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通用技術(shù)學(xué)案3 （課本P80-P117）
一、材料
任何物品都是用一定的材料制作成的。能否合理選用材料，將直接影響到產(chǎn)品的性能、成本、外觀、制作等。
⒈ 材料的分類：
天然材料：指取材于大自然且保持著原本特質(zhì)的材料，如木材、粘土、石材等。
合成材料：又稱人造材料，是人為地把不同物質(zhì)經(jīng)化學(xué)方法或聚合作用而合成的材料，其特質(zhì)與原料不同，如塑料、玻璃、鋼鐵等。
混合材料：混合材料是天然材料與合成材料的綜合，如膠合板、紙、混紡料等。混合材料會(huì)保持部分原來的特質(zhì)。
⒉ 材料的性能：
材料的性能可以分為物理性能、化學(xué)性能和加工性能等。在機(jī)械制造、建筑等工程領(lǐng)域和家具、日用品等制造行業(yè)，材料的物理性能與設(shè)計(jì)工作的關(guān)系甚為密切。下面我們來了解材料的幾種基本物理性能。
（1）強(qiáng)度：指材料承受外力作用而不被破壞（不可恢復(fù)的變形也屬被破壞）的能力。分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。
（2）彈性：指材料受外力作用時(shí)改變了形狀，當(dāng)外力消失后又能恢復(fù)原來形狀的能力。典型例子如橡皮筋、彈簧。實(shí)際上，很多材料如塑料、金屬、木材等都具有一定的彈性。
（3）韌性：指材料抗沖擊震動(dòng)的性能（也稱為金屬在斷裂前吸收變形能量的性能）。例如玻璃的韌性很差，易被敲碎，吸收變形能量小。
（4）硬度：指材料抵抗刮削、切割或磨損的能力。制作切削工具用的鋼材，硬度必須很高。
（5）延展性：指材料接受折、鍛、壓等外力，被改變形狀或被延伸，而材料沒有遭受破環(huán)的性能。
（6）其他性能：材料具備的物理性能還有耐久性、傳熱性、導(dǎo)電性等。
⒊ 幾種常用材料簡(jiǎn)介
（1）木材：質(zhì)地較軟的木材有杉木、松木等；軟硬適中的木材有樟木、櫧木、梓木等。人造板材有膠合板（三夾板、五夾板等）、其他人造板（纖維板、刨花板等）、飾面板等。
（2）金屬材料：包括黑色金屬（含鐵金屬）和有色金屬（不含鐵金屬）兩大類。黑色金屬主要有鑄鐵、低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、工具鋼、高速鋼、不銹鋼等；有色金屬主要有鋁、銅、鉛、鋅等。
各種金屬材料在出廠時(shí)都會(huì)做成不同的型材，即其斷面呈各種固定的標(biāo)準(zhǔn)形狀，以方便各種不同的用途。例如圓形、管形、方形、直角形、工字形、槽形、丁字形等。
（3）塑料：是一種石油化工產(chǎn)品。有熱塑性塑料（熟料）和熱固性塑料（生料）兩大類。
熱塑性塑料的物態(tài)變化是可循環(huán)的。此類塑料不宜制作承受高溫的物品，僅可做一般日用品和建筑用品；熱固性塑料的物態(tài)變化不可循環(huán)。此類塑料可作機(jī)械零件、座椅、工具手柄、電器殼體等。
二、任何產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析都應(yīng)綜合考慮物、人、環(huán)境三個(gè)方面產(chǎn)品本身是一個(gè)整體，包括功能、結(jié)構(gòu)、材料等。但任何產(chǎn)品都不是孤立的，它是為人服務(wù)的，所以人的需求在很大程度上決定著產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；另一方面，它是在一定的環(huán)境中使用的，必然要受到環(huán)境的制約，并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。因此，設(shè)計(jì)任何產(chǎn)品都應(yīng)綜合考慮物、人、環(huán)境三個(gè)方面。
對(duì)于設(shè)計(jì)對(duì)象本身，我們必須了解它的各個(gè)組成部分的作用，以及它們之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)臺(tái)燈的各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。
三、方案的構(gòu)思方法
方案的構(gòu)思是指人們?cè)谝欢ǖ恼{(diào)查研究和設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，通過思考將客觀存在的各要素按照一定的規(guī)律架構(gòu)起來，形成一個(gè)完成的抽象物，并采用圖、模型、語言、文字等方式呈現(xiàn)思維過程。
