必修 技术与设计2 第三章 系统及其设计

通用技术必修2技术与设计2第三章系统及其设计一、章节体系二、知识点3.1认识系统(一)认识系统系统无论大或小，简单或复杂，都具备3个基本特征：①至少由两个或两个以上的部分（要素）组成；②部分（要素）之间相互联系、相互作用，按照一定的结构形式组成一个整体；③整体具有局部所没有的特定功能。系统是指由两个或者两个以上相互联系、相互作用的部分（要素）所组成的，具有一定结构和功能的有机整体。1．系统与子系统任何系统都是它所从属的更大范围、更高一级系统的子系统。子系统各具功能，相互依赖、相互作用，共同实现上一级系统的整体功能。2．子系统与元素元素是系统分解的最后层次或基本单元。要素是指构成系统的主要元素。3．系统的分类根据不同的标准，从不同的角度，系统可以划分为不同的类型。按元素组成性质：自然系统、人工系统、复合系统。自然系统同天然形成，人工系统由人建立，既有天然又有人工的称为复合系统。按元素存在形态：实体系统、概念系统。由物质构成的叫实体系统，由概念、原理、原则、理论、方法等非物质构成的叫概念系统。按系统的运动状态：动态系统、静态系统。按系统与环境的关系：开放系统、封闭系统。(二)系统的主要特性1．系统具有整体性系统的整体性是系统的最基本的属性。系统的组成部分（要素）是构成系统整体的前提和基础，没有部分就没有整体。系统的组成部分（要素）要在整体中才能发挥其各自的作用，但系统不是各个组成部分（要素）的简单相加。系统整体功能不等于其组成部分功能之和。2．系统具有功能性（苏教版表述为目的性）系统都是以实现某种功能为目的的，这正是区别不同系统的标志。系统的目的一般通过更具体的目标来体现，系统的多个目标有时不完全一致甚至互相矛盾，这就需要协调，寻求平衡或折中的办法，从而达到整体最佳的效果。3．系统具有相关性系统内各部分（要素）之间、部分（要素）与系统整体之间存在着相互依赖和相互制约的特定关系，某一个部分（要素）的变化，会引起其他部分（要素）和系统整体的变化。4．系统具有环境适应性系统都存在于一定的环境之中，必然要与外界进行物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会相应地引起系统功能和系统内部各部分（要素）的变化。系统具有适应环境的变化、保持原有功能的特性。5．系统具有动态性（苏教版）系统都是动态的，处在运动变化和发展之中。3.2系统分析系统分析是系统思想与分析方法的结合，即把要解决的问题作为一个系统加以详尽地考察，并采用科学合理的方法对系统进行综合分析、试验和比较，从而提出可行性方案，使系统发挥整体功能，达到理想的总体目标。系统分析是指为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考查、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程。（苏教版）（一）系统的思想方法系统的特性构成系统的基本思想。包括整体性、功能性、相关性、环境适应性、动态性等。（二）系统分析的基本方法系统分析基本方法的主要步骤：①阐明问题，确定目标；②分析研究，制订方案；③评价比较，确定最佳方案。（三）系统分析的主要原则系统分析的主要原则有：整体性原则、科学性原则、综合性原则。1．整体性原则系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。2．科学性原则一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。3．综合性原则当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这需要目标之间进行权衡，综合分析，统筹兼顾。3.3系统的优化（一）系统优化的意义系统的优化就是在给定条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得更佳功能或更佳效益的过程。