ．整體的性質不是要素所具備的 　　　 D．要素的性質可以分析出整體的性質
9．系統是由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素組成的具有特定功能的有機整體，它與系統外環境的關系是( )
A．環境適應系統的變化 　　 B．環境決定系統的變化
Ｃ．系統決定環境的變化 　　 D．系統適應環境的變化
10．計算機鼠標是一個完整的系統。下列敘述中，不作為鼠標構成系統的條件的是( )
A．內部由電路及光電感應傳感器等要素構成 B．有具體鼠標的功能
Ｃ．鼠標內部的要素都是相互關聯的 D．鼠標的外形設計符合人機關系
11．進行系統分析的出發點是為了發揮系統的整體功能，目的是( )
A．了解系統結構 　　　　　 B．明白系統的原理
Ｃ．熟悉系統的運行過程 　　　　　 D．尋求最佳決策
12．一般來說，進行系統分析的初始環節是( )
A．收集資料，制訂方案 　　　 B．分析計算．評價比較
Ｃ．明確問題，設立目標 　　　 D．檢驗核實．作出決策
13．某包裝公司為某一個產品設計紙箱，在決定紙箱的大小、厚度、材質時．需研究各個方面的因素：產品的自重與外形特征，產品的濕度及抗壓性要求，產品的存放、搬運要求．集裝箱空間的適配，產品的制造特點，成本及國家的一些技術規范，等等。如果我們把設計紙箱作為一個系統工程，那么這個研究過程稱為( )
A．系統的認識 　　 B．系統的優化 　 C．系統的分析 　 D．系統的設計
14．下列針對汽車發動機起動系統的說法，錯誤的是( )
A．起動系統具有系統的所有特性 　　 B．整體性是起動系統的重要特性
C．組成起動系統的各部分是相關的 　　 D．起動系統的環境適應性就是動態性
15．分析題 笛卡兒方法論的主要觀點是把復雜的問題分割成若干個簡單的問題進行分析處理。他的理論對西方近代科學的飛速發展起到了巨大的促進作用。但直到阿波羅號登月工程的實施，科學家才發現，有的復雜問題無法分解，必須以復雜的方法來對待，因此導致系統工程的創生。請你用系統的觀點分析，笛卡兒的方法論主要違背了系統理論中的什么原則。
二、拓展題
16．時鐘由于運行時間久，內部齒輪磨損，動力不足，就會產生報時的偏差。這說明系統是（ )
A．動態的 B．綜合的 Ｃ．適應環境 D．穩定的
17．時鐘結構中的任何一個齒輪的損壞都會影響時鐘的正常功能，這說明( )
A．要素決定系統 B．要素發生變化．影響整體功能
C．系統是各要素之和 D．整體功能大于各要素功能之和
18．某公司為了節約能源，計劃設計一個在冬天能夠供熱而在夏天能降溫的地熱泵技術系統，如圖。該系統主要由地熱泵、地下管道、冷熱輸出器及控制器組成。該公司在設計中不需要首先考慮的是( )
A．查閱國外地熱泵技術系統的相關資料
B．實現熱泵技術的可行性
C．系統的科學性
D．系統裝置進行技術試驗
19．新研制的汽車下線后，必須用檢測系統進行完整的檢測。該檢測系統是指( )
A．管理部 B．技術部門 Ｃ．檢測設備 D．檢測流程
20．“二戰”期間，美軍的運輸船要通過日軍控制的海域，有被日本空軍擊沉的危險。如果在運輸船上時裝高射炮，可以使日軍的飛機不敢低空飛行，從而有效降低被擊沉的可能性，但由于加裝高炮后會使每艘船的運輸量減少，客觀上運輸船通過該海域的頻次不得不增多，這義將增加被擊沉的可能性。這個事例可以說明，系統優化的實現需要( )
A．減少約束條件 B．降低目標函數 C．降低影響因素 D．綜合各種因素
