2019-2020年高二通用技術(shù) 技術(shù)與設(shè)計II 蘇教版.doc
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2019-2020年高二通用技術(shù) 技術(shù)與設(shè)計II 蘇教版 【考點提煉七】 通過不倒翁理解結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 1、不倒翁 是一種歷史悠久的玩具，深受兒童的喜愛，傳統(tǒng)的不倒翁是紙身泥底的。 現(xiàn)在制作不倒翁的材料多種多樣，但是所有的不倒翁都有相同的特點： 上半身為空心殼體、下半身是一個實心的半球體，底部為圓形，重心比 較低。當(dāng)你將它傾斜以后，它的重力與它的著地點之間就產(chǎn)生了一個力 矩，在這個力矩的作用，使不倒翁恢復(fù)原來的狀態(tài)，所以不倒翁就不停地?fù)u擺 起來，但不會倒下去。如人們常見的“不倒翁杯”。 2、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 屬于《 技術(shù)與設(shè)計 I 玲結(jié)構(gòu)與設(shè)計章節(jié)的知識。主要研究物體保持平衡 狀態(tài)的能力，物體的狀態(tài)受到干擾后，有所波動，但擾動消失后，能重新回到 原來的平衡狀態(tài)，則稱為穩(wěn)定，不回到原來的平衡狀態(tài)，稱為不穩(wěn)定。 ( l )影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素 ① 結(jié)構(gòu)幾何形狀。 ② 支撐面大小。 ③ 重心位置（重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)地面的范圍內(nèi)就是穩(wěn)定的）。 （2）增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法 ①常見方法：增大底面積；降低重心位置；利用三角形框架及其組合結(jié)構(gòu)。 ②減少長細(xì)比：長細(xì)比是指結(jié)構(gòu)的縱向長度與橫向截面的最大尺寸（如圓 的直徑）之比。構(gòu)件的長細(xì)比越大越容易彎曲和變形。 3、結(jié)構(gòu)的強度 是指物體結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，強度的大小用應(yīng)力來衡量。影響結(jié)構(gòu)強度 的因素：①結(jié)構(gòu)的形狀；②結(jié)構(gòu)的材料 ；③材料的連接方式。 【真題示例七】 （xx年高考34題）小華喜歡做家務(wù)，他發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)長臂式晾衣架不方便撐起 掛圓領(lǐng)衣物，于是嘗試對衣架進(jìn)行改造并制作出木制可變形衣架（右圖）。 （1）改造后他發(fā)現(xiàn)衣架出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題。為此他設(shè)計了4種改進(jìn) 方案，其中最穩(wěn)定的是( ) A B C D 【全盤解析】 本題考查結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面的知識，題干中清晰地告訴我們 需要解決的問題是增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性通常有三種方法：盡可 能地增大結(jié)構(gòu)的底面積；盡可能地降低結(jié)構(gòu)的整體重心位置；利用三角形的穩(wěn) 定性結(jié)構(gòu)。選項C中采用了一個可以抵抗拉力也可以抵抗壓力的木條，形成了一 個猶如三角形的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)。選項A、B雖然也利用了相同的技術(shù)思想，但是由 于細(xì)線只能承受很小的拉力、彈簧受力后很容易變形，均無法形成非常穩(wěn)定的 結(jié)構(gòu)。選項D采用螺母擠壓方式來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這種方式與選項C相比， 效果較差。同時選項C中的木條具有導(dǎo)槽，可以非常方便地實現(xiàn)衣架的變形。 【高考答案】C 【高考模擬】 七、穩(wěn)如泰山充分說明了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。 1．如圖是一款集手電筒和臺燈為一體的多功能手電筒，該產(chǎn)品小巧、 輕便，作為臺燈使用時可抽出底座滑塊保持穩(wěn)定。