高中信息技术（必选5）X5-ZT2三翼飞机巧设计知识点

高中信息技术（必选5）X5-ZT2三翼飞机巧设计知识点整理一、本课程主要学习内容本课程以三翼飞机设计为核心任务，融合信息技术中的设计思维、三维建模基础、结构力学简单应用及仿真测试分析等内容。通过“需求分析—方案设计—建模实现—仿真优化—总结反思”的完整流程，引导学生掌握从设计理念到实际建模实现的全流程方法。重点学习三翼飞机的结构特点与设计原则，运用三维建模软件（如Tinkercad、Fusion360基础版）进行机身、机翼、尾翼等关键部件的建模与组装，结合简单的空气动力学和结构稳定性知识进行设计优化，最终通过仿真测试验证设计方案的可行性，并能对设计成果进行评价与改进。二、需掌握的核心知识点知识点1：三翼飞机的结构组成与设计原则核心内容：三翼飞机相较于双翼、单翼飞机的结构差异；主要组成部件（机身、主翼、副翼、尾翼、起落架等）的功能；设计需遵循的核心原则（空气动力学原则：减小空气阻力、提升升力；结构稳定性原则：重心平衡、部件连接牢固；实用性原则：符合设计任务需求、便于建模与制作）。练习题下列不属于三翼飞机核心组成部件的是（）

A.主翼B.副翼C.螺旋桨D.方向盘

三翼飞机设计中，为提升飞行时的结构稳定性，需重点关注的是（）

A.机翼的颜色搭配B.机身的长度美观度

C.整体重心的平衡D.部件的材质选择（建模场景下）

简述三翼飞机与双翼飞机在结构上的主要差异，以及这种差异对飞行性能可能产生的影响。在三翼飞机设计中，“减小空气阻力”这一空气动力学原则，可通过哪些结构设计实现？（至少答2点）答案及解析答案：D

解析：三翼飞机的核心组成部件包括机身、主翼、副翼、尾翼、起落架、螺旋桨等，方向盘是汽车等地面交通工具的操控部件，不属于飞机的结构组成。答案：C

解析：结构稳定性的核心是保证飞机飞行时不会因受力不均或重心偏移而失控，重心平衡是关键因素；A、B属于外观设计范畴，D在建模场景下主要影响后续制作，而非结构稳定性。答案：主要差异：三翼飞机拥有三层平行布置的机翼，双翼飞机仅有两层机翼。影响：三翼飞机的机翼面积更大，可提升升力，适合低速飞行场景；但三层机翼会增加空气阻力，降低飞行速度，且结构更复杂，对重心平衡的设计要求更高。

解析：核心围绕“机翼层数”这一核心差异，结合升力、阻力、结构复杂度、重心设计等方面分析对飞行性能的影响。答案：①设计流线型机身，减少机身表面的凸起与棱角；②合理规划机翼的形状与角度，采用弧形机翼而非平面机翼，减少气流分离；③简化机身外部多余部件，避免不必要的凸起结构；④保证各部件连接顺滑，减少部件间的缝隙与夹角。

解析：从机身形状、机翼设计、部件简化、连接方式等角度，结合空气阻力产生的原因（气流阻碍、涡流等）给出设计方向，只要符合“减小阻力”逻辑即可。知识点2：三维建模软件基础操作（以Tinkercad为例）核心内容：三维建模软件的界面组成（工作区、工具栏、属性面板等）；基本几何体（立方体、圆柱体、球体、三棱柱等）的创建与编辑（缩放、旋转、移动）；部件的组合与布尔运算（合并、减去、相交）；辅助功能（网格吸附、角度锁定）的使用；三翼飞机各部件的建模流程（从基础几何体到目标部件的造型调整）。练习题在Tinkercad中，若要将两个独立的圆柱体合并为一个整体部件，应使用的布尔运算功能是（）

A.联合B.减去C.相交D.拆分

下列操作中，可实现“将创建的立方体精准移动到工作区中心位置”的是（）

A.直接用鼠标拖动立方体至大致中心

B.开启“网格吸附”功能，拖动立方体至网格中心节点

C.调整立方体的“X、Y、Z轴坐标”均为0

D.点击“对齐”工具，选择“与工作区中心对齐”

