福州市林立东名师工作室
 

技术试验及其方法教学设计

2017-10-10 21:37

教学目标:

  1、理解技术试验在技术发明、技术设计中的作用,了解几种常用的技术试验方法,认识一些常见的技术试验过程。

  2、学会简单的技术试验方法,形成初步的技术试验能力,能进行基本的技术测试和技术指标测量,会写简单的技术测试和技术试验报告。

  3、通过技术试验的教学,培养学生实事求是、严谨负责的科学态度。

教学重点和难点分析:

  理解什么是技术试验,技术试验的几种常用方法:对比试验法、析因试验法、性能试验法、模拟试验法。

  试验实践活动材料:

  瓦楞纸、木板、砖块、砝码、称、刻度尺。

  教学过程:

  一、引入技术试验的概念

  技术试验是技术设计过程中一种重要的技术内容,是技术设计的科学依据。它按照行业标准的技术规范,通过重现在不同的使用环境和工作条件下产品的工作过程,获取得产品的功能特性、可靠性、稳定性、工作寿命和环境适应性等内在质量的技术参数,取得设计方案、设计过程的评估资料。为采用新技术和研制新产品进行全面质量评价,从而为决策提供主要技术依据。使设计得以改进和完善,使设计的风险和失误降到最低,把科学知识和技术原理物化为技术成果的一条基本途径。

  二、技术试验和科学实验的区别

  我们熟悉的在物理、化学、生物所进行的实验,是对事物的客观规律和现象进行观察、分类、归纳、演绎、推理、验证的科学过程,是一种科学探究活动。

  技术试验是为了全面考核产品质量和性能的稳定性和可靠性,获取得大量技术数据,经过分析综合得出产品的使用质量的基本水平及其极限状况的过程。是一种创造性的技术活动。

  三、技术试验的分类

  我们可以根据应用的范围不同进行分类,如:农业试验、工业试验、国防试验、科学技术试验。

  还可以根据目的的不同进行分类,如:性能试验、优化试验、预测试验、信息试验等。

  性能试验:通过改变所给的条件,测量试验对象的状态变化并分析其原因,明确试验对象的性能或性能故障。如对产品的高、低温试验,震动颠簸试验等。

  优化试验:对试验对象进行条件优化组合,如农业对不同品种的种子对比试验。

  预测试验:通过试验,预测对象的状态变化和产生的后果。

  信息试验:通过测量、采集、识别和处理信息来影响试验效果。

  还可以根据试验的性质不同分类,如物理性能试验,如:材料机械性能试验。试验的内容主要是测量材料的强度、硬度、刚性、塑性和韧性等。机械性能试验可分为静力试验和动力试验两大类。静力试验包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验、硬度试验、应力松弛试验、断裂韧性试验等。动力试验包括冲击试验、疲劳试验等。展示教材的图片。  化学性能试验,如:材料的老化、抗腐蚀试验等。

  生化性能试验,如:疫苗试验、病理试验、药物临床试验等。

  四、技术试验的方法

  下面是几种常用的试验方法及其作用:

  1、对比试验法

  通过两组或多组试验的研究,比较它们之间的优劣差异,权衡利弊,选择一种最优方案,它是一种为决策提供依据的试验。

  例如:为了找到棉花的良种,在相同的自然环境和管理条件下,通过种植不同品种的棉花进行对比试验,最后确定一种高产的、抗病虫害能力强、棉纤维质量符合要求、易管理的棉花品种进行推广。农业试验中,往往采用对比试验法。

  2、析因试验法

  它是一种由已知结果去寻找原因的试验,以便发现问题的症结,寻找正确的方法,使之设计方案更加完善。

  例如:机械设备出现裂纹或早期失效,设备运转发生故障,生产工艺流程不稳定等现象,一时无法查明原因,就往往要转入试验研究,分析各种复杂因素,找出问题的主要原因。

  3、性能试验法

  它是为了定性或定量地认识对象的种种性能所安排的试验,是工程技术研究中最基本的试验类型,主要用于检验研究对象是否具有所要求的性能,以及如何运用技术措施去提高它们的性能。

  性能试验的范围很广,例如:材料的强度、刚度、塑性、韧性的强化试验和材料的抗腐性和抗老化试验;汽车定型前的驾驶性能、负载、油耗、道路适应性等的一系列试验;收音机对广播节目的选择性、灵敏度试验等等。

  4、模拟试验法

  通过再现的形式来模拟现实发生情况,用模拟的系统结合实际的系统装置通过模拟的环境和条件来进行研究、分析或试验的方法。如:飞行器的风洞试验;船舶的船体试验;神州飞船用模拟人试验工作舱内人的生存环境等。

  风洞试验:为了试验飞行器的空气动力性能,把飞行器放在产生强大的人工气流管道装置内,如图2。观测气流或气流与飞行器之间相互作用。研究其空气动力学的规律。通过风洞试验来确定飞行器的气动状态和评估其飞行性能。(略)

  神州飞船的模拟人试验:为了试验飞船返回舱内人的生存环境,采用仿真模拟人试验人在飞船飞行过程中,舱内环境对人的呼吸系统、排泄系统、血液循环系统等一系列生理变化情况。(略)

  五、试验实践活动和试验报告的撰写

  相关知识点:应力——外力使构件发生变形的同时,构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力,称为内力,内力是抵抗外力使变形部分恢复的作用力。作用在单位面积上的内力称为应力。表示为: ,N为内力,S为面积。构件容许承受的最大应力叫允许应力。

  试验项目:瓦楞纸强度试验

  试验内容:瓦楞纸强度与允许应力的研究

  试验器材:瓦楞纸(10×10×0.6)㎝3(10×15×0.6)㎝3、(10×20×0.6)㎝3、(10×25×0.6)㎝3各二块、(25×25×0.6)㎝3木板一块、砖块适量、砝码、称、刻度尺。

  试验步骤:

   1、用二块相同的瓦楞纸采用十字型的结构插接,上面放木板,在木板上添加砖块或砝码,(如图3)直致把十字型结构的瓦楞纸压垮。

  2、称出砖块、砝码和木板的重量(N),测出十字型结构瓦楞纸的受力面积(S)。

  3、计算出十字型结构瓦楞纸的允许应力。

  4、用其他规格的瓦楞纸重复试验,计算平均允许应力。

   5、整理记录,进行交流,讨论能否用瓦楞纸制作小凳。