必修 技術(shù)與設(shè)計(jì)2 第三章 系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)（含答案解析）

通用技術(shù)必修2技術(shù)與設(shè)計(jì)2第三章系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)一、章節(jié)體系二、知識點(diǎn)3.1認(rèn)識系統(tǒng)(一)認(rèn)識系統(tǒng)系統(tǒng)無論大或小，簡單或復(fù)雜，都具備3個(gè)基本特征：①至少由兩個(gè)或兩個(gè)以上的部分（要素）組成；②部分（要素）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定的結(jié)構(gòu)形式組成一個(gè)整體；③整體具有局部所沒有的特定功能。系統(tǒng)是指由兩個(gè)或者兩個(gè)以上相互聯(lián)系、相互作用的部分（要素）所組成的，具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體。1．系統(tǒng)與子系統(tǒng)任何系統(tǒng)都是它所從屬的更大范圍、更高一級系統(tǒng)的子系統(tǒng)。子系統(tǒng)各具功能，相互依賴、相互作用，共同實(shí)現(xiàn)上一級系統(tǒng)的整體功能。2．子系統(tǒng)與元素元素是系統(tǒng)分解的最后層次或基本單元。要素是指構(gòu)成系統(tǒng)的主要元素。3．系統(tǒng)的分類根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，從不同的角度，系統(tǒng)可以劃分為不同的類型。按元素組成性質(zhì)：自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)、復(fù)合系統(tǒng)。自然系統(tǒng)同天然形成，人工系統(tǒng)由人建立，既有天然又有人工的稱為復(fù)合系統(tǒng)。按元素存在形態(tài)：實(shí)體系統(tǒng)、概念系統(tǒng)。由物質(zhì)構(gòu)成的叫實(shí)體系統(tǒng)，由概念、原理、原則、理論、方法等非物質(zhì)構(gòu)成的叫概念系統(tǒng)。按系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、靜態(tài)系統(tǒng)。按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系：開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)。(二)系統(tǒng)的主要特性1．系統(tǒng)具有整體性系統(tǒng)的整體性是系統(tǒng)的最基本的屬性。系統(tǒng)的組成部分（要素）是構(gòu)成系統(tǒng)整體的前提和基礎(chǔ)，沒有部分就沒有整體。系統(tǒng)的組成部分（要素）要在整體中才能發(fā)揮其各自的作用，但系統(tǒng)不是各個(gè)組成部分（要素）的簡單相加。系統(tǒng)整體功能不等于其組成部分功能之和。2．系統(tǒng)具有功能性（蘇教版表述為目的性）系統(tǒng)都是以實(shí)現(xiàn)某種功能為目的的，這正是區(qū)別不同系統(tǒng)的標(biāo)志。系統(tǒng)的目的一般通過更具體的目標(biāo)來體現(xiàn)，系統(tǒng)的多個(gè)目標(biāo)有時(shí)不完全一致甚至互相矛盾，這就需要協(xié)調(diào)，尋求平衡或折中的辦法，從而達(dá)到整體最佳的效果。3．系統(tǒng)具有相關(guān)性系統(tǒng)內(nèi)各部分（要素）之間、部分（要素）與系統(tǒng)整體之間存在著相互依賴和相互制約的特定關(guān)系，某一個(gè)部分（要素）的變化，會引起其他部分（要素）和系統(tǒng)整體的變化。4．系統(tǒng)具有環(huán)境適應(yīng)性系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，必然要與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化會相應(yīng)地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)部各部分（要素）的變化。系統(tǒng)具有適應(yīng)環(huán)境的變化、保持原有功能的特性。5．系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性（蘇教版）系統(tǒng)都是動(dòng)態(tài)的，處在運(yùn)動(dòng)變化和發(fā)展之中。3.2系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析是系統(tǒng)思想與分析方法的結(jié)合，即把要解決的問題作為一個(gè)系統(tǒng)加以詳盡地考察，并采用科學(xué)合理的方法對系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析、試驗(yàn)和比較，從而提出可行性方案，使系統(tǒng)發(fā)揮整體功能，達(dá)到理想的總體目標(biāo)。系統(tǒng)分析是指為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進(jìn)方案的過程。（蘇教版）（一）系統(tǒng)的思想方法系統(tǒng)的特性構(gòu)成系統(tǒng)的基本思想。