請分析，為了保持該產(chǎn) 品穩(wěn)定，設(shè)計者采取的主要措施是（ ） A．增加底座質(zhì)量 B．增大支撐面 C．使用新材料 D．拉長燈頭支撐桿 2．使用A字形（人字）梯，往往在梯子中間用一根拉桿或繩子固定， 其主要目的是（ ） A．增加梯子強度 B．減小人對梯子的壓力 C．增加梯子的穩(wěn)定性 D．促使梯子美觀 3．比薩斜塔是意大利著名的古代文化遺產(chǎn)，被認(rèn)為是世界建筑史上的一大 奇跡。有關(guān)其傾斜而不倒的解釋正確的是（ ） A．比薩斜塔的根基比較穩(wěn)定 B．比薩斜塔高度不太高 C．比薩斜塔結(jié)構(gòu)重心垂線落在底面的范圍內(nèi) D．比薩斜塔用最先進(jìn)的鋼筋混凝土建筑 4．走鋼絲的人手上拿著一條長棒的目的是（ ） A．美觀 B．調(diào)節(jié)重心 C．配重 D．支撐 5．在簡易相框的設(shè)計與制作過程中，下列說法不正確的是（ ） A．簡易相框的設(shè)計與制作需要考慮造型、材料、穩(wěn)定性和強度等方面 B．用木條做相框時，木條之間的連接可以采用普通文具膠水連接 C．支架的設(shè)計需要考慮支架的支撐形式、支架構(gòu)件截面形狀及連接等 D．根據(jù)不同的設(shè)計方案，相框與支架間可以采用鉸連接或固定連接 6．某些支撐陽臺的梁做成如下圖標(biāo)所示形狀，這主要是考慮（ ） A．美觀 B．增加強度 C．安裝方便 D．增加穩(wěn)定性 【模擬答案】 1.B 2.C 3.C 4.B 5.B 6.B 【考點提煉八】 結(jié)構(gòu)的類型 1、實體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。 受力特點：外力分布在整個體積中。實體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承 陽臺地板。。 支撐陽臺的梁 受壓力。 案例分析：長城、三峽大壩、廚房中的菜板子、實心墻、古代的城墻、柱 子、實心球等。 2、框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。 受力特點：支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載。 框架結(jié)構(gòu)是由桿件或板件連接而成的，構(gòu)件可以是空心，也可以是實心； 可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種 載荷，因此用得很廣泛。 案例分析 ：窗戶、畫框、房子、竹排、蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手 架、自行車、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書櫥、高壓輸電鐵塔。 3、殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。 受力特點：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變 形。 殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由 于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場館建 設(shè)中用得很多。 案例分析：頭盔，汽車飛機外殼、飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、 核桃、瓜子、西瓜、鍋碗瓢盆…… 【真題示例八】 （xx年高考42題）2009年4月25日，第十九屆全國書交易博覽會在山東舉行。 開幕式上由10部巨型“書”拼接而成的背景墻給人留下了深刻印象。 圖1“書籍組合的背景墻” 圖2變形后的獨立“書籍” （1）這些書籍造型最宜采用__________（①框架②殼體③實體或?qū)嵭模┙Y(jié) 構(gòu)（填序號） （2）圖3為背景墻中相鄰兩書的俯視圖，書的重心在書頂部平面的投影為O 點，書脊呈以R為半徑的弧形。若書籍都能繞通過O點的垂直軸水平旋轉(zhuǎn)，且背 景墻側(cè)和前后留有足夠空間，那么要使背景墻（圖1）變形為獨立書籍（圖2）， 則背景墻中10部書的旋轉(zhuǎn)次序是( ) A．從左到右依次旋轉(zhuǎn) B．從右到左依次旋轉(zhuǎn) C．由中部向兩側(cè)依次旋轉(zhuǎn) C．不分先后同步旋轉(zhuǎn) 【全盤解析】 本題借助第十九屆全國圖書交易博覽會這一主題，考查了常 見的結(jié)構(gòu)類型和流程設(shè)計。 （1）題：根據(jù)受力特點區(qū)分常見結(jié)構(gòu)類型是一種最簡單的方法。實體結(jié)構(gòu) 的特點是外力分布在整個體積中，如實心墻、大壩等；框架結(jié)構(gòu)的特點是支撐 空間而不充滿空間，框架承受了絕大多數(shù)外力；殼體結(jié)構(gòu)的特點是，外力作用 在殼體結(jié)構(gòu)上。在本題中，無論從結(jié)構(gòu)特點還是從受力特點來判斷，書籍最易 采用的是框架結(jié)構(gòu)。 （2）題：本題考查的是流程設(shè)計問題，要完成一項流程設(shè)計，就要對該活 動、事件本身進(jìn)行深入分析，研究其內(nèi)在的屬性與規(guī)律，這是流程設(shè)計應(yīng)考慮 的基本因素。從圖3可以看出，每本書籍的左端是一個圓形的凸面，右端是一個 圓形的凹面?？梢韵胂蟪鋈魏我槐緯谛D(zhuǎn)過程中，其左端的軌跡形成一段 與右側(cè)書籍相切的圓??；其右端的軌跡是一個圓環(huán)，在旋轉(zhuǎn)過程中，會受到左 側(cè)書籍的阻礙。因此旋轉(zhuǎn)的順序是從右到左依次旋轉(zhuǎn) 【高考答案】 （1）①框架 （2）B 【高考模擬】 八、人們可以說生活在結(jié)構(gòu)的世界里，但對結(jié)構(gòu)的技術(shù)認(rèn)識甚少。 1．如圖所示的結(jié)構(gòu)中，不屬于殼體結(jié)構(gòu)的是（ ） A．安全帽 B．電飯煲 C．窗臺護(hù)欄 D．天文臺穹頂 2．汽車的引擎蓋在結(jié)構(gòu)中屬于哪種類型（ ） A．實體結(jié)構(gòu) B．框架結(jié)構(gòu) C．殼體結(jié)構(gòu) D．其它 3．在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，下列哪個方案最容易變形（ ） 4．以下哪種結(jié)構(gòu)是受自然界對結(jié)構(gòu)設(shè)計形狀的啟發(fā)而產(chǎn)生的（ ） A．電燈泡 B．乒乓球 C．飛機的機翼 D．籃球架 【模擬答案】1.C 2.C 3.A 4.C 【考點提煉九】 流程與設(shè)計 1、認(rèn)識流程：流程是一項活動或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進(jìn)行的程 序?；疽厥黔h(huán)節(jié)和時序，時間上的先后順序稱之為時序，體現(xiàn)了具體活動 內(nèi)容的先后關(guān)系。環(huán)節(jié)是指整個過程的小過程，是間斷性的過程概括。流程的 表達(dá)有：文字表達(dá)，表格表達(dá)，圖示表達(dá)（流程圖）。 2、流程圖：最常用的形式是框圖，方框里的內(nèi)容是每個環(huán)節(jié)要完成的任務(wù)， 箭頭方向表示時序（有的用數(shù)字序號表達(dá)時序）。流程圖反映了環(huán)節(jié)、時序的 具體情況。識讀流程圖的要點是： （1）找流程的環(huán)節(jié)，明確每個環(huán)節(jié)的功能和作用。 （2）弄清流程中時序的體現(xiàn)與特征。 A B C D 3、流程設(shè)計的步驟： 第一步：首先要明確設(shè)計的目的和任務(wù)，明確流程所應(yīng)遵循的內(nèi)在變化規(guī) 律。 第二步：要分析現(xiàn)有材料、設(shè)備、資金、人員、工藝和環(huán)境等因素。 第三步：列出流程涉及的主要事項，并進(jìn)行初步的排列。 第四步：分析各事項（步驟）之間先后順序，合理地安排流程的時序和環(huán) 節(jié)。 第五步：選擇一個合適的表達(dá)方式畫出流程圖，對于有嚴(yán)格時間的時序， 要標(biāo)注時間。 4、流程優(yōu)化：為了提高效率、降低成本，可以改變時序和環(huán)節(jié)的順序，也 可增減環(huán)節(jié)。 缺【真題示例】找地州市今年的模擬題 【全盤解析】 【考題答案】 【高考模擬】 九、流程是一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進(jìn)行的程序。 1．任何一項生產(chǎn)或生活活動都有一定的時序。時序體現(xiàn)了具體活動內(nèi)容的 先后關(guān)系，在這種關(guān)系中，有些步驟之間的時序是不可顛倒的。下面是郵寄包 裹的工作流程，哪一個是正確的流程（ ） A．包袋密封好；收好回執(zhí)；交寄；購買標(biāo)準(zhǔn)包裝箱；取郵寄包裹單；填寫 郵寄包裹單 B．收好回執(zhí)；交寄；填寫郵寄包裹單；購買標(biāo)準(zhǔn)包裝箱；包袋密封好；取 郵寄包裹單 C．取郵寄包裹單；購買標(biāo)準(zhǔn)包裝箱；包袋密封好；填寫郵寄包裹單；交寄； 收好回執(zhí) D．