普通高中教科书·通用技术必修 技术与设计1.pdf

技术与设计 1技术与设计1必修 通用技术必 修 普 通 高 中 教 科 书通用技术TONGYONG JISHUPUTONG GAOZHONG JIAOKESHU绿 色 印 刷 产 品 绿 色 印 刷 产 品 上海通用技术封面必修1 技术与设计1 9毫米.indd 1上海通用技术封面必修1 技术与设计1 9毫米.indd 12020/9/30 下午1:292020/9/30 下午1:29北京通用技术必 修 技术与设计 1上海市中小学（幼儿园）课程改革委员会组织编写普通高中教科书普通高中教科书 通用技术 必修 技术与设计1上海市中小学（幼儿园）课程改革委员会组织编写出版发行网（北京市海淀区中关村南大街17号院1号楼 邮编：100081）址 http:/版权所有未经许可不得采用任何方式擅自复制或使用本产品任何部分违者必究如发现内容质量问题，请登录中小学教材意见反馈平台：如发现印、装质量问题，影响阅读，请与本社联系。电话：400-810-5788总主编：褚君浩副 主 编：朱志勇本册主编：杨平雄编写人员：方 伟孔 慧朱亮清杨平雄陈 伟 祖 权责任编辑：周 琳美术编辑：胡白珂声明 按照中华人民共和国著作权法第二十五条中有关规定，我们已尽量寻找著作权人支付报酬。著作权人如有关于支付报酬事宜可及时与出版社联系。本册教材图片提供信息：本册教材中的图片由全景网、视觉中国等图片网站提供。通用技术是一门联系科学规律和技术应用的课程。人类在生产实践和科学实验的过程中，获得了知识，掌握了规律，形成了技术，进而在工程任务中利用技术，提升生产实践和科学实验的水平。实践认识再实践再认识，这样的过程循环反复，人类的科学技术不断提升，社会生产力不断发展。世界是物质的，物质是运动的。在我们周围充满着物质的多种多样的运动形式，除了常见的机械运动以外，还有光、声、热、电、磁、分子、原子、基本粒子、生命运动等。人们在观察和研究物质的这些运动形式时，发现了规律，运用规律发明了技术，相应产生了机械技术、光技术、声技术、热技术、电技术、磁技术、分子技术、核技术、生物技术等。这些技术分别或者集成起来在多类工程任务中得以应用，涉及机械工程、土木工程、热力工程、电子工程、光学工程、能源工程、环境工程、生物工程、航空航天工程、海洋工程、地质工程等。典型的工程，包括南浦大桥、世博会的中国馆、虹桥枢纽屋顶上的太阳能发电站、C919大飞机、风云四号等大工程，也包括制造服装、烹饪菜肴、室内装修、三维打印零件等小工程。工程任务完成后制造出各类产品，应用于社会方方面面不同领域，为社会创造财富。从事这些工作的勤奋踏实而富有创新精神的劳动者，成为了基础扎实的工程师和精益求精的工匠，他们是我们学习的楷模。我国古代人民的发现和发明造就了中国科学技术的辉煌历史，不仅有指南针、造纸术、印刷术、火药等重要发明，还有以都江堰水利工程、传统木建筑的榫卯结构等为代表的水利、天文、建筑、铸造、纺织、陶瓷、冶金、航海等古代科学技术，这些杰出的技术是中国古代科技文明的精粹，对人类文明发展和社会生产力的进步产生了巨大推动作用和深远影响。技术是人类利用自然规律实现某种功能和目标的一种能力，它的背后是科学规律，它的前面是工程任务。工程任务有明确目标，技术在完成工程任务中实现它的价值。例如，根据牛顿第三定律可以利用作用力的反作用力推进物体，这一原理可以用于火箭工程，再运用万有引力定律，可以发射地球卫星，甚至把嫦娥四号送到月球背面。技术的价值在工程任务中得到充分体现。把技术应用于工程，就要遵循工程的规范。实现技术的应用，完成一项工程任务，首先要明确这项工程的具体目标，提出完整可行并有创新的设计方案。设计方案又涉及工程目标物的结构、工艺流程、组成系统、意图控制等。方案的具体内容要用技术语言和图样表达出来，根据图样来操作加工，最后实现方案，完成工程任务。工程实施过程中的经验和教训，需要同行互相交流；是否完成了预期的目标要求，需要由外部专家和使用者进行评价。