通用技术必修2知识点汇编.docx
《通用技术必修2知识点汇编.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用技术必修2知识点汇编.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
通用技术必修2知识点汇编
苏教版
通用技术
《技术与设计2》
（必修2）
知识点汇编
第一单元结构与设计
一、常见结构的认识
二、稳固结构的探析
三、简单结构的设计
四、经典结构的欣赏
一、常见的结构的认识P2：
（一）结构（structure）：
是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
1、自然界：
天体结构、地球的结构、植物的结构、动物的结构…
2、技术领域：
汽车的结构、微机的结构、电脑主板的结构、数字控床的结构…
3、社会领域：
教育管理系统的结构、课堂教学结构、文章、诗歌的结构
（二）结构与力
从力学角度说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形态和大小改变的力。
构件的基本受力形式（★★★）：
拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
（三）结构的类型（★★★★★）
1、实体结构（常指结构体本身是实心的）—受力特点：
外力分布在整个体积中，如实心墙。
2、框架结构（常指结构体由细长的构件组成的）—受力特点：
即能承受竖向重力荷载，也能承受水平方向的荷载。
如防盗窗户、画框、房子的架构、建筑时用到的一些框架等。
3、壳体结构（常指层状的结构）—受力特点：
外力作用在结构体的表面上。
如贝壳、头盔、汽车飞机的外壳等。
提示：
生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成，称为组合结构
二、稳固结构的探析P11
（一）结构与稳定性-
1、结构的稳定性（★★★★★）——结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
P11
结构的强度（★★★★★）——结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
P16
2、影响结构稳定性的主要因素：
重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状（★★★★★）
1）重心位置的高低：
重心越低,稳定性越好；重心越高,稳定性越差。
结构重心的垂线要落在支撑面内，结构就是稳定的。
2）结构的底座：
结构与地面接触所形成的支撑面的大小。
支撑面越大越稳定。
如：
高塔的共同特点都是上端小而下端大、如摄相机三角架。
3）结构的形状：
结构的形状不同稳定性也不同。
如桁架结构，有些属于“几何可变体系”。
影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。
对于一个结构，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。
思考1：
走钢丝的人为什么要拿一根长竹竿？
思考2：
部分自行车后轮只有一个支撑脚，为什么可以平衡？
P13
思考与强化3：
何为桁架？
P15
（二）结构与强度
思考4：
两根杆子，一根粗，一根细，但受力时粗的先断，可能原因？
P17
1、结构的强度——结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
P16
2、影响结构强度的主要因素：
P17（★★★★★）
结构的形状（注意：
稳定性也有这一点）、使用的材料、构件之间的连接方式等。
①结构的形状：
三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。
②常见的构件的横截面形状：
工字形、十字形、长方形、L形、圆形、U形
③结构的连接方式
铰连接：
被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。
如门与门框间的铰链等。
刚连接：
既不能相对移动也不能相对转动。
如榫接、胶接、焊接等，固定铁床架的连接。
3.结构与功能：
结构的变化可能导致功能的变化。
如双人自行车与单行车、多用螺丝刀……
三、简单结构的设计P24
1、结构设计应考虑的主要因素P24-25
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。
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等。
在结构设计中还有一些需要考虑的因素，如材料、民俗文化、地域特点等。
（简单回答：
符合设计对象的稳定性，强度，安全性，美观性，个性化，使用寿命，成本等P25）
2、简单结构的设计案例要求：
①设计项目：
②设计要求③设计分析④设计方案⑤呈现草图
如：
设计相框垃圾桶鞋柜，衣架、笔桶等（参考活动手册）
四、经典结构的欣赏P30
赏析结构设计作品,可从技术与文化两个角度进行。
（1）技术的角度主要有：
结构功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。
（2）文化的角度主要有：
