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(共64張PPT)
第三節 技術試驗及其方法
長安一中　蔣建波
神舟五號
發射時間：2003年10月15日9時整 飛行時間/圈數：21小時/14圈 搭載物品：除了中國飛天第一人楊利偉外，“神舟”五號載人飛船返回艙內還搭載有一面具有特殊意義的中國國旗、一面北京2008年奧運會會徽旗…… 等等。
神舟六號
費俊龍、聶海勝，神六載人航天飛行航天員，2005年10月12日9時點火 4秒升空 12秒拐彎120秒拋掉逃逸塔 ，乘坐神舟六號載人飛船進入太空，在太空停留5天5夜，于2005年10月17日凌晨安全返回。
2008年9月25日21時10分，神舟七號飛船在酒泉衛星發射中心升空。 27日16點48分，翟志剛在太空邁出第一步，劉伯明上身出艙，遞給翟志剛一面五星紅旗，翟志剛向著鏡頭揮動。 28日17時37分，神舟七號飛船返回艙成功降落在內蒙古中部預定區域。我國神舟七號載人航天飛行獲得圓滿成功。
神舟七號
大家都知道我們國家的載人航天成就讓我們每一個中國人感到驕傲和自豪，那么為什么只有神舟5號、6號、7號真正的載人上天，神舟1、2、3、4號又干什么去了呢？
一項新產品設計生產出來后，其設計是否合理，性能和質量是否符合要求，都需要通過技術試驗來驗證，同樣的航天火箭發射也一樣，我們開始不能保證我們的火箭能載人航天，所以我們分別進行了神舟１號到４號火箭的發射，這四枚火箭相對神舟５號６號7號而言都可以說是在進行技術試驗。
神舟一號
發射時間：1999年11月20日6時30分7秒 飛行時間/圈數：21小時11分/14圈 搭載物品： 一是旗類，中華人民共和國國旗澳門特別行政區區旗、奧運會會旗等；二是各種郵票及紀念封；三是各10克左右的青椒、西瓜、玉米、大麥等農作物種子，此外還有甘草、板藍根等中藥材。
神舟二號
發射時間：
2001年1月10日1時0分3秒 飛行時間/圈數：
6天零18小時/108圈 試驗項目：我國第一艘正樣無人飛船。
神舟三號
發射時間：2002年3月25日22時15分 飛行時間/圈數：6天零18小時/108圈 試驗項目：“神舟”三號是一艘正樣無人飛船，飛船技術狀態與載人狀態完全一致。
送模擬人上天試驗
2002年4月1日，我國自行研制的神舟三號飛船在太空繞地球飛行108圈后，在我國內蒙古中部地區成功地著陸。
此次神舟三號飛船是我國首次完全模擬載人狀態
進行飛行試驗的，因此引起國內外的廣泛關注。神舟三號是無人飛船，可船艙里卻安坐了一名矮小結實的“小伙子”。據飛船系統副總指揮秦文波的介紹，這是飛船上新添的模擬人設備。雖說是假人可“他”卻會“呼吸”、 能“排汗”，皮膚軟綿綿的很像真人
為什么要進行
“模擬人”試驗？
神舟四號
送模擬人上天試驗
發射時間：2002年12月30日0時40分 飛行時間/圈數：6天零18小時/108圈 搭載物品：除了大氣成分探測器等19件設備已經參加過此前的飛行試驗外，其他的空間細胞電融合儀等33件科研設備都是首次“上天”。
中國神州號： 4次 神州1號 1999年 11月20日 神州2號 2001年 1月10日 神州3號 2002年 3月25日 神州4號 2002年 12月30日 前蘇聯載人前飛船試驗次數： 共7次 美國載人前飛船試驗次數： 共8次
我國宇宙飛船載人前試驗飛行次數
那么到底什么是技術試驗呢？
思考：“試驗”與“實驗”的區別：
我們先看《現代漢語詞典》中這兩個詞的釋義：
【實驗】為了檢驗某種科學理論或假設而進行某種操作或從事某種活動。
【試驗】為了察看某事的結果或某物的性能而從事某種活動。
一、什么是技術試驗
通常將技術活動中為了某種目的所進行的嘗試、檢驗、優化等探索性實踐活動稱為技術試驗（Technical Test）
技術試驗與科學實驗是不是一樣的呢？
我們熟悉的在物理、化學、生物所進行的實驗，是對事物的客觀規律和現象進行觀察、分類、歸納、演繹、推理、驗證的科學過程，是一種科學探究活動。
技術試驗是為了全面考核產品質量和性能的穩定性和可靠性，獲取得大量技術數據，經過分析綜合得出產品的使用質量的基本水平及其極限狀況的過程。是一種創造性的技術活動.
