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(共28张PPT)
第二课时
技术试验的方法、步骤和试验报告
通用技术粤教版（2019）
必修1
第三章
制订我的设计方案
第三节
技术试验
一、新课引入
二、技术试验的方法
三、技术试验的步骤
四、技术试验报告的撰写
五、课堂实践
六、拓展学习
目
录
一、新课引入
二、技术试验的方法
试验方法
实物试验
对比试验
模拟(模型)试验
计算机仿真试验
试验方法
实物试验
新设计的飞机进行试飞是实物试验；
对比试验
把一新药用在一组白鼠身上，另一组白鼠不用药，对两组白鼠进行观察、对比，属于对比试验；
模拟(模型)试验
飞机模型的风洞试验属于模拟(模型)试验
计算机仿真试验
应用计算机模拟仿真，可开展导弹发射、新通信系统传输等项目仿真实验，得出有用的数据和结果
模拟试验
一般在大型技术产品的设计制造过程中，要通过模型真实模拟现实，如水库大坝从设计到建成要经历多次的模拟试验，可以降低成本和试验的难度。还有汽车的碰撞试验，选用模拟试验法进行试验，可以减少风险，提高效率。
计算机仿真试验
有些在现实生活中无法进行、不允许进行的试验常利用计算机技术进行虚拟仿真试验，可以节省大量时间和节约大量的资金。如用计算机虚拟“勇气”号火星探测器登陆火星表面的场景效果。
三、技术试验的步骤
准备阶段
需要确定技术试验的目的和对，确定技术试验的方法、手段和环境条件，选定技术试验的工具、仪表和器件，确定参加技术试验的组成人员、分工和负责人。
实施阶段
操作实验仪器和设备进行具体试验，获得各种试验效果和采集有关数据。
结果处理阶段
对试验结果进行分析，区分应该消除的误差和应有的结果，写出试验报告。
四、技术试验报告的撰写
试验名称
01
进行技术试验后要写试验报告，试验报告一般包含以下内容。
试验目的
02
试验原理
03
②测试具、仪器、设备。
试验设备和材料
04
①试材料与试样(试样是指按试验目的、经过加工制成可供试验的样品)，
试验方法和步骤
05
进行技术试验后要写试验报告，试验报告一般包含以下内容。
试验结果和分析
06
试验总结
07
②试验数据的处理。
①原始试验数据。
③误差分析(包括数据的真实性、可靠性断等)
汽车碰撞试验
汽车碰撞试验(见右图)是以再现交通事故的方式，采集和分析汽车在撞过程中，车内乘员与车辆相对运动状态、乘员及车辆伤害状态等，从而改进车辆结构安全性设计和增设汽车乘员保护装置。汽车碰撞试验有以下的方法。
汽车碰撞试验
1.运用电信号系统采集和分析数据。通过置在车身及车内的高真假人上的传感器，采集和分析碰撞试验过程中的车体减速度和假人的各种伤害指标等。
汽车碰撞试验
2.运用光学系统采集和分析。通过高速度影像分析系统，清晰、缓慢地再现高速碰撞短暂的全过程，结合使用电信号测量和光学测量同步比对分析，得到汽车碰撞过程完整的资料。
从技术试验方法的角度，你认为汽车碰撞试验运用了哪些试验方法？
五、课堂实践
试验过程：各小组的同学做好分工，准备材料，进行试验。用长木凳支撑木方的两端，在木方的中部分别压上4kg、8kg的沙袋，用直尺量出木板中离地高度。
1
2
木方形变试验
工具及其材料：长500mm,横截面边长分别为10mm、15mm、20mm的松木方、杉木方、杂木方各1条(共9条)；1kg的沙袋8袋；长木凳2张；直尺；记录本；笔等。
测试材料名称
4kg的沙袋
8kg的沙袋