包袋密封好；購買標(biāo)準(zhǔn)包裝箱；取郵寄包裹單；收好回執(zhí)；填寫郵寄包 裹單；交寄 2．下面關(guān)于流程中環(huán)節(jié)和時序的說法正確的是( ) A．任何流程環(huán)節(jié)的先后順序(時序)都是可以調(diào)整的 B．任何流程環(huán)節(jié)的先后順序(時序)都不能調(diào)整 C．有的順序可調(diào)，有的順序不可調(diào) D．環(huán)節(jié)多的流程才能調(diào)整 3．劉亮家要在新房鋪地面磚。工作環(huán)節(jié)是：①攪拌水泥和沙子。②上市場 買水泥、沙子和地面磚。 ③請瓦匠師傅。④把攪拌好的水泥和沙子鋪在地面上。 ⑤劃線。 ⑥鋪上地磚。 ⑦檢查地磚下面是否有空隙。 其正確的工作流程是（ ） A．①②③④⑤⑥⑦ B．③②⑤①④⑥⑦ C．②③⑦①⑥⑤③ D．③①②⑥④⑤⑦ 4．在一般醫(yī)院門診看病需診斷、檢查、取藥等，請把醫(yī)院就診流程環(huán)節(jié)合 理排列： 。 ａ交款 ｂ診斷 ｃ再診斷 ｄ取藥 ｅ再交費 ｆ掛號 ｇ檢驗 ｈ打針 【模擬答案】 1.C 2.C 3.B 4.fbagcedh 【考點提煉十】 系統(tǒng)與設(shè)計 本模塊知識通常和人文與社會、生活、辯證統(tǒng)一的哲學(xué)思想分析解決問題 相結(jié)合。 1、認(rèn)識系統(tǒng) 系統(tǒng)是由相互依存的若干個部分組成的、具有特定功能的有機整體。構(gòu)成 系統(tǒng)的若干元素相互依存、相互作用，并完具有特定功能。 2、構(gòu)成系統(tǒng)必須具備的三個條件 第一、至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)。 第二、要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用、按照一定方式形成一個整 體。 第三、這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能所沒有的。 3、系統(tǒng)的類型： 系統(tǒng)不僅有大有小，而且其結(jié)構(gòu)、功能、行為和環(huán)境也不盡相同，系統(tǒng)可 按照不同的標(biāo)準(zhǔn)和需要分類： （1）自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)。 自然系統(tǒng)：是自然形成的系統(tǒng)。如人體系統(tǒng)。人造系統(tǒng)：是由人制造加工 而成的系統(tǒng)，也稱人工系統(tǒng)，如人造地球衛(wèi)星、各種文具、橋梁、樓房等建筑 物。由自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)復(fù)合而成的系統(tǒng)，稱為復(fù)合系統(tǒng)，如城市系統(tǒng)、村 落系統(tǒng)等。 （2）實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)。 實體系統(tǒng)：由看得見、摸得著的具體實體為元素所構(gòu)成的系統(tǒng)，也稱硬系 統(tǒng)。如：機器的傳動系統(tǒng)、棚室的采暖加熱系統(tǒng)等。抽象系統(tǒng)：由一些概念、 原理、方法、制度、程序等為元素構(gòu)成的系統(tǒng)，也稱概念系統(tǒng)、軟系統(tǒng)。如哲 學(xué)、智力競賽軟件系統(tǒng)等。 （3）動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)。 靜態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，不隨時間的推移延續(xù)而變化的系統(tǒng)。如棚 室環(huán)境系統(tǒng)、大橋、公路、房屋等。動態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)具有產(chǎn)生、 變化與發(fā)展、消亡過程的系統(tǒng)。如學(xué)校，它不僅有建筑物還有教師、學(xué)生；城 市系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)。 絕大多數(shù)系統(tǒng)屬動態(tài)系統(tǒng)；靜態(tài)系統(tǒng)是有條件的、暫時（階段性）的和相 對的。 （4）開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)。 封閉系統(tǒng)：是與外界無明顯聯(lián)系的系統(tǒng)，如密閉罐中的化學(xué)反應(yīng)，停建或 緩建的工程。