高中通用技术技术与设计八大专题复习
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文档简介
专题一 技术及其性质
知识框架
技术及其性质 技术的产生和发展 技术与人的关系
技术与自然的关系
技术对生活、生产、文化的影响
技术的性质 技术的目的性
技术的创新性
技术的综合性
技术的两面性
技术的专利性
技术与设计的关系 技术与设计的关系
人机关系的含义
人机关系要实现的目标
合理的人机关系
复习要点
1．知道技术是为了满足人类的需求和愿望而对大自然进行的改造和保护。
2．了解技术在保护人、解放人和发展人方面的价值。
3．了解技术对生活、生产和文化等方面的影响。
4．理解技术与自然的关系，能对典型案例进行分析。
5．了解目的性、创新性、综合性和专利性等技术的基本性质，理解技术的两面性。理解技术与科学的区别与联系。
6．理解技术与设计的关系。理解设计中关于人机关系的含义，熟悉人机关系在设计中要实现的目标。了解合理的人机关系在设计中的应用。
重点提示
1．技术产生、发展的原动力在于人的基本需求。任何技术的产生和发展都是人类有目的、有意识的活动结果。在这一活动中，技术与人类、社会、自然发生了联系。
2．人类依靠技术改造和利用自然时，应把握合理的尺度，注意对自然的保护。在这一过程中注意技术这把双刃剑对自然的影响，不能忽视一些技术或产品对自然可能造成的负面影响。人类不仅要改造和利用自然，更要爱护自然。
3．目的性、创新性、综合性、两面性、专利性等是技术的基本性质而不是技术的本质。技术是为了满足人类的需求而改变物质世界的活动，它具有目的性；技术发展需要不断地发明和革新，它具有创新性；技术的创新需要多学科领域的知识，它具有综合性；技术在造福人类的同时，因使用不当、使用过度或技术本身的问题有可能对人类、社会和环境造成不良影响，它具有两面性；技术作为创造性劳动的成果，凝聚着技术发明者和革新者的心血和智慧，为鼓励创新，国家建立了知识产权保护制度来保护发明和革新者的利益，它具有专利性。
4．技术的发展离不开设计，技术的目的是要解决实际问题，设计就是从问题出发，并围绕问题展开各项活动的一个求解过程。设计是技术的关键，是技术成果转化的桥梁和纽带，它促进技术创新。同时技术进步为设计提供了良好的平台，并促进人们设计思维和手段的发展，使创新设计得以实现。
5．人机关系是设计活动中要考虑的核心问题之一。这里的“机”是一个泛指的概念，除了通常说的机器以外，还可以是仪器、设备、工具等等，甚至是人所处的环境。所以人机关系研究的足人和产品、环境的相互作用及其合理结合，使设计的产品和环境系统适合人的生理、心理等特征。设计中的人机关系，需综合考虑高效、健康、舒适、安全这几个目标，而不是追求单一目标的实现。在实现合理人机关系的设计中，需处理好普通人群与特殊人群、静态的人与动态的人、人的生理需求与人的心理需求、信息的交互等几个方面的问题。
例题解析
【例l】 在结构、流程等设计中首先应考虑的是设计的目标和要求，这符合技术的( ）
A．创新性 B．目的性 C．两面性 D．综合性
答案：B
（分析） 本题考查技术的目的性。技术是为了满足人类的需求而改变物质世界的活动。人类有目的、有计划、有步骤的技术活动推进了技术的不断发展。结构、流程等设计中考虑的设计目标和要求就是人类的需求，这就是技术的目的性。
【例2】 如图所示，桔槔是中国古代最早使用的灌溉机械。它应用了杠杆原理，另一横杆中间悬吊，横杆一端接竖杆，系汲水器，另一端系重石，汲水时下按汲水器，使其装满水，稍用力即可提起。在杠杆原理发现以前，人类就已经在生活、生产中应用杠杆了。下列说法不正确的是( )
A．桔槔等杠杆的使用推动了杠杆原理的发现
B．桔槔的使用是技术活动
C．发现杠杆原理是科学活动
D．桔槔的使用既不是技术活动也不是科学活动
答案：D
(分析) 本题考查科学与技术的联系与区别。科学与技术是两个不同的概念：科学的任务是认识世界，它通过“发现”而获知；技术的任务是改造世界，它通过“发明”而产生。在科学与技术的关系中还应认识到人类在改造自然的过程中，发现了许多科学原理，应用这些原理了促进技术的进步；反之技术的发展也促进了科学原理的发现，例如人类是在普遍运用了各种杠杆之后，才将杠杆原理归纳出来。技术史比科学史长很多，早期技术推动科学的进步．现代科学原理的发现极大地促进技术的发展。
【例3】分析题 以下是汽车发展过程中的几款汽车，请结合汽车技术的产生和发展，简述汽车技术对社会生产、生活和文化的影响，
[提示]汽车使人们的出行更加方便快捷，人们的生活方式、出行方式、居住选择和休闲方式等随着汽车技术的发展而改变，这是汽车技术对生活的影响；福特“T”型车生产流水线能出现，加快了汽车工业的发展，同时提高了社会生产力，这是汽车技术对社会生产的影响：汽车发展到现在，不仅是经济增长的助推器，更对礼会变革有重要的推动作用，并进而影响到知识结构、文化习俗等，将逐步形成特有的汽车文明，这是汽车技术对文化的影响。
（分析）本题考查技术对社会的影响，技术对社会的影响从题中三个方面展开：社会生产、生活和文化。(1)社会生产：技术对生产的影响体现为极大地提高社会生产力．促进社会经济结构的变化，推动企业现代化的发展。(2)生活：技术促进社会生活方式的革命性变化．加速社会生活的现代化和全球化趋势等。(3)文化：技术发展丰富了社会文化的内容，对社会文化和教育等方面产生极大的影响。
【例4】分析题 如图所示是一种新型交通信号灯，与普通交通信号灯不同的是，它的红、绿两种灯的形状不同。请分析这一设计满足了哪类人群的需要，其优点是什么。
[提示]该交通信号灯不仅考虑了普通人群还兼顾了红绿色盲这一特殊人群的需要。它的优点有：(1)对于普通人群来说“绿”灯的竖放(表示向前行)与“红”灯的横放(表示停止、禁止)与“绿灯行、红灯停”这一交规十分吻合；(2)对于红绿色盲的人来说，红、绿两灯的形状不同可以用来区分红绿灯。
（分析）本题考查合理人机关系的应用需考虑的因素。为了实现人机关系的目标，需考虑以下几个方面：普通人群与特殊人群、静态的人与动态的人、人的生理需求与人的心理需求、信息的交互等。
自主练习
一、基本题
1．下列有关技术性质的说法，不正确的是( )
A.技术是为了满足人类的需求而改变物质世界的活动，但人类在这一活动中应注重对自然的保护
B.技术是创新活动的结果，技术要发展，必须创新
C.专利性是技术的基本特性．它随技术与生俱来
D.技术的产生、应用一般需要多学科的知识
2．如图所示的儿童座椅，它前面护栏的设计从人机关系角度分析，主要是考虑( )
A．信息交互 B．安全 C．健康 D．舒适
3．下列不属于技术活动的是( )
A．把镭应用于肿瘤的放射治疗
B．美国用贫化铀制造了一种高效的燃烧穿甲弹一一“贫铀弹”
C．居里夫人发现镭
D．在热中子反应堆用同位素铀235作为核燃料
4．以下设计中不是为了实现人机关系中的“安全”这一目标的是( )
A．台式钻床装有防护罩 B．楼梯装有护栏
Ｃ．笔杆的握笔处设计成弧形 D．浴室的地面装防滑砖
5．下列有关技术与设计关系的叙述，不正确的是( )
A．创新设计促进技术发展 B．技术水平制约创新设计
C．技术是设计的平台 D．脱离技术发展水平．创新设计也可实现
6．“新药研发体现着生命科学……参加本项目的单位共有10多个，除了生物类的研究所外，还有资源环保类的南海海洋所、高技术类的上海有机所、大连化学物理所、物理化学技术所等这种整合，跨越了地域和学科的局限，实现了技术优势和地域资源优势的集成，实现了东西部联动，”这段话体现了技术的( )
A．综合性 B．目的性 C．两面性 D．创新性
7 下列几幅图分别表示的是燧石手斧(无柄)、石刃刀(带柄)、在带有石制刃片的斧和锛上安装柄，是人类发展历史上曾经出现过的几款手斧。下列说法正确的是( )
A．无柄手斧、石刃刀等可以保护人类
B．由“无柄手斧”发展到“在带有石制刃片的斧和锛上一安装柄”发展了人的思维和制作工具的能力
C．带柄斧的出现解放了人的体力
D．以上都是
8．分析题 某服装企业针对小学生服装易脏难清洗的特点，把新材料纳米技术与服装面料结合，研发了纳米防污面料，有效地解决了洗涤去污的问题，并对该新成果申请了专利。同时，根据儿童身体特点，利用计算机辅助设计，并综合应用平面、立体裁剪技术，让新产品更有创意、更舒适、成本更低．
(１)从技术的性质分析该服装产品的研发过程，说明该过程体现了技术的哪些性质？（请举出三点)
(2)如果你是设计师，针对学生袖口易脏的问题，你在设计中会采取什么办法解决这一问题 请提出一条意见．
9．分析题 操作电脑时发生的人机关系有哪些 请列举三项。
10．评价题 如图所示的是水表显示装置．从人机关系角度指出这项设计的不合理之处，分析其存在的问题，并提出修改方案。
11．分析题 阅读资料．回答问题．
资料一：鞋的产生与自然环境、人类的智慧密不可分， 远古时代，土地的高低不平，气候的严寒酷暑．人类本能地要保护自己的双脚，于是就出现了鞋：简单包扎脚的兽皮、树叶，便成了人类历史上最早的鞋．
资料二：鞋成型的过程：借助模具裁剪鞋帮，鞋帮缝合，在鞋楦上成型，把鞋底和鞋帮缝合起来(如图)
资料三：沃林通过电脑辅助设计改进了制造流程，根据沃林的设计，一般来讲，一双鞋子的鞋跟可以变换3个高度．在改变鞋跟高度的同时，保证了鞋帮和鞋底都一如既往的舒适。对于女人来说，或许这种鞋的出现能够让生活变得简单随意一些．
(1)请举例说出鞋子满足了你的哪些需求。(列举两项)
(2)设计和制造鞋子时需要应用哪些技术知识 (列举三项)
(3)资料三 体现了技术的哪些性质？(列举两项)
二、拓展题
12．以往技术图样都是手工绘制的，修改十分繁琐，随着电子技术尤其是电脑技术的发展，有专门的画图软件为设计师提供了先进的设计手段，并为无纸化生产提供了可能。这体现了 ( )
A．技术的发展为设计创新提供了条件 B．技术的发展和设计无关
Ｃ．设计制约技术的发展 D．技术就是设计
13．如图所示，在集体办公条件下，办公室桌椅中间一般用挡板隔开，这种设计是为了满足（ )
A．人的心理需求 B．人的生理需求
C．动态人的要求 D．信息交互
14．如图所示，城市霓虹灯在美化城市的同时也有它的负面影响，下列不属于其负面影响的是( )
A．浪费能源 B．光污染
C．废弃的灯管污染环境 D．价格昂贵
15．分析题 三门峡水库是黄河上第一个大型水利枢纽工程．水库建成后，虽然给黄河下游防洪和灌溉、发电等方面带来了巨大效益，但在建造的当时由于没有充分考虑排沙，泥沙淤积问题日益突显。请从技术与自然的关系，对本案例进行分析。
16．评价题 某网络书店推出的Kindle电子书装置。该装置与一本平装书大小差不多，可以同时储存200本书，记忆体可扩充。电池续航30h，同时具有无线传输功能，机器的外形和按键的排布，让人如同拿一本书一样，两侧都有长条的翻页按键，不仅方便了不同姿势下的阅读，而且照顾到左右手的习惯。大屏幕黑白画面和字体，突破以往产品的局促小屏幕。该书店通过Kindle推出免费试读，读者可以在60s内便能接触到任何一本书的理念，刺激读者的阅读兴趣，然后决定去购买整部书，这同时又可能降低图书库存风险。根据以上材料分析：
(1)与传统书籍相比，该产品满足了人们哪些需求 (列举两项)
(2)该产品有哪些创新之处 (列举两项)
17．分析题 “我国第一个自主研发的软质秸秆发电项目已成功投入运行。将秸秆送进锅炉，在完全燃烧以及废弃物处理方面的技术都比较成熟了．但是把秸秆从田间地头运输到工厂车间．其中的储运、打包以及预加工过程，却对农业机械提出了很高的要求……”可以说．利用秸秆发电带来的是一次机械领域，乃至农业生产方式的大变革。根据以上材料，请问：
(1)秸秆发电需解决哪些技术才能成功投运？（列举三项)
(2)解决废弃物处理技术会涉及哪些学科知识 (列举两项)
18．设计题 椅子设计中的一些尺寸需根据人的身材来确定，这样的设计可以让人更舒适。现要设计一把教师用的、带扶手的办公椅，请你从人机关系角度来考虑：
(1)从下表中选出设计所需的数据。
定义 设备高与身高之比
……设备和用具的高度与身高的关系 洗脸盆高度 垂直踏棍爬梯的空间尺寸(最小值，倾斜80°～90°) 手提物的长度(最大值) 桌下空间(高度的最小值) 工作椅的高度 轻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点的距离 ………4／92／53／81／33／133／141／6l／62／133／20
(2)在设计中，办公椅的座面，一般向后倾3°左右(如图所示)，请分析这一设计要求的原因。
19．评价题 指出电脑键盘手指所接触的按键符合人机关系的两个设计点。
专题二 设计的过程
知识框架
设计的过程 发现与明确问题 发现问题的一般方法
技术问题内容和价值的判断
列出具体设计要求
制订设计方案 信息收集和处理
设计分析的基本思路
产品设计分析的三要素
选择材料和标准件
制定设计方案
比较、权衡并选择设计方案
设计的一般原则
模型或原型的制作 工艺的含义及常见工艺的种类
常见工具设备及简易加工方法
加工艺的选择与操作
简单产品的模型或原型的制作
产品外观的润色
复习要点
1．能在日常生活中发现问题，掌握发现问题的一般途径与方法。
2．能明确问题的内容，并判断该问题是否有价值。
3．能收集和处理信息，并能列出具体的设计要求。
4．理解设计的一般原则，各原则之间的相互关系，会用设计的一般原则来评价作品。
5能对设计对象进行设计分析，并能制订出设计方案，能用草图或文字对设计方案进行说明，能对设计方案进行比较和权衡．
6．知道标准件的作用，能选择合适的标准件。
7．知道常用的加工具、设备和加工方法。
8．掌握金属材料的加工工艺、加工方法、加工工具和设备、操作要领及注意事项等。
重点提示
１．设计过程是将设想转变成最终产品的过程。设计过程以产品设计为依托．从问题的发现开始，经过设计方案的制订、原型与模型的制作、方案的优化，直到最终方案的确定，形成了一个完整的设计过程。
2．发现与明确问题是技术设计过程的首要阶段．是明确问题的前提．是设计过程的第一步。明确问题的内容，确认问题的价值，可以为分析问题解决的条件及实现的可行性、提出设计要求奠定基础。
3．明确设计要求、标准与限制。设计标准就是根据产品或系统的关键元素、特征以及所要达到的目的而为设计建立的一系列参数，在功能、大小、安全、外观、耐用性等方面要达到一定的标准。它是设计者设计的依据，设计者依据设计要求，构思各种可能解决问题的方案。限制是设计所受到的制约，如时间限制、成本限制、环境限制等。
4．制订设计方案是技术设计过程中的重要环节。
信息收集是根据设计选题的要求，有针对性地收集与选题相关的信息与资料。常见的方式有：实地调查、访问有关人员、借助媒体和因特网、查阅图书资料、进行专家咨询、调查市场现状等。信息收集要做到全面、准确、真实、实用。
设计分析要根据设计的具体要求进行开放性思考，归纳起来，这些因素分别归属于产品本身、使用者、使用环境，即“物”、“人”、“环境”三个方面。设计分析时，也要根据设计要求对产品的各个组成部分进行分析。
标准件是指经优选、简化、统一给以标准代号的零件或部件，包括紧固件、连接件、密封件、滚动轴承、螺孔型材等七大类。选择标准件，既可以简化制作过程，又能实现通用通换。
制定设计方案是设计者在一定的调查研究和设计分析的基础上，把自己设计的东西，按照一定的设计原则和设计规范，用文字、图表、模型、语言等呈现出来的过程。
通过比较和权衡．能在多个方案中选定满足设计要求的最佳方案或集中各种方案的优点来改进原有方案。比较各个方案的外形、结构、功能等特点要求，明确各个方案对设计指标的符合程度。权衡各个方案的优点和缺点，从中选择最佳方案。抓住设计的核心与关键，是权衡设计方案的必要条件。
5．制作模型(或原型)是技术设计过程中的一个重要环节，也是一种技术方法，它可以使设计对象具体化，有利于设计者把握设计的可能性。模型在不同的阶段有不同的作用。
工艺是指利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理．使之成为产品的方法。常见的工艺有加工工艺、表面处理工艺、装配工艺、铸造工艺和检测工艺等。金属材料的加工包括划线、锯割、锉削等工序。
例题解析
【例1】 1816年，法国巴黎的市郊，有一群孩子正围着一堆木头玩耍。一人用大铁钉在木头的一端敲打．其余人在另一端把耳朵贴在木头上听。这时，法国医生勒内·雷奈克为一位患心脏病的贵妇看病后回来恰好路过此处，圆木的敲击声启发了雷奈克．他做了一个木管子给病人听诊．后来又做出喇叭形的象牙管，上面安装了两根柔软的管子，这就是世界上第一个听诊器。
上述材料中。法国医生勒内·雷奈克发现问题的途径和方法是( )
①调查问卷；②观察日常生活；③技术试验；④技术研究。
A．①②③④ B②③④ c．①②③ D③④
答案：B
(分析) 本题考查发现问题的一般方法。我们不仅应有主动发现问题的意识，而且应掌握一些发现问题的途径和方法，其中观察日常生活是最容易发现问题的途径和方法，因为日常生活是我们赖以生活的基础，它往往蕴藏着丰富的问题资源，是我们最熟悉和最容易找到问题特别是有价值问题的地方。
【例2】下列产品不可能是标准件的是( )
A．螺钉 B．垫圈 C．螺母 D．锁
答案：D （分析）本题考查选择合适的标准件。在进行材料和部件的选择时，要尽可能地选择合适的材料或标准件。标准件是指经优选、简化、统一给以标准代号的零件或部件，包括紧固件、连接件、密封件、滚动轴承、螺孔型材等七大类。使用标准件可以简化制作过程，节约设计力量，实现通用互换。标准件的集中生产，不仅有利于先进工艺技术的使用，还可有效地提高产品质量．降低生产成本。
【例3】右图中操作方法正确的是( )
答案：C
（分析）本题考查金属材料的加工工艺。锯割前应把材料夹持在台虎钳上．通常情况下。锯割线应在台虎钳钳口左侧10～20mm处．锯割线不能太靠近台虎钳(易对台虎钳造成破坏)，也不能离台虎钳太远(操作时不稳)。右手握紧锯弓的手把，左手轻轻扶在锯弓的前端，锯割时，右手推进施力，推据加压。回拉不加压，锯程要长，推拉要有节奏。
【例4】分析题 “大头贴”一直深受青少年的喜爱。如果再给它配一个精美的、有个性的相架那就能更好地展现学生自己的风采。如果有学生要给自己的大头贴照片设计一个相架，请从“人”、“物”、“环境”三个方面做出设计分析。
[提示]设计分析要考虑三要素：“人”、“物”、“环境”。“人”主要考虑设计所涉及的对象是学生，学生的特点是生动、活泼，追求时尚、有个性、简单的基础上追求精致等，色彩大方、明亮、欢快等；“物”是产品本身．要求结构简洁、合理，大小适中，取材容易，成本不高，又要配合大头贴照片使用，两者要能合为一体等；“环境”指设计时既要考虑该相架是放置在书桌上还是挂在墙上，又要考虑该相架的设计和制作不能对周围的环境造成不良影响。
（分析）本题主要考查学生对技术设计分析的理解和应用。合理的设计分析是成功进行技术设计的第一步，分析得当可以指引以后的技术设计少走或不走弯路。在设计过程中所涉及的人是一个具体而又明确的对象，这个案例指的是高中生．这就要分析高中生的学习、生活特点及生理、心理特点。“物”就是产品本身，包括功能、造型、材料等．但人的需求在很大程度上决定着产品的设计。另外．产品又是在一定的环境中使用的，必然受到环境的制约，并对环境产生影响。因此，任何产品的设计不是孤立的，而应该综合考虑“人”、“物”、“环境”三要素。
【例5】设计题 现代人离不开自行车，自行车无噪声、无污染、质量小、结构简单、造价低廉、使用和维修方便，既能作为代步和运载货物的工具，又能用于锻炼身体。自行车自问世以来，人们 一直在不断地改进和完善它。请你从辅助功能方面(即在自行车上合理增加新的功能）对如图所示的自行车作进一步的完善，列举四点
[提示]能针对辅助功能方面有所列举即可。
①改善车座结构，增强柔软性、抗震性；
②使车座便于空气流通，减少臀部积汗；
③车体安装消解震动力装置；
④安装防滑、防倒装置；
⑤增加健身装置……
（分析）这是一道综合题，目的是使学生能从平时熟悉的事物中主动地去发现问题，寻找固有事物的不足，发现希望。发现问题与明确问题是设计过程的起点，而发现问题又是明确问题的前提，因此，能不能发现问题，特别是主动地发现有意义、有价值的课题，培养问题意识。对学生掌握设计的一般过程，迈好设计的第一步非常关键。
