（七上）5.2 像工程师那样实践（原卷版）（导学案4）

skybamboo

5.2 像工程师那样实践


1.清楚技术与工程的发展的原因及对人类生活，人类健康，探究未知世界等产生的影响。


在建造公路、铁路和地铁时，需要开挖隧道。盾构机能够实现全自动开挖隧道，被称为世界工程机械之王，是名副其实的大国重器，反映了一个国家装备制造业的水平。盾构机的各个部件都是经过工程师们相互配合，共同协作设计和制造出来的。那么，工程师是如何进行工程设计的？我们如何学会像工程师那样实践
        工程设计的过程：明确问题，设计方案（①概念设计②具体设计），实施方案，检验产品，改进完善
1、工程可以很简单，也可以很复杂

拉链
笔记本电路
2、一个好的工程设计能够提前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。
二、我们的工程实践制作三球运动演示模型
1、明确问题
任务：设计制作“三球运动演示模型”，能够演白食和月食的成因，
限制条件：材料包括木板、地球小模型、LED灯等，工具包括锯子、砂纸等。
验收标准：
三球运动演示模型制作验收标准

评价维度	⭐	⭐⭐	⭐⭐⭐
科学原理	三球位置，比例均不合理	三球位置或比例基本合理	三球位置、比例均合理
可靠程度	模型难以正常转动	模型转动流畅，偶尔打滑卡顿，但不影响使用	模型转动流畅，无打滑卡顿现象
制作工艺	模型外形较粗糙	模型外形较为美观	模型整体美观，精致
演示效果	无法演示日食和月食	基本可以演示日食和月食，光源有时会被遮挡	可以完美演示日食和月食，光源全程无遮挡

2.设计方案。
三球运动演示模型具体为两大模块。分别是模拟运动的机械模块、模拟阳光的发光模块。
(1)分析问题。

①太阳.地球和月球三者应该如放置，尺寸大小应该如何选择？
②模型的动力如何提供？
③什么样的装置可以模拟阳光？
④机械装置中常用齿轮或皮带实现动力的传递，地球绕太阳运动1圈时，月球绕地球运动12圈，如何保证上述运动关系
(2)材料和工具的选择
(3)设计方案并绘制草图
3.实施计划
按照设计方案制作演示模型，记录实施过程中遇到的困难以及解决的方法。
4.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。

• 小明和小华分别购买了两种橡胶球，小明说：“我的弹性比你的好”。小华说：“我希望你能证实你的说法”。小明可选择下列哪个方案来解决这个问题（　　）
  

A．两球向墙扔去，比较它们反弹时离墙的距离        
B．手触摸两球，看哪一个球较硬        
C．两球于离地等高处由静止下落，比较它们反弹的高度        
D．把两球向地面掷下，比较它们反弹的高度

• 飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内采光取暖和建筑安全的中国传统建筑特色，是我国古代劳动人民智慧的结晶。不同地区的飞檐设计略有不同。
  

资料1：图甲为飞檐景观，图乙反映飞檐光照原理。
资料2：浙江的飞檐设计与北京飞檐相比，若屋顶高度不变时：既可以保持飞檐长度不变，加大飞檐翘起角度，也可以保持飞檐翘起角度不变，缩短飞檐。
资料3：降雪强度较大的东北地区的飞檐设计与北京飞檐相比，飞檐长度不但比北京地区没有增加，反而大大缩短。
结合上述信息并运用所学知识，对于飞檐在不同地区考虑室内采光取暖和建筑安全方面的不同设计做出合理的解释。

• 电风扇是夏天必备的乘凉工具，小明想知道风扇产生的空气流动强度大小与风扇的哪些因素有关并设计一个最合适的电风扇。请按工程设计思路来完成这个探究问题。
  

①明确问题：他猜想可能与风扇的扇叶宽度和扇叶倾斜角度有关系。
②设计方案：为此他制作了几个不同的小风扇，用转速为300转/分的电动机分别带动，去吹动同一位置的同一纸片（如图所示）．
③实施计划：下表为实验记录的数据。

序号	扇叶宽度	扇叶倾斜角度θ	扇叶长度	纸片被吹起的角度α
1	3cm	30°	7cm	30°
2	2cm	30°	7cm	20°
3	3cm	50°	7cm	40°

④根据表格确定影响因素：分析表格中的序号1和2的两次实验数据，小明可以得出的初步结论为 。
⑤改进完善：为了使实验结论更可靠，除了每组实验重复多做几次外，请你再写出一点改进建议：。
结果：小明在探究的基础上完成了自己的作品

• 某兴趣小组同学在老师指导下开展了“制作水火箭”的项目化学习：
  

序号	水量/mL	倾角/度	平均射程/m
1	100	30	16.4
2	200	30	7.7
3	300	30	6
4	200	45	24
5	200	60	14.5

（1）阶段一：发射准备。
该小组利用汽水瓶等材料制作了水火箭，箭体部分结构如图甲所示，在选择发射底座时，该组同学认为金属底座比塑料底座更好，请说明原因：。
（2）阶段二：升空测试。
如图乙，往550mL的瓶中加入适量的水，塞好瓶塞后放在发射底座上，用气筒向瓶内打气，当瓶内气体压强达到一定程度时，高压气休会将水和橡皮塞从瓶口压出，水火箭飞向高空。发射成功后，测量水平方向的射程，多次实验求平均值。改变瓶中的水量及发射倾角，重复上述实验步骤，实验结果如表所示。某次实验时瓶中的水量为150mL，测得平均射程为7.7m，则此次发射角度可能是 。
A.15°                B.30°                C.45°                D.60°