3.2 系统的基本特性分析 ppt课件-2024新地质版(2019)《高中通用技术》必修第二册.pptx
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1、第二节系统的基本特性分析教材p71-p80问题思考 学校运动会赛事系统一般由哪些部门组成?包含哪些比赛项目?都有哪些人员参加?系统多种多样,即使同属一类,也各具不同的特色。它们各自以不同的结构呈现出不同的功能。作为系统,它们都具有什么样的特性呢?一、系统分析案例(一)波轮式洗衣机系统分析1.组成与功能在第二章,已介绍过波轮式洗衣机的工作流程。它的结构示意图如图3-13所示。(1)组成:波轮式洗衣机由洗涤与脱水桶、波轮、传动机构、操作与控制面板、机箱体、进水机构、排水机构和供电线路等部分组成。(2)功能:洗衣机的总体功能是洗净衣物。为达此目的,它的各组成部分各具相应的功能和作用,以支撑实现总功能
2、。以波轮为例,波轮上有几条突出的筋,如图3-14所示。波轮以每分钟数百转的速度转动,带动洗涤液形成强烈的涡流,使液体和衣物做旋转和翻转运动,洗净衣物。开眼界波轮的不同安装方式与洗涤效果 波轮在洗衣桶中有不同的安装方式。装于桶底的称为涡卷式;装于桶侧壁上的称为喷流式;在洗衣桶两相对侧壁上都安装波轮的,称为双喷流式。喷流式洗衣机洗涤衣物时,类似于手工洗衣。其特点是洗涤时间短、污垢容易洗掉、机器结构简单、故障少和造价低廉。但由于其水流激烈,衣物客易拧绞在一起,因而洗涤不匀,对织物的损伤较重,且洗涤时洗涤液容易飞溅。为了使衣物翻滚良好,洗涤液必须充足。双喷流式洗衣机,洗涤时衣物在桶内容易翻滚,不易拧绞
3、在一起。针对喷流式洗衣机对织物损伤较重、洗涤液易飞溅等缺点,开发了涡卷式洗衣机。由于涡卷式洗衣机波轮装在洗衣机桶底部,洗涤时会形成强烈的涡流。其特点是洗涤时间较短、结构简单、价格便宜、对衣物磨损较轻。问题思考(1)洗衣机的结构组成与它的功能有什么关系?(2)洗衣机波轮安装方式与洗涤效果有什么关系?(3)洗衣机的其他组成部分(除波轮外)对总功能各起什么作用?2.各组成部分之间的关系洗衣机的各组成部分对于洗衣机的总体功能来说,各起到一定的作用。例如,波轮可激起水流,桶可装水与衣物,等等。各组成部分也可按其功能分别称为给水子系统、驱动运动子系统、操作控制子系统、支撑子系统等。那么,各组成部分之间又有
4、什么关系呢?先从各个局部看:供电、驱动波轮旋转水流形成;进水(也称注水)洗涤、漂洗排水;面板上各开关、按钮各种洗涤程序 将各部分组装于机箱体内洗衣机整体。再从横向看:由图3-15可知:水流的洗涤与漂洗,简称为洗,是洗衣机的核心围绕着它,各组成部分有机关联。洗衣机作为一个整体,它的各组成部分,即各子系统之间,少了哪个都不行,哪一部分坏了洗衣机都不能正常工作。技术探究(1)洗衣机的各子系统间是怎祥相互关联的?(2)试指出几个洗衣机系统的元素。3.系统和外界环境之间的关系洗衣机的工作过程,是在客观的外界环境中进行和完成的。图3-16表示它和外界环境之间的关系。进水环境给洗衣机注入工作(洗)的介质。供
5、电环境给洗衣机提供工作能量。操作者环境(人)向洗衣机发出工作程序的信息。噪声洗衣机工作过程中向外界环境强加的一种影响。排水洗衣机工作过程中向外界环境排放物质(污水)。支撑基有两层关系:一是左边的指向洗衣机的箭头,表示环境给洗衣机提供支撑;二是右边的指向支撑基的箭头,表示洗衣机工作过程中向外界环境强加的又一种影响,如振动等。技术探究洗衣机和外界环境间的关系(1)洗衣机工作时与外界环境有哪些关系?你能使用一些技术术语来表达这些关系吗?(2)如果给洗衣机注入温水或是很凉的冷水,会给洗衣机的洗涤效栗带来哪些影响?试着结合图3-15或图3-16给予恰当的解释。(3)如果电源电压或频率有大幅度的波动,会给