在设计过程中，学生要考虑设计时所受到的主、客观限制因素，力求简单、可靠、可行。在构思过程中。学生肯定会提出很多设计方案，要进行方案的筛选。而绘制草图是一种基本的设计能力。是一种容易交流的技术语言。在草图中还要作一些必要的文字说明。
自主练习
一、基本题
1．钻头(即麻花钻)是机械行业中用途最广泛和最常用的消耗性工具。小张在工厂修磨钻头的实践中发现手工修磨钻头无依靠及参照物，影响到工作的精度和质量，于是开发研制了 “钻头刃磨器”。成功地解决了磨钻头困难的问题。“钻头刃磨器”课题的发现来源于( )
A．观察日常生活 B．技术试验和技术研究 C．收集信息和分析信息 D．专家的指点
2．当肥皂被用到最后一点时，为了充分利用肥皂，有人在肥皂中央加了一块小方木块，这样洗到最后，肥皂都得到了充分利用。设想虽好，但带木块的肥皂始终没有得到推广和应用，这可能是因为( )
A．不符合基本的科学原理 B．弊大于利
C．生产时质量不好 D．应用范围狭窄
3．制作模型时，从学生的角度出发，一般要考虑的因素包括( )
①尽可能废物利用；②尽可能使用标准件；③加工时要减少对复杂设备的依赖：④尽可能美观精致。
A．①②④ B．②③④ Ｃ．①②③④ D．①③④
4．在学生设计简易手电筒的过程中，需要对简易手电筒的各个部件进行设计分析，下列分析不合理的是( )
A．手电筒的主要功能在于照明，一般要选择质量好的小灯泡
B．在设计的时候要考虑使用何种型号的电池
Ｃ．开关起通断电源的作用，选择时要注意是否符合学生的需要
D．手电筒筒身部分主要起美观作用
5．一天中午，小明的妈妈把刚洗好的衣服挂在阳台的晒衣杆上，突然一阵大风刮来、刚晒好的衣服和衣架一起被风吹到楼下，当时小明就想，如果用一种方法把衣架固定在晒衣杆上，那就能避免发生此类事件。于是小明决定设计制作一款防风衣架。
(1)要制作防风衣架，在设计和制作过程中需要收集的信息有( )
①调查有关信息，了解衣架脱落的原因； ②了解已有的防风衣架的结构特点： ③用何种材料进行制作； ④如何对防风衣架进行评价，
A．①③④ B．①②④ Ｃ．①②③ D．②③④
(2)防风衣架的设计重点应该在( )
A．是否美观 B．挂钩的结构 Ｃ．所用材料 D 尺寸
(3)设计防风衣架要考虑的因素有( )
①具有防风功能；②制作方便；③结构简单；④拿取方便。
A①②③ B．②③④ Ｃ．①③④ D．①②③④
6．我们在设计制作的过程中，为了降低制作成本和制作难度，常希望使用一些“标准件”，下列对于“标准件”的理解，正确的是( )
A．国家给予统一标准代号的零部件 B．经国家检验合格或免检的零部件
Ｃ．全国统一价格的零部件 D．已经获得专利并得到保护的零部件
7．划线就是在待加工的材料上用相应的工具划出加工部件的轮廓线或基准线的过程，在金属材料的加工的划线工艺中，不需要用到的工具为( )
A．划规 B．划针 C．手锯 D．钢直尺
8．加工小木凳一般不需要用到的工具是( )
A．锉 B．尺 C．刨 D．锯
9．分析题 下列是用方钢加工锤子的一些基本操作，请按正确的顺序排列加工步骤：
A．划线 B．选料 C．钻孔 D．锯割 E．锉削 F．攻丝
10．分析题 吕静同学发现公园里跷跷板的设计存在缺陷，使用时两边必须有体重基本相同的参与者．并且是你上我下的单调的机械运动，于是她设计制作了一种软着陆单人安全跷跷板(如图Z－2－3)。该新型跷跷板下方装有弹簧，杆的高低可调节，结构简单美观，性能安全可靠，娱乐性强。
(１)根据案例，说一说吕静同学发现问题的途径，并再列举其他发现问题的途径。
(2)指出该作品在安全方面的优点。
11．评价题 针对热水瓶的缺陷，提出两种改进方案。
热水 热水瓶因为重心偏高容易倾翻．会烫伤人。
12．设计题 下雨天，大人需一手抱小孩子，一手撑雨伞，再也腾不出手来拿东西了，请你为此设计一把雨伞，方便地解决这个问题。用草图表达出来，并进行必要的说明。
l3．操作题 高二(2)班的通用技术操作课上，同学们学习锯割的方法，结果一节课下来，锯条断了近20根。锯条是锯割操作中比较易损坏的消耗品，请你分析造成锯条折断的三种可能的原因。
二、拓展题
14．小张要设计一款多用梯子，他收集信息时不必考虑的是( )
A．前人研究多功能梯子的案例 B．连接部分的结构设计
C．是否申请专利 D．梯子的材料
15．张红同学制作的便携式小凳，凳面采用中空的盒式结构，在评估的过程中又听取了大家的意见，将凳脚板由原来的形状(如图甲)增开了缺口得了一个“肩”(如图乙)。这是考虑到( )
A．使外观更加美观 B．使结构强度得到增强
Ｃ．使质量进一步减小 D．使成本进一步降低
16．从明确问题的价值角度分析，你认为以现有的技术水平，下列想法或设计合理的是( )
A．水变油(把乳化剂加到水中后，水就能像油一样燃烧，并带动汽车前行)
B．永动机(只需一个初始的力量，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不停地做功)
Ｃ．雷电利用机(利用雷电为人类造福)
D．手语翻译器(将手的运动转化成电脉冲，通过电脑软件再将脉冲翻译成文本)
17．下列说法错误的是( )
A．起锯时要求起锯角要小，行程要长，压力要小，当陷入工件2～3mm时，才能正常锯割
B．锯割时．推锯加压，回拉不加压，推拉要有节奏
C．在锉刀操作的过程中，要使锉刀平稳而不上下摆动
D．锉削时．推出时稍慢．回程时稍快．动作要自然协调
18．分析题 (1)如果你是消费者(作为一个高中生)，你对台灯的设计有什么要求？(列出四点)(2)如果你是生产者，你对台灯的设计有什么要求 (列出四点)
对台灯的设计要求
消费者
生产者
19．技术操作题 小明要加工一个简易小铁锤．铁锤锤头准备用圆钢制作，需要达到的加工要求为：长50mm、两端表面光洁、垂直度高等。
(1)请用方框图表示出铁锤锤头的加工过程。
(2)这一加工过程需要用到哪些工具 (举出四种)
(3)锯割有哪些安全操作要求 (举出两点)
20．技术操作题 这是同学们在锉削操作时常使用到的几种工件固定和操作方法。你认为它们合理吗 简单说明理由；
专题三 设计的交流
知识框架
设计的交流 交流设计的想法和成果 设计想法和成果的交流
有价值信息的提炼
技术语言的种类及应用 一般机械加工图，了解线路图效果图、正等轴测图
绘制简单草图、三视图
简单形体尺寸标
复习要点
1．能选择恰当的方式交流设计的想法和成果。
2．会在交流中提炼有价值的信息。
3．能识读一般机械加工图，了解线路图、效果图，知道技术图样所表达的意思
4．能绘制草图、简单的三视图以及流程图、控制框图等。
5．能标注简单的形体尺寸。
重点提示
１．在发现与明确问题阶段，需要进行技术交流，通过与不同人群的交流，获得需要解决的问题，明确有价值的问题。在发现与明确问题的基础上，需要通过各种渠道进行交流，尽可能广泛地收集设计所需要的信息，提出各种设计想法，用草图来呈现自己的设计方案，在相互交流的基础上，依据一定的条件对各种想法进行筛选，确定最终的设计方案。在制作模型或原型阶段，要求绘制可以进行技术交流的技术图样，制作模型或原型进行展示。在测试评估和优化阶段，要重视公众的意见，与公众进行交流，对公众进行调查，以明确改进的方向并向专家、潜在客户、用户征集优化意见。
2．利用调查问卷获取所需要的信息是发现问题与明确问题常用的方法，不仅要在交流中为他人提供有价值的信息，而且要利用交流从不同人群中获得有价值的信息。在设计的交流过程中，应当注重提炼关键的技术信息。对他人所提出的理念、信息、意见要做客观的、有意义的、实事求是的分析，要能敏感地抓住他人的意见、建议中的创新点或对自己设计活动富有启发意义的部分，用以改进自己的设计，从而使交流的过程成为改进自己的设计、开阔自己视野的过程．．
3．技术语言具有多样性、简洁性和通俗性。用口头语言表达设计内容方便、灵活，技术图样使设计表达更直观、高效、准确和长久，图表可以方便地呈现设计构思方案、激发灵感和进行比较，计算机演示、网络语言逐渐成为重要的技术语言，技术符号、文字说明、肢体语言等也可以用来表达技术设计。
例题解析
【例l】设计交流的方式一般不会用( )
A抽象画 B．图表 C．模型 D．计算机演示
答案：A (分析)本题考查“交流设计的想法和成果”。设计的交流可以通过多种方式进行。这些方式包括语言、文本、技术图样、图表、模型、计算机演示、网页等。具体方式的选用可根据不同的场合、不同的日的、不同的要求、不同的对象等因素进行选择。图表、模型、计算机演示都是设计交流的内容。，而抽象画表现的是一种艺术风格，是虚构的不会在现实世界存在的模型，抽象画作品既不能描绘、表现现实世界的客观形象，也不能反映现实生活，所以一般不会作为设计交流的方式。
【例2】 下列属于技术语言的是( )
A．演员优美的舞蹈动作 B．交通警察的指挥手势
Ｃ．聋哑人讨论服装穿着的手语 D．国旗班标准的升旗动作
答案：B (分析) 本题考查“交流设计的想法和成果”。技术语言是设计交流的基础，设计交流是有内容的，设计交流的内容包括交流设计产品、设计方案、设计构思等。设计交流是有目的的，为了发现明确问题、提高设计水平、解决设计缺陷等。交通警察的指挥手势内容是告诉交通参与者进行相关的技术动作，或行或停等，目的是交通警察设计好路面上交通活动的方案后，将设计方案告知交通参与者，所以交通警察的指挥手势是技术语言。而演员优美的舞蹈动作一般只是让观众产生一种愉悦感，最多传达一些简单的故事情节，国旗班标准的升旗动作，会激起人们的爱国热情，两者都没有设计相关内容的交流。而聋哑人的手语虽然在进行热烈的交流．其内容却不是关于技术设计的。
【例3】分析题 通用技术教师要求同学们对教室的门进行改进设计，为此，同学们准备设计一份调查问卷向全班同学进行调查。请你设计该调查问卷的主要内容。
[提示] 门的形状、门的材料、门的颜色、门把手的人机关系、门锁使用方便性、门框大小、合页灵活性、门的定位、门发出的噪声等。
(分析)本题考查“在交流中提炼有价值的信息”。正确设计调查问卷是利用调查问卷发现问题的关键，特别是确定一些可能会产生问题的内容。根据调查的目的，应确定更多的调查信息资料，并在此基础上进行问题的设计与选择。就教室的门而言，显然要涉及门的形状、门的材料、门的颜色、门把手的人机关系、门锁使用方便性、门框大小、合页灵活性、门的定位、门发出的噪声大小等，这些都有可能发现其中的问题，都可能是我们改进设计的对象。
【例4】分析题 现代化通讯技术使我们可以方便地进行各种调查，从中提炼、发现问题。如果我们需要对全班同学的家长进行一项关于学生用餐具的调查，在已知所有家长都有以下四种联系方式的情况下，准备用固定电话、移动电话、传真、电子邮件四种方式进行调查．请列表格从时间、必要性、可靠性等角度简单地分析这四种调查方式的优缺点。
[提示]
固定电话 移动电话 传真 电子邮件
优点 可进行比较长时间的交谈。可以立即获得回答。可以临时增减或改变话题。 可以立即获得回答。基本可以立即找到调查对象，可以临时增减或改变话题。 能获得详细的文字资料。没有时间限制．可自动传送与接收。对于难以直接回答的问题较无抵触情绪。成本比较低。 能获得详细的电子文稿。没有时间限制，可自动传送与接收。对于难以直接回答的问题较无抵触情绪。成本最低。
缺点 详细记录成为调查的文字信息有困难。可能调查对象不在电话机旁。成本比较高。 电话费贵，成本最高。只能询问简短的问题。无法留下详细的文字资料。 不能立即获得回答。无法感觉到调查对象的态度。难以确认是否调查对象本人。 不能立即获得同答。无法感觉到调查对象的态度。难以确认是否调查对象本人。不能确认调查对象近期是否上网。
（分析）本题考查“在交流中提炼有价值的信息”。以询问的方式收集和获取信息、发现问题的方法称为询问法。其中，询问法包括直接询问法、间接询问法；集体询问法、家庭走访询问法、个别询问法等。间接询问法又可以通过电话、传真、邮件、QQ等多种现代化通讯方式进行，在具体运用询问法时，要依据时间性、必要性、可靠性等多个方面进行合理选择，在保证能提炼有价值的信息前提下，要全面了解各种现代化通讯方式的运作方式、产生费用、具备条件等。
自主练习
一、基本题
1．设计交流的目的并不是为了( )
A．找到自己设计中的不足 B．取得别人现成的最好方案
Ｃ．获得帮助 D．发现自己设计中存在的缺陷
2．网格法徒手画草图时( )
A．与地面垂直的线画成水平线 B．与地面垂直的线按网格上的斜线画
Ｃ．与地面平行的线画成水平线 D．与地面平行的线按网格上的斜线画
3．下列不属于技术语言的是( )
A．计算机演示 B．搬运工指挥吊车司机的手势
C．风景画 D．交通标志
4．在图纸上绘制物体的三视图，其中能反映出物体高和宽的视图是( )
A．主视图 B．俯视图 C．左视图 D．剖视图
5．下列关于主视图的说法不正确的是( )
A．主视图是由后向前投影所得的图形 B．主视图一般是物体的正面投影
C．主视图通常反映物体的主要形状特征 D．主视图是由前向后投影所得的图)形
6．完整的尺寸标注的要素是( )
A．尺寸界线、尺寸线、尺寸数字
B．尺寸界线、尺寸线、尺寸比例
C．尺寸线、尺寸数字、尺寸比例
D．尺寸数字、尺寸界线、尺寸比例
7．读图作图题小明用木板制作了一间模型房子，老师要求他用技术语言向全班同学进行展示，但不巧的是小明把模型房子及设计草图(如图所示)忘在家里了，因此．小明只能用口头语言进行描述。如果你是小明，应该怎样用文字描述这一设计？
8．读图作图题 流程图是一种常用的技术语言．为了介绍留学申请流程，某校出示了一张不太规范的流程图。请仔细阅读图1，并绘制正确的流程框图(请注意判断框)。
9．读图作图题 学了流程图后，同学们学会用流程图进行交流，小明在看高校新生入学报到流程图(图2)后，知道了许多信息，比如：报到时需要体检，报到前需要到毕业中学转组织关系等。请根据流程图再列举一些出发前需要准备的内容以及报到后可以领取的内容。
图1
图2
二、拓展题
10．电脑绘图操作，在屏幕上画一个三视图，分析与计算机交流的过程。其控制的对象是( )
A．屏幕 B．三视图 C．鼠标 D．制图软件
11．在电路图中， 代表的电子元件是( )
A．二极管 B．电阻 C．三极管 D．电容
12．如图是简单的闭环控制系统方框图，其中游泳池是( )
A．控制量 B．被控对象 C．控制器 D．被控量
13．读图作图题 如果将人看作控制系统 ，请你画出人投篮的工作过程(闭环控制)的方框图。
14．分析题 如果你设计了一个声控台灯，准备在班级进行交流，你会用到哪些技术语言 这些技术语言的特点是什么 (至少使用三种技术语言)
15．读图作图题 左图是一个工业中常见的物体，右图是该物体的三视图，其中有漏线，请补画完整。
16．读图作图题 仔细观察右面的机械加工图，并回答问题。
(1)三视图中的哪一个是剖视图·
(2)零件的长度是多少毫米
(3)零件有几个孔
17、读图作图题 小李与小王交流设计制作笔筒的方案，小王同学用语言描述了自己的设计方案：在内径为80mm的竹节上锯下高为20mm的三段，将这三个圆环用胶水粘在两条长为120mm、宽为15mm，厚为用5mm的长方形的木条上。小李听了半天还是不明白。请根据你的设计经验，帮小王一个忙，用草图化出他设计的笔筒，并标出已知的尺寸数据（根据小王的描述可能有多个方案，这里只要求画出一个）。
18、读图作图题 右图是学校供暖锅的示意图，请判断它是属于什么类型（开环、闭环）的控制系统？其中浮子的作用是什么？如果环城体积小一点的浮子，对系统有什么影响？画出控制系统的方框图。
19、读图作图题 如图，a是一个物体的主视图，b,c,d,e,f,g,h,i,j是不同物体的左视图。请想象它们的结构，并选择其中两种物体，用草图画出它的立体形状。
20、读图作图题 如图是普通空调机的室温曲线，图中虚线代表设定的温度（25℃），请从图中获取信息：空调机是在制冷还是制热？AB两点间、BC两点间空调机是否在工作？
21、案例分析题 以下是一份对某一特定人群进行的关于多媒体手机使用习惯的问卷调查统计结果，请进行分析，并提炼出你发现的问题（如被调查的可能是一些什么人，喜欢什么样的手机）。
专题四 设计的评价
知识框架
设计的评价 设计过程的评价
技术试验 技术试验的重要性
技术试验的设计
技术试验报告
产品评价 产品的最终评价
复习要点
能根据设计过程中每一阶段的要求进行初步评价。
能根据设计要求和设计的一般原则对产品进行评价。
能为一些简单的项目设计技术试验。
会读并会写技术试验报告。
重点提示
1.在构思了多种设计方案后，需要通过一定的原则进行评价，对这些方案进行筛选，选出最好的方案。评价是方案筛选的前提，评价的结果是方案筛选的依据。在产品优化阶段，也需要对公众提出的建议，在技术试验中得到的数据、提出的优化方案进行综合评价，从而确定优化方案，形成最终的设计方案。
2.可以用坐标图来表述评价结果，使评价结果更加形象。轨迹大小（面积）代表着产品的水平，轨迹圆度（形状）代表着产品均衡程度。评价技术作品是一个复杂的过程，不能简单地用数字来衡量。如不符合环保的产品，坐标图面积再大也不是好产品，因为形状重要变形，不美观。同理，形状虽然非常完美，但各项指标平平且没有特色的产品，即便面积不大也不是好产品。
3.不同的产品有不同的试验内容与方法。如对家具产品，主要试验项目有：物理试验，包括强度试验、稳定性试验、尺寸规格检查、静态（水平、垂直）压力试验、安全性检查；化学与环保试验，包括木材含水量、甲醛含量、重金属含量、五氯苯酚含量的试验、阻燃防火试验等。又如玩具产品的主要试验项目：物理与机械性能试验（小物体、尖点毛边等）、有毒重金属含量试验、微生物含量试验（细菌等）、纺织品材料试验、与食物接触的产品化学试验等。
例题解析
【例1】下列技术活动中，不属于技术试验的是( )
A．打青霉素试验针 B．杂交水稻种植试验
C．发射商用广播电视卫星 D．A380飞机第一次试飞抵达广州白云国际机场
答案：C
（分析） 本题考查技术试验。我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验等探索性实践活动称为技术试验。它不仅是对技术成功与否的验证，更是发现问题、探究规律优化技术的关键。打青霉素试验针是为了检验人体是否有不良反应，杂交水稻种植试验是为了探索稳产高产的新水稻品种，A380飞机第一次抵达广州白云国际机场是进行技术验证性的飞行测试任务。而发射广播电视卫星是一次商业活动，目的是为了广播电视转播，没有试验目的和试验任务。
【例2】对一项设计成果的质量影响最大的是( )
A．模型制作的质量 B．设计过程的质量 C．设计图纸的质量 D．明确问题的质量
答案：B
(分析) 本题考查设计过程评价。没有良好的设计过程，就不可能有良好的设计成果。统计资料显示，一项设计成果质量的好坏，60％～70％是由设计过程的质量所决定的。因此，对设计过程的评价有着丰富的内容。模型制作质量、设计图纸质量、明确问题的质量都是设计过程的组成部分．都影响着设计成果，但是不全面，只是设计过程的一部分．
【例3】以人机关系要实现的目标来评价休闲躺椅，一般不用考虑( )
A．高效 B．健康 C．舒适 D．安全
答案：A
(分析）本题考查产品的评价。在设计中，合理的人机关系应该达到高效、健康、舒适、安全的目标。作为椅子，人坐在上面，一般首要的要求是舒适，使人体处于自然状态。其次是运用合理的设计保障人体健康，长期使用不会使人体感到疲劳，不会对人体造成损害．再就是要保证椅子的使用安全，不对人体产生生理上的伤害，没有尖锐的角、锋利的边等。“休闲躺椅”顾名思义是休闲，没有工作的任务，不要求工作效率。
【例4】分析题 要制作一个长方体的水箱。请对以下的设计制作方案进行分析的基础上，给各方案对板材长宽的要求、焊缝的总长度进行评价。
l .用5块板焊接而成。
2.用整板弯折成型后 与底扳焊接。
3.所有侧板、二端板及底板用整板弯折成型
[提示](设水箱长为x，高与宽均为y)
方案 焊缝数 焊缝总长度 最大原料板材要求 优点 缺点
1 8道 2x+6y 长x，宽y 对板材长度要求低．对板材宽度要求低 焊接工作量大
