第2节 像工程师一样实践（举一反三讲义）-科学浙教版2024七年级上册

第2节 像工程师一样实践 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：工程设计的过程 2 知识点2：我们的工程实践 5 【巩固训练】 7 【学习目标】 1.了解什么是工程设计 2.如何制作一把办公椅 3.掌握工程设计的流程 4.工程设计的意义 5.工程实践及其意义 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：工程设计的过程 1.工程产品的制造：我们每天都在使用各种工程产品，如自行车、文具盒、投影仪等，这些都是工程师为了让人们更好地生活、学习而设计并制造出来的。 2.什么是工程设计：工程师们将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案，这就是工程设计的过程。下面以一把办公椅的研发流程为例，让我们一起走进工程设计。 【制作一把办公椅】 （1）明确问题 办公室员工在工作时发现所坐的椅子不够舒适，影响工作效率与身体健康，就会产生需求:希望可以调节椅子高度和靠背角度，使它坐起来更舒适。这种需求被称为工程问题。工程师了解到这些需求后，开始研发一款新的办公椅。研发团队经过调研，确定了以下设计要求: a.高度调节范围:450~550 mm。 b.倾斜角度调节范围:0°~30° c.座椅材料:舒适、透气的网布材料。 d.能承受的最大荷载:150 kg。 （2）设计方案 a.概念设计。研发团队进行多次设计分析、方案构思后，有了初步的概念设计，并绘制了设计草图，草图显示了椅子的整体结构。 b.具体设计。基于概念设计，研发团队进行了详细设计，如椅子的各部分材料和具体尺寸等。 （3）实施计划 根据设计图，工程师们运用各种技术，进行一系列工作，制作了原型。 （4）检验作品 研发团队在工作环境下对原型实物进行测试，包括高度调节、倾斜角度调节、承重能力和舒适性等方面。测试结果表明，原型在其他方面表现良好，但承重能力有所不足。 （5）改进完善 针对测试发现的问题，为达到设计承重的标准，综合考虑生产成本和实际需求，研发团队最终选择更换使用耐受力更强的材料，并重新进行了测试。 （6）发布成果 根据原型测试和改进的结果，研发团队准备进行生产制造。他们与供应商合作，选取合适的材料和制造工艺，并制订了生产计划。完成生产制造后，他们与办公家具经销商合作，进行一系列的展示、推广、销售活动。 3.工程设计的过程：工程实践中，工程师需要明确问题，通过相互交流和讨论，采用头脑风暴，畅所欲言地提出自己创造性的想法，形成共识;当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权与取舍，从中选择最优的问题解决方案。工程实践的一般过程如图所示。 4.工程可以很简单，也可以很复杂：例如，拉链由两排互锁的齿和一滑块组成，这一简单结构巧妙地实现了连接或分离两排齿的功能;笔记本电脑由许多部件组成，涉及电子学、微处理器和计算机软件等多方面知识这一复杂设备能够执行多项功能。 5.工程设计的重要性：一个好的工程设计能够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。因此在进行任何工程建设之前，必须首先进行仔细的论证和细致的规划，以确保工程质量和效益的最大化。 6.都江堰 战国后期，李冰在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中国古代水利工程的杰出典范，被誉为水利工程奇迹。 都江堰由渠首和灌溉网两大系统构成。渠首建于岷江之中，分为鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三个主体工程。 鱼嘴将岷江分为内江和外江，内江用于灌溉，外江用于分洪。内江窄而深，外江宽而浅。枯水期，江水六成流入内江，四成从外江流走;丰水期，江水四成流入内江，六成从外江流走。宝瓶口是在内江下游人工开凿出的出水山口，引水入渠，灌溉农田。 都江堰是我国古代劳动人民的智慧结晶。2200多年来，都江堰一直在防洪、灌溉、水运等多方面发挥作用，这在世界水利建设史上是独一无二的。 【典例1】制作一套学生课桌椅时，设计方案的过程中不需要考虑的是（　　） A．椅子的各部分材料 B．绘制设计草图 C．制作椅子原型 D．多次设计分析 【答案】C 【解析】A．椅子的各部分材料是设计方案时必须要考虑的重要因素。选择合适的材料不仅影响椅子的舒适度、耐用性，还关系到成本和环保等方面，A正确。 B．设计草图是将设计理念转化为具体形态的重要步骤。通过草图，可以直观地展示椅子的外观、结构和尺寸，便于后续的制作和调整，B正确。 C．原型制作是验证设计方案可行性的关键步骤，通过制作原型，可以发现设计中的问题，如尺寸不合适、结构不稳定等，并及时进行修改。但是，制作椅子原型实际上是在设计方案确定后的实施阶段进行的，而不是在设计方案过程中的必要步骤；在设计方案的过程中，我们更关注的是理念、材料、草图和设计分析等方面，C错误。 D．设计分析是设计方案过程中的重要环节，包括功能分析、结构分析、成本分析等。通过多次分析，可以不断优化设计方案，提高椅子的实用性和经济性，D正确。 故选C。 【变式1】下图是一种办公用椅。为了移动方便，在椅子腿下面安装小轮子，安装这些小轮子的作用是（   ） A．增大椅子的稳度 B．减小摩擦 C．使椅子坚固耐用 D．起装饰作用 【答案】B 【解析】在椅子腿上安装小轮子，椅子运动起来就比较方便，这是因为变滑动为滚动，减小了摩擦所致。故选B. 【变式2】2023年11月乐清市第十九届青少年科技节活动设置了“木制桥梁承重”比赛项目，某项目化学习小组的同学参加木制桥梁承重挑战赛。 【材料工具】松木条、薄木板、薄钢板、梯形支架、细绳、强力101胶水、美工刀、刻度尺、轻质梯形塑料支架。（材料数量不限） 【评价标准】 评价指标 达标 待改进 指标一 桥梁尺寸 桥跨、桥高达标，有尺寸标注 桥跨、桥高不达标 指标二 结构稳固性 桥身、桥墩设计体现结构稳固 结构稳定性表现不足 指标三 材料使用 选材合理，材料节约、利用率高 材料浪费明显 请你选用提供的材料和工具，帮助该组同学设计跨度超600mm，高度100mm以上的桥梁设计图（辅以文字说明或标注）。 【答案】见解析 【解析】桥梁设计图： 设计达标：指标一：桥梁跨度、高度符合要求，有尺寸标注跨度及高度； 指标二：（1）桥身稳固，采用斜拉桥式或者桥身三角形或拱形桥身； （2）桥墩稳定，选用的梯形支 架上小下大支撑； 指标三：(材料使用合理)，桥墩个数不超三个。 知识点2：我们的工程实践 1.让我们根据工程实践的一般过程，选择合适的材料，制作太阳、地球和月球的三球运动演示模型， 【制作三球运动演示模型】 a.明确问题 （1）任务:设计制作三球运动演示模型，能够演示日食和月食的成因。限制条件:材料包括木板、地球模型、）（2）月球模型、LED灯、刻度尺等，工具包括锯子、砂纸等。 （3）验收标准: 三球运动演示模型制作验收标准 b.设计方案 三球运动演示模型具体可以分为两大模块，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何放置?