第四节系统的设计广东教育出版社谭丹康第四节系统的设计课件

国家中小学课程资源系统的设计（第一课时）年 级：高

一年级学 科：通用技术（粤教科技版）学 校某省市花都区秀全中学国家中小学课程资源知识回顾什么是系统系统分析的基本方法系统优化的意义国家中小学课程资源学习目标学会运用系统分析的相关知识，分析水火箭飞行的基本原理和外部环境

通过水火箭系统的设计，归纳并掌握系统设计的基本方法学习单体水火箭的制作方法

在系统设计的过程中，培养工程思维与物化能力国家中小学课程资源长征二号火箭发射过程思考：长征二号F运载火箭由哪些系统组成？火箭精确完成全部指定动作主要依靠什么？国家中小学课程资源一、明确设计总体目的及要求设计要求用容量为500毫升的饮料瓶，制作气压式喷水推进火箭。设计目标射程45米以上，越远越好。国家中小学课程资源二、基本的设计分析【水火箭飞行的外部环境分析】受力状况：重力、空气动力、空气阻力。天气状况：风向、风速、雨、雪等。地理环境：发射高度、目标点高度等。国家中小学课程资源火箭燃料燃烧废气水火箭加压气体水【原理分析：动力来源】动力来源：水火箭发射时，加压的水从箭体尾部高速喷出产生反冲推力，推动水火箭飞行。二、基本的设计分析国家中小学课程资源二、基本的设计分析【原理分析：飞行轨迹】在各种力（主要是推力、重力、空气动力）的作用下，水火箭飞行速度不断变化，并形成了一定的轨迹——弹道，如左图所示。国家中小学课程资源1.怎样提升动力2.可调角度的发射架3.提高箭体飞行时的稳定性主要影响因素设计时思考v最大发射角度箭体飞行时的稳定性箭体飞行时受到的空气阻力4.减少箭体飞行时受到空气阻力三、系统的设计【系统整体组成】国家中小学课程资源三、系统的设计水火箭总系统箭体子系统发射子系统飞行姿态稳定、飞行空气阻力小【系统整体组成】怎样提高的动力 动力子系统可调角度的发射架国家中小学课程资源三、系统的设计【子系统的设计：动力子系统】动力来源设计要求加压的水从箭体尾部高速喷出产生反冲推力，推动水火箭飞行。用容量为500毫升的饮料瓶，制作气压式喷水推进火箭。选择容量为500毫升，密封性好的饮料瓶，作为水火箭的动力舱。国家中小学课程资源三、系统的设计【子系统的设计：动力子系统】舱内气压越大选择抗压能力强的饮料瓶，作为水火箭的动力舱。反冲推力越大“v最大”越快飞行距离越远水火箭水水加压气体国家中小学课程资源舱内横截面积越大反冲推力越大同等条件下，选择横截面积更大的饮料瓶，做为水火箭的动力舱。飞行距离越远三、系统的设计【子系统的设计：动力子系统】“v最大”越快国家中小学课程资源三、系统的设计【子系统的设计：动力子系统】水火箭水加压气体加压气体喷水时间长需注意动力舱内加压空气和水的比例。飞行距离越远“v最大”越快国家中小学课程资源三、系统的设计动力子系统动力舱加压空气水辅助设施喷嘴【子系统的设计：动力子系统】500ml饮料瓶密封性好抗压能力强水量适中打气筒、气压计等连接发射架和动力舱国家中小学课程资源可调角度的主架三、系统的设计【子系统的设计：发射子系统】发射子系统发射导轨发射开关国家中小学课程资源三、系统的设计加尖形整流罩减小箭体横截面积选择更圆滑的箭体【子系统的设计：箭体子系统】减小水火箭飞行阻力的三种常用方式箭体国家中小学课程资源三、系统的设计【子系统的设计：箭体子系统】空气气流方向箭体轴线水火箭的速度方向风向风向风向国家中小学课程资源三、系统的设计箭体轴线【子系统的设计：箭体子系统】空气气流方向水火箭的速度方向风向风向风向国家中小学课程资源三、系统的设计【子系统的设计：箭体子系统】水火箭飞行时偏离了预定轨道，不能及时修正飞行姿态，对飞行效果的影响。思考怎样设计箭体才能及时修正飞行姿态？国家中小学课程资源三、系统的设计【子系统的设计：箭体子系统】尾翼上表面空气气流方向水火箭的速度方向

尾翼下表面尾翼上表面的气压

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尾翼下表面的气压国家中小学课程资源尾翼下表面的气压

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尾翼上表面的气压（迎风面）推三、系统的设计【子系统的设计：箭体子系统】（背风面）尾翼上表面空气气流方向水火箭的速度方向 上

尾翼下表面国家中小学课程资源空气气流方向水火箭的速度方向尾翼上表面的气压

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尾翼下表面的气压（迎风面）尾翼下表面（背风面）下压

尾翼上表面三、系统的设计【子系统的设计：箭体子系统】国家中小学课程资源水火箭二、基本的设计分析【子系统的设计：箭体子系统】饮料瓶尖形箭头两对尾翼国家中小学课程资源三、系统的设计：子系统的设计【箭体子系统】重心位置重心位置重心位置对飞行稳定性的影响重心在箭体尾部修正箭体飞行姿态难度大重心在箭体头部修正箭体飞行姿态难度小国家中小学课程资源三、系统的设计水火箭总系统箭体子系统发射子系统动力子系统【系统总体技术设计】动力舱加压空气、水喷嘴辅助设施（打气筒、气压计）发射架发射轨道发射开关壳体箭头（配重块）尾翼国家中小学课程资源三、系统的设计【系统总体技术设计】水火箭水加压气体设计的目标实现方式产生其他影响相互关系降低空气阻力加尖形箭头重心前移相辅相成提高飞行稳定性水火箭头部配重箭体过重冲突系统的环境适应性风向、风速、地理位置调整发射角度国家中小学课程资源三、系统的设计【系统总体技术设计】水火箭水加压气体以实现系统整体功能的最优为目的设计好系统的每个要素和子系统综合考虑系统各部分之间的联系，合理解决它们之间的矛盾冲突；注重系统与环境、部分与整体之间的协调设计方案的分析、比较和优化国家中小学课程资源（一）使用的工具：美工刀、剪刀、钢尺、记号笔。（二）使用的材料：饮料瓶、硬胶套、抽杆文件夹、胶布、双面胶、喷嘴。四、水火箭的制作国家中小学课程资源四、水火箭的制作国家中小学课程资源