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(共33张PPT)
第5章 探索技术与工程的
世界
第2节 像工程师那样实践
1.了解工程设计的一般过程。（科学观念）
2.尝试制作“三球运动演示模型”,并演示日食和月食的成因。
（探究实践）
3.提升实践操作技能，包括使用工具、设备、软件等进行实际工程
作业的能力。（探究实践）
一般过程 说明 举例：设计一把办公椅
明确问题 1.明确设计的目标和要 求,包括功能需求、性 能需求、使用环境要 求等。 2.与客户或相关方进行 深入沟通,充分理解他 们的期望和限制条件 可以调节椅子高度和靠背角
度,坐起来更舒适。限制条
件：高度调节范围为
；靠背倾斜角
度调节范围为 ；座
椅材料为舒适、透气的网布
材料；能承受的最大荷载为
一般过程 说明 举例：设计一把办公椅
设计方案 概念设计：1.根据问题,通过 相互交流和讨论,运用头脑 风暴，产生多种设计概念和 方案,对这些概念进行初步 评估和筛选，确定几个有潜 力的方向。 _____________________________________________
一般过程 说明 举例：设计一把办公椅
设计方案 2.对选定的概念进行细化和完善,形成具体的设计方案，包括整体结构、主要部件、工作原理等方面的设计。绘制设计草图。具体设计：基于概念设计,进一步深化方案,确定各个零部件的具体尺寸、形状、材料等细节，绘制详细的工程图纸和技术文档 _____________________________________________
一般过程 说明 举例：设计一把办公椅
实施计划 根据设计图,运用各种技 术，进行一系列工作，制作 原型 ______________________________
一般过程 说明 举例：设计一把办公椅
检验作品 在工作环境下对原型实物进 行测试，是否满足限制条件 测试高度调节、倾斜角
度调节、承重能力和舒
适性等方面。测试结果
表明,原型在其他方面表
现良好,但承重能力有所
不足
一般过程 说明 举例：设计一把办公椅
改进完善 针对测试发现的问题，对设 计进行进一步的调整和优 化，解决出现的问题和不足 之处。再次制作原型并重新 进行测试 综合考虑生产成本和实
际需求,选择更换使用耐
受力更强的材料,达到设
计承重的标准
一般过程 说明 举例：设计一把办公椅
发布成果 测试完成后,与生产部门协 作，为大规模生产做好准备 工作,如制定生产工艺、整 理和编写详细的设计报告、 使用手册等 与供应商合作，选取合
适的材料和制造工艺，
并制订生产计划。完成
生产制造后,与办公家具
经销商合作,进行一系列
的展示、推广、销售活
动
一个好的工程设计能够预估现实需求和未来可能出现的问
题，减少资源浪费、降低施工成本、保证工程安全稳定和延长工程
使用寿命。因此,在进行任何工程建设之前,必须首先进行仔细的论
证和细致的规划，以确保工程质量和效益的最大化。
典例1 在工程设计中,确定设计方案后紧接着的步骤是( )
B
A.需求分析 B.详细设计
C.采购与资源准备 D.项目交付
解析：工程设计的第一步是需求分析,根据需求确定设计方案。在
确定了整体的设计方案后,需要进一步深入细化各个部分的设计,包
括具体的零部件规格、尺寸、材料、连接方式等，这就是详细设计
阶段的工作。采购与资源准备通常在详细设计完成，明确了具体的
材料和零部件需求之后进行。项目交付则是在整个设计、制造、测
试等流程都完成之后的最终环节。
一般过程 制作三球运动演示模型
明确问题 任务：设计制作三球运动演示模型,能够演示日食和月
食的成因。
限制条件：材料包括木板、地球模型、月球模型、
灯、刻度尺等，工具包括锯子、砂纸等
一般过程 制作三球运动演示模型
设计方案 模拟运动的机械模块：
（1）用一个大功率 灯，配一个圆形乳白色外罩代
替太阳（大）、用泡沫大球代替地球（中）和用泡沫
小球代替月球（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。
一般过程 制作三球运动演示模型
设计方案 （3）机械装置中太阳下面的大皮带轮直径是带动月
球转动的小皮带轮直径的12倍,可以保证地球绕太阳运
动1圈时,月球绕地球运动12圈。
模拟阳光的发光模块：
用大功率 灯可以模拟阳光
一般过程 制作三球运动演示模型
设计方案 材料的选择：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
工具的选择：如锯子、钻孔工具等
一般过程 制作三球运动演示模型
设计方案 绘制草图