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。 c.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。 d.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 e.改进完善 根据测试结果，现在的三球运动演示模型还可以如何改进?与组员讨论，并在原设计草图中标注。 f.发布成果 通过绘制画报、呈现实物或产品发布会的形式发布三球运动演示模型制作成果。 2.工程实践重要性：工程实践的过程并非一蹴而就，在工程设计时要不断地发现问题、寻找原因并迭代改进，直至符合工程验收标准。在一些重大工程的建造中工程设计尤为关键，要考虑各种因素、权衡工程的影响，以确保工程建造顺利进行。 【典例1】下列有关改造塔台模型的方案，不可行的是（　　） A．调整塔台的角度不偏斜，提高塔台的抗震性 B．减少多余的吸管胶带，降低塔台模型的成本 C．尽可能将塔台做得高一些，让塔台更高大稳固 D．多利用吸管搭建三角形结构，提高塔台的稳固性 【答案】C 【解析】A．调整塔台角度不偏斜可改善结构重心分布，减少地震时因偏心受力导致的倒塌风险。这是通过力学原理直接提升抗震性的可行方法，A正确。 B．在保证塔台模型基本功能和稳定性的前提下，减少多余的吸管和胶带，可直接降低材料使用量，进而降低塔台模型的成本，该方案可行，B正确。 C．增加塔台高度会显著放大重心高度，导致结构在风载或地震作用下更易失稳。根据结构力学原理，高度与稳定性呈负相关，盲目增高会降低安全性；而且搭建过高的塔台可能在材料强度、结构稳定性等方面面临更多挑战，反而可能降低塔台的稳固性，该方案不可行，C错误。 D．三角形具有稳定性，在塔台搭建中多利用吸管搭建三角形结构，可以增强塔台整体的稳固性，该方案可行，D正确。 故选C。 【变式1】小科在老师的带领下自制了一把“午休椅”。在检验后，小科针对同学们提出的优化建议进行调整，该过程属于工程实践中的（　　） A．明确问题 B．设计方案 C．检验作品 D．改进完善 【答案】D 【解析】板凳设计需要明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果，在检验后，小科针对同学们提出的优化建议进行调整，该过程属于工程实践中的改进完善，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式2】在制作三球运动演示模型时，需要根据工程实践的一般流程进行，下列关于工程实践流程补充正确的是（　　） A．①设计方案②实施计划③改进完善④检验作品 B．①实施计划②设计方案③检验作品④改进完善 C．①设计方案②实施计划③检验作品④改进完善 D．①设计方案②检验作品③实施计划④改进完善 【答案】C 【解析】设计的一般过程：发现与明确问题、制定设计方案、制作模型或模型、产品测试与评价、编写产品说明书。在制作三球运动演示模型时，需要根据工程实践的一般流程进行，具体如下：明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果，C正确，ABD错误；故选C。 【变式3】如图所示为木料抗弯强度实验。木料在悬挂重物后向下弯曲，测得木料M的下弯距离为5mm，木料N的下弯距离为8mm。从结构稳固角度考虑，下列板凳设计方案中，合理的是（   ） A．木料M制作 B．木料M制作 C．木料N制作 D．木料N制作 【答案】A 【解析】CD．在结构设计中，应选择抗弯强度大的材料来保证结构的稳固性，本题中木料M的抗弯强度大于木料N，所以选择木料M制作更为合理，故CD不符合题意； AB．A选项中板凳中下面木块采用三角支撑对两侧有支撑，既能消除最上面木料下弯的问题，同时还能固定两侧的木板，稳定性会更好，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 【巩固训练】 一、选择题 1．近几十年来，我国的先进技术稳步提升，伟大工程建设快速发展。下列叙述中不合理的是（　　） A．工程实践的过程需要大量的科学原理和技术方法以及工具装备的支撑 B．发射人造卫量、建造航空母舰和制造人工智能芯片都属于伟大的工程实践 C．如果没有牛顿力学的支撑，就无法对歼-20战机的研发进行准确的力学分析 D．在研发生产高铁的工程实践中，我国的原创技术更多，借鉴西方的技术很少 【答案】D 【解析】AB．工程实践是将工程理论知识应用于实际工程项目中，通过一系列环节如设计、施工、调试等，以实现工程项目的预期目标和功能的过程，需要大量的科学原理和技术方法以及工具装备的支撑，发射人造卫量、建造航空母舰和制造人工智能芯片都属于伟大的工程实践，故AB不符合题意； C．飞机的研发和运用是需要利用各种经典力学的原理，如果没有牛顿力学的支撑，就无法对歼-20战机的研发进行准确的力学分析，故C不符合题意； D．在研发生产高铁的工程实践中，我国借鉴的西方的技术很多，并自己研发了很多新技术，故D符合题意。 故选D。 2．为了解决暴雨时城市下水管道来不及排水的问题，人们发明了一种具有超强渗水能力的新型混凝土，它可以使雨水快速渗入土壤中。这个案例说明（　　） A．科学技术的进步制约了工程的实施 B．技术和工程相互促进、相互制约 C．社会需求制约了科学技术的发展 D．这种新型混凝土可以完全取代传统混凝土 【答案】B 【解析】A．根据题意，科学技术的进步促进了工程的实施，故A不符合题意； B．为了解决暴雨时城市下水管道来不及排水的问题，人们发明了一种具有超强渗水能力的新型混凝土，社会需求促进了科学技术的发展技术，技术和工程相互促进、相互制约，故B符合题意；C不符合题意； D．新型混凝土在某些方面展现出对传统混凝土的优越性，但是否能完全取代还需综合考虑其性能、成本、环保性等因素，故D不符合题意。 故选Ｂ。 3．随着社会的进步，制造技术由使用简单工具的手工制造发展到采用复杂机械的机器制造、自动化制造，以及当今信息社会的智能制造、纳米制造、生物制造等先进技术与工程。下列不属于现代制造技术与工程的是（    ） A．自动化装配线 B．纳米传感器 C．生物合成化学品 D．纺织技术 【答案】D 【解析】A．自动化装配线是现代制造技术中的一个重要组成部分，它代表了从手工制造到自动化制造的进步，A不符合题意。 B．纳米技术是现代科技的前沿领域，纳米传感器作为纳米技术的一个应用，显然属于现代制造技术与工程，B不符合题意。 C．生物制造是现代制造技术的一个新方向，生物合成化学品是生物制造的一个典型应用，因此也属于现代制造技术与工程，C不符合题意。 D．纺织技术虽然随着时代的发展也有所进步，但它本质上是一种传统制造技术，不属于现代制造技术与工程中的新兴领域，D符合题意。 故选D。 4．日常生活中，老年人最容易发生从椅子上要站起来的瞬间猛地一头栽倒的事故，为解决这个问题，设计师对图椅子的扶手前端和底腿前端进行改进，以下改进方案最合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】首先，考虑扶手前端的改进。老年人站起来时，如果扶手的高度适中，他们可以更容易地抓住扶手以保持平衡。因此，增加扶手前端的高度，使其更接近老年人的手臂长度，是一个合理的改进方案。