2019-2020年高中通用技術(shù) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施1教案 蘇教版必修2.doc

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2019-2020年高中通用技術(shù) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施1教案 蘇教版必修2 教　　材：（鳳凰國(guó)標(biāo)教材）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū) 通用技術(shù)（必修2） 文檔內(nèi)容：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 章　　節(jié)：第四單元 控制與設(shè)計(jì) 第四節(jié) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 課 時(shí)：共3課時(shí) 一、教學(xué)目標(biāo) 1. 了解簡(jiǎn)單的被控對(duì)象的基本特性。 2. 能確定被控量、控制量，畫(huà)出控制系統(tǒng)的方框圖。 3. 形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案。 4. 能根據(jù)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，制作一個(gè)控制裝置；學(xué)會(huì)調(diào)試運(yùn)行，提出改進(jìn)方案。 二、教學(xué)重點(diǎn) 設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)明確的問(wèn)題；對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想方法。 三、教學(xué)難點(diǎn) 設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)明確的問(wèn)題的分析；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想方法。 四、教學(xué)方法 討論法、案例教學(xué)法、模型教學(xué)法、實(shí)踐教學(xué)法。 五、設(shè)計(jì)思想 1.教材分析 本節(jié)教材由“1.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般思路”、“2.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例”2小節(jié)組成。 教材先對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般思路作了一般介紹，然后通過(guò)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的三個(gè)案例的分析（電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、抽水馬桶自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)），對(duì)這一中心內(nèi)容進(jìn)行了深入的闡釋。 教材這樣的結(jié)構(gòu)說(shuō)明，在這一節(jié)的教學(xué)中，要讓學(xué)生在針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行控制設(shè)計(jì)的實(shí)踐中去領(lǐng)會(huì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。 突出主要問(wèn)題：進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，最主要的是明確控制對(duì)象，明確控制目的，分析控制對(duì)象的特性，確定被控量和控制量，分析主要的干擾因素，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案。 (1)從流程的角度看，上述各項(xiàng)的次序也是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟。 (2)通過(guò)列舉一些實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考上述基本步驟。從而理解相關(guān)的主要問(wèn)題。 2.學(xué)情分析 學(xué)生對(duì)一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)有成功的，也有失敗的，通過(guò)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)歷，上升到一定的理論認(rèn)識(shí)，對(duì)失敗的使用經(jīng)驗(yàn)，能從控制與設(shè)計(jì)的角度重新的認(rèn)識(shí)。 課時(shí)安排 本節(jié)總計(jì)3課時(shí)。 第1課時(shí)，講授控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路，分析開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制的案例。 第2課時(shí)加2個(gè)課外課時(shí)，實(shí)施控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐。 第3課時(shí)，評(píng)價(jià)和總結(jié)。 六、教學(xué)準(zhǔn)備 為配合課堂教學(xué)，應(yīng)準(zhǔn)備下列模型和教具：一只電吹風(fēng)，抽水馬桶可透視模型。演示溫度計(jì)一只。自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易控制裝置模型。 