開放系統(tǒng)：與外界環(huán)境有信息、物質(zhì)和能量交互作用，如商業(yè)系 統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)與環(huán)境之間，不斷地、廣泛地交換，不斷地輸 入、輸出，系統(tǒng)才會具有生命力。絕對的封閉系統(tǒng)是很少見的。 4、系統(tǒng)的基本特性： （1）整體性：也稱集合性，注重整體，不是各個要素（部分）的簡單相加， 系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)所沒有的。例如：一堆沙子，鋼 材，水泥散放在一起沒有什么意義，但如果將它們按照一定的比例配置則成建 筑結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和。 （2）相關(guān)性：也稱關(guān)聯(lián)性，是指組成系統(tǒng)的各要素之間相互作用、相互聯(lián) 系。 （3）目的性：也稱功能性，任何系統(tǒng)都具有特殊的功能。 （4）環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)與其所處的環(huán)境之間通常都有物質(zhì)、能量和信息的 交換，系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化。 5、系統(tǒng)設(shè)計的步驟：主要包括將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，確定各子系統(tǒng)的 目標(biāo)、功能及相互關(guān)聯(lián)，對子系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計和評價，對系統(tǒng)進(jìn)行總體技術(shù) 設(shè)計和評價等。 【真題示例十】 （xx年高考題27）成語和俗語是千百年來人們生活智慧的結(jié)晶,其中不少蘊 含著有關(guān)技術(shù)與設(shè)計的道理．下列與設(shè)計過程中的“結(jié)構(gòu)”“流程”“系統(tǒng)” 和“控制”依次對應(yīng)的是( ) ①見風(fēng)使舵 ②銅墻鐵壁 ③磨刀不誤砍柴工 ④牽一發(fā)而動全身 A．②③①④ B．②③④① C．③②①④ D．③②④① 【全盤解析】本題考查的是《技術(shù)與設(shè)計II》中最基本的概念，本題呈現(xiàn) 出極強的導(dǎo)向性， “結(jié)構(gòu)”“流程”“系統(tǒng)”和“控制”是《技術(shù)與設(shè)計II》 主要章節(jié)知識，也是與我們生活密切相關(guān)的技術(shù)思想。我們在日常生活中常用 這些技術(shù)思想解決實際問題。此題相對比較簡單，“見風(fēng)使舵”體現(xiàn)的是控制 的思想；“銅墻鐵壁”蘊含了結(jié)構(gòu)的思想；“磨刀不誤砍柴工”體現(xiàn)出了流程 中的“環(huán)節(jié)”和“時序”；“牽一發(fā)而動全身”體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體性，故選項 為B。 【高考答案】 B 【高考模擬】 十、系統(tǒng)是同類事物按一定的秩序和內(nèi)部聯(lián)系組合而成的整體。 1．下面事例所體現(xiàn)的系統(tǒng)特性依次是（ ） ①人們往往希望汽車跑得又快又省油，但車速過快會格外耗油，有個折衷 的最適當(dāng)?shù)乃俣冉薪?jīng)濟(jì)速度，最省油 ②舍不得孩子套不住狼 ③人類的進(jìn) 化 ④病人從住院到出院這段時間內(nèi)，醫(yī)生常常會開不同的藥方 ⑤俗話說： “一動百動”。 A．目的性、整體性、相關(guān)性、環(huán)境適應(yīng)性、動態(tài)性 B．目的性、整體性、環(huán)境適應(yīng)性、動態(tài)性、相關(guān)性 C．整體性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、相關(guān)性、動態(tài)性 D．目的性、整體性、相關(guān)性、動態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性 2．在大自然中鹿、兔奔跑速度快，能逃避野獸追捕；刺猬身上長尖刺使猛 獸無從下口；黃鼬遇敵時突放臭氣，擾亂猛獸神志，影響其情緒，在其遲疑間 跑掉。這是生態(tài)系統(tǒng)基本特性中的（ ） A．整體性 B．相關(guān)性 C．動態(tài)性 D．環(huán)境適應(yīng)性 3．