包括整體性、功能性、相關(guān)性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性等。（二）系統(tǒng)分析的基本方法系統(tǒng)分析基本方法的主要步驟：①闡明問題，確定目標(biāo)；②分析研究，制訂方案；③評價(jià)比較，確定最佳方案。（三）系統(tǒng)分析的主要原則系統(tǒng)分析的主要原則有：整體性原則、科學(xué)性原則、綜合性原則。1．整體性原則系統(tǒng)分析首先要著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一個(gè)階段；先看長遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。2．科學(xué)性原則一方面要有嚴(yán)格的工作步驟，另一方面應(yīng)盡可能地運(yùn)用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析，使決策的過程和結(jié)果更具說服力。3．綜合性原則當(dāng)系統(tǒng)存在若干個(gè)目標(biāo)時(shí)，應(yīng)將目標(biāo)排出優(yōu)先次序，首先選取最優(yōu)先的目標(biāo)，然后盡可能在不損害第一個(gè)目標(biāo)的前提下完成下一個(gè)目標(biāo)。這需要目標(biāo)之間進(jìn)行權(quán)衡，綜合分析，統(tǒng)籌兼顧。3.3系統(tǒng)的優(yōu)化（一）系統(tǒng)優(yōu)化的意義系統(tǒng)的優(yōu)化就是在給定條件下，通過一定的手段和方法，使系統(tǒng)獲得更佳功能或更佳效益的過程。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、財(cái)力達(dá)到最小。（二）影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素系統(tǒng)優(yōu)化的因素：對系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件：對系統(tǒng)優(yōu)化起著限制作用，并且不能人為調(diào)節(jié)的因素。通常包括設(shè)計(jì)的條件和外部環(huán)境條件。系統(tǒng)優(yōu)化是一個(gè)不斷驗(yàn)證、完善的過程。系統(tǒng)的優(yōu)化不僅要注重系統(tǒng)中組成部分（要素）的優(yōu)化，還要注重組成部分（要素）之間、組成部分（要素）與整體之間的協(xié)調(diào)和連接的有序性。（三）系統(tǒng)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化在未能建立優(yōu)化目標(biāo)與影響因素的數(shù)學(xué)關(guān)系時(shí)，無法得出量化的目標(biāo)值，只能通過定性分析或估計(jì)尋求較為滿意的結(jié)果。而系統(tǒng)的最優(yōu)化通常是解決在一定約束條件下，尋求系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)達(dá)到最大值或最小值，一般要建立數(shù)學(xué)模型。3.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法1．確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)及性能指標(biāo)2．基本的設(shè)計(jì)分析

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的約束條件。（2）了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理。3．制訂設(shè)計(jì)方案（1）確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。（2）子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能確定。4．系統(tǒng)總體技術(shù)設(shè)計(jì)合理解決子系統(tǒng)之間的矛盾，加強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與環(huán)境的協(xié)調(diào)配合。5．組裝及測試6．系統(tǒng)的優(yōu)化。（1）分析影響系統(tǒng)的主要因素，提高運(yùn)行效果。（2）設(shè)計(jì)方案的不斷驗(yàn)證和完善。7．系統(tǒng)的評價(jià)及改進(jìn)。三、學(xué)業(yè)測試一、單選題1．ETC是智能交通系統(tǒng)的功能之一，它特別適合在高速公路或交通繁忙的橋隧環(huán)境下使用。下面關(guān)于ETC的描述正確的是A．ETC是電子停車收費(fèi)系統(tǒng) B．ETC是電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)C．安裝ETC的車輛通過收費(fèi)站時(shí)不用繳費(fèi)D．ETC辦理程序繁瑣、可使用場景少，沒有發(fā)展空間【答案】：B【解析】：ETC是電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的簡稱，其余說法均不對。2．重慶火鍋，又稱為毛肚火鍋或麻辣火鍋，是中國傳統(tǒng)飲食方式，起源于明末清初的重慶嘉陵江畔、朝天門等碼頭船工纖夫的粗放餐飲方式。原料主要是牛毛肚、豬黃喉、鴨腸、牛血旺等。組成火鍋湯汁的元素不會有A．辣豆瓣 B．辣椒C．牛油 D．牛血旺【答案】：D【解析】：牛血旺是火鍋的菜品之一，不是組成火鍋湯汁的元素。3．