資源簡介

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地質版《技術與設計1》
第四章 展示設計成果
第一節 材料
學習目標
1、知道按照材料的來源不同可將其分為天然材料、合成材料和混合材料三種類型。
2、認識金屬、木材、塑料等常見材料，了解其基本常識及主要用處。
3、理解材料性能的含義，對常用的材料性能指標（如強度、彈性、韌性、硬度等）有所了解并能定性地進行簡單分析應用。
4、學會查閱相關資料，培養學生在設計實踐中綜合運用材料知識和現代技術思想觀念合理選擇材料的初步能力。
5、培養節約用材的良好習慣和合理用材的環保意識。
我們將方案設計出來以后，需要根據設計方案制作原型或者模型，來展現設計，交流并檢驗設計思想及過程。
根據原型或模型，借助實物的三維現實感，將有利于對設計做出評價，進一步優化設計方案。
王小雁
以下產品使用什么材料制成的？
以下是廣州亞運會官方正裝制服發布
我們在欣賞服裝美的也應關注材質美
建筑之美也包含其材質的魅力
第一節 材料
一、材料的分類
常見的材料可分為三類：
1、天然材料：指取材于大自然且保持著原本特質的材料（例如:木材、竹子、黏土、石材）
木材
石材
黏土
2、合成材料
又稱人造材料，是人為地把不同物質經化學方法或聚合作用而成的材料，其特質與原料不同。（例如:塑料、玻璃、鋼鐵、人造皮革）
塑料碗
玻璃酒杯
鋼材
3、混合材料
天然材料與合成材料的綜合，會保持部分原來的特質。（例如:膠合板、紙、混凝土）
膠合板
亞麻粘混紡布料
二、材料的性能
材料的性能可分為
物理性能
化學性能
加工性能
與設計工作關系十分密切
1、強度：
指材料承受 外力 而不被 破壞 （不可恢復的變形也屬于破壞）的能力
下面學習材料的幾種基本物理性能：
如何理解“破壞”？
物體所受“外力”基本形式有那幾種？
基本受力形式有：（1）壓力；（2）拉力；（3）彎曲力；（4）剪切力等。
（1）
（抗壓力示意圖）
F
F
F
F
F
F
F
（1）抗壓強度：材料承受壓力的能力
（2）
（3）
F
F
效果
效果
（2）抗拉強度：材料承受拉力的能力
F
F
F
F
（1）
（2）
F
F
效果
（抗拉力示意圖）
F
F
效果
（1）
（2）
F
F
（3）抗彎強度：材料對致彎外力的承受能力
最先受破壞斷裂處
（抗彎力示意圖）
效果
效果
F'
F'
（抗剪力示意圖）
F
F
（4）抗剪強度：材料承受剪切力的能力
效果
F
F
剪切力的兩個作用力的距離d要很近
d
對材料強度的探究
探究2： 在運用材料時，如何改善材料的強度呢？ 比如一雙木筷子使用中容易彎曲或折斷，在不改變材料下你有什么方法來改善這雙木筷子的強度呢？
探究
探究1： 材料的抗壓、抗拉、抗彎和抗剪強度是不是要么都好（強），要么都差（弱）呢？你能舉例說明嗎？
例：混凝土和石材都有較好的抗壓強度，但其抗拉強度就較差。因故混凝土梁上加上鋼筋來改善其抗拉強度，以免產生裂變。
2、彈性：
指材料受外力作用時改變了形狀，當外力消失后又能恢復原來形狀的能力。
a）很多材料如塑料、金屬、木材等都具有一定的彈性； b）改變材料形狀結構也可獲得較好的彈性。
彈弓
不銹鋼碗
3、韌性：
指材料抗沖擊震動的能力。
陶瓷碗
用鐵錘敲打不銹鋼碗和陶瓷碗，那個容量破碎呢？
4、硬度：
指材料抵抗刮削、切割或磨損的能力。
用刀子削木棍和鐵絲那個容易被刮削？