文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映的时代、民族、习俗方面的特征、结构的个性特征等。
如：
蛋形椅、盖里椅、赵州桥、各种国内外现代与古代的建筑等。
五、本单元小结p34（★★★★★）
第二单元流程与设计
一、生活和生产中的流程
二、流程的设计
三、流程的优化
一、生产和生活中的流程P38
1、时序：
时间上的先后顺序就是时序。
（P39第一段文字）
时序体现了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。
如烧菜时：
先开煤气灶点火→再放油→后放菜等。
有些时序可以颠倒，有些则不行，如：
安装风扇叶子时一般是不能颠倒，而烧菜时先放油、菜，最后放盐—>也可以调整为先放油、盐，最后放菜等。
2、环节P40：
完成某个具体目标、组成某项生产或某个活动过程的若干阶段或小的过程称为环节。
环节是一个相对的概念，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。
环节中又包含若干可以分解的、目标更具体的事项。
一般的说，在某项生产或某个或动中，环节是不可缺少的。
环节中包含时序。
3、流程P41：
是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序。
可以把流程理解为为了一定的目的去做事情的顺序。
任何流程都反映一定的时序，体现出一定的环节。
流程是众多环节的组合体，环节是时序组合体。
（★★★★★）
4、流程的表达P42：
（《技术与设计1》中的产品的一般设计过程就是一种流程表示）
流程图有文字表达、表格表达、图示表达等方式，有些场合还可用模型表达、动画演示等。
用箭头、用数字序号、用时间等表达时序。
流程图的序号或方框反映了环节、工序的具体情况。
5、生活与流程P43：
科学合理的流程，可以指导我们正确地做事，提高工作和学习的效率，是我们的生活变得有序、合理，为我们的安全提供保障（例洗衣、煮饭与烧菜的流程安排，碘盐和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等）。
6、生产与流程P45：
运用科学合理的流程可以有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质量、保证安全生产、保护环境等。
流程中工序的作业方式——串行和并行。
上一道工序完成之后才能进入下一道工序——串行。
几项工作同时进行——并行，并行投入较大。
7、简单流程图的识读：
识读流程图的要点：
⑴找流程的环节，明确每个环节的功能和作用；⑵弄清流程中时序的体现与特征；⑶流程是技术的核心概念之一。
不同的流程，产生的效益往往不同，“理解流程就是质量”、“流程就是效益”等。
二、流程的设计P50：
1、流程设计的基本要求：
设计一个流程首先应明确流程要实现的具体目标★★★，如流程设计的目标常见有：
对生活方面的流程设计，主要考虑⑴节省时间。
⑵提高工作效率。
⑶提高工作质量等目标
对生产活动的流程设计，主要考虑⑴提高效率。
⑵提高质量。
⑶保证安全。
⑷节省资源。
⑸提高管理水平。
⑹提高经济效益。
⑺其他，如环保等。
2、流程设计中的基本因素：
生产活动中的流程设计的基本因素主要有材料、工艺、设备、人员、资金和环境等。
研究内在属性与规律，就是流程设计应该考虑的基本因素。
3、流程设计的步骤：
首先要明确设计的目标和任务，明确流程所应遵循的内在变化规律。
其次，要分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境因素。
第三，列出流程涉及的主要事项，并进行初步的排列。
第四，分析各事项（步骤）之间先后顺序，合理地安排流程的时序和环节。
第五，选择一种合适的表达方式画出流程图，对于有严格时间要求的时序，要标注时间。
三、流程的优化P54：
1、流程的优化及目的：
流程的优化：
在流程的设计和实施过程中，对流程进行不断的改进以期取得最佳效果的过程。
流程优化的意义或者目的：
提高工作效率、降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境污染、保证安全生产等。
2、流程优化的内容：
工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化等。
在进行流程优化时，要综合平衡，以取得整体优化的成效。
3、流程优化的条件：
⑴内部条件：
对流程内在机理的深入了解。
如对洗涤原理的了解，就会在流程中安排两次漂洗；
⑵外部条件：
设备和工艺水平的提高或完善。
比如，只有在具备锻压设备时，才可能将法兰盘的加工改为少量切削加工；
⑶人员技术水平的提高。
四、本单元小结P60（★★★★★）
第三单元系统与设计
一、系统的结构
二、系统的分析
三、系统的设计
一、系统的结构P64：
1、系统的含义：
由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。
案例分析：
自行车P64-65
自行车由车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、链条、车轮（轮胎、辐条、车圈、气门）、车闸、等主要部件组成。
2、构成系统，必须具备三个条件：
第一，至少要有两个或者两个以上的要素（部分）才能组成系统；