七、教學(xué)過(guò)程 第1課時(shí): 引入新課： 要設(shè)計(jì)一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)的節(jié)能燈控制系統(tǒng)，如何展開(kāi)我們的設(shè)計(jì)思路？需要從哪些方面著手考慮問(wèn)題呢？ 先讓學(xué)生自由討論、發(fā)表看法，教師再依據(jù)學(xué)生的回答給予引導(dǎo)、點(diǎn)撥，再引導(dǎo)學(xué)生去歸納這個(gè)具體問(wèn)題中所包含的一般原理。 提問(wèn)： 被控對(duì)象是什么？ 控制的目的是什么？ 這種燈用在什么地方？環(huán)境怎樣？ 這樣的燈應(yīng)如何工作？被控量和控制量分別是什么？ 有什么其他因素會(huì)干擾燈的正常工作？ 依據(jù)你的判斷，能提出一種設(shè)計(jì)方案嗎？ 1.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路： 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 明確控制的目的 確定被控量、控制量 分析被控對(duì)象 的主要特性 控制系統(tǒng)的調(diào)試 運(yùn)行和評(píng)價(jià) 分析主要的干擾因素 控制系統(tǒng)方案的選擇 系統(tǒng)的成本分析 …… 實(shí)施控制系統(tǒng)所需的設(shè)備、元件等 針對(duì)教材中兩個(gè)關(guān)于開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的案例，要引導(dǎo)學(xué)生去應(yīng)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原理去認(rèn)真分析。為配合課堂教學(xué)，應(yīng)準(zhǔn)備下列模型和教具：一只電吹風(fēng)，抽水馬桶可透視模型。演示溫度計(jì)一只。 案例：電吹風(fēng)風(fēng)速控制 （1）被控對(duì)象是什么？ （2）控制目的是什么？ （3）被控量是什么？控制量是什么？ （4）需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？ （5）有哪些干擾因素會(huì)影響到控制系統(tǒng)的工作？影響的程度有多大？ （6）你認(rèn)為，控制系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)還與什么有關(guān)? （還與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)） 1 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：明確設(shè)計(jì)要求，明確被控對(duì)象、被控量和控制量，即可考慮控制系統(tǒng)的方案； 【演示試驗(yàn)】電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（圖：教材中的電吹風(fēng)圖片） 設(shè)計(jì)要求：電吹風(fēng)能根據(jù)不同的擋位（如冷風(fēng)擋、熱風(fēng)擋）輸出不同種類的風(fēng)。 設(shè)計(jì)分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象是電吹風(fēng)裝置，被控量是風(fēng)的速度和溫度，控制量是電機(jī)電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的波動(dòng)等。 電吹風(fēng)分控制工作過(guò)程：電吹風(fēng)是要將其內(nèi)部電熱絲的熱量通過(guò)一個(gè)小電風(fēng)扇擴(kuò)散出去。 方案構(gòu)思： 選擇開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電吹風(fēng)的控制要求。 設(shè)定風(fēng)的擋位就設(shè)定了電機(jī)的電壓和電熱絲的阻值，接通電源后，電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的風(fēng)通過(guò)電吹風(fēng)的電熱絲，輸出的就是與設(shè)定的風(fēng)種相對(duì)應(yīng)的風(fēng)。 電機(jī)、風(fēng)扇、電熱絲 設(shè)定電吹風(fēng)的擋位 （輸入） 風(fēng)的速度和溫度 （輸出） 試驗(yàn)過(guò)程： 1.畫(huà)出電吹風(fēng)的電路設(shè)計(jì)圖； 2.選擇擋位打開(kāi)開(kāi)關(guān)演示電吹風(fēng)的工作過(guò)程； 3.知識(shí)延伸：如果設(shè)定了熱風(fēng)擋之后又需要分強(qiáng)風(fēng)擋和弱風(fēng)擋如何進(jìn)行設(shè)計(jì)。 案例：抽水馬桶 觀察模型的演示，閱讀教材，陳述其工作過(guò)程。提出下列問(wèn)題： （1）被控對(duì)象是什么？ （2）控制目的是什么？ （3）被控量是什么？控制量是什么？ （4）為什么采用閉環(huán)控制方式？ （5）被控量與控制量之間是如何實(shí)現(xiàn)反饋的？ （6）如果要節(jié)約用水，減少水箱每次沖水量，你能設(shè)計(jì)哪幾種方案？ ⑵ 閉環(huán)控制系統(tǒng)：不同閉環(huán)控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)不同的控制目的，要求不一樣。 ① 一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。 ② 控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定量之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)。 ③ 閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。 