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浙江省衢州市仲尼中学高二通用技术《4.2 控制系统的工作过程与方式 》第二课时教案


浙江省衢州市仲尼中学高二通用技术 《4.2 控制系统的工作过程与方 式 》第二课时教案

【教材分析】 本课教学内容为苏教版《技术与设计 2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统 的工作过程与方式”的第 2 课时。在学生学习了开环控制系统的基础上学习闭环控制系统 的。上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解,这节课主要让学生进一步学习闭环控制 系统的基本组

成和简单的工作过程。 通过本节课学习, 主要教育目标是培养和提高学生的技 术素养。我们知道,生活中有许多简单控制系统的实例,因此,本课教学要从学生生活经验 出发,从实例分析入手,主要对闭环控制系统的工作过程、方框图进行分析。 【学情分析】 学生已学开环控制系统的基础知识和系统、 控制等基本概念, 具有观察和使用简单控制 系统的生活体验, 这些已知知识和经验为教学中提供了条件, 同时也为本节顺利进行闭环控 制系统的学习提供了可能。 【教学目标】 1. 知识与技能目标 (1) 通过案例的分析,理解闭环控制系统的含义。 (2) 掌握闭环控制系统的基本组成和工作过程,会画闭环控制系统方框图。 (3)熟悉闭环控制系统在日常生活中的应用。 2. 过程与方法目标 (1)体会闭环控制系统输入与输出的关系和工作过程。 (2)通过典型闭环控制系统的分析,熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。 (3) 逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法。 3. 情感态度和价值观目标 (1)提高对生活中技术问题的敏感度和引发出探究欲望。 (2)通过对闭环控制系统的探究,形成勇于探索,敢于创造的优良品质。 【教学重点和难点】 对闭环控制系统反馈环节的作用的体会, 及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制 系统。

【教学流程】 1.复习: (1)我们把控制系统分为: 开环控制制系统和闭环控制系统 (2)什么是开环控制系统?
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控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响,称为开环控制系统。 (3) 开环控制系统方框图是:

2.引入新课 (1)案例分析:炮弹的控制系统 下面是一个故事 在解放战争时期,有一次战役中,有两个士兵,一个是老兵,一个是新兵,他们坐在防 空洞外休息,突然有火炮攻击,那新士兵马上??

在这炮弹的控制系统中有两种情况: 一种是不进行调整只是按设定的距离开炮,没有因素影响可以打中对方,但要是有干扰 或者有其它因素影响那就打不中对方了,达不到目的. 另一种是加了一个(侦察兵)把控制系统的输出量(炮弹落的位置)返回到输入端(大炮到 对方距离)进行比较,并对控制进行调整的环节,使能准确打中对方. (2)案例分析 请同学们来试一试这两台台灯在控制中有什么不同?

①可充电台灯的控制系统 可充电台灯只是开灯就亮 ,非常简单,但是亮度不能调节。
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②可调台灯的控制系统 可调台灯亮度可调,(它经过人的眼睛不断检测灯的亮度与人眼睛感觉舒适的亮度进行 对比而进行调整,使达到人想要的亮度). (3)案例分析 请问同学们在前面所学的游泳池的定时注水控制系统中有没有不足地方? 有,当多人用水时进水管水压小,进水流量变小,时间到了还没有加到设定的水位。 解决办法是: 增加一个检测游泳池水位的装置, 把测量到的游泳池当前水位返回到该控 制系统的输入端,通过与输入量对比,当实际水位比设定水位低时,控制器控制进水阀门继 续注水;当实际水位达到设定水位时,控制器发出信号关闭进水阀门。 从以上控制系统案例可以看出,在系统的输入端和输出端之间,除了输入到输出传递信 息外,还有从输出端返回到输入端的传递信息,(即控制系统把输出量返回到输入端与给定值 进行比较,构成一条闭合回路。) 3.闭环控制系统 (1)闭环控制系统是:把控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控 制系统称为闭环控制系统。 (2)闭环控制系统的方框图:

(3)扩展思考(可调台灯的控制系统) 可调台灯亮度是经过人的眼睛不断检测灯的亮度与人眼睛感觉舒适的亮度进行对比而 进行调整,使达到人想要的亮度,但不方便,一定要有人调节才行。 思考:能不能设计出不用人调节就能达到目的的控制?

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(4)体验闭环控制在日常生活中应用 例如:家用电饭煲的做饭和保温的控制系统

①电饭煲的做饭工作过程 普通电饭煲的做饭控制中,首先输入“做饭指令” ,按下开关按钮,电热盘工作,煮饭开 始,当内锅温度上升到限制温度(103℃)时,感温磁体失去了磁性, (感温磁铁在常温下具有 铁磁性,但温度升高到 103℃时便失去了铁磁性,这个温度称为这种材料的“居里温度”或 “居里点” )感温磁体和永磁体在弹簧作用下分开,触点开关分离,电热盘停止工作,电饭煲的 做饭工作过程结束,电饭煲进入保温控制。 思考与讨论: ●若用电饭煲烧水,水在沸腾以后是否会自动断电? ●若是电饭煲内,感温磁体和永磁体之间的弹簧断了,做饭过程中会是怎么样? ②电饭煲的保温工作过程 当内锅温度下降到保温点(65℃)时,实施保温控制,内锅温度继续下降时,双金片发生 变形,触点开关接通,电热盘工作,内锅温度上升,当内锅温度到升保温点(65℃)时,双金片 又发生变形,触点又分离,电热盘停止工作,这样电饭煲就达到了保温的目的。 思考与讨论: ●常温下两触点是接触还是分离?
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●电饭煲的做饭控制系统和保温控制系统分别是开环控制还是闭环控制? ●写出它们的控制系统方框图?

闭环控制在日常生活中应用还有很多: 例如:(1)电热水壶的温度控制 (2)电热器的温度控制 (3)饮水机的温度控制 (4)马桶水位控制 (5)空调器的温度控制 (6)太阳能热水器的温度控制 (7)电冰箱的温度控制

【板书设计】 闭环控制系统 把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为开环控制系统。

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[分层练习] A 类: 如图所示是电热水器温度自动控制系统的示意图, 当热电 偶测到水温低于设定值, 控制电路接通加热丝, 加热储水箱中 的水,使水温达到设定值,关于该控制系统的组成,下列说法 中不正确的是( B ) A.被控对象是水箱中的水 B.控制器是加热丝 C.被控量是出水温度 D.设定量是所要求的水温 B 类: 自动烘手机的控制系统工作过程如下: 红外传感器检测到手靠近时, 鼓风机和加热电炉 丝开始工作,当人感觉到手干了,并离开时,红外传感器测不到手信号,则鼓风机和加热电 炉丝停止工作。该控制属于( B ) A.手动控制,开环控制 B.自动控制,开环控制 C.手动控制,闭环控制 D.自动控制,闭环控制 C 类: 下列关于控制系统信息处理过程,说法正确的是( C A.控制信息只能从输入端传至输出端 B.控制信息只能从输出端传至输入端 C.开环控制系统的信息只能从输入端传至输出端 D.闭环控制系统的信息只能从输出端传至输入端



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