第二，要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；
第三，这个整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。
3、系统的类型：
（1）自然系统和人造系统；
（2）实体系统和抽象系统：
人造系统、生态系统是自然系统；城市系统、计算机硬件系统和机械传动系统是人造系统
生物系统、机械系统是实体系统；哲学系统、计算机的操作系统是抽象系统
4、系统的基本特性（★★★★★）
整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性。
（1）整体性：
是系统最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。
系统的任何一个要素（部分）发生变化或出现故障时，都会影响其他要素（部分）或整体的功能的发挥。
系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
（请掌握P69页的表格与巴尔扎克的塑像分析、木桶理论）（★★★★★）
（2）相关性P69：
是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。
碳含量与合金钢材料的整体性能的相关性P69★★
梁的跨度与梁的厚度之间的关系
（3）目的性：
任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这正是区别不同系统的标志。
对于复杂的系统，目标有多个，往往用一个指标体系来描述系统的目标。
钟表系统的目的性1999年我国开始的农业生产结构调整
（4）动态性：
任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
考虑动态性时要有时间限制。
因为所有的系统在历史的长河中没有绝对的静止，如石头会风化等，而在某个时间段内某个系统则可能是静态的，我们考虑系统时应以题中的时间说明为限制，如果没有说明，则以生活经验为限制，不能无限扩大，否则就没意义。
（5）环境适应性：
系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。
春捂秋冻电冰箱放合适的位置飞机在空中适应环境的飞行
环境适应性应从整体上进行考虑。
如电脑主机在天冷与天热时（一般是0~35oC）能正常工作，说明具有环境适应性。
而只是考虑电脑主机CPU与风扇的关系时，风扇在CPU温度高时能自动加快转速，这只是它们两者之间的相关性。
二、系统的分析：
1、系统分析：
为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、实验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程。
系统分析的显著特点是完整而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。
系统分析可以减少决策的失误。
目的：
寻求解决问题的最佳决策。
2、系统分析的一般步骤：
①明确问题，设立目标；②收集资料，制定方案；③分析计算，评价比较；④检验核实，作出决策。
（结合田忌赛马案例）--注意与《技术与设计1》中方案构思的区别。
3、系统分析的主要原则：
（★★★★★）
整体性原则（丁谓修复皇宫）、科学性原则（三三进九不如二五一十）、综合性（孝襄高速公路）原则。
4.系统优化：
系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
最小的成本——最大的利润；最短的工期——更多的工程量；最少的能耗——更多的产品；单位面积土地——更高的农业产量。
（案例：
农业间作套种，家具利润问题等）
5、影响系统优化的因素：
指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以认为调节的因素。
优化目标；目标函数；约束条件（不能人为调节）；影响因素（可以人为调节）。
6、系统最优化方法：
使系统达到最优的目标而提出的求解方法。
数学模型——最优解；科学估算、试验——满意解。
结合案例，分析系统优化的实现。
三、系统的设计：
1、系统设计的目的、方法与过程：
①系统设计的目的与要求：
系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。
不同行业的系统设计有着不同的技术要求。
②系统各部分之间的相互联系与相互作用：
运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题。
注重各部分的纵向、横向联系；依据系统的动态性、环境适应性，考虑当前和长远。
③系统设计方案的优化：
首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
2、系统设计的一般步骤：
将系统分解为若干子系统
确定各子系统的目标、功能及其相互关系
对子系统进行技术设计和评价
对系统进行总体技术设计和评价等
3、简单系统的设计：
了解系统设计应解决的主要问题和基本的设计过程，写出系统设计或系统优化设计的书面方案，包括必要的设计草图以及量化数据。
（案例：
手电筒照明供电部分的设计）。
四、简单系统的设计的实现
案例分析：
