高中通用技術(shù)全套知識點整理

高中通用技術(shù)全套知識點整理

第一章技術(shù)及其性質(zhì)一、技術(shù)的巨大作用1、技術(shù)的起源：技術(shù)源于原始人類的基本需求，如尋找、生產(chǎn)食物、制作衣服和與野獸搏斗等。這時的技術(shù)并不是以科學知識為基礎的。技術(shù)具有保護人、解放人和發(fā)展人的作用。例如，原始人隨身攜帶石器保護自己，現(xiàn)代人不再恐慌瘧疾、天花、肺結(jié)核等疾?。蛔孕熊嚒?nèi)燃動力、電力、手機等解放了人的體力和信息傳遞；愛迪生、袁隆平等人的技術(shù)發(fā)明推動了人的發(fā)展。2、技術(shù)的定義：技術(shù)是人類為滿足自身的需求和愿望對大自然進行的改造，是人類改造大自然的工具和方法。3、技術(shù)與科學的區(qū)別與聯(lián)系：科學是通過各種方法和實驗發(fā)現(xiàn)規(guī)律、理論，并予以驗證和公式化的知識體系。技術(shù)則是人類為了滿足自身的需要和愿望對大自然進行的改造。例如，瓦特發(fā)明蒸汽機、貝爾發(fā)明電話、恩格爾巴特發(fā)明鼠標、居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳等都是技術(shù)的發(fā)明?？茖W回答“是什么”“為什么”的問題，技術(shù)更多地回答“怎么辦”的問題?？茖W促進了技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)推動了科學的進步。4、技術(shù)的巨大影響：技術(shù)對生活、生產(chǎn)、文化等方面的影響是促進社會的發(fā)展、豐富社會文化內(nèi)容、改變社會生活方式，是推動社會發(fā)展和文明進步的主要動力之一。同時，技術(shù)對自然的價值也很重要。依靠技術(shù)，人類得以利用自然和改造，并與自然保持和諧共處的友好關(guān)系，例如都江堰、南水北調(diào)、西氣東輸?shù)?。人類利用技術(shù)開發(fā)、改造自然時，應把握合理的尺度，要注意對自然的保護，不能忽視技術(shù)或產(chǎn)品對環(huán)境可能造成的負面影響。技術(shù)的發(fā)展給自然環(huán)境帶來了問題，但也給解決這些問題提供了可能，例如物料的再循環(huán)工藝。5、技術(shù)的基本特性：技術(shù)的基本特性包括目的性、創(chuàng)新性、綜合性、兩面性和專利性。技術(shù)的發(fā)展需要不斷地創(chuàng)新，運用多種學科知識，有利有弊，同時也需要專利權(quán)的保護。6、知識產(chǎn)權(quán)：知識產(chǎn)權(quán)是人們基于自己的智力活動創(chuàng)造的成果和經(jīng)營活動的標記、信譽而依法享有的權(quán)利。狹義的知識產(chǎn)權(quán)包括著作權(quán)、專利權(quán)、商標權(quán)三部分。專利在產(chǎn)權(quán)保護制度下對技術(shù)活動的重要性知識產(chǎn)權(quán)制度允許專利所有權(quán)人對專利技術(shù)具有一定的性，使其專利技術(shù)和產(chǎn)品在一定時間內(nèi)獨占市場，從而得到豐厚的回報，保持發(fā)明創(chuàng)造的積極性，使技術(shù)創(chuàng)新活動趨向良性循環(huán)。專利具有獨占性、時間性和地域性的特征。發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設計專利是三種不同類型的專利，它們的保護期限分別為20年、10年和10年。專利申請的步驟包括提交申請、受理、初審、公布、實審和授權(quán)。技術(shù)的源泉是發(fā)明和革新。發(fā)明是創(chuàng)造新事物，而革新則是對舊技術(shù)的改進和提高。技術(shù)和產(chǎn)品的不斷進步與完善離不開發(fā)明和革新。設計是技術(shù)的關(guān)鍵。技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑是設計，因為設計是研究解決問題的方法。技術(shù)創(chuàng)新的來源有計劃有步驟的設計和偶然的發(fā)現(xiàn)。發(fā)明和革新的結(jié)果是以新技術(shù)取代舊的和落后的技術(shù)。設計是基于一定設想的、有目的的規(guī)劃及創(chuàng)造活動，如書寫工具的發(fā)展和電動剃須刀的發(fā)展。