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3.4 系统的设计 课件(共17张PPT)-2022-2023学年高中通用技术粤科版(2019)必修 技术与设计2

日期:2024-11-26 科目:通用技术 类型:高中课件 查看:19次 大小:6630362B 来源:二一课件通
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(课件网) 第四节:系统的设计 学习目标 理解系统设计的基本方法 能综合运用所学知识按要求进行系统设计 能分析、总结、归纳处系统设计的方法 基本含义 是在系统分析的基础上设计出满足预定目标的系统的过程。除了遵循设计的一般过程、原则和标准外,还强调分析思维和综合思维相结合,注重在考虑整体的前提下具体研究解决局部问题。系统设计特别强调: 1.以实现系统整体功能最优为目的。 2.设计好系统的个要素和子系统。 3.综合考虑统各个部分(要素)之间的联系,合理解决它们之间的冲突,注重系统与环境、部分(要素)与整体之间的协调。 4.设计方案的分析、比较和优化。 一、系统设计的基本方法 水火箭设计的总体目标及性能 要求:用一个容量为2L的饮料瓶制作气压式喷水推进火箭。火箭射高(即上升到最高点时的高度 )大于8m,射程大于22m。 水火箭的设计 确定系统设计的总体目标及性能目标 调查研究,对水火箭进行系统分析 1.水火箭飞行的外部环境调查分析 受力状况:重力、空气动力(包括空气阻力)。 天气状况:风向、风速、雨、雪等。 地理环境:发射点高度、目标点高度等。 基本设计分析 1.系统设计的约束条件。 调查研究,对水火箭进行系统分析 2.水火箭飞行的基本原理分析 (1)动力来源。 水火箭发射时,加压的水从箭体尾部高速喷出产生反冲推力,推动水火箭飞行。 (2)飞行轨迹。 在各种力(主要是推力、重力、空气动力)的作用下,水火箭飞行速度不断变化,并形成了一定的轨迹—弹道,如图3-37所示。以上分析可知,增大水火箭飞行的反冲推力,减少水火箭飞行的空气阻力,是提高水火箭飞行效果的关键。 基本设计分析 2.了解系统设计的基本原理。 初步方案设计 制订设计方案 1.确定系统的结构组成。 2.子系统设计及功能确定。 思考: (1)什么形状的箭体能减少水火箭飞行时所受的空气阻力 (2)箭头应设计成什么样的形状 为什么 (3)箭头越轻越好吗 (4)为何要装上箭翼 (5)箭翼的形状、大小怎样才合适 为什么 系统总体技术设计 合理解决子系统(要素)之间的矛盾冲突,加强系统内部、系统与环境之间的协调配合。 影响水火箭飞行的主要因素分析 1.动力舱内气压、水量与水火箭射程及飞行高度的关系。 动力舱气压越大,水喷射的速度越大,反冲推力也越大,水火箭飞行速度就越快,飞行高度就越高,射程也越远。但如果气压过大,超出舱体的承受能力,就会引起爆裂,必须十分注意安全。 在一定的范围内,动力舱内水越多,水火箭获得的能量就越大,射程就越远,飞行高度也越高。但如果水量过大,当动力舱内、外气压差降至零,喷射停止时,舱体仍残留一定的水量,会增加水火箭的质量,使水火箭受重力的影响提前坠落。所以,只有当水火箭动力舱内的气压与水量恰当时,水火箭才能飞得更高、更远。通过多次实验、比较,获得气压和水最合适量如下表。 组装与测试 按照设计方案组装水火箭并进行飞行测试 系统的优化 1.分析影响系统优化的主要因素,提高系统的整体运行效果。 2.设计方案不断验证和完善。 系统的评价及改进 实验虚化哦 水量/mL 气压/Pa 水平射程/m 2.发射仰角对射程及飞行高度的影响 水火箭发射弹道与抛体运动理论密切相关。在理想的情况下、发射仰角为45°时射程最远。但在实际发射中,必须考虑空气动力和其他因素的影响。当发射仰角太小时,水火箭向上的分力不大、爬升高度不大,由于重力影响,容易坠落、使射程缩短。而当发射仰角太大时,水火箭向上的分力虽大,但向前分力太小,致使出现“高而不远”的情况。实际上最优的发射仰角往往比45°要大。 系统设计的基本方法归纳 明确设计总体目的及要求 调查研究进行基本的设计分析 系统的设计 系统整体组成 ... ...

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