板中部高度
形变量
板中部高度
形变量
10mm松木方
10mm杉木方
10mm杂木方
15mm松木方
15mm杉木方
15mm杂木方
20mm松木方
20mm杉木方
20mm杂木方
撰写试验报告
3
4
木方形变试验
结果分析：分析试验结果，并在各小组之间进行交流。再结合同学计划设计的校庆广告宣传灯的设计要求、木方价格等因亲，选择合遭的木方作为校庆广告宣传灯的骨架材料。
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第三节
技术试验
第二课时
技术试验的方法、步骤和试验报告
◎教材分析
通用技术必修模块《技术与设计1》”第三章第三节技术试验。
技术试验是技术设计中一个重要的环节，也是技术探究中一种重要的方法。学生通过学习本节的内容，能了解技术试验的重要性，这是对学生认知能力的要求；能进行简单的技术试验，写出试验报告，这是对学生实践能力的要求。
◎学习目标
1.了解技术试验的方法和步骤
2.能撰写技术试验报告
◎教学目标
1.知识目标：
①了解技术试验的方法
②了解技术试验的一般步骤
③了解技术试验报告的主要要素
2.能力目标：
①掌握技术试验的基本方法和一般步骤。
②能写出有关技术试验的试验报告。
3.态度和情感：
知道我们的设计产品和成果都是为人而设计的，我们对产品进行技术试验，发现设计的缺陷，改进设计方案，确保人们安全、有效的使用我们的设计成果，培养学生的社会责任感和道德心以及科学严谨的技术责任感，让学生知道在技术设计中注重实事求是的精神，形成富有责任感的技术设计观。
◎教学方法
结合多媒体平台展示现代科技试验的方法,拓展学生的知识视野。
◎教学重点
重点是技术试验的实施
◎教学难点
选择有效正确的方法来进行技术试验
◎教学准备
收集辅助教学的相关案例、教学图片素材，设计好教学课件以及多媒体教学设备。
◎教学过程
一、新课引入
了解技术试验的方法、步骤，通过实践体悟技术试验的过程，学会撰写试验报告
二、技术试验的方法
技术试验有实物试验、对比试验、模拟(模型)试验、计算机仿真试验等试验方法。例如：新设计的飞机进行试飞是实物试验；把一新药用在一组白鼠身上，另一组白鼠不用药，对两组白鼠进行观察、对比，属于对比试验；飞机模型的风洞试验属于模拟(模型)试验；应用计算机模拟仿真，可开展导弹发射、新通信系统传输等项目仿真实验，得出有用的数据和结果。
1.模拟试验
一般在大型技术产品的设计制造过程中，要通过模型真实模拟现实，如水库大坝从设计到建成要经历多次的模拟试验，可以降低成本和试验的难度。还有汽车的碰撞试验，选用模拟试验法进行试验，可以减少风险，提高效率。
2.计算机仿真试验
有些在现实生活中无法进行、不允许进行的试验常利用计算机技术进行虚拟仿真试验，可以节省大量时间和节约大量的资金。如用计算机虚拟“勇气”号火星探测器登陆火星表面的场景效果。
三、技术试验的步骤
技术试验的过程一般可分为准备阶段、实施阶段和结果处理阶段。
1.准备阶段：需要确定技术试验的目的和对，确定技术试验的方法、手段和环境条件，选定技术试验的工具、仪表和器件，确定参加技术试验的组成人员、分工和负责人。
2.实施阶段：操作实验仪器和设备进行具体试验，获得各种试验效果和采集有关数据。
3.结果处理阶段：对试验结果进行分析，区分应该消除的误差和应有的结果，写出试验报告。
四、技术试验报告的撰写
进行技术试验后要写试验报告，试验报告一般包含以下内容。
1.试验名称.