据此可以排除B和D，因为B、D的扶手前端比以前更低了。 其次，关于底腿前端的改进，稳定性是关键。增加底腿前端的支撑点可以增强椅子的稳固性，减少老年人站起来时因椅子摇晃而摔倒的风险。据此可以排除C，C增加了底腿间的横档，增加了椅子的牢固性，但没有考虑稳定性。 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．认识科学规律，掌握科学原理要通过(　　) ①观察　②实验　③分析　④归纳 A．①②③④ B．③④ C．①③④ D．①② 【答案】A 【解析】人们需要进行反复观察和精确测量，并进一步设计各种实验，从中总结出普遍的规律。在实验过程中，我们应仔细观察实验现象，记录、整理和分析实验数据，在对实验现象认真地分析和判断的基础上，得出科学结论。掌握科学原理要通过①观察②实验③分析④归纳。 故选A。 二、探究题 6．如图是小宁同学的一个平板电脑，小宁学习了工程实践课后，想做一个简易的支架，可以在一定范围内调节支撑角度，平板电脑的长度是24.8cm，宽度是17.9cm，厚度是0.6cm。现有直径5mm的铁条作为材料，长度足够，其他零件自选。以下是小宁进行工程实践的部分步骤： （1）【明确问题】简易支架的设计要求如下： ①要求结构牢靠简单，便于制作；②能竖立，结构稳定；③能够调节支撑角度，操作方便。 （2）【设计方案】请根据上述设计要求，完成下列任务： ①小宁发现问题的途径是 （填字母）。 A．收集和分析信息B．观察日常生活C．技术研究与技术试验 ②画出支撑架的设计草图，并在设计草图中标注支撑架的主要尺寸；必要时可用文字说明； （3）【实施方案】小宁根据方案制作支架，记录了制作过程和技巧经验。 【检验作品】 ①说明该支架是如何实现其功能的： 。 ②为了检测该支架是否稳定，请你提出一个检测的操作方法： 。 【改进完善】…… 【发布成果】…… 【答案】 B 见解析 见解析 【解析】（2）①[1]小为了方便观看平板电脑，平板电脑需要一个支撑架，这是观察日常生活发现问题的。 故选B。 ②[2]根据平板电脑的长和宽设计支架的长宽，采用选择螺母固定，通过角度改变倾斜程度，设计草图如图 （3）①[3]说明该支架是如何实现其功能的：三根支架通过调整螺丝与螺母紧固后，可调节角度，实现结构的可调节性与稳定性。 ②[4]为了检测该支架是否稳定，把平板电脑放上面，轻轻晃动，观察是否翻倒。 7．“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。同学们在工程实践活动中制作了一个漏刻，装置如图甲所示，播水壶中不断往下滴水，受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭会上升，根据指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。 (1)分析测算：圆筒形受水壶内部底面积600cm2，浮箭总重6N，长方体浮块的底面积300cm2、高3cm。受水壶内无水时，指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。滴水后，当浮箭刚浮起时，此时受水壶内的水面高度为 cm； (2)标尺定标：调节播水壶的滴水速度，使之每分钟滴出80mL的水，图乙的标尺上每一格表示1cm，那么，标尺上“←45分钟”对应位置离“←开始滴水”处 cm； (3)成品试测：经检测，漏刻上的15分钟大于实际时间15分钟，且随着播水壶内水量减少，滴水间隔时间越来越长。小组讨论后，他们将播水壶装置改进成如图丙所示，为使滴水间隔时间相同，进水管流出的水量应 。 【答案】(1)2 (2)5 (3)大于等于滴水量 【解析】（1）根据题意可知，滴水后，当浮箭刚浮起时，受到的浮力为F浮=G=6N 则此时浮箭排开水的体 此时受水壶内的水面高度为 （2）45分钟滴水的总体积V水=80mL×45=3600mL 此时受水壶内水面高度为 那么浮箭移动的距离h=7cm-2cm=5cm 即标尺上“←45分钟”对应位置离“←开始滴水”处5cm。 （3）根据丙图可知，只要保持播水壶中水面的高度保持不变，始终到达溢水口，那么出水口处的液体压强相同，那么滴水的速度就相同。由于多余的水会从溢水口排出，因此只有进水管流出的水量大于滴出的水量才行。 8．小嘉想用学校工程实践室的工具、设备、材料（木条），一周之内设计并制作亮度可调的学习用台灯，要求其他材料的成本不超过50元。据此，请完成下列问题： (1)在收集信息阶段，以下信息不必收集的是___________；（填字母） A．台灯的主要组成部分 B．灯管（灯泡）的形状、大小 C．各种开关的价格及其连接方法 D．旋钮式开关的工作原理 (2)对于“学习用台灯”的分析，下列说法中不正确的是___________。（多选，填字母） A．需要综合考虑各部分之间的联系，以达成“学习用”这个目标 B．学习用的台灯，还须增加时钟、语音控制等功能 C．需要考虑不同用户的使用要求，不需要考虑使用场所 D．需要考虑安全、健康、舒适、高效，不必考虑信息的交互 【答案】(1)D (2)BCD 【解析】（1）该实验会使用、会操作即可，因此需要掌握台灯的主要组成部分、形状、大小，开关的连接方法及价格，实验中主要不是探究旋钮式开关，因此不需要掌握旋钮式开关的工作原理，故D符合题意。 （2）A．“学习用”是指主要适合学习用，也兼顾其他照明用途，体现了设计的实用和经济原则，因此需要综合考虑各部分之间的联系，故A正确，不符合题意； B．不用增加笔筒、时钟、语音控制等功能，考虑成本、时间问题，故B错误，符合题意； C．需要考虑使用场所，是在教 室，还是寝室，还是家里，需要匹配不同的空间环境，故C错误，符合题意； D．可以考虑信息交互，比如亮度旋钮旋到底， 或角度调到最大时，会发出声音，故D错误，符合题意。 故选BCD。 9．小科和小惠学习了工程建设的特点，接到学校足球场塔台招标任务：建一个塔台，供足球教练在塔合上指挥队员训练。要有一个可上下通行的通道，底部能够移动，有一定的承重能力、抗风能力，抗震能力，并且美观价廉。欢迎同学们踊跃参与，领取材料包并制作三个塔高60cm的塔台模型进行竞标。（材料：吸管、弹簧、轮子、卡纸、工具盒等） (1)要建造这个足球场塔台模型，过程包括：明确任务→ →制作→ → →改进。 (2)竞标过程中，下列行为正确的是（　　） A．竞标要点是成本与美观 B．制订标书时，无需综合组内成员的意见 C．结合文字、绘图、语言描述等方式表达构思 D．竞标时先交草案，后续再修改 (3)在设计前，小科和小惠来到学校足球场实地考察。如图，你认为塔台的位置在（　　）最合适。 A．球场正中央 B．中线外围 C．球门后面 D．边角位置 (4)在设计的过程中需要考虑众多因素，最优先考虑的是 。 (5)学校旁边有一条公路，经常有重型卡车开过，地面震动得厉害，他们提出要增强塔台的抗或震能力。可以 或 。 (6)制作塔台模型时，使用 形结构能使塔台稳固。 【答案】(1) 设计 测试 评估 (2)CD (3)B (4)主体安全 (5) 加大底部面积 加大底部质量 (6)三角 【解析】（1）[1][2][3]要建造这个足球场塔台模型，要明确任务、设计、制作、测试、评估和改进。 （2）A．竞标过程中，项目成本和项目安全性是竞标要点，故A错误； B．