資源簡介

素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
工程思維 能根據設計方案和產品用途選擇和規劃材料，能根據設計方案選擇恰當加工工藝，能運用系統分析方法分析技術問題；增強運用系統與工程思維解決實際技術問題的能力 1 非選擇題第13題中的1問 2
物化能力 能了解金屬、木材、電子元器件等常用材料的屬性 1
對材料進行性能測試，能根據材料性能列出用料表 2
考點一　模型或原型的特性與作用
【知識梳理】
1.模型
根據實物、設計圖樣或構思，按比例、生態或其他特征制成的與實物相似的一種物體。
2.模型的功能
(1)使設計對象具體化；
(2)幫助分析設計的可能性。
3.模型的類別
(1)草模：用于產品造型設計的初期階段，用立體模型將設計構思表現出來，供設計人員深入探討時使用；
(2)概念模型：設計構思初步完成后，在草模基礎上，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排，以及產品與人、與環境的關系等，從整體上表現產品造型的概念；
(3)結構模型：用于研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗；
(4)功能模型：用于研究產品的性能及人機關系，分析、檢查設計對象各部分組件尺寸與機體的相互配合關系，并在一定條件下用于試驗；
(5)展示模型：在結構模型與功能模型的基礎上，采用真實材料，按照準確的尺寸，選擇恰當的比例，做成的與實際產品形態高度相似的模型。
【典例突破】
【典例1】 (2022·浙江模擬)小明學習了通用技術后想要設計一款臺燈。他想要借助模型表達臺燈的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗，他需要的模型是(　　)
A.概念模型 B.功能模型
C.結構模型 D.展示模型
答案　C
解析　根據模型特點，結構模型用于研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗。
【變式1】 小明學習了通用技術后想要設計一款臺燈。他想要借助模型來研究產品的各種性能以及人機關系，他需要的模型是(　　)
A.概念模型 B.功能模型
C.結構模型 D.展示模型
答案　B
解析　研究性能和人機關系，應用功能模型。
考點二　材料的性能與規劃
【知識梳理】
1.材料的性能
(1)強度：材料抵抗變形和斷裂的能力。根據受力種類的不同，分為抗壓、抗拉、抗彎、抗剪等。
(2)硬度：衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標，它直接影響材料的耐磨性和切削加工性。硬度往往和材料的耐磨性和耐久性聯系在一起。一般情況下，材料的硬度越高，其耐磨性越好。
(3)各向異性：亦稱“非均質性”，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。
2.常見的材料
(1)木材
具有較好的強度性能(抗變形、斷裂)及優良的加工性能。
①實木板材
采用完整的木材(原木)制成的木板材。實木材料具有各向異性的特點，在自然條件下具有吸濕而膨脹、解吸而收縮的特性。木材暴露在空氣中時，容易受溫度和濕度的影響，發生尺寸、形狀和強度的變化，導致變形、開裂、扭曲和翹曲等現象。
②人造板材
人造板材有密度板、刨花板、膠合板、細木工板、三聚氰胺板等，人造板材在幅面方向上的尺寸穩定性好，較實木而言適用范圍更廣。
(2)金屬材料
①金屬材料是指由純金屬或合金構成的材料，具有金屬光澤，有良好的導熱和導電性能，以及優良的力學性能和可加工性能；
②金屬材料的力學性能主要包括強度、剛度、硬度等，一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。
(3)塑料
是一種具有多種特性的材料。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。
①在一定的溫度范圍內，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，這種材料屬于熱塑性塑料。