2020年線上中國國際智能產(chǎn)業(yè)博覽會9月15日在重慶開幕，借助虛擬建模技術(shù)，設(shè)置線上重慶、智能產(chǎn)品、智能制造、智能應(yīng)用、智能技術(shù)和區(qū)域合作六個(gè)虛擬展區(qū)。關(guān)于六個(gè)虛擬展區(qū)的說法正確的是A．智能制造是線上重慶的子系統(tǒng)B．智能應(yīng)用子系統(tǒng)不能再細(xì)分C．虛擬展區(qū)包括六個(gè)子系統(tǒng)D．智能產(chǎn)品是指軟件系統(tǒng)【答案】：C【解析】：A項(xiàng)均為子系統(tǒng)，B項(xiàng)系統(tǒng)與子系統(tǒng)具有相對性，一般可再分，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)智能產(chǎn)品應(yīng)為硬件和軟件相結(jié)合的系統(tǒng)。4．某能源公司開發(fā)了一種新型太陽能能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)屋瓦與太陽能電池板相結(jié)合，并與樓內(nèi)已有的供熱系統(tǒng)相連接，為使用者提供電能和熱能。下列關(guān)于這種新型太陽能能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的說法不恰當(dāng)?shù)氖茿．該系統(tǒng)利用太陽能供電和供熱，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的原則B．該系統(tǒng)是為使用者提供電能和熱能而設(shè)計(jì)的，體現(xiàn)了系統(tǒng)的目的性C．若遇上陰雨天氣，該系統(tǒng)可用儲存的能量為使用者供電、供熱，體現(xiàn)了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性D．供熱系統(tǒng)是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的子系統(tǒng)【答案】：D【解析】：供熱系統(tǒng)與太陽能發(fā)電均為能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的子系統(tǒng)。5．如圖所示的是重慶陳家坪汽車站自助售票系統(tǒng)，該系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通訊、智能自動(dòng)化技術(shù)于一體的人機(jī)交互設(shè)備，無人值守、操作簡便、查詢便捷。該售票系統(tǒng)優(yōu)化屬于A．質(zhì)量優(yōu)化 B．工期優(yōu)化C．技術(shù)優(yōu)化 D．組織優(yōu)化【答案】：C【解析】：利用技術(shù)手段或設(shè)備對流程進(jìn)行優(yōu)化，符合技術(shù)優(yōu)化的定義。6.以下關(guān)于系統(tǒng)的敘述，正確的是A．系統(tǒng)是一個(gè)整體，是具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體B．在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的組分（元素）各自獨(dú)立工作C．系統(tǒng)的目的性是指每個(gè)系統(tǒng)都具有各自特殊的功能D．系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)外部環(huán)境的變化，并保持原有的部分功能【答案】：A【解析】：A項(xiàng)是系統(tǒng)整體性的體現(xiàn)，B項(xiàng)中各元素相互聯(lián)系，相互作用，C項(xiàng)系統(tǒng)的目的性是指系統(tǒng)的整體功能，D項(xiàng)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性是討論系統(tǒng)的整體功能的適應(yīng)性。7．有個(gè)人餓了，買了一個(gè)饅頭，吃完不飽；再買一個(gè)，吃完還是不飽；再買一個(gè)，吃了半個(gè)就飽了。他思考后說道：早知吃半個(gè)饅頭就飽了，傻子才吃前兩個(gè)饅頭。下面是運(yùn)用系統(tǒng)理論分析該問題，說法不正確的是A．第三個(gè)饅頭吃了半個(gè)就飽了，是因?yàn)榍皟蓚€(gè)饅頭共同作用的結(jié)果B．第一個(gè)饅頭在吃飽了這個(gè)問題上，沒有發(fā)揮作用C．把吃饅頭看作一個(gè)系統(tǒng)的話，系統(tǒng)的整體功能是各組成元素所不具備的D．組成系統(tǒng)的元素根據(jù)劃分方法不同，可以存在差異性【答案】：B【解析】：系統(tǒng)的各元素之間相互聯(lián)系、相互作用。8．仙人掌生活在嚴(yán)酷的沙漠里，它有發(fā)達(dá)的根系，很強(qiáng)的吸水力；莖粗大，表層角質(zhì)化，里層肉質(zhì)化，能儲存更多的水分；葉退化成刺，減少了蒸騰作用。莖內(nèi)含有葉綠素能進(jìn)行光合作用，仙人掌的這些特征適合在干旱缺水的沙漠環(huán)境里生存。這是生態(tài)系統(tǒng)基本特性中的A．層次性 B．相關(guān)性C．目的性 D．環(huán)境適應(yīng)性【答案】：D【解析】：仙人掌的進(jìn)化正是為了適應(yīng)生存環(huán)境，題干的描述符合環(huán)境適應(yīng)性。9．工業(yè)生產(chǎn)既要求產(chǎn)量大，又要求質(zhì)量好、成本低；城市公交系統(tǒng)既要強(qiáng)化公共交通的安全，又要縮短車輛行駛的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。