高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计1一 发明和改进是技术的源泉精品ppt课件

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二、发明和改进是技术的源泉
技术发明是指创造自然界原来没有的事物。从中国的四大发明，到我们身边随处可见的电灯、眼镜、时钟等。这些发明改变了人类的生活，推动了人类社会的前进。
①发明和革新是技术的源泉 只有在实践中不断地发明、革新改进，才能产生新的技术，不然的话，就没有新的事物产生，人类就不能进步，社会就不能发展。而改进是在原有的技术上进行的，它是否会发生，与人的创新精神的强弱、对技术敏咸性的大小和掌握技术知识的多少密切相关。
②技术发明是技术创新的主要部分，而创新是技术发展的核心 综观技术历史，蒸汽机、内燃机的发明，才使以此为动力的车、船、飞机等诞生;发电机的发明，才使世界有了电动机、电灯等电器，使世界进入了电器时代;而半导体集成电路技术的发明和创新进步，才使我们的广播电视技术、通信技术和设备得到飞跃的发展。
③设计要用到已有的技术，而设计是技术发展的关键 没有一项技术是会天然生成和进步的，所有技术，都是在人类的设计、不断改进下，不断发展的。离开了设计，高铁技术、港珠澳大桥的架桥技术等，将不复存在!
莱特兄弟设计出第一架飞机
莱特兄弟都十分热衷于飞行器研究，他们经常阅读、讨论有关飞行器的报道和文献。他们观察鸟的飞行姿势，把这种现象与空气动力学原理相联系，并应用到飞行器设计上。
他们设计建造了一个小型风洞实验室，通过试验发现使飞行器保持平衡的方法。他们以此制造了滑翔机，并通过多次滑翔飞行试验，获得了宝贵的数据。
1903年，莱特兄弟在取得了大量滑翔飞行经验之后，在滑翔机上安装发动机，并加装了螺旋桨，兄弟俩将其命名为“飞行者”号。他们不断改进设计：装配新型发动机，为驾驶员和乘客安装座位经过多次改造试飞，使飞机具有实用效能，满足设计的需求。“飞行者”号也被认为是世界上的第一架飞机。
我国是最早发明活字印刷术的国家，早期的印刷方法是把图文刻在木板上用水墨印刷的，现在的木版水印画仍用此法，统称为“刻板印刷术”。刻板印刷术的前身是公元前流行的印章捺印和五世纪出现的拓印碑石等方法。造纸和制墨等生产技术出现以后，逐渐发明了刻板印刷术。
公元1041-1048年，平民出身的毕昇用胶泥制字，把胶泥做成四方长柱体，一面刻上单字，再用火烧硬，使之成为陶质，一个字为一个印。排版时先预备一块铁板，铁板上放松香、蜡、纸灰等的混合物，铁板四周围着一个铁框，在铁枢内摆满要印的字印，摆满就是一版。然后用火烘烤，将混合物熔化，与活字块结为一体，趁热用平板在活字上压一下，使宇面平整，便可进行印刷。用这种方法，印两三本谈不上什么效率，如果印数多了，几十本以至上千本，效率就很高了。为了提高效率常用两块铁板，一块印刷，一块排字。印完一块，另一块又排好了，这样交替使用，效率很高。
2.技术的发展需要不断改进设计
设计是技术的关键，在技术发明和技术创新中起着重要的作用。为了使技术水平及其产生的效益达到新的高峰，需要不断地改进设计；设计推动着技术不断进步和发展。
汽车发动机“点火角”的调节和改进
创新性的设计不断推动着技术的进步，改变着我们的生活。以汽车的功能与性能为例，在汽车发动机中，如果燃油喷射量不准确、点火不是发生在活塞与汽缸的最合适位置，汽油和空气混合物都会发生不完全的燃烧，导致发动机功率不高，不仅造成能量损失，还会使排放出的尾气含有大量杂质，污染空气。“点火角”又叫“点火提前角”，是指从点火时刻起到汽缸活塞上行到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度。
能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排放时的点火提前角称为最佳点火提前角(发动机都是在活塞运行至上止点之前开始点火)，点火提前角一般为6°~12°。通过设计，采用电子控制燃油喷射装置精确地控制燃油喷射及点火时间，不但可以使燃油燃烧更充分、发动机功率得到提高，而且还可以降低汽车尾气有害物质的含量。
汽车悬挂系统的改进
改进汽车悬挂系统，可提高汽车的平顺性和舒适性，减少颠簸和震动。图中(a)所示为汽车的两轮的非独立的悬挂系统，当一个车轮遇到路面颠簸时，另一个轮子也会受到影响;(b)所示为汽车的两轮独立悬挂系统，轿车的两个轮子不是简单地用一根整体的车轴与汽车连接，而是各自独立悬挂在汽车大梁上，并设有减震和缓冲系统。这样，当单个车轮遇到路面颠簸时，不会对其他车轮造成影响，以提高轿车的舒适性与平顺性。