2.试验目的。
3.试验原理。
4.试验设备和材料。
①试材料与试样(试样是指按试验目的、经过加工制成可供试验的样品)，
②测试具、仪器、设备。
5.试验方法和步骤。
6.试验结果和分析。
①原始试验数据。
②试验数据的处理。
③误差分析(包括数据的真实性、可靠性断等)
7.试验总结。
汽车碰撞试验
汽车碰撞试验(见右图)是以再现交通事故的方式，采集和分析汽车在撞过程中，车内乘员与车辆相对运动状态、乘员及车辆伤害状态等，从而改进车辆结构安全性设计和增设汽车乘员保护装置。汽车碰撞试验有以下的方法。
1.运用电信号系统采集和分析数据。通过置在车身及车内的高真假人上的传感器，采集和分析碰撞试验过程中的车体减速度和假人的各种伤害指标等。
2.运用光学系统采集和分析。通过高速度影像分析系统，清晰、缓慢地再现高速碰撞短暂的全过程，结合使用电信号测量和光学测量同步比对分析，得到汽车碰撞过程完整的资料。
从技术试验方法的角度，你认为汽车碰撞试验运用了哪些试验方法？
五、课堂实践
木方形变试验
1.工具及其材料：长500mm,横截面边长分别为10mm、15mm、20mm的松木方、杉木方、杂木方各1条(共9条)；1kg的沙袋8袋；长木凳2张；直尺；记录本；笔等。
2.试验过程：各小组的同学做好分工，准备材料，进行试验。用长木凳支撑木方的两端，在木方的中部分别压上4kg、8kg的沙袋，用直尺量出木板中离地高度。记录好数据，并对数据进行处理，完成下表。
木方形变试验
测试材料名称
4kg的沙袋
8kg的沙袋
板中部高度
形变量
板中部高度
形变量
10mm松木方
10mm杉木方
10mm杂木方
15mm松木方
15mm杉木方
15mm杂木方
20mm松木方
20mm杉木方
20mm杂木方
3.结果分析：分析试验结果，并在各小组之间进行交流。再结合同学计划设计的校庆广告宣传灯的设计要求、木方价格等因亲，选择合遭的木方作为校庆广告宣传灯的骨架材料。
4.撰写试验报告
六、拓展学习
下面试验只扼要写出了试验的目的和内容，同学们可以自行选择，在征得老师同意后，开展试验，并写出试验报告。
1.导线的承受电流试验(本试验电源要串上15A保险丝后再供电)
①取2根长度为30cm的粗双股导线(=2m)和2根长度为30cm的细导线(φ<0.5mm)
②将两组导线一头都接上电源插头，另一头都接上负载是12W12V的电灯泡。
③分别将电源插头接入12V10A的蓄电池上，通电min、3min5m,然后按下电源插头，测量两组导线的温度
④写出试验报告
2.燃烧和阻燃试验
①取纸板、布料、木板、阻燃塑料各1块放在铁桶中进行点燃试验。
②写出试验报告。
完成本节学习后，我们选择好了设计的材料和器件，开展了技术试验，下一节我们将开始制订具体的设计方案。
◎教学反思
技术试验是技术设计过程中一种重要技术方法，是技术设计课程的一个重要内容。因此，应让学生理解技术试验在技术发明、技术设计中的作用，了解几种常用的技术试验方法，认识一些常见的技术试验过程。培养学生具有初步的技术试验的操作技能，能进行基本的技术测试和技术指标测量，会写简单的技术测试和技术试验报告。
高一学生对“实验”二字非常熟悉，例如：物理实验、化学实验、生物实验等。但对技术试验了解并不多，常常把技术试验说成“技术实验”，一字之差其意义完全不一样。因此我通过对比讲述“科学实验”和“技术实验”的概念，让学生理解技术试验的内涵及技术试验在技术发明、技术设计中的作用。
技术试验的类型和方法是本课的一个重点，技术试验的方法有很多，不同的行业有不同的试验方法和试验标准。我通过列举一些著名的试验案例，让学生了解这些试验的目的、方法、作用及其意义。我认为这一点很重要，可惜教材在这方面的介绍较少。通过介绍这些案例可以使学生加深对技术试验的理解，同时也增加一些科普知识。
技术课程是一门立足于实践的课程，立足于学生直接的经验发挥和亲身经历，让学生感受到技术就在我们身边，不是深不可及，遥不可测的课程。同时以学生的亲手操作、亲历情境、亲身体验为基础，而获得情感态度、价值观以及技术能力的发展。我在技术试验这一课中组织学生开展纸张的结构造型与强度的关系的试验活动，研究纸所给纸张的承重力。这为下一章中的小板凳制作的打下基础。