简述在Tinkercad中创建三翼飞机“主翼”（假设为长方体造型，长20cm、宽3cm、高1cm）的完整操作步骤。若在建模过程中，误将一个圆柱体部件删除，可通过哪些操作恢复？（写出2种常用方法）在编辑圆柱体部件时，若只想调整其“高度”（Z轴方向尺寸），而不改变底面半径，应如何操作？答案及解析答案：A

解析：Tinkercad中布尔运算的核心功能：“联合”可将多个独立部件合并为一个整体；“减去”用于从一个部件中去除另一个部件的部分；“相交”仅保留多个部件重叠的区域；“拆分”用于将合并后的部件拆分为原始独立部件。答案：CD

解析：A选项无法实现“精准”定位；B选项网格吸附仅能吸附到网格节点，若网格尺寸未设置为工作区中心对应尺寸，无法精准到达中心；C选项通过坐标设置（工作区中心坐标通常为X=0、Y=0、Z=0）可精准定位；D选项“对齐”工具可直接选择与工作区中心对齐，实现精准移动。答案：①打开Tinkercad软件，进入工作区；②在工具栏中点击“立方体”按钮，在工作区创建一个默认尺寸的立方体；③选中立方体，在右侧属性面板中，将“长度（X轴）”设置为20cm，“宽度（Y轴）”设置为3cm，“高度（Z轴）”设置为1cm；④若需要调整主翼的位置，可拖动立方体或在属性面板中设置坐标，完成主翼建模。

解析：围绕“创建基础几何体—调整尺寸—定位”的核心流程，结合Tinkercad的基本操作逻辑，步骤需清晰、可操作。答案：①点击顶部菜单栏的“编辑”，选择“撤销”（快捷键Ctrl+Z），恢复上一步操作；②若撤销无法实现，可在“设计”菜单中查看“历史记录”，找到删除前的设计版本，点击“恢复”。

解析：Tinkercad中常用的恢复操作包括撤销和历史记录恢复，需准确写出操作路径。答案：选中圆柱体部件，在右侧属性面板中，找到“高度（Z轴）”对应的输入框，直接修改数值即可；或选中圆柱体后，将鼠标指针移至圆柱体顶部的Z轴控制柄（通常为蓝色箭头），拖动控制柄调整高度，此时仅会改变Z轴方向尺寸，底面半径保持不变。

解析：核心是区分“高度（Z轴）”与“底面半径（X/Y轴）”的调整方式，属性面板精准调整或拖动对应轴的控制柄，均可实现单一维度的尺寸修改。知识点3：三翼飞机部件的组装与结构连接核心内容：各部件（机身、主翼、副翼、尾翼等）的相对位置关系；组装的核心要求（对齐准确、连接牢固、重心平衡）；常用的连接方式（直接贴合合并、添加连接块、预留卡槽等）；组装过程中三维视角的切换与精准对齐方法（利用辅助线、坐标定位、对齐工具）。练习题在三翼飞机组装过程中，主翼与机身的连接需遵循的核心要求不包括（）

A.主翼与机身垂直对齐B.主翼重心与机身重心在同一竖直线上

C.连接部位贴合紧密D.主翼颜色与机身颜色一致

为保证三翼飞机组装后结构牢固，避免飞行时部件脱落，适合采用的连接方式是（）

A.仅将部件简单贴合放置，不进行任何固定

B.利用“联合”布尔运算将连接部位合并为整体

C.在连接部位添加小型立方体连接块，再与主部件合并

D.调整部件位置后，保存设计即可

简述在三维建模软件中，将尾翼精准组装到机身后部的操作步骤（以Tinkercad为例，写出关键步骤）。若组装后发现三翼飞机重心偏前，可能会导致飞行时“低头”甚至失控，应如何调整部件位置以优化重心平衡？（至少答2种方法）答案及解析答案：D