工程交付后，还要经受时间和应用的评判。同学们，新时代已经来临！新工业革命正在悄悄向我们走来。如同18世纪以机械化为特征的第一次工业革命、19世纪以电气化为特征的第二次工业革命、20世纪以信息化致同学们致同学们 I为特征的第三次工业革命，21世纪人类将开启以智能化为特征的第四次工业革命。人类总是先在观察或实践中发现规律，在此基础上发明了技术，进而推动技术的应用与发展。人们发现了质能关系，发明核技术；发现了受激辐射规律，发明激光技术；发现了光纤中光传输规律，发明光通信技术；发现了电磁波规律，发明无线通信技术；发现了半导体光跃迁规律，发明半导体照明技术；等等。先进技术为构建人类绚丽文明打下基础。谁掌握了规律，谁发明了技术，谁就获得了主导权。智能制造是新工业革命的重要特征，而通用技术是智能制造的基础课程之一。同学们，机遇和挑战在等待着我们！通用技术课程必修内容包括“技术与设计1”“技术与设计2”2个模块，它们分别从技术和设计的角度阐述通用技术的一般概念，并通过实践来帮助同学们体验技术与设计的内涵。选择性必修内容包括“技术与生活”“技术与工程”“技术与职业”和“技术与创造”4个系列11个模块。整体框架由图0-1表示。学习这门课程要注重掌握概念和加强实践，尤其要通过动手实践，来培养自己的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。学习本分册后，能感知生活中技术现象的普遍性和重要性，熟悉技术设计的一般过程，能运用一定的设计分析方法，制定符合要求的方案，学习技术的性质、技术的设计、方案与实现、交流与评价等，进而形成积极的技术价值观，为深化对技术的基本认识、形成基本的学科核心素养奠定基础。编 者2019年8月图 0-1 课程内容整体框架生活工程职业创造智能家居应用设计服装及其设计现代家政技术技术与职业探索职业技术基础机器人设计与制作工程设计基础电子控制技术基元技术创造力开发与技术发明产品三维设计与制造科技人文融合创新专题力技术电技术磁技术光技术声技术热技术控制的设计系统的设计流程的设计结构的设计技术与设计2交流与评价方案与实现技术的设计技术的性质技术与设计1通用技术人类科学活动和生产实践II技术与设计 1第一章 技术及其性质 1第 1 节 走进技术 21.1 现代技术 31.2 技术的体系结构 61.3 技术的产生和发展 8第 2 节 技术的性质 132.1 技术的基本性质 132.2 技术的其他性质 16第 3 节 技术的应用 193.1 技术与设计 193.2 技术与自然 213.3 技术与社会 23第二章 技术设计及表达 29第 1 节 技术设计的一般过程 301.1 发现与明确问题 301.2 构思设计方案 331.3 表达设计意图 361.4 制作原型或模型 371.5 编写设计说明 39第 2 节 技术设计原则、分析与优化 432.1 设计原则 432.2 设计分析 432.3 设计优化 50第 3 节 技术设计的表达 563.1 简单图样识读 563.2 草图 593.3 三视图 623.4 计算机辅助制图 74目 录目录 I第三章 工艺及方案实现 83第 1 节 方案实现的材料 841.1 材料及分类 841.2 材料的性能 851.3 材料的选择与规划 891.4 常见材料的连接 93第 2 节 工艺技术基础 972.1 金属加工技术 972.2 木工技术 1102.3 电子电工技术 1142.4 数字化加工设备 118第 3 节 技术产品的组装与调试 1213.1 技术产品的组装 1213.2 技术产品的调试 124第四章 技术交流与评价 129第 1 节 技术交流 1301.1 技术交流的意义 1301.2 技术交流的语言 1301.3 技术交流的内容 131第 2 节 技术标准及试验 1352.1 技术标准 1352.2 技术试验 1402.3 试验数据记录与分析 1452.4 试验报告 148第 3 节 技术评价 1493.1 技术的功用性与可靠性评价 1493.2 技术的创新性与文化性评价 1523.3 技术的知识产权与保护评价 1543.4 评价报告 156II技术与设计 1技术是指从人类需求出发，秉持一定的价值理念，运用各种物质及装置、工艺方法、知识技能与经验等，实现一定使用价值的创造性实践活动。