资源简介

任务一 探究材料性能与应用
一、教学内容
本课的教学围绕“材料分类”和“材料特性”，以制作书立任务来提出问题和要求，探究材料的基本知识，包括材料的分类、性能和应用。另外，对不同的材料进行技术试验，进一步探究材料的性能与应用。此课内容是本章后续内容的一个铺垫，为制作模型中如何选好材料打下基础，让学生具有初步辨别和分析材料的能力。
二、学科核心素养要求
1. 技术意识：（1）结合日常生活中常见的材料，以解决任务的需求，对材料的归纳、分类和特性进行深入探究和分析；（2）能够以技术试验的方式，探究不同材料的性能差异；（3）通过自主学习，体会教材中案例材料的具体应用。
2. 工程思维：（1）学习材料的性能之后，在实践中，能够分析并决策选择哪种材料，它有什么优势；（2）结合日常材料和教材案例，能够认识材料的特性，并能够配合技术试验进行材料性能指标的分析和评估。
3. 物化能力：（1）通过探究学习材料的性能和应用，动手制作书立，能够让学生深入认识常用工具和材料的性能；（2）能够对不同材料进行比较分析和技术试验，积累实际操作经验；（3）在最终成品的加工时，需要较强的动手实践与创造能力。
三、教学重点、难点
1. 重点：（1）材料的分类；（2）分析常见材料的应用环境。
2. 难点：（1）材料的特性；（2）初步形成辨别和分析材料的能力。
四、教学准备
通用技术试验室，多媒体教学设备、教学课件、相关图片、视频资料等。
五、教学过程
1. 新课引入
新进高一年级的张磊最近有个困惑：高中课程种类多，学习资料也很多，他想买个书立来整理课本和学习资料，由于疫情的缘故，学校又不让学生出校购物，于是大家动手一起来制作一个简单的书立。
2. 制作一个简单书立
（1）材料：木材，铁制晾衣架，塑料板。
（2）工具：手工锯、台虎钳、夹钳、热熔胶、勾刀、塑料弯板机，乳白胶。
制作要领：根据设计图纸选取材料进行设计。
图1 书立设计图
观察思考：结合日常生活中对材料的认识及其应用，来完成任务。
（1）如何选取材料？
（2）选取什么工具进行加工制作？
设计意图：创设情境，引入新的教学任务。激发学生完成任务的动力。
材料初识
我们先来了解材料的特性及其应用。
案例分析：炊具的发展历史。
引导提问：材料是什么？材料在产品设计中的作用？
总结：材料是人类生存的物质条件和精神文明的重要支柱。它是产品设计的物质条件，是基础和前提。
阅读案例：炊具的发展历史。
思考：材料在产品设计中的重要性。
设计意图：培养自主学习的习惯，用身边的案例理解材料及其重要性。
材料分类
引导提问：教室里面的桌子、椅子、讲台、黑板和门窗等使用的是什么类型的材料？
讲解：在工程领域，一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。
思考：日常生活中常见物品的材料类型。
5. 木材
图片展示：木质建筑、家具。
(
图2 木质建筑
) (
图3 木质家具
)
木材是优良的造型材料，自古以来，它一直是最广泛最常用的传统材料，成品美观、淳朴。另外，其具有较好的强度性能及优良的加工性能。
材料的强度：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。
（1）学生任务
技术试验：不同木质材料抗弯强度试验。
试验目的：选择强度最高的一种木材作为台灯的支撑杆。
①材料：10毫米×10毫米×500毫米的松木、杉木、桐木、杨木等方木各一条。
②工具：刻度尺、砝码、绳。
试验过程：
①将绳子一端固定在材料中间，另一端悬挂钩码。
②依次测量并记录当砝码为3 kg、5 kg时不同材料弯曲的程度。
总结：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？
表1 四种材料抗弯强度测试记录表
测试材料 砝码质量3 kg时下弯的距离/mm 砝码质量5 kg时下弯的距离/mm
松木
杉木
桐木
杨木
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。
（2）马上行动
①观察和用手触摸各种人造板材，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。
思考：书立用木材应该如何选择？
设计意图：通过图片展示、技术试验、活动体验进行相关材料性能和应用的认识和学习；制作书立活动贯穿其中，启发学生学以致用的物化能力。
6. 金属
图4 部分金属材料
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。
金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。
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。
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。
讨论：
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？
是不是硬度越大的材料越坚固？
马上行动：体验金属强度。
使用钢丝钳剪断相同粗细的铜丝、铁丝、钢丝比较所用力的大小，观察剪切金属丝后的钢丝钳刃口有无磨损。
讨论：为什么用力大小不同？为什么没有磨损？
思考：书立用金属制作该如何处理？
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领域。
塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。
制作展示：使用水性笔、勾刀、钢直尺、桌面式塑料弯板机、用1.5～3mm厚的亚克力板制作一个手机托架。
观摩体验：观看塑料的加工处理过程的教学展示。
思考：书立用塑料制作该如何处理？
新材料
新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料。
(
图
6
石墨烯智能穿戴设备
) (
图
5
泡沫金属
)
观看教材中的案例并进行讨论：生活中还有那些新材料？请举例。
（1）制作书立
大家学习了关于材料的一些相关知识，根据材料的性能与应用，大家也能做出属于自己的书立。
制作过程：
①选取合适的材料和工具。
②根据设计图制作结构和连接。
③根据所学通用技术知识进行简单加工处理。
图7 树立样例图
小结
（1）学生作品的点评。
（2）本课知识回顾。
六、教学总结
本课主要采用任务驱动式教学，以制作书立为任务，结合学生和生活实际，通过图片展示、技术试验、活动体验进行相关材料性能和应用的认识和学习，有利于培养学生的学习兴趣，启发其学以致用的物化能力。
七、教学反思
1. 教学内容有点多，需要高度精简。
2. 教学活动丰富，师生互动多，需要掌控课堂时间。
3. 因为制作任务选取的材料不一样，加工处理的方式不一样，所以学生需要教师的引导。

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