手电筒照明供电部分的设计P87
设计要求：
可照明的手电筒，携带方便，使用安全。
设计分析：
⒈可把手电筒照明供电部分分为照明和供电两个子系统。
照明子系统的要素是灯泡、导线，供电子系统的要素是电源和开关。
⒉手电筒的功能取决于它的各个组成要素，电源通过导线的连接驱动灯泡发光，这些要素缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。
⒊选择合适的元器件，使它们相互匹配，并能达到设计要求。
设计方案：
方案A
（1）设计一个简单的电路，画出电路图。
（2）根据电路图，选择元器件，如灯泡、干电池、导线等，并搭接电路。
（3）通过控制开关，使灯泡发光。
方案B
选择元器件为发光二极管及干电池、金属筒等，其他步骤参照方案A。
方案C
设计一个自发手电筒。
方案C不需要使用干电池，所以对环境不产生污染。
案例分析：
室内住宅电气系统的设计P89
五、本单元小结P92
第四单元控制与设计
一、控制的手段与应用
二、控制系统的工作过程与方式
三、闭环控制系统的干扰与反馈
四、控制系统的设计与实施
一、控制的手段与应用
1.控制的手段
⑴控制的含义：
人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。
控制是一个很虚或很实的东西。
说很实如灯的控制开关；说很虚如很多学生都知道“玩游戏偷菜”等会有点上瘾，对目前的学习不好，但很多人就是控制不好。
案例分析：
大禹治水P96
理解任何控制现象，都要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。
例如：
人力三轮车转弯过程中的方向控制问题，其控制的对象就是人力三轮车，控制的目的是为了改变三轮车行驶的方向，控制的手段是人通过双手转动车把，改变前轮方向并带动后轮。
⑵控制的手段：
控制的实现需要通过一定的手段。
P98
从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制和自动控制。
人工控制是在人的直接干预和全程干预下进行的。
人工控制又称手动控制。
自动控制是指在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。
按执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。
有时，控制手段又可以综合的。
2.控制的应用
控制应用到生活中，提高了人们的生活质量。
（空调对房间温度的控制使房间温度适宜、自动取款机缩短取款时间、自动水龙头等）
生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制，控制在生产中得到了极为广泛的应用。
提高质量和生产效率、减轻劳动强度。
思考：
摇动辘轳，提出井水是什么控制？
用气筒给自行车的轮胎充气是什么控制？
电梯的上下运行控制是什么控制？
二、控制系统的工作过程与方式
1.控制系统：
任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。
一般的控制过程都有一个输入和一个输出，控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。
如目前建筑中常见的灯泡自动控制系统的框图如下（框图不一定是实物，它可能是很多实物的构成）：
控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。
2.开环控制系统
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统为开环控制系统。
如十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉自动控制系统、电子们铃、自动门、宾馆自动叫醒服务等。
常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
开环控制系统方框图：
（★★★★★）会考可能性接近100%（具体各功能框图说明见下面说明）
输入量即控制系统给定量，如游泳池进水的设定时间。
一般为设定量，如打空调时预设温度；
输出量（被控量）即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如游泳池的水位
被控对象即控制系统中所要求的装置或生产过程，如游泳池。
一般是一个实物或空间；
执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如进水阀门。
一般是一个活动装置或设备；
控制器即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路；
控制量即执行器的输出信号或实际执行动作后一个量值，如流过阀门的水量、转轴转过角度、电流流过量、电压连续加压时间。
案例分析1：
游泳池水位控制的实现P103
案例分析2：
宾馆自动门的控制系统P103
3.闭环控制系统
系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
核心是通过反馈来减少被控制量（输出量）的偏差。
简单闭环控制系统的方框图如下：
（★★★★★）
检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端；