②在初次成型后形狀固化下來，不能再次熱熔或軟化的塑料。在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用的塑料，這種材料屬于熱固性塑料。
(4)新材料
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、形狀記憶合金等。
3.材料的選擇
(1)材料的性能：是否能滿足產品的使用功能、使用環境、結構要求等；
(2)材料的工藝
①材料應具有良好的加工性能；
②符合造型設計中成型工藝、加工工藝和表面處理的要求；
③優先選擇技術難度小、工藝簡單、材料利用率高，并與加工設備及生產技術相適應的材料。
(3)材料的成本：在滿足設計要求的基礎上，結合材料的成本，優先選用資源豐富、價格低廉、質量上好的材料。
(4)選擇材料時，安全是最基本的因素。
4.材料的規劃
(1)料盡其用，優材不劣用，大材不小用，長材不短用。
(2)充分考慮材料顏色、花紋和光澤，外用料要選擇材料好、紋理美觀、涂飾性能好的材料。
(3)要考慮材料的加工余量和損耗等因素，保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。
5.木材規劃配料時的注意事項
(1)要預先在毛料上規劃畫線，根據產品所需部件的尺寸，在長、寬、厚等方面都放寬，留有鋸割、刨削操作的余量。
(2)盡可能避開毛料上對質量有影響的結疤、蟲眼、彎曲、扭紋、變質和裂縫等缺陷，做到因材使用。
(3)注意木材的紋理趨向，順紋鋸割便于加工，并能提高木材的利用率。
(4)將沒有疵點、紋理美觀的一面作為正面，把有缺陷的部分放到背面。
【典例突破】
【典例2】 如圖所示是一款木質手機支架，下列對材料的畫線合理的是(　　)
答案　A
解析　木料取材要避開疵點，并順紋取材，保證材料強度的同時便于加工，提高木材利用率。
【變式2】 如圖所示是木箱的木板之間通過燕尾榫連接的結構，用一塊實木板加工構件1，下列選項中畫線取料最合理的是(　　)
答案　A
解析　觀察圖，所給木板存在結疤，取料時應避開；木材具有各向異性，畫線時注意紋理趨向，順紋方向強度大，橫紋方向強度小，且順紋鋸割便于加工。故選A。
1.以下有關模型制作的說法有誤的是(　　)
A.模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節
B.模型制作的過程不僅是設計思想體現的過程，也是發展構思的創造性過程
C.模型制作一般具有成本低、便于修改等優點
D.從設計一般過程中看，模型制作一般在優化設計方案步驟后面
答案　D
2.小明用兩塊合適的杉木板進行如圖所示的燕尾榫連接，由于杉木材質較軟，且木材在不同方向上能承受的力相差較大，木材順紋方向的抗拉強度是其橫紋方向抗拉強度的10～20倍，下列方案最合理的是(　　)
答案　C
3.小明想利用木料邊角制作木陀螺(一根轉軸加一個慣性輪)，根據木材的特性，下面關于陀螺的軸及慣性輪的取料方案合理的是(　　)
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案　A
解析　本題考查木材的特性。木材因為具有各向異性，隨方向的不同表現的性能不同，一般來說，順紋方向強度最好。
4.(2022年10月浙南聯盟)小明家的廚房因為裝修，需要購買櫥柜內層板，下列板材最合適的是(　　)
答案　D
解析　本題考查材料規劃。A.實木板不適合廚房間潮濕，易膨脹及變形后門會關不上；B.刨花板強度差，不適合做內層板；C.細木工板怕潮濕，易變形，不適合做櫥柜內層板；D.三聚氰胺板表面平滑，硬度大，易維護清理，適合做在櫥柜中。
5.(2022·11月杭州市統測)從功能、強度、人機關系等角度分析，下列關于通用技術教室所使用的絲錐扳手及板牙扳手的設計方案最合適的是(　　)
答案　D
解析　本題考查結構與功能、結構的強度、人機關系、材料的性能與規劃。攻絲和套絲需要絲錐扳手和板牙扳手具有足夠的強度，選項中的材料鋼材質強度最高，所以選擇D。形狀記憶合金的特點是人們可以在一定范圍內根據需要改變合金的形狀，到了某一特定的溫度，它們又恢復到原來的形狀。這里不需要這種特性。另外，防滑紋路可以讓人使用時更舒適，兩個扳手都需要。而絲錐扳手攻絲時的阻力更大，所以更需要防滑紋路。
