第5章探索技術(shù)與工程的世界探究與實(shí)踐課件浙教版科學(xué)七年級(jí)上冊(cè)

第5章探索技術(shù)與工程的世界

1．我們身邊的下列技術(shù)產(chǎn)品和工程分別滿足了哪些需求？技術(shù)產(chǎn)品或工程能滿足的需要智能掃機(jī)器人地智能馬桶智能手環(huán)智能門鎖可以自動(dòng)測(cè)量工作空間，規(guī)劃合理路徑，節(jié)省掃地時(shí)間。滿足人們對(duì)省時(shí)省力、清潔地面的需求具有自動(dòng)加熱馬桶墊，自動(dòng)感應(yīng)開合、自動(dòng)清洗和沖水等功能。滿足人們對(duì)舒適和衛(wèi)生的需求除了顯示時(shí)間，還可以記錄運(yùn)動(dòng)量、監(jiān)測(cè)健康數(shù)據(jù)。滿足人們對(duì)健康的管理和運(yùn)動(dòng)追蹤的需要利用指紋解鎖技術(shù)，增加安全性和便利性。滿足人們對(duì)家庭安全和便捷解鎖的需求2.調(diào)查同學(xué)坐椅子的感受，找出存在的問(wèn)題和不足，并提出改進(jìn)設(shè)想。答：(1)座椅舒適度不足：有約三成的學(xué)生對(duì)座椅的硬度和材質(zhì)表示不太滿意，說(shuō)明現(xiàn)有座椅的舒適度有待提高。(2)座椅設(shè)計(jì)不合理：一些學(xué)生座椅的高度設(shè)計(jì)不夠人性化，沒(méi)有考慮到學(xué)生的實(shí)際需求，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。(3)座椅可調(diào)節(jié)性差：大部分學(xué)生提到希望座椅背部能夠提供良好的支撐，同時(shí)也有相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)座椅的可調(diào)節(jié)性和移動(dòng)性有較高的需求，以便更好地滿足個(gè)人的學(xué)習(xí)習(xí)慣和姿勢(shì)需求。(4)外觀影響使用：超過(guò)六成學(xué)生認(rèn)為座椅的外觀對(duì)他們的選擇有一定的影響，他們更喜歡簡(jiǎn)約、時(shí)尚的外觀設(shè)計(jì)。針對(duì)以上問(wèn)題和不足，建議加強(qiáng)座椅的舒適性、設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)高度的桌椅、提升座椅的可調(diào)節(jié)性和移動(dòng)性，以及設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約、時(shí)尚的座椅外觀，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境和體驗(yàn)。1．設(shè)計(jì)一把辦公椅一般過(guò)程說(shuō)明舉例明確問(wèn)題1.明確設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求，包括功能需求、性能需求、使用環(huán)境要求等。2.與客戶或相關(guān)方進(jìn)行深入溝通，充分理解他們的期望和限制條件?？梢哉{(diào)節(jié)椅子高度和靠背角度，坐起來(lái)更舒適限制條件：高度調(diào)節(jié)范圍：450～550mm靠背傾斜角度調(diào)節(jié)范圍：0°～30°座椅材料：舒適、透氣的網(wǎng)布材料能承受的最大載荷：150kg設(shè)計(jì)方案概念設(shè)計(jì)：1.根據(jù)問(wèn)題，通過(guò)相互交流和討論，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴，產(chǎn)生多種設(shè)計(jì)概念和方案，對(duì)這些概念進(jìn)行初步評(píng)估和篩選，確定幾個(gè)有潛力的方向。2.對(duì)選定的概念進(jìn)行細(xì)化和完善，形成具體的設(shè)計(jì)方案，包括整體結(jié)構(gòu)、主要部件、工作原理等方面的設(shè)計(jì)。繪制設(shè)計(jì)草圖。具體設(shè)計(jì)：基于概念設(shè)計(jì)，進(jìn)一步深化方案，確定各個(gè)零部件的具體尺寸、形狀、材料等細(xì)節(jié)，繪制詳細(xì)的工程圖紙和技術(shù)文檔詳細(xì)設(shè)計(jì)圖實(shí)施方案根據(jù)設(shè)計(jì)圖，運(yùn)用各種技術(shù)，進(jìn)行一系列工作，制作原型檢驗(yàn)產(chǎn)品在工作環(huán)境下對(duì)原型實(shí)物進(jìn)行測(cè)試，是否滿足限制條件測(cè)試高度調(diào)節(jié)、傾斜角度調(diào)節(jié)、承重能力和舒適性等方面。測(cè)試結(jié)果表明，原型在其他方面表現(xiàn)良好，但承重能力有所不足改進(jìn)完善針對(duì)測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化，解決出現(xiàn)的問(wèn)題和不足之處。再次制作原型并重新進(jìn)行測(cè)試綜合考慮生產(chǎn)成本和實(shí)際需求，選擇更換使用耐受力更強(qiáng)的材料，達(dá)到設(shè)計(jì)承重的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布成果測(cè)試完成后，與生產(chǎn)部門協(xié)作，為大規(guī)模生產(chǎn)做好準(zhǔn)備工作，如制定生產(chǎn)工藝、整理和編寫詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告、使用手冊(cè)等與供應(yīng)商合作，選取合適的材料和制造工藝，并制訂生產(chǎn)計(jì)劃。完成生產(chǎn)制造后，他們與辦公家具經(jīng)銷商合作，進(jìn)行一系列的展示、推廣、銷售活動(dòng)2.