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復習回顧
設計了桌面筆筒的草模
認識了不同階段模型的作用
第 六 章 模 型 或 原 型 的 制 作
材 料 的 性 能 與 規 劃
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任務一 探究材料的性能與應用
任務二 選擇和規劃材料
筆筒的選材
生活中常見筆架的材料有哪些？
筆筒的選材
不同材料性能不一樣
材料的合理選擇對產品設計有重大影響
什么是材料
材料是人類用以制成生活和生產中的物品、器件、構件、機器和其
他產品的物質。
材料的是產品設計的物質條件，是產品設計的基礎和前提。
任務一 探究材料的性能與應用
在工程領域，一般講材料按化學成分分為金屬材料、
無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料四大類。
木材、金屬材料、塑料等都是常見的材料。
金屬材料
無機非金屬材料
有機高分子材料
復合材料
銅、鐵、鋼、鋁、金
……
玻璃、泥土、陶瓷
……
棉花、橡膠、塑料
……
鋼筋混凝土、導電膠帶
……
常見材料的性能——木材
質輕、美觀、易于加工和
涂飾、隔熱與絕緣
優點
性能
加工性能：易于加工
強度性能：材料抵抗變形和斷裂的能力
強度是評定材料質量的重要力學性能指標
活動一 探究木材的各向異性（非均質性）
仔細觀察試驗物品（兩塊松木條），確定木條的紋
理方向。然后徒手將木條掰斷，比較兩個木塊所需要力
量的大小。完成學案中的對比表格。
測試方向
種類
順紋
橫紋
強度大小
木材生長方向
垂直與木材生長方向
各向異性：是指物體的全部或部分
性能隨方向的不同而各自表現出一
定的差異的特性，即在不同的方向
所測得的性能數值不同。
思考：
1. 如何處理木材的“各向異性”？
2. 生活中有哪些常用木質材料？
常見材料的性能——木材
摸一摸，感受各種不一樣的木板
密度板
實木
實木板
密度板
木材
刨花板
人造板材 膠合板
細木工板
三聚氰胺板
膠合板
細木工板
常見材料的性能——金屬
金屬材料的特點：
金屬光澤、良好的導電導熱、高延展性
性能：
金屬材料的力學性能主要是包括強度，剛
度，硬度等。一般以抗拉強度作為判別金屬
強度的指標。
常見材料的性能——金屬
硬度指材料局部抵抗硬物壓
入其表面的能力。
如何設計實驗證明它們的
硬度關系呢？
銅絲
鋁絲
活動二 鋼絲鉗剪金屬絲
為什么用鋼絲鉗剪斷粗細相同的不同材
質的金屬絲所用的力不同？
01
02
因為不同材質金屬絲的硬度不同
為什么用鋼絲鉗可以剪斷鐵絲而鋼絲
鉗的刃口卻沒有受到磨損？
因為鋼絲鉗的硬度比鐵絲更高
活動三 里氏硬度儀測量硬度演示實驗
里氏硬度儀
常見材料的性能——金屬
強度指材料抵抗斷裂或過度形變的能力，一般以抗拉強度作為判別金屬強
度的指標。
強度——拉伸實驗
彈簧
可恢復
形變
破壞性
形變
斷裂
常見材料的性能——金屬
是不是硬度越大的材料越堅固？
討 論
不是。硬度大是指金屬材料抵抗更硬的物體壓入其內
的能力強，而材料堅固一般指金屬材料在外力作用下抵抗
塑性變形和斷裂的能力強，即材料的強度高，二者有區別。
常見材料的性能——塑料
塑料是一種具有多種特性的材。它原料來源廣，
性能優良（質輕、具有絕緣性，耐腐蝕性等），
加工成型方便，具有裝飾性，而且價格比較低廉。
特 點
特 點
塑料可分為熱塑型塑料和熱固性塑料
熱塑型塑料是指在一定溫度范圍內，能反復
加熱軟化至熔融流動，冷卻后能硬化成一定形狀
的塑料。受熱后可多次成型，廢料可回收再利用。
熱固型塑料是指在初次成型后形狀固定，固
化下來不能再次熱融化軟化的塑料。適合在在耐
熱，耐磨，絕緣，耐高壓等惡劣環境中使用。
特 點
活動四 體驗塑料的熱塑性
思考：
用3D打印筆制作作品，打印筆
的使用方法，操作過程參考學
案上的標注。
1. 塑料的種類有哪些？
2. 塑料的用途有哪些？
常見材料的性能——新材料
新材料是指新出現的具有優異性能或特殊功能的材料，或是傳統材
料改進后性能明顯提高或產生新功能的材料，如超導材料、碳纖維、
石墨烯、柔性玻璃、形狀記憶合金。
常見材料的性能——新材料
活動五：探究形狀記憶合金
將由鎳鈦絲制成的曲別針進行任
意變形（溫馨提示：由于鎳鈦絲
比較細， 使其變形時不可用力去
拉直，會破壞它的內部分子結構，
導致其無法復原。）， 在杯子中
準備一些熱水，將變形后的曲別
針放置到杯子中，觀察試驗對象
的變化情況。
任務二 選擇和規劃材料
選擇材料時，要綜合考慮材料的性能、材料的工藝、材料的成本、材料的
安全性和環保性等因素。
料盡其用，優材不劣用，大材不小用，長材不短用。
外用材料要選擇材質好、紋理美觀、涂飾性能好的材料。
考慮材料的加工余量和損耗，保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。
活動六 制作桌面筆筒的選擇和規劃
小組內討論，為桌面筆筒
規劃配料，記錄需要準備的
工具。
小結

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