6.(2022年12月嘉興統測)下列圖中所指部分材料選擇不合理的是(　　)
答案　B
解析　插座在使用的時候，金屬片通電會發熱，此時插座外殼如用熱塑性塑料，會因為熱量而變形，引起安全事故，錯誤，選B。
【基礎鞏固篇】
1.為了研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并進行結構強度試驗而制作的模型是(　　)
A.概念模型 B.草模
C.功能模型 D.結構模型
答案　D
2.如圖所示是一筆記本電腦的散熱管，管道需要良好的氣密性，使冷卻液或蒸汽可以來回流動。下列最適合做散熱管的材料是(　　)
A.亞克力板 　 B.黃銅
C.實木 D.鑄鐵
答案　B
3.(2023·紹興模擬)在制作下列產品時，選材不恰當的是(　　)
答案　D
4.(2023·舟山模擬)小明發現教室門外的電子班牌在風雨天容易淋濕，于是他想設計制作一個防護盒。從物、人、環境等因素考慮，下列材料中最適合選用的是(　　)
A.熱塑性塑料 B.熱固性塑料
C.木材 D.金屬
答案　B
5.(2023·金華聯考)小明準備用實木板制作臺燈，在同一塊木板中完成燈頭板、支撐桿1、支撐桿2以及底板2的取材，下列關于實木板的材料規劃中最合理的是(　　)
答案　C
6.(2023·浙江聯考)如圖所示是用于電氣連接的接線端子。結合表中數據分析，從經濟原則考慮，下列適合作為接線端子里金屬部分的材料是(　　)
名稱 熔點(℃) 導電率(%) 價格(元/克)
銀 960.5 100 4.77
鋁 660.2 60 0.018
銅 1083 95 0.062
鐵 1539 16 0.002
A.銀 B.鋁
C.銅 D.鐵
答案　C
7.新型材料“碳纖維”沒有金屬材料的疲勞問題，可作為航空材料。如表所示是碳纖維(后三行)與金屬材料的性能對比表，下列說法不正確的是(　　)
材料 密度(g/cm3) 拉伸強度(MPa)
碳鋼 7.8 490
不銹鋼 7.9 820
鋁合金 2.8 420
CFRP 1.6 1 760
GFRP 2.0 1 245
AFRP 1.4 1 373
A.相較于金屬材料，碳纖維的優點是輕，密度一般在1400～2000 kg/m3
B.碳纖維抗拉強度高于相同橫截面積的金屬材料，具有密度小、強度高、抗疫勞能力強的優點
C.塑料、橡膠、木材、陶瓷屬于非金屬材料，碳纖維屬于金屬材料
D.碳纖維常用于制造飛機的外殼、火箭的燃料儲藏罐等，為設計提供了更廣泛的發展空間
答案　C
解析　碳纖維屬于傳統材料改進后性能明顯提高的材料，屬于新材料。
【能力提升篇】
1.(2022·浙江聯考)小明想用實木板制作一個支架，下列是支架的四種設計方案、圖中虛線是木紋的方向，從強度角度考慮，其中最合理的是(　　)
答案　D
2.小鄭回想高一軍訓徒步拉練休息的時候，沒有小凳子可以坐，在學習完高中通用技術后，嘗試設計一款可折疊的凳子，構思的方案如圖所示，若選用木板加工凳腳，以下規劃合理的是(　　)
答案　B
解析　順著木紋開料，強度最強。故選B。
3.在通用技術實踐室選用厚度3 mm的亞克力板用激光切割機加工如圖所示形狀，規劃材料的尺寸合理的是(　　)
A.370 mm×400 mm B.400 mm×400 mm
C.360 mm×400 mm D.405 mm×400 mm
答案　A
解析　圖中兩塊材料一邊凸出寬為30的長方形，一邊凹進寬為30的長方形，剛好相契合，遵循料盡其用的原則，且激光切割機切割準確，損耗較少，可選用370 mm×400 mm的板材。
4.(2022·8月A9協作體)如圖為小偉設計的一種木質臺燈，其高度在一定范圍內連續可調。則下列構件1和構件2之間的連接件(虛線表示木材紋理)設計方案中最合理的是(　　)
答案　A
解析　B和C容易在紋路處折斷；D挖孔后，孔兩側變得很薄，大大降低了強度。故選A。
5.(2022·9月嘉興基礎測試)如圖所示為小馬設計的壁掛木質書桌，現需要增加一根支撐桿(虛線所示)。下列結構設計和材料規劃合理的是(　　)
答案　A
解析　這里注意，斜桿不是受壓，因為榫卯結構，所以要考慮榫頭處的受力。首先根據接口形狀可以排除C。根據受力方向可以排除D(抗彎強度弱)。
