3.1 方案实现的材料（第1课时）课件-2025-2026学年人教版高一通用技术必修一

第三章 工艺及方案实现 第1节 方案实现的材料 （第1课时） 通用技术 技术与设计1 单元概述 中国古籍《天工开物》记载：“金木受攻而物象曲成”“水火既济而土合”。技术产品必须通过适当的材料和恰当的工艺来制造。 根据设计方案恰当选择加工工艺，加工所得的产品零部件，通过组装和调试，成为技术产品，最终完成技术设计方案的实现过程。 本章将学习如何实现技术设计方案，进一步培养或形成物化能力、图样表达、工程思维和创新设计通用技术学科核心素养。 制作技术产品的适当材料如何选择？ 材料的分类、常见材料的性能、材料的选择以及常用材料的连接方式分别是什么？ 常见的加工工艺或技术有哪些？ 有金属加工技术、木工加工技术、电子电工技术和数字加工技术有哪些工艺要求。 学习目标 1. 了解材料及其分类。 2. 知道常见材料的性能及应用。 3. 能根据设计方案选择和规划材料。 4. 掌握一些常用材料的连接方法。 引入 方案的实现，首先需要合适的材料。 设计了循迹小车底板，要实现这个设计方案，就要考虑小车底板选什么材料的问题。 这就需要我们学习什么是材料，材料有哪些种类、特性，以及如何根据方案选择和规划材料等。 1.1 材料及分类 一、材料 材料是天然的或人工合成的资源，任何技术产品均由材料构成。 材料是造型的要素之一，是实现技术设计方案的必要条件。 技术设计的功能或形态都必须由加工后的材料实现。 思考与交流 生活中，我们常用的材料主要有哪些？ 生产一辆电动汽车，需要用到哪些材料？ 如果制作一个小车，会使用哪些材料？ 1.1 材料及分类 二、材料的分类 早期，人类能找到的材料都是未经加工的天然材料。例如，木材、藤条、兽皮、石头、天然金块等。 木材、藤条、兽皮等属于有机材料。 石头、天然金块等属于无机材料。 石头与金块的特性又有很大的不同，金块之类的材料属于金属材料，石头之类的材料属于无机非金属材料。 1.1 材料及分类 二、材料的分类 有机材料现在一般指高分子材料，它主要由碳、氢、氧、氮、硅等元素形成的大量高分子长链聚集而成。分子链中的原子之间通过共价键连接，链与链之间一般通过弱的分子间力结合。 金属材料主要由金属元素组成，内部原子通过金属键结合在一起。 无机非金属材料主要有金属与非金属元素间的化合物，以及一些非金属的单质或化合物，如氧化物、硅酸盐、磷酸盐、氮化物、碳化物等，它的内部原子以离子键、共价键或它们的混合键结合为主。 1.1 材料及分类 二、材料的分类 随着科技的发展，人类掌握了将不同材料加工混合成新材料的方法。 这种混合的、性能更优的新材料都属于复合材料。 材料就可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。 材料 金属材料 无机非金属材料 高分子材料 复合材料 1.1 材料及分类 二、材料的分类 类型 代表材料 金属材料 黑色金属、有色金属、合成金属 无机非金属材料 陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料 高分子材料 天然高分子（来源于动植物）、合成高分子（塑料、合成橡胶、合成纤维） 复合材料 不同材料混合 思考与交流 选取生活中，常用的一种物品，分析其组成属于材料的哪种类型？ 制作循迹小车底板，可以选择哪些类型的材料？ 1.2 材料的性能 一、材料的使用和加工性能 不同的材料具有不同的性能和用途。设计师根据不同材料的性能来实现设计方案中各个不同部件的功能。 材料在使用和加工过程中表现出来的特性，称为材料的性能。 1. 材料的使用性能 材料的使用性能是指材料在工作条件下所具备的性能，它包括物理性能、化学性能和机械性能等。 物理性能是指材料在各种物理条件下所表现出来的性能，包括密度、熔点、导热性、导电性和磁性等。化学性能是指材料在室温或高温条件下抵抗外界环境化学侵蚀的能力，包括耐蚀性、抗氧化性和还原性等。 1.2 材料的性能 一、材料的使用和加工性能 不同的材料具有不同的性能和用途。设计师根据不同材料的性能来实现设计方案中各个不同部件的功能。 材料在使用和加工过程中表现出来的特性，称为材料的性能。 