课后阅读
1.海厄特摄政通道垮塌
　　1981年7月17日，美国密苏里州堪萨斯城新建的海厄特摄政通道的三个“悬浮通道”发生垮塌。事故发生后，人们猜测可能是由于站在上面跳舞的客人有节奏的舞步引起了共振，导致天桥发生弯曲和垮塌。而此后的调查证明，事故原因并未如人们所预料的那样。工程师的最初设计是将三个通道中的两个悬挂在公用的垂直金属杆上。但施工方却没有按照这一设计，而是采取了最致命的简单办法，用较短的杆将每一层悬挂在上一层上。这样两层的通道实际上就挂在了四层上，使其连接头处承受的重量加倍。
当通道上聚集了过多的人时，连接处就承受不住了。施工方称他们已经就这一变动征求过设计者的意见，但负责设计的工程师们却坚持没有人问过他们这个问题。设计者们曾要求在施工过程中亲临现场，但这被一个不愿再付出额外开销的业主回绝了。由于信息交流渠道不畅以及偷工减料，114条生命成为了这场美国历史上最严重的建筑结构事故中的牺牲品。
2.易洛魁剧院大火
　　1903年12月30日，芝加哥的易洛魁剧院失火。它在当时可以称得上是陆地上的“泰坦尼克”，两者有着很多的相似之处：事故发生之前它们的设计都被认为是最新的、不可能被摧毁的，而出事时却造成了巨大的人员伤亡。
当时，易洛魁剧院的拥有者轻率而狂妄，他们在剧院中没有安装任何灭火设备，没有进行消防演习，在没有安装好自动喷淋设备的情况下就开始营业。他们把防火安全完全放在一项所谓的新技术上，那就是石棉幕，它在出现较常见的后台失火时会落下来保护观众，并由此而宣称其为“绝对防火”的建筑。
　
事发前，众多观众正在剧院欣赏歌舞剧明星Eddie?Foy表演的《蓝胡子先生》，此时一个涂有油的背景幕在与一盏很热的钙弧聚光灯摩擦后被点燃了，石棉幕便开始降落，但它却被一盏舞台灯绊住而未能落下。工作人员和演员们打开了舞台的后门逃生，这使得外面的强风带着火球吹向没有任何保护措施的观众。逃生的观众们不是被隔断的门挡住，就是不会拧开门上新式的插销，结果造成602人丧生，比32年前芝加哥大火死亡人数的两倍还要多。
3.Eschede列车出轨
　在高速铁路投入运营的34年里，全世界范围内没有发生过任何高速铁路致人死亡的事故。但这一纪录在1998年的6月3日终结了。在德国北部Eschede附近的城际快速铁路线上，一项对乘坐舒适度的小小改进却使这个一直精心运营的系统发生了出轨事故。高速列车一般是在固态“单块”的金属车轮上运行，但为了减小噪音和振动，像许多低速轻轨列车一样，城际快速铁路在车轮上裹上了垫有橡胶填充物的金属“车胎”。
　
巡查员们每天都对这些轮胎进行检查，但就在这一天，即使超声波也未检测到一个轮胎上有一个微小的裂缝，正是这处断裂导致了火车部分出轨。但当时火车并没有倾覆，如果不是此时正好通过一架老式的桥梁，火车或许能够安全地停下来。这座桥和比较新的桥梁不一样，它是被安置在一个中央桥墩上，而这个桥墩正好立在铁路的两条轨道之间。恰在此时一辆摇摆的汽车撞在了桥墩上，大桥随即倒塌砸在了火车上，造成了连环事故，有101人在事故中死亡。
　
这次事故反映出的问题是，在将新的高性能技术用到较老的基础设施中时，由于原来的设施是在比较大的误差范围内使用的，这时就有可能出现问题。因此，有些时候即使是安全性最高的技术也可能受到周围不太适宜的环境影响。
4.阿什塔比拉河桥垮塌
　
这是美国历史上最为严重的一起桥梁垮塌事故，它向人们说明了使用尚未被验证的新材料来代替原有材料会是多么的危险。1863年，克里夫兰的铁路巨头Amasa?B．的斯托恩骄傲地宣称，他们在桥梁设计技术上取得了一项重大进步，即桥梁的建筑材料全部采用铁制材料。
　
斯托恩对这种较新的更为昂贵的材料过于信任，殊不知全部使用铁制材料建造桥梁存在实质性的缺陷：铁制桥梁就像联锁曲线锯一样靠压力将各部分装配在一起，而不是像原本的木制结构中各部分牢固的连接；如果有一个接合处发生移动，则整个结构都会随之移动。而在20多年的时间里，美国桥梁设计界一直采用可靠的豪威木制桁架结构，它在经典的对角线木制桁架结构中加入了螺纹钢直立支架，铁制接头提供了更高的强度，并且避免了全木制桁架结构所需的费力的细木工活。