斜桿與桌腿榫接處，是有受剪切的。所以最好的方案是A。素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
工程思維 能根據設計方案和產品用途選擇和規劃材料，能根據設計方案選擇恰當加工工藝，能運用系統分析方法分析技術問題；增強運用系統與工程思維解決實際技術問題的能力 1 非選擇題第13題中的1問 2
物化能力 能了解金屬、木材、電子元器件等常用材料的屬性 1
對材料進行性能測試，能根據材料性能列出用料表 2
考點一　模型或原型的特性與作用
【知識梳理】
1.模型
根據實物、設計圖樣或構思，按比例、生態或其他特征制成的與實物相似的一種物體。
2.模型的功能
(1)________________；
(2)________________。
3.模型的類別
(1)________：用于產品造型設計的初期階段，用立體模型將設計構思表現出來，供設計人員深入探討時使用；
(2)________：設計構思初步完成后，在草模基礎上，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排，以及產品與人、與環境的關系等，從整體上表現產品造型的概念；
(3)________：用于研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗；
(4)________：用于研究產品的性能及人機關系，分析、檢查設計對象各部分組件尺寸與機體的相互配合關系，并在一定條件下用于試驗；
(5)________：在結構模型與功能模型的基礎上，采用真實材料，按照準確的尺寸，選擇恰當的比例，做成的與實際產品形態高度相似的模型。
【典例突破】
【典例1】 (2022·浙江模擬)小明學習了通用技術后想要設計一款臺燈。他想要借助模型表達臺燈的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗，他需要的模型是(　　)
A.概念模型 B.功能模型
C.結構模型 D.展示模型
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式1】 小明學習了通用技術后想要設計一款臺燈。他想要借助模型來研究產品的各種性能以及人機關系，他需要的模型是(　　)
A.概念模型 B.功能模型
C.結構模型 D.展示模型
考點二　材料的性能與規劃
【知識梳理】
1.材料的性能
(1)強度：材料抵抗變形和斷裂的能力。根據受力種類的不同，分為抗壓、抗拉、抗彎、抗剪等。
(2)硬度：衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標，它直接影響材料的耐磨性和切削加工性。硬度往往和材料的耐磨性和耐久性聯系在一起。一般情況下，材料的硬度越高，其耐磨性越好。
(3)各向異性：亦稱“非均質性”，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。
2.常見的材料
(1)木材
具有較好的強度性能(抗變形、斷裂)及優良的加工性能。
①實木板材
采用完整的木材(原木)制成的木板材。實木材料具有________的特點，在自然條件下具有吸濕而膨脹、解吸而收縮的特性。木材暴露在空氣中時，容易受溫度和濕度的影響，發生尺寸、形狀和強度的變化，導致變形、開裂、扭曲和翹曲等現象。
②人造板材
人造板材有______________、______________、____________、____________、________等，人造板材在幅面方向上的尺寸穩定性好，較實木而言適用范圍更廣。
(2)金屬材料
①金屬材料是指由純金屬或合金構成的材料，具有金屬光澤，有良好的導熱和導電性能，以及優良的力學性能和可加工性能；
②金屬材料的力學性能主要包括____________、____________、________等，一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。
(3)塑料
是一種具有多種特性的材料。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。
①在一定的溫度范圍內，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，這種材料屬于________。
