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1、第一单元小小工程师知识清单单元知识归纳和实验总结1.1了解我们的住房1.大到“中国天眼”“神舟”飞船，小到普通民房的建造都属于（工程）。2 .住房的基本结构包括（房屋的框架）、（承重）、（户型）等。3 .住房由（供水）、（供暖）、（通风）、（采光）、（电路）、（网络）等多个系统组成。4 .住房按（楼体结构）分类有砖木结构砖混结构、钢混框架结构钢结构等。5 .住房需要经历（明确任务）、（选址）、（设计）、（建造）、（验收）等建造过程，其中（设计）是核心。每个过程都很重要，需要协同发挥作用。1.2认识工程1.港珠澳大桥全长（55）千米，是集（桥）、（岛）、（隧）为一体的世界最长的（跨海）大桥。2.
2、港珠澳大桥的建造曾面临的限制和挑战以及解决办法。解决办法限制和挑战大桥要经过通向香港的唯一航道，桥面高度必须超过80米，桥塔高度超过200米,而香港机场不允许有超过88米的建筑物出现在这片水域上修建六七千米长的海底隧道和22.9千米长的跨海大桥桥梁和隧道需要用岛屿连接，但这片海域上没有任何可用的岛屿修建人工岛建岛的海床上有15到20米深的淤泥，机械会滑出，移走淤泥又会对海洋造成毁灭性污染用圆钢筒围岛明确一个要解决的问题实施建设3.梳理工程建设过程的相似步骤。4.工程项目包含了大量的（科学原理），利用大量的（科学发现），不断推动技术的发展，工程的实施也离不开技术的支持。工程和技术是（相互促进、相
3、辅相成）的关系。1.3建造塔台1 .建造塔台需要考虑的因素有：（建造选址）、（塔台样式）、（塔台高度）、（材料选择）、（确保稳固）、（节省成本）、（人员分工）等。2 .制订标书。（1）从（建塔位置）、（使用材料）、（塔的设计）、（成本预算）、（人员分工）、（时间分配）等方面，制作标书。（2）竞标要点：（项目成本）和（项目安全性）。（3）制订标书时，要综合小组内各成员的意见，形成（集体的观点）。3 .投标发布会。（1）投标小组可以利用（文字）、（绘图）、（标注）的方式表达自己的创意与构想。（2）各组依次进行投标，重点介绍本组设计的（优势），阐述如何保证（项目安全性）和控制（项目成本）。（3）评审
4、小组进行合理的质疑和（评议）。1.4设计塔台模型1 .建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。2 .建造塔台模型的过程：（设计）、（制作）、（测试）、（评估）和（改进）。3 .（四边形）易变形，（三角形）具有稳定性。4 .设计塔台模型要考虑的因素。（1）增加塔台的稳定性：多用（三角形）结构，接口处固定牢固。塔身（上小下大）、（上轻下重），有利于抗风、抗震、增加塔台的稳定性。（2）防止塔台倾斜：立柱要（等高），结构要（对称）。（3）抗风的方法：塔身采用（框架）结构，减小受到的（风力）。（4）抗震的方法：耐震增大底部（面积）或增加底部（重量）。制震：塔台底部加人（弹簧
5、）。同间街元免震：塔台底部加（滚珠）。（5）控制成本：不能太大、太高，以防（材料不够用）。1.5制作塔台模型1.制作塔台模型要与设计方案（相一致）。2 .塔台模型的接口处要（固定牢固），同时也要考虑（节省胶带）。3 .塔台模型：围栏防护型脚手架型底托抗震型金字塔型4 .制作模型时，小组内要（分工合作），当小组内成员意见不同时，要通过（沟通交流）形成集体的观点。1.6测试塔台模型1.在一项工程中，（测试）是重要环节。2 .在测试之前，我们要先明确（测试标准）。3 .完成一项测试需要使用（特定的工具）。4 .我们需要测试（塔高）、（顶端承重）、（抗风能力）、（抗震能力）。（1）测试（塔高）时，需要
6、使用直尺等工具。（2）测试（顶端承重）时，需要使用书本或其他物品作为重物。（3）测试（抗风能力）时，需要使用风扇。（4）测试（抗震能力）时，需要使用专业仪器进行地震模拟。1.7评估改进塔台模型1.工程设计要（反复评估改进），不断完善，才能达到最终的工程要求。2 .评估与改进的过程：（小组交流评估）一（明确问题）一（改进设计）。3 .根据评估结果，（梳理）出需要进一步改进的问题。4 .将小组建造的塔台模型按照改进后的设计（重新加工），使它更符合建造要求。实验总结实验一标出住房所具有的系统实验目的：标出住房图纸上所具有的系统。实验仪器及材料：住房图纸、笔等。实验步骤：（1）观察住房图纸，寻找住房的