　
尽管如此，斯托恩还是声称他在1865年的这一创造是“绝对理想”的。在此后的11年中，尽管桥的局部发生了移位，但总体结构基本保持完好。然而在1876年12月29日，当一列旅客列车经过大桥时，一个内部隐藏着气泡的铁架发生断裂，整个桥梁随之倒塌，列车中的火炉引发了大火，有一百多名旅客在事故中丧生。
5.圣弗朗西斯水坝决口
威廉姆·马赫尔兰德是一位成就卓著的设计师，他是洛杉矶供水系统的创建人，著名的胡佛水坝及巴拿马运河也是他参与设计的，而他却在一个鲜为人知的圣弗朗西斯水坝项目上阴沟翻船。这个水坝位于洛杉矶西北72公里处的圣弗朗西斯科特峡谷。
1928年3月12日，就在马赫尔兰德刚刚检查过这座水坝并且声称状况良好的第二天，这座水坝便决口了，喷涌出的水幕据称有24米高，决堤的水流急速地向太平洋方向奔涌，水流经过之处有超过500人丧生。开始人们还误认为是岩石构造的不稳定造成了这次决口，但后来的调查表明，水坝的基座较原来认为的要薄，而且工程师们并没有完全意识到水的上涌作用，没有建造用于渗漏减压的设备。
而事故的深层原因则是：20世纪初美国兴起了一股修建水坝的热潮，工程师们凭着猜想和推理，在并不熟悉的地形上竖起大坝拦截水流，而且规模都是以前从未尝试过的。
马赫尔兰德也不例外。他在接受调查时对自己的失误后悔不已，但一切都已经晚了，他不得不在事故的调查中结束自己的设计生涯。不过这次水坝决口为世人留下了一笔重要的遗产：世界上第一个水坝安全管理机构应运而生，统一的工程测试标准开始建立，并且形成了一套对责任死伤事故诉讼进行责任认定的国家监督机制，这套机制到今天仍然在采用。
6.“大西洋皇后”号和“爱琴海舰长”号相撞事故
巨型油轮存在着潜在的事故危险。这些漂浮着的庞然大物足有400米长，重量超过40万吨，需要5公里的距离才能够停下来。大多数油轮仅有一个较大的推进器，同时油轮上用于应对紧急情况的设备形同虚设，而油轮上的人员、动力以及处理意外情况的能力都十分有限。两艘油轮在天气晴好的条件下依靠雷达导航，如果航行速度过快，可能会发生相互碰撞。
1979年7月19日，可能发生的不幸终于不可避免地发生了：在一场并不算罕见的暴风雨中，向当时实行种族隔离制度的南非偷运原油的“大西洋皇后”号和“爱琴海舰长”号在多巴哥岛附近相撞了。两艘船上总共有26名船员丧生，而且向海中泄漏了1.85亿升原油，相当于1989年阿拉斯加瓦尔迪兹港原油泄漏量的4.5倍。但由于事发地点远在千里之外，因此这次历史上最大的油轮泄漏事件很快就从人们的记忆和新闻报道中消失了。
7.AT&T电话线路瘫痪日
千年虫是人们预料到的可能爆发的问题，却没有大规模发作；而10年前美国电话电报公司(AT&T)的软件故障却是没有人预料到的。
AT&T旗下的MaBell公司拥有世界上最大、最知名的性能可靠的电话网络系统，即使飓风和地震都不能对它造成损坏。然而在1990年1月15日，AT&T114个交换中心中，有一个开关发生了很小的机械故障，正是这点小故障却立刻导致了该中心的瘫痪。故障发生后，当工作人员启动备份系统时，系统却发出了使其他交换中心掉线并重置的信号，而且其他中心也随之向外发送类似的信号。
事后一位作家在他的文章中描述说，那天系统全部崩溃，“就像一百多个摔跤选手挤在一个小台子上一样”，每一个人站起来都要把别人拉到。美国航空公司估计他们在这次事故中损失了二十多万个预定电话，而哥伦比亚广播公司甚至都不能到其本地电话局查询损失的情况。最后调查证明，这次事故的罪魁祸首是一个复杂软件的升级版本中一行错误的代码，
8.AT&T进行此次升级的目的是要加快电话拨叫的速度。
AT&T曾被大加称赞的交换系统也发生了相同的故障。该公司主席阿兰在事后承认，正是由于其自身系统的冗余性造成了问题的扩散。它没有在冗余系统与主系统之间进行足够的隔离；它应该在对新软件完成实际的全面测试之前，保留备份系统中的原有软件，也许是由于AT&T的程序员们过于相信自己软件的可靠性，才没有这样做。?