2 5道 2x+3y 长2x+2y，宽y 对板材长度要求高．对板材宽度要求低 焊接工作量较大
3 4道 x+3y 长2x+2y，宽2y 对板材长度要求高．对板材宽度要求高 焊接工作量少
（分析） 本题考查产品的评价。很多情况下，设计的评价目的不仅仅是为了甄别，而是通过评价来发现存在的问题，通过相互交流信息、征求意见、共同研讨，进而完善设计方案。即使是为选拔设计成果而进行的评价，也离不开设计信息的交流，通过评价发现更多的问题．取得更多的经验，电可以从被淘汰的方案中获得一些亮点。所以评价并不是一个简单的活动．细究起来，甚至也包括了一些创新的小的技术设计活动，不仅要发现问题、给出理性的科学的评价，更有意义的是，提出改正、优化方案，让产品的各种指标在经过评价后能得到进一步的提高，所以评价也是创造性劳动，评价也是设计。
自主练习
一、基本题
1．下列是列板凳做的各种试验，最不合理的是( )
A．在板凳上逐步加上重物，直到压垮，测试强度
B．将板凳放在一定角度的斜面上，逐步增加斜而的倾斜角，直到板凳倾倒，测试其稳定性
Ｃ．用木工锯锯板凳，直到板凳被锯开．测试强度
D．从高处向下摔板凳，增加高度直到板凳被摔坏．测试其强度
2．下列对安全帽进行的试验中最不合适的是( )
A．放在烤箱里加热到40℃，试验其耐温性
B．放在一斜面上，逐渐增加斜面的角度，试验其稳定性
Ｃ．用液氮冷却到零下20℃，试验其耐温性
D．戴在做各种大幅度动作的工人头上．试验其稳定性
3．性能试验是指通过改变所给的条件，测量试验对象的状态变化并分析其原因，明确试验对象的性能或性能故障。下列对自来水管试验不适合的方法是( )
A．利用注水加压的方法检测水管的强度 B．往水管里灌腐蚀剂，观察水管老化的结果
Ｃ．用卷扬机拉水管，看是否断裂 D．用液氮冷却水管，检测水管是否有裂缝
4．如图是一个材料弯曲测试示意图，通过逐渐增加重物，观测材料弯曲的角度。你认为这一试验应该记录、分析的数据是( )
A．角度、重物的质量 B．角度、虎钳的夹力
C．重物质量、虎钳的夹力 D．重物质量、虎钳的夹力
5．下列不属于对设计过程评价的是( )
A．分工是否合理 B．各个环节是否完成任务
Ｃ．中间方案(成果)是否符合要求 D．价格是否合理
6．关于评价，下列说法有错误的是( )
A．评价最重要的目的不是为了证明，而是为了改进
B．设计的评价是指对设计所涉及的过程及结果进行事实判断和价值认定的活动
Ｃ．不管设计的目标和内容是否相同，设计评价的标准一定要相同
D．评价的目的往往不是为了甄别．而是为了发现问题
7．对设计过程的评价不应注意的是( )
A．各环节主要任务 B．各环节间的协调
C．各阶段性成果的质量 D．成果的经济效益
8．试验题 有同学在进行“纸板承受压力试验”中，想提高纸板的承受压力的能力，将纸板折成瓦楞状．按如图方式进行试验，请判断他的设计方案能否达到目的，如果不能达到目的，请提出改正方法。
9．试验题 拟借用简单的工具对教室里新到的课桌进行性能检测，请你提供简单的性能检测方法，完成下表。
项目 方法
尺寸准确度
水平度
稳定性
强度
10．试验题 如图为一位同学设计的“纸张承重试验”，在图Z-4-3(a)中，纸张承受不了重物的压力陷了下去；在图Z-4-3(b)中，纸张能够承受重物的压力。两个图中采用的是同样的纸张，这个试验说明了什么问题
11．评价题 某公司需要采购一批梯子，发现市场上有四种形状的梯子，梯子的材料及粗细相同，请你根据能承载的重量、支撑的稳定性、结构整体强度三个方面，运用你所学的知识对梯子进行客观的评价。用坐标图来表达评价的结果。
(
二、拓展题
12．关于设计过程的评价，下列说法不正确的是( )
A．服务于促进个人发展的目标 B．寓于技术设计的全过程
C．仅仅是设计过程终结时的反思性评价 D．分工是否合理也是评价内容之一
13．如图为某产品的价格－性能曲线，下列说法错误的是( )
A．G点以左，产品性能的提高会导致产品价格的提高
B．G点以右．产品性能的提高会导致产品价格的快速提高
C．G点性价比最差
D．G点性价比最好
14．下列对眼镜的评价角度比较合理的是( )
A．标准件少、牢固可靠、性能稳定
B．标准件少、价格便宜、人机关系好
Ｃ．人机关系好、牢固可靠、价格便宜
D．标准件多、性能稳定、操作复杂
15．分析题 雷达图评价法是表述评价结果的方法之一，如图为两件作品评价结果(图甲封闭图形的面积大于图乙封闭图形的面积)，请在仔细
研究封闭图形的面积和形状的基础
上．分析封闭图形的面积越大是否
作品就越好。
16．评价题 如图为一种新概念笔，请分析哪些方面体现了设计的创新、技术规范、可持续发展原则。
圆珠笔生产商“Pen Again"推出了一种新概念笔，跟传统笔不同的是．这种笔的尾部是分叉的。据说，这种笔的设计能够让人以更舒服的方式握笔，这样能让人避免因长时间书写而造成的手指疲劳甚至抽筋。这种笔因为材质、颜色的不同而价格分为3美元至65美元不等，用可降解塑料简易包装，其笔芯与市场上常用的小号圆珠笔通用
17. 试验题 许多公共厕所装有自动冲水式水箱，当水箱充满水时，自动向便槽冲水进行冲洗。经观察发现水箱每10mim冲一次，其实每20mim冲一次仍可以保持厕所的清洁。管理员告诉同学们，只要关小进水龙头就可以延长间隔时间。请你帮大家设计一个试验方案，准确地调节好水龙头，并计算一个水箱每年可以节约多少水费。(水箱大小为50cm×40cm×30cm．自来水价格为：1元／立方米)
18. 评价题 小林同学想对连接方式进行技术试验，为此他用三种连接方式（如下图)制作同一个结构用来承受压力请对这三个结构进行分析，哪一种连接方式强度最大 哪一种连接方式强度最小？
19. 试验题 如右下图所示，小燕子要对两组材料(纸、木材)进行受力对比试验。请你分析，试验的结果应该是哪一个能承受外力比较大，并结合你学过的知识，推测小燕子进行这个试验的目的是什么。
专题五 结构与设计
知识框架
结构与设计 认识结构 结构的含义
结构的类型
结构的受力
探析稳固的结构 结构与稳定性
结构与强度
结构与功能
设计简单的结构 结构设计案例
结构模型或原型的制作
欣赏经典的结构 结构设计案例的评价
复习要点
1．能从力学角度了解结构的概念，能对简单的结构实例进行分类。
2．能结合简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。
3．理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。
4．将结构的形状、材料、连接方式等方面对结构强度的影响运用到常见的设计，并对不同领域中的一些案例进行分析、优化和改进。
5．理解结构与功能的关系，能对一个简单的对象进行结构设计，绘出简单的设计图纸。
6．学会对结构的设计案例进行评价。
重点提示
1．结构与设计从空间和力的角度来考虑设计。从力学角度看，结构是指可承受一定应力的架构形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
每个物体都有其特定的架构形态，一个较复杂的结构由许多不同的部分组成、这些组成部分通常称为构件。当构件受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变．产生一种抵抗的力，称为内力。应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力达到某一极限值时．结构就会遭到破坏。
构件的基本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。有时，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用。
要注意各种实体、壳体、框架结构的受力特点，及其在设计中的仿生作用。
2．结构的稳定性是指结构在外力的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一，如果一个物体的结构不能有效地抵御常见外力的作用，那么该物体是很难承受负载而保持平衡的。影响结构稳定性的因素有多种，对于一个在地面可移动的物体来说，主要是重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑而的大小、结构的形状等。
结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。影响结构强度的主要因素是结构的形状、结构的材料、构件之问的连接方式等因素有关。
3．结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度的要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命。
无论是机械产品的设计还是建筑结构的设计，人们总是在满足功能要求的情况下，追求用最少(或最轻)的材料组成结构，同时追求结构的刚度或强度的最大化。
不同的结构设计．应考虑的因素各有侧重，但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。
4．结构欣赏主要从两个方面来考虑。从技术的角度：结构的使用功能实现，结构的稳固耐用．结构造型设计的创意和表现力，材料的使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。从文化角度：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映时代、民族、习俗方面特征，结构个性特征等。
例题解析
【例l】 吊扇在启动瞬间，吊杆的主要受力形式有( )
①拉力 ②压力 ③剪切力 ④扭转力
A．①④ B．①② C．①③ D．②③
（分析） 本题考查“构件受力的形式”。构件基本受力形式主要有拉力、压力、剪切力和扭转力等。拉力：物体所承受的拉拽力；压力：挤压物体的力；剪切力：两个距离近、大小相等、方向相反且作用于同一物体上的平行力；扭转力：反方向对物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。很多时候，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用，吊扇在刚刚启动的过程中，吊杆要克服吊扇的拉力、电扇启动时产生的扭转力。 答案：A
【例2】如图是钱塘江大桥，从结构的形态来看，横跨于两个桥墩之间的桥梁所属的结构类型是( )
A．实体结构 B．框架结构
C．壳体结构 D．组合结构
（分析）本题考查“结构的类型”。结构一般分为三种基本类型：实体结构、框架结构、壳体结构。大多数现代建筑物的结构是由若干种基本结构类型组合而成的。钱塘江大桥的桥墩是实体结构，横跨桥墩之间的桥梁是框架结构。答案：B
【例3】 如图所示为一张学生制作的小木凳。小木凳脚架之间采用的连接方式是( )
A．铆接 B．铰连接
C．榫接 D．焊接
答案：C
（分析）本题考查“构件连接的类型”。构件的连接类型比较多，金工有铆接、焊接、胶接等；木工有榫接、钉接等；按连接后的活动效果．可分为钢连接、铰连接。小木凳的四支脚架由几根横木段通过榫接而成。
【例4】案例分析题 如图Z-5-3，从结构强度的角度分析塑料板凳的凳脚设计成凹凸形状而不是简单的平直形状。
[提示] 塑料板凳的凳脚设计成半凹凸形，主要是为了提高凳脚强度。
(分析) 本题考查“构件的强度与结构的形状有关”。设计成凹凸形状．抗压强度提高。
自主练习
一、基本题
1．如图所示是竹、木混合材质的躺椅，其结构类型主要体现为( )
A．壳体结构 B．实体结构
C．框架结构 D．其他结构
2．一辆汽车停在一座桥上，桥梁承受来自汽车的( )
A．压力 B．拉力 Ｃ．扭转力 D．剪切力
3．一根材质匀称的木质横梁，长2．5m，截面规格为30cm×20cm，两端架在相距为2m的支撑墙上．如按竖摆和横摆两种方式(如图Z-5-5所示)摆放，则木质横梁的承重(上往下压)能力( )
A．如甲图所示竖摆方式承重大
B．如乙图所示横摆方式承重大
C．一样大
D．不确定
4．“康师傅”矿泉水的瓶子外形结构如图甲所示，A、B两处是矿泉水瓶壳的不同结构．A处有内环圈，B处没有。则A、B两处抵抗外界向内挤压(如图乙)的能力( )
A．A处比B处大
B．B处比A处大
C．不能确定
D．一样大
5．一颗高4m、树干直径约10cm的树移植到另一处，为了抵消外力对树的影响，采用细钢丝或竹竿固定，下列方法最不能达到目的是( )
A．用单根竹竿固定 B．用三根竹竿固定 Ｃ．用两根钢丝固定 D．用三根钢丝固定
6. 如图Z-5-7所示为可移动的篮球架，为了使篮球架前运动员更加安全，现需要增加稳定性，实施有效稳定性的方法有( )
A．增加底座后部面积
C. 底座后部加重
B. 减轻底座后部质量
D．减少底面积
7．古塔一般为砖木结构，其结构稳定性不是由下列因素决定的( )
A．塔基的面积 B．塔身高度
Ｃ．建造塔所用的材料 D．塔周围风的大小
8．评价题 小明设计了一种日光灯的安装方案，由于房间层高比较高．为安装方便，小明采用悬吊方案，设计图如右下图所示．只用一个挂钩，再通过尼龙绳与日光灯架连接。请指出该设计的不足之处．并提出改进方案。
9．试验题 如下图是学生用木材制作的衣帽架，连接方式有榫接、钉。根据设计要求，高度不低于lm，至少能挂四件衣服(每件约1kg)。现在要测试其稳定性，请设计一个测试方案。
10．分析题 过去农村地区人们用木制水桶在深井打水，常常要在水桶口的边缘绑上一个小重物，水桶降到水面时能自动侧翻，方便水桶进水．请根据所学的知识从结构的稳定性分析这一做法。
11．分析题 如图所示是意大利比萨斜塔。该塔向南倾斜大约5.5°．这意味着斜塔第七层的柱子比第一层要探出大约4.5m，但它没有倒塌。请分析比萨斜塔没有倒塌的主要原因．
二、拓展题
12．农用三轮车在转弯时，由于支撑面积小，比四轮车更易侧翻，为了保证行车安全，一般行驶中应该注意的是( )
A．尽量将物品放在两侧
B．尽量将重物搁在后面
Ｃ．弯道上快速行驶
D．弯道上放慢速度
13．材质相同、长度相同、截面积相同，但截面形状不同的直杆件，在杆件两端分别施加拉力和压力，则下列说法正确的是( )
A．抗拉能力一定不同，抗压能力有可能不同
B．抗拉能力一定相同，抗压能力有可能不同
C．抗拉能力一定不同，抗压能力有可能相同
D．抗拉能力一定相同，抗压能力一定相同
14．如图为一卫星整流罩的主视图。卫星整流罩的主要作用是保护卫星不受外界影响．免受各种气动力、气动加热的作用。从结构的类型来看，整流罩属于( )
A．实体结构 B．壳体结构
C．框架结构 D．组合结构
15．如下靠上边图是一张四脚小方凳的直观图及视图，由于天气干燥，榫接部位松动，出现左右摆动，小明准备用方木条、铁钉为原材料．进行加固．如下靠下边图所示，效果最好的方法是( )
16．如右图．椅子的脚粗细不一，一个人坐上去之后，关于A、B两处应力的
大小，下列说法正确的是( )
A． A处应力大．B处应力小
B．A处应力小，B处应力大
C． A、B两处的应力一样大
D．A、B两处的应力大小不能比较
17．下列因素对钢筋混凝土电线杆的稳定性影响最大的是( )
A．电线杆的直径 B．电线杆在地面处的截面积
C．电线杆周边风的大小 D．电线杆地下的深度
18．悬索桥上的绳索除了承受自身的重力外，主要是承受( )
A．压力 B．扭转力 C．剪切力 D．拉力
19．设计题 如图所示，一个厂家生产的铁质轴承座的模型，该产品在工作时．轴承座上方圆柱孔受力较小，且孔的内壁各处受力最大值相近。由于近年来钢材价格猛涨，为降低原材料成本，请你对轴承座的结构进行优化，并将优化的方案用草图表达。
20．分析题 大跨度承受压力一般用“人”字形梁，其结构形状如图所示，主要由四个杆件AB、AC、BC和AD组成，A、B、C为结点。AD为钢筋，杆件AB下方由螺栓拧紧。当A点承受向下的压力时，分析“人”字形梁构件AB、BC所受的主要外力，说明哪个构件更适合用钢筋。
21．分析题 如图，路灯立柱与底盘接头，试分析三角状筋板的作用。
22．分析题 如图．马达通过皮带带动轴转动，从力的角度．分析轴AB的主要作用。
专题六 流程与设计
知识框架
流程与设计 认识流程 流程的含义、意义
环节、时序
流程设计 流程设计应考虑的因素
流程设计的步骤
流程设计案例
流程优化 流程优化的内容
流程优化的条件
复习要点
1．能理解流程的含义及组成要件，了解流程对生产、生活的意义。
2．掌握几种常见的流程表达方式，能阅读简单的流程图。
3．能分析流程设计应考虑的基本因素，了解流程设计的基本步骤。
4．理解流程优化的意义及主要内容。
5．理解流程优化与设备材料等之间的关系。
重点提示
1．流程与设计是从设计对物化过程这一角度来考虑设计，它是一项活动或一系列连续的有规律的事项或行为进行的程序。可以理解为一系列按照一定顺序进行的活动的组合，也可以理解为为了一定的目的去做事情的顺序。流程设计对于指导人们的工作和生活，有效地组织生产起着关键的作用。合理安排生活中的流程，可以提高工作效率。
2．任何一个流程包含着时序和环节．
环节是指事件在发展过程中．总可以依据某种特征或方式把它分解为若干个小的过程。环节是一个相对概念，依据问题性质的不同和不同人的理解，环节的划分可能会有所不同，一个环节义可以分解成若干个“子环节”，子环节还可以再分。
时序是指随时间变化的发展经历，也就是“活动”的先后顺序；任何一项生产或生活活动都有一定的时序，它体现具体活动内容的先后关系，在这种先后关系中，有些步骤之间的时序是不可颠倒的，有些步骤之间的时序是可以颠倒的。
为了使流程的描述清晰可见，一般采用流程图来表达流程。常见的流程表达方式有文字表达、表格表达、图示表达等方式，有些场合还可以用模型表达、动画演示等。
3．生产中的流程设计，有着多方面的目标，需要进行必要的权衡。
4．生活生产中的技术改进或革新，多数出自对已有生产流程的整体改进或者是对其中某一环节的改进，其目的包括为了提高工作效益、降低生产成本、节约能耗、保护环境等，要树立流程优化意识。
例题解析
【例l】关于流程、时序、环节，下列表述错误的是( )
A．任何流程反映了一定的时序，体现出一定的环节
B．环节是一个相对概念，有些环节还可以再细分为许多子环节
C．生产中的时序是不可颠倒的
D．设计科学合理的流程，目的是为了提高质量和效率
（分析） 流程是一项活动进行的程序，必定有一定的环节，一定的顺序，其中的环节是相对的，可以再分，时序有颠倒和不颠倒两种，生产中的时序，有些是可以颠倒的．答案：C．
【例2】小张准备设计制作一个木质衣架，画好草图和视图后，在设计制作流程时，不必考虑的是( )
A．加工工具 B．加工精度 Ｃ．木料质地 D．原料成本
（分析）流程设计考虑的因素比较多，针对一个具体的设计方案．其流程设计主要从提高效率和产品质量方而去考虑，而不必考虑原料成本。 答案：D
【例3】炼乳生产需要经过一个环节，蒸发浓缩。即将原料奶中大部分的水分蒸发。原始的方法是在锅里直接给原料乳加热，使其中的水分蒸发，由于常压下，水沸腾的温度在100°C左右，即造成原料奶中的营养成分破坏，会使部分炼乳颜色发生褐变．又会造成炼乳制造成本居高不下(要消耗大量煤)。随着科学技术的发展，人们利用真空罐，在45～60°C，将原料奶的水蒸发，提离效率和质量。针对上述案例，下述说法错误的是( )
A．炼乳流程的优化建立在对生产工艺进一步认识的基础上
B．炼乳设备的改进．导致流程工艺的优化
Ｃ．炼乳流程的优化，综合考虑到浓缩、保持营养成分、降低成本等多种目的
D．炼乳流程的优化．主要表现在环节的减少
（分析）炼乳流程的优化建立在对乳品深入认识的基础上，炼乳流程的优化．主要是提高质量，减少能耗，在实际的操作工艺中，采用真空罐蒸发浓缩，还需要增加设备、增加环节。 答案：D
【例4】如图所示的阶梯轴，其加丁流程要经过许多环节，如铸造、粗车成形、精车、热处理、抛光打磨等。在设计该加工流程时，要实现的目标是( )
A．达到加工精度 B．达到材料表面光洁度
C．流程优化 D．达到阶梯轴的设计要求
(分析)机器的零部件加工，其流程的设计，是为了达到所有的设计要求。加工精度、表面光洁度都只是设计时要考虑的一部分因素。答案：D
