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复习回顾
设计了桌面笔筒的草模
认识了不同阶段模型的作用
第 六 章 模 型 或 原 型 的 制 作
材 料 的 性 能 与 规 划
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任务一 探究材料的性能与应用
任务二 选择和规划材料
笔筒的选材
生活中常见笔架的材料有哪些？
笔筒的选材
不同材料性能不一样
材料的合理选择对产品设计有重大影响
什么是材料
材料是人类用以制成生活和生产中的物品、器件、构件、机器和其
他产品的物质。
材料的是产品设计的物质条件，是产品设计的基础和前提。
任务一 探究材料的性能与应用
在工程领域，一般讲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。
金属材料
无机非金属材料
有机高分子材料
复合材料
铜、铁、钢、铝、金
……
玻璃、泥土、陶瓷
……
棉花、橡胶、塑料
……
钢筋混凝土、导电胶带
……
常见材料的性能——木材
质轻、美观、易于加工和
涂饰、隔热与绝缘
优点
性能
加工性能：易于加工
强度性能：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
活动一 探究木材的各向异性（非均质性）
仔细观察试验物品（两块松木条），确定木条的纹
理方向。然后徒手将木条掰断，比较两个木块所需要力
量的大小。完成学案中的对比表格。
测试方向
种类
顺纹
横纹
强度大小
木材生长方向
垂直与木材生长方向
各向异性：是指物体的全部或部分
性能随方向的不同而各自表现出一
定的差异的特性，即在不同的方向
所测得的性能数值不同。
思考：
1. 如何处理木材的“各向异性”？
2. 生活中有哪些常用木质材料？
常见材料的性能——木材
摸一摸，感受各种不一样的木板
密度板
实木
实木板
密度板
木材
刨花板
人造板材 胶合板
细木工板
三聚氰胺板
胶合板
细木工板
常见材料的性能——金属
金属材料的特点：
金属光泽、良好的导电导热、高延展性
性能：
金属材料的力学性能主要是包括强度，刚
度，硬度等。一般以抗拉强度作为判别金属
强度的指标。
常见材料的性能——金属
硬度指材料局部抵抗硬物压
入其表面的能力。
如何设计实验证明它们的
硬度关系呢？
铜丝
铝丝
活动二 钢丝钳剪金属丝
为什么用钢丝钳剪断粗细相同的不同材
质的金属丝所用的力不同？
01
02
因为不同材质金属丝的硬度不同
为什么用钢丝钳可以剪断铁丝而钢丝
钳的刃口却没有受到磨损？
因为钢丝钳的硬度比铁丝更高
活动三 里氏硬度仪测量硬度演示实验
里氏硬度仪
常见材料的性能——金属
强度指材料抵抗断裂或过度形变的能力，一般以抗拉强度作为判别金属强
度的指标。
强度——拉伸实验
弹簧
可恢复
形变
破坏性
形变
断裂
常见材料的性能——金属
是不是硬度越大的材料越坚固？
讨 论
不是。硬度大是指金属材料抵抗更硬的物体压入其内
的能力强，而材料坚固一般指金属材料在外力作用下抵抗
塑性变形和断裂的能力强，即材料的强度高，二者有区别。
常见材料的性能——塑料
塑料是一种具有多种特性的材。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。
特 点
特 点
塑料可分为热塑型塑料和热固性塑料
热塑型塑料是指在一定温度范围内，能反复
加热软化至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状
的塑料。受热后可多次成型，废料可回收再利用。
热固型塑料是指在初次成型后形状固定，固
化下来不能再次热融化软化的塑料。适合在在耐
热，耐磨，绝缘，耐高压等恶劣环境中使用。
特 点
活动四 体验塑料的热塑性
思考：
用3D打印笔制作作品，打印笔
的使用方法，操作过程参考学
案上的标注。
1. 塑料的种类有哪些？
2. 塑料的用途有哪些？
常见材料的性能——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，或是传统材
料改进后性能明显提高或产生新功能的材料，如超导材料、碳纤维、
石墨烯、柔性玻璃、形状记忆合金。
常见材料的性能——新材料
活动五：探究形状记忆合金
将由镍钛丝制成的曲别针进行任
意变形（温馨提示：由于镍钛丝
比较细， 使其变形时不可用力去
拉直，会破坏它的内部分子结构，
导致其无法复原。）， 在杯子中
准备一些热水，将变形后的曲别
针放置到杯子中，观察试验对象
的变化情况。
任务二 选择和规划材料
选择材料时，要综合考虑材料的性能、材料的工艺、材料的成本、材料的
安全性和环保性等因素。
料尽其用，优材不劣用，大材不小用，长材不短用。
外用材料要选择材质好、纹理美观、涂饰性能好的材料。
考虑材料的加工余量和损耗，保证各部件的顺利装配和作品的尺寸精度。
活动六 制作桌面笔筒的选择和规划
小组内讨论，为桌面笔筒
规划配料，记录需要准备的
工具。
小结

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