制订标书时，小组要分工合作，综合组内成员的意见，故B错误； C．标书要表现小组对这项工程的详细计划，可以结合文字、绘图、语言描述等方式表达构思，故C正确； D．在竞标过程中，先提交草案然后进行后续修改是一种常见的做法。这种方法允许投标方在初步阶段展示其方案的核心内容和基本思路，同时保留了根据反馈和实际情况进行调整的空间，故D正确。 故选CD。 （3）为了不影响队员踢球，视野开阔能够左右兼顾到两边的队员，在球场中线外围建造塔台最为合适，故选B。 （4）在设计的过程中需要考虑众多因素，最优先考虑的是主体安全，因为塔台需要供人使用，必须确保使用过程中不会出现安全问题。 （5）加大底部面积可以提高塔台的抗震能力，使之更稳定，加大底部质量，也可以提高塔台的抗震能力，如弹簧能够缓冲减震的作用。 （6）三角形具有稳定性，制作塔台模型，使用三角结构可以使塔台更稳固。 10．乐清市某校的项目研究小组学习了制造技术与工程，于是开展一项工程实践活动——制作陶器笔筒。 (1)下列各图为项目研究小组在制作陶器笔筒活动过程中经历的步骤：    陶瓷器制作的一般过程如下：揉泥、制坯、干燥、素烧、施釉、烧制。则项目研究小组在制作陶器笔筒活动的顺序为： D→F（填写字母）。 (2)晾干后，陶器笔筒边缘出现了一些明显的裂纹。查阅资料后小组同学给出陶器出现裂纹的 二种假设：①器皿厚薄不一致；②干燥不均匀。针对假设，同学们设计实验进行了探究。 探究过程如下表所示。请将表中现象补充完整。 序号 操作 现象 结论 1 陶泥压片时用刻度尺测量，确保厚薄一致。 自然晾干后依然出现裂纹。 假设①是错误的 2 制作完成后用塑料袋罩住杯子，放在避风处晒干，延缓干燥速率。 假设②是正确的 (3)陶器笔筒制作完成后，同学们展示自己的作品，根据评价量表回答问题： 评价指标 优秀 合格 不合格 实用性 非常实用，能满足特定需求或解决实际问题 　 不实用，不能满足特定需求或解决实际问题 美观性 整体协调，造型优美，色彩搭配和谐，具有艺术感 整体协调性尚可，造型、色彩等欠缺艺术感 整体协调性及美观程度均较差 “实用性”指标中“合格”的标准应该是 。 【答案】(1)CABE (2)自然晾干后不出现裂纹 (3)实用一般，能满足特定需求或解决实际问题；或实用一般，不能满足特定需求或解决实际问题 【解析】（1）陶瓷器制作的一般过程如下：揉泥、制坯、干燥、素烧、施釉、烧制，则根据图片可知，制作陶器笔筒的顺序应该为：CABEDF。 （2）如果假设②是正确的，那么说明干燥不均匀是造成裂纹出现的原因，则制作完成后用塑料袋罩住杯子，放在避风处晒干，延缓干燥速率，就能保证干燥均匀，因此现象为：自然晾干后不出现裂纹。 （3）根据优秀的内容可知，标准有两个：①实用性；②能否满足特定需要或解决实际问题，而不合格的内容是两个标准都不行，那么合格的标准应该是只有一个行，那么内容为：实用一般，能满足特定需求或解决实际问题；或实用一般，不能满足特定需求或解决实际问题。 11．泰顺木拱廊桥工艺精巧、造型精美、结构稳固，在世界桥梁史上堪称一绝，为桥梁建筑提供了宝贵经验。某项目化学习小组的同学参加木制桥梁承重挑战赛。 【材料工具】松木条、薄木板、薄钢板、梯形支架、细绳、强力101胶水、美工刀，刻度尺、轻质梯形塑料支架、50g钩码。（材料数量不限）    【评价标准】 评价指标 达标 待改进 指标一 桥梁尺寸 桥跨、桥高达标，有尺寸标注 桥跨、桥高不达标 指标二 结构稳固性 桥身、桥墩设计体现结构稳固 结构稳定性表现不足 指标三 材料使用 选材合理，材料节约、利用率高 材料浪费明显 指标四 结构工艺 桥梁结构清晰、设计规范 桥梁结构混乱 请你选用提供的材料和工具，帮助该组同学设计跨度超600mm，高度100mm以上的桥梁设计图（辅以文字说明或标注），并说明承重能力测试的操作方法及测量指标。 【答案】见解析 【解析】如图所示：    指标一  （1）桥梁跨度、高度符合要求，有尺寸标注跨度及高度； 指标二  （1）桥身稳固，采用斜拉桥式或者桥身三角形或拱形桥身； （2）桥墩稳定，选用的梯形支架上小下大支撑； 指标三  （1）材料选择合理，松木条搭建桥身，文字标注桥面铺薄木板； （2）材料使用合理，桥身松木条数量合理且桥墩个数不超三个； 指标四  （1）桥梁设计图工艺美观、线条笔直，桥梁结构清晰，文字说明表达清晰； 承重能力测试 （1）正确选择承重测试部位（桥梁中部），或者选取多点测试，以最小承重质量作为桥的承重能力； （2）说明承重测试的测量指标：逐个增加钩码至桥梁变形（损坏）后，记录钩码数量。 12．1993年，国际无线电科学联盟大会在日本东京召开。科学家们提出，在全球电波环境继续恶化之前，建造新一代射电望远镜，接收更多来自外太空的讯息。2016年，被誉为“中国天眼”的500m口径球面射电望远镜（FAST）建成启用，并于2021年4月1日起正式对全球科学界开放。 ①中国天眼是我国自主研发的世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。 ②中国天眼索网跨度500m，精度要求却达到2.5mm。面对这项复杂工程，我们研制出疲劳性能达到500兆帕的超高性能钢索。 ③2017年10月10日，中国科学院国家天文台公布“中国天眼”发现了2颗新脉冲星。 ④中国天眼将在众多基础研究领域提供发现和突破的机遇。 (1)以上说法中，属于体现技术活动的有 （填序号，下同），属于体现科学活动的有 ； (2)被称为中国天眼之父的南仁东____（填字母，下同）； A．是一位科学家 B．是一位工程师 C．既是一位科学家，又是一位工程师 D．只是一位技术员 (3)中国天眼的建设和发现新脉冲星，说明了____。 A．工程源自人类的需求 B．工程技术的发展促进了人类认知的发展 C．技术与工程改善了人们的生活 D．技术创新与工程实践，增强了人们改造自然的能力 【答案】(1) ①② ③④ (2)C (3)AB 【解析】（1）[1][2]①中国天眼是我国自主研发的世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。属于体现技术活动。 ②中国天眼索网跨度500m，精度要求却达到2.5mm。面对这项复杂工程，我们研制出疲劳性能达到500兆帕的超高性能钢索。属于体现科学活动。 ③2017年10月10日，中国科学院国家天文台公布“中国天眼”发现了2颗新脉冲星。属于体现技术活动。 ④中国天眼将在众多基础研究领域提供发现和突破的机遇。属于体现科学活动。 属于体现技术活动的有①②，属于体现科学活动的有③④。 （2）被称为中国天眼之父的南仁东既是一位科学家，又是一位工程师，故C符合题意。 （3）A．中国天眼的建设确实是源于人类对探索宇宙的需求，故A符合题意； B．中国天眼是一个巨大的工程，它拥有先进的工程技术，如巨大的反射面制造和安装技术、高精度的定位和控制系统等。通过这些工程技术建成的天眼，使得人类能够接收到来自遥远宇宙的微弱信号，从而发现新的脉冲星。这体现了工程技术为科学研究提供工具和手段，进而促进人类对宇宙的认知从有限到发现新天体的发展过程，故B符合题意； C．中国天眼的主要功能是用于天文观测和科学研究，对宇宙探索方面的贡献巨大，目前并没有直接体现出对人们日常生活改善方面的内容，故C不符合题意； D．虽然天眼的建设展示了强大的工程技术创新和实践能力，但这里的重点不是改造自然，而是对宇宙天体的观测和认知。