水（H 2O）是由氫和氧兩種元素構(gòu)成，但當(dāng)你口渴需要喝水時，分別吸 入氫氣和氧氣并不能為你解渴，這說明（ ） A．至少要有兩個或兩個以上的要素才能構(gòu)成系統(tǒng) B．各要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定的方式形成整體 C．系統(tǒng)整體所具有的功能是各個要素（部分）的功能所沒有的 D．系統(tǒng)包含子系統(tǒng)，它又是更大系統(tǒng)的子系統(tǒng) 4．合金鋼材料中，碳含量的高低影響著鋼的強度、硬度和韌性，從而影響 鋼的耐磨性。碳含量高，則硬度高、韌性差；碳的含量低、則硬度低、耐磨性 差。這反應(yīng)了系統(tǒng)的什么基本特性（ ） A．相關(guān)性 B．環(huán)境適應(yīng)性 C．動態(tài)性 D．整體性 5．系統(tǒng)是由相互依存、相互作用的若干元素構(gòu)成的，并完成特定功能的統(tǒng) 一體。系統(tǒng)有大有小，而且其結(jié)構(gòu)、功能、行為和環(huán)境也不盡相同。請根據(jù)以 上闡述，解釋為什么說班級就是一個系統(tǒng)。 【模擬答案】 1.B 2.D 3.C 4.A 5.（1）有多名同學(xué)組成 （2）同學(xué) 之間相互幫助、友好競爭等形成的一個整體；（3）班級這個整體所形成的競爭 力、凝聚力等是同學(xué)個體所沒有的。 【考點提煉十一】 控制與設(shè)計及其典型閉環(huán)控制分析 一、認(rèn)識控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是用以完成一定控制任務(wù)的元、部件的組合?？刂葡到y(tǒng)通常分為 開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。簡單的控制系統(tǒng)由兩部分組成，即被控對象和 控制裝置。其中的控制裝置，包括傳感器、控制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)，對于閉環(huán) 系統(tǒng)來說，還包括反饋環(huán)節(jié)與比較環(huán)節(jié)。 1、開環(huán)控制 是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程， 其系統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的控制作用產(chǎn)生影響。如電子門鈴、聲光控開關(guān)、 遙控器、防盜報警系統(tǒng)、鬧鐘定時控制系統(tǒng)。系統(tǒng)圖示： 2、閉環(huán)控制 系統(tǒng)的輸出量要返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響，信息流經(jīng)一個閉合 環(huán)路。信息除了自輸入端單向傳至輸出端外，還要將輸出信息反傳給輸入端 （比較環(huán)節(jié)），存在信息逆向流動。如保溫電飯鍋的保溫控制、電冰箱制冷控 制、空調(diào)的溫度控制。系統(tǒng)圖示： 3、開環(huán)控制和閉環(huán)控制的區(qū)別 開環(huán)系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳 遞。在閉環(huán)系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間，還有一條從輸出量返回到輸入端的反 饋環(huán)節(jié)，它們形成了一條閉合回路，反饋環(huán)節(jié)使得輸出量的改變對控制的過程 產(chǎn)生直接影響。即閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比增加了一個反饋、比較、 判斷的過程。 二、控制系統(tǒng)框圖 1、控制系統(tǒng)的環(huán)節(jié) 傳感器：感知信號并傳遞信號至下一環(huán)節(jié)。 控制器：根據(jù)傳送來的信號產(chǎn)生控制器信號并傳送到下一環(huán)節(jié)。傳送來的 信號在開環(huán)系統(tǒng)中是有傳感器直接傳送過來的，而閉環(huán)系統(tǒng)中是比較環(huán)節(jié)中產(chǎn) 生的信號。 執(zhí)行器：是控制器輸出信號的執(zhí)行機構(gòu)。 比較環(huán)節(jié)：比較輸入量與反饋量的大小與極性，產(chǎn)生信號，再傳給控制器。 2、通道與回路 信息流經(jīng)的路徑叫做通道。閉環(huán)控制系統(tǒng)有兩類基本通道：前向通道和反 饋通道。