7、设施，并记录。（2）通过观察这些设施，指出住房中的系统。（3）感受住房系统的复杂性。实验现象：实验结论：住房必须有房屋的框架、户型、承重等基本结构和供水、排水、通风、采光、供暖、电路、网络等基本系统。实验二制订塔台竞标标书实验目的：通过制订塔台竞标标书，感受工程中设计的重要性。实验仪器及材料：塔台竞标标书。实验步骤:（I）小组讨论建造塔台时所需要考虑的各方面因素，并记录。（2）阅读标书项目，了解塔台竞标书的各项内容。（3）根据标书内容，小组合作研讨建造塔台的具体内容。（4）以小组为单位，完成标书的制订。5参加投标发布会向其他小组展示自己的标书。（6）改进自己小组的塔台设计方案。实验现象：塔台竞
8、标标书日期：年月日建塔位置：操场跑道边上使用材料：承重一一空钢管、实钢管、钢筋。外表一一塑料皮、栅栏、木头、钉子。移动一一滑轮、固定架等。塔的设计:梯子，让教I40（m练爬上去届阳昨却可调节滑轮，方望便移动和固定为防止教练掉下去而设置的栅栏空心,形成三角形，让塔台更稳固实心，为了稳固空心的钢管空心，形成三角形,让塔台更稳固成本预算:材料费3000元，人工费800元。人员分工：甲同学绘制设计图，乙同学购买材料，丙同学进行建造，丁同学进行测试、评估及改进。时间分配：前期准备2周，制作1个月，测试并改进1周。实验结论：工程的关键是设计，项目安全性和项目成本是工程设计的重点，二者的协调统一是工程设计的
9、关键。注意事项：（1）制订标书要合理，设计图要图文结合，标注的数据和文字要清晰。（2）设计中要考虑承重能力、安全性、抗风能力、抗震能力等问题。（3）重点关注项目安全性和项目成本。实验三三角形的稳定性实验目的：验证三角形的稳定性。实验仪器及材料：正方形框架、三角形框架。实验步骤：（1）用食指从正方形框架的上部中点往下压，感受它的承受力，并观察形状的改变。（2）用食指从三角形框架的上部顶点往下压，感受它的承受力，并观察形状的改变。实验现象：正方形框架在按压时容易出现形变，三角形框架不容易发生形变。实验结论：三角形具有稳定性，具有一定的顶端承重能力和抗压性。注意事项：手指按压的力度要尽量保持一致，保
10、证实验结果的准确性。实验四制作塔台模型实验目的：根据设计方案制作塔台模型。实验仪器及材料：70根20厘米长的吸管、剪刀（1或2把）、胶带、尺子（1或2把）等。实验步骤：（1）仔细观察并分析自己小组的设计方案，制作塔台模型要与设计方案相一致。（2）按照“底座搭建一侧面搭建一整体搭建”的顺序，开展塔台模型的制作。（3）塔台模型的接口处要固定牢固，同时也要考虑节省胶带。（4）搭立柱时，要控制好立柱的高度，尽量等高，可以防止塔台的倾斜。（5）在框架中尽量使用三角形结构，可以使塔台稳固。（6）检查接口处是否牢固以及是否有地方需要修补。（7）为制作的塔台模型命名。围栏防护型脚手架型底托抗震型金字塔型实验现
11、象：完成制作塔台模型。实验结论：各组制作的塔台模型不完全相同，塔台模型分为围栏防护型、脚手架型底托抗震型、金字塔型。注意事项：使用剪刀时注意安全。实验五测试塔台模型实验目的：利用测试工具测试塔台模型。实验仪器及材料:模型测试记录表、塔台模型制作评价表。自制塔台模型、米尺、多本科学书、地震模拟仪、风扇、塔台实验步骤:测试顶端承重测试高度测试抗风能力测试抗震能力（I）根据塔台模型制作评价表，明确测试标准。（2）分析塔台模型测试记录表。（3）制订科学合理的测试计划。（4）利用特定的工具测试塔台模型。用米尺测试塔台模型的高度：将塔台模型放置于平稳的桌面上，将米尺竖直放在塔台模型旁边，测试塔台模型的高度
12、，平视读出数值。用重物测试塔台模型的顶端承重能力：将科学书一本一本地放在塔台模型顶端中间，直到塔台模型不能承受为止，记录本数。用风扇测试塔台模型的抗风能力：将塔台模型放在风扇前，先用1挡小风量测试，再用2挡中风量测试，最后用3挡大风量测试，记录塔台模型能承受的风量等级。用地震模拟仪测试塔台模型的抗震能力：将塔台模型放在地震模拟仪上方，记录塔台模型的抗震情况。（5）根据各小组制作塔台模型使用的材料，计算材料成本。（6）各小组介绍小组分工合作情况，由其他小组对分工合作和美观方面评分。（7）师生汇总各小组评分情况，分析各小组的优点和不足。实验现象：不同小组的塔台模型的高度、顶端承重能力、抗风能力和抗震能力各不相同。塔台模型测试记录表设计图及文字说明塔高顶端承重抗风能力抗震能力材料成本统计分工合作美观一组二组三组实验结论：测试塔台模型的各项功能，需用到不同的工具，“分工合作”和“美观”无法量化，需由其他小组评分。注意事项：使用风扇、地震模拟仪时注意安全。