改造自然通常涉及对地球自然环境等方面的改变，而天眼主要是用于探索宇宙空间，故D不符合题意。 故选AB。 13．在如东洋口港海域，盛产文蛤、竹蛏、泥螺、磛子、蛤蜊、相思螺、角螺等。常见鱼类则有百种以上，以黄鱼、鲳鱼、马鲛鱼等最为知名。虾蟹类出名的则有红虾、白虾、对虾、金钩虾以及梭子蟹、大青蟹、关公蟹等。近年来，如东沿海部分生态修复工程也初见成效，沿海湿地生态环境得到改善，互花米草部分被清理，营造的高潮位滩涂上，一些鸻鹬类、鸥类（如普通燕鸥、环颈鸻）开始重新回到这里筑巢繁衍。    (1)梭子蟹的体表有坚韧的外骨骼，附肢分节，属于 动物。 (2)东沿海部分生态修复工程的目的是让大家重视保护濒危生物，从而保护生物的 (3)沿海滩涂上有一种有趣的鱼————弹涂鱼。因其能在滩涂上跳跃，所以又叫“跳跳鱼”。它既能生活在水中，也能生活在陆地上，且在陆地上生活的时间比水中还长。弹涂鱼的下列结构特征能支持其在滩涂上生活的是（　　） A．胸鳍发达，能支撑起身体，帮助爬行和跳跃 B．鳃所在的鳃腔空间很大，能够储存水分和空气 C．皮肤极薄且布满血管，能直接与空气进行气体交换 (4)小科对鸥类的研究产生了浓厚兴趣，他查阅资料，制作了仿生飞行器（如图），下列叙述不合“理的是（　　） A．仿生体形特点：机体呈流线型 B．仿生骨骼特点：材料坚硬厚重 C．仿生视觉特点：摄像头高清 D．仿生翅膀特点：机翼轻盈可折叠 【答案】(1)节肢 (2)多样性 (3)ABC (4)B 【解析】（1）节肢动物的主要特征是体表有坚韧的外骨骼，身体和附肢都分节。梭子蟹体表有坚韧的外骨骼，附肢分节，符合节肢动物的特征，所以梭子蟹属于节肢动物。 （2）如东沿海部分生态修复工程让大家重视保护濒危生物，其目的是保护生物的多样性。生物多样性是地球上生命经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存的物质基础。保护濒危生物，有助于维持物种多样性，避免物种灭绝，进而保护生态系统的稳定以及遗传的多样性。因为每个物种都包含独特的基因库，物种的减少会导致遗传多样性的降低。所以，保护濒危生物对于保护生物多样性具有重要意义。 （3）A．滩涂环境松软且泥泞，普通鱼类的鳍无法支撑身体移动。弹涂鱼的胸鳍通过肌肉发达实现支撑和运动功能，使其能在滩涂上爬行和跳跃，这是适应陆地活动的关键结构，故A正确； B．鳃所在的鳃腔空间很大，能够储存水分和空气。弹涂鱼需要在陆地和水中交替生活，较大的鳃腔储存水分和空气，有助于其在离开水体后，利用鳃腔内储存的空气进行呼吸，维持在陆地上的生命活动，故B正确； C．当弹涂鱼暴露在空气中时，皮肤可通过毛细血管直接吸收氧气并排出二氧化碳，辅助呼吸。这一结构弥补了鳃在陆地上效率降低的不足，故C正确。 故选ABC。 （4）A．鸥类的身体呈流线型，可减少飞行时的空气阻力。仿生飞行器采用流线型设计，符合空气动力学原理，是合理的仿生特征，A正确，不符合题意； B．鸥类的骨骼中空且轻便，以减轻体重并提高飞行效率。若仿生骨骼“坚硬厚重”，会增加飞行器重量，降低机动性和续航能力，与鸥类的生物学特征相悖，因此这一描述不合理，B错误，符合题意； C．鸟类视觉发达，能在飞行中准确捕食等。仿生飞行器采用摄像头高清，可类比鸟类发达的视觉，有助于飞行器在飞行过程中进行观察、定位等操作，该设计合理，C正确，不符合题意； D．鸟类翅膀轻盈且飞行时可调节姿态等。仿生飞行器机翼轻盈可折叠，轻盈利于减轻飞行器重量，可折叠便于在不同情况下调整飞行器状态，该设计合理，D正确，不符合题意。 故选B。 14．我国被称为基建大国，大到中国“天眼”、“神舟”飞船，小到体育场馆、住宅楼房……都是一项项工程。 (1)下列我国大型工程中，属于古代工程的是（　　） A．中国天眼 B．鸟巢体育馆 C．港珠澳大桥 D．都江堰工程 (2)大型工程建设的一般流程是 （　　） ①实施建设   ②在限制条件下进行设计    ③明确一个要解决的问题  ④制作一个模型（画或写出解决方案）    ⑤测试这个模型，评估改进 A．③②④⑤① B．③④⑤②① C．③②④①⑤ D．③②①④⑤ (3)下列关于工程建设的描述，错误的是（　　） A．港珠澳大桥是集桥、岛、隧为一体的世界最长跨海大桥 B．国家体育场的形态如同孕育生命的“鸟巢”，它利用了框架结构建造而成 C．不同的工具有不同的使用技术 D．工程建设与科学技术之间没有必然联系 (4)塔台在生活中随处可见的小工程。将下列塔台类型与相应的名称进行连线。 【答案】(1)D (2)A (3)D (4) 【解析】（1）A．中国天眼是现代建造的大型射电望远镜工程，A错误。 B．鸟巢体育馆是现代建造的体育场馆工程，B错误。 C．港珠澳大桥是现代建造的跨海大桥工程，C错误。 D．都江堰工程是古代建造的水利工程，具有悠久的历史，D正确。 故选D。 （2）大型工程建设的一般流程是：首先③明确一个要解决的问题，然后②在限制条件下进行设计，接着④制作一个模型（画或写出解决方案），再⑤测试这个模型，评估改进，最后①实施建设。所以顺序是③②④⑤①，故选 A。 （3）A．港珠澳大桥是集桥、岛、隧为一体的世界最长跨海大桥，该说法正确，A正确。 B．国家体育场的形态如同孕育生命的 “鸟巢”，它利用了框架结构建造而成，该说法正确，B正确。 C．不同的工具有不同的使用技术，该说法正确，C正确。 D．工程建设与科学技术之间有着密切的联系，而不是没有必然联系，该说法错误，D错误。 故选D。 （4）根据塔台的结构特征进行连线：第一个塔台与脚手架型相连第二个塔台与围栏防护型相连第三个塔台与底托抗震型相连第四个塔台与金字塔型相连。如图所示：。 15．夏天来了，同学们每天趴在课桌上午睡，很不舒服。小明想设计制造一款可坐又可躺的椅子。 (1)小明发现同学们午睡不舒服，这属于工程设计中的 ； (2)小明设计的椅子可折叠变形，这是因为小明考虑到了椅子的使用会受 条件的限制，除此之外，还需要考虑 、 等条件的限制（举两个例子）； (3)根据设计的要求，小明画出了草图，请你试着画一个草图供大家交流； (4)制作出模型后，调节靠背，测量倾斜角度，这个过程叫 ； (5)小明的体重是40kg，他将40kg的重物放在椅子上，然后观察椅子座位与靠背的变形程度，发现变形程度并不明显。于是他决定不再修改材料的品种和规格。请你对他的决定作出评价； (6)小明制造出了产品，请从功能性、安全性、经济性的角度，拟定适当的验收标准。（可用表格表示） 【答案】(1)发现并明确问题 (2) 空间 承重能力 舒适程度 (3) (4)检验作品 (5)见解析 (6)见解析 【解析】（1）小明发现同学们午睡不舒服，属于工程设计中的发现并明确问题。 （2）小明设计的椅子可折叠变形，这是因为小明考虑到了椅子的使用会受空间条件的限制，除此之外，还需要考虑承重能力、舒适程度等条件的限制。 （3）草图的设计根据椅子的使用完成： （4）制作出模型后，调节靠背，测量倾斜角度，这个过程叫检验作品。 （5）小明的这个决定不妥。 原因如下：①椅子实际使用者的体重可能超过小明的体重，②人从坐下到躺下，各处承重情况并不均匀。因此小明需从两方面进行改进：第一，设计要留有余量；第二，还需补充测试人员实际使用过程中，坐下和躺下时椅子各部分的形变情况。 （6）根据椅子的作用和性质设计评价标准： 指标 优秀 良好 合格 功能性 可坐可躺，折叠动作小于2个，坐卧姿势贴合人体生理曲线，有弹性垫子 可坐可躺，折叠动作3个，坐卧时感觉较硬，有垫子 可坐可躺，折叠动作4个及以上，坐卧时感觉较硬，无垫子 安全性 整体牢固，承重较好，学生坐下和躺下时均无明显变形，边角光滑无毛刺 整体牢固，承重较好，学生坐下和躺下时，有轻微变形，边角光滑无毛刺 整体牢固，承重较好，学生坐下和躺下时，有较|明|显|变形，边角光滑无毛刺 经济性 成|本|为|200元及以下，材料环保且可回收，零部件通用性好易替换 成本为200~300元，材料环保，零部件通用性好易替换 成本为|300元及以上，材料与零部件需特制 16．椅子生产不仅要重视其质量,应更加重视“人体工学”(使工具的使用方式尽量适合人体的自身形态)的设计,它正确的座垫深度可以将你的臀部坐到座垫最里处,并使其座垫能有效支撑大腿面积23以上。如图(a)所示的电脑椅,当人向后靠时如图(c)所示就比端坐在椅子上(c)要舒服,请解释其中的原因: . 【答案】由图可知，人向后靠时的受力面积比端坐在椅子上时的受力面积大，由p=可知，压力一定时，受力面积越大，压强越小，人向后靠时受到的压强比端坐时受到的压强小，所以人向后靠时比端坐在椅子上要舒服。 【解析】由图可知，人向后靠时的受力面积比端坐在椅子上时的受力面积大，由p= 可知，压力一定时，受力面积越大，压强越小，人向后靠时受到的压强比端坐时受到的压强小，所以人向后靠时比端坐在椅子上要舒服。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 像工程师一样实践 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：工程设计的过程 2 知识点2：我们的工程实践 5 【巩固训练】 7 【学习目标】 1.了解什么是工程设计 2.如何制作一把办公椅 3.掌握工程设计的流程 4.工程设计的意义 5.工程实践及其意义 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：工程设计的过程 1.工程产品的制造：我们每天都在使用各种工程产品，如自行车、文具盒、投影仪等，这些都是工程师为了让人们更好地生活、学习而设计并制造出来的。 2.什么是工程设计：工程师们将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案，这就是工程设计的过程。下面以一把办公椅的研发流程为例，让我们一起走进工程设计。 【制作一把办公椅】 （1）明确问题 办公室员工在工作时发现所坐的椅子不够舒适，影响工作效率与身体健康，就会产生需求:希望可以调节椅子高度和靠背角度，使它坐起来更舒适。这种需求被称为工程问题。工程师了解到这些需求后，开始研发一款新的办公椅。研发团队经过调研，确定了以下设计要求: a.高度调节范围:450~550 mm。 b.倾斜角度调节范围:0°~30° c.座椅材料:舒适、透气的网布材料。 d.能承受的最大荷载:150 kg。 （2）设计方案 a.概念设计。研发团队进行多次设计分析、方案构思后，有了初步的概念设计，并绘制了设计草图，草图显示了椅子的整体结构。 b.具体设计。基于概念设计，研发团队进行了详细设计，如椅子的各部分材料和具体尺寸等。 （3）实施计划 根据设计图，工程师们运用各种技术，进行一系列工作，制作了原型。 （4）检验作品 研发团队在工作环境下对原型实物进行测试，包括高度调节、倾斜角度调节、承重能力和舒适性等方面。测试结果表明，原型在其他方面表现良好，但承重能力有所不足。 （5）改进完善 针对测试发现的问题，为达到设计承重的标准，综合考虑生产成本和实际需求，研发团队最终选择更换使用耐受力更强的材料，并重新进行了测试。 （6）发布成果 根据原型测试和改进的结果，研发团队准备进行生产制造。他们与供应商合作，选取合适的材料和制造工艺，并制订了生产计划。完成生产制造后，他们与办公家具经销商合作，进行一系列的展示、推广、销售活动。 3.工程设计的过程：工程实践中，工程师需要明确问题，通过相互交流和讨论，采用头脑风暴，畅所欲言地提出自己创造性的想法，形成共识;当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权与取舍，从中选择最优的问题解决方案。工程实践的一般过程如图所示。 4.工程可以很简单，也可以很复杂：例如，拉链由两排互锁的齿和一滑块组成，这一简单结构巧妙地实现了连接或分离两排齿的功能;笔记本电脑由许多部件组成，涉及电子学、微处理器和计算机软件等多方面知识这一复杂设备能够执行多项功能。 5.工程设计的重要性：一个好的工程设计能够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。因此在进行任何工程建设之前，必须首先进行仔细的论证和细致的规划，以确保工程质量和效益的最大化。 6.都江堰 战国后期，李冰在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中国古代水利工程的杰出典范，被誉为水利工程奇迹。 都江堰由渠首和灌溉网两大系统构成。渠首建于岷江之中，分为鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三个主体工程。 鱼嘴将岷江分为内江和外江，内江用于灌溉，外江用于分洪。内江窄而深，外江宽而浅。枯水期，江水六成流入内江，四成从外江流走;丰水期，江水四成流入内江，六成从外江流走。宝瓶口是在内江下游人工开凿出的出水山口，引水入渠，灌溉农田。 都江堰是我国古代劳动人民的智慧结晶。2200多年来，都江堰一直在防洪、灌溉、水运等多方面发挥作用，这在世界水利建设史上是独一无二的。 【典例1】制作一套学生课桌椅时，设计方案的过程中不需要考虑的是（　　） A．椅子的各部分材料 B．绘制设计草图 C．制作椅子原型 D．多次设计分析 【变式1】下图是一种办公用椅。为了移动方便，在椅子腿下面安装小轮子，安装这些小轮子的作用是（   ） A．增大椅子的稳度 B．减小摩擦 C．使椅子坚固耐用 D．起装饰作用 【变式2】2023年11月乐清市第十九届青少年科技节活动设置了“木制桥梁承重”比赛项目，某项目化学习小组的同学参加木制桥梁承重挑战赛。 【材料工具】松木条、薄木板、薄钢板、梯形支架、细绳、强力101胶水、美工刀、刻度尺、轻质梯形塑料支架。（材料数量不限） 【评价标准】 评价指标 达标 待改进 指标一 桥梁尺寸 桥跨、桥高达标，有尺寸标注 桥跨、桥高不达标 指标二 结构稳固性 桥身、桥墩设计体现结构稳固 结构稳定性表现不足 指标三 材料使用 选材合理，材料节约、利用率高 材料浪费明显 请你选用提供的材料和工具，帮助该组同学设计跨度超600mm，高度100mm以上的桥梁设计图（辅以文字说明或标注）。 知识点2：我们的工程实践 1.让我们根据工程实践的一般过程，选择合适的材料，制作太阳、地球和月球的三球运动演示模型， 【制作三球运动演示模型】 a.明确问题 （1）任务:设计制作三球运动演示模型，能够演示日食和月食的成因。限制条件:材料包括木板、地球模型、）（2）月球模型、LED灯、刻度尺等，工具包括锯子、砂纸等。 （3）验收标准: 三球运动演示模型制作验收标准 b.