方案的構(gòu)思過程中，考慮到的許多問題是模糊的、零散的、不系統(tǒng)的，而且也是不具體的，怎樣把這些模糊的、零散的、不系統(tǒng)的設(shè)計(jì)想法變成我們能看到的、比較完整的具體方案呢？這就需要一定的方法
（1）草圖法
設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以運(yùn)用草圖法進(jìn)行構(gòu)思。草圖不僅能將一些想法明確地表達(dá)出來，而且可以隨意修改。在運(yùn)用草圖法進(jìn)行構(gòu)思的過程中，學(xué)生可以捕捉靈感、自由發(fā)揮、不受約束。
（2）模仿法
模仿現(xiàn)實(shí)生活中存在的一些事物進(jìn)行方案的構(gòu)思。依葫蘆畫瓢。如仿生技術(shù)。鋸（草葉子），聲納（海豚），雷達(dá)（蝙蝠）
（3）聯(lián)想法
要用聯(lián)想的方法進(jìn)行方案的構(gòu)思，人們就必須具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、較廣的見識(shí)、較好的知識(shí)基礎(chǔ)及豐富的想象力。由萬戶飛天的故事聯(lián)想到火箭，瓦特小時(shí)候看到水燒開了壺蓋被頂起來聯(lián)想到改良蒸汽機(jī)。
利用聯(lián)想法進(jìn)行方案的構(gòu)思，不一定能使技術(shù)設(shè)計(jì)一次性成功，但它有可能為構(gòu)思找到一種方法或一條形成方案的路徑。運(yùn)用聯(lián)想法進(jìn)行構(gòu)思后，我們不能盲目地實(shí)踐，而應(yīng)該首先對(duì)方案進(jìn)行科學(xué)論證，而后再進(jìn)行制作和實(shí)施。
（4）奇特性構(gòu)思法
奇特性構(gòu)思法所形成的方案一般具有原創(chuàng)性。這些構(gòu)思在歷史上很少發(fā)生，或從來沒有發(fā)生過，甚至有些構(gòu)思在當(dāng)前的科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下無法實(shí)現(xiàn)。
練習(xí)：
1、小明要設(shè)計(jì)一個(gè)小朋友外出游玩隨身攜帶的小凳，他對(duì)小凳進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，你認(rèn)為對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)分析應(yīng)考慮的因素是（ ）（單選題）。
A、“物”、“人”、“環(huán)境”。 B、美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)。
C、結(jié)構(gòu)、功能、安全性。 D、高效、健康、舒適。
2、微型照相機(jī)、攝像機(jī)自動(dòng)調(diào)焦的針孔攝像頭是用（ ）進(jìn)行方案的構(gòu)思。
A、草圖法；B.聯(lián)想法；C.奇特性構(gòu)思法；D.模仿法。　
3、在古今許多戰(zhàn)爭(zhēng)中，偵察員是個(gè)重要的角色。許多偵察員想要是有一雙夜視眼就好了。這個(gè)設(shè)想在人的生理功能前提下很難實(shí)現(xiàn)。然而人們?cè)趯?duì)這個(gè)方案構(gòu)思進(jìn)行二次開發(fā)的時(shí)候，采用紅外熱敏材料造出了能在夜晚看清敵人的夜視鏡。這種方案構(gòu)思方法屬于哪一種？（ ）。 A、草圖法；B.聯(lián)想法；C.奇特性構(gòu)思法；D.模仿法。
4、人類探索宇宙奧秘的夢(mèng)想其實(shí)很早就有，而且有一些人還為此付出了沉重的代價(jià)。后人由“萬戶飛天”的壯舉聯(lián)想到制造能夠飛上太空的火箭，這種方案構(gòu)思的方法屬于哪一種？ A、草圖法；B.聯(lián)想法；C.奇特性構(gòu)思法；D.模仿法。
四、工藝：利用工具和設(shè)備對(duì)材料、半成品進(jìn)行技術(shù)處理，使之成為產(chǎn)品的方法。
工藝的分類：加工工藝、裝配工藝、檢測(cè)工藝、鑄造、表面加工工藝
工藝的作用：保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率；影響產(chǎn)品的功能、強(qiáng)度、外觀。