1. 材料的使用性能 材料的使用性能是指材料在工作条件下所具备的性能，它包括物理性能、化学性能和机械性能等。 材料 物理性能 化学性能 机械性能 1.2 材料的性能 1. 材料的使用性能 材料的使用性能 概念说明 物理性能 是指材料在各种物理条件下所表现出来的性能，包括密度、熔点、导热性、导电性和磁性等。 化学性能 是指材料在室温或高温条件下抵抗外界环境化学侵蚀的能力，包括耐蚀性、抗氧化性和还原性等。 机械性能 又被称为力学性能，是指材料在外力作用下表现出来的抵抗能力，是工程材料最主要的使用性能，主要包括强度、弹性、硬度、韧性及延展性等。 1.2 材料的性能 1. 材料的使用性能 使用性能 性能说明 强度 材料在外力作用下抵抗过度变形和断裂破坏的能力。 弹性 材料在外力作用时产生了变形，当外力移除后能恢复原先形状及尺寸的能力。 硬度 材料抵抗其他硬度更高的物体压入其表面的能力。 韧性 材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力，是材料在发生断裂前进行一定塑性变形的特性。 延展性 材料在拉应力或压应力的作用下，断裂前承受一定塑性变形的特性。 机械性能 强度 抗压强度 抗拉强度 抗弯强度 抗剪强度 弹性 硬度 韧性 延展性 1.2 材料的性能 1. 材料的使用性能 使用性能 举例说明 强度 不同材料不同类型的强度不同。 弹性 钢材和木材都是高弹性材料。 硬度 比如铅笔上的型号，B是BLACK的缩写，意为黑度，代表石墨的含量；H是HARD的缩写，意为硬度。 韧性 金、铝、铜等金属是高韧性材料， 玻璃、石墨则是低韧性材料。 延展性 常见金属都具有延展性。 2. 材料的加工性能 材料适应实际生产工艺要求的能力，称为材料的加工性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能等。 通过对材料进行加工，可以获得某些优于原材料的性能。 经过锻造后的钢材，会具有更高的硬度和弹性。 1.2 材料的性能 二、常用材料的性能与应用比较 材料名称 质感 使用性能 应用举例 金属材料 质地坚硬，表面光滑，有金属光泽。常给人理性、坚定等感觉 强度高，硬度大，延展性强，密度、熔点高，导电性、导热性强，部分金属的化学性质活泼 机械零部件，建筑材料，导线等 木质材料 质地粗糙，有纹理。常给人自然、古典等感觉 韧性、弹性大，顺纹方向与横纹方向的机械性能差别大。导热性、导电性弱，遇火燃烧但有一定耐火性能。部分刨花板、密度板等合成木材料含有甲醛，天然木材耐蚀性弱 家具，装饰，建筑材料等 纸质材料 质地轻、脆，表面光滑有纹理。常给人细腻、柔韧等感觉 横向和纵向的强度和韧性等都不同，一般情况下，抗拉强度和抗弯强度高，抗压强度和抗剪强度低。密度、熔点低，导热性、导电性弱。一般纸张的抗氧化性比较弱 报纸，书画，纸艺，纸板箱等 塑料材料 质地轻便，色彩丰富。常给人优雅、俭朴等感觉 抗压强度、抗拉强度、抗弯强度高，抗剪强度低，韧性、弹性大。密度低，导热性、导电性弱。化学性能稳定 日常生活和办公用品，工业生产，医疗卫生用品等 玻璃材料 质地脆，色彩多，透光性非常好。常给人高雅、精致等感觉 硬度很大，抗拉强度远低于抗压强度，是典型的脆性材料。导热、导电性弱。化学性能稳定 门窗，日用品，艺术品，医疗用具，化学仪器，电子仪表等 橡胶材料 质地软、高弹，耐磨，无光泽。常给人稳重、忍耐等感觉 日常温度下韧性、弹性大，抗振动效果较强。熔点低，导热性、导电性弱。抗氧化性、耐腐蚀性弱 轮胎，防振部件，黏合剂，胶带软管，电线电缆的绝缘层等 总结 方案实现的材料 1.1 材料及分类 一、材料 二、材料的分类 1.2 材料的性能 一、材料的使用和加工性能 二、常用材料的性能与应用比较 1.3 材料的选择与规划 1.4 常见材料的连接 综合实践活动 除了常见材料，还有很多新材料近年得到快速发展，满足技术需求，也推动着技术的进步。 选择一个新材料，或者根据自己的了解选择，查阅资料，了解其质感、性能和应用情况。 材料名称 质感 使用性能 应用举例 碳纤维 金属玻璃 超导材料 记忆合金 石墨烯 固态电解质 $