技術(shù)和設計之間存在著相互促進的關(guān)系。設計是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的橋梁和紐帶，促進技術(shù)的革新。技術(shù)是設計的平臺，沒有技術(shù)作基礎，設計將難以表現(xiàn)和實現(xiàn)。技術(shù)更新為設計提供更廣闊的發(fā)展空間，促進人們設計思維和手段的發(fā)展。人機關(guān)系是指人與物品或環(huán)境之間的相互關(guān)系。在設計中，人機關(guān)系的考慮是非常重要的。設計中的人機關(guān)系主要體現(xiàn)在人們使用物品時的舒適度和便利性。"機"指的是計算機、機器、工具、儀器、儀表、設備、設施、家具、交通車輛以及勞動保護用具等。在人機關(guān)系中，往往存在復雜的多方面關(guān)系，不一定要有接觸，例如開門和乘電梯。人機關(guān)系在設計中要實現(xiàn)四個目標：高效人機協(xié)調(diào)，提供人的工作效率；健康長期使用，產(chǎn)品對人的健康不造成不良影響；舒適產(chǎn)品使用中，人體能處于自然狀態(tài)，感覺舒適；安全產(chǎn)品對人的身體不構(gòu)成生理上的傷害。在設計中，如何合理運用人機關(guān)系？首先應明確設計涉及哪些人機關(guān)系，其次要考慮這些人機關(guān)系涉及哪些因素和技術(shù)指標。此外，還應注意處理以下方面的關(guān)系：普通人群和特殊人群，靜態(tài)的人與動態(tài)的人，人的心理需求和人的生理需求，以及信息的交互。要成為一名優(yōu)秀的設計師，需要培養(yǎng)正確的思維方式。發(fā)散思維可以從多個角度、多個層次來探討解決問題的方法，定勢思維則會束縛思想，逆向思維則采用與正向思維相反的方法來解決問題。設計的基本方法和基礎知識包括技術(shù)設計的種類和設計的八個基本原則。技術(shù)設計的種類包括原創(chuàng)性設計、改進性設計和綜合性（組合）設計。設計的八個基本原則是創(chuàng)新、科學、需要和實用、經(jīng)濟、美觀、道德、安全性和技術(shù)規(guī)范，同時也需要考慮可持續(xù)發(fā)展、最優(yōu)化、可靠性、工程心理學和生理學、通用標準性和時效性原則。標準件是按照統(tǒng)一的形狀、大小、公差、技術(shù)要求等生產(chǎn)的零件和部件，如國家標準的螺釘、螺母、墊圈、齒輪等。選用標準件的作用是簡化制作過程，實現(xiàn)通用通換。設計的一般過程包括發(fā)現(xiàn)與明確問題，制定設計方案，制作模型或原型，測試、評估及優(yōu)化，產(chǎn)品的使用和維護。設計交流的技術(shù)語言包括口頭語言、書面語言、技術(shù)符號、技術(shù)圖紙、圖樣、圖表、模型、原型、效果圖等。這些都是設計交流的技術(shù)語言。機械制圖與圖紙的識讀需要了解投影和投影法。投影指物體在光線的照射下在地面或墻面上出現(xiàn)影子，投影法是指用物體投影的方法和原理來表示物體的形狀和大小。正投影是投影光線與投影面垂直的投影，投影光線必須是互相平行的投影線。視圖是用正投影法得到的物體的投影。正投影有真實性、積聚性和收縮性等特性。三視圖是指用三個相互垂直的投影面中的視圖來表示物體的形狀和大小。三視圖的規(guī)律是長對正、高平齊、寬相等。一般的機械加工圖以三視圖的形式來表達機械加工方法的一種技術(shù)圖樣，是完成產(chǎn)品機械加工的主要依據(jù)。它通常由三視圖及其尺寸標注、必要的其他視圖、標題欄和文字說明幾部分組成。尺寸數(shù)字的標注是豎直方向往上標注，水平方向往字頭的左邊標注，半圓以上標直徑。在挑選材料時，需要了解材料的分類。天然材料如竹子等優(yōu)點是安全、無害，缺點是生長周期長，破壞環(huán)境和生態(tài)平衡。金屬材料如銅、鐵、金、銀等優(yōu)點是機械性能好，有韌性、可塑性，容易加工，可大量生產(chǎn)，缺點是冶煉時消耗大量能源，產(chǎn)生廢水、廢氣等污染環(huán)境?；瘜W材料如油漆、涂料、塑料等優(yōu)點是穩(wěn)定、耐用性能好，缺點是生產(chǎn)過程產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，塑料不易降解，污染環(huán)境。復合物質(zhì)如各類鋁合金、玻璃等優(yōu)點是有特殊的性能，如鋁合金即輕又硬，缺點是生產(chǎn)制造困難。