3.3 系统的优化 课件-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

第三章 系统及其设计 第三节 系统的优化 教学内容 学习目标 从技术应用的角度理解系统的含义和基本构成。 通过对简单技术系统的分析，理解系统的主要特性。 通过系统案例分析，学习运用系统的思想方法。 结合实例进行系统分析，学会系统分析的基本方法。 理解系统优化的意义，通过技术探究，分析影响系统优化的因素。 初步学会简单系统设计的基本方法。 增强系统思考和工程思维的能力。 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 第三章 系统及其设计 第一节 认识系统 第二节 系统分析 第三节 系统的优化 第四节 系统的设计 综合学习活动 引入 取水问题分析： 系统分析： 第1个打水的时间，后面4个同学在等待 第2个打水的时间，后面3个同学在等待 …… 总的等待时间要少，容器小的先打水 未优化的系统： 同学按照随机的顺序打水 优化的系统： 容器小的在容器大的前面打水 5位同学同时拿着大小不同的容器去取水，但取水处只能容一个人站立。 每人取水后就马上回营地工作。 有什么办法使5个人总的取水时间最少？要考虑什么因素？（等候时间少） 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 陶瓷窑炉的优化 隧道窑是现代陶瓷工业广泛使用的窑炉，窑体像一条隧道，里面铺有轨道。 由于窑车等输送设备影响了窑炉的气密性，窑内上下温度不均匀，因此焙烧时间长。窑车及衬砖在升温、冷却的过程中，也浪费了大量热能。 辊道窑是用连续平行排列的辊子造成辊道，通过传动系统使辊子转动，坯件依次通过预热带、烧成带和冷却带出窑。 由于辊子上下可直接加热，窑内温度均匀，大大缩短了制品烧成时间，在保证质量的同时，提高了产量。减少了窑车等热耗设备，有效提高了热利用率，与隧道窑比较，单位产品能耗节省了一半以上。 一、系统优化的意义 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 分析： 陶瓷窑炉通过什么关键技术设备的改进，实现了窑炉的优化？ 上述技术设备的改进有什么意义？ 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。 一、系统优化的意义 什么是系统优化： 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 案例分析： 千烟洲立体生态农业 系统优化的目标： 改善生态环境，提高农业生产经济效益，帮助农民脱贫致富。 系统优化的约束条件： 亚热带红壤丘陵地区的地形、气候、生物生长习性等。 影响系统优化的因素： 直接影响生态环境和农业生产效益的因素。 二、影响系统优化的因素 思考：影响千烟洲生态农业系统优化有哪些因素。 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 实践活动：模型飞机的优化 目的和要求 材料及工具准备 知识准备 设计及优化过程 画出飞机设计草图，制作模型飞机。 分组比赛，测试飞行状态和距离。 修改设计方案，重新制作模型。 系统优化是一个不断验证、完善的过程。 二、影响系统优化的因素 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 实践活动：模型飞机的优化 力的名称 应该增加或减少的力 如何增加或减少这种力 主要依据的科学原理 重力 升力 伯努利原理 推力和反冲力 牛顿第三定律 阻力 飞机性能测试记录 飞行次数 事故记录 飞行距离 /m 优化方法 构件脱落 机头着地 机身翻倒 其他 第一次 第二次 第三次 二、影响系统优化的因素 飞机飞行时所受的力 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 实践活动：模型飞机的优化 影响系统优化的因素： 可以通过哪些部件的优化，增加模型飞机直线滑翔的距离？ 模型飞机是否越轻越好？为什么要加上配重物（回形针）？ 一般模型飞机机翼的外形设计都是呈窄长形的，为什么？ 飞机出现构件脱落、机头着地、机身滚转甚至翻到的情况，主要原因是什么？ 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。 二、影响系统优化的因素 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 案例分析：养殖区优化 系统的优化在未能建立优化目标与影响因素的数学关系的情况下，无法得出量化的目标值，只能通过定性的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的问题，这往往需要通过建立数学模型去解决。 利用数学方法优化系统： 分析优化的目标和约束条件。 建立这个问题的数学模型。 求解过程。 确定系统优化方案。 二、影响系统优化的因素 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 实践活动：优化产品配额 桌子和柜子各生产多少，才能获取最大利润？ 产品 所需木料/m3 利润/元 第一种 第二种 桌子 0.18 0.08 60 柜子 0.09 0.28