自主练习
一、基本题
1．下面关于流程的叙述错误的是( )
A．在生产活动中．针对各种不同的生产过程和工艺要求，往往会有相应的流程
B．流程有几个或多个环节组成
C．流程中各个环节在时间上不能并行 D．流程是指若干环节随着时间的变化，依次完成的进程流
2．下列图表中，不是流程图的是( )
3．关于流程优化，下列叙述正确的是( )
A．流程优化一定要减少工期 B．流程优化一定要减少环节
Ｃ．流程优化必定要减少环节或减少工期 D．流程优化可能要增加环节
4．下列有可能属于流程优化目的的是( )
①提高工作效率； ②提高产品质量； ③保护环境； ④节约成本。
A．①② B．①③ Ｃ．④② D．①②③④
5．设计题 某科技小组制作一盏台灯的工序和所需时间如下：
请根据所学的知识，对这一流程进行优化设计。
6．设计题 如图，小明要将两块大小相近的桐木片A、B用瞬间粘接剂101胶水粘接，每块桐木片的规格为：2mm×25mm×60mm，叠加部分的长度约30mm。小明设计粘接, 流程如下：
a．在A桐木片的约30mm的表面涂101胶水
b．在B桐木片的约30mm的表面涂101胶水
c．搭接桐木
请分析小明设计的粘接流程的不足之处，并加以改正。
7．设计题 一张旧木质靠背椅，靠背处的横木档已经损坏．失去靠背椅的功能，现欲将其改为方木凳，如图。请设计将木质靠背椅改为方木凳的工序流程。(提示：用到锯、刨、木锉刀等工具)
二、拓展题
8．如图是一个法兰盘。下列有关法兰盘的加工流程，相对合理的是( )
A．铸造→车削→热处理以提高硬度→钻空
Ｂ．铸造→热处理以提高硬度→车削→钻空
Ｃ．铸造→车削→钻空→热处理以提高硬度
Ｄ．铸造→钻空→热处理以提高硬度→车削
9．图是清洗后的马蹄及其加丁产品——清水马蹄罐头。从原料到罐头，其制作工艺流程有以下环节：
预煮：将马蹄放入水中预煮。
清洗：洗去泥沙，用清水漂洗干净。
去皮：用小刀削去马蹄的主侧芽、根部、周边外皮。
装罐：将马蹄装人罐中。
杀菌：加热高温杀菌。
合理的流程是( )
A．清洗→预煮→装罐→杀菌→去皮 Ｂ．清洗→预煮→去皮→杀菌→装罐
Ｃ．清洗→去皮→预煮→装罐→杀菌 Ｄ．清洗→预煮→装罐→去皮→杀菌
10. 在流程中，时序体现了各环节之间的关系是( )
A．相互作用 B．相互制约
C．时间顺序 D．微观结构
11. 要求以A3硬卡纸为主要原料制作规格为297mm×50mm×20rnm的纸质梁，内部加强部分采用“M”型结构，外部为长方体，如右图所示。小明根据草图，设计了制作流程如下，其中合理的是( )
A．划线裁纸→内部加强部分粘接→折外套→折内部Ｍ型→外部封装
Ｂ．划线裁纸→折外套→折内部Ｍ型→内部加强部分粘接→外部封装
Ｃ．划线裁纸→折外套→折内部Ｍ型→外部封装→内部加强部分粘接
Ｄ．划线裁纸→折外套→内部加强部分粘接→外部封装→折内部Ｍ型
12. 读图作图题 小李准备用密度板仿制一张小板凳．小板凳由凳面、两块侧支撑板和前后两块紧固板组成，如图所示。小李设计的制作流程如下：
划线→五块板料锯割面刨平→紧固板与侧面支撑板钉接→表面油漆修饰
请你分析该流程，找出遗漏的环节，画出完整的流程图。
13. 操作题 一块规格为8mm×50mm×100mm的铁板，如图，现将其从A、B处沿点划线切去一个8mm×20mm×20mm角，要求切面不留棱角、毛边，在台虎钳上操作。请写出完成任务所需要的工具和具体操作流程。
14．读图作图题 小明和小李准备去植树。植树地点是一个小山坡，离小溪约10min的路程，两人准备的工具材料有小水桶、锄头，三根固定用的小竹竿、若干细绳，一株底部直径约5cm、高3m的小树。在出发前，小明和小李对植树的流程进行如下的初步设计，请你根据你所学的知识，对这个流程进行优化，并画出流程框图。
小李挖树坑→小明扶定小树，小李培土→小明提水→小李用小竹竿对小树固定→浇水
15. 分析题 张明和学校科技兴趣小组的几位同学到一家剪刀制品厂参观，了解剪刀的生产工艺。技术员拿出几把刀把上带有塑料套柄的剪刀，如图所示，请张明同学设计剪刀的加工流程。张明同学设计的流程如下：
请分析张明同学设计的剪刀制作流程的不妥之处。
专题七 系统与设计
知识框架
系统与设计 系统的含义 系统的含义
系统的基本特性
系统的分析 系统分析的基本方法
系统分析的一般步骤
系统的设计 系统分析的主要原则
简单系统方案设计
系统的优化 系统优化的意义
影响系统优化的因素
复习要点
1．理解要素、部分、结构、功能之间的区别与联系，了解构成系统具备的三个条件。
2．了解系统由哪些要素构成，有没有子系统，其内在的关系如何，系统的功能是什么：在系统功能中，哪些要素或子系统在起主要的作用。
3．通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性。理解系统的整体性在系统基本特性巾的地位，区别系统的动态性与环境适应性的区别。
4．初步掌握系统分析的基本方法，了解系统分析的一般步骤，了解系统分析的主要原则。
5．通过简单的系统设计分析，了解系统设计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、了解系统设计应考虑的主要问题。了解系统设计的一般步骤。
6．了解简单系统的方案设计所包含的几个环节。
7．掌握系统优化的概念，了解系统优化的意义。
8．了解影响系统优化的因素。
重点提示
1．系统的观点一般包含下列几个方面：
(1)系统是一个整体，不是各个要素的简单相加。
(2)系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。
(3)任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响整体功能的发挥。
(4)系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和，即通常所说的：1+1>2。
(5)不能离开整体去分析系统的任何一个组成部分。
(6)系统的各要素之间或系统与部分之间的相互作用、相互联系。
(7)任何系统都具有特定的功能。
(8)任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
(9)一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。
2．动态性与环境适应性的比较
动态性是系统本身的运动特性，强调自身运动变化，系统本身是引起系统变化的主要原因，动态性是系统中体现运动变化的永恒的规律；环境适应性强调的是外部环境对系统的影响，是外在因素促使内部变化，或者说由于外部的物质能量发生变化，系统被动地适应着周围环境的变化。从这两个方面可以看出，系统本身是运动的，同时也可以随环境的变化而运动。动态性与环境适应性实际上是系统运动变化的两种不同的方式。
3．系统分析的整体性与系统特性中的整体性
系统的整体性是指系统总是以一个整体的形式存在，而且总是发挥着整体的功能。尽管它是由各要素部分组成，但最后所表现的总是整体的特征。因此说整体性是系统本身的一个属性，是系统各要素构成的整体的意义指向，更多的侧重于系统产生的效果。 系统分析是对系统进行科学决策时的一种方法，整体性原则就是要求我们用整体而不是孤立的观点看问题。
4．系统优化的方法与方案
在系统优化中，目标函数：给定一个“函数”F(x)，以及自变量x应满足的一定条件，求x取怎样的值时，F(x)取得最大值或最小值。通常，称F(x)为目标函数，x应满足的条件为约束条件。从系统优化层面上来说，即是实现目标与限制条件之间的函数关系式。在多数技术设计中，需要对这个目标函数进行周密的运算，找出最合理的方法和方案。
约束条件：对目标函数产生影响而非人为调节的限制条件。
例题解析
【例1】下列关于系统要素与系统功能的叙述，正确的是( )
A．要素的功能决定系统的功能 B．系统的功能决定要素的功能
Ｃ．要素的变化引起系统的功能变化 D．系统功能发生变化，要素必然变化
（分析）本题考查要素与系统的关系。系统是由要素构成的，要素是构成系统的最主要的元素。系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。系统的任何一个要素发生变化时，都会影响其他要素的发挥，同时影响系统的整体功能。 答案：C
【例2】机器零件的胡乱堆积构不成机器系统，只有当它们按照一定的装配关系组合起来时，才能构成机器系统。这表明了系统的( )
A．整体性 B．动态性 Ｃ．结构性 D．相关性
（分析）本题考查“系统的基本特性”。系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，而是按照一定的关系组合成的一个整体．系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。而相关性是强调各要素之间及系统和要素之间的相互作用、相互联系。 答案：A
【例3】小张发现自己骑车特别费力。于是，他对自行车系统的各组成部分进行分析与研究，从车圈到轮胎，从链轮到脚蹬，最后排除了故障。下列选项与上面的案例无关的是( )
A．小张考虑到系统的整体性 B．小张对系统进行了整体性分析
Ｃ．小张对自行车系统进行了优化 D．小张进行了系统设计
（分析）本题考查系统的特性、系统分析的主要原则及系统的优化等内容。系统的整体性表示系统的最基本特性，它不是各个要素之和，系统的整体性是各要素所没有的。由于系统存在着整体性，于是就出现了系统的整体分析方法。对系统的优化是指在给定的条件下，根据系统的优化的目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化。本案例应该说与系统设计无关。 答案：D
【例4】 赵伟在家里看见母亲在阳台上晒衣服很不方便，就决定用自己学过的知识设计一个升降式晾衣架。他查阅资料，又对商店里的成品进行分析研究，最后采用图所示的设计图。请你用系统分析的方法来分析此晾衣架，指出不足之处，提出优化的方法．
[提示]图示的升降式晾衣架是一个系统，主要由三个部分组成：动力部分(摇手)、传动部分(绳索与滑轮)、目标部分(两根晒衣杆)。这三个部分组成一个晾衣架是有欠缺的，至少还缺少另外一个部分：制动部分。如果没有制动部分，那么，晾衣架就根本无法悬在空中。另外，当摇手一摇时，两根晒衣杆同时升降，这在操作上存在严重缺陷的。因此，还必须考虑两根晒衣杆分开控制。要在整体上实现功能的优化，在设计的时候必须充分考虑其科学性与实用性，可以进行以下几个方面的优化处理：
(1)制动部分应该与摇手连在一起．采用一种既操作方便、灵活，又容易实现控制的结构。而摇手应该是折叠式的，而且是内置式的结构。(如图所示)
(2)采用两杆分别控制，所以用两个摇手来分别控制。
(分析)本题主要考查学生是否能用系统分析的方法来进行具体的分析，让学生了解系统分析法是怎样进行分析，同时，还必须有理论联系实际的能力，实现具体的优化。系统分析的方法，其实就是用整体的联系的观点分析系统，发挥系统功能，实现系统目标的分析方法。如果要分析某个系统，就必须了解该系统的整个工作过程，了解实现其功能过程中可能会产生什么情况。
自主练习
一、基本题
1．台灯是一个系统．它由灯泡、支撑架、灯罩、开关、底座等五个部分组成。其中灯泡不能被称为系统的( )
A．环节 B．子系统 Ｃ．部分 D．要素
2．尽管杭州的道路建设年年有大的投入，但是，随着私家车的不断增加，杭州的道路反而变得越来越拥挤了。市政府对整个交通系统进行分析后，决定建设地铁．下列说法正确的是 ( )
A．有了地铁就能对交通系统实现优化
B．因为地铁速度快。才实现对交通系统的优化
C．因为地铁在地下运行，才实现对交通系统的优化
D．必须与其他交通工具及基础设施配套，才能实现优化
3．每个系统都由两个或两个以上的要素构成，而每个要素之问都有相关性。下列对系统相关性的理解．正确的是( )
A．各要素在系统的地位平等 B．各要素在系统的作系统的作用相同
C．各要素对系统整体功能的影响相似 D．各要素对系统的作用不同，但相互影响
4．阿基米德式螺旋抽水机是古希腊科学家阿基米德在公元前3世纪为了将水从大船的船舱中排出而发明的。这个系统属于( )
A．自然系统和人造系统 B．实体系统和抽象系统
C．自然系统和社会系统 D．人造系统和实体系统
5．系统论的创立者是( )
A．美国科学家维纳 B．美国数学家申农
Ｃ．美籍生物学家贝塔朗菲 D．美籍数学家冯-诺依曼
6．下列成语其含义与整体性无关的是( )
A．盲人摸象 B．只见树木，不见森林
C．头痛医脚，脚痛医头 D．见风使舵
7．认为“系统要素好，整体性能一定好，以局部说明整体”的机械论观点违反了系统的( )
A．整体性原则 B．目的性原则 C．相关性原则 D．功能性原则
8．水分子也可以看成一个系统，而水分子的性质与H、O的性质不同。这说明( )
A．系统要素之间相互影响 B．要素的性质影响系统整体
Ｃ．整体的性质不是要素所具备的 D．要素的性质可以分析出整体的性质
9．系统是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素组成的具有特定功能的有机整体，它与系统外环境的关系是( )
A．环境适应系统的变化 B．环境决定系统的变化
Ｃ．系统决定环境的变化 D．系统适应环境的变化
10．计算机鼠标是一个完整的系统。下列叙述中，不作为鼠标构成系统的条件的是( )
A．内部由电路及光电感应传感器等要素构成 B．有具体鼠标的功能
Ｃ．鼠标内部的要素都是相互关联的 D．鼠标的外形设计符合人机关系
11．进行系统分析的出发点是为了发挥系统的整体功能，目的是( )
A．了解系统结构 B．明白系统的原理
Ｃ．熟悉系统的运行过程 D．寻求最佳决策
12．一般来说，进行系统分析的初始环节是( )
A．收集资料，制订方案 B．分析计算．评价比较
Ｃ．明确问题，设立目标 D．检验核实．作出决策
13．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．系统的设计
14．下列针对汽车发动机起动系统的说法，错误的是( )
A．起动系统具有系统的所有特性 B．整体性是起动系统的重要特性
C．组成起动系统的各部分是相关的 D．起动系统的环境适应性就是动态性
15．分析题 笛卡儿方法论的主要观点是把复杂的问题分割成若干个简单的问题进行分析处理。他的理论对西方近代科学的飞速发展起到了巨大的促进作用。但直到阿波罗号登月工程的实施，科学家才发现，有的复杂问题无法分解，必须以复杂的方法来对待，因此导致系统工程的创生。请你用系统的观点分析，笛卡儿的方法论主要违背了系统理论中的什么原则。
二、拓展题
16．时钟由于运行时间久，内部齿轮磨损，动力不足，就会产生报时的偏差。这说明系统是（ )
A．动态的 B．综合的 Ｃ．适应环境 D．稳定的
17．时钟结构中的任何一个齿轮的损坏都会影响时钟的正常功能，这说明( )
A．要素决定系统 B．要素发生变化．影响整体功能
C．系统是各要素之和 D．整体功能大于各要素功能之和
18．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，如图。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．查阅国外地热泵技术系统的相关资料
B．实现热泵技术的可行性
C．系统的科学性
D．系统装置进行技术试验
19．新研制的汽车下线后，必须用检测系统进行完整的检测。该检测系统是指( )
A．管理部 B．技术部门 Ｃ．检测设备 D．检测流程
20．“二战”期间，美军的运输船要通过日军控制的海域，有被日本空军击沉的危险。如果在运输船上时装高射炮，可以使日军的飞机不敢低空飞行，从而有效降低被击沉的可能性，但由于加装高炮后会使每艘船的运输量减少，客观上运输船通过该海域的频次不得不增多，这义将增加被击沉的可能性。这个事例可以说明，系统优化的实现需要( )
A．减少约束条件 B．降低目标函数 C．降低影响因素 D．综合各种因素
2l．评价题 某中学生对自己家里的分离式水龙头(注：此水龙头主要用在公共场所，水龙头的旋扭部分与阀门部分可以随意分开，如图)进行仔细的观察、分析、研究后．结合挂锁与钥匙的结构特点(锁开时不能取出钥匙，锁合时才能取出钥匙)，发明了“锁式活动水龙头”。这种水龙头突出的优点是：当拔出旋钮时水龙头必然关闭水阀，如果正常使用时，则旋钮无法与龙头分离。这种设计有效地解决了因为停水时不知道阀门是否关闭(旋扭已经被取下)而造成大量水的浪费。
请结合系统的“整体性、相关性和目的性’’三个特性对该“锁式活动水龙头”系统进行评价。
22．分析题 从挂锁这个系统实例，来分析系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性五个基本特性。
【资料】铁挂锁主要是由锁芯、弹子、锁舌、钥匙构成。锁芯和锁体之间有一排等径的小孔，每个小孔中装有两只弹子，上面加弹簧。当钥匙插入时，每个孔中的两个弹子正好分在锁芯和锁体之间的结合面两边，从而带动锁舌滑动，锁也就打开了。当钥匙拔出或插入别的钥匙时．弹子在弹簧和钥匙的作用下参差不齐地穿插在锁芯和锁体之间的结合面上，因此，锁芯不能转动，锁也就打不开了。所有的弹子只要有一个蹩在锁芯和锁体之间的结合面上，锁就打不开。
23．巴蜀中学李双江、陈力维两位同学在第22届重庆市青少年科技创新大赛中展出了“交通信号夜间工作系统”，如图。发明者认为，深夜里信号灯的“黄闪”，车辆和行人都可以通过．对双方都不安全。而他们设计的系统，就是在红绿灯前一定距离的路面上安装地感线圈的同时，在斑马线两边装上红外线探头。红外线探头的作用就是感应是否有人在等待通过红绿灯。当地感线圈感应到有车辆过来时，如果红外线探头也感应到有人在等待通过红绿灯．它便会通过电路等设施，将信号传输到红绿灯，此时便会亮起红灯，并响起“请快速通过”的语音提示。而红灯亮的时间会根据斑马线的长短来设定。如果没有人等待通过， 车辆就会在红绿灯下“畅通无阻”。请简要对该系统进行分析，指出该系统在具体控制过程中的不足．从而提出新方案对该系统进行优化设计。
专题八 控制与设计
知识框架
控制与设计 控制的含义 控制的含义
控制的应用
控制的手段
简单控制系统的分析 开环控制系统的基本组成和工作过程
闭环控制系统的基本组成和工作过程
控制系统的方框图
控制系统的干扰因素
简单控制系统的设计 功能模拟方法和思维方法
控制系统的设计方案
复习要点
1．理解控制对象、控制目的和控制手段。了解控制在生产过程中对压力、温度、水位、光照、流量的控制；了解生活中电冰箱、洗衣机、空调机等现代化生活用品的控制技术，会分析典型的案例。
2．了解手动控制和自动控制的区别，了解机械控制、气动控制、液压控制、电子控制的区别．熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
3．能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，能确定系统的各个环节(被控对象、执行器、控制器、反馈环节)；能确定被控量(输出量)、控制量、输入量、反馈量、偏差量；能用箭头表示信息在系统中流动和传递的方向。理解其中的控制器、执行器、比较环节和反馈环节的作用。
4．能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素．并能分析尽可能避开或抑制干扰因素对控制系统影响的办法。能用功能模拟方法、黑箱方法对简单控制系统的组成方框及其作用进行分析。
5．了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量、画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计的方案。
6．能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置，学会调试运行，提出改进方案。
重点提示