新材料指納米材料、高溫超導材料等優(yōu)點是有新的特性，如超導電性能，缺點是難生產(chǎn)，成本高。材料的特性包括可塑性、彈性、耐腐蝕性和其他特性，如光學特性、放射性和硬度特性。元器件是指在電子和電器產(chǎn)品中廣泛使用的某一功能部件，由于使用方便、制作過程簡化和成本節(jié)約的需求，單獨設計和生產(chǎn)了這種零部件。在選擇材料時，應堅持合理、合適的原則，既不要太高以浪費，也不要太低以達不到要求。應盡量選擇標準件和元器件以節(jié)約成本和能源，并盡量選用可再生的資源和再生周期短的資源。技術(shù)試驗是從技術(shù)角度對材料、元器件及整機產(chǎn)品進行測試和試驗，其方法包括實物實驗、對比實驗、模擬實驗和計算機仿真實驗。在設計過程中，設計者需要發(fā)現(xiàn)和明確問題，判斷問題是否能夠解決、當前是否可以解決以及是否值得解決。信息的收集應全面、真實準確。工藝是利用工具和設備對原材料、半成品進行技術(shù)處理，使之成為產(chǎn)品的方法，包括加工過程和加工方法。常用的工藝種類包括零部件加工工藝和零部件裝配工藝，其中零部件加工工藝包括切削加工工藝、成型加工工藝和澆鑄及模塑加工工藝。零部件裝配工藝是將兩件以上的零部件暫時或永久地結(jié)合在一起的加工方法。常見的裝配方法包括粘接、焊接、榫接、釘接、鉚接和螺接等。其中，鉸連接是被連接的構(gòu)件在連接外不能相對移動，但可相對轉(zhuǎn)動，例如門與門框的連接。剛連接是被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動，例如榫接、膠接和焊接等。表面涂飾工藝是指在工件表面施以保護性或裝飾性處理的加工方法。例如木材表面涂油漆、貼木皮、貼塑料皮處理，汽車表面防銹和噴漆處理，陶瓷表面上釉處理等。表面刷光工序包括準備、粗處理和細處理。為了進行加工，需要認識一些加工的工具。例如鋸割時要注意站位和握鋸姿勢的正確性，推鋸加壓而回拉不加壓，鋸程要長，推拉要有節(jié)奏。銼削時要注意身體和手臂動作的協(xié)調(diào)，左手施壓要由大變小，右手施壓要由小變大，使銼刀平衡而不上下擺動。在模型和原型的制作中，原型通常是樣品，有時也是最終的產(chǎn)品。它是第一個能全面反映產(chǎn)品的功能和性能的產(chǎn)品。例如設計一款新型的汽車時通常要制作出一輛汽車的原型，以評估該款汽車的安全性、美觀性、人機工程學、可制造性和可維護性等。而模型則是在多數(shù)情況下由于資金、材料、場地等條件的限制不能直接制作出原型，只能使用仿真材料和精密的加工手段，按照一定的比例加工制作出尺寸精確、材質(zhì)逼真的模型。設計的交流是非常重要的。通過交流可以改進設計中的不足之處，消除設計中存在的隱患，選出最佳的設計方案，可以將自己的設計變成產(chǎn)品服務社會。常用的設計交流方式包括文本、圖紙、表格、設計模型、口頭語言、計算機演示和網(wǎng)頁等。在設計師和用戶的交流中，產(chǎn)品說明的重要性不可忽視。設計師通常不能和用戶直接交流，只有通過用戶手冊和產(chǎn)品說明書向用戶傳遞信息，因此生產(chǎn)商必須為用戶提供用戶手冊或說明書，以防止用戶由于產(chǎn)品信息缺乏而導致利益受損。說明書或用戶手冊的編寫內(nèi)容也需要適當了解。結(jié)構(gòu)是可以承受一定應力的物體形態(tài)，結(jié)構(gòu)可以抵抗引起形狀和大小改變的力。了解結(jié)構(gòu)的概念對于設計非常重要。作用在結(jié)構(gòu)和構(gòu)件上的五種力的形式包括拉力、壓力、剪切力、彎曲力和扭轉(zhuǎn)力。椅子的組成部分包括椅面、椅背、椅腿和橫檔，這些部件或零件在工程中稱為構(gòu)件。在外力作用下，結(jié)構(gòu)會發(fā)生幾何形狀的改變，構(gòu)件的形狀和大小也會有改變，這些改變在工程上稱為變形。根據(jù)物體的結(jié)構(gòu)形態(tài)，結(jié)構(gòu)分為實體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)三種基本類型。實體結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)，主要承受壓力。框架結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)體由細長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，既可承受拉力，也可以承受壓力。