分析工業(yè)生產(chǎn)和城市交通最好采用A．科學(xué)的定量分析 B．科學(xué)的定性分析C．綜合分析，統(tǒng)籌兼顧 D．局部考慮某方面的最大化【答案】：C【解析】：城市公交系統(tǒng)的優(yōu)化，通常以目標(biāo)為導(dǎo)向，符合系統(tǒng)分析的綜合性原則。10．物體的堅(jiān)固程度，除與自身的強(qiáng)度有關(guān)外，它的外形也很重要。研究表明，物體經(jīng)受外來沖擊力最佳的形狀是凸曲面，凸曲面能使外來壓力沿凸曲面擴(kuò)散，而且受力較均勻，把安全帽做成半球形，就能使半球形承受較大的沖擊力。如果設(shè)計(jì)一套安全帽評價(jià)系統(tǒng)，最好的測試方法是A．采用模擬撞擊的方法測試安全帽所能承受的外力B．將安全帽從高樓往下仍，查看其損壞情況C．既采用科學(xué)計(jì)算的定量分析，又采用模擬撞擊的定性測試D．招收幾個(gè)測試人員，戴上安全帽到建筑工地實(shí)地測試【答案】：C【解析】：物體的受力分析可以建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行科學(xué)的定量分析，同時(shí)采用模擬的定性分析相結(jié)合，效果更佳。11．我們的手機(jī)離不開鴻蒙、Android、iOS等手機(jī)操作系統(tǒng)，手機(jī)操作系統(tǒng)屬于A．硬件系統(tǒng) B．自然系統(tǒng) C．概念系統(tǒng) D．人工系統(tǒng)【答案】：D【解析】：手機(jī)操作系統(tǒng)是人為開發(fā)的系統(tǒng)，所以選D項(xiàng)。12．如圖所示的是汽車用手搖千斤頂，以下敘述中，不屬于構(gòu)成千斤頂系統(tǒng)的是A．千斤頂由支撐桿、螺桿、螺母、手柄、底座等要素構(gòu)成B．支撐桿、螺桿、螺母、手柄等構(gòu)成了相互關(guān)聯(lián)的整體C．千斤頂能頂起汽車，這不是各組成部分能實(shí)現(xiàn)的D．手柄又可分為塑料套、金屬桿、防滑卡等元素【答案】：C【解析】：C項(xiàng)描述系統(tǒng)的功能，不屬于千斤頂系統(tǒng)的組成分部（元素）。13．如圖所示的是一款名為“陽光滿罐”的罐子，它在陽光照射下即可充電，天黑會自動(dòng)發(fā)光。使用一段時(shí)間后，罐子發(fā)光的時(shí)間變短了，該現(xiàn)象體現(xiàn)了系統(tǒng)的A．動(dòng)態(tài)性B．整體性C．環(huán)境適應(yīng)性D．目的性【答案】：A【解析】：任何事物都是不斷變化的，系統(tǒng)都是動(dòng)態(tài)的，題干的描述符合動(dòng)態(tài)性定義。14．北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由30顆衛(wèi)星組成。從系統(tǒng)角度分析，下列說法不恰當(dāng)?shù)氖茿．北斗三號系統(tǒng)由24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星共同組成B．24顆中圓地球軌道衛(wèi)星主要實(shí)現(xiàn)短報(bào)文通信、星基增強(qiáng)和精密單點(diǎn)定位功能C．北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)中免費(fèi)提供定位、測速和授時(shí)服務(wù)D．北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與美國GPS采用一樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)【答案】：D【解析】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國獨(dú)立設(shè)計(jì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，與GPS在系統(tǒng)組成上是不一樣的。15.裝修公司根據(jù)電器功率的大小分別計(jì)算出每路電線的粗細(xì)規(guī)格，該方法遵循了系統(tǒng)分析的A．科學(xué)性原則 B．綜合性原則C．動(dòng)態(tài)性原則 D．整體性原則【答案】：A【解析】：通過科學(xué)計(jì)算，得出結(jié)論，符合系統(tǒng)的科學(xué)性原則。二、分析題16．在老舊小區(qū)的低層樓房一般都沒有配備電梯，住戶上下樓梯時(shí)很不方便。某公司從市場需求出發(fā)，研制了如圖所示的簡易電梯。該電梯包括軌道、踏板、扶手等元素，安裝在樓道一側(cè)，人站在電梯的踏板上，抓住扶手啟動(dòng)電梯即可上下樓。分析電梯系統(tǒng)回答以下問題：（1）為了減少電梯不用時(shí)踏板占用樓梯空間，合理的措施是____（選填序號：①踏板可折疊；②踏板可拆卸；③減小踏板面積。）（4分）【答案】：①【解析】：選措施①方便、快捷，效率高。（2）為了加強(qiáng)電梯管理，僅供繳費(fèi)的住戶使用，合理的措施是____、_____（選填序號：①在樓梯口張貼一個(gè)二維碼，掃碼就可以使用；②采用紅外線檢測裝置，檢測到是繳費(fèi)的住戶才能使用；③采用指紋識別，有權(quán)限者才能使用；④電梯定時(shí)開放。）（8分）【答案】：②、③【解析】：電梯權(quán)供繳費(fèi)住戶使用，②③均可實(shí)現(xiàn)智能、自動(dòng)的管理，符合管理的要求。（3）該簡易電梯應(yīng)滿足哪些設(shè)計(jì)目標(biāo)____、____。（選填序號：①多人同時(shí)上下；②一人上下；③乘坐安全；④小孩單獨(dú)