9.1965年美国东北部电力中断
2001年，加利福尼亚频繁的停电事故不免让人们回想起1965年发生在美国东北部的大规模的停电事故。但那次事故并不像加州的事故一样是由于违反操作规程、市场操纵或人力短缺造成的。其原因是技术方面的，而且恰恰是由于为防止电力供应不足和电力中断所采取的措施而引起的。
在上世纪50年代用电量剧增的时候，为了确保电力供应，各电力公司将纽约、新英格兰和安大略湖地区的电网连接成一个巨大的网络。当一个地区的用电量达到高峰时，其他地区可以对其进行补充。但是要想预测多大范围、多复杂的电网才会起实际作用是非常困难的，工程人员们没有预测某一地区电力供应的浪涌会对其他地区造成什么样的影响，而这种影响可以使整个电网崩溃。工程设计人员在从尼亚加拉到安大略地区的输电线上仅安装一个简单的继电切换开关作为触发器，当电源浪涌超过设定的某一水平后它将自动跳开。
1965年的9月9日，该线路的电力负载超过了设定值，于是开关跳开，结果原本流向多伦多的电流反过来注入了纽约西区，使线路发生堵塞，发电机不得不停机才避免子被烧毁。这一环路向南扩展到纽约市，向东到达了缅因州的边界。此次停电面积达到了20.72万平方公里，受影响人口达3000万，其中包括美国最大的城市纽约。
10.“协和”飞机失事
2000年7月25日之前，有着26年数千万公里从未有过失事纪录的“协和”式超音速飞机一直是航空界安全性和速度方面的一颗闪亮的明星。虽然“协和”式飞机在结构、空气动力学特性以及推进装置方面有着出色的设计，但它也具有一些低水平的致命设计缺陷：它的高起飞速度对轮胎的磨损极大，尽管更换频度达到了普通喷气式飞机的5倍，但它的轮胎还是经常发生爆裂；同时它机翼中的燃料箱也没有进行足够的防撞加固，而这在较新型的飞机中是必需的预防措施。
由于存在上述的缺陷，再加上不幸出现了一点意外：从一架大陆航空公司的DC-10飞机上脱落了一根钛制的“耐磨衬带”，正好落在法国航空公司一架即将要从巴黎起飞的“协和”式飞机的跑道上。当“协和”式飞机的轮胎与这根防磨带碰撞时，轮胎上一大块橡胶被撕裂下来甩入了机翼中，在机翼表面撞开一个600平方厘米的大洞，导致燃料泄漏燃烧。这次事故使飞机上109名乘客全部丧生，另外4名地面人员死亡。“闪亮的明星”就这样在2000年7月25日陨落了，这正印证了“千里之堤，溃于蚁穴”的道理。
在这次事故后，法国航空公司和英国航空公司给所有的“协和”式飞机更换了新的轮胎，新轮胎经过测试可以在每小时403公里的速度下承受钛金属条的撞击，同时他们还对飞机的起落架进行了加固，并安装了燃料箱防弹衬套以防止发生类似的燃料泄漏。一个本来可以预见到的事故源终于在发生了事故之后被消除了。
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精品试卷·第
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