内容正文:
5.1 走进制造(1)
第5章 制造技术与工程 >>>
课前学习
基础训练
原材料
工程技术
电子产品
汽车
化学
食品
D
提高训练
人工制造材料
导电
B
小
物理性质
探究实践
海波的质量太少
水的质量太多,造成水温太高
1.用A4纸制作2种不同类型的纸飞机,比一比,哪种飞机飞得更远?哪种纸飞机滞空时间更长?说一说,制造纸飞机的过程中你的收获。
2.借助互联网,查阅我国纺织技术的发展过程。
1.将________转化为人类所需产品的__________就是制造。
2.制造工艺满足了人类衣食住行,常见的制造工艺有__________制造、________制造、_______制造、________制造等等。
3.小明参与了校园科技节比赛活动,其中不属于制造的是( )
A. 水火箭发射比赛
B. 水果电池比赛
C. 纸飞机滞空比赛
D. 科创论文比赛
4.约公元前600年,中国人发明了油灯。油灯的发展是一个几千年技术文明的历史缩影。
(第4题)
请你结合材料信息解释三种油灯所包含的科学原理,并对照明工具的发展作出评价。
解:普通油灯:菜油或动物油具有可燃性,油燃烧必须达到着火点,与空气充分接触,灯芯燃烧时的温度没有达到器皿里的灯油着火点,因此灯芯燃烧时却不会引燃器皿里的灯油。 省油灯:燃烧时产生的热量会通过灯体传递到水中,水受热蒸发,从而将热量带走,灯盏的温度和灯油蒸发的速率也因此降低,以此达到省油的目的。
近代煤油灯:调节旋钮是增加油与空气的接触面积使燃烧物增多,亮度增加,相反减少与空气的接触面积使燃烧物减少,亮度变暗甚至熄灭。 照明从燃烧动植物油到煤油,再到电灯照明,说明能源的利用更加高效、环保,也说明人类在发展,科技在进步。
5.市场上的“自发热”产品主要有两类,其原理如下表所示。
A类:吸湿加热类
当环境中水分子被纤维吸引结合后,分子动能降低,通过能量转换产生吸湿发热现象,材料一般以改性腈纶、涤纶为主。
B类:电加热类
在面料中加入导电纤维,如石墨烯纤维等,外接电源对其充电,服装就会发热。
(1)A类常用的材料属于________________(选填“天然材料”或“人工制造材料”)。
(2)石墨烯是由碳原子构成的材料,C类产品在发热过程中是利用了石墨烯的________性。
(3)专家指出,衣物保暖最重要的是看蓬松性和厚度。蓬松且有厚度的衣物因有大量空气起隔热作用,保暖性才好。因此,不要偏听偏信、盲目跟风。你能解释市场上火爆的德绒内衣表面为什么特别毛茸茸吗?
解:德绒其实是一种化纤面料,以腈纶为主,会混纺一定比例的氨纶和涤纶,有的德绒面料还会混纺一定比例的黏胶纤维,其中的腈纶是经过改性的,是一种吸湿发热纤维;与普通腈纶比,德绒通过腈纶改性后做得更细、更软、更蓬松,市面上的德绒内衣比普通内衣提高了蓬松柔软性和厚实度,所以具有较好的保暖性。
6.穿梭古今,纺织纤维的世界总是发生着日新月异的变化,而我国作为纺织服装生产大国也总是第一个感受到这种变化:
材料一:如图,“素纱衣”是长沙马王堆一号汉墓出土的国家一级文物,是世界上现存年代最早、保存最完整、制作工艺最精、最轻薄的一件衣服,质量只有49 g左右,可以说是“轻若烟雾、薄如蝉翼”。它是西汉纱织水平的代表作,更是楚汉文化的骄傲。
材料二:“气凝胶防寒服”是现代新型功能性服装纤维研发的产物之一,其面料气凝胶纤维具有超高的保温性、吸湿性和透气性。早在2018年就有研发公司推出的某款气凝胶防寒服,面料每平方厘米质量仅有6 mg,厚度仅0.5 mm,就可轻松驾驭0 ℃的户外低温环境,可谓“轻若鸿毛、薄如蝉翼、暖若晗阳”。
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(第6题)
(1)一件“素纱衣”的质量相当于日常生活中________的质量。
A. 一支2B铅笔
B. 一个鸡蛋
C. 一只大公鸡
(2)考古学家们借助精密仪器测出“素纱衣”每平方米纱料的质量1.54 g,相较于材料二中的某款气凝胶纤维面料,其单位面积的质量更________(选填“大”或“小”)。
(3)气凝胶纤维面料的保温性、吸湿性和透气性均属于____________(选填“物理性质”或“化学性质”)。
(4)请计算材料二中该款防寒服的气凝胶纤维面料密度。
解:面料每平方厘米质量仅有6 mg,厚度仅0.5 mm,体积V=1 cm2×0.5×10-1 cm=0.05 cm3,面料密度ρ=eq \f(m,V)=eq \f(6×10-3g,0.05 cm3)=0.12 g/ cm3。
7.一款被称为“喝水神器”的55度保温杯在网店热销。往保温杯中加入热水,可使温度快速降至55度并较长时间保持。项目小组想选择海波以及生活中常见的器材,自制一款48 ℃保温杯。
器材:易拉罐(导热性能好),铝箔隔热棉(导热性能差),海波,剪裁好的2个直径不同的塑料瓶。
方案设计:请你选择上述的材料,通过画图,并注明所用材料,设计一个速冷保温杯。
设计图
解:方案设计:用导热性好的易拉罐做内胆,中间填入海波,外层用隔热性好的铝箔隔热棉,并用2个直径不同的塑料瓶盛装,如下图所示:
(2)实验验证:盖上盖子摇一摇,每隔一段时间测量杯中水和海波的温度,并作出温度与时间的曲线图,发现并没有快速使水达到48 ℃,请你分析可能的原因是__________________,________________________________。
(3)方案迭代:在改进实验后,重复上述实验,并作出温度与时间的曲线图(图乙);请利用上述信息,结合所学的科学知识,解释水能快速降到48 ℃并维持不变的原因。
(第7题)
解:开水倒入杯中,此过程海波吸收热量,当海波温度上升到48 ℃时,达到熔点,继续吸热且温度不变,水温也下降至48 ℃,不再发生热传递。
$5.1 走进制造(2)
第5章 制造技术与工程 >>>
课前学习
基础训练
扫描电子显微镜技术
芯片制造
超精密抛光工艺
B
提高训练
非晶体
个性化和精准化的打印制作
碳纤维
探究实践
含有分子所有的原子种类
缺失了分子中的一种原子
C6H6
否,应用废去的橡皮泥进行制作
1.利用3D打印技术,设计一个作品,并打印出来。说一说,3D打印技术与传统制造相比,有哪些优点?