②在初次成型后形狀固化下來，不能再次熱熔或軟化的塑料。在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用的塑料，這種材料屬于________。
(4)新材料
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________、碳纖維、________、柔性玻璃、________等。
3.材料的選擇
(1)材料的性能：是否能滿足產品的使用功能、使用環境、結構要求等；
(2)材料的工藝
①材料應具有良好的加工性能；
②符合造型設計中成型工藝、加工工藝和表面處理的要求；
③優先選擇技術難度小、工藝簡單、材料利用率高，并與加工設備及生產技術相適應的材料。
(3)材料的成本：在滿足設計要求的基礎上，結合材料的成本，優先選用資源豐富、價格低廉、質量上好的材料。
(4)選擇材料時，安全是最基本的因素。
4.材料的規劃
(1)料盡其用，________，________，長材不短用。
(2)充分考慮材料顏色、花紋和光澤，外用料要選擇材料好、紋理美觀、涂飾性能好的材料。
(3)要考慮材料的加工余量和損耗等因素，保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。
5.木材規劃配料時的注意事項
(1)要預先在毛料上規劃________，根據產品所需部件的尺寸，在長、寬、厚等方面都放寬，留有鋸割、刨削操作的余量。
(2)盡可能避開毛料上對質量有影響的________、蟲眼、________、扭紋、變質和________等缺陷，做到因材使用。
(3)注意木材的紋理趨向，________鋸割便于加工，并能提高木材的利用率。
(4)將沒有疵點、紋理美觀的一面作為________，把有缺陷的部分放到背面。
【典例突破】
【典例2】 如圖所示是一款木質手機支架，下列對材料的畫線合理的是(　　)
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式2】 如圖所示是木箱的木板之間通過燕尾榫連接的結構，用一塊實木板加工構件1，下列選項中畫線取料最合理的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.以下有關模型制作的說法有誤的是(　　)
A.模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節
B.模型制作的過程不僅是設計思想體現的過程，也是發展構思的創造性過程
C.模型制作一般具有成本低、便于修改等優點
D.從設計一般過程中看，模型制作一般在優化設計方案步驟后面
2.小明用兩塊合適的杉木板進行如圖所示的燕尾榫連接，由于杉木材質較軟，且木材在不同方向上能承受的力相差較大，木材順紋方向的抗拉強度是其橫紋方向抗拉強度的10～20倍，下列方案最合理的是(　　)
3.小明想利用木料邊角制作木陀螺(一根轉軸加一個慣性輪)，根據木材的特性，下面關于陀螺的軸及慣性輪的取料方案合理的是(　　)
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
4.(2022年10月浙南聯盟)小明家的廚房因為裝修，需要購買櫥柜內層板，下列板材最合適的是(　　)
5.(2022·11月杭州市統測)從功能、強度、人機關系等角度分析，下列關于通用技術教室所使用的絲錐扳手及板牙扳手的設計方案最合適的是(　　)
6.(2022年12月嘉興統測)下列圖中所指部分材料選擇不合理的是(　　)
：課后完成《專題分層精練》　專題11(共40張PPT)
第一部分　技術與設計1
專題11 模型或原型的特性與作用
材料的性能與規劃
素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
工程思維 能根據設計方案和產品用途選擇和規劃材料，能根據設計方案選擇恰當加工工藝，能運用系統分析方法分析技術問題；增強運用系統與工程思維解決實際技術問題的能力 1 非選擇題第13題中的1問 2
物化能力 能了解金屬、木材、電子元器件等常用材料的屬性 1