设计方案 三球运动演示模型具体可以分为两大模块，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何放置?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。 c.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。 d.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 e.改进完善 根据测试结果，现在的三球运动演示模型还可以如何改进?与组员讨论，并在原设计草图中标注。 f.发布成果 通过绘制画报、呈现实物或产品发布会的形式发布三球运动演示模型制作成果。 2.工程实践重要性：工程实践的过程并非一蹴而就，在工程设计时要不断地发现问题、寻找原因并迭代改进，直至符合工程验收标准。在一些重大工程的建造中工程设计尤为关键，要考虑各种因素、权衡工程的影响，以确保工程建造顺利进行。 【典例1】下列有关改造塔台模型的方案，不可行的是（　　） A．调整塔台的角度不偏斜，提高塔台的抗震性 B．减少多余的吸管胶带，降低塔台模型的成本 C．尽可能将塔台做得高一些，让塔台更高大稳固 D．多利用吸管搭建三角形结构，提高塔台的稳固性 【变式1】小科在老师的带领下自制了一把“午休椅”。在检验后，小科针对同学们提出的优化建议进行调整，该过程属于工程实践中的（　　） A．明确问题 B．设计方案 C．检验作品 D．改进完善 【变式2】在制作三球运动演示模型时，需要根据工程实践的一般流程进行，下列关于工程实践流程补充正确的是（　　） A．①设计方案②实施计划③改进完善④检验作品 B．①实施计划②设计方案③检验作品④改进完善 C．①设计方案②实施计划③检验作品④改进完善 D．①设计方案②检验作品③实施计划④改进完善 【变式3】如图所示为木料抗弯强度实验。木料在悬挂重物后向下弯曲，测得木料M的下弯距离为5mm，木料N的下弯距离为8mm。从结构稳固角度考虑，下列板凳设计方案中，合理的是（   ） A．木料M制作 B．木料M制作 C．木料N制作 D．木料N制作 【巩固训练】 一、选择题 1．近几十年来，我国的先进技术稳步提升，伟大工程建设快速发展。下列叙述中不合理的是（　　） A．工程实践的过程需要大量的科学原理和技术方法以及工具装备的支撑 B．发射人造卫量、建造航空母舰和制造人工智能芯片都属于伟大的工程实践 C．如果没有牛顿力学的支撑，就无法对歼-20战机的研发进行准确的力学分析 D．在研发生产高铁的工程实践中，我国的原创技术更多，借鉴西方的技术很少 2．为了解决暴雨时城市下水管道来不及排水的问题，人们发明了一种具有超强渗水能力的新型混凝土，它可以使雨水快速渗入土壤中。这个案例说明（　　） A．科学技术的进步制约了工程的实施 B．技术和工程相互促进、相互制约 C．社会需求制约了科学技术的发展 D．这种新型混凝土可以完全取代传统混凝土 3．随着社会的进步，制造技术由使用简单工具的手工制造发展到采用复杂机械的机器制造、自动化制造，以及当今信息社会的智能制造、纳米制造、生物制造等先进技术与工程。下列不属于现代制造技术与工程的是（    ） A．自动化装配线 B．纳米传感器 C．生物合成化学品 D．纺织技术 4．日常生活中，老年人最容易发生从椅子上要站起来的瞬间猛地一头栽倒的事故，为解决这个问题，设计师对图椅子的扶手前端和底腿前端进行改进，以下改进方案最合理的是（　　） A． B． C． D． 5．认识科学规律，掌握科学原理要通过(　　) ①观察　②实验　③分析　④归纳 A．①②③④ B．③④ C．①③④ D．①② 二、探究题 6．如图是小宁同学的一个平板电脑，小宁学习了工程实践课后，想做一个简易的支架，可以在一定范围内调节支撑角度，平板电脑的长度是24.8cm，宽度是17.9cm，厚度是0.6cm。现有直径5mm的铁条作为材料，长度足够，其他零件自选。以下是小宁进行工程实践的部分步骤： （1）【明确问题】简易支架的设计要求如下： ①要求结构牢靠简单，便于制作；②能竖立，结构稳定；③能够调节支撑角度，操作方便。 （2）【设计方案】请根据上述设计要求，完成下列任务： ①小宁发现问题的途径是 （填字母）。 A．收集和分析信息B．观察日常生活C．技术研究与技术试验 ②画出支撑架的设计草图，并在设计草图中标注支撑架的主要尺寸；必要时可用文字说明； （3）【实施方案】小宁根据方案制作支架，记录了制作过程和技巧经验。 【检验作品】 ①说明该支架是如何实现其功能的： 。 ②为了检测该支架是否稳定，请你提出一个检测的操作方法： 。 【改进完善】…… 【发布成果】…… 7．“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。同学们在工程实践活动中制作了一个漏刻，装置如图甲所示，播水壶中不断往下滴水，受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭会上升，根据指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。 (1)分析测算：圆筒形受水壶内部底面积600cm2，浮箭总重6N，长方体浮块的底面积300cm2、高3cm。受水壶内无水时，指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。滴水后，当浮箭刚浮起时，此时受水壶内的水面高度为 cm； (2)标尺定标：调节播水壶的滴水速度，使之每分钟滴出80mL的水，图乙的标尺上每一格表示1cm，那么，标尺上“←45分钟”对应位置离“←开始滴水”处 cm； (3)成品试测：经检测，漏刻上的15分钟大于实际时间15分钟，且随着播水壶内水量减少，滴水间隔时间越来越长。小组讨论后，他们将播水壶装置改进成如图丙所示，为使滴水间隔时间相同，进水管流出的水量应 。 8．小嘉想用学校工程实践室的工具、设备、材料（木条），一周之内设计并制作亮度可调的学习用台灯，要求其他材料的成本不超过50元。据此，请完成下列问题： (1)在收集信息阶段，以下信息不必收集的是___________；（填字母） A．台灯的主要组成部分 B．灯管（灯泡）的形状、大小 C．各种开关的价格及其连接方法 D．旋钮式开关的工作原理 (2)对于“学习用台灯”的分析，下列说法中不正确的是___________。（多选，填字母） A．需要综合考虑各部分之间的联系，以达成“学习用”这个目标 B．学习用的台灯，还须增加时钟、语音控制等功能 C．需要考虑不同用户的使用要求，不需要考虑使用场所 D．需要考虑安全、健康、舒适、高效，不必考虑信息的交互 9．小科和小惠学习了工程建设的特点，接到学校足球场塔台招标任务：建一个塔台，供足球教练在塔合上指挥队员训练。要有一个可上下通行的通道，底部能够移动，有一定的承重能力、抗风能力，抗震能力，并且美观价廉。欢迎同学们踊跃参与，领取材料包并制作三个塔高60cm的塔台模型进行竞标。（材料：吸管、弹簧、轮子、卡纸、工具盒等） (1)要建造这个足球场塔台模型，过程包括：明确任务→ →制作→ → →改进。 (2)竞标过程中，下列行为正确的是（　　） A．竞标要点是成本与美观 B．制订标书时，无需综合组内成员的意见 C．