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文档简介
课堂实录课堂实录 1 1 了解控制了解控制 蔡文俊 广东省实验中学 师 上课 同学们好 生 老师好 师 那么今天我们来学习第四章 控制与设计 这一节课我们主要来了解一下控制 首先请问同学们 你们知道什么是控制吗 有没有同学知道啊 好 那么在上课之前我们 先来玩一个游戏 同学们可以看到黑板上有两个小人头 其中一个有几根头发 眼睛 鼻 子 嘴巴对吧 那么另外一个就只有一个头 同学们可能随便画 都能比 老师画的好 但 是我有个要求 希望上来的同学是蒙上眼睛画的 就按照这个画两个眼睛一个鼻子一个嘴 巴两个耳朵 那么当然蒙上眼睛的同学是看不到的 我们就需要另外一个同学帮助他对吧 来告诉他前一点前一点左一点左一点右一点右一点下一点下一点 来画头发第一根第二根 第三根对吧 下面请两位同学上来尝试一下 好 我看到有同学举手对吧 两位女生 给 她们点掌声 是你帮她举手的吗 生 她画我说 师 好 可以可以的没问题 来 来 先把眼睛蒙上 出来 出来这里站着 先原地 转一圈 好 可以了 好 那另一个同学指挥她 不要碰她 生 上一点 上一点 左 左 再上 再上 上去 上去 右一点 画第一根头发 右一点 右一点 再右 再右 画 斜画 对 再右一点 上去 竖直来画 对 右一点 斜 向左斜 长一点 向下 右上右上 画个圆圈 对 下一点 在左边 再下 画个鼻 子 下面画个嘴 哦 对 右 左 左 右一点 左耳半圆 右边 再右一点点 对 画 个半圆 师 同学们 同学们 刚才那个实质上是个什么过程啊 生 控制的过程 师 我们通常在画画的时候是通过我们的眼睛 去观察我们的落点 然后控制我们的 手 上移下移 反馈到大脑来进行控制的 那么刚才老师实质上是把这个分开了对吧 一 个同学去画 一个同学去控制 对吧 那么从这个游戏同学们能不能联想一下我们身边有 没有控制现象呢 发生控制是什么 有什么控制呢 想一想 应该不难 对吧 开火车下 去 一人说一个好不好 好 控制什么 什么控制 这一排吧 生 控制电脑 控制情绪 控制成绩 控制温度 控制方向 空调遥控器 控制情感 师 我们可以看一下啊 来看看 好 旁边这些火箭卫星的控制装置 来看一看啊 比如说汽车生产也有控制 包括我们身边的灌溉系统 它也是一个控制系统 控制水流 再看 我们平常骑自行车也有控制对吧 速度方向 包括刚才同学们说的 成绩低了 就 努力把成绩追上来 控制一下 调控一下 情绪低了 调控情绪 温度高了 就把它调低 对吧 风扇转快了 就把它调慢 这些都是控制 同学们能不能从种种现象当中归纳出什 么叫做控制呢 控制存在于我们身边 但是到底控制的概念是什么 什么叫控制呢 必须 有什么 通过什么 然后怎么样啊 能不能说一说 你控制这个东西 是不是为了达到某 种目的 有没有同学能举手说说什么叫控制 就用你理解的话语来说说呢 有没有人举手 啊 那位男生 生 我觉得控制就是 希望某样事情 按照人的意愿或者控制者的意愿 通过某种方 式或手段 让它按照自己的意愿做事的做法 师 没错 坐下 就说我们 怎么样啊 控制着 按照我们的意愿去控制这个物品 使得这个物品这个事物按照我们的意愿去发展 好 三方面 首先 按照自己的意愿或目 的 然后呢 通过一定的手段 使得被控制的东西呢 被控制的事物呢 能够按照我们期 望的目标去发展 这就是控制的三方面 我们下面看下例子 大禹治水 