实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。（二）影响系统优化的因素系统优化的因素：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。系统优化的约束条件：对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。通常包括设计的条件和外部环境条件。系统优化是一个不断验证、完善的过程。系统的优化不仅要注重系统中组成部分（要素）的优化，还要注重组成部分（要素）之间、组成部分（要素）与整体之间的协调和连接的有序性。（三）系统优化的实现系统优化在未能建立优化目标与影响因素的数学关系时，无法得出量化的目标值，只能通过定性分析或估计寻求较为满意的结果。而系统的最优化通常是解决在一定约束条件下，寻求系统的优化目标达到最大值或最小值，一般要建立数学模型。3.4系统的设计（一）系统设计的基本方法1．确定系统设计的总体目标及性能指标2．基本的设计分析

（1）系统设计的约束条件。（2）了解系统设计的基本原理。3．制订设计方案（1）确定系统的结构组成。（2）子系统设计及功能确定。4．系统总体技术设计合理解决子系统之间的矛盾，加强系统内部、系统与环境的协调配合。5．组装及测试6．系统的优化。（1）分析影响系统的主要因素，提高运行效果。（2）设计方案的不断验证和完善。7．系统的评价及改进。三、学业测试一、单选题1．ETC是智能交通系统的功能之一，它特别适合在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下使用。下面关于ETC的描述正确的是A．ETC是电子停车收费系统 B．ETC是电子不停车收费系统C．安装ETC的车辆通过收费站时不用缴费D．ETC办理程序繁琐、可使用场景少，没有发展空间2．重庆火锅，又称为毛肚火锅或麻辣火锅，是中国传统饮食方式，起源于明末清初的重庆嘉陵江畔、朝天门等码头船工纤夫的粗放餐饮方式。原料主要是牛毛肚、猪黄喉、鸭肠、牛血旺等。组成火锅汤汁的元素不会有A．辣豆瓣 B．辣椒C．牛油 D．牛血旺3．2020年线上中国国际智能产业博览会9月15日在重庆开幕，借助虚拟建模技术，设置线上重庆、智能产品、智能制造、智能应用、智能技术和区域合作六个虚拟展区。关于六个虚拟展区的说法正确的是A．智能制造是线上重庆的子系统B．智能应用子系统不能再细分C．虚拟展区包括六个子系统D．智能产品是指软件系统4．某能源公司开发了一种新型太阳能能量转换系统，该系统将传统屋瓦与太阳能电池板相结合，并与楼内已有的供热系统相连接，为使用者提供电能和热能。下列关于这种新型太阳能能量转换系统的说法不恰当的是A．该系统利用太阳能供电和供热，体现了可持续发展的原则B．该系统是为使用者提供电能和热能而设计的，体现了系统的目的性C．若遇上阴雨天气，该系统可用储存的能量为使用者供电、供热，体现了系统的环境适应性D．供热系统是太阳能发电系统的子系统5．如图所示的是重庆陈家坪汽车站自助售票系统，该系统是集计算机、网络、通讯、智能自动化技术于一体的人机交互设备，无人值守、操作简便、查询便捷。该售票系统优化属于A．质量优化 B．工期优化C．技术优化 D．组织优化6.以下关于系统的叙述，正确的是A．系统是一个整体，是具有一定结构和功能的有机整体B．在一个系统中，系统的组分（元素）各自独立工作C．系统的目的性是指每个系统都具有各自特殊的功能D．系统应适应外部环境的变化，并保持原有的部分功能7．有个人饿了，买了一个馒头，吃完不饱；再买一个，吃完还是不饱；再买一个，吃了半个就饱了。他思考后说道：早知吃半个馒头就饱了，傻子才吃前两个馒头。下面是运用系统理论分析该问题，说法不正确的是A．第三个馒头吃了半个就饱了，是因为前两个馒头共同作用的结果B．