浙教版（2024版）初中科学七年级上册 5 2 像工程师那样实践 学案

浙教版七上§5.2像工程师那样实践学案姓名[学习目标]1、知道工程设计的重要性；2、了解工程设计的一般过程；3、制作三球运动演示模型；4、会对简单的工程问题进行操作。[熟悉教材]一、工程设计的过程1、工程设计的过程：工程师们将的问题转变为的解决方案；2、工程设计的一般过程：①，②，③，④，⑤，⑥等；3、工程实践中，工程师需要明确，通过相互交流和讨论，采用，畅所欲言地提出自己的想法，形成共识；当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权衡与取舍，从中选择最优的方案。4、一个好的工程设计能够现实需求和未来可能出现的问题，减少资源浪费、降低施工、保证工程和延长工程。因此，在进行任何工程建设之前，必须首先进行仔细的和细致的，以确保工程质量和效益的最大化。二、我们的工程实践制作三球运动演示模型：1、明确问题：（1）任务；（2）材料；（3）工具；2、设计方案：（1）模拟运动的机械模块：①用一个大功率LED灯，配一个圆形乳白色外罩代替(大)、用泡沫大球代替(中)和用泡沫小球代替(小)，地球可绕太阳转动，月球可绕地球转动。②模型的动力利用手动、皮带轮和皮带配合完成。③机械装置中太阳下面的大皮带轮是带动月球转动的小皮带轮的12倍，可以保证地球绕太阳运动1圈时，月球绕地球运动圈。（2）模拟阳光的发光模块：用大功率LED灯可以模拟；（3）材料选择：木板,太阳、地球、月球小模型直径不相同的轴和轴套(大铁轴配大皮带轮,小铁轴配小皮带轮)大小不同的两个皮带轮及皮带(两个皮带轮直径的比是12:1)，一些螺丝、螺母等固定件；（4）绘制草图：3、实施计划：按图顺序完成4、产品检验：5、改进完善和发布成果……。6、工程实践的过程并非一蹴而就，在工程设计时要不断地发现、寻找并选代改进，直至符合工程验收标准。在一些重大工程的建造中，尤为关键，要考虑各种因素、权衡工程的影响，以确保工程建造顺利进行。[课后巩固]1、在工程设计中,确定设计方案后紧接着的步骤是()A.需求分析B.详细设计C.采购与资源准备D.项目交付2、在发现与明确问题的基础上，紧接着制订设计方案的顺序是()A.收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选B.收集信息、方案构思、设计分析、方案呈现、方案筛选C.收集信息、设计分析、方案呈现、方案构思、方案筛选D.设计分析、收集信息、方案构思、方案选、方案呈现3、制定设计方案的过程是()①评价与选择方案构思②构思设计方案③用草图表达构思④收集和处理信息A.③②④①B.①③②④C.①③④②D.④②③①4、设计产品的活动往往是团队活动。在设计方案的交流过程中，我们不应提倡()A.强调团队合作精神B.追求结果的一致性C.主动创造设计交流的机会D.及时采纳有益信息，完善设计方案5、在制定设计方案时,往往需要通过各种渠道,尽可能广泛地收集设计所需的信息。通过对各种信息的归纳与分析，挖掘影响设计的主要因素大胆提出各种设计想法，并依据一定条件对各种想法进行筛选，确定最终的设计方案。以下说法正确的是()A.好的设计方案只可能有一个B.好的设计方案就不需要什么改进了C.好的设计方案肯定有无数个D.好的设计方案不会只要一个6、为了设计一款便携式小板凳，小明进行了一些工作，下面工作应该优先进行的是()A.调查市面上有没有类似功能的小板凳B.制作小板凳的模型，并测试其稳固性C.从“物、人、环境”三个角度分析小板凳D.绘制小板凳的设计图，方便后面的设计7、小明准备用实木板制作一张“H”型坐登,由一块凳面和二块侧板(图中仅呈现一侧)通过榫卯连接而成。他设计了下料和开榫槽的四种方案，以连接强度为指标，最佳方案宜选择()8、小张尝试设计一款小木凳，如果所用材料相同，那么下列设计方案牢固程度最低的是()9、如图所示的三脚架，用来放置空调外机，已知空调外机的底部已有两个安装圆孔，则三脚架上角钢安装孔设置最合理的（）10、如图为一款安全箱，以下设计分析中，主要从“物”的角度考虑的是（A）A.外壳采用聚丙烯异分子的工程塑料，强度高、重量轻B.锁扣设计不夹手、好打开、易锁紧C.内部有多层空间，方便分类放置物品D.使用地方广，可以有效防止潮气、水，甚至空气进入（第10题图）（第11题图）11、如图所示是一款集桌子与架子为一体的多功能家具,采用金属与木材的搭配,仅需简单的三步，即可从一个支持6人同时使用的桌子变身为一个收纳架。下列关于该多功能家具的分析正确的是()A.仅需三步，便可实现功能转换，考虑了人的心理需求B.方形桌面的设计，体现了设计的技术规范原则C.与桌板连接部分采用平行四边形方式变形，主要考虑了物的因素D.该设计采用了木材，不适宜在潮湿的环境中使用，体现了技术的复杂性[实战演练]1、请你根据所学的知识，为学生教室设计一个放企的置企架。设计要求:a.结构稳固；b.布局合理；c.