在大禹治水里面 目的是什么啊 生 治水 师 对 治水 让它不要危害我们 大禹他治水 那么他父亲治水吗 生 治 师 对 也治水 好 大禹跟他父亲用的方法相不相同 生 不相同 师 对 不相同 他父亲用的是什么方法啊 生 堵 师 对 堵 大禹呢 生 疏 师 对 疏导 最终他父亲怎么样啦 生 失败 师 对 治水十三年失败了 大禹怎么样 生 成功 师 对 大禹成功了 所以说 我们的目的跟意愿可能是一致的 但是手段不一样 怎么样 达到的目的也不一样 事物也不一定按照我们的目的发展 所以说控制必须要有 三方面 根据我们的目的要求 通过一定的手段 然后达到一定的目的 使得它按照我们 的愿望去发展 这个就是控制 三方面 同学们一定要理解清楚 下面呢 我给同学们介 绍一下控制的装置 这个是谁发明的 生 张衡 师 对 张衡 它的作用是什么 生 测地震 师 测地震吗 预测还是怎么样 生 报告 师 对 报告 就是说 这个方向发生了地震 它这个珠会怎么样啊 对 掉进去里 面 那么这是一个地动仪 再看 记里鼓车 它是配有减速齿轮的古代车辆 一般是帝王 出行的时候才用的 它是怎么样呢 那个车轮转会带动齿轮转 齿轮转到一定转数的时候 呢 它会怎么样啊 敲一下那个鼓 这个叫计里鼓车 那么它的原理是这样 把车轮在地 面的转动带动齿轮的转动 变换为杠杆使得人抬手击鼓 所以叫计里鼓车 那么它类似于 今天的什么东西啊 生 计程车 师 对 计程车也是车轮转了然后那个表就在跳了对吧 所以说是我们今天车辆仪器 的先驱 古代人民是非常聪明的 所创造的文明也是非常灿烂辉煌的 我们再看下面 指 南车 车上有个木人 木头做的 不是指南针那样钢铁做的 它是木头做的 它也可以指 南 根据上面那个例子 同学们知不知道这个应该是什么原理 能猜出来吗 下面有个齿 轮又会怎么样 你看一个车向南方调好了 然后这个路很崎岖 会左会右啊 那个小人怎 么就会永远指向南方呢 下面有什么啊 生 磁铁 师 磁铁 磁铁对木头不起作用 你们能不能根据上面那个例子推断一下这个是用什 么做的 生 齿轮 师 齿轮怎么可以指方向呢 没磁铁啊 指南车呢 它也是当时非常非常先进的仪器 它主要是靠马去拉动这个车 是木车 主要是差动齿轮的机械原理 它里面有两个拼在一 块的齿轮 那么 我们的那个车轮转的时候 车轮往左转的时候 另外一个差动齿轮应该 往那边转啊 生 右 师 往右转 所以说这辆车出发的时候向南 然后它去到一个地方会拐弯的对吧 向 左转了 60 度 那么在差动齿轮的作用下 那个小人怎么样啊 那个差动齿轮就怎么样啊 向右 本来车是向左转的 差动齿轮就向右转动 60 度 那么小人是怎么样啊 永远指向 南方 明白它的原理吗 两个拼合在一起的差动齿轮 一个往右转 另一个相反的往左转 使得木人的手始终指向南方 所以不管车轮怎么转它的手永远指向南方 明白吗 我们的 祖先是不是非常聪明啊 下面我们再看一下 同时期 也是古代 外国的一些设备和装置 好 我们看这个 看完之后我们请同学来解释一下 为什么这个是圣火门 非常神圣 圣 火一起这个门就打开 圣火一灭掉 人走了 这个门就会关上 没有人 为什么会这么神 圣 什么原理 好 请一个同学来给我说一下吧 什么原理 好 这位男生 你来说说 什么原理 生 就是把火点上之后 就增大了那些压力 师 水挤过来了对吧 蒸汽下来 把水挤过来了 然后呢 桶就往下一沉 然后怎么 样啊 然后拉动齿轮转动 然后门就开了对吧 坐下 坐下 是不是很神圣啊 大家这些 