2l．評價題 某中學生對自己家里的分離式水龍頭(注：此水龍頭主要用在公共場所，水龍頭的旋扭部分與閥門部分可以隨意分開，如圖)進行仔細的觀察、分析、研究后．結合掛鎖與鑰匙的結構特點(鎖開時不能取出鑰匙，鎖合時才能取出鑰匙)，發明了“鎖式活動水龍頭”。這種水龍頭突出的優點是：當拔出旋鈕時水龍頭必然關閉水閥，如果正常使用時，則旋鈕無法與龍頭分離。這種設計有效地解決了因為停水時不知道閥門是否關閉(旋扭已經被取下)而造成大量水的浪費。
請結合系統的“整體性、相關性和目的性’’三個特性對該“鎖式活動水龍頭”系統進行評價。
22．分析題 從掛鎖這個系統實例，來分析系統的整體性、相關性、目的性、動態性和環境適應性五個基本特性。
【資料】鐵掛鎖主要是由鎖芯、彈子、鎖舌、鑰匙構成。鎖芯和鎖體之間有一排等徑的小孔，每個小孔中裝有兩只彈子，上面加彈簧。當鑰匙插入時，每個孔中的兩個彈子正好分在鎖芯和鎖體之間的結合面兩邊，從而帶動鎖舌滑動，鎖也就打開了。當鑰匙拔出或插入別的鑰匙時．彈子在彈簧和鑰匙的作用下參差不齊地穿插在鎖芯和鎖體之間的結合面上，因此，鎖芯不能轉動，鎖也就打不開了。所有的彈子只要有一個蹩在鎖芯和鎖體之間的結合面上，鎖就打不開。
23．巴蜀中學李雙江、陳力維兩位同學在第22屆重慶市青少年科技創新大賽中展出了“交通信號夜間工作系統”，如圖。發明者認為，深夜里信號燈的“黃閃”，車輛和行人都可以通過．對雙方都不安全。而他們設計的系統，就是在紅綠燈前一定距離的路面上安裝地感線圈的同時，在斑馬線兩邊裝上紅外線探頭。紅外線探頭的作用就是感應是否有人在等待通過紅綠燈。當地感線圈感應到有車輛過來時，如果紅外線探頭也感應到有人在等待通過紅綠燈．它便會通過電路等設施，將信號傳輸到紅綠燈，此時便會亮起紅燈，并響起“請快速通過”的語音提示。而紅燈亮的時間會根據斑馬線的長短來設定。如果沒有人等待通過， 車輛就會在紅綠燈下“暢通無阻”。請簡要對該系統進行分析，指出該系統在具體控制過程中的不足．從而提出新方案對該系統進行優化設計。
專題八 控制與設計
知識框架
控制與設計 控制的含義 控制的含義
控制的應用
控制的手段
簡單控制系統的分析 開環控制系統的基本組成和工作過程
閉環控制系統的基本組成和工作過程
控制系統的方框圖
控制系統的干擾因素
簡單控制系統的設計 功能模擬方法和思維方法
控制系統的設計方案
復習要點
1．理解控制對象、控制目的和控制手段。了解控制在生產過程中對壓力、溫度、水位、光照、流量的控制；了解生活中電冰箱、洗衣機、空調機等現代化生活用品的控制技術，會分析典型的案例。
2．了解手動控制和自動控制的區別，了解機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制的區別．熟悉簡單的開環控制系統和閉環控制系統的基本組成和簡單的工作過程。
3．能畫出一個簡單的閉環控制系統的方框圖，能確定系統的各個環節(被控對象、執行器、控制器、反饋環節)；能確定被控量(輸出量)、控制量、輸入量、反饋量、偏差量；能用箭頭表示信息在系統中流動和傳遞的方向。理解其中的控制器、執行器、比較環節和反饋環節的作用。
4．能結合案例找出影響簡單控制系統運行的主要干擾因素．并能分析盡可能避開或抑制干擾因素對控制系統影響的辦法。能用功能模擬方法、黑箱方法對簡單控制系統的組成方框及其作用進行分析。
5．了解簡單的被控對象的基本特性，能確定被控量、控制量、畫出控制系統的方框圖，并形成初步的控制設計的方案。
6．能根據開環控制系統的設計方案，制作一個控制裝置，學會調試運行，提出改進方案。
重點提示
1．控制的實現需要通過一定的手段．從控制過程中人工干預的情形區分，

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