是比较器，它将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值；
控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令；
执行器根据指令对被控对象进行控制，从而使被控量稳定在一定范围内。
与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节。
检测装置检测输出量与输入量差值的作用，一般是各类“传感器”，做题时一定要抓住这一点。
案例分析1：
电冰箱的温度控制系统
控制量
实际温度
+
压缩机
温度控制器
空气
给定温度
温度检测装置
-
三、闭环控制系统的干扰与反馈（★★★★★）——熟记“干扰”与“反馈”概念并能应用
1.干扰因素
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
有的干扰因素是环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；
有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。
在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。
控制系统在工作中必须克服干扰，使被控量稳定。
有些情况可以利用干扰因素实现某种目的。
如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰，使之不能正常工作。
2.反馈
（1）什么是反馈
控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入并与输入量进行比较的过程，就是反馈。
利用反馈来分析和处理被控制对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运用的方法，称为反馈方法。
如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要人工关闭电源，而自动电水壶具有挡水沸腾时自动切断电源的功能，终究是运用反馈方法实现自动控制的结果。
案例分析1：
音箱与话筒有时出现的啸叫声
（2）闭环控制系统的工作过程
从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控制量（输出量）的偏差。
一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。
案例分析2：
水箱的水位自动控制系统
P112
被控对象：
水箱
被控量：
水箱中的水位（实际水位）
执行器：
（进水）阀门
控制器：
机械或电气控制装置
干扰因素：
水箱的出水量，水箱水面蒸发的水量等
检测器：
浮球或液位传感器
水流量
水箱水位
+比较器
阀门
电气控制
水箱
给定水位
浮球（水位检测装置）
-
案例分析：
加热炉的温度自动控制系统P113
炉内温度
+比较器
加热炉
加热器
微机控制
给定温度
热电偶（温度检测装置）
-
（3）闭环控制系统与开环控制系统的比较
开环控制系统一般结构简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。
闭环控制系统设计比较麻烦，结构相对复杂，构成控制系统的成本较高。
闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。
闭环控制系统都是自动控制系统。
自动控制系统不一定是闭环控制系统。
3.功能模拟方法：
以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法，就是功能模拟法。
4.黑箱方法：
把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法，就是黑箱方法。
黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。
例如，通过输入图像、电或声音信号，观测、分析脑电波的输出反应，研究人脑对视觉或听觉信息的传递、变换和处理功能，得知人脑内部结构的细节，就是黑箱方法的运用。
四、控制系统的设计与实施
1.控制系统设计的一般思路
设计好一个控制系统，应该明确这个系统要达到的目的是什么，所要控制的对象是什么，被控制对象有哪些重要的特性，被控量和控制量分别是什么，外界的主要干扰因素有哪些，选择怎样的设计方案既能达到目的，又能经济、易于实现，如何选择设备和元件等等。
设计一个控制系统，是选择开环控制还是闭环控制，应根据对控制精度的要求以及条件的可行性而定。
能达到控制目的，采用易于实现的控制方式，降低控制成本、减少对环境的负面影响等，是我们进行控制系统设计必须考虑的基本问题。
控制系统的设计方案，还包括画出必要的设计图纸（控制电路设计或系统结构设计）和实施图纸、撰写说明书等。
（1）开环控制系统的设计
开环控制系统的设计相对比较简单，在明确设计要求，明确被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。
例如：
普通电风扇控制系统的设计，被控对象是电风扇，被控量是电风扇输出的风速，控制量是电机的转速；若是具有定时功能的电风扇控制系统的设计，则
升级会员 