这部分机关我们能看到吗 看不到 看到的只是上面 有人来 火烧起来 然后这个门就 徐徐打开 然后就觉得非常神圣 好像是上帝在欢迎我们到来对吧 当然它下面是有机关 的 我们再来看另一个例子 这个是今天还在沿用的 叫瓦特式速度调节器 老师为大家 介绍一下它的原理 它也是一种非常好的控制装置 它是怎么样做功的啊 然后这里有个 发动机 当发动机转得过快的话它是不是很容易发热啊对吧 这个时候是不是要把它的速 度调下来 它转得过快的话 大家有没有发现 这两个手臂会怎么样 往外伸 往外伸的 话 是不是这两个就被拉下来了对吧 拉下来挤得那个弹簧的话 那么这里是控制阀 往 下的话进来的油是不是就少了啊 进来的油少了的话 发动机就慢了 好 那么下面同学 们说一说慢了又怎么把它调快呢 慢的话合起来 然后这里怎么样呢 弹起来对吧 那个 油就进来了 那么发动机又快了 对吧 这个呢 是自动调节 它就不需要人工去看快了 慢了再去按 也不是说看到快了就减油 不用 它是一个自动调节的仪器 那么我们今天 在很多机器上都运用到这种原理 那么下面的 形形色色的控制装置我们都已经看到过了 下面请大家看一段视频城市之光 体验一下里面的控制装置 控制装置我们看过了 视频 也欣赏过了 同学们能不能把上面我们所了解到的这些装置 根据它们的特征 对它们进 行分类呢 可以怎么分类啊 这些装置 你们感觉可以怎么分类 对 大声一点 是什么 啊 自动的跟手动的 同学们刚才可以体会到 有一些需要人去控制 有一些它需不需要 啊 不需要 不需要人去控制 它机器就可以完成的 分为自动的和手动的 那么课本里 面还有另外一种分类是什么啊 生 开环的和闭环的 师 那么我们先看第一种 自动的和手动的 顾名思义 手动就是必须在人的干预下 才可以完成的控制任务 这就叫手动 那么自动的就是相对的不需要人的参与干预 它就 可以完成的 举一些例子 手动有哪一些啊 就在我们教室里面 水龙头要开了才有水 关了才会停 还有什么呢 空调 对 风扇对吧 还有什么呢 灯 对吧 那么自动的我 们课室里有哪些啊 停电的灯 就是电一停那个应急灯就开了对吧 自动的 还有没有 生 钟 师 钟 还有呢 生 广播 师 广播它自动会响这个不行啊 因为要有人在广播才行的 好 那么像灯啊水啊这 些身边的都是手动控制 那么像我们在街上看到的电子门 这些它是自动开合的 那么倘 若这个灯 像路灯 天黑了它会自动亮 那么它是什么装置啊 生 自动 师 自动的对吧 这个水 换成是另一个地方 比如我们去到酒店 或是一些厕所里 面 你那个手放在下面它就会开的那些是什么装置啊 生 自动 师 也是自动装置 这两个哪个是手动 生 点火是手动 师 那下面呢 是自动 所以说它所谓的自动门是不是真的自动门啊 生 不是 师 还有一种是闭环和开环 呆会儿再辨析一下这两个是开环还是闭环 我们一起来 看看开环和闭环的概念 能告诉 老师它们最主要的区别在哪吗 能不 能告诉 老师 找 一个同学 有没有同学举手一下 开环跟闭环 它不像手动跟自动这么明显的区分 有人 的参与 没人的参与 开环和闭环它最大的区别是在哪里呢 好 你来说一下 生 是信息是否反馈 师 是否有反馈对吧 好 我们看一下 请同学们看屏幕 那么开环它是怎么样呢 开环控制是一种 我们有输入量和输出量 它有没有反馈啊 没有 打个比方 我们把灯 开了 它就亮 关了 它就不亮 它能不能根据外面的光线自动开关 自动调节它的明暗 啊 不能够 它这个是没有反馈 它只是开了 通过这个系统 它就亮 