高中通用技术苏教版 (2019)必修《技术与设计1》任务一 探究材料的性能与应用精品教案

这是一份高中通用技术苏教版 (2019)必修《技术与设计1》任务一 探究材料的性能与应用精品教案，共5页。教案主要包含了材料的性能与规划，教学内容，教学重点，教学准备，教学过程，教学总结，教学反思等内容，欢迎下载使用。

任务一探究材料的性能与应用


一、教学内容


1.通过案例分析，比较常见材料的应用环境。


2.通过活动体验，比较常见材料的特性。


3.能根据设计方案和产品用途，选择合适的材料，并对材料进行合理的规划。


二、学科核心素养要求


模型制作是产品设计过程中的一个重要环节，包括材料的选取和工艺标准的设定等一系列复杂的过程，蕴含着独特的思维方式和方法。模型制作是构思、分析、交流和评价设计方案的一种方法， 在社会生产和生活领域有着广泛的运用。


三、教学重点、难点


1.通过案例分析，归纳模型或原型在产品开发过程中的重要性。


2.经历简易模型的制作过程，理解模型制作在产品设计的不同阶段有不同的作用。


四、教学准备


教学课件。


五、教学过程


1. 引入


孙宇想起在贫困山区志愿服务时看到，南方气候潮湿，木制产品容易变形、霉变，有些金属制品容易生锈腐蚀;北方气候干燥，木制产品容易开裂，而塑料使用时间越长褪色越明显。可见，台灯所用材料的选择对台灯使用寿命也非常重要。


2. 新课


任务一 探究材料的性能与应用


材料是人类用以制成生活和生产中的物品、器件、构件、机器和其他产品的物贡，它是人类生存和发展的物质基础，是人类社会现代文明的重要支柱。


材料是产品设计的物质条件，是产品设计的基础和前提。材料以其自身的特性影响着产品设计，维持产品功能的形态，满足产品功能的要求。





案例分折


炊具的发展历史


讨论:结合炊具的发展历史，谈-一谈材料在产品设计中的重要性。





在工程领城，-般将材料按化学成分 分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。木材、金属材料、塑料等都是常见的材料。





木材


木材是一种优良的造型材料， 自古以来，它一直是最广泛最常用的传统材料，其自然、朴素的特性令人产生亲切感，被认为是最富于人性特征的材料。木材质轻，有天然的色泽和美丽的花纹，具有易于加工和涂饰、隔热与绝缘的特点。由天然木材制成的作品，纹理美观，自然淳朴。


木材能够广泛应用的原因之一， 是其具有较好的强度性能及优良的加工性能。材料的强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。强度是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据之一。根据受力种类的不同，分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等。





技术试验


不同木质材料抗弯强度试验


试验目的:学会应用技术试验的思想方法分析和比较材料特性。情境展示:孙宇设计的台灯要用木条作为支撑杆，来支撑台灯的灯罩、灯头和灯泡。实践室里有松木、杨木、桐木、杉木等木条，孙宇想选择强度最高的一种作为支撑杆。


问题分析:要比较不同材料的抗弯强度，首先要选择并确定测试的方法，其次要“一视同仁”，保证在对不同材料的测试过程中选材大小、测试点和测试过程的一致性。


试验准备:


材料:10mmx10mmx500mm的松木、杉木、桐木、杨木等方木各一条


工具:刻度尺、砝码、绳


试验过程:


1.如图6-12所示，将绳子一端固定在材料中间， 另-端悬挂钩码。


2.依次测量并记录当砝码质量为3 kg、5 kg时不同材料弯曲的程度。


试验总结:以上四种材料中抗弯强度最好的是


思考:若选用其中一种材料作为台灯的支撑杆，还需要做哪些性能试验?


木材可分为实木板材和人造板材。实木板材是指采用完整的木材(原木)制成的木板材。实木材料具有各向异性的特点，在自然条件下具有吸湿而膨胀、解吸而收缩的特性。木材暴露在空气中时，容易受温度和湿度的影响，发生尺寸、形状和强度的变化，导致变形、开裂、扭曲和翘曲等现象。


小辞典:各向异性


各向异性亦称“非均质性”，是指物体的 全部或部分性能随方向的不同而各自表现出一一定的差异的特性，即在不同的方向所测得的性能数值不同。


思维碰撞


1.哪些环境条件下不适合用实木?


