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通用技术《技术与设计 2》 第三章 系统及其设计
第四节 系统的设计（二）
一、教学对象分析
教学对象是高一年级的学生，在本节内容之前，学习系统的基本概念，如系统、子系统、系统的特性等有认识，也学习了系统的分析、优化方法等，用系统分析方法分析并制作了水火箭系统。通过基本工具的学习，掌握了基本常用工具的使用方法。如何用系统的方法探究优化水火箭系统，让水火箭飞的更远是学生非常关心的问题。
二、教材内容分析
1.教学内容及在教材中的地位
本节属于必修《技术与设计 1》第四章第四节内容的第二课时，包括系统的优化和系统的评价。课标要求通过对简单系统的设计实践，初步学会简单系统设计的基本方法，增强系统与工程思维的能力。本节是在上节水火箭系统分析、设计制作的基础上，进行水火箭系统探究及优化，然后进行评价。是上节的延续，是本章的总结，也是前面三节内容的综合运用。
2.教学重点、难点
教学重点：能运用系统优化方法，对水火箭系统进行探究优化并评价。教学难点：根据水火箭系统特点，进行探究优化。
统设计的实践操作，运用系统的思想分析和解决问题的思维方式和能力。
3.课时安排：1 课时三、教学目标
技术意识：通过系统优化实践，培养学生积极参与技术活动的技术意识。工程思维：在进行设计及优化中，综合考虑各种影响因素，进行决策分析。
(
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
引入
一、
学习水
火箭的发射方法
二、探究
优化水
火箭射程的因素，
优化水
火箭系统
三、评价水火箭系统的设计过程
听讲
以
目
标直
接引入
，
引导快
速
进
入学
习内容。
水火
箭
发射方法
（一）发射条件：发射需要的材料：水
发射需要的工具：水火箭发射装置、打气筒发射场地：长
100
米、宽
40
米
（二）装置介绍；
（三）播放《水火箭发射方法》视频。
听讲
，理解
发射
方
法
是
进行
探
究
的前提
，
详细介绍方法，
探究
影
响
水火
箭
射程的因素
（一）水量
1.
分
析
水量因
素
的影
响
：动力
舱
内水
量
太少
，
用于
产
生
助
推动
力
的
水
不够
，
不
能
产生
足
够
推
力。如
果
动
力
舱内
水
量
太
多，
用
于
压
缩的
空
气
空
间就会
减
少
，
空气
不
够
，
产生
的
气
压
也会
不
够
，
发射的
动
力
同
样也
不
会
不
足。
另
外
，
舱体
内
高
压
气体发
射
完
后
，仍
会
留
有
水在
舱
体
内
，水
火
箭
整
体重量就大，使射程缩短。
2.
定
量
试验探
究
最佳
水
量：保
持
其他
因
素不
变
，箭
体
相
同
、统
一
发
射
仰角
、
统
一
配重
，
分
别
用不同
的
水
量
进行
测
试
，
为使
数
据
更
有代
表
性
，
请同学
们
用
两
种不
同
的
气
压来
测
试
数
据，
并
将
试
验的数据记入表格
。
记录测试数据
，
并绘制曲线图
表
，直观观察结果，总结规律。
3.
展
示
某小组
的
测试
数
据。根
据
这组
数
据推
导
结
论
为
：水量
占
动力舱
空
间
40
%
时
，
水火箭
的
射
程最远。
听讲
，理解
详细
分
析
水量影响因
素
，突出矛盾
，
通
过试
验
查
找规律
，
得出结论。
（二）动力舱
/
壳体
1.
动
力
舱
越
大，
能
存
储
的高
压
气
体
越多
，
产
生
的动
力
也
越
大，
射
程
越
远。
可
以
增
大动
力
舱
既
是壳体
来
优
化
系统
。
增
大
可以
横
向
增
大，
也
可
以
竖向增
大
。
因
横向
增
大
会
增大
空
气
阻
力，
且
竖
向
增大
听讲
，理解
动力
舱
的
因
素理
论
容
易理解
，
但要实现有难度
，
需
要详
细
介
绍
)物化能力：根据设计的要求，选择材料和工具，完成制作任务。四、教学过程
可以直接通过增加一个瓶子实现，容易操作，符 物化方法。提
合要求，所以采用增加一个瓶子的方法来实现。 升物化能力。
2.播放《连接两节水火箭的方法》视频，介绍连
接方法。
3.定量测试：采用固定比例水量、相同发射仰角、
相同配重，分别测试几个不同气压下，单节和双
节水火箭的射程，并记录数据。
4.展示某小组的测试数据。根据这组数据推导结
论为：增大容量，采用双节水火箭，可以有效提
高射程。
（三）配重
1.分析配重因素的影响：通过上节课的分析 我们
知道水火箭的重心越靠前，水火箭的射程能越远，
而为使水火箭的重心靠前，可以通过在箭头配重
来实现，配重越重，重心能越靠前。但如果配重 详细分析配
太重，又会使水火箭整体重量增大，会降低射程。 2.定量试验探究最佳配重：保持其他因素不变，箭体相同、统一水量、统一发射仰角，分别用不 听讲，理解 重因素，突出 矛盾，通过试验查找规律，
同的配重来进行测试，为使数据更有代表性，请 得出结论。
同学们用两组不同的气压，来测试数据，并将试
验的数据记入表格。
3.展示某小组的测试数据。根据这组数据推导结
论为：配重约为 20 克时，水火箭的射程最远。
（四）发射仰角
1.分析发射仰角因素的影响：水火箭发射弹道与
抛体运动理论密切相关。当发射仰角太小时，水
火箭向上的分力不大，爬升高度不大，由于重力
影响，容易坠落，使射程缩短。而当发射仰角太 大时，水火箭向上的分力虽大，但向前分力太小，致使出现“高而不远”的情况。在理想的情况下，发射仰角为 45 度时，射程最远。但在实际发射中，必须考虑空气动力和其他因素的影响。具体仰角多少合适，我们可以通过方法测试。 2.定量试验发射仰角因素方法：保持其他因素不变（瓶身、水量、气压等），只改变水火箭发射 听讲，理解 分析发射仰角影响因素，突出要和实际情况结合，通过试验查找规律，得出结论。
仰角。分别测试 0.4MPa、0.5MPa 下 15、30、45、
60、75 等角度下的射程，记录并用绘制曲线图表。
3.展示某小组的测试数据。推导结论为：发射仰
角为 60 度时，水火箭的射程最远。
总结四个因素，将这四个因素的最佳结论应用到实践中，从而优化整个水火箭系统。 提醒同学们仍可以从其他因素，如喷嘴的大小、箭头箭翼的形状等，继续探究优化水火箭系统。 另外提醒：结论基于不同小组同学测试的数据，因天气变化及操作有误差，建议适当测试后使用。 听讲，理解
三、水火箭设计制作评价 表格呈现评价方法。 从箭头、尾翼制作的精准，箭体整体的强度，发射的距离等方面，对制作及结果进行评价。 结合自己的设计制作进行评价
总结梳理 （一）学习了水火箭的发射方法 （二）掌握了水火箭探究及优化的方法 （三）对水火箭进行了评价概括总结系统设计的流程： 明确总体目标、基本的设计分析、系统的设计、系统的优化、系统的评价 听讲理解 总结所学知识，加深理解

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