浙江高考一轮 必修2 第3单元 系统与设计.docx
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浙江高考一轮必修2第3单元系统与设计
第三单元 系统与设计
考点
考试内容
考核要求
考试属性
系统的结构
①系统的含义
②系统的分类
③系统的基本特性
b
a
b
必考
系统的分析
①系统分析一般步骤
②系统分析的主要原则
③分析影响系统优化的因素
c
a
c
必考＋加试
系统的设计
①简单系统设计的方法
②系统的设计
c
c
必考＋加试
考点一|系统的结构
一、系统的结构
1.含义：
由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。
2.构成系统的三个条件
（1）至少要有两个或两个以上的①________才能组成系统。
（2）要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体。
（3）整体的②________是局部所没有的。
3.对于较大型的系统和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为若干③________。
4.根据需要，系统可以分为自然系统和人造系统，也可以分为实体系统和抽象系统。
5.系统的基本特性
特性
内容
整体性
1.系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的
2.系统的任何一个要素（部分）发生变化或出现故障，都会影响其他要素（部分）或整体功能的发挥
3.系统的整体功能④________组成系统的各部分的功能之和
相关性
组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系
目的性
任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能
动态性
任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中
环境适应性
1.一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和⑤________的交换，⑥________的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。
2.系统只有具有对环境的⑦________能力，才能保持和恢复系统原有的特性
【答案】 ①要素（部分） ②功能 ③子系统 ④大于 ⑤信息 ⑥外界环境 ⑦适应
1.（2016·浙江4月学考）如图所示是农田智能灌溉系统示意图。
系统根据监测的气象、土壤、农作物等相关信息，控制灌溉设备工作，使土壤保持合适的湿度和肥力，达到降低人力成本、提高生产效率、节水节肥的目的。
下列关于该系统的说法中，不正确的是（ ）
A.实现了农田的智能化管理，体现了系统的目的性
B.数据库能存储监测到的各种数据信息，体现了系统的环境适应性
C.灌溉设备需要定期维护，体现了系统的动态性
D.数据库、信息采集等出现异常，会影响农田灌溉，体现了系统的整体性
B [本题考查系统的基本特性。
数据库是该系统的一个要素，要素的功能不属于外部环境因素，不能体现系统的环境适应性，因此B项符合题意。
]
2.（2015·浙江10月学考）如图所示是某幼儿园门口的人脸识别系统，利用计算机图像处理技术从视频中提取人脸特征，与资料库中的人脸特征进行对比，确认进入人员的身份。
下列关于该系统的说法中，不正确的是（ ）
A.确认进入人员的身份，体现了系统的目的性
B.图像采集不清楚，会影响特征对比的准确性，体现了系统的相关性
C.提取的人脸特征与资料库中的人脸特征对比不一致时，无法开门，体现了系统的动态性
D.摄像头出现故障时，会造成识别失败，体现了系统的整体性
C [本题考查系统的基本特性。
C项反映的是系统的一项功能，而非系统性能随时间变化的表现，不体现系统的动态性，因此C项符合题意。
]
系统的基本特征
主要表现形式
整体性
整体性主要反映要素对整体的影响，最终落脚在整体功能的实现上
相关性
相关性主要反映要素对要素的影响，最终落脚在某一要素的表现
目的性
对应系统能够实现的功能
动态性
主要反映系统持续运行一段时间后的表现变化，常见的关键词有“一段时间后，系统……”、零件“老化”、“磨损”等
环境适应性
主要反映系统受外部环境的影响作出相应的变化，如温度、光线的改变，产品对使用环境的适应
1.如图所示是某公司的塑料清洗系统示意图，破碎过的废旧塑料在洗涤溶液中搅拌浸泡充分后，依次进入过滤设备、清洗机、漂洗机和脱水机进行处理，将污渍和残留洗涤剂都清除干净。
以下关于该系统的说法中，错误的是（ ）
A.该系统能清洗废旧塑料，体现了系统的目的性
B.清洗速度与漂洗速度相互匹配，体现了系统的相关性
C.漂洗机产生故障，系统停止工作，体现了系统的环境适应性
D.粗沙会越来越脏，需定期处理，体现了系统的动态性
C [本题考查系统的基本特性。
漂洗机是系统的一个要素，“漂洗机产生故障，系统停止工作”反映的是系统的任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体功能的发挥，是系统整体性的表现，因此C项符合题意。
]
2.根据初步掌握的情况分析，“7·23”动车事故是由于温州南站信号设备在设计上存在严重缺陷，遭雷击发生故障后，导致本应显示为红灯的区间信号灯错误显示为绿灯。