1.我国制造技术面临许多瓶颈,许多关键技术落后于发达国家,主要表现在_____________________、____________、____________________等。
2.小明想自主设计并制作一款如图的校园模型,下列最适合帮他实现该作品个性化设计和制作的技术是( )
(第2题)
A. 纺织技术
B. 3D打印技术
C. 雕刻技术
D. 生物制造技术
3.冬天气温低、天气干燥,小明利用家中的矿泉水瓶、棉棒、电热装置等自制加湿器如图甲,图乙是它的结构示意图。棉棒具有较强的吸水性,加热装置可给上端伞状结构中的水加热,使伞状结构上端产生大量的“白雾”。
请根据上述材料并结合所学的科学知识,解释自制加湿器能快速产生大量“白雾”的原因。
(第3题)
解:棉棒具有较强的吸水性,其中含水量较高。伞状弧形结构可以增大水的蒸发面积,加热装置提高了水的温度,从而加快了水蒸发,棉棒周围快速形成大量水蒸气;冬天气温低,被电热装置加热后形成的水蒸气温度高,高温的水蒸气遇冷液化,快速产生大量“白雾”。
4.广州动物园的丹顶鹤立立跟同伴打架,失去了上喙。广东三家科研技术团队合作利用3D打印技术成功制作了国内首例钛合金义喙。
(第4题)
(1)首先利用3D打印技术,打印做出塑料上喙的大致模样(如图1),接着手工打磨得到形状完美的塑料上喙。打印所用塑料遇高温变成稠状物,且整个过程温度升高,说明该塑料是________(选填“晶体”或“非晶体”),3D打印在此过程中体现出来的优势有________________________________。
(2)然后根据塑料上喙铸造得到同形状的金属钛上喙,帮助立立重获长久捕食能力(如图2)。从塑料上喙到金属钛上喙,质量增加68克,立立上喙的体积为多少厘米3?(已知ρ塑料=1.1×103千克/米3,ρ钛=4.5×103千克/米3)
解:设立立上喙的体积为V cm3,由金属钛上喙的质量m金属钛=ρ金属钛V,塑料上喙的质量m塑料=ρ塑料V,Δm=m金属钛-m塑料,即:Δm=ρ金属钛V-ρ塑料V,68 g=4.5 g/cm3×V-1.1 g/cm3 V,解得立立上喙的体积V=20 cm3
5.杭州亚运会的竞赛项目中,自行车类的项目有场地自行车、公路自行车、山地自行车、小轮车四种。为了使骑行达到高速,一般要求车身重量较轻而风阻较小。如表是制造自行车可选的材料。
材料
锰钢
铝合金
钛合金
碳纤维
性能(强度)
强
较弱
较强
强
密度(kg/m3)
7.9×103
3.0×103
4.5×103
1.6×103
(1)若车身的材料要求强度高且轻便,则上表中最理想的材料是__________。
(2)某品牌公路自行车铝合金部分的质量为12 kg,请你计算所用铝合金材料体积为多少?
(3)若保持自行车的款式和外形不变,将所用的铝合金换为碳纤维材料,则自行车的质量变化了多少?
解:4×10-3 m3
解:减轻了5.6 kg
6.小明班级开展了制造分子模型项目化评比活动。以下是制造分子模型评价量规:
分子模型评价量规
评价指标
作品等级
优秀
合格
待改进
模型大小
相对原子质量越大的原子模型体积也越大
各原子大小相等
相对原子质量越大的原子模型体积越小
原子样式
分子中各原子数量之比正确且容易区分
分子中各原子数量之比正确,但不容易区分
分子中各原子数量之比不正确
含原子种类
_________________________
_________________________
只含有一种原子
模型成本
废物利用
材料便宜
材料昂贵
(1)将表中________,补充完整。
(2)如图所示,小明利用新买的橡皮泥制作成了苯分子模型,内部6个碳原子由蓝色橡皮泥揉捏而成,外面6个氢原子由黄色橡皮揉捏而成。
①老师判定小明的苯分子模型“原子样式”等级为“优秀”,请据此推测苯分子的化学式为____________。
②根据评价量规,请你判定小明的苯分子模型“成本”等级是否为“优秀”,若“是”请给出理由;若“否”请改进。________________________________。
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(第6题)
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