第一个馒头在吃饱了这个问题上，没有发挥作用C．把吃馒头看作一个系统的话，系统的整体功能是各组成元素所不具备的D．组成系统的元素根据划分方法不同，可以存在差异性8．仙人掌生活在严酷的沙漠里，它有发达的根系，很强的吸水力；茎粗大，表层角质化，里层肉质化，能储存更多的水分；叶退化成刺，减少了蒸腾作用。茎内含有叶绿素能进行光合作用，仙人掌的这些特征适合在干旱缺水的沙漠环境里生存。这是生态系统基本特性中的A．层次性 B．相关性C．目的性 D．环境适应性9．工业生产既要求产量大，又要求质量好、成本低；城市公交系统既要强化公共交通的安全，又要缩短车辆行驶的时间，实现社会效益和经济效益双丰收。分析工业生产和城市交通最好采用A．科学的定量分析 B．科学的定性分析C．综合分析，统筹兼顾 D．局部考虑某方面的最大化10．物体的坚固程度，除与自身的强度有关外，它的外形也很重要。研究表明，物体经受外来冲击力最佳的形状是凸曲面，凸曲面能使外来压力沿凸曲面扩散，而且受力较均匀，把安全帽做成半球形，就能使半球形承受较大的冲击力。如果设计一套安全帽评价系统，最好的测试方法是A．采用模拟撞击的方法测试安全帽所能承受的外力B．将安全帽从高楼往下仍，查看其损坏情况C．既采用科学计算的定量分析，又采用模拟撞击的定性测试D．招收几个测试人员，戴上安全帽到建筑工地实地测试11．我们的手机离不开鸿蒙、Android、iOS等手机操作系统，手机操作系统属于A．硬件系统 B．自然系统 C．概念系统 D．人工系统12．如图所示的是汽车用手摇千斤顶，以下叙述中，不属于构成千斤顶系统的是A．千斤顶由支撑杆、螺杆、螺母、手柄、底座等要素构成B．支撑杆、螺杆、螺母、手柄等构成了相互关联的整体C．千斤顶能顶起汽车，这不是各组成部分能实现的D．手柄又可分为塑料套、金属杆、防滑卡等元素13．如图所示的是一款名为“阳光满罐”的罐子，它在阳光照射下即可充电，天黑会自动发光。使用一段时间后，罐子发光的时间变短了，该现象体现了系统的A．动态性B．整体性C．环境适应性D．目的性14．北斗三号全球卫星导航系统，由30颗卫星组成。从系统角度分析，下列说法不恰当的是A．北斗三号系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星共同组成B．24颗中圆地球轨道卫星主要实现短报文通信、星基增强和精密单点定位功能C．北斗三号卫星导航系统提供的开放服务是在服务区中免费提供定位、测速和授时服务D．北斗三号卫星导航系统与美国GPS采用一样的系统设计15.装修公司根据电器功率的大小分别计算出每路电线的粗细规格，该方法遵循了系统分析的A．科学性原则 B．综合性原则C．动态性原则 D．整体性原则二、分析题16．在老旧小区的低层楼房一般都没有配备电梯，住户上下楼梯时很不方便。某公司从市场需求出发，研制了如图所示的简易电梯。该电梯包括轨道、踏板、扶手等元素，安装在楼道一侧，人站在电梯的踏板上，抓住扶手启动电梯即可上下楼。分析电梯系统回答以下问题：（1）为了减少电梯不用时踏板占用楼梯空间，合理的措施是____（选填序号：①踏板可折叠；②踏板可拆卸；③减小踏板面积。）（4分）（2）为了加强电梯管理，仅供缴费的住户使用，合理的措施是____、_____（选填序号：①在楼梯口张贴一个二维码，扫码就可以使用；②采用红外线检测装置，检测到是缴费的住户才能使用；③采用指纹识别，有权限者才能使用；④电梯定时开放。）（8分）（3）该简易电梯应满足哪些设计目标____、____。（选填序号：①多人同时上下；②一人上下；③乘坐安全；④小孩单独乘坐。）（8分）17．小明发现使用普通的手拉车（图甲）上下楼梯不方便，于是，他想将其改装成方便上下楼梯的手拉车。请完成下列各题，在“____”处填上相应的内容。（1）小明决定用组合轮（图乙）替换原来的轮子。根据手拉车上下楼梯的特点，组合轮应安装在____（选填序号：①前轮；②后轮）。（4分）（2