用什么方法比較出這兩個方塊那個較硬呢？
粉筆在黑板上寫出字來，這說明什么？
俗話說的‘雞蛋碰石頭’，用來比喻雙方力量懸殊不堪一擊。這是利用雞蛋和石頭的硬度來做形象比喻。雞蛋硬度和石頭硬度相差太遠，一相碰雞蛋必碎無凝。 那么一顆很小的沙礫能不能把雞蛋擠破？ 這說明硬度與材料的大小形狀有沒有關？
5、延展性：
金屬的延展性良好，其中金、鉑、銅、銀、鎢、鋁都富于延展性。非金屬材料延展性就不太好。 當用小刀刻劃具有延展性的礦物時，礦物表面被刻之處立即留下光亮的溝痕，而不出現粉末或碎粒，據此可區別于延展性良好與否。
指材料接受折、鍛、壓等外力，被改變形狀或被延伸，而材料沒有遭受破壞的能力。
小知識
鐵絲和小木棍那個容易被折斷？
沖壓不銹鋼盤子生產現場
上模具
下模具
沖壓機床
沖壓來制品：不銹鋼盤子
6、其它：
導電性、傳熱性等
導電性 例如：銅容量導電，橡膠絕緣。
傳熱性 例如：握住鐵絲的一端，用火燒另一端，很快就感覺到燙手；但同樣作法，握木棍卻不感到燙手。
三、幾種常用材料簡介
（一）、木材
被廣泛使用的傳統材料，這種天然材料具有質樸的表現力，做成的物品富有人性味。木材的種類繁多，各種木材性能差異很大。
1、質地較軟的木材
①杉木（沙木）：木質輕而軟，木紋順直，較疏，容易加工，變形很小，但強度差，廣泛應用于建筑和家具制作。
②松木：有很多性能很好的品種，容易加工，變形小，廣泛應用于建筑、家具、樂器制造等。
千年巨樹紅杉木
杉
木
家
具
松木家具
2、軟硬適中的木材
①樟木：木紋變化多樣，比較美觀，紋理結構細密，韌性好，有一股樟腦香氣，能防蟲蛀，是制作家具的上等木料之一。
缺點：易變形
②櫧木（株木）：木質與樟木相近
③梓木：上等的中硬度木材，在要求精致的木制品中常被采用。
古代多用于雕版印刷：付梓（出版印刷）
樟木家具
櫧木
櫧木家具
梓木
梓木家具
樟木、株木、梓木
3、人造板材
①膠合板（夾板）：三夾板、五夾板
②其他人造板：纖維板、刨花板
③飾面板：是在人造板的一個表面（或兩面）再進行某種涂覆處理而制成的。
飾面板特點：
表面色澤光亮，耐磨耐高溫，具有美麗的紋理和色彩，可產生很好的裝飾效果。用飾面板做成的制品表面不需要涂漆。
膠合板
纖維板
刨花板
飾面板
人造板材面積大，無拼縫，厚薄均勻，表面光潔平整，加工和使用都很方便，美觀實用
被廣泛應用于家具制造、房屋裝修、車船制造等各個行業。
（二）、金屬材料
金屬材料分為黑色金屬（含鐵金屬）和有色金屬（不含鐵金屬）兩大類
金屬材料在出廠時大都會做成不同的型材，即其斷面呈各種固定的標準形狀，以方便各種不同的用途。
（三）、塑料
塑料是一種石油化工產品。有熱塑性塑料（熟料）和熱固性塑料（生料）兩大類。
熱塑性塑料的物態變化是可循環的。此類塑料不宜制作承受高溫的物品，僅可做一般日用品和建筑用品。
熱固性塑料的物態變化不可循環。此類塑料可作機械零件、座椅、工具手柄、電器殼體等。
熱固性塑料制品
熱塑性塑料制品
塑料
熱塑性塑料——物態變化可循環。
熱固性塑料——物態變化不可循環。
四、設計時如何選擇材料
設計材料的選擇必須考慮材料自身的特性與設計產品相適應，還應考慮材料與人、環境的有機聯系。
選擇材料時考慮的要點：
1、材料的固有特性應滿足設計產品的使用功能、使用壽命等要求。
產品的使用功能和壽命是最基本的，也是主要的設計要求。
2、材料的工藝性應方便設計產品實現制造結構并有利于優化生產加工工藝過程。