技術試驗 科學實驗
驗證內容
目 的
驗證方案的可行性與合理性，并實現優化。
驗證假設，行成結論
選擇和優化
甄別真偽
1.你在日常生活中接觸了哪些技術試驗？請舉例說明
討論
醫院青霉素皮試
藥品小白鼠試驗
甲型H1N1流感疫苗的接種試驗
計算機性能測試（優化大師的使用）
安全帽超載試驗
蘋果嫁接移植試驗
大橋通車試驗
彈簧床墊彈性測試試驗
青藏鐵路通車試驗
防彈背心擊穿測試試驗
橡皮筋彈性試驗
各種疫苗測試試驗
天氣預報等
2.為什么要進行技術試驗？
我國宇宙飛船載人前試驗
案例分析：
技術試驗衛星
技術試驗衛星是進行新技術試驗或為應用衛星進行試驗的衛星。
人造衛星在發射前必須經過系列的地面試驗, 但是地面試驗畢竟不同于天上, 還必須上天試驗。
[案例分析] 阿什塔比拉河橋的垮塌
斯托恩對這種較新的材料過于信任，未經技術試驗就投入了使用。是阿什塔比拉河橋垮塌成為美國歷史上最為嚴重的橋梁垮塌事故。
案例給了我們什么啟發？
如果不進行技術試驗,你不可能了解材料的性能,產品的性能,不能發現設計中的問題,不能避免事故的發生,如果事先對材料的性能和設計方案進行了試驗,將會最大限度降低失誤，避免損失。對于一些大型建筑工程建筑，我們就要縮小比例，用模型進行試驗。所以,無論什么產品,大到航天飛機,小到吃穿用的生活用品,設計制造出來的產品都要進行一系列的試驗,來檢驗你的設計是否合理,性能是否達到要求。
技術試驗的重要性：
1.技術試驗是技術研究不可缺少的基本方法和手段，它對技術應用的實現起到了有力的保障作用。
2.通過技術試驗，可以使設計得以改進和完善，將設計的風險和失誤降到最低。
沒做皮試輸液 老人藥物過敏死亡
大眾網熱線消息,今年9月26日，濟南歷城區一位70多歲的老人因為咳嗽、胸悶到醫院就診，醫生在沒有做皮膚試驗的情況下注射抗生素藥物，結果老人在醫生不在現場的情況下發生過敏反應，后經搶救無效死亡。
課外閱讀：技術原因造成的----十件悲劇
（1）“瓦薩”號沉沒
（2）海厄特攝政通道垮塌
（3）易洛魁劇院大火
（4）Eschede列車出軌
（5）阿什塔比拉河橋垮塌
（6）圣弗朗西斯水壩決口
（7）“大西洋皇后”號和“愛琴海艦長”號相撞事故
（8）AT&T電話線路癱瘓日
（9）1965年美國東北部電力中斷
（10）“協和”飛機失事
馬上行動：
李寧同學做一張小板凳，要進行試驗，你認為他應該從哪些方面檢驗它的性能呢
承重力和穩定性
李寧同學自己做了兩個小試驗來檢驗小凳的承重力和穩定性，你認為他的試驗合理嗎？
1.在小凳上逐步加重物，把重物將小凳壓垮前的一次重力記錄為小凳的承重力。
2.在小凳上固定一個特制的擋風屏障用電風扇在一定距離之外吹風，電扇由遠及近移動，風力由小變大，記錄屏障連同小凳一同倒下時電風扇與小凳之間的距離以及電風扇的風力。
分析板凳承重力和穩定性測試試驗
凳子的承重力和穩定性主要決定于凳腿對地面的支撐力和角度、所以第一個試驗應該做而第二個試驗不必做。由此也可以看出,對不同用途的產品,其功能不同,用途不同，用來檢驗的方法也有所不同。
2.技術試驗的分類：
根 據 分 類
應用范圍 農業試驗、工業試驗、國防試驗、科學技術試驗等
目的不同 性能試驗、優化試驗、預測試驗、信息試驗等
1.按應用范圍分類
農業試驗
工業試驗
國防試驗
科學試驗
2.按目的分類
性能試驗
優化試驗
預測試驗
信息試驗
性能試驗
通過改變所給的條件，測量試驗對象的狀態變化并分析其原因，明確試驗對象的性能或性能故障.如對產品的高溫試驗、振動顛簸試驗等
高溫試驗
壓力試驗
拉力試驗
視頻：安全帽試驗