那么简单 我们 再看闭环 闭环它多了一些什么东西啊 从哪一步反馈到哪一步啊 对 这个反馈就是从 输出 它的一些输出是可以反馈回来给系统影响到输入量的 那么这个就是闭环 请同学 们举一个闭环的例子 就我们身边的 有没有啊 生 电视 师 电视好像不是啊 空调是不是啊 家里面的空调 我们把它调到 20 度 那么当 你室温达到 20 度的时候空调会怎么样 空调会停下来 你看我们调了 20 度 空调的这 个控制系统它输出来 20 度 然后检测器检测到室内的温度已经到达 20 度或低于 20 度 的话 它会怎么样 它会反馈回来 那么输入量会怎么样 就会暂停 可能不是输入这个 量 但是它就会暂停 它再检测 检测到它高于 20 度 那么它就会重新打开 它就是一 个自控的闭环系统 我们来看这个例子 哪个是闭环哪个是开环 自动门是开环 这个自 动的瓦特式的调速器是闭环 我们刚才记得 上面那个是手动 下面那个是自动 同学们 来看这个问题 手动等于开环吗 自动就等于闭环吗 生 不一定 师 有没有说我既是手动又是闭环的 或者自动又是开环的 能不能举个例子来说服 老师 空调它是自动闭环的啊 对吧 空调是手动闭环的 怎么是手动的呢 它开的时候 是手动 但是它开了之后是不是自动运行的啊 要不要人的干预啊 不要的 那有没有手 动闭环呢 需要人去参与 就是说 这个过程不是说你开始结束的时候怎么样 而是说在 你控制的过程中有没有人的参与 不是说你空调有没有插电 有没有供电处供电 不是这 么说的 就是说在空调制冷过程中 在它整个温度调节过程中 有没有 需不需要人的干 预 这样去理解 好 下面请同学们小组讨论 举例子 给两分钟时间同学们小组讨论 等会请每个小组起来告诉老师一个例子 既是手动又是闭环 或者既是自动又是开环的 好 同学们也讨论得差不多了 下面请小组起来举例子 有没有说手动又是闭环系统 既 是自动又是开环系统 有没有呢 第一小组 派代表来 先举一个例子 手动又是闭环的 生 人本身 人本身是一个系统 手动就是我们自己控制自己 师 坐下 能不能说得过去 不能认可对吧 能不能再具体一点 说得再具体一点 能不能再具体一点的例子呢 第二组 生 我们小组觉得是在开车的时候 师 开车的时候 人跟车是一个完整的手动闭环系统 车是靠人去控制的对吧 有反 馈的对吧 前面有什么我们要躲开 有红灯我们要停对不对 好坐下 还有什么类似的既 是手动又是闭环的系统啊 像我们刚开始所说的骑自行车对吧 人跟车就形成了一个系统 对不对 人要不断调整自行车的速度 方向 要加劲或者是减速等等对不对 这个就是手 动闭环 它需要人的参与 同时它又有反馈 会输入 输入输出 输出会影响输入 下面 请这两个小组举个例子 自动又是开环的 请第三小组的那个男生来 生 就那些足球场的那些喷水的那些 它那些就是定时自动就会跑出来喷的 也不会 有反馈啊 师 好坐下 举的例子对不对啊 调好了下午四点钟它就喷水了 如果今天下雨了它 还会不会喷啊 如果不停它还是会喷对吧 如果今天太阳很晒很干 它会不会根据温度多 喷一点啊 也不会 它是定时喷 好 那么它这个是自动的 但是是开环的 又比如我们 的路灯 它天黑了会开 天亮了会关 这个是什么系统啊 生 自动开环 师 它能不能根据说太暗了我要开亮一点 能不能啊 不能 包括你洗手也是 它会 自动流水出来 会不会说小孩子它就流
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