__________________________________________________________________
一般过程 制作三球运动演示模型
实施计划 1.按照草图中的尺寸,用锯子把木板锯成长度和宽度各
不相同的长木条。（注意：使用锯子和钻孔机时注意
安全）
2.用钻孔机在较长木条的左右两端和中间偏右的位置
钻3个孔，在较短木条的两端各钻一个孔,较宽的木条
的中间钻一个孔。（注意：孔的大小和轴的大小相同,
较宽木条的中间孔和较长木条中间偏右的孔径相同，
其余的孔径相同）
一般过程 制作三球运动演示模型
实施计划 3.按照下图，用螺丝把底座安装好。
_____________________________________________________________
4.将一个大皮带轮用大铁轴套固定在较宽木条中心的
大铁轴上，再把较长木条中间偏右的孔插上，轴上端
固定太阳模型。（注意：大皮带轮上下都要用轴套固
定,与上下木条之间要留有空隙）
一般过程 制作三球运动演示模型
实施计划 5.较长木条左侧的孔中插入小铁轴,轴的下面装一个小
皮带轮，上面依次固定较短木条和地球（泡沫大球）
模型，较短木条的另一端固定月球（泡沫小球）模
型，调整轴的高度,使月球中心与地球中心相平。
_____________________________________________________________________________
一般过程 制作三球运动演示模型
实施计划 6.在大、小皮带轮上挂上松紧合适的皮带,推动右侧的
轴,使较长木条带动地球绕太阳转动,同时小皮带轮带
动月球绕地球旋转,如图所示
一般过程 制作三球运动演示模型
检验作品 演示要求在遮光室内进行。用手连续推动右侧的轴,地
球绕太阳公转,月球绕地球旋转,当地球运行到太阳与
月球之间时，则形成月食;当月球运行到太阳与地球之
间时,则形成日食。
一般过程 制作三球运动演示模型
检验作品 验收标准：
三球运动演示模型制作验收标准
________________________________________________________________________________
一般过程 制作三球运动演示模型
检验作品 依照评价量表对模型进行测试并打分,将结果记录在表
中。
三球运动演示模型测试记录表
________________________________________________________________________________
一般过程 制作三球运动演示模型
改进完善 手动转动可以改成电动机、电池和齿轮自动转动,运行
更平稳
发布成果 通过绘制画报、呈现实物或产品发布会的形式发布三
球运动演示模型制作成果
典例2 在项目化学习中，某兴趣小组的同学们用身边的材料开展了
“自制温度计”的活动。
【项目设计】
所用材料有小药瓶、密封盖、透明吸管、单位长度为 的刻度
尺、染色的酒精等。
（1）该小组找到了A，B两款小药瓶及C，D两种吸管，如图甲所
示。为了提高自制温度计的精确度，则最好选择其中的_______进
行组合搭配。
B，D
甲
解析：温度计的玻璃泡容积越大，在温度变化相同时，其内部液体
体积变化越大，温度计的玻璃管越细，在液体体积变化相同时，液
面位置变化越大,有利于温度计做得更精密，故为了提高自制温度
计的精确度,最好选择图甲中的B和D进行组合搭配。
【项目制作】
乙
（2）如图乙所示，先把小药瓶浸没在不同温度
的水中,在表中记录有关数据,再根据液柱高度变
化量和温度变化量的关系，利用提供的刻度尺，
在和 之间进行温度标注。分析表中数
据可知,时的液柱高度为_____ 。
70.0
实验次序 温度 液柱高度
1 0 50.0
2 2 51.0
3 50 75.0
4 100 100.0
解析：该自制温度计单位刻度代表的温度为 ，
比高出，则对应刻度比 对应刻度高出的长度
为，所以 时的液柱高度为
。
【项目评价】
（3）根据以下评价量表,请你对该温度计进行等级评价，并说明评
价理由。 _________________________________________________
_________________________。
“自制温度计”评价量表
等级 优秀 合格 待改进
科学性 结构完整，刻度 标识均匀 结构完整，刻度 标识均匀 结构不完整，刻
度标识不均匀
准确性 精确度达到 精确度在 精确度在
该温度计合格，该温度计结构完整，刻度标识均匀，精确度为,符合合格的标准
解析：由（2）知该自制温度计结构完整，刻度标识均匀，精确度
为 ，根据评价量表，评定为合格。

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