材料易得，方便制作（1）设计该置伞架时需考虑的因素有(多选)①同学们常带的雨伞种类、数量;②折叠伞折叠后的长度;③长柄伞的长度;④教室的的空间大小;⑤教室中可摆放置伞架的空间大小。（2）你选用什么材料制作，请说明采用所选材料的理由:（3）做好置伞架后还需对其进行技术试验，下列技术试验合理的是(多选)。A.用手摇晃置伞架，看其是否稳定B.取放雨伞，检验取放是否方便C.给置伞架加上适当的重物，测试其强度D.请同学坐在置伞架上，左右摇晃，测试其稳定性2、一竹躺椅如图所示，请完成以下任务：（1）以下主要从环境角度考虑的是（在“A.采用弧形扶手；B.靠背角度可调节；C.整体结构可折叠；D构件间用高强度钢连接”中选择合适的选项，将序号填入横线处)。（2）枕头轮廓设计贴合人体颈部线条，倚靠自然，实现了人机关系的目标(在“A.安全；B.健康；C.高效；D.舒适”中选择合适的选项，将序号填入横线处)（3）拖脚展开的大小可随躺姿变化，需要考虑使用者的(在“A.静态尺寸;B.动态尺寸”中选择合适的选项,将序号填入横线处)。（4）图中连接处采用的连接是(在“A.刚连接;B.铰连接”中选择合适的选项,将序号填入横线处)。（5）企业制造出样品后进行试验。以下属于测试躺椅稳定性的项目的是(从下列选项中选择合适的选项,将序号填入横线处)。（6）若测试发现座椅容易侧翻，以下改进措施最合理的是，(在“A.减小H1;B.增加H2;C.增加H3;D.增加H4”中选择合适的选项将序号填入横线处)3、按照有关规划,我国未来要发射更多的火箭进行载人登月探测等活动,因此大家想做一个简单的火箭模型来模拟真实火箭发射升空,为此学校开展“制作水火箭”项目化学习活动。【明确问题】小明同学负责明确“水火箭”发射的原理,他查阅资料后得知，我国发射火箭时点火后火箭尾部会向下喷出烈焰，火箭随即升起，于是想到“水火箭”也可以利用这一科学原理。（1）简述“水火箭”可以飞起来的原因:；【设计方案】小亮同学负责“水火箭”的设计方案,他考虑到“水火箭”的动力只能由水或空气提供,从工程角度看,装置的密封性要好，要能保证水在足够大的压力下喷出而产生足够的反推力。于是他设计了制作流程,首先在废旧饮料瓶内装入适量水,用带有打气筒的瓶塞将瓶口塞住,最后配置上由废纸箱改造而成的火箭外壳、导流罩及底座，“水火箭”即可完成，如图甲所示(简化模型如图乙)。（2）如果瓶塞未完全塞紧，将会导致现象产生。（3）小亮设计“水火箭”顶端的导流罩,其目的是减小飞行时受到的；【实施计划】小林负责“水火箭”的发射,他往瓶中装600mL的水,塞好瓶塞后放在发射架上。用气筒不断地向瓶内打气，瓶内气压不断增大,当橡皮塞从瓶口冲出时，“水火箭”发射升空。【检验作品】以下是“水火箭”发射的评价量表(4)小华同学负责“水火箭”是否制作成功的鉴定,其标准就是“水火箭”上升的高度,但高度不容易测量,小华此时可以转化成测量；某组同学制作的“水火箭”,由地面竖直向上发射,其速度和时间的关系如图所示。根据图像,结合评价量表的功能性指标，D0你对该“水火箭”评价结果是什么并说明理由：。【拓展延伸】（5）小组同学对“水火箭”水平飞行的距离与哪些因素有关的问题进行了进一步研究,并设计了多个方案。其中的一个方案是:取上述“水火箭”,分别安装在发射架上，调整它们发射的角度分别为20°、30°、45°、50°60°、70°,向瓶内打气直至橡皮塞从瓶口冲出,使“水火箭”向前飞出。下表是他们在实验中收集到的数据:分析表中数据可得出的结论是。4、任务：某同学的爷爷年事已高，行动不便。该同学想设计一款轻便实用的拐杖帮助爷爷行走。根据任务定义工程问题，分析限制条件，提出验收标准。（1）工程问题：；（2）限制条件分析:；（3）材质:；（4）稳定性：；（5）外观设计：；（6）验收标准：①质量：；②高度调节：；③稳定性：。（7）设计草图：参考答案：[熟悉教材]一、工程设计的过程：1、概念模糊高度简练2、明确问题设计方案实施方案检验产品改进完善发布成果3、问题头脑风暴创造性问题解决4、预估成本安全稳定使用寿命论证规划二、工程实践：1、（1）设计制作三球运动演示模型，能够演示日食和月食的成因；（2）材料包括木板、地球模型、月球模型、LED灯、刻度尺等（3）包括锯子、砂纸等。2、设计方案（1）太阳地球月球直径12（2）阳光（4）（供参考）6、问题原因工程设计[课后巩固]1、B2、A3、A4、B5、D6、A7、A8、C9、A10、A11、C[实践演练]1、（1）①②③⑤（2）木材环保、强度高、外观好（合理均可）（3）ABC2、（1）C（2）D（3）A（4）B（5）B（6）C3、(1)高压空气推动水向下喷出,水给火箭一个向上的推力,水火箭升空(2)漏气(3)空气阻力(4)火箭在空中的运行时间；合格。理由:由速度和时间的关系图像可知,水火箭的飞行时间为6s,对比水火箭发射的评价量表可知,水火箭的功能性指标为合格，(5)在其他情况相同时,水火箭水平飞行距离与发射角有关,随着发射角的增大,水平飞行距离先增大,后减小4、（1）设计一款能为行动不便的高