粤教版高一通用技术必修二教学课件：第三章 系统及其设计 第四节 系统的设计（一）

高一粤教版通用技术必修二第三章第四节 系统的设计（一）学习目标 一、明确设计水火箭系统的总体目标及要求；二、对水火箭的原理和飞行的外部环境进行基 本的设计分析；三、初步设计水火箭系统；四、学习制作水火箭的方法；五、归纳系统设计的基本方法。长征二号火箭发射全过程思考：长征二号F火箭把航天器送入预定轨道主要有哪些步骤？设计这些步骤的目的是什么？火箭送航天器进入预定轨道主要步骤 12秒程序转弯，是为了通过调整火箭飞行角度，来节省燃料。155秒、160秒、210秒火箭部件的分离都是为了抛弃多余的部件,减轻箭体重量，节省燃料。火火箭箭燃燃料料燃燃烧烧废气废气高高压压气气体体水水水水火火箭箭废气推火箭升空火箭向下推废气水推火箭升空箭体向下推水设计要求设计要求 用容量为500毫升的饮料瓶制作气压式喷水推进火箭。设计目标设计目标 射程45米以上，越远越好。一、明确设计水火箭系统的总体目标及要求发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1被动段：1.距离和持续时间长；在理想状态下，向水平方向的目标发射水火箭，可以视为一次斜抛运动。主动段：1.距离和持续时间很短；2.释放内能为水火箭飞行提供动能；二、基本的设计分析：原理分析水火箭射程M发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1二、基本的设计分析：原理分析发射仰角为45时，水火箭射程最远。发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1二、基本的设计分析：原理分析水火箭射程弹道主动段加速度a弹道主动段加速度持续时间t二、基本的设计分析：原理分析方法一：增加动力舱的气压气压大 推力大 加速度大 出口速度大 射程远瓶内气压大 瓶子受到的压力大 选择抗压能力强的饮料瓶牛顿第二定律：F=ma 压强公式：F=PS 二、基本的设计分析：原理分析方法二：加大动力舱横截面积横截面积大 推力大 加速度大 出口速度大 飞行距离远牛顿第二定律：F=ma 压强公式：F=PS 二、基本的设计分析：原理分析水火箭射程弹道主动段终点速度发射仰角弹道主动段加速度a弹道主动段加速度持续时间t反冲推力F水火箭的质量m小更轻的材料更小的箭体牛顿第二定律：F=ma 压强公式：F=PS 二、基本的设计分析：原理分析影响加速度持续时间t的因素：水火箭射程弹道主动段终点速度发射仰角弹道主动段加速度a弹道主动段加速度持续时间t动力舱加压气体的量水量二、基本的设计分析：原理分析空气阻力小 动能损耗小 水火箭射程远水火箭射程弹道主动段终点速度发射仰角空气阻力二、基本的设计分析：外部环境分析发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1水火箭射程弹道主动段终点速度发射仰角空气阻力加一个尖形整流罩减小箭体横截面积尖形整流罩减小箭体横截面积更光滑的箭体表面二、基本的设计分析：外部环境分析水火箭的速度方向水火箭的速度方向空气气流方向箭体轴线风向风向水火箭射程弹道主动段终点速度外部环境发射仰角飞行稳定性空气阻力天气状况二、基本的设计分析：外部环境分析水火箭的速度方向水火箭的速度方向风向箭体轴线风向风向二、基本的设计分析：外部环境分析 空气气流方向 当水火箭的实际飞行方向偏离原速度方向时，需要及时修正。水火箭射程弹道主动段终点速度外部环境发射仰角飞行稳定性尾翼二、基本的设计分析：外部环境分析尾翼箭体轴心水火箭的速度方向水火箭的速度方向尾翼上表面尾翼下表面尾翼上表面的气压=尾翼下表面的气压（以尾翼为参照物）空气气流方向二、基本的设计分析：外部环境分析水火箭的速度方向水火箭的速度方向尾翼背风面尾翼迎风面尾翼箭体轴心尾翼下表面的气压尾翼上表面的气压（迎风面）（背风面）二、基本的设计分析：外部环境分析（以尾翼为参照物）空气气流方向水火箭的速度方向水火箭的速度方向尾翼迎风面尾翼背风面尾翼箭体轴心尾翼上表面的气压尾翼下表面的气压 （迎风面）（背风面）二、基本的设计分析：外部环境分析（以尾翼为参照物）空气气流方向水火箭射程弹道主动段终点速度外部环境发射仰角飞行稳定性尾翼重心位置重心位置重心位置重心位置二、基本的设计分析：外部环境分析三、水火箭的初步设计水火箭总系统箭体子系统动力子系统发射子系统壳体（光滑）箭头（尖形）箭翼（最少三片）加压空气（大小、量）水（量）动力舱（容积、横截面积、抗压性）喷嘴（成熟、可靠）辅助设备（成熟、可靠）发射架（成熟、可靠）发射轨道（成熟、可靠）飞行稳定性水火箭射程弹道主动段终点速度发射仰角弹道主动段加速度a弹道主动段加速度持续时间t反冲推力F水火箭的质量m高压气体量水量瓶内气压饮料瓶的横截面积外部环境空气阻力天气状况重心位置尾翼系统总体技术设计主要影响因素主要影响因素三、水火箭的初步设计牛顿第二定律：F=ma 压强公式：F=PS 反冲推力与空气阻力的冲突动力舱横截面积大反冲推力大空气阻力小冲冲突突冲冲突突动力舱横截面积小水火箭射程远三、水火箭的初步设计加速度持续时间与箭体重量的冲突加速度持续时间长箭体重量大动力舱容积大水火箭射程远水火箭射程近冲冲突突冲冲突突三、水火箭的初步设计重心位置飞行姿态稳定性与箭体重量的冲突飞行姿态稳定箭体重量大重心靠前水火箭射程远水火箭射程近冲冲突突冲冲突突三、水火箭的初步设计环境变化系统变化风速、风向变化 发射仰角调整三、水火箭的初步设计1.以实现系统整体功能最优为目的。2.设计好系统的每个要素和子系统。3.综合考虑系统各部分（要素）之间的联系，合理解决它们之间的矛盾冲突；注重系统与环境、部分（要素）与整体之间的协调。在进行系统总设计时应：三、水火箭的初步设计（一）使用的工具：美工刀、剪刀、钢尺、记号笔。（二）使用的材料：饮料瓶、硬胶套、抽杆文件夹、胶布、双面胶、喷嘴。四、水火箭制作四、水火箭制作(一)明确设计水火箭系统的总体目 标及要求；(二)对水火箭的原理和飞行的外部 环境进行基本的设计分析；(三)初步设计水火箭系统；(四)学习制作水火箭的方法。五、归纳水火箭系统设计的部分方法明确总体目标基本的设计分析系统的设计设计的制作谢谢观看高一粤教版通用技术必修二第三章第四节 系统的设计（一）(答疑）1.某包装公司为某一个产品设计纸箱,在决定纸箱的大小、厚度、材质时需研究各个方面的因素:产品的自重与外形特征,产品的湿度及抗压性要求,产品的存放、搬运要求,集装箱空间的适配,产品的制造特点、成本及国家的一些技术规范等等。如果我们把设计纸箱作为一个系统工程,那么这个研究过程称为()。A.系统的认识 B.系统的优化 C.系统的分析 D.子系统的设计答案：C 选择题2.某公司为了节约能源，计划设计一个在冬天能够供热而在夏天能降温的地热泵技术系统。该系统主要由地热泵、地下管道、冷热输出器及控制器组成。该公司在设计中不需要首先考虑的是（）。A.查阅国内外地热泵技术系统的相关资料B.实现地热泵技术的可行性C.地热泵系统的科学性D.如何对系统装置进行技术试验答案：D 选择题3.以下关于系统设计的说法中，错误的是（）。A.系统设计要从整体出发，以实现系统整体功能的最优为目的B.设计较为复杂的系统时，应该首先将系统分解为若干子系统进行设计C.系统设计一般用于比较复杂的系统，简单的系统不需要设计D.系统设计应包括对设计方案的分析、比较和优化答案：C 选择题4.据悉，时速超过200公里的车辆经过，就会在周边产生巨大的噪音和冲击力。如何解决京沪高铁开通后由于列车的高速给周边环境造成噪音污染的矛盾，是设计者们一直研究的问题。建设过程中，采用一次性铺设无缝线路，消除原有的“咯噔”声，并在沿线采用加装消声器，铺设减震垫，设置声屏障等措施，降低噪音对附近居民的影响。在该事例中，设计者在设计过程中体现了系统的（）特性。A整体性 B科学性 C综合性 D经济性答案：A 选择题5.系统设计的一般步骤包括：将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标；明确问题，设计的目的及要求；收集资料，进行基本的设计分析；系统的总体技术设计，下列顺序正确的是（）。A B C D答案:C 选择题谢谢观看谢谢观看