2.目常生活中实木制品的哪些现象可以用各向异性的特点来解释?


人造板材有密度板、刨花板、胶合板、细木工板、三聚氰胺板等，人造板材在幅面方向上的尺寸稳定性好，较实木而言适用范围更广。


马上行动


1.观察和用手触摸实木板、密度板、刨花板、胶合板、细木工板、三聚氰胺板等，感受它们性能的异同。


2.查阅资料，总结不同板材的特点，寻找这些板材在日常生活中的主要用途。





金属材料


金属材料是指由纯金属或合金构成的材料，具有金属光泽，有良好的导热和导电性能，以及优良的力学性能和可加工性能。在现代工业社会，金属材料已成为现代产品设计中的一大主流材料。


金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，-般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。





思维碰撞:


抗拉强度一般被作 为判别金属强度的指标，这是为什么?


马上行动


使用钢丝钳依次剪断相同粗细的铜丝、铁丝、钢丝，比较剪断不同材质的金属丝所用力的大小，观察剪切完金属丝后的钢丝钳刃口有无磨损。


1.为什么用钢丝钳剪断粗细相同的不同材质的金属丝所用的力不同?


2.为什么用钢丝钳可以剪断铁丝而钢丝钳的刃口却没有受到磨损?


硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，它直接影响材料的耐磨性和切削加工性。硬度往往和材料的耐磨性和耐久性联系在一起。一般情况下，材料的硬度越高，其耐磨性越好。车床、铣床上用于金属加工的刀具，其材料必须要有很高的强度和硬度。


马上行动


使用硬度计测量铝合金板、黄铜板、铸铁板、不锈钢板的硬度，具体步骤如下:


1.将需要测试的材料试样置于平坦、坚固的平面上，试样必须平稳放置，不得有任何晃动。


2.按照硬度计说明书的操作步骤进行启动、加载、定位和测量。


3.依次测量材料试样，读取硬度计上的数值，填入表格(每种材料测量3次)


讨论


1.除了机床刀具外，还有哪些环境条件下需要用到硬度较高的金属材料?


2.是不是硬度越大的材料越坚固?





塑料


塑料是一种具有多种特性的材料。它原料来源广，性能优良( 质轻、具有绝缘性、耐腐蚀性等)，加工成型方便，具有装饰性，而且价格比较低廉，广泛应用于仪器、仪表、家用电器、包装及日常生活用品等各领域:


塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是指在一定的温度范围内，能反复加热软化至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。热塑性塑料受热后可多次成型，废料可回收再利用。热固性塑料是指在初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料。在隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料。


马上行动


使用水性笔、勾刀、钢直尺、桌面式塑料弯板机，用1.5~ 3 mm厚的亚克力板制作一个手机托架。


具体步骤如下:


1.绘制出手机托架的设计图。


2.使用水性笔在亚克力板上画出切割轮廓和需要折弯的部位。





3.使用勾刀将需要的亚克力板切下。


4.将亚克力板需要折弯的部位放在塑料弯板机上，待亚克力板受热变软后将其折弯--定角度。





新材料


随着科技的不断发展，新材料也不断被研究制造出来。新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能 如超导材料、碳纤维、石墨烯、柔性玻璃、形状记忆合金等。





案例分折


形状记忆合金


讨论:生活中还有哪些新材料?请列举一些 使用新材料的制品。





3. 实践练习


体验形状记忆合金的特性。使用电吹风机在热风模式下对准形状记忆合金制品吹风，观察其形状变化;将电吹风机调为冷风模式，对准形状记忆合金制品吹风，观察其形状变化。


讨论:使用形状记忆合金材料可以设计制作哪些产品?用来解决什么问题?


4. 拓展提升


六、教学总结


本节课的教学过程中，采用了大量生活中的案例，利用图片、教学案例等资源，全面调动学生兴趣，让学生在学中做、做中学，充分培养学生的创新精神与实践能力。


七、教学反思


本节课的案例均源自于生活，激发学生的学习兴趣。但不同案例之间的关联性不强，如果能以一条线索整体展开分析，教学目标的达成度会更高。