那么，怎样正确理解技术？为什么要学技术？技术从何而来？有什么用？技术如何发展？技术的价值是如何实现的？技术与人、自然和社会是怎样的关系？通过本章的学习，能帮你找到这些问题的答案，并且在学习和实践过程中，培养或形成技术意识、工程思维等通用技术学科核心素 养。第一章 技术及其性质第 1 节走进技术第 2 节技术的性质第 3 节技术的应用从刀耕火种的时代开始，技术就与人类的生活息息相关。利用技术制造的产品满足了人类不断发展变化的需求或愿望。远古时期，钻木取火使人类的祖先掌握和发展了烹饪、制陶、冶炼等技术。中国古代的造纸术、活字印刷术、指南针和火药等重要发明，不仅满足了当时人类书写、传播知识等需求或愿望，而且极大地推动了人类文明向前发展。近现代以来，经过蒸汽提供动力技术、电力驱动技术、电子与信息技术等工业革命，人类文明再一次向前大发展。技术引领我们进入现代社会，如图1-1所示。第 节 走进技术11.感知生活中技术现象的普遍性和重要性。2.了解技术的体系结构。3.知道技术的来源，技术发展的机制和规律。学习目标图1-1 技术引领我们进入现代社会2技术与设计 11.1 现代技术一、身边的技术技术与我们的生活休戚与共。我们的衣食住行、工作、学习、娱乐都离不开技术，如图1-2所示。我们身上的衣服是利用现代纺织技术制造的布料缝制而成的；我们吃的食物是利用现代农业技术栽培或养殖的；我们的住房是利用现代建筑技术建造的；我们乘坐的交通工具是利用现代交通运输技术制造的；我们用的手机、计算机是利用现代电子与信息技术生产的，还有机器人、自动化设备等智能产品，使人们的工作和学习更加高效，从而有更多的娱乐时间。我们生活在一个丰富多彩的技术世界里。请同学们思考和讨论身边有哪些技术和技术产品，分别满足了人们的哪些需求，并举例说 明，完成表1-1。讨论&交流图1-2 丰富多彩的技术世界技术名称技术产品满足了人的需求交通运输技术汽车、高铁、飞机等满足出行方便、快捷、舒适等需求，飞机还实现了过去人们的飞翔愿望 表1-1 身边的技术举例第一章 技术及其性质 3二、现代技术的发展历程技术具有时代性，现代技术是相对以前的技术而言的。现代技术是在现代科学基础上开发的技术，它起源于20世纪40年代，与以前的技术有明显的不同。现代技术越来越多地运用科学发展的成果，使科学研究与技术开发合为一体，形成了科学、技术与生产的一体化过程。20世纪初，物理学家提出了量子概念，建立了量子力学。美国贝尔实验室的研究人员经过多年的努力，终于在20世纪40年代末将量子力学中的原理物化，成功开发晶体管。在晶体管微型化的基础上，用半导体材料制作成组件及集成电路，形成了半导体技术。半导体技术为智能技术的发展提供了元器件上的保证，使计算机、智能手机等智能产品性能突飞猛进。智能技术的发展又使工业生产的自动化程度越来越高，形成如图1-3所示的智能制造生产线，并且推动人工智能技术 的形成。现代技术发展的特点和趋势是：一方面，渗透到现代人类生活的方方面面，提升人们的生活品质，改变人们的生活方式；另一方面，向高精尖技术方向迅速突进，形成核心技术。三、现代技术的重要性和应用现代技术，特别是核心技术，是国家核心竞争力，是国家安全的保障。核心技术必须靠自力更生。只有把核心技术掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。制造业是现代技术的综合应用，它是国民经济的主体，是立国4技术与设计 1图1-3 智能制造生产线之本、强国之基。为了推动我国制造业的发展，国务院发布实施从制造大国到制造强国的产业转变战略部署，如图1-4所示。在国际上，现代技术的应用也受到各国政府的重视。例如，德国政府在2013年4