三、设计需要用到已有的技术
技术发明和技术活动往往需要多种知识和技术的综合运用，这种综合不是简单地组合，它是在不同情况、不同条件下对已有的技术和知识进行有机的综合运用。 随着现代社会的发展，除了要求从业人员掌握特定的知识和技能外，还要求其掌握相关的各门学科的知识和技术，并要求其有较强的创新。设计能力。
交叉科学指的是两个或多个学科相互合作，在同一个目标下进行的学术活动。交叉学科的生成一般有两种情况。一种是起源于新的研究方向，有的研究方向需要综合数个学科的知识和研究方法时，才有可能取得成功。当某些重大的科研课题涉及两个或两个以上学科领域，在研究过程中，便在这些相关领域的结合部产生了新兴学科，诸如物理化学、生物力学、技术经济等。另一种情况，是运用某学科的理论和方法去研究另一学科领城的问题，也会形成一些交叉学科。诸如射电天文学和天体物理等。
四、设计是技术发展的关键
设计是指基于预定的设想和目标，遵从相关的原则和规范进行构思，并将其用某种形式(模型、图纸、图表、文字文本等)表达出来的活动。许多设计都是创新活动，但设计并不等同于创新，重复的设计(如重复设计另一座大厦)、侵犯他人版权的设计、落后的设计都不是创新活动。
设计可以是技术设计、艺术设计、工业设计(包括外观、概念、平面、景观设计等)、程序设计和教学设计等。本书讨论的主要是技术设计(简称设计)。
技术的根本目的是解决实际问题，而设计正是产生解决问题方法的主要途径。
技术创新将来源可分为两大类:
一类是来源于有计划、有步骤的设计
一类是来源于偶然的发现
雅西高速公路“天梯高速路段”方案的设计
雅西高速公路是连接雅安市和西昌市的高速公路，全长240km。由四川盆地边缘向横断山区爬升，跨越青衣江、大渡河、安宁河等水系和12条地震断裂带沿途的地质灾害众多。整条高速路线穿梭在崇山峻岭之间，山峦重叠、地势险恶，公路每向前延伸1km，平均海拔就上升7.5m，因此，雅西高速又有了“天梯高速”的别称。
一、设计的条件和困难
1.石棉县至菩萨岗段。石棉位于拖乌山脚，海拔仅640m，而菩萨岗海拔高达3200m，短短46km相对高差达2600m，其纵坡堪称世界之最。按照公路设计规范，高速公路的纵坡不能超过3%，40km里最多能爬升1200m，按照常规，爬升相对高差达2600m的纵坡，这几乎是不可能完成的任务。
2.该路段有三个山头，山的一侧(前进方向的左侧)表面是地质不良地段及自然保护区，不能修建高速公路。
3.在海拔2300m高度 铁寨子1号隧道口出门海拔2220m处，三个山头的半经各自都有600m左右。
二、方案的设计和选择
1.在该路段采用直线拉升到足够高度的方案。 2.全部在山的前进方向山头表面的右侧，采用之字形爬升公路的设计方案。 3.全部采用公路绕山头表面转大圈的设计方案。
4.采用在山的前进方向第一个山头表面的右侧转大圆圈爬升，另一个半圆从山中挖爬升弧形隧道出来，构成第一个螺旋，再在第三个山头，用同样方法设计，构成第二个螺旋，形成双螺旋隧道高速公路。这样既达到爬升高度、坡度要求，又达到汽车在高这条件下对道路转弯半径的要求。
高速铁路发展至今，在全球高铁行驶速度上，中国排在最前列，轮轨试验速度最高达605 km/h，是当之无愧的世界第一。但是，制约轮轨高铁速度提升的因素之一，是轮轨之间的摩擦力。为了进一步提升高铁的速度，必须使轮轨之间脱离接触，由此出现了磁悬浮高铁列车。 磁悬浮高铁较早是用电磁感应技术:在地面上的线圈里通上电流，与列车上的电磁极性总是保持相同，用“同性相斥”的原理使列车悬浮起来。
而我国首创的高温超导磁悬浮技术，采用温度较高(-196℃)、便宜实用的液氮与超导体作用，产生使列车悬浮的力。由于-196℃液氮的温度比外国另一技术的-269℃高，所以称为“高温超导磁悬浮技术”
设计是技术的关键
设计是技术的关键，主要体现在设计过程中的科学性、完整性、严谨性，以及设计成后该技术的先进性、创新性和所起的巨大作用。
(1)从被设计的对象(事物)外部关系的整体要求来设计。即从功能、性能指标、耐用、安全、外观、环境适应性、可持续发展(环保)等多种角度进行设计，使其达到最优化。
(2)从被设计的对象(事物)内部关系来设计。即从它们的结构、系统、流程、控制等方面的矛盾，协调、制约进行设计，使其能完全达到对外部关系整体的各种要求。
(3)从设计的过程来分析。设计过程应遵守规定的流程、规范、原则、方法、标准并符合相关法律规范，确保被设计的对象(事物)达到最优。