1．控制的实现需要通过一定的手段．从控制过程中人工干预的情形区分，
知识框架
技术及其性质 技术的产生和发展 技术与人的关系
技术与自然的关系
技术对生活、生产、文化的影响
技术的性质 技术的目的性
技术的创新性
技术的综合性
技术的两面性
技术的专利性
技术与设计的关系 技术与设计的关系
人机关系的含义
人机关系要实现的目标
合理的人机关系
复习要点
1．知道技术是为了满足人类的需求和愿望而对大自然进行的改造和保护。
2．了解技术在保护人、解放人和发展人方面的价值。
3．了解技术对生活、生产和文化等方面的影响。
4．理解技术与自然的关系，能对典型案例进行分析。
5．了解目的性、创新性、综合性和专利性等技术的基本性质，理解技术的两面性。理解技术与科学的区别与联系。
6．理解技术与设计的关系。理解设计中关于人机关系的含义，熟悉人机关系在设计中要实现的目标。了解合理的人机关系在设计中的应用。
重点提示
1．技术产生、发展的原动力在于人的基本需求。任何技术的产生和发展都是人类有目的、有意识的活动结果。在这一活动中，技术与人类、社会、自然发生了联系。
2．人类依靠技术改造和利用自然时，应把握合理的尺度，注意对自然的保护。在这一过程中注意技术这把双刃剑对自然的影响，不能忽视一些技术或产品对自然可能造成的负面影响。人类不仅要改造和利用自然，更要爱护自然。
3．目的性、创新性、综合性、两面性、专利性等是技术的基本性质而不是技术的本质。技术是为了满足人类的需求而改变物质世界的活动，它具有目的性；技术发展需要不断地发明和革新，它具有创新性；技术的创新需要多学科领域的知识，它具有综合性；技术在造福人类的同时，因使用不当、使用过度或技术本身的问题有可能对人类、社会和环境造成不良影响，它具有两面性；技术作为创造性劳动的成果，凝聚着技术发明者和革新者的心血和智慧，为鼓励创新，国家建立了知识产权保护制度来保护发明和革新者的利益，它具有专利性。
4．技术的发展离不开设计，技术的目的是要解决实际问题，设计就是从问题出发，并围绕问题展开各项活动的一个求解过程。设计是技术的关键，是技术成果转化的桥梁和纽带，它促进技术创新。同时技术进步为设计提供了良好的平台，并促进人们设计思维和手段的发展，使创新设计得以实现。
5．人机关系是设计活动中要考虑的核心问题之一。这里的“机”是一个泛指的概念，除了通常说的机器以外，还可以是仪器、设备、工具等等，甚至是人所处的环境。所以人机关系研究的足人和产品、环境的相互作用及其合理结合，使设计的产品和环境系统适合人的生理、心理等特征。设计中的人机关系，需综合考虑高效、健康、舒适、安全这几个目标，而不是追求单一目标的实现。在实现合理人机关系的设计中，需处理好普通人群与特殊人群、静态的人与动态的人、人的生理需求与人的心理需求、信息的交互等几个方面的问题。
例题解析
【例l】 在结构、流程等设计中首先应考虑的是设计的目标和要求，这符合技术的( ）
A．创新性 B．目的性 C．两面性 D．综合性
答案：B
（分析） 本题考查技术的目的性。技术是为了满足人类的需求而改变物质世界的活动。人类有目的、有计划、有步骤的技术活动推进了技术的不断发展。结构、流程等设计中考虑的设计目标和要求就是人类的需求，这就是技术的目的性。
【例2】 如图所示，桔槔是中国古代最早使用的灌溉机械。它应用了杠杆原理，另一横杆中间悬吊，横杆一端接竖杆，系汲水器，另一端系重石，汲水时下按汲水器，使其装满水，稍用力即可提起。在杠杆原理发现以前，人类就已经在生活、生产中应用杠杆了。下列说法不正确的是( )
A．桔槔等杠杆的使用推动了杠杆原理的发现
B．桔槔的使用是技术活动
C．发现杠杆原理是科学活动
D．桔槔的使用既不是技术活动也不是科学活动
答案：D
(分析) 本题考查科学与技术的联系与区别。科学与技术是两个不同的概念：科学的任务是认识世界，它通过“发现”而获知；技术的任务是改造世界，它通过“发明”而产生。在科学与技术的关系中还应认识到人类在改造自然的过程中，发现了许多科学原理，应用这些原理了促进技术的进步；反之技术的发展也促进了科学原理的发现，例如人类是在普遍运用了各种杠杆之后，才将杠杆原理归纳出来。技术史比科学史长很多，早期技术推动科学的进步．现代科学原理的发现极大地促进技术的发展。
【例3】分析题 以下是汽车发展过程中的几款汽车，请结合汽车技术的产生和发展，简述汽车技术对社会生产、生活和文化的影响，
[提示]汽车使人们的出行更加方便快捷，人们的生活方式、出行方式、居住选择和休闲方式等随着汽车技术的发展而改变，这是汽车技术对生活的影响；福特“T”型车生产流水线能出现，加快了汽车工业的发展，同时提高了社会生产力，这是汽车技术对社会生产的影响：汽车发展到现在，不仅是经济增长的助推器，更对礼会变革有重要的推动作用，并进而影响到知识结构、文化习俗等，将逐步形成特有的汽车文明，这是汽车技术对文化的影响。
（分析）本题考查技术对社会的影响，技术对社会的影响从题中三个方面展开：社会生产、生活和文化。(1)社会生产：技术对生产的影响体现为极大地提高社会生产力．促进社会经济结构的变化，推动企业现代化的发展。(2)生活：技术促进社会生活方式的革命性变化．加速社会生活的现代化和全球化趋势等。(3)文化：技术发展丰富了社会文化的内容，对社会文化和教育等方面产生极大的影响。
【例4】分析题 如图所示是一种新型交通信号灯，与普通交通信号灯不同的是，它的红、绿两种灯的形状不同。请分析这一设计满足了哪类人群的需要，其优点是什么。
[提示]该交通信号灯不仅考虑了普通人群还兼顾了红绿色盲这一特殊人群的需要。它的优点有：(1)对于普通人群来说“绿”灯的竖放(表示向前行)与“红”灯的横放(表示停止、禁止)与“绿灯行、红灯停”这一交规十分吻合；(2)对于红绿色盲的人来说，红、绿两灯的形状不同可以用来区分红绿灯。
（分析）本题考查合理人机关系的应用需考虑的因素。为了实现人机关系的目标，需考虑以下几个方面：普通人群与特殊人群、静态的人与动态的人、人的生理需求与人的心理需求、信息的交互等。
自主练习
一、基本题
1．下列有关技术性质的说法，不正确的是( )
A.技术是为了满足人类的需求而改变物质世界的活动，但人类在这一活动中应注重对自然的保护
B.技术是创新活动的结果，技术要发展，必须创新
C.专利性是技术的基本特性．它随技术与生俱来
D.技术的产生、应用一般需要多学科的知识
2．如图所示的儿童座椅，它前面护栏的设计从人机关系角度分析，主要是考虑( )
A．信息交互 B．安全 C．健康 D．舒适
3．下列不属于技术活动的是( )
A．把镭应用于肿瘤的放射治疗
B．美国用贫化铀制造了一种高效的燃烧穿甲弹一一“贫铀弹”
C．居里夫人发现镭
D．在热中子反应堆用同位素铀235作为核燃料
4．以下设计中不是为了实现人机关系中的“安全”这一目标的是( )
A．台式钻床装有防护罩 B．楼梯装有护栏
Ｃ．笔杆的握笔处设计成弧形 D．浴室的地面装防滑砖
5．下列有关技术与设计关系的叙述，不正确的是( )
A．创新设计促进技术发展 B．技术水平制约创新设计
C．技术是设计的平台 D．脱离技术发展水平．创新设计也可实现
6．“新药研发体现着生命科学……参加本项目的单位共有10多个，除了生物类的研究所外，还有资源环保类的南海海洋所、高技术类的上海有机所、大连化学物理所、物理化学技术所等这种整合，跨越了地域和学科的局限，实现了技术优势和地域资源优势的集成，实现了东西部联动，”这段话体现了技术的( )
A．综合性 B．目的性 C．两面性 D．创新性
7 下列几幅图分别表示的是燧石手斧(无柄)、石刃刀(带柄)、在带有石制刃片的斧和锛上安装柄，是人类发展历史上曾经出现过的几款手斧。下列说法正确的是( )
A．无柄手斧、石刃刀等可以保护人类
B．由“无柄手斧”发展到“在带有石制刃片的斧和锛上一安装柄”发展了人的思维和制作工具的能力
C．带柄斧的出现解放了人的体力
D．以上都是
8．分析题 某服装企业针对小学生服装易脏难清洗的特点，把新材料纳米技术与服装面料结合，研发了纳米防污面料，有效地解决了洗涤去污的问题，并对该新成果申请了专利。同时，根据儿童身体特点，利用计算机辅助设计，并综合应用平面、立体裁剪技术，让新产品更有创意、更舒适、成本更低．
(１)从技术的性质分析该服装产品的研发过程，说明该过程体现了技术的哪些性质？（请举出三点)
(2)如果你是设计师，针对学生袖口易脏的问题，你在设计中会采取什么办法解决这一问题 请提出一条意见．
9．分析题 操作电脑时发生的人机关系有哪些 请列举三项。
10．评价题 如图所示的是水表显示装置．从人机关系角度指出这项设计的不合理之处，分析其存在的问题，并提出修改方案。
11．分析题 阅读资料．回答问题．
资料一：鞋的产生与自然环境、人类的智慧密不可分， 远古时代，土地的高低不平，气候的严寒酷暑．人类本能地要保护自己的双脚，于是就出现了鞋：简单包扎脚的兽皮、树叶，便成了人类历史上最早的鞋．
资料二：鞋成型的过程：借助模具裁剪鞋帮，鞋帮缝合，在鞋楦上成型，把鞋底和鞋帮缝合起来(如图)
资料三：沃林通过电脑辅助设计改进了制造流程，根据沃林的设计，一般来讲，一双鞋子的鞋跟可以变换3个高度．在改变鞋跟高度的同时，保证了鞋帮和鞋底都一如既往的舒适。对于女人来说，或许这种鞋的出现能够让生活变得简单随意一些．
(1)请举例说出鞋子满足了你的哪些需求。(列举两项)
(2)设计和制造鞋子时需要应用哪些技术知识 (列举三项)
(3)资料三 体现了技术的哪些性质？(列举两项)
二、拓展题
12．以往技术图样都是手工绘制的，修改十分繁琐，随着电子技术尤其是电脑技术的发展，有专门的画图软件为设计师提供了先进的设计手段，并为无纸化生产提供了可能。这体现了 ( )
A．技术的发展为设计创新提供了条件 B．技术的发展和设计无关
Ｃ．设计制约技术的发展 D．技术就是设计
13．如图所示，在集体办公条件下，办公室桌椅中间一般用挡板隔开，这种设计是为了满足（ )
A．人的心理需求 B．人的生理需求
C．动态人的要求 D．信息交互
14．如图所示，城市霓虹灯在美化城市的同时也有它的负面影响，下列不属于其负面影响的是( )
A．浪费能源 B．光污染
C．废弃的灯管污染环境 D．价格昂贵
15．分析题 三门峡水库是黄河上第一个大型水利枢纽工程．水库建成后，虽然给黄河下游防洪和灌溉、发电等方面带来了巨大效益，但在建造的当时由于没有充分考虑排沙，泥沙淤积问题日益突显。请从技术与自然的关系，对本案例进行分析。
16．评价题 某网络书店推出的Kindle电子书装置。该装置与一本平装书大小差不多，可以同时储存200本书，记忆体可扩充。电池续航30h，同时具有无线传输功能，机器的外形和按键的排布，让人如同拿一本书一样，两侧都有长条的翻页按键，不仅方便了不同姿势下的阅读，而且照顾到左右手的习惯。大屏幕黑白画面和字体，突破以往产品的局促小屏幕。该书店通过Kindle推出免费试读，读者可以在60s内便能接触到任何一本书的理念，刺激读者的阅读兴趣，然后决定去购买整部书，这同时又可能降低图书库存风险。根据以上材料分析：
(1)与传统书籍相比，该产品满足了人们哪些需求 (列举两项)
(2)该产品有哪些创新之处 (列举两项)
17．分析题 “我国第一个自主研发的软质秸秆发电项目已成功投入运行。将秸秆送进锅炉，在完全燃烧以及废弃物处理方面的技术都比较成熟了．但是把秸秆从田间地头运输到工厂车间．其中的储运、打包以及预加工过程，却对农业机械提出了很高的要求……”可以说．利用秸秆发电带来的是一次机械领域，乃至农业生产方式的大变革。根据以上材料，请问：
(1)秸秆发电需解决哪些技术才能成功投运？（列举三项)
(2)解决废弃物处理技术会涉及哪些学科知识 (列举两项)
18．设计题 椅子设计中的一些尺寸需根据人的身材来确定，这样的设计可以让人更舒适。现要设计一把教师用的、带扶手的办公椅，请你从人机关系角度来考虑：
(1)从下表中选出设计所需的数据。
定义 设备高与身高之比
……设备和用具的高度与身高的关系 洗脸盆高度 垂直踏棍爬梯的空间尺寸(最小值，倾斜80°～90°) 手提物的长度(最大值) 桌下空间(高度的最小值) 工作椅的高度 轻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点的距离 ………4／92／53／81／33／133／141／6l／62／133／20
(2)在设计中，办公椅的座面，一般向后倾3°左右(如图所示)，请分析这一设计要求的原因。
19．评价题 指出电脑键盘手指所接触的按键符合人机关系的两个设计点。
专题二 设计的过程
知识框架
设计的过程 发现与明确问题 发现问题的一般方法
技术问题内容和价值的判断
列出具体设计要求
制订设计方案 信息收集和处理
设计分析的基本思路
产品设计分析的三要素
选择材料和标准件
制定设计方案
比较、权衡并选择设计方案
设计的一般原则
模型或原型的制作 工艺的含义及常见工艺的种类
常见工具设备及简易加工方法
加工艺的选择与操作
简单产品的模型或原型的制作
产品外观的润色
复习要点
1．能在日常生活中发现问题，掌握发现问题的一般途径与方法。
2．能明确问题的内容，并判断该问题是否有价值。
3．能收集和处理信息，并能列出具体的设计要求。
4．理解设计的一般原则，各原则之间的相互关系，会用设计的一般原则来评价作品。
5能对设计对象进行设计分析，并能制订出设计方案，能用草图或文字对设计方案进行说明，能对设计方案进行比较和权衡．
6．知道标准件的作用，能选择合适的标准件。
7．知道常用的加工具、设备和加工方法。
8．掌握金属材料的加工工艺、加工方法、加工工具和设备、操作要领及注意事项等。
重点提示
１．设计过程是将设想转变成最终产品的过程。设计过程以产品设计为依托．从问题的发现开始，经过设计方案的制订、原型与模型的制作、方案的优化，直到最终方案的确定，形成了一个完整的设计过程。
2．发现与明确问题是技术设计过程的首要阶段．是明确问题的前提．是设计过程的第一步。明确问题的内容，确认问题的价值，可以为分析问题解决的条件及实现的可行性、提出设计要求奠定基础。
3．明确设计要求、标准与限制。设计标准就是根据产品或系统的关键元素、特征以及所要达到的目的而为设计建立的一系列参数，在功能、大小、安全、外观、耐用性等方面要达到一定的标准。它是设计者设计的依据，设计者依据设计要求，构思各种可能解决问题的方案。限制是设计所受到的制约，如时间限制、成本限制、环境限制等。
4．制订设计方案是技术设计过程中的重要环节。
信息收集是根据设计选题的要求，有针对性地收集与选题相关的信息与资料。常见的方式有：实地调查、访问有关人员、借助媒体和因特网、查阅图书资料、进行专家咨询、调查市场现状等。信息收集要做到全面、准确、真实、实用。
设计分析要根据设计的具体要求进行开放性思考，归纳起来，这些因素分别归属于产品本身、使用者、使用环境，即“物”、“人”、“环境”三个方面。设计分析时，也要根据设计要求对产品的各个组成部分进行分析。
标准件是指经优选、简化、统一给以标准代号的零件或部件，包括紧固件、连接件、密封件、滚动轴承、螺孔型材等七大类。选择标准件，既可以简化制作过程，又能实现通用通换。
制定设计方案是设计者在一定的调查研究和设计分析的基础上，把自己设计的东西，按照一定的设计原则和设计规范，用文字、图表、模型、语言等呈现出来的过程。
通过比较和权衡．能在多个方案中选定满足设计要求的最佳方案或集中各种方案的优点来改进原有方案。比较各个方案的外形、结构、功能等特点要求，明确各个方案对设计指标的符合程度。权衡各个方案的优点和缺点，从中选择最佳方案。抓住设计的核心与关键，是权衡设计方案的必要条件。
5．制作模型(或原型)是技术设计过程中的一个重要环节，也是一种技术方法，它可以使设计对象具体化，有利于设计者把握设计的可能性。模型在不同的阶段有不同的作用。
工艺是指利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理．使之成为产品的方法。常见的工艺有加工工艺、表面处理工艺、装配工艺、铸造工艺和检测工艺等。金属材料的加工包括划线、锯割、锉削等工序。
例题解析
【例1】 1816年，法国巴黎的市郊，有一群孩子正围着一堆木头玩耍。一人用大铁钉在木头的一端敲打．其余人在另一端把耳朵贴在木头上听。这时，法国医生勒内·雷奈克为一位患心脏病的贵妇看病后回来恰好路过此处，圆木的敲击声启发了雷奈克．他做了一个木管子给病人听诊．后来又做出喇叭形的象牙管，上面安装了两根柔软的管子，这就是世界上第一个听诊器。
上述材料中。法国医生勒内·雷奈克发现问题的途径和方法是( )
①调查问卷；②观察日常生活；③技术试验；④技术研究。
A．①②③④ B②③④ c．①②③ D③④
答案：B
(分析) 本题考查发现问题的一般方法。我们不仅应有主动发现问题的意识，而且应掌握一些发现问题的途径和方法，其中观察日常生活是最容易发现问题的途径和方法，因为日常生活是我们赖以生活的基础，它往往蕴藏着丰富的问题资源，是我们最熟悉和最容易找到问题特别是有价值问题的地方。
【例2】下列产品不可能是标准件的是( )
A．螺钉 B．垫圈 C．螺母 D．锁
答案：D （分析）本题考查选择合适的标准件。在进行材料和部件的选择时，要尽可能地选择合适的材料或标准件。标准件是指经优选、简化、统一给以标准代号的零件或部件，包括紧固件、连接件、密封件、滚动轴承、螺孔型材等七大类。使用标准件可以简化制作过程，节约设计力量，实现通用互换。标准件的集中生产，不仅有利于先进工艺技术的使用，还可有效地提高产品质量．降低生产成本。
【例3】右图中操作方法正确的是( )
答案：C
（分析）本题考查金属材料的加工工艺。锯割前应把材料夹持在台虎钳上．通常情况下。锯割线应在台虎钳钳口左侧10～20mm处．锯割线不能太靠近台虎钳(易对台虎钳造成破坏)，也不能离台虎钳太远(操作时不稳)。右手握紧锯弓的手把，左手轻轻扶在锯弓的前端，锯割时，右手推进施力，推据加压。回拉不加压，锯程要长，推拉要有节奏。
【例4】分析题 “大头贴”一直深受青少年的喜爱。如果再给它配一个精美的、有个性的相架那就能更好地展现学生自己的风采。如果有学生要给自己的大头贴照片设计一个相架，请从“人”、“物”、“环境”三个方面做出设计分析。
[提示]设计分析要考虑三要素：“人”、“物”、“环境”。“人”主要考虑设计所涉及的对象是学生，学生的特点是生动、活泼，追求时尚、有个性、简单的基础上追求精致等，色彩大方、明亮、欢快等；“物”是产品本身．要求结构简洁、合理，大小适中，取材容易，成本不高，又要配合大头贴照片使用，两者要能合为一体等；“环境”指设计时既要考虑该相架是放置在书桌上还是挂在墙上，又要考虑该相架的设计和制作不能对周围的环境造成不良影响。
（分析）本题主要考查学生对技术设计分析的理解和应用。合理的设计分析是成功进行技术设计的第一步，分析得当可以指引以后的技术设计少走或不走弯路。在设计过程中所涉及的人是一个具体而又明确的对象，这个案例指的是高中生．这就要分析高中生的学习、生活特点及生理、心理特点。“物”就是产品本身，包括功能、造型、材料等．但人的需求在很大程度上决定着产品的设计。另外．产品又是在一定的环境中使用的，必然受到环境的制约，并对环境产生影响。因此，任何产品的设计不是孤立的，而应该综合考虑“人”、“物”、“环境”三要素。
【例5】设计题 现代人离不开自行车，自行车无噪声、无污染、质量小、结构简单、造价低廉、使用和维修方便，既能作为代步和运载货物的工具，又能用于锻炼身体。自行车自问世以来，人们 一直在不断地改进和完善它。请你从辅助功能方面(即在自行车上合理增加新的功能）对如图所示的自行车作进一步的完善，列举四点
[提示]能针对辅助功能方面有所列举即可。
①改善车座结构，增强柔软性、抗震性；
②使车座便于空气流通，减少臀部积汗；
③车体安装消解震动力装置；
④安装防滑、防倒装置；
⑤增加健身装置……
（分析）这是一道综合题，目的是使学生能从平时熟悉的事物中主动地去发现问题，寻找固有事物的不足，发现希望。发现问题与明确问题是设计过程的起点，而发现问题又是明确问题的前提，因此，能不能发现问题，特别是主动地发现有意义、有价值的课题，培养问题意识。对学生掌握设计的一般过程，迈好设计的第一步非常关键。
