一、教學(xué)內(nèi)容分析
1.教學(xué)內(nèi)容在教材中的地位
粵教版通用技術(shù)必修二《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第三章第四節(jié)的《系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》，教材內(nèi)容包括技系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法、簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課為第1課時(shí)，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法為教學(xué)內(nèi)容。教材以我國(guó)的射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）為引入，介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮的主要問(wèn)題。再以水火箭的設(shè)計(jì)為例，介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。本節(jié)不僅是全章學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)和綜合運(yùn)用，也是對(duì)已有知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用。
根據(jù)《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》要求，學(xué)生應(yīng)能通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，初步學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，增強(qiáng)設(shè)計(jì)與交流過(guò)程中的創(chuàng)新意識(shí)、圖樣表達(dá)和工程思維的能力。結(jié)合教材內(nèi)容，本課的教學(xué)重點(diǎn)是初步設(shè)計(jì)一個(gè)水火箭，并通過(guò)水火箭的設(shè)計(jì)歸納出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。
2.教學(xué)重點(diǎn)：初步設(shè)計(jì)一個(gè)水火箭；歸納出水火箭系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。
3.教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)水火箭的設(shè)計(jì)進(jìn)行基本的設(shè)計(jì)分析。
二、教學(xué)對(duì)象分析
本課的教學(xué)對(duì)象是高一年級(jí)的學(xué)生，通過(guò)前面三節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了系統(tǒng)的特性和系統(tǒng)的思想方法，為進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，學(xué)生也有了進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐的愿望。其次，學(xué)生對(duì)水火箭并不陌生，但對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方法卻知之甚少，在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容前讓他們進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，他們會(huì)無(wú)從下手。通過(guò)本次課學(xué)習(xí)，使學(xué)生在理解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是建立在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效分析的基礎(chǔ)上，初步學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。
三、教學(xué)目標(biāo)
圖樣表達(dá)：能在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用圖形樣式對(duì)意念中或客觀存在的技術(shù)對(duì)象進(jìn)行可視化的描述與交流。
工程思維：能以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能最優(yōu)為目的，綜合考慮系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系，合理解決它們之間的沖突；注重系統(tǒng)與環(huán)境、部分與整體之間的協(xié)調(diào)。
物化能力：根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，選擇合適材料和工具，完成制作任務(wù)。
四、教學(xué)策略
本節(jié)涉及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和理論，是專業(yè)性很強(qiáng)的內(nèi)容。教師通過(guò)一則新聞引入新課，進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，同時(shí)在課堂上以水火箭的設(shè)計(jì)為載體，使學(xué)生了解設(shè)計(jì)的基本方法。
五、教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)
節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
播放長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭的視頻，請(qǐng)學(xué)生思考：
火箭送航天器上太空的主要步驟和設(shè)計(jì)這些步驟的目的？引出火箭及水火箭的原理，以及本節(jié)課的重點(diǎn)：設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)。
通過(guò)熱點(diǎn)新
新 課 導(dǎo)入
觀看視頻思考、理解
聞引發(fā)學(xué)生興趣和民族自豪感，引
出概念。
明 確 系
設(shè)計(jì)要求：用容量為500毫升的飲料瓶制作氣壓式噴
通過(guò)具體案
統(tǒng) 設(shè) 計(jì)
水推進(jìn)火箭。