對材料進行性能測試，能根據材料性能列出用料表 2
目 錄
CONTENTS
考點一
01
考點二
02
隨堂達標檢測
03
課時分層演練
04
考點一　模型或原型的特性與
作用
1
1.模型
根據實物、設計圖樣或構思，按比例、生態或其他特征制成的與實物相似的一種物體。
2.模型的功能
(1)__________________ ；
(2)______________________ 。
使設計對象具體化
幫助分析設計的可能性
3.模型的類別
(1)______ ：用于產品造型設計的初期階段，用立體模型將設計構思表現出來，供設計人員深入探討時使用；
(2)__________ ：設計構思初步完成后，在草模基礎上，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排，以及產品與人、與環境的關系等，從整體上表現產品造型的概念；
(3)__________ ：用于研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗；
(4)__________ ：用于研究產品的性能及人機關系，分析、檢查設計對象各部分組件尺寸與機體的相互配合關系，并在一定條件下用于試驗；
(5)__________ ：在結構模型與功能模型的基礎上，采用真實材料，按照準確的尺寸，選擇恰當的比例，做成的與實際產品形態高度相似的模型。
草模
概念模型
結構模型
功能模型
展示模型
【典例1】 (2022·浙江模擬)小明學習了通用技術后想要設計一款臺燈。他想要借助模型表達臺燈的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗，他需要的模型是(　　)
A.概念模型 B.功能模型
C.結構模型 D.展示模型
解析　根據模型特點，結構模型用于研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗。
C
【變式1】 小明學習了通用技術后想要設計一款臺燈。他想要借助模型來研究產品的各種性能以及人機關系，他需要的模型是(　　)
A.概念模型 B.功能模型
C.結構模型 D.展示模型
B
解析　研究性能和人機關系，應用功能模型。
考點二　材料的性能與規劃
2
1.材料的性能
(1)強度：材料抵抗變形和斷裂的能力。根據受力種類的不同，分為抗壓、抗拉、抗彎、抗剪等。
(2)硬度：衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標，它直接影響材料的耐磨性和切削加工性。硬度往往和材料的耐磨性和耐久性聯系在一起。一般情況下，材料的硬度越高，其耐磨性越好。
(3)各向異性：亦稱“非均質性”，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。
2.常見的材料
(1)木材
具有較好的強度性能(抗變形、斷裂)及優良的加工性能。
①實木板材
采用完整的木材(原木)制成的木板材。實木材料具有__________的特點，在自然條件下具有吸濕而膨脹、解吸而收縮的特性。木材暴露在空氣中時，容易受溫度和濕度的影響，發生尺寸、形狀和強度的變化，導致變形、開裂、扭曲和翹曲等現象。
②人造板材
人造板材有________、________、________、__________、____________等，人造板材在幅面方向上的尺寸穩定性好，較實木而言適用范圍更廣。
各向異性
密度板
刨花板
膠合板
細木工板
三聚氰胺板
(2)金屬材料
①金屬材料是指由純金屬或合金構成的材料，具有金屬光澤，有良好的導熱和導電性能，以及優良的力學性能和可加工性能；
②金屬材料的力學性能主要包括______、______、______等，一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。
(3)塑料
是一種具有多種特性的材料。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。
①在一定的溫度范圍內，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，這種材料屬于____________。