要考慮材料的工藝性適應制造要求，并在可能的前提下優先選擇工藝難度小和生產成本低的材料。
3、材料的質感應與設計產品的造型特點、民族和地域特征、文化藝術品味等設計風格相協調，以實現較好的外觀效果。
4、有安全性等特殊要求的產品或零部件的選材要按照有關標準選用。
如絕緣、防靜電、耐高溫等特殊要求。
5、在滿足設計要求的基礎上，優先選擇資源豐富、價格低廉、有利于環保的材料。
6、注意市場調研，了解消費者對選材的期望，并在合理的前提下盡量滿足消費者的需求。
7、注重人類社會可持續發展原則，設計選材時應研究產品的整個生命周期對自然環境的影響，要盡量減少對環境的污染和破壞，減少對資源的浪費，充分考慮材料的回收、再生和重復利用，以利節約資源和保護環境。
第16屆亞運會的吉祥物是什么？
想一想：
利用生活中常見的材料來制作樂羊羊，
同學們會怎樣設計呢？
思考：
你們身邊有哪些材料可供制作呢？
任務：
用以下材料設計制作樂羊羊掛飾，
每人做一個
你挑選材料時，首先考慮什么因素？
布料、石塊、木板、卡紙、塑料薄片、橡皮泥、
三層瓦楞紙板、鐵絲、彈簧、吊環螺釘、顏料、
棉繩、尼龍繩、發光二極管
你會挑選怎樣的材料呢？
請用2分鐘時間完成材料選用表
（三）經濟性原則——根本原則
材料選用原則
（二）工藝（加工程序和方法）
（四）環境與資源保護
(一) 實用性原則——首要原則
材料選擇與資源保護
堅持可持續發展原則，
保護我們的地球——人類共同的“家”。
練習題
1.下列材料屬于混合材料的是（ ）。
A 黏土 B 玻璃 C 膠合板 D 石頭
2.在我校進行拔河比賽之前，選擇比賽用繩的時候，對用繩的技術要求主要體現在對其（ ）的要求上。
A抗壓強度 B抗拉強度 C抗彎強度 D抗剪強度
C
B
練習題
3、我市某瓶裝飲料公司在選擇材料用來乘放飲料時，你向他們推薦使用（ ）來作原材料。
A 樟木 B 鋼化玻璃
C 熱塑性塑料 D 熱固性塑料
C
4.請按要求把生活中的物品對應的圖表內。
材料性能 物品名稱（至少3種）
需要較高的抗壓強度
需要較高的抗拉強度
需要較高的抗彎強度
需要較高的抗剪強度
需要較好的彈性
需要較好的韌性
需要較好的硬度
5.在日常生活中常用的材料有哪些？并有什么用途？請填入下表
材料名稱
用途舉例






三、小結
一.材料的分類：
二.材料的幾種基本物理性能：
天然材料：
合成材料：
混合材料：
3、韌性：
1、強度：
2、彈性：
4、硬度：
5、延展性：
6、其它：
1）了解材料的三種分類； 2）要懂得判斷和區分材料是屬于那種分類
1）主要理解前5種基本物理性能； 2）重點掌握強度的四種力（壓力、拉力、彎曲力和剪切力）作用的示意圖。
活動與交流
2、在設計過程中如何合理的選擇材料？
（課外）
1、請同學們說說表中三種不同材料制成的碗，比較說出這些碗的物理性質的優劣強弱！(在下表中填上好、中、差）
木碗 不銹鋼碗 塑料碗
強度 抗彎強度
抗壓強度
抗彎強度
抗剪強度
彈性
韌性
硬度
延展性
作業: 我們每一位同學家中都做了不同程度的裝修。在你們家裝修的過程中都用到了哪些材料，它們分別屬于什么材料，使用這些材料的好處是什么？　　
作業:
二段視頻欣賞
納米材料.mp4
曼谷市民歡迎環保型納米材料手提袋.flv

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