在设计过程中，学生要考虑设计时所受到的主、客观限制因素，力求简单、可靠、可行。在构思过程中。学生肯定会提出很多设计方案，要进行方案的筛选。而绘制草图是一种基本的设计能力。是一种容易交流的技术语言。在草图中还要作一些必要的文字说明。
自主练习
一、基本题
1．钻头(即麻花钻)是机械行业中用途最广泛和最常用的消耗性工具。小张在工厂修磨钻头的实践中发现手工修磨钻头无依靠及参照物，影响到工作的精度和质量，于是开发研制了 “钻头刃磨器”。成功地解决了磨钻头困难的问题。“钻头刃磨器”课题的发现来源于( )
A．观察日常生活 B．技术试验和技术研究 C．收集信息和分析信息 D．专家的指点
2．当肥皂被用到最后一点时，为了充分利用肥皂，有人在肥皂中央加了一块小方木块，这样洗到最后，肥皂都得到了充分利用。设想虽好，但带木块的肥皂始终没有得到推广和应用，这可能是因为( )
A．不符合基本的科学原理 B．弊大于利
C．生产时质量不好 D．应用范围狭窄
3．制作模型时，从学生的角度出发，一般要考虑的因素包括( )
①尽可能废物利用；②尽可能使用标准件；③加工时要减少对复杂设备的依赖：④尽可能美观精致。
A．①②④ B．②③④ Ｃ．①②③④ D．①③④
4．在学生设计简易手电筒的过程中，需要对简易手电筒的各个部件进行设计分析，下列分析不合理的是( )
A．手电筒的主要功能在于照明，一般要选择质量好的小灯泡
B．在设计的时候要考虑使用何种型号的电池
Ｃ．开关起通断电源的作用，选择时要注意是否符合学生的需要
D．手电筒筒身部分主要起美观作用
5．一天中午，小明的妈妈把刚洗好的衣服挂在阳台的晒衣杆上，突然一阵大风刮来、刚晒好的衣服和衣架一起被风吹到楼下，当时小明就想，如果用一种方法把衣架固定在晒衣杆上，那就能避免发生此类事件。于是小明决定设计制作一款防风衣架。
(1)要制作防风衣架，在设计和制作过程中需要收集的信息有( )
①调查有关信息，了解衣架脱落的原因； ②了解已有的防风衣架的结构特点： ③用何种材料进行制作； ④如何对防风衣架进行评价，
A．①③④ B．①②④ Ｃ．①②③ D．②③④
(2)防风衣架的设计重点应该在( )
A．是否美观 B．挂钩的结构 Ｃ．所用材料 D 尺寸
(3)设计防风衣架要考虑的因素有( )
①具有防风功能；②制作方便；③结构简单；④拿取方便。
A①②③ B．②③④ Ｃ．①③④ D．①②③④
6．我们在设计制作的过程中，为了降低制作成本和制作难度，常希望使用一些“标准件”，下列对于“标准件”的理解，正确的是( )
A．国家给予统一标准代号的零部件 B．经国家检验合格或免检的零部件
Ｃ．全国统一价格的零部件 D．已经获得专利并得到保护的零部件
7．划线就是在待加工的材料上用相应的工具划出加工部件的轮廓线或基准线的过程，在金属材料的加工的划线工艺中，不需要用到的工具为( )
A．划规 B．划针 C．手锯 D．钢直尺
8．加工小木凳一般不需要用到的工具是( )
A．锉 B．尺 C．刨 D．锯
9．分析题 下列是用方钢加工锤子的一些基本操作，请按正确的顺序排列加工步骤：
A．划线 B．选料 C．钻孔 D．锯割 E．锉削 F．攻丝
10．分析题 吕静同学发现公园里跷跷板的设计存在缺陷，使用时两边必须有体重基本相同的参与者．并且是你上我下的单调的机械运动，于是她设计制作了一种软着陆单人安全跷跷板(如图Z－2－3)。该新型跷跷板下方装有弹簧，杆的高低可调节，结构简单美观，性能安全可靠，娱乐性强。
(１)根据案例，说一说吕静同学发现问题的途径，并再列举其他发现问题的途径。
(2)指出该作品在安全方面的优点。
11．评价题 针对热水瓶的缺陷，提出两种改进方案。
热水 热水瓶因为重心偏高容易倾翻．会烫伤人。
12．设计题 下雨天，大人需一手抱小孩子，一手撑雨伞，再也腾不出手来拿东西了，请你为此设计一把雨伞，方便地解决这个问题。用草图表达出来，并进行必要的说明。
l3．操作题 高二(2)班的通用技术操作课上，同学们学习锯割的方法，结果一节课下来，锯条断了近20根。锯条是锯割操作中比较易损坏的消耗品，请你分析造成锯条折断的三种可能的原因。
二、拓展题
14．小张要设计一款多用梯子，他收集信息时不必考虑的是( )
A．前人研究多功能梯子的案例 B．连接部分的结构设计
C．是否申请专利 D．梯子的材料
15．张红同学制作的便携式小凳，凳面采用中空的盒式结构，在评估的过程中又听取了大家的意见，将凳脚板由原来的形状(如图甲)增开了缺口得了一个“肩”(如图乙)。这是考虑到( )
A．使外观更加美观 B．使结构强度得到增强
Ｃ．使质量进一步减小 D．使成本进一步降低
16．从明确问题的价值角度分析，你认为以现有的技术水平，下列想法或设计合理的是( )
A．水变油(把乳化剂加到水中后，水就能像油一样燃烧，并带动汽车前行)
B．永动机(只需一个初始的力量，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不停地做功)
Ｃ．雷电利用机(利用雷电为人类造福)
D．手语翻译器(将手的运动转化成电脉冲，通过电脑软件再将脉冲翻译成文本)
17．下列说法错误的是( )
A．起锯时要求起锯角要小，行程要长，压力要小，当陷入工件2～3mm时，才能正常锯割
B．锯割时．推锯加压，回拉不加压，推拉要有节奏
C．在锉刀操作的过程中，要使锉刀平稳而不上下摆动
D．锉削时．推出时稍慢．回程时稍快．动作要自然协调
18．分析题 (1)如果你是消费者(作为一个高中生)，你对台灯的设计有什么要求？(列出四点)(2)如果你是生产者，你对台灯的设计有什么要求 (列出四点)
对台灯的设计要求
消费者
生产者
19．技术操作题 小明要加工一个简易小铁锤．铁锤锤头准备用圆钢制作，需要达到的加工要求为：长50mm、两端表面光洁、垂直度高等。
(1)请用方框图表示出铁锤锤头的加工过程。
(2)这一加工过程需要用到哪些工具 (举出四种)
(3)锯割有哪些安全操作要求 (举出两点)
20．技术操作题 这是同学们在锉削操作时常使用到的几种工件固定和操作方法。你认为它们合理吗 简单说明理由；
专题三 设计的交流
知识框架
设计的交流 交流设计的想法和成果 设计想法和成果的交流
有价值信息的提炼
技术语言的种类及应用 一般机械加工图，了解线路图效果图、正等轴测图
绘制简单草图、三视图
简单形体尺寸标
复习要点
1．能选择恰当的方式交流设计的想法和成果。
2．会在交流中提炼有价值的信息。
3．能识读一般机械加工图，了解线路图、效果图，知道技术图样所表达的意思
4．能绘制草图、简单的三视图以及流程图、控制框图等。
5．能标注简单的形体尺寸。
重点提示
１．在发现与明确问题阶段，需要进行技术交流，通过与不同人群的交流，获得需要解决的问题，明确有价值的问题。在发现与明确问题的基础上，需要通过各种渠道进行交流，尽可能广泛地收集设计所需要的信息，提出各种设计想法，用草图来呈现自己的设计方案，在相互交流的基础上，依据一定的条件对各种想法进行筛选，确定最终的设计方案。在制作模型或原型阶段，要求绘制可以进行技术交流的技术图样，制作模型或原型进行展示。在测试评估和优化阶段，要重视公众的意见，与公众进行交流，对公众进行调查，以明确改进的方向并向专家、潜在客户、用户征集优化意见。
2．利用调查问卷获取所需要的信息是发现问题与明确问题常用的方法，不仅要在交流中为他人提供有价值的信息，而且要利用交流从不同人群中获得有价值的信息。在设计的交流过程中，应当注重提炼关键的技术信息。对他人所提出的理念、信息、意见要做客观的、有意义的、实事求是的分析，要能敏感地抓住他人的意见、建议中的创新点或对自己设计活动富有启发意义的部分，用以改进自己的设计，从而使交流的过程成为改进自己的设计、开阔自己视野的过程．．
3．技术语言具有多样性、简洁性和通俗性。用口头语言表达设计内容方便、灵活，技术图样使设计表达更直观、高效、准确和长久，图表可以方便地呈现设计构思方案、激发灵感和进行比较，计算机演示、网络语言逐渐成为重要的技术语言，技术符号、文字说明、肢体语言等也可以用来表达技术设计。
例题解析
【例l】设计交流的方式一般不会用( )
A抽象画 B．图表 C．模型 D．计算机演示
答案：A (分析)本题考查“交流设计的想法和成果”。设计的交流可以通过多种方式进行。这些方式包括语言、文本、技术图样、图表、模型、计算机演示、网页等。具体方式的选用可根据不同的场合、不同的日的、不同的要求、不同的对象等因素进行选择。图表、模型、计算机演示都是设计交流的内容。，而抽象画表现的是一种艺术风格，是虚构的不会在现实世界存在的模型，抽象画作品既不能描绘、表现现实世界的客观形象，也不能反映现实生活，所以一般不会作为设计交流的方式。
【例2】 下列属于技术语言的是( )
A．演员优美的舞蹈动作 B．交通警察的指挥手势
Ｃ．聋哑人讨论服装穿着的手语 D．国旗班标准的升旗动作
答案：B (分析) 本题考查“交流设计的想法和成果”。技术语言是设计交流的基础，设计交流是有内容的，设计交流的内容包括交流设计产品、设计方案、设计构思等。设计交流是有目的的，为了发现明确问题、提高设计水平、解决设计缺陷等。交通警察的指挥手势内容是告诉交通参与者进行相关的技术动作，或行或停等，目的是交通警察设计好路面上交通活动的方案后，将设计方案告知交通参与者，所以交通警察的指挥手势是技术语言。而演员优美的舞蹈动作一般只是让观众产生一种愉悦感，最多传达一些简单的故事情节，国旗班标准的升旗动作，会激起人们的爱国热情，两者都没有设计相关内容的交流。而聋哑人的手语虽然在进行热烈的交流．其内容却不是关于技术设计的。
【例3】分析题 通用技术教师要求同学们对教室的门进行改进设计，为此，同学们准备设计一份调查问卷向全班同学进行调查。请你设计该调查问卷的主要内容。
[提示] 门的形状、门的材料、门的颜色、门把手的人机关系、门锁使用方便性、门框大小、合页灵活性、门的定位、门发出的噪声等。
(分析)本题考查“在交流中提炼有价值的信息”。正确设计调查问卷是利用调查问卷发现问题的关键，特别是确定一些可能会产生问题的内容。根据调查的目的，应确定更多的调查信息资料，并在此基础上进行问题的设计与选择。就教室的门而言，显然要涉及门的形状、门的材料、门的颜色、门把手的人机关系、门锁使用方便性、门框大小、合页灵活性、门的定位、门发出的噪声大小等，这些都有可能发现其中的问题，都可能是我们改进设计的对象。
【例4】分析题 现代化通讯技术使我们可以方便地进行各种调查，从中提炼、发现问题。如果我们需要对全班同学的家长进行一项关于学生用餐具的调查，在已知所有家长都有以下四种联系方式的情况下，准备用固定电话、移动电话、传真、电子邮件四种方式进行调查．请列表格从时间、必要性、可靠性等角度简单地分析这四种调查方式的优缺点。
[提示]
固定电话 移动电话 传真 电子邮件
优点 可进行比较长时间的交谈。可以立即获得回答。可以临时增减或改变话题。 可以立即获得回答。基本可以立即找到调查对象，可以临时增减或改变话题。 能获得详细的文字资料。没有时间限制．可自动传送与接收。对于难以直接回答的问题较无抵触情绪。成本比较低。 能获得详细的电子文稿。没有时间限制，可自动传送与接收。对于难以直接回答的问题较无抵触情绪。成本最低。
缺点 详细记录成为调查的文字信息有困难。可能调查对象不在电话机旁。成本比较高。 电话费贵，成本最高。只能询问简短的问题。无法留下详细的文字资料。 不能立即获得回答。无法感觉到调查对象的态度。难以确认是否调查对象本人。 不能立即获得同答。无法感觉到调查对象的态度。难以确认是否调查对象本人。不能确认调查对象近期是否上网。
（分析）本题考查“在交流中提炼有价值的信息”。以询问的方式收集和获取信息、发现问题的方法称为询问法。其中，询问法包括直接询问法、间接询问法；集体询问法、家庭走访询问法、个别询问法等。间接询问法又可以通过电话、传真、邮件、QQ等多种现代化通讯方式进行，在具体运用询问法时，要依据时间性、必要性、可靠性等多个方面进行合理选择，在保证能提炼有价值的信息前提下，要全面了解各种现代化通讯方式的运作方式、产生费用、具备条件等。
自主练习
一、基本题
1．设计交流的目的并不是为了( )
A．找到自己设计中的不足 B．取得别人现成的最好方案
Ｃ．获得帮助 D．发现自己设计中存在的缺陷
2．网格法徒手画草图时( )
A．与地面垂直的线画成水平线 B．与地面垂直的线按网格上的斜线画
Ｃ．与地面平行的线画成水平线 D．与地面平行的线按网格上的斜线画
3．下列不属于技术语言的是( )
A．计算机演示 B．搬运工指挥吊车司机的手势
C．风景画 D．交通标志
4．在图纸上绘制物体的三视图，其中能反映出物体高和宽的视图是( )
A．主视图 B．俯视图 C．左视图 D．剖视图
5．下列关于主视图的说法不正确的是( )
A．主视图是由后向前投影所得的图形 B．主视图一般是物体的正面投影
C．主视图通常反映物体的主要形状特征 D．主视图是由前向后投影所得的图)形
6．完整的尺寸标注的要素是( )
A．尺寸界线、尺寸线、尺寸数字
B．尺寸界线、尺寸线、尺寸比例
C．尺寸线、尺寸数字、尺寸比例
D．尺寸数字、尺寸界线、尺寸比例
7．读图作图题小明用木板制作了一间模型房子，老师要求他用技术语言向全班同学进行展示，但不巧的是小明把模型房子及设计草图(如图所示)忘在家里了，因此．小明只能用口头语言进行描述。如果你是小明，应该怎样用文字描述这一设计？
8．读图作图题 流程图是一种常用的技术语言．为了介绍留学申请流程，某校出示了一张不太规范的流程图。请仔细阅读图1，并绘制正确的流程框图(请注意判断框)。
9．读图作图题 学了流程图后，同学们学会用流程图进行交流，小明在看高校新生入学报到流程图(图2)后，知道了许多信息，比如：报到时需要体检，报到前需要到毕业中学转组织关系等。请根据流程图再列举一些出发前需要准备的内容以及报到后可以领取的内容。
图1
图2
二、拓展题
10．电脑绘图操作，在屏幕上画一个三视图，分析与计算机交流的过程。其控制的对象是( )
A．屏幕 B．三视图 C．鼠标 D．制图软件
11．在电路图中， 代表的电子元件是( )
A．二极管 B．电阻 C．三极管 D．电容
12．如图是简单的闭环控制系统方框图，其中游泳池是( )
A．控制量 B．被控对象 C．控制器 D．被控量
13．读图作图题 如果将人看作控制系统 ，请你画出人投篮的工作过程(闭环控制)的方框图。
14．分析题 如果你设计了一个声控台灯，准备在班级进行交流，你会用到哪些技术语言 这些技术语言的特点是什么 (至少使用三种技术语言)
15．读图作图题 左图是一个工业中常见的物体，右图是该物体的三视图，其中有漏线，请补画完整。
16．读图作图题 仔细观察右面的机械加工图，并回答问题。
(1)三视图中的哪一个是剖视图·
(2)零件的长度是多少毫米
(3)零件有几个孔
17、读图作图题 小李与小王交流设计制作笔筒的方案，小王同学用语言描述了自己的设计方案：在内径为80mm的竹节上锯下高为20mm的三段，将这三个圆环用胶水粘在两条长为120mm、宽为15mm，厚为用5mm的长方形的木条上。小李听了半天还是不明白。请根据你的设计经验，帮小王一个忙，用草图化出他设计的笔筒，并标出已知的尺寸数据（根据小王的描述可能有多个方案，这里只要求画出一个）。
18、读图作图题 右图是学校供暖锅的示意图，请判断它是属于什么类型（开环、闭环）的控制系统？其中浮子的作用是什么？如果环城体积小一点的浮子，对系统有什么影响？画出控制系统的方框图。
19、读图作图题 如图，a是一个物体的主视图，b,c,d,e,f,g,h,i,j是不同物体的左视图。请想象它们的结构，并选择其中两种物体，用草图画出它的立体形状。
20、读图作图题 如图是普通空调机的室温曲线，图中虚线代表设定的温度（25℃），请从图中获取信息：空调机是在制冷还是制热？AB两点间、BC两点间空调机是否在工作？
21、案例分析题 以下是一份对某一特定人群进行的关于多媒体手机使用习惯的问卷调查统计结果，请进行分析，并提炼出你发现的问题（如被调查的可能是一些什么人，喜欢什么样的手机）。
专题四 设计的评价
知识框架
设计的评价 设计过程的评价
技术试验 技术试验的重要性
技术试验的设计
技术试验报告
产品评价 产品的最终评价
复习要点
能根据设计过程中每一阶段的要求进行初步评价。
能根据设计要求和设计的一般原则对产品进行评价。
能为一些简单的项目设计技术试验。
会读并会写技术试验报告。
重点提示
1.在构思了多种设计方案后，需要通过一定的原则进行评价，对这些方案进行筛选，选出最好的方案。评价是方案筛选的前提，评价的结果是方案筛选的依据。在产品优化阶段，也需要对公众提出的建议，在技术试验中得到的数据、提出的优化方案进行综合评价，从而确定优化方案，形成最终的设计方案。
2.可以用坐标图来表述评价结果，使评价结果更加形象。轨迹大小（面积）代表着产品的水平，轨迹圆度（形状）代表着产品均衡程度。评价技术作品是一个复杂的过程，不能简单地用数字来衡量。如不符合环保的产品，坐标图面积再大也不是好产品，因为形状重要变形，不美观。同理，形状虽然非常完美，但各项指标平平且没有特色的产品，即便面积不大也不是好产品。
3.不同的产品有不同的试验内容与方法。如对家具产品，主要试验项目有：物理试验，包括强度试验、稳定性试验、尺寸规格检查、静态（水平、垂直）压力试验、安全性检查；化学与环保试验，包括木材含水量、甲醛含量、重金属含量、五氯苯酚含量的试验、阻燃防火试验等。又如玩具产品的主要试验项目：物理与机械性能试验（小物体、尖点毛边等）、有毒重金属含量试验、微生物含量试验（细菌等）、纺织品材料试验、与食物接触的产品化学试验等。
例题解析
【例1】下列技术活动中，不属于技术试验的是( )
A．打青霉素试验针 B．杂交水稻种植试验
C．发射商用广播电视卫星 D．A380飞机第一次试飞抵达广州白云国际机场
答案：C
（分析） 本题考查技术试验。我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验等探索性实践活动称为技术试验。它不仅是对技术成功与否的验证，更是发现问题、探究规律优化技术的关键。打青霉素试验针是为了检验人体是否有不良反应，杂交水稻种植试验是为了探索稳产高产的新水稻品种，A380飞机第一次抵达广州白云国际机场是进行技术验证性的飞行测试任务。而发射广播电视卫星是一次商业活动，目的是为了广播电视转播，没有试验目的和试验任务。
【例2】对一项设计成果的质量影响最大的是( )
A．模型制作的质量 B．设计过程的质量 C．设计图纸的质量 D．明确问题的质量
答案：B
(分析) 本题考查设计过程评价。没有良好的设计过程，就不可能有良好的设计成果。统计资料显示，一项设计成果质量的好坏，60％～70％是由设计过程的质量所决定的。因此，对设计过程的评价有着丰富的内容。模型制作质量、设计图纸质量、明确问题的质量都是设计过程的组成部分．都影响着设计成果，但是不全面，只是设计过程的一部分．
【例3】以人机关系要实现的目标来评价休闲躺椅，一般不用考虑( )
A．高效 B．健康 C．舒适 D．安全
答案：A
(分析）本题考查产品的评价。在设计中，合理的人机关系应该达到高效、健康、舒适、安全的目标。作为椅子，人坐在上面，一般首要的要求是舒适，使人体处于自然状态。其次是运用合理的设计保障人体健康，长期使用不会使人体感到疲劳，不会对人体造成损害．再就是要保证椅子的使用安全，不对人体产生生理上的伤害，没有尖锐的角、锋利的边等。“休闲躺椅”顾名思义是休闲，没有工作的任务，不要求工作效率。
【例4】分析题 要制作一个长方体的水箱。请对以下的设计制作方案进行分析的基础上，给各方案对板材长宽的要求、焊缝的总长度进行评价。
l .用5块板焊接而成。
2.用整板弯折成型后 与底扳焊接。
3.所有侧板、二端板及底板用整板弯折成型
[提示](设水箱长为x，高与宽均为y)
方案 焊缝数 焊缝总长度 最大原料板材要求 优点 缺点
1 8道 2x+6y 长x，宽y 对板材长度要求低．对板材宽度要求低 焊接工作量大
2 5道 2x+3y 长2x+2y，宽y 对板材长度要求高．对板材宽度要求低 焊接工作量较大
3 4道 x+3y 长2x+2y，宽2y 对板材长度要求高．对板材宽度要求高 焊接工作量少