案例分析：抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)項(xiàng)目：抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要求： 1、當(dāng)水箱中的水位低與某一指定的高度時(shí)，進(jìn)水口立即進(jìn)水。 2.當(dāng)水箱中的水位高與某一指定的高度時(shí)，進(jìn)水口立即停止進(jìn)水。 3.控制系統(tǒng)對(duì)控制精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性均沒(méi)有特別的要求。 設(shè)計(jì)分析： 1.從設(shè)計(jì)要求來(lái)看，這是一種自動(dòng)控制，因此選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。 2.被控對(duì)象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進(jìn)水管的水流量（即進(jìn)水量），水箱水位的高度與進(jìn)水量之間呈曲線關(guān)系。 3.主要干擾因素水水箱的流水量。 方案構(gòu)思：采用浮球作為水位高度的檢測(cè)裝置。當(dāng)水箱中的水位低與某一指定的高度時(shí)，出現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實(shí)際高度之差），這個(gè)信號(hào)通過(guò)浮球、連桿機(jī)構(gòu)傳給進(jìn)水閥，使進(jìn)水閥打開(kāi)，從而水箱進(jìn)水；當(dāng)水箱中的水位高與某一指定的高度時(shí)，水位差為零，進(jìn)水閥關(guān)閉。 水箱水位的控制過(guò)程： 撥動(dòng)沖水旋扭，使出水閥打開(kāi)，水箱沖水。與此同時(shí)，進(jìn)水閥打開(kāi)，水箱進(jìn)水，直到指定水位時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉。 給定水位 杠桿比較 進(jìn)水閥門 水箱 進(jìn)水量 水位 檢測(cè)裝置 ＋ － 課堂小結(jié)： 一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路 系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)？ 控制的對(duì)象？ 被控對(duì)象的特性？ 被控量和控制量？ 外界的主要干擾因素？ 怎樣的方案既達(dá)到目的、又經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)？ 設(shè)備和元件？ 1.選擇開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)要根據(jù)控制系統(tǒng)的精度要求和條件的可行性而定 2.找出控制系統(tǒng)的干擾因素，并分清主次，找出最大的干擾因素 3.要確定控制量和被控量 4.執(zhí)行器和檢測(cè)裝置的選擇: 一是要根據(jù)控制量和被控量的需求，二是根據(jù)控制條件 總之，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需滿足的基本條件: 能達(dá)到控制的目的 采用易于實(shí)現(xiàn)的方式 降低控制成本 減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響 教學(xué)資料： 1.控制的含義：人們按照自己的意愿或目的，通過(guò)一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展。 2.控制的分類： （1）從控制過(guò)程中人工干預(yù)的情形來(lái)分：人工控制、自動(dòng)控制； （2）按照?qǐng)?zhí)行部件的不同來(lái)分：機(jī)械控制、氣動(dòng)控制、液壓控制、電子控制等。 3.控制系統(tǒng)： （1）控制系統(tǒng)的含義：任何一個(gè)控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過(guò)若干個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)。 （2）控制系統(tǒng)的分類：由于控制的方式不同，自動(dòng)控制又有：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之分。 4.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)： （1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)含義：控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)稱為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 （2）控制系統(tǒng)方框圖：在控制系統(tǒng)中，為了分析的方便，常采用方框來(lái)表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號(hào)線表示系統(tǒng)信號(hào)傳遞的方向，它表示了系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。 （3）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖： 控制器 執(zhí)行器 被控對(duì)象 控制量 輸入量 輸出量 5.閉環(huán)控制系統(tǒng)： （1）閉環(huán)控制系統(tǒng)含義：我們把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （2）閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖： 控制器 執(zhí)行器 被控對(duì)象 控制量 輸入量 輸出量 檢測(cè)裝置 ＋ － 6.