解析：主翼与机身连接的核心要求是结构稳定、位置准确，A（对齐准确）、B（重心平衡）、C（连接牢固）均属于核心要求；D选项颜色一致属于外观设计，与结构连接的核心要求无关。答案：BC

解析：A选项简单贴合无固定，无法保证结构牢固；B选项联合运算可使连接部位成为整体，提升牢固性；C选项添加连接块并合并，能增强连接部位的结构强度；D选项仅保存设计，未对连接部位进行固定，无法避免部件脱落。答案：①分别选中机身和尾翼部件，确保两者均处于未合并状态；②点击顶部工具栏的“对齐”工具，选中机身和尾翼；③在对齐设置中，选择“尾翼与机身后部对齐”（X轴方向对齐），同时设置“水平方向（Y轴）居中对齐”；④调整尾翼的Z轴高度，使其与机身底部保持水平；⑤确认位置准确后，可通过“联合”运算或添加连接块，将尾翼与机身固定连接。

解析：核心围绕“精准对齐”（利用对齐工具、坐标定位）和“牢固连接”两个关键环节，步骤需体现Tinkercad的操作特点。答案：①适当向后移动主翼、副翼等较重部件的位置，增加机身后部的重量占比；②向前移动尾翼的位置，或在尾翼部位添加少量“配重”（如增加尾翼的厚度或添加小型几何体）；③调整机身的长度比例，适当缩短机身前部长度，增加机身后部长度；④减少机身前部不必要的部件，降低前部重量。

解析：重心偏前的优化核心是“增加后部重量”或“减少前部重量”，围绕这一逻辑，结合部件位置调整、重量增减、结构比例调整等方式给出具体方法，符合设计实际即可。知识点4：设计仿真与优化改进核心内容：简单仿真测试的目的与意义（验证飞行稳定性、检测结构合理性）；仿真测试的基本操作（设置测试环境、输入参数、运行仿真）；仿真结果的分析方法（关注飞行姿态、受力分布、升力与阻力数据）；根据仿真结果进行优化改进的思路（针对问题部位调整结构、尺寸或位置）。练习题三翼飞机设计完成后进行仿真测试的主要目的是（）

A.展示设计成果的美观度B.验证设计方案的可行性与稳定性

C.增加设计的操作步骤D.测试建模软件的运行速度

仿真测试后发现，三翼飞机飞行时出现“左右摇晃”的不稳定现象，最可能的原因是（）

A.机身颜色搭配不合理B.机翼左右对称度不足

C.建模时使用的几何体数量过多D.仿真参数设置错误

简述仿真测试结果分析的核心关注点，以及针对“升力不足，无法实现稳定飞行”的问题，可采取的优化措施。若仿真测试中发现三翼飞机的空气阻力过大，结合所学知识，从结构设计角度提出3条具体的优化建议。答案及解析答案：B

解析：仿真测试是通过模拟实际飞行环境，检测飞机的飞行稳定性、结构合理性等核心指标，验证设计方案是否可行；A是外观展示的目的，C、D并非仿真测试的核心目的。答案：B

解析：飞行时左右摇晃的核心原因是结构不对称，导致左右受力不均；A与飞行稳定性无关；C几何体数量过多可能影响仿真速度，而非导致摇晃；D仿真参数错误可能影响测试结果准确性，但并非最可能的原因，优先考虑结构设计问题。答案：核心关注点：①飞行姿态（是否平稳、有无倾斜、摇晃、低头/抬头等异常）；②关键数据（升力、阻力、受力分布、重心变化等）；③结构完整性（是否存在部件受力过大可能断裂的情况）。

优化措施：①增加机翼面积（如扩大主翼、副翼的长度或宽度）；②调整机翼角度，增大机翼的仰角，提升升力；③优化机翼形状，采用弧形机翼，增强气流对机翼的抬升作用；④减轻飞机整体重量（删除不必要的部件、减小部分部件的厚度），降低升力需求。

解析：关注点围绕“飞行状态、核心数据、结构安全”展开；优化措施结合升力产生的原理（机