（分析） 本题考查产品的评价。很多情况下，设计的评价目的不仅仅是为了甄别，而是通过评价来发现存在的问题，通过相互交流信息、征求意见、共同研讨，进而完善设计方案。即使是为选拔设计成果而进行的评价，也离不开设计信息的交流，通过评价发现更多的问题．取得更多的经验，电可以从被淘汰的方案中获得一些亮点。所以评价并不是一个简单的活动．细究起来，甚至也包括了一些创新的小的技术设计活动，不仅要发现问题、给出理性的科学的评价，更有意义的是，提出改正、优化方案，让产品的各种指标在经过评价后能得到进一步的提高，所以评价也是创造性劳动，评价也是设计。
自主练习
一、基本题
1．下列是列板凳做的各种试验，最不合理的是( )
A．在板凳上逐步加上重物，直到压垮，测试强度
B．将板凳放在一定角度的斜面上，逐步增加斜而的倾斜角，直到板凳倾倒，测试其稳定性
Ｃ．用木工锯锯板凳，直到板凳被锯开．测试强度
D．从高处向下摔板凳，增加高度直到板凳被摔坏．测试其强度
2．下列对安全帽进行的试验中最不合适的是( )
A．放在烤箱里加热到40℃，试验其耐温性
B．放在一斜面上，逐渐增加斜面的角度，试验其稳定性
Ｃ．用液氮冷却到零下20℃，试验其耐温性
D．戴在做各种大幅度动作的工人头上．试验其稳定性
3．性能试验是指通过改变所给的条件，测量试验对象的状态变化并分析其原因，明确试验对象的性能或性能故障。下列对自来水管试验不适合的方法是( )
A．利用注水加压的方法检测水管的强度 B．往水管里灌腐蚀剂，观察水管老化的结果
Ｃ．用卷扬机拉水管，看是否断裂 D．用液氮冷却水管，检测水管是否有裂缝
4．如图是一个材料弯曲测试示意图，通过逐渐增加重物，观测材料弯曲的角度。你认为这一试验应该记录、分析的数据是( )
A．角度、重物的质量 B．角度、虎钳的夹力
C．重物质量、虎钳的夹力 D．重物质量、虎钳的夹力
5．下列不属于对设计过程评价的是( )
A．分工是否合理 B．各个环节是否完成任务
Ｃ．中间方案(成果)是否符合要求 D．价格是否合理
6．关于评价，下列说法有错误的是( )
A．评价最重要的目的不是为了证明，而是为了改进
B．设计的评价是指对设计所涉及的过程及结果进行事实判断和价值认定的活动
Ｃ．不管设计的目标和内容是否相同，设计评价的标准一定要相同
D．评价的目的往往不是为了甄别．而是为了发现问题
7．对设计过程的评价不应注意的是( )
A．各环节主要任务 B．各环节间的协调
C．各阶段性成果的质量 D．成果的经济效益
8．试验题 有同学在进行“纸板承受压力试验”中，想提高纸板的承受压力的能力，将纸板折成瓦楞状．按如图方式进行试验，请判断他的设计方案能否达到目的，如果不能达到目的，请提出改正方法。
9．试验题 拟借用简单的工具对教室里新到的课桌进行性能检测，请你提供简单的性能检测方法，完成下表。
项目 方法
尺寸准确度
水平度
稳定性
强度
10．试验题 如图为一位同学设计的“纸张承重试验”，在图Z-4-3(a)中，纸张承受不了重物的压力陷了下去；在图Z-4-3(b)中，纸张能够承受重物的压力。两个图中采用的是同样的纸张，这个试验说明了什么问题
11．评价题 某公司需要采购一批梯子，发现市场上有四种形状的梯子，梯子的材料及粗细相同，请你根据能承载的重量、支撑的稳定性、结构整体强度三个方面，运用你所学的知识对梯子进行客观的评价。用坐标图来表达评价的结果。
(
二、拓展题
12．关于设计过程的评价，下列说法不正确的是( )
A．服务于促进个人发展的目标 B．寓于技术设计的全过程
C．仅仅是设计过程终结时的反思性评价 D．分工是否合理也是评价内容之一
13．如图为某产品的价格－性能曲线，下列说法错误的是( )
A．G点以左，产品性能的提高会导致产品价格的提高
B．G点以右．产品性能的提高会导致产品价格的快速提高
C．G点性价比最差
D．G点性价比最好
14．下列对眼镜的评价角度比较合理的是( )
A．标准件少、牢固可靠、性能稳定
B．标准件少、价格便宜、人机关系好
Ｃ．人机关系好、牢固可靠、价格便宜
D．标准件多、性能稳定、操作复杂
15．分析题 雷达图评价法是表述评价结果的方法之一，如图为两件作品评价结果(图甲封闭图形的面积大于图乙封闭图形的面积)，请在仔细
研究封闭图形的面积和形状的基础
上．分析封闭图形的面积越大是否
作品就越好。
16．评价题 如图为一种新概念笔，请分析哪些方面体现了设计的创新、技术规范、可持续发展原则。
圆珠笔生产商“Pen Again"推出了一种新概念笔，跟传统笔不同的是．这种笔的尾部是分叉的。据说，这种笔的设计能够让人以更舒服的方式握笔，这样能让人避免因长时间书写而造成的手指疲劳甚至抽筋。这种笔因为材质、颜色的不同而价格分为3美元至65美元不等，用可降解塑料简易包装，其笔芯与市场上常用的小号圆珠笔通用
17. 试验题 许多公共厕所装有自动冲水式水箱，当水箱充满水时，自动向便槽冲水进行冲洗。经观察发现水箱每10mim冲一次，其实每20mim冲一次仍可以保持厕所的清洁。管理员告诉同学们，只要关小进水龙头就可以延长间隔时间。请你帮大家设计一个试验方案，准确地调节好水龙头，并计算一个水箱每年可以节约多少水费。(水箱大小为50cm×40cm×30cm．自来水价格为：1元／立方米)
18. 评价题 小林同学想对连接方式进行技术试验，为此他用三种连接方式（如下图)制作同一个结构用来承受压力请对这三个结构进行分析，哪一种连接方式强度最大 哪一种连接方式强度最小？
19. 试验题 如右下图所示，小燕子要对两组材料(纸、木材)进行受力对比试验。请你分析，试验的结果应该是哪一个能承受外力比较大，并结合你学过的知识，推测小燕子进行这个试验的目的是什么。
专题五 结构与设计
知识框架
结构与设计 认识结构 结构的含义
结构的类型
结构的受力
探析稳固的结构 结构与稳定性
结构与强度
结构与功能
设计简单的结构 结构设计案例
结构模型或原型的制作
欣赏经典的结构 结构设计案例的评价
复习要点
1．能从力学角度了解结构的概念，能对简单的结构实例进行分类。
2．能结合简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。
3．理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。
4．将结构的形状、材料、连接方式等方面对结构强度的影响运用到常见的设计，并对不同领域中的一些案例进行分析、优化和改进。
5．理解结构与功能的关系，能对一个简单的对象进行结构设计，绘出简单的设计图纸。
6．学会对结构的设计案例进行评价。
重点提示
1．结构与设计从空间和力的角度来考虑设计。从力学角度看，结构是指可承受一定应力的架构形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
每个物体都有其特定的架构形态，一个较复杂的结构由许多不同的部分组成、这些组成部分通常称为构件。当构件受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变．产生一种抵抗的力，称为内力。应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力达到某一极限值时．结构就会遭到破坏。
构件的基本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。有时，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用。
要注意各种实体、壳体、框架结构的受力特点，及其在设计中的仿生作用。
2．结构的稳定性是指结构在外力的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一，如果一个物体的结构不能有效地抵御常见外力的作用，那么该物体是很难承受负载而保持平衡的。影响结构稳定性的因素有多种，对于一个在地面可移动的物体来说，主要是重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑而的大小、结构的形状等。
结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。影响结构强度的主要因素是结构的形状、结构的材料、构件之问的连接方式等因素有关。
3．结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度的要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命。
无论是机械产品的设计还是建筑结构的设计，人们总是在满足功能要求的情况下，追求用最少(或最轻)的材料组成结构，同时追求结构的刚度或强度的最大化。
不同的结构设计．应考虑的因素各有侧重，但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。
4．结构欣赏主要从两个方面来考虑。从技术的角度：结构的使用功能实现，结构的稳固耐用．结构造型设计的创意和表现力，材料的使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。从文化角度：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映时代、民族、习俗方面特征，结构个性特征等。
例题解析
【例l】 吊扇在启动瞬间，吊杆的主要受力形式有( )
①拉力 ②压力 ③剪切力 ④扭转力
A．①④ B．①② C．①③ D．②③
（分析） 本题考查“构件受力的形式”。构件基本受力形式主要有拉力、压力、剪切力和扭转力等。拉力：物体所承受的拉拽力；压力：挤压物体的力；剪切力：两个距离近、大小相等、方向相反且作用于同一物体上的平行力；扭转力：反方向对物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。很多时候，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用，吊扇在刚刚启动的过程中，吊杆要克服吊扇的拉力、电扇启动时产生的扭转力。 答案：A
【例2】如图是钱塘江大桥，从结构的形态来看，横跨于两个桥墩之间的桥梁所属的结构类型是( )
A．实体结构 B．框架结构
C．壳体结构 D．组合结构
（分析）本题考查“结构的类型”。结构一般分为三种基本类型：实体结构、框架结构、壳体结构。大多数现代建筑物的结构是由若干种基本结构类型组合而成的。钱塘江大桥的桥墩是实体结构，横跨桥墩之间的桥梁是框架结构。答案：B
【例3】 如图所示为一张学生制作的小木凳。小木凳脚架之间采用的连接方式是( )
A．铆接 B．铰连接
C．榫接 D．焊接
答案：C
（分析）本题考查“构件连接的类型”。构件的连接类型比较多，金工有铆接、焊接、胶接等；木工有榫接、钉接等；按连接后的活动效果．可分为钢连接、铰连接。小木凳的四支脚架由几根横木段通过榫接而成。
【例4】案例分析题 如图Z-5-3，从结构强度的角度分析塑料板凳的凳脚设计成凹凸形状而不是简单的平直形状。
[提示] 塑料板凳的凳脚设计成半凹凸形，主要是为了提高凳脚强度。
(分析) 本题考查“构件的强度与结构的形状有关”。设计成凹凸形状．抗压强度提高。
自主练习
一、基本题
1．如图所示是竹、木混合材质的躺椅，其结构类型主要体现为( )
A．壳体结构 B．实体结构
C．框架结构 D．其他结构
2．一辆汽车停在一座桥上，桥梁承受来自汽车的( )
A．压力 B．拉力 Ｃ．扭转力 D．剪切力
3．一根材质匀称的木质横梁，长2．5m，截面规格为30cm×20cm，两端架在相距为2m的支撑墙上．如按竖摆和横摆两种方式(如图Z-5-5所示)摆放，则木质横梁的承重(上往下压)能力( )
A．如甲图所示竖摆方式承重大
B．如乙图所示横摆方式承重大
C．一样大
D．不确定
4．“康师傅”矿泉水的瓶子外形结构如图甲所示，A、B两处是矿泉水瓶壳的不同结构．A处有内环圈，B处没有。则A、B两处抵抗外界向内挤压(如图乙)的能力( )
A．A处比B处大
B．B处比A处大
C．不能确定
D．一样大
5．一颗高4m、树干直径约10cm的树移植到另一处，为了抵消外力对树的影响，采用细钢丝或竹竿固定，下列方法最不能达到目的是( )
A．用单根竹竿固定 B．用三根竹竿固定 Ｃ．用两根钢丝固定 D．用三根钢丝固定
6. 如图Z-5-7所示为可移动的篮球架，为了使篮球架前运动员更加安全，现需要增加稳定性，实施有效稳定性的方法有( )
A．增加底座后部面积
C. 底座后部加重
B. 减轻底座后部质量
D．减少底面积
7．古塔一般为砖木结构，其结构稳定性不是由下列因素决定的( )
A．塔基的面积 B．塔身高度
Ｃ．建造塔所用的材料 D．塔周围风的大小
8．评价题 小明设计了一种日光灯的安装方案，由于房间层高比较高．为安装方便，小明采用悬吊方案，设计图如右下图所示．只用一个挂钩，再通过尼龙绳与日光灯架连接。请指出该设计的不足之处．并提出改进方案。
9．试验题 如下图是学生用木材制作的衣帽架，连接方式有榫接、钉。根据设计要求，高度不低于lm，至少能挂四件衣服(每件约1kg)。现在要测试其稳定性，请设计一个测试方案。
10．分析题 过去农村地区人们用木制水桶在深井打水，常常要在水桶口的边缘绑上一个小重物，水桶降到水面时能自动侧翻，方便水桶进水．请根据所学的知识从结构的稳定性分析这一做法。
11．分析题 如图所示是意大利比萨斜塔。该塔向南倾斜大约5.5°．这意味着斜塔第七层的柱子比第一层要探出大约4.5m，但它没有倒塌。请分析比萨斜塔没有倒塌的主要原因．
二、拓展题
12．农用三轮车在转弯时，由于支撑面积小，比四轮车更易侧翻，为了保证行车安全，一般行驶中应该注意的是( )
A．尽量将物品放在两侧
B．尽量将重物搁在后面
Ｃ．弯道上快速行驶
D．弯道上放慢速度
13．材质相同、长度相同、截面积相同，但截面形状不同的直杆件，在杆件两端分别施加拉力和压力，则下列说法正确的是( )
A．抗拉能力一定不同，抗压能力有可能不同
B．抗拉能力一定相同，抗压能力有可能不同
C．抗拉能力一定不同，抗压能力有可能相同
D．抗拉能力一定相同，抗压能力一定相同
14．如图为一卫星整流罩的主视图。卫星整流罩的主要作用是保护卫星不受外界影响．免受各种气动力、气动加热的作用。从结构的类型来看，整流罩属于( )
A．实体结构 B．壳体结构
C．框架结构 D．组合结构
15．如下靠上边图是一张四脚小方凳的直观图及视图，由于天气干燥，榫接部位松动，出现左右摆动，小明准备用方木条、铁钉为原材料．进行加固．如下靠下边图所示，效果最好的方法是( )
16．如右图．椅子的脚粗细不一，一个人坐上去之后，关于A、B两处应力的
大小，下列说法正确的是( )
A． A处应力大．B处应力小
B．A处应力小，B处应力大
C． A、B两处的应力一样大
D．A、B两处的应力大小不能比较
17．下列因素对钢筋混凝土电线杆的稳定性影响最大的是( )
A．电线杆的直径 B．电线杆在地面处的截面积
C．电线杆周边风的大小 D．电线杆地下的深度
18．悬索桥上的绳索除了承受自身的重力外，主要是承受( )
A．压力 B．扭转力 C．剪切力 D．拉力
19．设计题 如图所示，一个厂家生产的铁质轴承座的模型，该产品在工作时．轴承座上方圆柱孔受力较小，且孔的内壁各处受力最大值相近。由于近年来钢材价格猛涨，为降低原材料成本，请你对轴承座的结构进行优化，并将优化的方案用草图表达。
20．分析题 大跨度承受压力一般用“人”字形梁，其结构形状如图所示，主要由四个杆件AB、AC、BC和AD组成，A、B、C为结点。AD为钢筋，杆件AB下方由螺栓拧紧。当A点承受向下的压力时，分析“人”字形梁构件AB、BC所受的主要外力，说明哪个构件更适合用钢筋。
21．分析题 如图，路灯立柱与底盘接头，试分析三角状筋板的作用。
22．分析题 如图．马达通过皮带带动轴转动，从力的角度．分析轴AB的主要作用。
专题六 流程与设计
知识框架
流程与设计 认识流程 流程的含义、意义
环节、时序
流程设计 流程设计应考虑的因素
流程设计的步骤
流程设计案例
流程优化 流程优化的内容
流程优化的条件
复习要点
1．能理解流程的含义及组成要件，了解流程对生产、生活的意义。
2．掌握几种常见的流程表达方式，能阅读简单的流程图。
3．能分析流程设计应考虑的基本因素，了解流程设计的基本步骤。
4．理解流程优化的意义及主要内容。
5．理解流程优化与设备材料等之间的关系。
重点提示
1．流程与设计是从设计对物化过程这一角度来考虑设计，它是一项活动或一系列连续的有规律的事项或行为进行的程序。可以理解为一系列按照一定顺序进行的活动的组合，也可以理解为为了一定的目的去做事情的顺序。流程设计对于指导人们的工作和生活，有效地组织生产起着关键的作用。合理安排生活中的流程，可以提高工作效率。
2．任何一个流程包含着时序和环节．
环节是指事件在发展过程中．总可以依据某种特征或方式把它分解为若干个小的过程。环节是一个相对概念，依据问题性质的不同和不同人的理解，环节的划分可能会有所不同，一个环节义可以分解成若干个“子环节”，子环节还可以再分。
时序是指随时间变化的发展经历，也就是“活动”的先后顺序；任何一项生产或生活活动都有一定的时序，它体现具体活动内容的先后关系，在这种先后关系中，有些步骤之间的时序是不可颠倒的，有些步骤之间的时序是可以颠倒的。
为了使流程的描述清晰可见，一般采用流程图来表达流程。常见的流程表达方式有文字表达、表格表达、图示表达等方式，有些场合还可以用模型表达、动画演示等。
3．生产中的流程设计，有着多方面的目标，需要进行必要的权衡。
4．生活生产中的技术改进或革新，多数出自对已有生产流程的整体改进或者是对其中某一环节的改进，其目的包括为了提高工作效益、降低生产成本、节约能耗、保护环境等，要树立流程优化意识。
例题解析
【例l】关于流程、时序、环节，下列表述错误的是( )
A．任何流程反映了一定的时序，体现出一定的环节
B．环节是一个相对概念，有些环节还可以再细分为许多子环节
C．生产中的时序是不可颠倒的
D．设计科学合理的流程，目的是为了提高质量和效率
（分析） 流程是一项活动进行的程序，必定有一定的环节，一定的顺序，其中的环节是相对的，可以再分，时序有颠倒和不颠倒两种，生产中的时序，有些是可以颠倒的．答案：C．
【例2】小张准备设计制作一个木质衣架，画好草图和视图后，在设计制作流程时，不必考虑的是( )
A．加工工具 B．加工精度 Ｃ．木料质地 D．原料成本
（分析）流程设计考虑的因素比较多，针对一个具体的设计方案．其流程设计主要从提高效率和产品质量方而去考虑，而不必考虑原料成本。 答案：D
【例3】炼乳生产需要经过一个环节，蒸发浓缩。即将原料奶中大部分的水分蒸发。原始的方法是在锅里直接给原料乳加热，使其中的水分蒸发，由于常压下，水沸腾的温度在100°C左右，即造成原料奶中的营养成分破坏，会使部分炼乳颜色发生褐变．又会造成炼乳制造成本居高不下(要消耗大量煤)。随着科学技术的发展，人们利用真空罐，在45～60°C，将原料奶的水蒸发，提离效率和质量。针对上述案例，下述说法错误的是( )
A．炼乳流程的优化建立在对生产工艺进一步认识的基础上
B．炼乳设备的改进．导致流程工艺的优化
Ｃ．炼乳流程的优化，综合考虑到浓缩、保持营养成分、降低成本等多种目的
D．炼乳流程的优化．主要表现在环节的减少
（分析）炼乳流程的优化建立在对乳品深入认识的基础上，炼乳流程的优化．主要是提高质量，减少能耗，在实际的操作工艺中，采用真空罐蒸发浓缩，还需要增加设备、增加环节。 答案：D
【例4】如图所示的阶梯轴，其加丁流程要经过许多环节，如铸造、粗车成形、精车、热处理、抛光打磨等。在设计该加工流程时，要实现的目标是( )
A．达到加工精度 B．达到材料表面光洁度
C．流程优化 D．达到阶梯轴的设计要求
(分析)机器的零部件加工，其流程的设计，是为了达到所有的设计要求。加工精度、表面光洁度都只是设计时要考虑的一部分因素。答案：D
自主练习
一、基本题
1．下面关于流程的叙述错误的是( )
A．在生产活动中．针对各种不同的生产过程和工艺要求，往往会有相应的流程