干擾因素：在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。 7.反饋的涵義：控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回輸入端與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程。 8.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較： ① 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：控制精度相對(duì)比較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用與控制精度要求不高而系統(tǒng)本身元件又比較穩(wěn)定的場(chǎng)合。 ② 閉環(huán)控制系統(tǒng)：控制精度高，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高，適用與要求高精度和高可靠性的場(chǎng)合。 9.不同閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求： ① 一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。 ② 控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定量之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)。 ③ 閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。 第2課時(shí)：自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)施。 加2個(gè)課外課時(shí)，實(shí)施控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐。 事實(shí)上，這個(gè)案例是在教材P112案例所述一般原理基礎(chǔ)上，一個(gè)具體實(shí)施案例。我們不妨進(jìn)一步向?qū)W生提出：除了教材上這樣的控制方案，你們還能提出與教材不同的控制方案嗎？這樣的問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是具有挑戰(zhàn)性的。 一個(gè)值得注意的問(wèn)題：自動(dòng)控制一定是閉環(huán)控制嗎？閉環(huán)控制一定是自動(dòng)控制嗎？ 鬧鐘自動(dòng)控制系統(tǒng)就不是閉環(huán)控制系統(tǒng)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 系統(tǒng)必須是穩(wěn)定性的；（抗干擾性） 達(dá)到所需的控制精度； 各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)科學(xué)合理。 自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)施。 （1）明確設(shè)計(jì)的要求，明確控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目標(biāo)。 （2）提出多個(gè)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行分析、權(quán)衡、比較，確定一個(gè)相對(duì)較好方案。 （3）動(dòng)手安裝、調(diào)試升旗控制系統(tǒng) （4）撰寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告，自我評(píng)價(jià)和小結(jié) 1.自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易裝置的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求： (1)在國(guó)歌播放的時(shí)間內(nèi)，控制國(guó)旗勻速上升到旗桿的頂端； (2)選擇恰當(dāng)?shù)目刂品桨笇?shí)現(xiàn)控制； (3)選用成本低、易于獲取的元件、設(shè)備和材料制作模型。 設(shè)計(jì)分析： (1)采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，被控對(duì)象是國(guó)旗，被控量是上升的速度，控制量是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止（或速度） 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖： 定時(shí)裝置 電動(dòng)機(jī) 滑輪、國(guó)旗 定時(shí)時(shí)間 升旗速度 (2)這一開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由計(jì)時(shí)裝置和控制升旗的裝置共同組成； (3)計(jì)時(shí)裝置和控制升旗裝置的實(shí)現(xiàn)可以有多種方案，例如，采用機(jī)械定時(shí)器和電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，采用成品電子定時(shí)器和電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，采用自制電子定時(shí)器和帶可調(diào)速電路的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，采用音頻信號(hào)、觸發(fā)電路和電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。 (4)采用任何一種方案實(shí)現(xiàn)，都要經(jīng)過(guò)若干次調(diào)試，直到符合設(shè)計(jì)要求為止。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備： 機(jī)械定時(shí)器（或電子定時(shí)器、自制電子定時(shí)器、CD唱機(jī)），旗桿，滑輪，卷筒，變速齒輪箱，電動(dòng)機(jī)調(diào)速器，直流電源。 設(shè)計(jì)方案A： 1.采用機(jī)械定時(shí)器、直流電動(dòng)機(jī)、直流電源、滑輪等元件實(shí)現(xiàn)。其中機(jī)械定時(shí)器相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)。 2.測(cè)得國(guó)歌播放時(shí)間和旗桿長(zhǎng)度，確定定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間并預(yù)估電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時(shí)間、旗桿長(zhǎng)度和電動(dòng)的轉(zhuǎn)速，選擇滑輪的直徑。 3.將機(jī)械定時(shí)器、直流電源和電動(dòng)機(jī)串聯(lián)在一個(gè)回路中。 4.初始狀態(tài)使國(guó)旗在旗桿底端。在國(guó)歌播放的同時(shí)啟動(dòng)機(jī)械定時(shí)器，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)滑輪運(yùn)動(dòng)，使國(guó)旗上升。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)停止時(shí)，斷開(kāi)電源使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)國(guó)旗應(yīng)該正好升至桿頂。如果升旗速度與國(guó)歌的播放時(shí)間之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，直到符合要求。 5.為使系統(tǒng)在非正常狀態(tài)下保證旗幟的升降，還需要在電路中并聯(lián)一個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，使用手動(dòng)開(kāi)關(guān)直接控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止。 機(jī)械定時(shí)器靠手動(dòng)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，定時(shí)的精確度略低，但只要細(xì)心操作可以滿足要求的。 方案B： 采用成品的電子定時(shí)器、直流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、直流電源、滑輪等元件實(shí)現(xiàn)。 用電子定時(shí)器代替機(jī)械定時(shí)器，其他步驟參照方案A。 電子定時(shí)器比機(jī)械定時(shí)器的定時(shí)精確度高，所以對(duì)操作者的要求相對(duì)低一些。 方案C： 1.采用成品的電子定時(shí)器、帶有可調(diào)速電路的電動(dòng)機(jī)、直流電源、滑輪等元件實(shí)現(xiàn)。 2.測(cè)得國(guó)歌播放時(shí)間和旗桿長(zhǎng)度，確定定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間并預(yù)估電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時(shí)間、旗桿長(zhǎng)度和電動(dòng)的轉(zhuǎn)速，選擇滑輪的直徑。 3.將自制的電子定時(shí)器、直流電源和電動(dòng)機(jī)串聯(lián)在一個(gè)回路中。其中，自制的電子定時(shí)器可根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的元件、設(shè)備和已知電路進(jìn)行制作，如可用555時(shí)基電路制作定時(shí)器，通過(guò)定時(shí)器控制的繼電器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止；采用TWH8752開(kāi)關(guān)電路制作電動(dòng)機(jī)的可調(diào)速電路。 4.在調(diào)速電路中并聯(lián)一個(gè)手動(dòng)按鈕SW2，用于在出現(xiàn)故障時(shí)能升降旗幟。 5.初始狀態(tài)使國(guó)旗在旗桿底端。在國(guó)歌播放的同時(shí)啟動(dòng)自制的電子定時(shí)器，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)滑輪運(yùn)動(dòng)，使國(guó)旗上升。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)停止時(shí)，斷開(kāi)電源使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)國(guó)旗應(yīng)該正好升至桿頂。如果升旗速度與國(guó)歌的播放時(shí)間之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，直到符合要求。（自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易控制裝置電路圖） 方案D： 1.采用CD 唱機(jī)（含有觸發(fā)電路）、電動(dòng)機(jī)、直流電源、滑輪等元件實(shí)現(xiàn)。 2.測(cè)得國(guó)歌播放時(shí)間和旗桿長(zhǎng)度，預(yù)估電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時(shí)間、旗桿長(zhǎng)度和電動(dòng)的轉(zhuǎn)速，選擇滑輪的直徑。 