6、洗衣机的工作带来什么影响?提示:先查阅有关电源参数波动对电器设备影响的技术资料,再考虑本问题。(4)洗衣机工作时,放置在什么地方(如浴室、洗手间或其他地方)合适?为什么?提示:从环境与系统、子系统关系的角度来考虑问题;可以带着问题与家长或老师交谈,也可以查阅洗衣机的使用说明书。4.系统分析的评价与小结(1)评价:洗衣机作为一种产品,用户关注其性能。通常评价产品性能的好坏主要考虑以下几点:可靠性、返修率实用性,包括洗涤容量、外形大小等性价比安全、节能、环保外表美观。(2)小结:洗衣机系统作为一个整体,它的核心功能是洗净衣物。它的各个组成部分都是围绕着支撑实现核心功能来确定其结构、工作方式的各个组
7、成部分的设计要服从于整体功能、整体效益的需要。洗衣机系统由若干个子系统组成。各子系统之间相互联系、相互作用、相互依赖。洗衣机系统总要工作在某个外界环境之中。它既要适应正常的工作环境,又要避开恶劣的环境。开眼界可靠性 所谓产品的可靠性,通常是指在规定的条件下和规定的时间内,产品完成预定功能的概率。对不可修产品,从开始使用到失效时所运行的这一段时间,称为产品寿命对可修产品,则称其为产品的无故障运行时间。例如,洗衣机属于可修产品,因此它的可靠性是以平均无故障运行时间的长短来评价的。洗衣机是大件产品,搬动不方便,产品的可靠性就更显得重要。可靠性好,返修率则低。(二)赛龙舟系统分析图3-17所示是我国传
8、统的赛龙舟场景。从那种令人兴奋、励人争先的场面中,你观察到了什么?想到了些什么?对其中的胜者有何评价?1.赛龙舟系统的功能与构成(1)系统的功能:赛龙舟系统(以下简称系统)用于团队间的比赛,以到达目的地的先后顺序记名次,作为比赛成绩。(2)系统的构成:舟体子系统:支撑荷载。合理的龙舟造型可以减少水的阻力。运动子系统:由若干副桨组成,用于划水舟后设舵或由一桨代替。动力子系统:由若干名运动员组成,按舟上的指挥号令划桨。2.比赛取胜要素比赛取胜的要素是:一要快,二要方向性好。要快,即要求众运动员划的力量大,就是将人的强大与持久的机械力,转换成龙舟强劲的加速度和飞快的运动速度。要方向性好,就是让龙舟尽
9、量走直线,要划得齐,尽量减少龙舟在前进方向上的左摆右晃。3.龙舟的定量描述分析尝试(1)龙舟速度的获得:在起点,各龙舟都处于静止状态,待令而发,初速度为零,可记为v0=0。发令后,众人奋力划桨,水给桨以反作用,龙舟得到动力,记作F;空气和水给龙舟的运动阻力,记作Fz。龙舟与人的总质量m已知,由可以计算得到加速度a。有了a,就获得了速度v。不断施加动力,不断获得加速度,龙舟便能快速前进。另外,式(3-2)中的阻力F是随龙舟速度v的增加而增加的变量,若动力F保持不变,随着速度v的增加,合力F就会逐渐减小直至为零,则由式(3-1)可知,加速度也会逐渐减小直至为零,此时龙舟速度不再变化,为勾速运动。要
10、想提高速度,必须有更大的动力F。当然,若龙舟上的运动员感到疲劳,划桨的力量减弱,即动力F降低,合力F为负值,就会产生反向加速度(负加速度),龙舟的速度就会降低,同时F也随之减小,合力F会再次为零,此时龙舟就会以较低的速度做匀速运动。可见,如果作用于龙舟的动力强,则龙舟的运动速度就会快。技术探究 加速度、速度都是时间的函数。假定,已经解得一段时间内的加速度值,即a。那么,怎祥计算出这段时间内与a相对应的速度值v(t)呢?(2)作用于龙舟上力的平衡:由牛顿第二定律,可以写出力的平衡方程式此式第一项F,表示施加于运动体上的外力,包括动力、阻力或其他的力;第二项ma,本质上也是一种力,它表示运动体要克
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