常用工藝：木工工藝、鉗工工藝、機(jī)械加工工藝（車工工藝、刨工工藝、銑工工藝、鏜工工藝、磨工工藝）、焊接工藝、鑄造工藝、鍛造工藝、沖壓工藝、熱切割工藝、金屬材料熱處理工藝、表面涂覆處理工藝。
（一）、金屬材料的加工工藝：
劃線：劃出基準(zhǔn)——?jiǎng)澇叽缇€——?jiǎng)澼喞€——沖眼 （了解劃線工具）
鋸割：割斷金屬材料，了解操作要領(lǐng)。
挫削：少量切削，加工小的面。
鉆孔：臺(tái)鉆、麻花鉆。（在實(shí)體材料上打孔的方法）。
連接：（1）通過固定連接和半固定連接的方法可以實(shí)現(xiàn)金屬件之間的連接。
（2）常用的連接方法：鉚接、黏結(jié)、焊接、螺栓和螺母、平頭螺絲、元寶螺帽、墊圈、彈簧墊圈
（二）、金屬表面處理：
（1）目的：防止金屬制品表面生銹腐蝕，提高產(chǎn)品的美觀程度。
（2）常見的方法：表面刷光、噴涂油漆、鍍層。表面刷光：準(zhǔn)備→粗處理→細(xì)處理。噴涂油漆：防止銹蝕和增加美觀。鍍層：美觀、防銹，（塑料、電鍍）。
五、模型：根據(jù)實(shí)物、設(shè)計(jì)圖樣或構(gòu)思，按比例、生態(tài)或其他特征制成的與實(shí)物相似的一種物體。例：2008北京奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)“鳥巢”模型
模型的功能：（1）模型使設(shè)計(jì)對(duì)象具體化。（2）模型幫助分析設(shè)計(jì)的可能性。
模型在不同階段的作用：（1）草模：初級(jí)階段，構(gòu)思；
概念模型：造型風(fēng)格、布局安排、人機(jī)關(guān)系等，從整體上表現(xiàn)產(chǎn)品造型的整體概念；
結(jié)構(gòu)模型：造型與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，清晰地表達(dá)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸和連接方法，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)而制作的模型；
功能模型： 顧名思義主要用于研究產(chǎn)品的各種性能以及人機(jī)關(guān)系，同時(shí)也用作分析、檢查設(shè)計(jì)對(duì)象各部分組件尺寸與機(jī)體的相互配合關(guān)系等；
展示模型：真實(shí)材料，準(zhǔn)確的尺寸，做成與實(shí)際產(chǎn)品幾乎一致的模型或按一定比例縮放的模型，作為產(chǎn)品的樣品進(jìn)行展示，以便提供實(shí)體形象。另外通過展示模型可以直接向設(shè)計(jì)委托方征求意見，為審核方案提供實(shí)物依據(jù)。
制作模型的一般步驟：
（1）選擇合適的材料； （2）根據(jù)本地的條件，準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)墓ぞ吆图庸ぴO(shè)備；
（3）按設(shè)計(jì)圖樣劃線； （4）對(duì)材料進(jìn)行鋸割、切割等加工；
（5）裝配； （6）對(duì)模型進(jìn)行表面處理；
（7）對(duì)產(chǎn)品的外觀造型和色彩進(jìn)行評(píng)價(jià)；對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)，檢驗(yàn)是否符合設(shè)計(jì)要求；（8）對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，做成展示模型。
六、木工、鉗工與設(shè)備常識(shí)
⒈ 木工工具及設(shè)備
（1）鋸子、刨子、鑿子、羊角錘、釘沖、其他工具（斧、鉆等）。
（2）木工使用的量具有：鋼卷尺、直尺、直角尺。
（3）木工畫線工具有：木工鉛筆、木工圓規(guī)、畫線規(guī)、墨斗等。
（4）木工常用設(shè)備：工作臺(tái)、鉆孔機(jī)、帶鋸床、平刨機(jī)、木工車床等。
⒉ 鉗工工具及設(shè)備
（1）鉗工手工工具及量具
① 劃線工具：劃針、劃規(guī)、樣沖、直角尺② 手錘與鏨子③ 銼刀及其使用
④ 攻絲工具：手用絲錐和攻絲絞手，用于在孔內(nèi)加工螺紋
⑤ 套絲工具：板牙及板牙架，用于在軸或桿上加工螺紋
（2）鉗工常用的基本設(shè)備：鉗臺(tái)、虎鉗、砂輪機(jī)、鉆床等
產(chǎn)品設(shè)計(jì)
物
環(huán)境
人

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