B．流程有几个或多个环节组成
C．流程中各个环节在时间上不能并行 D．流程是指若干环节随着时间的变化，依次完成的进程流
2．下列图表中，不是流程图的是( )
3．关于流程优化，下列叙述正确的是( )
A．流程优化一定要减少工期 B．流程优化一定要减少环节
Ｃ．流程优化必定要减少环节或减少工期 D．流程优化可能要增加环节
4．下列有可能属于流程优化目的的是( )
①提高工作效率； ②提高产品质量； ③保护环境； ④节约成本。
A．①② B．①③ Ｃ．④② D．①②③④
5．设计题 某科技小组制作一盏台灯的工序和所需时间如下：
请根据所学的知识，对这一流程进行优化设计。
6．设计题 如图，小明要将两块大小相近的桐木片A、B用瞬间粘接剂101胶水粘接，每块桐木片的规格为：2mm×25mm×60mm，叠加部分的长度约30mm。小明设计粘接, 流程如下：
a．在A桐木片的约30mm的表面涂101胶水
b．在B桐木片的约30mm的表面涂101胶水
c．搭接桐木
请分析小明设计的粘接流程的不足之处，并加以改正。
7．设计题 一张旧木质靠背椅，靠背处的横木档已经损坏．失去靠背椅的功能，现欲将其改为方木凳，如图。请设计将木质靠背椅改为方木凳的工序流程。(提示：用到锯、刨、木锉刀等工具)
二、拓展题
8．如图是一个法兰盘。下列有关法兰盘的加工流程，相对合理的是( )
A．铸造→车削→热处理以提高硬度→钻空
Ｂ．铸造→热处理以提高硬度→车削→钻空
Ｃ．铸造→车削→钻空→热处理以提高硬度
Ｄ．铸造→钻空→热处理以提高硬度→车削
9．图是清洗后的马蹄及其加丁产品——清水马蹄罐头。从原料到罐头，其制作工艺流程有以下环节：
预煮：将马蹄放入水中预煮。
清洗：洗去泥沙，用清水漂洗干净。
去皮：用小刀削去马蹄的主侧芽、根部、周边外皮。
装罐：将马蹄装人罐中。
杀菌：加热高温杀菌。
合理的流程是( )
A．清洗→预煮→装罐→杀菌→去皮 Ｂ．清洗→预煮→去皮→杀菌→装罐
Ｃ．清洗→去皮→预煮→装罐→杀菌 Ｄ．清洗→预煮→装罐→去皮→杀菌
10. 在流程中，时序体现了各环节之间的关系是( )
A．相互作用 B．相互制约
C．时间顺序 D．微观结构
11. 要求以A3硬卡纸为主要原料制作规格为297mm×50mm×20rnm的纸质梁，内部加强部分采用“M”型结构，外部为长方体，如右图所示。小明根据草图，设计了制作流程如下，其中合理的是( )
A．划线裁纸→内部加强部分粘接→折外套→折内部Ｍ型→外部封装
Ｂ．划线裁纸→折外套→折内部Ｍ型→内部加强部分粘接→外部封装
Ｃ．划线裁纸→折外套→折内部Ｍ型→外部封装→内部加强部分粘接
Ｄ．划线裁纸→折外套→内部加强部分粘接→外部封装→折内部Ｍ型
12. 读图作图题 小李准备用密度板仿制一张小板凳．小板凳由凳面、两块侧支撑板和前后两块紧固板组成，如图所示。小李设计的制作流程如下：
划线→五块板料锯割面刨平→紧固板与侧面支撑板钉接→表面油漆修饰
请你分析该流程，找出遗漏的环节，画出完整的流程图。
13. 操作题 一块规格为8mm×50mm×100mm的铁板，如图，现将其从A、B处沿点划线切去一个8mm×20mm×20mm角，要求切面不留棱角、毛边，在台虎钳上操作。请写出完成任务所需要的工具和具体操作流程。
14．读图作图题 小明和小李准备去植树。植树地点是一个小山坡，离小溪约10min的路程，两人准备的工具材料有小水桶、锄头，三根固定用的小竹竿、若干细绳，一株底部直径约5cm、高3m的小树。在出发前，小明和小李对植树的流程进行如下的初步设计，请你根据你所学的知识，对这个流程进行优化，并画出流程框图。
小李挖树坑→小明扶定小树，小李培土→小明提水→小李用小竹竿对小树固定→浇水
15. 分析题 张明和学校科技兴趣小组的几位同学到一家剪刀制品厂参观，了解剪刀的生产工艺。技术员拿出几把刀把上带有塑料套柄的剪刀，如图所示，请张明同学设计剪刀的加工流程。张明同学设计的流程如下：
请分析张明同学设计的剪刀制作流程的不妥之处。
专题七 系统与设计
知识框架
系统与设计 系统的含义 系统的含义
系统的基本特性
系统的分析 系统分析的基本方法
系统分析的一般步骤
系统的设计 系统分析的主要原则
简单系统方案设计
系统的优化 系统优化的意义
影响系统优化的因素
复习要点
1．理解要素、部分、结构、功能之间的区别与联系，了解构成系统具备的三个条件。
2．了解系统由哪些要素构成，有没有子系统，其内在的关系如何，系统的功能是什么：在系统功能中，哪些要素或子系统在起主要的作用。
3．通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性。理解系统的整体性在系统基本特性巾的地位，区别系统的动态性与环境适应性的区别。
4．初步掌握系统分析的基本方法，了解系统分析的一般步骤，了解系统分析的主要原则。
5．通过简单的系统设计分析，了解系统设计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、了解系统设计应考虑的主要问题。了解系统设计的一般步骤。
6．了解简单系统的方案设计所包含的几个环节。
7．掌握系统优化的概念，了解系统优化的意义。
8．了解影响系统优化的因素。
重点提示
1．系统的观点一般包含下列几个方面：
(1)系统是一个整体，不是各个要素的简单相加。
(2)系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。
(3)任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响整体功能的发挥。
(4)系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和，即通常所说的：1+1>2。
(5)不能离开整体去分析系统的任何一个组成部分。
(6)系统的各要素之间或系统与部分之间的相互作用、相互联系。
(7)任何系统都具有特定的功能。
(8)任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
(9)一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。
2．动态性与环境适应性的比较
动态性是系统本身的运动特性，强调自身运动变化，系统本身是引起系统变化的主要原因，动态性是系统中体现运动变化的永恒的规律；环境适应性强调的是外部环境对系统的影响，是外在因素促使内部变化，或者说由于外部的物质能量发生变化，系统被动地适应着周围环境的变化。从这两个方面可以看出，系统本身是运动的，同时也可以随环境的变化而运动。动态性与环境适应性实际上是系统运动变化的两种不同的方式。
3．系统分析的整体性与系统特性中的整体性
系统的整体性是指系统总是以一个整体的形式存在，而且总是发挥着整体的功能。尽管它是由各要素部分组成，但最后所表现的总是整体的特征。因此说整体性是系统本身的一个属性，是系统各要素构成的整体的意义指向，更多的侧重于系统产生的效果。 系统分析是对系统进行科学决策时的一种方法，整体性原则就是要求我们用整体而不是孤立的观点看问题。
4．系统优化的方法与方案
在系统优化中，目标函数：给定一个“函数”F(x)，以及自变量x应满足的一定条件，求x取怎样的值时，F(x)取得最大值或最小值。通常，称F(x)为目标函数，x应满足的条件为约束条件。从系统优化层面上来说，即是实现目标与限制条件之间的函数关系式。在多数技术设计中，需要对这个目标函数进行周密的运算，找出最合理的方法和方案。
约束条件：对目标函数产生影响而非人为调节的限制条件。
例题解析
【例1】下列关于系统要素与系统功能的叙述，正确的是( )
A．要素的功能决定系统的功能 B．系统的功能决定要素的功能
Ｃ．要素的变化引起系统的功能变化 D．系统功能发生变化，要素必然变化
（分析）本题考查要素与系统的关系。系统是由要素构成的，要素是构成系统的最主要的元素。系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。系统的任何一个要素发生变化时，都会影响其他要素的发挥，同时影响系统的整体功能。 答案：C
【例2】机器零件的胡乱堆积构不成机器系统，只有当它们按照一定的装配关系组合起来时，才能构成机器系统。这表明了系统的( )
A．整体性 B．动态性 Ｃ．结构性 D．相关性
（分析）本题考查“系统的基本特性”。系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，而是按照一定的关系组合成的一个整体．系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。而相关性是强调各要素之间及系统和要素之间的相互作用、相互联系。 答案：A
【例3】小张发现自己骑车特别费力。于是，他对自行车系统的各组成部分进行分析与研究，从车圈到轮胎，从链轮到脚蹬，最后排除了故障。下列选项与上面的案例无关的是( )
A．小张考虑到系统的整体性 B．小张对系统进行了整体性分析
Ｃ．小张对自行车系统进行了优化 D．小张进行了系统设计
（分析）本题考查系统的特性、系统分析的主要原则及系统的优化等内容。系统的整体性表示系统的最基本特性，它不是各个要素之和，系统的整体性是各要素所没有的。由于系统存在着整体性，于是就出现了系统的整体分析方法。对系统的优化是指在给定的条件下，根据系统的优化的目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化。本案例应该说与系统设计无关。 答案：D
【例4】 赵伟在家里看见母亲在阳台上晒衣服很不方便，就决定用自己学过的知识设计一个升降式晾衣架。他查阅资料，又对商店里的成品进行分析研究，最后采用图所示的设计图。请你用系统分析的方法来分析此晾衣架，指出不足之处，提出优化的方法．
[提示]图示的升降式晾衣架是一个系统，主要由三个部分组成：动力部分(摇手)、传动部分(绳索与滑轮)、目标部分(两根晒衣杆)。这三个部分组成一个晾衣架是有欠缺的，至少还缺少另外一个部分：制动部分。如果没有制动部分，那么，晾衣架就根本无法悬在空中。另外，当摇手一摇时，两根晒衣杆同时升降，这在操作上存在严重缺陷的。因此，还必须考虑两根晒衣杆分开控制。要在整体上实现功能的优化，在设计的时候必须充分考虑其科学性与实用性，可以进行以下几个方面的优化处理：
(1)制动部分应该与摇手连在一起．采用一种既操作方便、灵活，又容易实现控制的结构。而摇手应该是折叠式的，而且是内置式的结构。(如图所示)
(2)采用两杆分别控制，所以用两个摇手来分别控制。
(分析)本题主要考查学生是否能用系统分析的方法来进行具体的分析，让学生了解系统分析法是怎样进行分析，同时，还必须有理论联系实际的能力，实现具体的优化。系统分析的方法，其实就是用整体的联系的观点分析系统，发挥系统功能，实现系统目标的分析方法。如果要分析某个系统，就必须了解该系统的整个工作过程，了解实现其功能过程中可能会产生什么情况。
自主练习
一、基本题
1．台灯是一个系统．它由灯泡、支撑架、灯罩、开关、底座等五个部分组成。其中灯泡不能被称为系统的( )
A．环节 B．子系统 Ｃ．部分 D．要素
2．尽管杭州的道路建设年年有大的投入，但是，随着私家车的不断增加，杭州的道路反而变得越来越拥挤了。市政府对整个交通系统进行分析后，决定建设地铁．下列说法正确的是 ( )
A．有了地铁就能对交通系统实现优化
B．因为地铁速度快。才实现对交通系统的优化
C．因为地铁在地下运行，才实现对交通系统的优化
D．必须与其他交通工具及基础设施配套，才能实现优化
3．每个系统都由两个或两个以上的要素构成，而每个要素之问都有相关性。下列对系统相关性的理解．正确的是( )
A．各要素在系统的地位平等 B．各要素在系统的作系统的作用相同
C．各要素对系统整体功能的影响相似 D．各要素对系统的作用不同，但相互影响
4．阿基米德式螺旋抽水机是古希腊科学家阿基米德在公元前3世纪为了将水从大船的船舱中排出而发明的。这个系统属于( )
A．自然系统和人造系统 B．实体系统和抽象系统
C．自然系统和社会系统 D．人造系统和实体系统
5．系统论的创立者是( )
A．美国科学家维纳 B．美国数学家申农
Ｃ．美籍生物学家贝塔朗菲 D．美籍数学家冯-诺依曼
6．下列成语其含义与整体性无关的是( )
A．盲人摸象 B．只见树木，不见森林
C．头痛医脚，脚痛医头 D．见风使舵
7．认为“系统要素好，整体性能一定好，以局部说明整体”的机械论观点违反了系统的( )
A．整体性原则 B．目的性原则 C．相关性原则 D．功能性原则
8．水分子也可以看成一个系统，而水分子的性质与H、O的性质不同。这说明( )
A．系统要素之间相互影响 B．要素的性质影响系统整体
Ｃ．整体的性质不是要素所具备的 D．要素的性质可以分析出整体的性质
9．系统是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素组成的具有特定功能的有机整体，它与系统外环境的关系是( )
A．环境适应系统的变化 B．环境决定系统的变化
Ｃ．系统决定环境的变化 D．系统适应环境的变化
10．计算机鼠标是一个完整的系统。下列叙述中，不作为鼠标构成系统的条件的是( )
A．内部由电路及光电感应传感器等要素构成 B．有具体鼠标的功能
Ｃ．鼠标内部的要素都是相互关联的 D．鼠标的外形设计符合人机关系
11．进行系统分析的出发点是为了发挥系统的整体功能，目的是( )
A．了解系统结构 B．明白系统的原理
Ｃ．熟悉系统的运行过程 D．寻求最佳决策
12．一般来说，进行系统分析的初始环节是( )
A．收集资料，制订方案 B．分析计算．评价比较
Ｃ．明确问题，设立目标 D．检验核实．作出决策
13．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．系统的设计
14．下列针对汽车发动机起动系统的说法，错误的是( )
A．起动系统具有系统的所有特性 B．整体性是起动系统的重要特性
C．组成起动系统的各部分是相关的 D．起动系统的环境适应性就是动态性
15．分析题 笛卡儿方法论的主要观点是把复杂的问题分割成若干个简单的问题进行分析处理。他的理论对西方近代科学的飞速发展起到了巨大的促进作用。但直到阿波罗号登月工程的实施，科学家才发现，有的复杂问题无法分解，必须以复杂的方法来对待，因此导致系统工程的创生。请你用系统的观点分析，笛卡儿的方法论主要违背了系统理论中的什么原则。
二、拓展题
16．时钟由于运行时间久，内部齿轮磨损，动力不足，就会产生报时的偏差。这说明系统是（ )
A．动态的 B．综合的 Ｃ．适应环境 D．稳定的
17．时钟结构中的任何一个齿轮的损坏都会影响时钟的正常功能，这说明( )
A．要素决定系统 B．要素发生变化．影响整体功能
C．系统是各要素之和 D．整体功能大于各要素功能之和
18．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，如图。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．查阅国外地热泵技术系统的相关资料
B．实现热泵技术的可行性
C．系统的科学性
D．系统装置进行技术试验
19．新研制的汽车下线后，必须用检测系统进行完整的检测。该检测系统是指( )
A．管理部 B．技术部门 Ｃ．检测设备 D．检测流程
20．“二战”期间，美军的运输船要通过日军控制的海域，有被日本空军击沉的危险。如果在运输船上时装高射炮，可以使日军的飞机不敢低空飞行，从而有效降低被击沉的可能性，但由于加装高炮后会使每艘船的运输量减少，客观上运输船通过该海域的频次不得不增多，这义将增加被击沉的可能性。这个事例可以说明，系统优化的实现需要( )
A．减少约束条件 B．降低目标函数 C．降低影响因素 D．综合各种因素
2l．评价题 某中学生对自己家里的分离式水龙头(注：此水龙头主要用在公共场所，水龙头的旋扭部分与阀门部分可以随意分开，如图)进行仔细的观察、分析、研究后．结合挂锁与钥匙的结构特点(锁开时不能取出钥匙，锁合时才能取出钥匙)，发明了“锁式活动水龙头”。这种水龙头突出的优点是：当拔出旋钮时水龙头必然关闭水阀，如果正常使用时，则旋钮无法与龙头分离。这种设计有效地解决了因为停水时不知道阀门是否关闭(旋扭已经被取下)而造成大量水的浪费。
请结合系统的“整体性、相关性和目的性’’三个特性对该“锁式活动水龙头”系统进行评价。
22．分析题 从挂锁这个系统实例，来分析系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性五个基本特性。
【资料】铁挂锁主要是由锁芯、弹子、锁舌、钥匙构成。锁芯和锁体之间有一排等径的小孔，每个小孔中装有两只弹子，上面加弹簧。当钥匙插入时，每个孔中的两个弹子正好分在锁芯和锁体之间的结合面两边，从而带动锁舌滑动，锁也就打开了。当钥匙拔出或插入别的钥匙时．弹子在弹簧和钥匙的作用下参差不齐地穿插在锁芯和锁体之间的结合面上，因此，锁芯不能转动，锁也就打不开了。所有的弹子只要有一个蹩在锁芯和锁体之间的结合面上，锁就打不开。
23．巴蜀中学李双江、陈力维两位同学在第22届重庆市青少年科技创新大赛中展出了“交通信号夜间工作系统”，如图。发明者认为，深夜里信号灯的“黄闪”，车辆和行人都可以通过．对双方都不安全。而他们设计的系统，就是在红绿灯前一定距离的路面上安装地感线圈的同时，在斑马线两边装上红外线探头。红外线探头的作用就是感应是否有人在等待通过红绿灯。当地感线圈感应到有车辆过来时，如果红外线探头也感应到有人在等待通过红绿灯．它便会通过电路等设施，将信号传输到红绿灯，此时便会亮起红灯，并响起“请快速通过”的语音提示。而红灯亮的时间会根据斑马线的长短来设定。如果没有人等待通过， 车辆就会在红绿灯下“畅通无阻”。请简要对该系统进行分析，指出该系统在具体控制过程中的不足．从而提出新方案对该系统进行优化设计。
专题八 控制与设计
知识框架
控制与设计 控制的含义 控制的含义
控制的应用
控制的手段
简单控制系统的分析 开环控制系统的基本组成和工作过程
闭环控制系统的基本组成和工作过程
控制系统的方框图
控制系统的干扰因素
简单控制系统的设计 功能模拟方法和思维方法
控制系统的设计方案
复习要点
1．理解控制对象、控制目的和控制手段。了解控制在生产过程中对压力、温度、水位、光照、流量的控制；了解生活中电冰箱、洗衣机、空调机等现代化生活用品的控制技术，会分析典型的案例。
2．了解手动控制和自动控制的区别，了解机械控制、气动控制、液压控制、电子控制的区别．熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
3．能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，能确定系统的各个环节(被控对象、执行器、控制器、反馈环节)；能确定被控量(输出量)、控制量、输入量、反馈量、偏差量；能用箭头表示信息在系统中流动和传递的方向。理解其中的控制器、执行器、比较环节和反馈环节的作用。
4．能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素．并能分析尽可能避开或抑制干扰因素对控制系统影响的办法。能用功能模拟方法、黑箱方法对简单控制系统的组成方框及其作用进行分析。
5．了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量、画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计的方案。
6．能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置，学会调试运行，提出改进方案。
重点提示
1．控制的实现需要通过一定的手段．从控制过程中人工干预的情形区分，
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