结合文字、绘图、语言描述等方式表达构思 D．竞标时先交草案，后续再修改 (3)在设计前，小科和小惠来到学校足球场实地考察。如图，你认为塔台的位置在（　　）最合适。 A．球场正中央 B．中线外围 C．球门后面 D．边角位置 (4)在设计的过程中需要考虑众多因素，最优先考虑的是 。 (5)学校旁边有一条公路，经常有重型卡车开过，地面震动得厉害，他们提出要增强塔台的抗或震能力。可以 或 。 (6)制作塔台模型时，使用 形结构能使塔台稳固。 10．乐清市某校的项目研究小组学习了制造技术与工程，于是开展一项工程实践活动——制作陶器笔筒。 (1)下列各图为项目研究小组在制作陶器笔筒活动过程中经历的步骤：    陶瓷器制作的一般过程如下：揉泥、制坯、干燥、素烧、施釉、烧制。则项目研究小组在制作陶器笔筒活动的顺序为： D→F（填写字母）。 (2)晾干后，陶器笔筒边缘出现了一些明显的裂纹。查阅资料后小组同学给出陶器出现裂纹的 二种假设：①器皿厚薄不一致；②干燥不均匀。针对假设，同学们设计实验进行了探究。 探究过程如下表所示。请将表中现象补充完整。 序号 操作 现象 结论 1 陶泥压片时用刻度尺测量，确保厚薄一致。 自然晾干后依然出现裂纹。 假设①是错误的 2 制作完成后用塑料袋罩住杯子，放在避风处晒干，延缓干燥速率。 假设②是正确的 (3)陶器笔筒制作完成后，同学们展示自己的作品，根据评价量表回答问题： 评价指标 优秀 合格 不合格 实用性 非常实用，能满足特定需求或解决实际问题 　 不实用，不能满足特定需求或解决实际问题 美观性 整体协调，造型优美，色彩搭配和谐，具有艺术感 整体协调性尚可，造型、色彩等欠缺艺术感 整体协调性及美观程度均较差 “实用性”指标中“合格”的标准应该是 。 11．泰顺木拱廊桥工艺精巧、造型精美、结构稳固，在世界桥梁史上堪称一绝，为桥梁建筑提供了宝贵经验。某项目化学习小组的同学参加木制桥梁承重挑战赛。 【材料工具】松木条、薄木板、薄钢板、梯形支架、细绳、强力101胶水、美工刀，刻度尺、轻质梯形塑料支架、50g钩码。（材料数量不限）    【评价标准】 评价指标 达标 待改进 指标一 桥梁尺寸 桥跨、桥高达标，有尺寸标注 桥跨、桥高不达标 指标二 结构稳固性 桥身、桥墩设计体现结构稳固 结构稳定性表现不足 指标三 材料使用 选材合理，材料节约、利用率高 材料浪费明显 指标四 结构工艺 桥梁结构清晰、设计规范 桥梁结构混乱 请你选用提供的材料和工具，帮助该组同学设计跨度超600mm，高度100mm以上的桥梁设计图（辅以文字说明或标注），并说明承重能力测试的操作方法及测量指标。 12．1993年，国际无线电科学联盟大会在日本东京召开。科学家们提出，在全球电波环境继续恶化之前，建造新一代射电望远镜，接收更多来自外太空的讯息。2016年，被誉为“中国天眼”的500m口径球面射电望远镜（FAST）建成启用，并于2021年4月1日起正式对全球科学界开放。 ①中国天眼是我国自主研发的世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。 ②中国天眼索网跨度500m，精度要求却达到2.5mm。面对这项复杂工程，我们研制出疲劳性能达到500兆帕的超高性能钢索。 ③2017年10月10日，中国科学院国家天文台公布“中国天眼”发现了2颗新脉冲星。 ④中国天眼将在众多基础研究领域提供发现和突破的机遇。 (1)以上说法中，属于体现技术活动的有 （填序号，下同），属于体现科学活动的有 ； (2)被称为中国天眼之父的南仁东____（填字母，下同）； A．是一位科学家 B．是一位工程师 C．既是一位科学家，又是一位工程师 D．只是一位技术员 (3)中国天眼的建设和发现新脉冲星，说明了____。 A．工程源自人类的需求 B．工程技术的发展促进了人类认知的发展 C．技术与工程改善了人们的生活 D．技术创新与工程实践，增强了人们改造自然的能力 13．在如东洋口港海域，盛产文蛤、竹蛏、泥螺、磛子、蛤蜊、相思螺、角螺等。常见鱼类则有百种以上，以黄鱼、鲳鱼、马鲛鱼等最为知名。虾蟹类出名的则有红虾、白虾、对虾、金钩虾以及梭子蟹、大青蟹、关公蟹等。近年来，如东沿海部分生态修复工程也初见成效，沿海湿地生态环境得到改善，互花米草部分被清理，营造的高潮位滩涂上，一些鸻鹬类、鸥类（如普通燕鸥、环颈鸻）开始重新回到这里筑巢繁衍。    (1)梭子蟹的体表有坚韧的外骨骼，附肢分节，属于 动物。 (2)东沿海部分生态修复工程的目的是让大家重视保护濒危生物，从而保护生物的 (3)沿海滩涂上有一种有趣的鱼————弹涂鱼。因其能在滩涂上跳跃，所以又叫“跳跳鱼”。它既能生活在水中，也能生活在陆地上，且在陆地上生活的时间比水中还长。弹涂鱼的下列结构特征能支持其在滩涂上生活的是（　　） A．胸鳍发达，能支撑起身体，帮助爬行和跳跃 B．鳃所在的鳃腔空间很大，能够储存水分和空气 C．皮肤极薄且布满血管，能直接与空气进行气体交换 (4)小科对鸥类的研究产生了浓厚兴趣，他查阅资料，制作了仿生飞行器（如图），下列叙述不合“理的是（　　） A．仿生体形特点：机体呈流线型 B．仿生骨骼特点：材料坚硬厚重 C．仿生视觉特点：摄像头高清 D．仿生翅膀特点：机翼轻盈可折叠 14．我国被称为基建大国，大到中国“天眼”、“神舟”飞船，小到体育场馆、住宅楼房……都是一项项工程。 (1)下列我国大型工程中，属于古代工程的是（　　） A．中国天眼 B．鸟巢体育馆 C．港珠澳大桥 D．都江堰工程 (2)大型工程建设的一般流程是 （　　） ①实施建设   ②在限制条件下进行设计    ③明确一个要解决的问题  ④制作一个模型（画或写出解决方案）    ⑤测试这个模型，评估改进 A．③②④⑤① B．③④⑤②① C．③②④①⑤ D．③②①④⑤ (3)下列关于工程建设的描述，错误的是（　　） A．港珠澳大桥是集桥、岛、隧为一体的世界最长跨海大桥 B．国家体育场的形态如同孕育生命的“鸟巢”，它利用了框架结构建造而成 C．不同的工具有不同的使用技术 D．工程建设与科学技术之间没有必然联系 (4)塔台在生活中随处可见的小工程。将下列塔台类型与相应的名称进行连线。 15．夏天来了，同学们每天趴在课桌上午睡，很不舒服。小明想设计制造一款可坐又可躺的椅子。 (1)小明发现同学们午睡不舒服，这属于工程设计中的 ； (2)小明设计的椅子可折叠变形，这是因为小明考虑到了椅子的使用会受 条件的限制，除此之外，还需要考虑 、 等条件的限制（举两个例子）； (3)根据设计的要求，小明画出了草图，请你试着画一个草图供大家交流； (4)制作出模型后，调节靠背，测量倾斜角度，这个过程叫 ； (5)小明的体重是40kg，他将40kg的重物放在椅子上，然后观察椅子座位与靠背的变形程度，发现变形程度并不明显。于是他决定不再修改材料的品种和规格。请你对他的决定作出评价； (6)小明制造出了产品，请从功能性、安全性、经济性的角度，拟定适当的验收标准。（可用表格表示） 16．椅子生产不仅要重视其质量,应更加重视“人体工学”(使工具的使用方式尽量适合人体的自身形态)的设计,它正确的座垫深度可以将你的臀部坐到座垫最里处,并使其座垫能有效支撑大腿面积23以上。如图(a)所示的电脑椅,当人向后靠时如图(c)所示就比端坐在椅子上(c)要舒服,请解释其中的原因: . / 学科网（北京）股份有限公司 $