強度
剛度
硬度
熱塑性塑料
②在初次成型后形狀固化下來，不能再次熱熔或軟化的塑料。在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用的塑料，這種材料屬于____________。
(4)新材料
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__________、碳纖維、________、柔性玻璃、______________等。
熱固性塑料
超導材料
石墨烯
形狀記憶合金
3.材料的選擇
(1)材料的性能：是否能滿足產品的使用功能、使用環境、結構要求等；
(2)材料的工藝
①材料應具有良好的加工性能；
②符合造型設計中成型工藝、加工工藝和表面處理的要求；
③優先選擇技術難度小、工藝簡單、材料利用率高，并與加工設備及生產技術相適應的材料。
(3)材料的成本：在滿足設計要求的基礎上，結合材料的成本，優先選用資源豐富、價格低廉、質量上好的材料。
(4)選擇材料時，安全是最基本的因素。
4.材料的規劃
(1)料盡其用，____________，____________，長材不短用。
(2)充分考慮材料顏色、花紋和光澤，外用料要選擇材料好、紋理美觀、涂飾性能好的材料。
(3)要考慮材料的加工余量和損耗等因素，保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。
優材不劣用
大材不小用
5.木材規劃配料時的注意事項
(1)要預先在毛料上規劃______，根據產品所需部件的尺寸，在長、寬、厚等方面都放寬，留有鋸割、刨削操作的余量。
(2)盡可能避開毛料上對質量有影響的______、蟲眼、______、扭紋、變質和______等缺陷，做到因材使用。
(3)注意木材的紋理趨向，______鋸割便于加工，并能提高木材的利用率。
(4)將沒有疵點、紋理美觀的一面作為______，把有缺陷的部分放到背面。
畫線
結疤
彎曲
裂縫
順紋
正面
【典例2】 如圖所示是一款木質手機支架，下列對材料的畫線合理的是(　　)
A
解析　木料取材要避開疵點，并順紋取材，保證材料強度的同時便于加工，提高木材利用率。
【變式2】 如圖所示是木箱的木板之間通過燕尾榫連接的結構，用一塊實木板加工構件1，下列選項中畫線取料最合理的是(　　)
A
解析　觀察圖，所給木板存在結疤，取料時應避開；木材具有各向異性，畫線時注意紋理趨向，順紋方向強度大，橫紋方向強度小，且順紋鋸割便于加工。故選A。
隨堂達標檢測
3
A.模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節
B.模型制作的過程不僅是設計思想體現的過程，也是發展構思的創造性過程
C.模型制作一般具有成本低、便于修改等優點
D.從設計一般過程中看，模型制作一般在優化設計方案步驟后面
D
2.小明用兩塊合適的杉木板進行如圖所示的燕尾榫連接，由于杉木材質較軟，且木材在不同方向上能承受的力相差較大，木材順紋方向的抗拉強度是其橫紋方向抗拉強度的10～20倍，下列方案最合理的是(　　)
C
3.小明想利用木料邊角制作木陀螺(一根轉軸加一個慣性輪)，根據木材的特性，下面關于陀螺的軸及慣性輪的取料方案合理的是(　　)
A
解析　本題考查木材的特性。木材因為具有各向異性，隨方向的不同表現的性能不同，一般來說，順紋方向強度最好。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
4.(2022年10月浙南聯盟)小明家的廚房因為裝修，需要購買櫥柜內層板，下列板材最合適的是(　　)
D
解析　本題考查材料規劃。A.實木板不適合廚房間潮濕，易膨脹及變形后門會關不上；B.刨花板強度差，不適合做內層板；C.細木工板怕潮濕，易變形，不適合做櫥柜內層板；D.三聚氰胺板表面平滑，硬度大，易維護清理，適合做在櫥柜中。
5.(2022·11月杭州市統測)從功能、強度、人機關系等角度分析，下列關于通用技術教室所使用的絲錐扳手及板牙扳手的設計方案最合適的是(　　)
D
