资源简介

普 通 高 中 教 科 书
《通用技术》选择性必修7 职业技术基础
第一章 材料与加工
第 三 节 材料对加工方法的影响
教学设计
教学背景
党的二十大报告对“实施科教兴国战略,强化现代化建设人才支撑”作了详尽丰富、深刻完整的论述, 提出坚持高中阶段学校多样化发展和推进职普融通策略。在高中阶段，有效开展职业技术基础教育是落实国家实施科教兴国战略的重要路径。
随着现代技术突飞猛进的发展，职业与技术的联系越来越紧密。本教材旨在带领同学们初步探索进入职业世界所必需的基本技术技能，提高职业认知，为同学们未来从事某一职业做好准备。
教学目标：
知识与技能目标:
1.了解不同材料的加工方法。
2.了解不同材料对加工方法的影响。
教学内容分析:
第一章主要介绍材料及其加工技术，通过学习让学生对常见材料有所认知，了解材料的特征，能够恰当选择、安全使用材料；在选择材料时，能认真考虑有关技术、社会、法律、环保等方面的因素，能根据不同材料的特性来制作产品，安全、有效地使用材料。
第二章主要介绍能源及其转换技术，学习能源存在的不同形式及能源的转换与利用；通过了解传统能源和新能源的特点，确认能源应用的经济性和环保性，从而增强节约和开发能源的意识，倡导简约适度、绿色低碳的生活方式。
第三章主要介绍信息技术这一新兴的职业技术对传统行业的影响和发展，从收集信息、处理信息、管理信息等角度让大家认识这些信息时代的基本技能，从而激发大家不断学习新兴信息技术的兴趣，以期胜任未来信息技术的新职业。
第四章主要介绍产品的技术使用、维护保养和故障维修等知识。无论是在生活中还是在工作中，我们都离不开各种各样的产品，我们要学会掌握产品的正确操作，养成良好的操作习惯。同时，能通过阅读用户手册、产品使用说明书等，合理使用工具、仪器和设备来进行简单的故障检测与维修。
学情分析:
学生对职业技术的基础知识认识有限，面对未来，他们需要学习有关职业技术的基础知识的知识。
了解职业技术的基础知识，探索关于材料和能源科技的无限奥秘，把握信息技术的发展方向，掌握产品使用与维护的基本技能，从而培养职业意识，明确自身职业生涯规划，培养技术素养，提高未来的职业技术能力。
教学重难点:
了解不同材料的加工方法。
了解不同材料对加工方法的影响。
教学策略:
通过“案例”等内容引导学生进行“思考”，接着用通俗易懂的方式介绍基础理论知识，每一个知识点后都附有“思考”“探究”“立即行动”等活动让学生充分消化所学知识。每节设有“习题”，每章设有“学习内容梳理”和“学习评价”，用于归纳教学内容，反馈教学效果。
教学准备:
展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。
教学过程:
情景导入:
老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修7 职业技术基础　第一章 材料与加工 第 三 节 材料对加工方法的影响。
材料是用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。材料的发展反映了人类文明的发展进程，各种新材料的使用解放了生产力，推动了人类社会的进步，促进了人类文明的发展。
案例
打铁（如图1-19所示）是一种原始的锻造工艺，看似简单，其实是件技术活。打制一件铁器，需要经过选料、烧铁、捶打、成型、淬火、打磨等十几道工序。其中烧铁过程特别需要把握火候。打制过程中，铁锤并非随便乱砸，而是根据预想的形状找准落点，力度也需控制得恰到好处，不断翻动铁料，千锤百炼锻打成型。淬火工艺最关键，将锻打好的铁器放进冷水中冷却，时间需要控制在1～2 s。
打铁技术曾是生产农业工具中最主要的加工技术。随着工业制造技术的发展，传统手工打铁技艺正慢慢消逝，正在成为材料加工的历史回忆。
导学思考
除了锻造工艺之外，金属材料还有哪些加工方法？不同材料的加工方法对材料的硬度、韧性等物理性质有什么影响？
一、常用材料的加工方法
材料加工在机械制造业中占有重要地位，是制造业的基础。即便在计算机、信息技术产业飞速发展的今天，它仍在国民经济中起着重要作用。材料加工涉及的范围很广，主要有液态金属成形、金属塑性成形、焊接、金属的表面处理等。随着科技的不断发展，新的工艺也在不断涌现。
案例
直纹拉丝是指在铝板表面用机械摩擦的方法加工出直线纹路（如图1-20所示），具有刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹拉丝有连续丝纹和断续丝纹两种。连续丝纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板表面进行连续水平直线摩擦获取。断续丝纹一般可在刷光机上加工制得。
思考
常用适合拉丝的材料有哪些？家用产品中有哪些拉丝产品？
立即行动
蜡条的加工
1．试验器材：适量的蜡、长条形的模具。
2．试验过程：分别采用将蜡熔化后倒入模具中加工和将其直接加工成一根蜡条的方法，将一整块蜡加工成一根蜡条。
比较一下哪种加工方法用时更短，原材料用量更少。
二、金属材料的性质对加工方法的影响
金属材料的加工性是指材料被加工的难易程度，其中切削加工的难易程度指的是切削时所反映的生产率、刀具寿命及是否容易得到规定的加工精度和表面粗糙度。影响金属材料可切削加工性的因素有工件材料的硬度、强度、塑性、韧性、导热系数等力学和物理性质。
一般来说，工件材料的硬度越高，切削力越大，切削温度越高，刀具的磨损越快，切削加工性越差；同理，工件材料强度越高，切削加工性也越差。工件材料的强度相同时，塑性和韧性大的切削加工性差，但是工件材料的塑性太小切削加工性也不好。切削时，在产生热量相等的条件下，导热系数高的工件材料切削加工性较好，反之较差。