性能試驗
優化試驗
對試驗對象進行條件優化或條件組合。如農業中不同的品種的對比試驗。
預測試驗
通過試驗，預測被試對象狀態的變化及產生的后果。如：老化試驗、天氣預測。
老化試驗
信息試驗
通過測量、采集、識別和處理信息來影響試驗效果。如航測。
當然對技術試驗類型的劃分不是絕對的，有時同樣的試驗，因為目的的不同，也可以從不同的類型來理解。
在技術發展的漫長過程中，人們總結了許多技術試驗的方法。這些方法有著各自的特點，同時也有著各自的適用范圍和作用。下面我們來對常用的方法進行學習。
袁隆平與雜交水稻的育成功
（1）優選試驗法
運用數理統計的方法,選定若干次典型意義的試驗,邏輯地推出全部試驗所達到的最佳效果.
有沒有施肥水稻的對比試驗
為了找到棉花的良種，在相同的自然環境和管理條件下，通過種植不同品種的棉花進行對比試驗，最后確定一種高產的、抗病蟲害能力強、棉纖維質量符合要求、易管理的棉花品種進行推廣。
袁隆平與雜交水稻的育種成功
還有沒有優選試驗法的應用？
優選試驗法有很多。比如說我們前面講到了神舟５號航天飛船，那我們為什么選擇了楊利偉做為第一位上天的航天員啊？其實這里也用到了優選試驗法，當時一定是在所有的航天員中反復的選擇、比較，最后認為楊利偉最合適所以選他。
我們要制造某種特種鋼的時候，需要向鋼里面加入某種元素，要用優選試驗法來測定加入某種元素的量.
航天員為什么要進行這樣的訓練啊？
視頻：航天員失重訓練
因為在太空中是沒有空氣沒有重力的，宇航員在太空時都是處于失重狀態的，為了讓宇航員很好的適應失重狀態，所以要在地球上對宇航員進行失重訓練，而這種訓練是模擬太空環境來進行的，利用失重飛機完成的。它可以使宇航員感受、體驗和熟悉失重環境，在失重的時間里可以做各種試驗，如吃東西、喝水、穿脫衣服、閉眼與睜眼的定向運動，訓練太空的出艙活動。
（2）模擬試驗法
通過再現的形式來模擬現實發生情況的方法.
如汽車的碰撞試驗就可以選用模擬試驗法進行試驗，在專用的場所模擬現實中的撞車事故，以考察汽車的性能。采用這種方法進行試驗，可以減小風險，提高效率。
視頻:碰車試驗
模擬側翻
模擬淋雨
視頻：汽車安全氣囊
模擬試驗法還可以通過縮小(放大)比例來模擬所設計的現場效果。
視頻：飛行器的風洞試驗
在汽車碰撞試驗中為什么要用模擬人試驗呢？
用模擬人試驗可以檢測在事故發生時對撞擊人體造成的傷害，從而總結經驗，改善汽車的安全性能設計，降低事故風險。
同學們前面我們看了航天員失重訓練的視頻，現在我們再來看看鳳凰號火星探測器模擬登陸動畫。
視頻：“勇氣號”火星探測器3D虛擬登陸視頻
這段視頻是真實發生的嗎？
我們暫時還無法直接把火星探測器登陸的視頻拍下來，可是我們可以利用計算機技術來虛擬實現，這就是我們要學習的第三個試驗方法。
（3）虛擬試驗法：
利用計算機技術來虛擬現實中的技術設計原型并進行試驗的方法稱為虛擬試驗法。
除了剛才我們看到的鳳凰號火星探測器模擬登陸動畫外，還有虛擬人等采用了虛擬試驗法。
視頻：神州七號發射及太空行走3D虛擬場景
采用虛擬試驗方法比傳統的方法有什么好處？
采用虛擬試驗技術，很多試驗可以在計算機上完成，大大縮短研制周期與研制經費。虛擬人――研究者利用來源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虛擬的數字化人體信息資源，經計算機模擬構造出虛擬人，可以開展無法在自然人身上進行的一系列診斷與治療研究。
