資源簡介

第三單元 系統與設計
蘇教版 必修2
系統的結構
（第一課時）
一、什么是系統
二、系統的類型
三、系統的特性
學習目標：
自行車的結構分析：
自行車是同學們最常用的交通工具。
提問：自行車由哪些構件組成。
車架、車把、鞍座、前叉、腳蹬、鏈輪、車閘等主要部件組成。

車把的作用：
腳蹬的作用：
鏈輪和鏈條的作用：

前后車輪的作用：





車閘的作用：
控制車的方向。
將人腳踩的力傳遞到鏈輪鏈條上。
將動力傳遞給執行系統的中間裝置。
當腳踩腳蹬時,帶動大鏈輪轉動起來，動力經鏈條傳動傳給小鏈輪,再傳到后輪,使其轉動起來與地面產生摩擦,從而實現前進功能。
結合活經驗和案例，分析當自行車出現下列情況時會導致什么情況？
1.車閘的橡皮松了
2.車把固定螺釘松了
3.鏈條斷了
4.車輪的輻條斷了
剎車不靈
方向把不準
無法行進
受力不均容易引起車圈變形
系統：是由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體。
要素：指構成系統的最主要的元素。

系統和要素之間的關系：要素是系統的要素，系統是要素組成的系統。
請指出下列系統分別由哪些要素（部分）組成，并說出相互之間有怎樣的聯系。
燈座、 燈泡、 燈罩、 電線、 開關等
實物展示臺、投影機、電子屏幕、音響設備等
表殼、表帶、表芯等。
機頭、機身、傳動和鉆頭等附件
系統的名稱 組成要素（部分）
臺燈
多媒體教室
手表
電動手鉆
第一，至少要有兩個或兩個以上的要素（部分）才能組成系統；
第二，要素（部分）之間相互聯系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；
第三，這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。
構成系統，必須具備三個條件：
2. 系統的類型
小型系統、中型系統、大型系統和巨型系統。
1)按系統的規模分：
2)按組成要素的性質（按人類干預的情況）分：
復合系統——既包含人造系統又包含自然系統。
自然系統、人造系統和復合系統。
　　自然系統——原始的系統都是自然系統，如天體、海洋、生態系統等。又如呼吸系統、消化系統、循環系統、免疫系統等。
　人造系統——如人造衛星、海運船只、機械設備等。又如：交通系統、商業系統、金融系統、工業系統、農業系統、教育系統、經濟系統、文藝系統、軍事系統、社會系統等等。
　　3)按系統與環境的關系分：開放系統、封閉系統。
開放系統——是指在系統邊界上與環境有信息、物質和能量交互作用的系統。
封閉系統——是一個與外界無明顯聯系的系統，環境僅僅為系統提供了一個邊界，不管外部環境有什么變化，封閉系統仍表現為其內部穩定的均衡特性。
4）按學科領域可分成：
自然系統、社會系統和思維系統等；
5) 按范圍劃分則有宏觀系統、微觀系統；
6）按狀態劃分：
有靜態系統和動態系統；穩態系統和非穩態系統；平衡系統、非平衡系統、近平衡系統、遠平衡系統等等。
練習：試著對以下系統進行分類
（1）按人類干預情況分類：
一片自然草原、一座學校、一片農田
（2）按與環境的關系分類：
養著魚和水草的封閉魚缸、一盆放在陽臺上的花
系統的基本特性有：
3.系統的特性
整體性、相關性、目標性、
動態性、環境適應性
　　　1）整體性
系統是一個整體，他不是各個要素（部分）簡單相加，系統的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態下所沒有的。
整體性是系統最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
　　（1）美國“阿波羅”計劃中的飛船和運載火箭是由700多萬個零件組成。這些零件都很普通，甚至沒有一個是新研制的，為什么能實現把人送上太空的功能？
各部分按照一定的結構組成了系統，從而實現了整體的功能。
羅丹的作品
（2）巴爾扎克的塑像：
　　羅丹這樣做的目的：做任何事情都要重視整體效應，必要的時候要舍得拋棄部分而保留整體。

課堂實踐：動手組裝自行車模型，深刻體會系統的整體性，以及各要素之間的關系。
相關性是指組成系統的各個要素之間或整體之間相互作用、相互聯系。
2)相關性
對于自洗車系統來說，只要有一個變化都會影響其他元素和組分實現其功能。
為了保護草原植被，當地政府頒布了禁止大量捕殺野狼的法令，這是什么道理？
　 狼捕殺羊、野兔等食草性動物，使其數量減少，從而起到保護植被的作用。
　【系統思路】系統的各個元素、組分的變化會對其他的元素、組分起影響。
系統都是以實現某種功能為目的的，這是區別這一系統與那一個系統的標志。

3）目的性
任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能。
（1）人們為什么要發明自行車？
　　自行車的由來：世界上第一輛自行車出現于1790年，由法國人希布拉克用木材制成，沒有腳蹬，靠雙腳交替踏地前進。1801年，俄國人阿爾塔莫諾夫發明了一輛輪子前后掛著的小車。這些發明家把它作為禮物獻給了俄國沙皇。1831年，德國人德列斯發明了車把，可以方便地轉彎。 1839年，英國人麥克米倫發明了腳踏，裝于前輪上。 1880年，法國人基爾梅發明了鏈條，用它帶動后輪旋轉。 1888年，英國人鄧勒普發明了充氣車胎。
　　（2）自行車為什么要有剎車功能？自行車的作用是提高速度，使人們可以更快地到達目的地，而剎車的作用卻是減速，兩者相矛盾。為什么還要剎車呢？
　　在某些情況下（如下陡坡），行車速度和安全要求這兩個具體目標產生了矛盾，就得通過剎車來減速，進行協調，從而保證自行車更好地到達目的地。
　　【系統思路】系統的具體目標之間有矛盾時，要從系統的目的出發，進行協調。
任何系統都是一個動態的系統，處于運動變化和發展之中。
在分析認識系統時，不僅要看到它的現在，還要看到它的未來，掌握系統的發展規律，從而預測系統的將來。
4.動態性
一個系統與其所處的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會引起系統特性的改變，并相應地引起系統功能和系統內部各部分相互關系的變化，系統要適應環境的變化而變化。
5.環境適應性
系統只有具有對環境的適應能力，才能保持和恢復系統原有的特性。
工程技術中，這類通過系統調節以適應外界環境變化的事例很多，如下表：
事例 外界環境的變化 系統通過調節，適應環境的變化
陽臺上的一盆花 陽光直射，天氣炎熱 自我調節，關閉氣孔，減少蒸騰
汽車的雨刷
雨天，擋風玻璃模糊
利用雨刷及時的擦拭擋風玻璃

系統必須適應外部環境的變化。只有能夠適應外部環境的變化并保持最優適應狀態的系統，才能發揮自身作用，實現可持續的發展，否則是沒有生命力的。
整體性、相關性、目的性、動態性、環境適應性?
小結：
一、系統的含義
元素、相互、整體功能
二、系統的類型
三、系統的特性

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