例分析讓學(xué)
的 總 體
設(shè)計(jì)目標(biāo)：射程45米以上，越遠(yuǎn)越好。
聽(tīng)講
生了解系統(tǒng)
目 的 及
思考
設(shè)計(jì)的基本
要求
方法
一、分析理想狀態(tài)下，水火箭的飛行軌跡
基 本 的設(shè) 計(jì) 分析：原理分析
可視為斜拋運(yùn)動(dòng)，軌跡是一條拋物線可分為主動(dòng)段和被動(dòng)段；
主動(dòng)段飛行距離和持續(xù)時(shí)間短，主要為水火箭飛行提供動(dòng)力；
被動(dòng)段飛行距離和持續(xù)時(shí)間都很長(zhǎng)，可以上升段
聽(tīng)講思考
通過(guò)具體案例分析讓學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法
和下降段，是水火箭射程的主要來(lái)源。
二、分析理想狀態(tài)下，影響水火箭射程的主要因素
1. 根據(jù)斜拋運(yùn)動(dòng)的射程公式，彈道主動(dòng)段的終點(diǎn)的
速度?1越快，水火箭射程越遠(yuǎn)；
聽(tīng)講
基 本 的設(shè) 計(jì) 分析：原理分析
發(fā)射仰角為45°時(shí)，水火箭射程最遠(yuǎn)；
根據(jù)加速度公式，得出?1 的大小與主動(dòng)段的加速度a，加速度的持續(xù)時(shí)間t成正比；
根據(jù)牛頓第二定律和壓強(qiáng)公式，得出a和水火箭的
思考
通過(guò)具體案例分析讓學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本
反沖推力F（P、S）成正比，和箭體的重量m成反比；
方法
5. 理想狀態(tài)下，加速度的持續(xù)時(shí)間t與動(dòng)力艙高壓氣
體的量和水量成正比。
基 本 的設(shè) 計(jì) 分析：外部環(huán) 境 分析
三、分析空氣阻力對(duì)水火箭射程的影響
水火箭飛行時(shí)受到的空氣阻力越小，飛行動(dòng)能損耗小，水火箭射程遠(yuǎn)。
減小空氣阻力主要的三個(gè)方法：
給水火箭加一個(gè)尖形的整流罩；
減小水火箭箭體的橫截面積；
設(shè)計(jì)更加光滑的箭體表面。
聽(tīng)講思考
通過(guò)具體案
例分析讓學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法
基 本 的設(shè) 計(jì) 分析：外部環(huán) 境 分析
三、分析天氣狀況對(duì)水火箭的影響
天氣狀況如風(fēng)速、風(fēng)向等時(shí)刻在改變。會(huì)影響水火箭的飛行姿態(tài)。當(dāng)水火箭飛行偏離預(yù)定軌道時(shí)，會(huì)影響水火箭的射程。
設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)加裝尾翼和調(diào)節(jié)箭體重心的方式使水火箭飛行更穩(wěn)定。
聽(tīng)講思考
通過(guò)具體案
例分析讓學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法
水 火 箭的 初 步設(shè)計(jì)
確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：箭體子系統(tǒng)、動(dòng)力子系統(tǒng)、發(fā)
射子系統(tǒng)。
子系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析及功能確定：
箭體子系統(tǒng)：由殼體、箭頭（配重）、箭翼組成，主要功能是減少空氣阻力，穩(wěn)定、修正飛行姿態(tài)。
動(dòng)力子系統(tǒng)：由動(dòng)力艙、水、加壓的空氣、噴嘴、打氣筒氣壓計(jì)等輔助設(shè)施組成，主要功能是為水火箭發(fā)射提供動(dòng)力。
發(fā)射子系統(tǒng)：由發(fā)射架和發(fā)射軌道組成，主要功能是控制水火箭的發(fā)射方向和發(fā)射仰角。
聽(tīng)講思考
通過(guò)具體案例分析讓學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法
系 統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)總體設(shè)計(jì):
列出各子系統(tǒng)各要素對(duì)水火箭射程的影響；
明確各因素之間存在聯(lián)系與沖突；
系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)后續(xù)的優(yōu)化步驟，以定量分析試驗(yàn)等方式，在各要素的沖突間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能最優(yōu)的目的。
思考理解
理解系統(tǒng)整合中的工程思維
制 作 水火箭
一.使用的工具：美工刀、剪刀、記號(hào)筆、鋼尺
二.使用的材料：飲料瓶、硬膠套、抽干文件夾、膠布、雙面膠、噴嘴。
三．注意事項(xiàng)：1.飲料瓶要完好無(wú)損。2.制作時(shí)應(yīng)注意使箭頭、箭體、噴嘴的軸線要共線。3.尾翼的方向需要與箭體軸線的方向一致。
聽(tīng)講思考
學(xué)習(xí)水火箭的制作方法
歸 納 與小結(jié)
一、明確設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)的總體目標(biāo)及要求；
二、對(duì)水火箭的原理和飛行的外部環(huán)境進(jìn)行基本的設(shè)計(jì)分析；
三、初步設(shè)計(jì)水火箭系統(tǒng)；四、學(xué)習(xí)制作水火箭的方法；
五、歸納系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。設(shè)計(jì)的基本方法：
（一）明確設(shè)計(jì)的總體目的及要求；
（二）調(diào)查研究，進(jìn)行基本的設(shè)計(jì)分析；
（三）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.系統(tǒng)整體組成；
2.子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
3.系統(tǒng)的總體技術(shù)設(shè)計(jì)。
聽(tīng)講歸納思考
總結(jié)所學(xué)知識(shí)，加深理解

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二 簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

版本： 粵科版（2019）

年級(jí)： 必修 技術(shù)與設(shè)計(jì)2

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