同學們我想大家應該都知道，要成為一個宇航員不容易，要經過層層的選拔，選拔成為宇航員后還要經過很多高強度的體能訓練。宇航員的訓練遠比我們想象的艱苦，有些訓練甚至讓人難以忍受。當初蘇聯宇航員在一年內，要騎自行車1000公里，滑雪3000公里，越野跑步200多公里。當年美國的宇航員登月前要穿幾十千克重的宇航服，在炎熱的佛羅里達沙漠中，每天行走二三十千米。而今我國的宇航員也在進行高強度的訓練。
為什么他們要進行這么多高強度的訓練啊？
宇航員進行這么多高強度的訓練，是為了讓他們在執行太空任務時能更好適應太空的環境，并能很好的處理各種突發事件。
在技術試驗中通過擴大和強化試驗對象的作用，以提高試驗效率的方法稱為強化試驗法。
（4）強化試驗法
通過擴大和強化試驗對象的作用,以提高試驗效率的方法。汽車道路強化腐蝕試驗、高溫高濕試驗、鹽水搓板路試驗、強化壞路行駛試驗…
高溫高濕試驗室
鹽水搓板路
鹽水噴霧室
強化壞路行駛
在前面我們講到了宇航員要進行“失重訓練”。同學們失重訓練的這個環境在我們地球上本來有沒有？
這種失重的環境實際上是我們模擬的太空環境，是不是也可以說是把太空的環境移植到了地球？而這種移植也是一種技術試驗方法。
（5）移植試驗法　
在相互具有差異的事物之間,將某些共同相關的因素從一物移植到另一物進行試驗法。
農作物的嫁接或移植試驗（如橘子從長江以南移植到長江以北的種植試驗。這就是一種非常典型的移植試驗）。
同學們還知道些什么樣的移植試驗法的應用？
西瓜移植試驗、小白鼠、用動物試驗非典疫苗。
馬上行動
穩定性
舒適度
結構強度
親自坐在椅子上感受一下
放一些重物在椅子上,看是否能承受
用手左右晃一晃,看是否穩定
請將測試內容和相應的試驗方法連起來
小結：
從以上的試驗中我們知道,技術試驗是從多方面多角度地檢驗材料,產品性能的技術手段，試驗方法也不局限于上面提到的5種方法，除了我們剛才所學的以外還有創新轉化試驗法、中間試驗法、工業試驗法、析因試驗法等。
三、技術試驗的實施與報告的寫作
(1)技術試驗的實施包括
①.制定計劃
②.抽取樣本
④.分析數據
③.進行試驗
⑤.得出結論
上一節我們介紹了技術試驗的相關內容，熟悉了技術試驗的方法，那么技術試驗如何開展呢？
討論：
人們在技術試驗中可能會遭遇不可預料的危險，甚至有人為了獲得資料在試驗中英勇獻身，你對此有什么體會？
案例分析
《當核材料接近臨界值》
技術試驗是一種探索性的實踐活動，需要試驗者具有科學的精神、嚴謹的態度；技術實驗往往要經歷一個曲折的過程，需要試驗者擁有頑強的毅力。
（2）試驗報告的寫作
①.試驗目的；
②.試驗準備（材料、儀器、工具和設備）
③.試驗步驟
④.試驗記錄
⑤. 試驗總結。
技術試驗報告記錄稿
班級： 組序： 組員： 記錄：
試驗名稱：
試驗目的：
試驗準備：
試驗步驟：
試驗記錄：
試驗總結：
ⅰ試驗報告的文字應力求簡明扼要。
ⅱ試驗記錄應該完整和真實。
ⅲ記錄內容應包括實驗的全過程，實驗現象反常時，應做出明顯標記，做詳細記錄。
ⅳ技術試驗完成后要分析和總結試驗結論，技術試驗報告的格式不是惟一的，不同的技術試驗內容或方法可以形成不同的試驗報告。
注意：
案例分析
《紙張的結構造型與強度的關系的實驗報告》
試驗報告的文字應力求簡明扼要。技術試驗報告的格式不是惟一的，不同的技術試驗內容或方法可以形成不同的試驗報告。
《紙張的結構造型與強度的關系》技術試驗報告
班級： 組序： 組員： 記錄： 時間：
試驗目的 探究A4紙的結構造型與強度的關系
試驗準備 材料 人員分工
大小相同不同結構紙張若干、筆、高度相同的書、試驗報告表 負責人： 擺放試驗紙：
放重物： 記錄員：
試驗過程 造型粗圖（尺寸） 最大承重量 排名