解析　本題考查結構與功能、結構的強度、人機關系、材料的性能與規劃。攻絲和套絲需要絲錐扳手和板牙扳手具有足夠的強度，選項中的材料鋼材質強度最高，所以選擇D。形狀記憶合金的特點是人們可以在一定范圍內根據需要改變合金的形狀，到了某一特定的溫度，它們又恢復到原來的形狀。這里不需要這種特性。另外，防滑紋路可以讓人使用時更舒適，兩個扳手都需要。而絲錐扳手攻絲時的阻力更大，所以更需要防滑紋路。
B
解析　插座在使用的時候，金屬片通電會發熱，此時插座外殼如用熱塑性塑料，會因為熱量而變形，引起安全事故，錯誤，選B。
4
課時分層演練
基礎鞏固篇
能力提升篇
1.為了研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并進行結構強度試驗而制作的模型是(　　)
A.概念模型 B.草模
C.功能模型 D.結構模型
D
2.如圖所示是一筆記本電腦的散熱管，管道需要良好的氣密性，使冷卻液或蒸汽可以來回流動。下列最適合做散熱管的材料是(　　)
B
A.亞克力板 　 B.黃銅
C.實木 D.鑄鐵
D
4.(2023·舟山模擬)小明發現教室門外的電子班牌在風雨天容易淋濕，于是他想設計制作一個防護盒。從物、人、環境等因素考慮，下列材料中最適合選用的是(　　)
B
A.熱塑性塑料 B.熱固性塑料
C.木材 D.金屬
5.(2023·金華聯考)小明準備用實木板制作臺燈，在同一塊木板中完成燈頭板、支撐桿1、支撐桿2以及底板2的取材，下列關于實木板的材料規劃中最合理的是(　　)
C
6.(2023·浙江聯考)如圖所示是用于電氣連接的接線端子。結合表中數據分析，從經濟原則考慮，下列適合作為接線端子里金屬部分的材料是(　　)
C
名稱 熔點(℃) 導電率(%) 價格(元/克)
銀 960.5 100 4.77
鋁 660.2 60 0.018
銅 1083 95 0.062
鐵 1539 16 0.002
A.銀 B.鋁 C.銅 D.鐵
A.相較于金屬材料，碳纖維的優點是輕，密度一般在1400～2000 kg/m3
B.碳纖維抗拉強度高于相同橫截面積的金屬材料，具有密度小、強度高、抗疫勞能力強的優點
C.塑料、橡膠、木材、陶瓷屬于非金屬材料，碳纖維屬于金屬材料
D.碳纖維常用于制造飛機的外殼、火箭的燃料儲藏罐等，為設計提供了更廣泛的發展空間
C
解析　碳纖維屬于傳統材料改進后性能明顯提高的材料，屬于新材料。
材料 密度(g/cm3) 拉伸強度(MPa)
碳鋼 7.8 490
不銹鋼 7.9 820
鋁合金 2.8 420
CFRP 1.6 1 760
GFRP 2.0 1 245
AFRP 1.4 1 373
1.(2022·浙江聯考)小明想用實木板制作一個支架，下列是支架的四種設計方案、圖中虛線是木紋的方向，從強度角度考慮，其中最合理的是(　　)
D
2.小鄭回想高一軍訓徒步拉練休息的時候，沒有小凳子可以坐，在學習完高中通用技術后，嘗試設計一款可折疊的凳子，構思的方案如圖所示，若選用木板加工凳腳，以下規劃合理的是(　　)
B
解析　順著木紋開料，強度最強。故選B。
3.在通用技術實踐室選用厚度3 mm的亞克力板用激光切割機加工如圖所示形狀，規劃材料的尺寸合理的是(　　)
A
解析　圖中兩塊材料一邊凸出寬為30的長方形，一邊凹進寬為30的長方形，剛好相契合，遵循料盡其用的原則，且激光切割機切割準確，損耗較少，可選用370 mm×400 mm的板材。
A.370 mm×400 mm
B.400 mm×400 mm
C.360 mm×400 mm
D.405 mm×400 mm
4.(2022·8月A9協作體)如圖為小偉設計的一種木質臺燈，其高度在一定范圍內連續可調。則下列構件1和構件2之間的連接件(虛線表示木材紋理)設計方案中最合理的是(　　)
A
解析　B和C容易在紋路處折斷；D挖孔后，孔兩側變得很薄，大大降低了強度。故選A。
5.(2022·9月嘉興基礎測試)如圖所示為小馬設計的壁掛木質書桌，現需要增加一根支撐桿(虛線所示)。下列結構設計和材料規劃合理的是(　　)
A
解析　這里注意，斜桿不是受壓，因為榫卯結構，所以要考慮榫頭處的受力。首先根據接口形狀可以排除C。根據受力方向可以排除D(抗彎強度弱)。
斜桿與桌腿榫接處，是有受剪切的。所以最好的方案是A。

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