殼體結(jié)構(gòu)是指層狀的結(jié)構(gòu)，通過外殼傳遞力和承受外力，能將力均勻擴散。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀、支撐面積的大小和重心位置密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)的強度是通過構(gòu)件和材料實現(xiàn)的，構(gòu)件在外力的作用下會發(fā)生形變，此時構(gòu)件內(nèi)部各質(zhì)點之間會發(fā)生相互作用力，這種作用力叫作內(nèi)力。在工程技術(shù)中不允許構(gòu)件在正常使用的情況下被破壞，要求構(gòu)件和材料具有抵抗破壞的能力，這種能力叫強度。構(gòu)件單位面積所受的內(nèi)力叫做應力。在設計中，常用應力的大小來表示強度，應力越大，強度越大；應力越小，強度越小。應力的計算公式為σ=N/A，其中N為內(nèi)力，A為橫截面積。應力的單位是帕，一般使用MPa；內(nèi)力的單位是牛頓，橫截面積的單位是平方米。經(jīng)典結(jié)構(gòu)設計的欣賞與評價可以從技術(shù)角度和文化角度兩個角度進行。在設計產(chǎn)品時，需要考慮技術(shù)和文化兩個角度。技術(shù)角度包括使用功能、穩(wěn)固耐用、造型設計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料合理性、工藝精湛程度等。文化角度則包括文化寓意與傳達、美學原則、反映時代、民族、習俗方面特征、個性特征等。了解流程是設計中不可或缺的一部分。流程是指一項活動或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進行的程序，包含環(huán)節(jié)（步驟）與時序（時間順序）。工作流程是反映要完成一件事情、一項任務而要進行的一系列有序的工作或活動的全過程，而工藝流程則反映了從原料投入到成品產(chǎn)出，通過一系列加工環(huán)節(jié)，順序進行生產(chǎn)或制造某種產(chǎn)品的全過程。流程的基本組成包括具體的環(huán)節(jié)和時序的關(guān)系。時序是指過程的經(jīng)歷中，各環(huán)節(jié)按照一定的時間順序先后出現(xiàn)、完成，而環(huán)節(jié)則是指活動或事件在其發(fā)展的過程中，依據(jù)某種特征或方式，可將該過程分解為若干個小過程，稱這些小過程為環(huán)節(jié)。流程設計的步驟包括設計的目的、分析流程的各種因素、模擬或測試流程的運行情況并修改和調(diào)整、寫出說明書等。流程的優(yōu)化是設計和實施流程的過程中不可或缺的一部分。在設計和實施流程的過程中，經(jīng)常需要進行不斷的修改和完善，這種對流程修改的過程，叫做流程的優(yōu)化。其目的是提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、保證安全生產(chǎn)等。流程優(yōu)化的內(nèi)容包括工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化等。第三單元：系統(tǒng)與設計一、認識系統(tǒng)1、系統(tǒng)的含義：系統(tǒng)是由兩個或兩個以上相互聯(lián)系、相互作用的元素所組成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機整體。構(gòu)成系統(tǒng)必須具備三個條件：至少有兩個或兩個以上的要素（部分），要素之間互相聯(lián)系、互相作用，形成一個整體，整體具有的功能是各個要素的功能中所沒有的。例如，鞋架不屬于系統(tǒng)的構(gòu)成條件是應該具有合理的外形。系統(tǒng)和子系統(tǒng)：系統(tǒng)有大有小，有簡單有復雜。任何系統(tǒng)都是由子系統(tǒng)組成。子系統(tǒng)各具功能，它們之間相互依賴和相互作用，共同完成系統(tǒng)的整體功能。例如，人體系統(tǒng)是由呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、分泌系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。元素：是構(gòu)成系統(tǒng)的最基本單位。