試驗總結 1、物體的結構造型對 有影響。
2、相同材料的物體結構不同， 不同
3、相同結構造型的材料，間距不同，強度
4、我們可以改變 來增強物體的結構強度
拓展：
思考1：試驗操作過程不規范，將給試驗帶來什么后果？
思考2：紙張的結構研究試驗成果，可否用于其他材質，為什么？
思考3：技術試驗在設計中有什么作用？
設想用截面為凹槽形狀的構件做杠件，凹槽側向放置與向上放置所承受的重力是否不同？
四、技術試驗在設計中的作用
在技術活動中，技術試驗是必不可少的。在技術設計后期，進行綜合性的整體試驗可為設計的評價提供準確、客觀的依據，同時也可發現問題、深化認識、推動技術設計的發展。
如通過小板凳承重力試驗來解決小板凳設計的安全性問題，如通過小板凳的穩定性試驗來解決小板凳結構的設計問題。
P042練習
降水量的定義：
降落在地面上未經蒸發、滲透和流失的液態降水或固態降水的積水量，以積水深度表示，單位為mm。1毫米的降水量是指單位面積上水深1毫米。1毫米降水落到田地里有多少呢 ？我們知道,每畝地面積是666.7平方米,因此,1毫米降水量就等于每畝地里增加了0.667立方米的水。每立方米的水是1000公斤,這樣,1毫米降水量也就等于向每畝地澆了約650公斤水。
影響測量誤差的因素：
造成降水量觀測誤差的主要原因是雨水濺失、蒸發損失和風的影響。
各類雨的降水量標準：
小雨:24小時降水量小于10.0 12小時降水 量 小于5.0
中雨: 24小時降水量 10.0-24.9 12小時降水量 5.0-14.9
大雨:24小時降水量 25.0-49.9 12小時降水量 15.0-29.9
暴雨： 24小時降水量 50.0-99.9 12小時降水量 30.0-69.9
大暴雨：24小時降水量 100.0-249.0 12小時降水量 70.0-139.9
特大暴雨 24小時降水量 250.0以上 12小時降水量 140.0以上
補充:
1、要檢驗垃圾袋的質量，可以設計哪些試驗？檢驗垃圾袋的承重力、透水性，該如何設計技術試驗？
有了上面一些基本概念之后，就可以設計一個實驗報告了。根據教材，其基本內容可否包括如下幾點：
一、試驗名稱
二、試驗目的
三、試驗設備簡介
四、試驗記錄（表格）
時間 雨量 記錄人 氣象臺數據 雨量等級
0點～1點
1點～2點
23點～24點
五、測量精度評價及誤差分析
六、對設備和測量方法的改進意見
⑴技術試驗：（根據目的分類）性能試驗、優化試驗、預測試驗、信息試驗等。
⑵技術實驗法：優選試驗法、模擬試驗法、虛擬試驗法、強化試驗法、移植試驗法等。
⑶技術試驗報告的寫作
⑷技術試驗在設計中的作用
小結
早在遠古時代，人們就知道利用固體互相刻劃來區分材料的軟硬，并據此來選用材料。例如，皂石的硬度低，用于制作器皿和裝飾品；炬石堅硬，用于制作工具和刀劍等。至今，硬度仍用來表示材料的軟硬程度。硬度值的大小不僅取決于材料的成分和顯微組織，而且還取決于測量方法,因此對于材料硬度的測試以下較為合適的是:( )
Ａ、預測試驗 Ｂ、性能試驗 Ｃ、模擬試驗 Ｄ、強化試驗
B
某市鑄管廠承接了一項供水水管的生產任務，為了保證產品的質量，維護本廠信譽，提高產品知名度，對所生產的水管進行質量檢測，利用注水加壓的方法檢測水管的強度，這種試驗屬于（ ），所用的試測方法是（ ）：
A、性能試驗 模擬試驗法
B、預測試驗 優選試驗法
C、優化試驗 強化試驗法
D、性能試驗 強化試驗法
D

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