3.從CD唱機(jī)中引出音頻信號(hào)，將CD唱機(jī)（含有觸發(fā)電路）、電動(dòng)機(jī)、直流電源串聯(lián)在電路中。 4.初始狀態(tài)使國(guó)旗在旗桿底端。當(dāng)啟動(dòng)CD唱機(jī)播放國(guó)歌時(shí)，音頻信號(hào)觸發(fā)電路帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑輪運(yùn)動(dòng)，國(guó)旗勻速上升；當(dāng)國(guó)歌播放結(jié)束、沒(méi)有音頻信號(hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)國(guó)旗應(yīng)該正好升至桿頂。如果升旗速度與國(guó)歌的播放時(shí)間之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，直到符合要求。 5.在啟停電動(dòng)機(jī)的電路中并聯(lián)一個(gè)手動(dòng)按鈕SW2，用于在出現(xiàn)故障時(shí)能升降旗幟。 這一方案的特點(diǎn)是，不需要外加定時(shí)器，而用音頻信號(hào)直接控制電動(dòng)機(jī)，減少了時(shí)間上的誤差。 作業(yè)： 1.以前學(xué)校的大門是對(duì)開(kāi)的，現(xiàn)在很多學(xué)校的門都改為電動(dòng)門，但是這種門操作過(guò)于呆板，大門在關(guān)閉過(guò)程中有人通過(guò)時(shí)，容易夾傷行人，請(qǐng)同學(xué)們就我們所學(xué)習(xí)技術(shù)與設(shè)計(jì)的知識(shí)分析電動(dòng)門的設(shè)計(jì)，并能夠提出改進(jìn)方案。 2.有位科學(xué)家，為了促使迷上電視的女兒堅(jiān)持鍛煉，專門設(shè)計(jì)了一輛有趣的“自行車”女兒必須騎上自行車不停地踩腳蹬，才能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)給電視機(jī)供電，想偷懶就看不到電視。請(qǐng)你根據(jù)已學(xué)的技術(shù)與設(shè)計(jì)的知識(shí)，畫(huà)出“自行車—發(fā)電—電視機(jī)”這一過(guò)程的方框土，分析在這套裝置的設(shè)計(jì)中，綜合了哪些技術(shù)和原理。 3.設(shè)計(jì)并制作水車控制裝置的模型。利用流動(dòng)的水沖擊水車，以控制不同的機(jī)械裝置而產(chǎn)生動(dòng)作。 第3課時(shí)： 自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)施評(píng)價(jià)和總結(jié)。 （1）方案實(shí)施： 自動(dòng)升旗簡(jiǎn)易控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)施。 （2）交流與評(píng)價(jià)： ①撰寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告，自我評(píng)價(jià)和小結(jié)； ②小組自評(píng)； ③展示成果，學(xué)生將本組的作品展示給全班同學(xué)，其他同學(xué)可以提出自己的改進(jìn)意見(jiàn)。 作業(yè)： 1.在賓館的房間天花板上都有一個(gè)自動(dòng)滅火裝置，當(dāng)室內(nèi)煙霧的濃度過(guò)高時(shí)，該裝置會(huì)自動(dòng)噴水，起到降溫滅火的作用，請(qǐng)你根據(jù)這一裝置，設(shè)計(jì)自動(dòng)滅火裝置的模型。 2.請(qǐng)對(duì)太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行分析： （1）一般家用太陽(yáng)能熱水器水溫控制是如何實(shí)現(xiàn)的？ （2）有的賓館使用多臺(tái)熱水器串聯(lián)來(lái)集中供水，當(dāng)水溫過(guò)低是，通過(guò)控制器啟動(dòng)輔助電加熱開(kāi)關(guān)，使水溫控制在一定范圍。請(qǐng)畫(huà)出這一控制系統(tǒng)的方框圖，并說(shuō)明其工作過(guò)程。 3.設(shè)計(jì)并制作可伸縮的晾衣控制裝置。利用手搖裝置或電動(dòng)裝置將晾衣繩連同衣物移到室外，下雨時(shí)將它整體收回到室內(nèi)。 八、教學(xué)反思 學(xué)生要對(duì)生活中的一些系統(tǒng)進(jìn)行分析，思考，并能收集一些設(shè)備的工作原理，只有在掌握了大量的系統(tǒng)的工作原理，占有大量的資料的前提下，才能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，畫(huà)出方框圖，才能對(duì)其設(shè)計(jì)有一定的了解。 通過(guò)一些具體的生活實(shí)例導(dǎo)入有關(guān)控制的設(shè)計(jì)方法，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，由易到難，在學(xué)生自己設(shè)計(jì)的過(guò)程中達(dá)到突破難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的目的，符合新課程理念的要求。以貼近學(xué)生生活實(shí)際的典型案例為載體，幫助學(xué)生在快樂(lè)、輕松的氛圍中掌握知識(shí)，體現(xiàn)老師的引導(dǎo)作用。以學(xué)生為主體，讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)，改進(jìn)身邊的一些控制系統(tǒng)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，以問(wèn)題為引領(lǐng)，在‘師生互動(dòng)’的課程理念的設(shè)計(jì)上都有較好的亮點(diǎn)，還應(yīng)注意及時(shí)反饋。