从系统的角度分析，下列说法中不正确的是（ ）
A.雷击导致信号设备发生故障，说明该系统的环境适应性差
B.信号设备在设计上存在严重缺陷，说明该系统的目的性不明确
C.信号设备发生故障导致动车追尾，说明该系统的整体性差
D.信号设备发生故障导致区间信号灯显示错误，说明系统具有相关性
B [本题考查系统的基本特性。
系统的目的性指系统要实现的功能，与系统的缺陷无关，因此B项符合题意。
]
3.阿基米德式螺旋抽水机是古希腊科学家阿基米德在公元前3世纪为了将水从大船的船舱中排出而发明的。
这个系统属于（ ）
A.自然系统和人造系统
B.实体系统和抽象系统
C.自然系统和社会系统
D.人造系统和实体系统
D [本题考查系统的类型。
该系统由阿基米德发明，是实际存在的客观物体，属于人造系统和实体系统，因此D正确。
]
4.计算机鼠标是一个完整的系统。
下列叙述中，不作为鼠标构成系统的条件的是（ ）
A.内部由电路及光电感应传感器等要素构成
B.有具体鼠标的功能
C.鼠标内部的要素都是相互关联的
D.鼠标的外形设计符合人机关系
D [本题考查构成系统的条件。
构成系统的条件包括
（1）至少要有两个或两个以上的要素才能组成系统，
（2）要素之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体，（3）整体的功能是局部所没有的。
因此D项符合题意。
]
5.如图所示是一个设计别致的弹簧秤，利用弹性金属片的弹性，秤盘受重时会下沉，通过重量刻度尺可读出重物的重量。
从系统的角度分析，下列说法中错误的是（ ）
A.弹性金属片、重量刻度尺、秤盘和底座共同构成了弹簧秤系统，体现了系统的整体性
B.弹性金属片的弹性系数和重量刻度尺的刻度相互关联，体现了系统的相关性
C.弹簧秤称量有一定范围，体现了系统的环境适应性
D.长期使用后，弹性金属片的弹性会变差，体现了系统的动态性
C [本题通过一个具体的系统，考查系统具有整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等基本特性。
题中的弹簧秤构成一个完整的系统，D选项中弹性金属片的弹性由于长期使用会变差的情况，也正好体现了系统是不断变化的动态性。
而C选项中的环境适应性是指外界环境的变化会引起系统特性的变化，并相应地引起系统内部各要素之间相互关系的变化，因此称量范围的限制不能体现出系统具有环境适应性。
]
考点二|系统的分析与设计
一、系统的分析
1.系统分析
（1）决策的方法：
经验决策和科学决策。
（2）系统分析的含义：
为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。
（3）一般步骤：
→
→
→
（4）系统分析的主要原则
a.整体性原则：
系统分析首先要着眼于①________，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
b.科学性原则：
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和②________进行③________分析，使决策的过程和结果更具说服力。
c.综合性原则：
当系统存在若干个目标时，需要综合分析，④________，不可顾此失彼，因小失大。
2.系统优化
（1）含义：
在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
（2）影响系统优化的因素和约束条件
a.影响系统优化的因素：
对系统的⑤________产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
b.约束条件：
对系统优化起着⑥________作用，并且⑦________人为调节的因素。
（3）系统优化的方法
a.为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。
b.系统优化的方法是多样的，有的运用⑧________求解，有的通过科学的估算、⑨________等方法实现。
【答案】 ①系统整体 ②数学工具 ③定量 ④统筹兼顾 ⑤目标函数 ⑥限制 ⑦不能 ⑧数学模型 ⑨试验
二、系统的设计
1.系统设计概念：
系统设计是指在①________的基础上，对系统进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善等。
直到完成一个能②________的实际系统的过程。
2.系统设计的目的和要求：
要从整体出发，以系统整体功能的③________为目的。
3.系统各部分之间的相互联系与相互作用：
运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。
4.系统设计方案的优化：
先从整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
5.系统设计的基本方法（一般步骤）
（1）将系统分解为若干个④________
（2）确定各子系统的目标、功能及相互关系。
（3）对子系统进行技术⑤________和评价。
（4）对系统进行总体技术设计和评价。
【答案】 ①系统分析 ②协调工作 ③最优④子系统 ⑤设计
1.（2016·浙江4月学考）为了提高该系统的性能，需要进一步优化。
下列不属于影响系统优化的因素是（ ）