系統(tǒng)的分類：按照系統(tǒng)組成元素的性質(zhì)：自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)、復合系統(tǒng)。按照系統(tǒng)的組成元素存在的形態(tài)：實體系統(tǒng)、概念系統(tǒng)。按照系統(tǒng)的運動狀態(tài)：動態(tài)系統(tǒng)、靜態(tài)系統(tǒng)。按照系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系：封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)。子系統(tǒng)和元素：子系統(tǒng)可以層層分解成元素。元素與子系統(tǒng)是相對而言的。例如，肺是組成人體呼吸系統(tǒng)的子系統(tǒng)，也是組成人體的元素。2、系統(tǒng)的分類：按照系統(tǒng)組成元素的性質(zhì)：自然、人工、復合系統(tǒng)。按照系統(tǒng)組成元素的存在形態(tài)：實體、概念。按照系統(tǒng)的運動狀態(tài)：動態(tài)、靜態(tài)。按照系統(tǒng)和外部環(huán)境的關(guān)系狀態(tài)：開放、封閉。二、系統(tǒng)分析的基本方法1、系統(tǒng)的基本特性：(1)整體性：是系統(tǒng)的最基本的特性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的思想和方法。(2)相關(guān)性：構(gòu)成系統(tǒng)的各元素之間是相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴、相互影響的關(guān)系，是彼此相關(guān)的。例如，人體的各個器官功能實現(xiàn)和人體的整體功能。(3)目的性：任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實現(xiàn)一定的功能，這是區(qū)別不同系統(tǒng)的主要標志。例如，汽車的速度和耗油量。三、系統(tǒng)設計的基本原則1、系統(tǒng)設計的目標：系統(tǒng)設計的目標是滿足用戶需求，提高系統(tǒng)的性能和效率，降低成本和風險。2、系統(tǒng)設計的基本要素：系統(tǒng)設計的基本要素包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)性能指標、系統(tǒng)界面和系統(tǒng)安全等方面。3、系統(tǒng)設計的基本原則：系統(tǒng)設計的基本原則包括系統(tǒng)的可靠性、可維護性、可擴展性、可移植性、可重用性和可測試性等方面。4、技術(shù)優(yōu)化：技術(shù)優(yōu)化的主要手段是在不改變工藝的條件下，將某些環(huán)節(jié)的串行改為并行，以縮短加工時間。5、質(zhì)量優(yōu)化：質(zhì)量優(yōu)化的主要目的是提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品的成本和風險。例如，洗衣流程的優(yōu)化可以提高洗衣效率，降低洗衣成本。1、系統(tǒng)的特征系統(tǒng)是由多個部分組成的整體，這些部分相互聯(lián)系、相互作用，共同完成系統(tǒng)的整體功能。系統(tǒng)具有以下特征：互動性：系統(tǒng)內(nèi)部各部分相互作用，產(chǎn)生動態(tài)的變化。例如：人體內(nèi)部各器官之間的相互作用。開放性：系統(tǒng)存在于一定的環(huán)境中，與外界進行物質(zhì)、能量和信息的交換。例如：企業(yè)與市場的交互作用。層次性：系統(tǒng)分為多個層次，每個層次具有獨立的功能，但又相互關(guān)聯(lián)，共同完成系統(tǒng)的整體功能。例如：人體的各個系統(tǒng)、自然環(huán)境的綜合治理。環(huán)境適應性：系統(tǒng)必須適應外部環(huán)境的變化，不斷進行物質(zhì)、能量和信息的交換。例如：變色龍改變顏色適應環(huán)境、雷鳥的羽毛適應不同的氣候環(huán)境。2、系統(tǒng)分析及其步驟系統(tǒng)分析是系統(tǒng)思想和分析方法的結(jié)合，研究的對象多種多樣，但有基本的步驟和原則。系統(tǒng)分析的原則包括：整體性：先分析整體，再分析局部，注重長遠規(guī)劃?？茖W性：有嚴格的工作步驟，