3.4 系统的设计 教案-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修技术与设计2

第四节：系统的设计 一、学习目标 1.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。 2.能分析、总结、归纳处系统设计的方法。 二、素养目标 技术意识：能综合运用所学知识按要求进行系统设计，并在技术实践活动中，能整合应用人文、科学、社会等方面的知识。能针对系统技术问题解决实例，设计试验方案，撰写试验报告，掌握系统设计的一般方法，形成基本的系统设计能力，具有良好的整体观念和亲近技术的情感。 工程思维：能分析、总结和归纳出系统设计的方法，并能运用系统原理和系统分析方法，进行简单的技术设计活动；在进行系统设计时，尝试运用模拟试验或数学模型来考虑各种影响因素，并开展决策分析和性能评估。能在系统设计实践活动中，绘制规范的设计图，形成良好的设计习惯；根据设计方案选择材料和工具，确定方案实现的时序和工序，能完成模型或原型的制作，并对其进行简单的技术指标检测。 三、重点、难点 重点：了解系统设计的基本方法。 难点：运用系统设计的基本方法，对纸火箭系统进行设计制作。 四、教材情况 本节要求学生通过水火箭的设计、制作、测试和发射活动，初步学会运用系统设计的基本方法，并把系统的思想和方法延伸到生活与学习当中，培养学生科学分析的态度和勇于创新的精神。本节是整章的总结，也是前面三节内容的综合运用。 五、学生情况 通过这一段时间的学习，学生已经掌握了系统的思想和方法，为进行系统设计奠定了基础，学生也有了进行系统设计实践的愿望。这节课主要介绍系统设计的方法，并通过具体的系统设计实践活动，引导学生进一步运用系统设计的方法去解决实际问题。 六、教学过程 1.新课引入 播放中国“天眼”的建造过程。思考：研制“天眼”的目标是什么 科技工作者是怎样实现这一目标的 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。 思考：神舟七号载人航天飞船的成功发射和回收，是在对整个载人航天系统进行分析的基础上设计的结果，其中运载火箭起到关键性作用。今天，我们通过水火箭的设计和制作，简单地重现这一系统设计过程(出示纸火箭实物模型)。 2.系统设计的基本方法（水火箭的设计与制作） （1）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。对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。 （2）水火箭飞行的基本原理分析 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。 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，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。 （3）影响水火箭飞行的主要因素分析 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 ... ...