前向通道中，信息流自系統(tǒng)輸入量，經(jīng)比較環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器直 至被控對象。反饋通道中，信息流來自被控環(huán)節(jié)的輸出量，流經(jīng)反饋環(huán)節(jié)，再 反饋到系統(tǒng)的輸入端（比較環(huán)節(jié)）。兩條通道，構(gòu)成閉合回路，即閉環(huán)，簡稱 回路。 3、繪制框圖的方法 依次確定系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)：被控對象，執(zhí)行器，控制器，反饋環(huán)節(jié)（對閉環(huán) 系統(tǒng)而言）。 確定被控量（輸出量）、控制量、輸入量、反饋量和偏差量。 用帶箭頭的直線表示信息在系統(tǒng)中流動、傳遞的方向與過程，再加上比較 環(huán)節(jié)（閉環(huán)系統(tǒng)）。 在繪制框圖中，先畫被控對象，再畫執(zhí)行器，接著畫控制器、反饋環(huán)節(jié)， 最后比較環(huán)節(jié)，連線閉環(huán)，并標(biāo)注各量。 三、典型的閉環(huán)控制——家用電冰箱的結(jié)構(gòu)和制冷原理圖 1、工作原理 家用電冰箱主要由壓縮機、冷卻器和散熱器組成，它們之間用一根管道相 連。管道里裝有一種沸點很低的制冷劑。壓縮機在管道的底部，它使制冷劑不 斷地在管道里循環(huán)。制冷劑流動到狹窄的毛細(xì)管時，受到強大壓力，由氣態(tài)變 成液態(tài)，通過散熱器對外放出熱量。當(dāng)制冷劑通過較粗的管道組成的冷卻器時， 由于壓力突然降低，制冷劑由液態(tài)立即變?yōu)闅鈶B(tài)，從而吸收電冰箱內(nèi)的熱量， 使電冰箱內(nèi)的溫度降低，達(dá)到制冷的效果。 2、結(jié)構(gòu)原理圖 3、控制分析 輸入：根據(jù)冰箱內(nèi)放置食物的保存要求，預(yù)先設(shè)置一個恰當(dāng)?shù)睦洳販囟取?控制（處理）：由電子電路組成,核心部件是一個微處理器——微型電腦。 能對預(yù)置設(shè)定的溫度和輸出中檢測到的電信號進(jìn)行比較、分析和判斷，并發(fā)出 命令。 輸出：由電磁繼電器組成。當(dāng)它接到“接通”壓縮機指令時，便接通壓縮 機工作電路。當(dāng)它接到“停止”的指令時，繼電器便斷開壓縮機的工作電路。 檢測與反饋：主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器裝在冷藏室內(nèi)，它將檢 測到的冰箱冷藏溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒎答伒诫娮涌刂葡到y(tǒng)的控制（處理）部分。 【真題示例十一】 （xx年高考19題） 某辦公樓大廳采用自然光照明，控制系統(tǒng)如圖，太陽光 經(jīng)過反光鏡反射到反光球面鏡上，反光球面鏡再將光線反射到大廳，從而達(dá)到 采集自然光的目的。當(dāng)太陽移動后，光線到達(dá)反光球面鏡的位置也隨之發(fā)生偏 移，相應(yīng)的傳感器就會受到光照產(chǎn)生電信號，控制器根據(jù)不同傳感器送來的信 號控制反光鏡作相應(yīng)的調(diào)整。 （1）該系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？ （2）該系統(tǒng)中，被控對象是 。 （3）控制器與人體哪個器官的功能是類似的？ （4）請再寫出兩種利用太陽能的產(chǎn)品。 【全盤解析】 本題屬于《技術(shù)與設(shè)計II》第四章《控制與設(shè)計》的主干 知識點，能很好地“檢查”學(xué)校是否開全通用技術(shù)課程，有一定的導(dǎo)向性。 （1）題：主要是區(qū)分開閉環(huán)控制，其中開環(huán)控制的輸出量不對系統(tǒng)的控制 產(chǎn)生任何影響，如自動門、紅綠燈、火災(zāi)報警、鬧鐘定時等，而閉環(huán)控制的輸 出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響，實現(xiàn)真正意義上的“全自動控制”， 如空調(diào)、電冰箱、自動飲水機等，而本題的關(guān)鍵是要認(rèn)真審題“當(dāng)太陽移動后， 光線到達(dá)反光球面鏡的位置也隨之發(fā)生偏移，相應(yīng)的傳感器就會受到光照產(chǎn)生 電信號，控制器根據(jù)不同傳感器送來的信號控制反光鏡作相應(yīng)的調(diào)整?！边@樣 看來太陽移動，通過控制系統(tǒng)反光鏡作相應(yīng)的調(diào)整，所以是閉環(huán)控制系統(tǒng)，一 定要透徹分析題意。 （2）題：主要考查了控制系統(tǒng)的主要部件，被控對象的主要作用是輸出被 控量，本題的關(guān)鍵是方向問題，所以反光鏡是被控對象。 （3）題：是對技術(shù)知識的遷移，體現(xiàn)了對知識點的理解程度。在控制系統(tǒng) 中控制器是整個控制的“中樞”，如人的大腦、計算機的CPU等。 （4）題：“請再寫出兩種利用太陽能的產(chǎn)品”，城市學(xué)生經(jīng)常見到太陽能 熱水器、太陽能路燈等，在農(nóng)村也常使用“太陽灶”，充分體現(xiàn)了處處皆有學(xué) 問在，再加上課本中經(jīng)常提到的太陽能電池，本題得全分比較簡單，但實際考 生作答并不理想。 【高考答案】（1）閉環(huán)控制系統(tǒng) （2）反光鏡 （3）大腦 （4）太陽能 熱水器、太陽能電池、太陽能汽車、太陽能路燈等 【高考模擬】 六、控制系統(tǒng)不光應(yīng)用于高科技領(lǐng)域，同時在日常生活中也常常用到自動 控制。 1．理解一個控制現(xiàn)象，要明確控制的對象是什么，控制要達(dá)到什么目的和 采取什么控制手段。例如，導(dǎo)彈控制系統(tǒng)控制的是導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的距離，目 的是要擊中目標(biāo)（距離為零）。分析這個控制系統(tǒng)，其控制的對象是（ ） A．人 B．目標(biāo) C．計算機 D．導(dǎo)彈 2．下面控制系統(tǒng)中，屬于閉環(huán)控制的有（ ） A．電風(fēng)扇機械定時開關(guān)控制系統(tǒng) B．電子門鈴控制系統(tǒng) C．加熱爐溫度自動控制系統(tǒng) D．自動門 3．下列不屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是（ ） A．自動門 B．自動聲控?zé)? C．自動烘手機 D．電飯鍋溫控系統(tǒng) 4. 自動門可以探測到是否有人來，是借助于傳感器來實現(xiàn)的。那么要實現(xiàn) 這樣的傳感功能，你感覺使用下面哪一種方法不合適（ ） A．感知人體紅外線 B．對人物攝像分析圖象 C．感知人的動作變化 D．直接感知接觸性動作 5． 老鷹抓兔子時，老鷹的論證系統(tǒng)主要由眼睛、大腦和翅膀三 部分組成。老鷹的眼睛在盯住兔子的同時，也注意自己的位置，并把 兩者作一比較。比較后的信號代表老鷹的位置與兔子位置的差距，這 種差距信號傳遞到大腦，大腦接收這種信號后，經(jīng)過處理，變換相應(yīng) 的控制信號，指揮翅膀改變鷹的俯沖度及方向，一直到逮到兔子。 （1）老鷹的論證系統(tǒng)是 （開環(huán)/閉環(huán)）控制系統(tǒng)？ （2）該系統(tǒng)中，控制器是 。 （3）該控制系統(tǒng)要達(dá)到跟蹤的目的，必須建立反饋機制，該機制中的檢測 裝置是 。 6．如圖所示是水箱液位控制系統(tǒng)，當(dāng)水箱出水量大時,水位下降浮子下 沉，帶動活塞偏離進(jìn)水口位置，此時進(jìn)行補水直到水箱里的水位上升到給定 水位，浮子上浮，活塞歸位。在這個系統(tǒng)中，浮子、活塞以及兩者之間的連 桿機構(gòu)組成一個杠桿系統(tǒng)。試回答以下問題： （1）該控制系統(tǒng)是 （開環(huán)控制或閉環(huán)控制） （2）該控制系統(tǒng)的輸入量是 輸出量是 。 （3）該控制系統(tǒng)中浮子起的作用是 【模擬答案】 1.D 2.C 3.D 4.D 5.（1）閉環(huán) （2）（鷹的）大腦 （3）（鷹的）眼睛 6.（1）閉環(huán)控制系統(tǒng) （2）給定水位。 實際水位 （3） 反饋作用（浮子起檢測輸出量和輸入量差值的作用也正確） 【考點提煉十二】 提升自己的技術(shù)素養(yǎng)必看案例——電飯煲原理 如圖所示是電飯煲電路簡圖。其中，K 1為限溫開關(guān)，K 2為雙金屬片 保溫開關(guān)，R為電熱盤中管狀電熱元件，T為熱熔式超溫保護(hù)器，R 1、R 2 為限流電阻，L 1為煮飯指示紅色氖燈，L 2為保溫指示黃色氖燈。試述電 飯煲的工作過程。 原理如下：電飯煲的奇異功能，就在于K 1、K 2兩個開關(guān)的妙用。插 頭插入電路，閉合K 1之前，你會看到紅、黃兩指示燈交替發(fā)光。內(nèi)鍋 溫度開始較低，雙金屬片開關(guān)K 2自動接通，L 2支路被短路，黃燈L 2不亮，紅燈亮， 且R發(fā)熱。當(dāng)內(nèi)鍋溫度達(dá)到70攝氏度—80攝氏度時，K 2自動斷開，由于R<下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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