A.对气象、土壤、农作物的监测精度
B.有线、无线、GPS的传输精度
C.天气、气候、农作物的生长特性
D.灌溉设备的产品质量
C [本题考查影响系统优化的因素。
天气、气候、农作物的生长特性是不可调节的，属于约束条件，因此C项符合题意。
]
2.（2015·浙江3月学考）如图所示是电子围栏系统示意图。
它由控制主机、围栏和报警装置等组成。
当围栏遭到入侵者触碰或破坏时，能发出电脉冲将入侵者击退，并向安全监控设备发出信号，报警装置发出报警信号。
以下对该系统的优化措施中，不正确的是（ ）
A.配备蓄电池，在停电的情况下能正常工作
B.夜间直接将220V电源接入围栏，增大电击强度
C.增加联动输出接口，与公安部门的报警中心实现联动
D.增加利用网络进行远程布防、撤防操作的功能
B [本题考查影响系统优化的因素。
影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
B项措施危及人身安全，可能造成误伤害。
B项符合题意。
]
1.为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。
通常是指在一定人力、物力和财力资源条件下，使经济效益（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力和物力达到最小的方法。
利用最优化方法解决问题的一般步骤为：
（1）提出需要进行最优化处理的问题，收集有关资料和数据；
（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，列出有关约束条件，分析模型；
（3）选择合适的最优化方法；
（4）求解方程；
（5）最优解的验证和实施。
2.数学描述的手段是系统分析常用的一种方法。
对于比较复杂的系统，人们对其特性了解不够，所以需要运用一定的数学方法，将系统的原型抽象为数学模型，并运用已知的数学方法分析求解得出数学结论，再运用这一结论来解决实际系统中的问题，进而找到合适的解决方案。
如图所示是中药材自动切片机的局部结构示意图，其切片的原理是：
电机通过皮带带动凸轮转动，凸轮顶着摇臂，摇臂通过槽沿着支轴滑动，同时绕着支轴做一定角度的往复运动，从而使连接在滑套上的切刀重复地作上下运动，达到自动切片的目的。
据此回答下列两题：
1.以下因素与切片效率有关的是（ ）
A.滑轴的长短B.皮带的宽度
C.槽的长短D.电机皮带轮的直径
2.切片机工作时，如果突然出现电机转动但切刀不动的现象。
下列不可能的原因是（ ）
A.凸轮磨损B.摇臂与支轴脱离
C.滑套卡住D.皮带打滑
1.D 2.A [本题主要考查利用系统分析的知识对具体的案例进行分析。
这类题目是考试题中的难点，主要是因为此类案例一般来自于与学生生活距离比较大的工农业生产。
第
（1）题中，我们发现电机每转动一周，切刀上下运动一次，完成一次切割。
所以要想不改变其主体结构来改变切片的效率，只有改变凸轮转数。
改变电机皮带轮的直径，使得在不改变电机转速的基础上，凸轮转速可以发生变化，从而影响切片的效率。
而滑轴的长短、皮带的宽度、槽的长短等因素都与切片效率无关。
第
（2）题是对非正常工作原因的判断，难度更大一些。
根据题意，如果电机转动，而切刀不动的原因有很多。
如果皮带打滑，会使电机空转，切刀不会动；如果摇臂与支轴脱离、滑套卡住也会使得切刀不会动；但是除非凸轮磨损成了圆心在凸轮轴上圆轮（这是不可能的），否则只会改变切刀上下的幅度，而不会彻底不动。
]
3.如图所示是某电缆生产系统示意图，导线经放线设备后穿过模具，牵引设备将导线拉直并牵引导线。
屏蔽层挤出机和绝缘层挤出机分别向模具中挤入屏蔽材料和熔化的绝缘材料，并使其包裹在导线上，经水槽冷却后收线。
以下对该系统的优化措施中，合理的是（ ）
A.增加模具冷却装置，延长模具寿命
B.加快收线设备的收线速度，提高生产效率
C.减少挤出材料的挤出量，节约材料
D.增加水槽水温自动控制装置，提高产品质量
D [本题考查系统优化的实例分析。
D项提高冷却水槽的冷却效果，从而提高了产品质量，因此D项正确；模具内应为高温环境，不可以冷却，因此A项错误；收线速度应与放线速度、两个挤出机的挤出量相适应，一味加快未必能提高生产效率，因此B项错误；C项将降低产品质量，因此C项错误。
]
4.如图所示是一款可以控制水流量的节水龙头，拉起手柄至不同的刻度，可以控制不同的出水量，从而避免浪费。
下列有关节水水龙头系统优化的说法中，不合理的是（ ）
A.在水龙头上增加了带刻度的提起手柄，降低了水龙头的生产成本
B.该系统通过改变原有水龙头中的要素来实现系统优化
C.该系统优化以控制用水量为目的
D.自来水的水压是水龙头出水量控制优化的约束条件
A [本题主要考查系统优化的具体措施。
根据题意分析，在水龙头上增加了带刻度的提起手柄，必然增加其制造成本，A选项显然错误。
]
5.某公司为了节约能源，计划设计一个在冬天能够供热而在夏天能降温的地热泵技术系统，如图所示。
该系统主要由地热泵、地下管道、冷热输出器及控制器组成。
该公司在设计中不需要首先考虑的是（ ）
A.查阅国外地热泵技术系统的相关资料
B.实现热泵技术的可行性
C.系统的科学性
D.系统装置进行技术试验
D [本题考查系统设计的一般步骤。
系统设计的一般步骤为：
→
→
→
技术试验属于评价环节，因此D项符合题意。
]
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