案例
车削
车削是用车刀对车床上旋转的工件进行切削加工的方法（如图1-21所示），也是各类机械加工方式中一种重要的类型。在车床上除了安装车刀外，还可以用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行内、外圆柱体表面加工。
思考
1．根据图1-21说明车削加工中工件受到了哪些力的作用？
2．在车削加工中，车床转速的快慢与工件表面的粗糙度是否有关？
知识窗
铣 削
铣削是以铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法（如图1-22所示）。铣削一般使用的机床为铣床或镗床，适用于加工平面、沟槽、各种成形面（如花键、齿轮、螺纹）和模具的特殊形面等。铣床可分为卧式铣床、立式铣床、龙门铣床等。
立即行动
1．试验器材：剪刀1把，钢丝、铜丝、铝丝各1根。
2．试验方法：尝试用剪刀分别将钢丝、铜丝、铝丝剪断。根据试验结果，观察3种剪断面的形状，比较这3种材料的硬度。
三、非金属材料的性质对加工方法的影响
非金属材料品种繁多，因此加工方法也各有不同。其具体的加工方法有注塑、压铸、烧结等。塑料是非金属材料的重要组成部分，塑料加工又称塑料成型加工，是将合成树脂或塑料转化为塑料制品的各种工艺的总称。塑料加工一般包括塑料的配料、成型、机械加工、接合、修饰和装配等，其中，后四个工序是在塑料已成为成品或半成品后进行的，故又称为塑料的二次加工。
案例
塑料椅的生产流程
塑料椅的生产流程由若干工序组成，工序是指生产工艺过程的一些基本工作步骤（如图1-23所示）。
思考
塑料椅的生产流程为什么要这样安排？
四、复合材料的性质对加工方法的影响
由于复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（或微观）上组成的具有新性能的材料，故加工方法的差异性较大。如金属基复合材料一般用切割、车削、铣削和磨削就可加工，要求刀具锋利，切削速度适当，冷却液或润滑剂供给充足和进给速度快等。
案例
碳纤维复合材料的加工
部分耳机听筒是由碳纤维复合材料做成的（如图1-24所示），层间强度低，易在切削力的作用下产生分层，因此钻孔或切边应减小轴向力。
钻孔要求高转速、小进给，加工中心转速一般在3 000~6 000 r/min，进给量为0.01~0.04 mm/r。钻头正常选用三尖两刃或两尖两刃，锋利的刀尖可先将碳纤维层划断，两刃对孔壁起到了修补作用，镶金刚石的钻头较为锋利，耐磨性较好。
思考
碳纤维复合材料在进行加工时需要注意的问题有哪些？
综合实践活动
设计制作创意LED台灯
1. 活动目的：认识和了解多种材料和元件的性能，合理应用多种材料进行设计并制作一个造型美观的LED台灯作品，锻炼创新意识和物化能力。
2. 活动器材：LED3～5个，电阻3～5个，电位器1个，电池盒1个（带开关），5号电池3个，导线6根，电烙铁及焊锡膏一套，焊锡若干。LED台灯外观材料不限，学生自由选取。
3. 活动过程：
（1）LED台灯的外观设计和制作。每个小组先讨论制订活动方案，确定台灯的外观设计图，然后小组分工制作台灯的外观，如图1-25至1-28所示。
（2）创意台灯的电路设计和焊接。各小组依据本组电路设计方案，分工焊接LED台灯电路，并对台灯电路进行通电测试，如图1-29至1-31所示。
（3）LED创意台灯的组装、调试。将电路和外观进行组合安装，并进行功能测试，最后进行优化改进，如图1-32至1-34所示。
（4）成果展示与交流评价。各组完成作品之后，先进行台灯外观展示评比，然后进行通电照明性能评比，最后算出各组的综合得分，并进行经验交流等，台灯作品示例如图1-35至1-37所示。
思考
1．台灯外观因选用材料不同，加工制作的方法也各不相同，你的台灯采用了哪些材料制作，使用了哪些加工方法？
2．焊接电路时，为防止电烙铁的高温损坏被焊接的电子元件，需要注意哪些事项？
3．选择LED台灯灯罩材料时，要不要考虑材料的耐热性和反光性？如果要，理由是什么？找一找哪些材料具有耐热性和反光性？
课后作业
习 题
1．金属材料有哪些加工方法？
2．一般来说，影响金属材料可切削加工性的因素有工件材料的硬度、强度、塑性、韧性、导热系数等。想一想，还有其他因素会对金属材料的可切削加工性产生影响吗？试举例说明
学习评价
　　　　　　　　　评价内容 评价方式
自评 互评 师评
能描述常用材料的物理特性、化学特性、感觉特性、功能特性
能了解常见节能环保材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用，并形成对新材料的敏感性和探究意识
能评估使用不同材料对社会及环境的影响
能了解不同材料的适用范围，掌握产品规划原则，学会合理利用材料进行产品设计和材料规划与加工
能了解常见材料的加工方法，以及不同材料对加工方法的影响
说明：A—优秀，B—良好，C—合格，D—待改进
经过本章的学习，你的核心素养得到了哪些发展？
板书设计
第一章 材料与加工
第 三 节 材料对加工方法的影响
一、常用材料的加工方法
二、金属材料的性质对加工方法的影响
三、非金属材料的性质对加工方法的影响
四、复合材料的性质对加工方法的影响
教学反思
通用技术
选择性必修7：智能家居应用设计
普 通 高 中 教 科 书
主 编 刘琼发
副 主 编：李 榕 周卫星 朱美健 席春玲
本册主编：万录品
编写人员：周欢伟 徐 超 王水云 万录品
广东教育出版社
广东科技出版社

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