制作三球運(yùn)動(dòng)演示模型用一個(gè)大功率LED燈，配一個(gè)圓形乳白色外罩表示太陽(yáng)(大)、用地球模型表示地球(中)和用月球模型表示月球(小)，地球可繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，月球可繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。模型的動(dòng)力利用手動(dòng)、皮帶輪和皮帶配合完成。機(jī)械裝置中太陽(yáng)下面的大皮帶輪直徑是帶動(dòng)月球轉(zhuǎn)動(dòng)的小皮帶輪的12倍，可以保證地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)1圈時(shí)，月球繞地球運(yùn)動(dòng)12圈。用大功率LED燈模擬陽(yáng)光。手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)可以改成電動(dòng)機(jī)、電池和齒輪自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)行更平穩(wěn)。制作水火箭按照有關(guān)規(guī)劃，我國(guó)未來(lái)要發(fā)射更多的火箭進(jìn)行載人登月、深空探測(cè)等活動(dòng)，因此大家想做一個(gè)簡(jiǎn)單的火箭模型來(lái)模擬真實(shí)火箭發(fā)射升空，為此學(xué)校開展“制作水火箭”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)?！久鞔_問(wèn)題】小明同學(xué)負(fù)責(zé)明確“水火箭”發(fā)射的原理，他查閱資料后得知，我國(guó)發(fā)射火箭時(shí)，點(diǎn)火后火箭尾部會(huì)向下噴出烈焰，火箭隨即升起，于是想到“水火箭”也可以利用這一科學(xué)原理。(1)簡(jiǎn)述“水火箭”可以飛起來(lái)的原因：______________________________________________________________。高壓空氣推動(dòng)水向下噴出，水給火箭一個(gè)向上的推力，水火箭升空【設(shè)計(jì)方案】小亮同學(xué)負(fù)責(zé)“水火箭”的設(shè)計(jì)方案，他考慮到“水火箭”的動(dòng)力只能由水或空氣提供，從工程角度看，裝置的密封性要好，要能保證水在足夠大的壓力下噴出而產(chǎn)生足夠的反推力。于是他設(shè)計(jì)了制作流程，首先在廢舊飲料瓶?jī)?nèi)裝入適量水，用帶有打氣筒的瓶塞將瓶口塞住，最后配置上由廢紙箱改造而成的火箭外殼、導(dǎo)流罩及底座，“水火箭”即可完成，如圖甲所示(簡(jiǎn)化模型如圖乙)。(2)如果瓶塞未完全塞緊，將會(huì)導(dǎo)致__________現(xiàn)象產(chǎn)生。(3)小亮設(shè)計(jì)“水火箭”頂端的導(dǎo)流罩，其目的是減小飛行時(shí)受到的__________。漏氣空氣阻力【實(shí)施計(jì)劃】小林負(fù)責(zé)“水火箭”的發(fā)射，他往瓶中裝入600mL的水，塞好瓶塞后放在發(fā)射架上。用打氣筒不斷地向瓶?jī)?nèi)打氣，瓶?jī)?nèi)氣壓不斷增大，當(dāng)瓶塞從瓶口沖出時(shí)，“水火箭”發(fā)射升空。【檢驗(yàn)作品】以下是“水火箭”發(fā)射的評(píng)價(jià)量表。A評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)秀合格待改進(jìn)功能性火箭能順利升空且在空中運(yùn)行時(shí)間t＞6s火箭能順利升空且在空中運(yùn)行時(shí)間2s≤t≤6s火箭能順利升空且在空中運(yùn)行時(shí)間t＜2s或不能升空美觀性符合審美，有一定的設(shè)計(jì)感符合審美，設(shè)計(jì)感一般不符合審美，設(shè)計(jì)感較差(4)小華同學(xué)負(fù)責(zé)“水火箭”是否制作成功的鑒定，其標(biāo)準(zhǔn)就是“水火箭”上升的高度，但高度不容易測(cè)量，小華此時(shí)可以轉(zhuǎn)化成測(cè)量______________________。某組同學(xué)制作的“水火箭”由地面豎直向上發(fā)射，其速度和時(shí)間的關(guān)系如圖丙所示。根據(jù)圖像，結(jié)合評(píng)價(jià)量表的功能性指標(biāo)，你對(duì)該“水火箭”評(píng)價(jià)結(jié)果是什么并說(shuō)明理由。火箭在空中的運(yùn)行時(shí)間合格。理由：由速度和時(shí)間的關(guān)系圖像可知，水火箭的飛行時(shí)間為6s，對(duì)比水火箭發(fā)射的評(píng)價(jià)量表可知，水火箭的功能性指標(biāo)為合格。【拓展延伸】(5)小組同學(xué)對(duì)“水火箭”水平飛行的距離與哪些因素有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步研究，并設(shè)計(jì)了多個(gè)方案。其中的一個(gè)方案是：取上述“水火箭”，分別安裝在發(fā)射架上，調(diào)整它們發(fā)射的角度分別為20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°，向瓶?jī)?nèi)打氣直至瓶塞從瓶口沖出，使“水火箭”向前飛出。下表是他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中收集到的數(shù)據(jù)。分析表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：______________________________________________________________________________________________________________________。在其他情況相同時(shí)，“水火箭”水平飛行距離與發(fā)射角有關(guān)，隨著發(fā)射角的增大，水平飛行距離先增大，后減小發(fā)射角20°30°40°45°50°60°70°水平飛行距離/m14.8131.3243.