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【科學小升初復習專用講義13】工程設計與物化
專題十三 工程設計與物化
工程活動的本質是創(chuàng)造人工實體，設計與物化是其中的重要環(huán)節(jié)。工程首先要定義和界定問題，明確需要滿足的標準和受到的限制條件，形成多種可能的解決方案，基于證據(jù)進行優(yōu)化并確定方案；物化是選擇合適的工具和材料，實施設計方案，做出初步的產(chǎn)品或實物模型。經(jīng)過對結果的評估，發(fā)現(xiàn)存在的問題并進行改進，對于比較復雜的產(chǎn)品或實物模型，可能需要多次迭代改進。

一、工程需要定義和界定
1.（工程）是為了滿足我們的需要，設計和使用（技術），解決實際問題和制造（產(chǎn)品）的活動。
2.工程的限制條件包括：時間、費用、可用材料、環(huán)境、抵抗自然界的破環(huán)能力等。
3.工程建設的一般步驟包括：明確一個要解決的（問題）、在限制條件下進行（設計）、制作一個模型（方案）、（測試）模型、（評估改進)、(實施建設)。
4.工程利用了大量（技術成果），建設工程的過程中遇到的（難題）也推動了技術的發(fā)展。技術與工程是相互促進、相輔相成的關系。
5.建造塔臺需要考慮的因素:建造地址、塔臺樣式、人員分工、塔臺高度、材料選取、確保堅固、保證安全、節(jié)省成本等。建造地點：應滿足（無視野遮擋）、（地面的高地）等條件。
6.建造塔臺的標書應該包括：建塔位置、使用材料、塔的設計(塔高、塔型、實用性、安全性等)、成本預算、人員分工、時間分配等。
7.標書要求:利用（文字）、（畫圖）、（標注）等多種形式表達；設計中要關注競標要點包括（項目成本）、（項目安全性）；標書內容越（詳盡）、（完整），越有利于后期競標。
8.建造塔臺可以采用框架結構，遵循（上小下大）、（上輕下重）的原則，使塔臺穩(wěn)固。
9.對一項工程的設計需要考慮到各因素以及各因素之間的關系,其中（項目安全）和（項目成本）的和諧統(tǒng)一是工程設計的關鍵。
10.項目成本包括（材料成本）、（人工成本）、（時間成本）。
11.項目安全性包括（穩(wěn)固程度）、（承重能力）、（抗風能力）、（抗震能力）等。
二、工程的關鍵是設計
1.（建立模型）是工程設計中的重要環(huán)節(jié)，工程師常通過建立模型來測試他們的設計。設計塔臺模型前，需要了解塔臺模型（評價要求），按要求設計塔臺模型。
2.設計塔臺模型要考慮的因素:
(1)增加塔臺的穩(wěn)定性:多用三角形結構，接口處要牢固。塔身上小下大、上輕下重，有利于抗風、抗震、增加塔臺的穩(wěn)定性。
(2)防止塔臺的傾斜:控制好立柱的高度，盡量等高，結構對稱。
(3)提高抗風能力:采用框架結構，減少受到的風力。
(4)抗震的方法:①耐震:加大底部面積或加重底座重量。②制震:塔臺底部加入彈簧。③免震:塔臺底部加滾珠。
(5)控制成本，不能太大、太高。
(6)高度、安全、承重是必須達到的要求。
3.（三角形）更加穩(wěn)固，在塔臺模型設計中我們要多設計（三角形）來保證塔臺模型的穩(wěn)固和承重能力。
4.設計作品的關鍵是達到（堅固）、美觀、價廉的平衡。
三、工程是設計方案物化的結果
1.塔臺模型的搭建順序:底座搭建、側面搭建、整體搭建
2.制作塔臺模型要與模型設計方案（一致）。
3.塔臺的接口處要（固定牢固），同時也要考慮節(jié)省膠帶。
4.控制好立柱的高度，盡量（等高），可以防止塔臺的（傾斜）。
5.使用（三角形）結構可以使塔臺穩(wěn)固。
6.（測試）是工程設計的重要環(huán)節(jié)，是衡量設計是否達到規(guī)范要求的（重要方法）。
7.塔臺模型測試主要測試塔高、頂端承重、抗風能力、抗震能力、材料成本統(tǒng)計、分工合作和美觀等。
8.塔臺模型太高會使它的（抗風能力）減弱。
9.塔臺制作不夠精細會使它的（抗震能力）減弱。
10.把塔臺制作成上輕下重會提高它的（抗震能力）。
11.工程要反復（評估改進），不斷完善，才能達成最終的工程要求。
12.改進后的設計還需要再次進行（制作）、（測試）、（評），如果遇到問題，仍需要反復改進，直到達到建造要求為止。

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