新教材高二上苏教版通用技术 技术与设计学案课时1 模型或原型的特性与作用及材料的性能与规划

课时1　模型或原型的特性与作用及材料的性能与规划[课时目标]1.通过案例分析，归纳模型或原型在产品开发过程中的重要性2.通过简易模型的制作过程，理解模型制作在产品设计的不同阶段有不同的作用3.通过案例分析，比较常见材料的应用环境4.通过活动体验，比较常见材料的特性5.根据设计方案和产品用途，选择合适的材料，并对材料进行合理规划 一、模型或原型的特性与作用1.模型是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。原型可以是产品本身，也可以是在产品生产之前制作的与产品大小相同、使用功能一致的物体。2.模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节。模型制作的过程不仅是设计思想体现的过程，也是发展构思的创造性过程。由于模型有制作成本低、便于修改等优点，设计者一般通过模型来呈现产品的设计方案。3.模型在设计的过程中，具有以下两个功能：①使设计对象具体化。②帮助分析设计的可能性。4.根据设计的要求，可先后制作草模、概念模型、结构模型、功能模型和展示模型。二、材料的性能与规划1. 材料是产品设计的物质条件，材料以其自身的特性影响着产品设计，维持产品功能的形态，满足产品功能的要求，它是人类生存和发展的物质基础，是人类社会现代文明的重要支柱。2.在工程领域，一般将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。(1)木材是一种优良的造型材料，具有较好的强度性能及优良的加工性能。可分为实木板材和人造板材。实木板材是指采用完整的木材(原木)制成的木板材。实木材料具有各向异性的特点，在自然条件下具有吸湿而膨胀、解吸而收缩的特性。木材暴露在空气中时，容易受温度和湿度的影响，发生尺寸、形状和强度的变化，导致变形、开裂、扭曲和翘曲等现象。人造板材在幅面方向上的尺寸稳定性好，较实木而言适用范围广。包括密度板、刨花板、胶合板、细木工板、三聚氰胺板等。(2)金属材料是指由纯金属或合金构成的材料，具有金属光泽，有良好的导热和导电性能，以及优良的力学性能和可加工性能。金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，它直接影响材料的耐磨性和切削加工性。一般情况下材料的硬度越高，其耐磨性越好。(3)塑料是一种具有多种特性的材料。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，广泛应用于仪器、仪表、家用电器、包装及日常生活用品等各领域。塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热后可多次成型，废料可回收再利用。热固性塑料是指在初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料。在隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料。(4)新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料。(5)材料的强度是指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，是设计中选用材料的主要依据之一。根据受力种类的不同，分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等。3.在产品设计选择材料时，首先应该考虑材料的性能是否能满足产品的使用功能、使用环境、结构要求等。还需要考虑材料应具有良好的加工性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，优先选择技术难度小、工艺简单、材料利用率高，并与加工设备及生产技术相适应的材料。材料的价格和加工成本直接影响着产品的性价比。应在满足设计要求的基础上，结合材料的成本，优先选用资源丰富、价格低廉、质量上好的材料。选择材料时，安全是最基本的因素，材料的选择应充分考虑可能遇见的各种危险。4.在规划材料时，一要做到料尽其用，优材不劣用，大材不小用，长材不短用。二要充分考虑材料的颜色、花纹和光泽，外用料要选择材质好、纹理美观、涂饰性能好的材料。三要考虑材料的加工余量和损耗等因素，保证各部件的顺利装配和作品的尺寸精度。5.木材在规划配料时需要注意：①要预先在毛料上规划画线，根据产品所需部件的尺寸，在长、宽、厚等方面都放宽，留有锯割、刨削操作的余量；②尽可能避开毛料上对质量有影响的缺陷，做到因材使用；③注意木材的纹理趋向，顺纹锯割便于加工，并能提高木材的利用率；④将没有疵点、纹理美观的一面作为正面，把缺陷的部分放背面。 模型有各种不同的用途，以下四种模型中，其中一种与另外三种用途不同的是(　　)答案　A解析　本题主要考查模型在不同阶段的作用，根据设计的要求，可先后制作草模、概念模型、结构模型、功能模型和展示模型。本题中神舟飞船人的模型属于功能模型，主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用作分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定的条件下用于试验。而其他三个模型为概念模型。所以答案选A。【变式训练1】 (2019年3月湖绍两地联考)如图所示是19世纪英国设计制造的一艘庞大蒸汽船——大东方号，没有进行模型制作就直接投入生产，最终因动力不匹配，首航失败。后来参与该船设计的工程师仿造了该船模型，在水槽中进行试验，测算出真船所需的动力数据，该数据与真船的数据惊人的一致。以下对该案例中模型的功能和所用的试验方法的说法中都正确的是(　　)A.使设计对象具体化、模拟试验法B.使设计对象具体化、强化试验法C.帮助分析设计的可能性、优选试验法D.帮助分析设计的可能性、模拟试验法答案　D解析　本题主要考查模型的作用及技术试验的选择，题干描述“没有进行模型制作就直接投入生产，最终因动力不匹配，首航失败。”体现了模型的作用是分析设计的可能性，选项A和选项B排除；利用模型进行试验属于模拟试验法，选项D正确。不同阶段的5种模型：草模、概念模型、结构模型、功能模型、展示模型草模：设计初期阶段，采用立体模型将设计构思简单地表示出来；概念模型：在草模的基础上，用概括的手法整体上表现产品造型的整体概念；结构模型：研究造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方式，可以进行结构强度试验；功能模型：研究各种性能及人机关系；展示模型：在结构和功能模型的基础上，采用真实材料、准确尺寸，具有实际功能。 某服装企业准备设计生产一款夏季户外活动服，选用服装面料时不需要考虑面料的(　　)A.绝缘性能 B.防晒性能C.透气性能 D.速干性能答案　A解析　由于是一款夏季户外活动服，所以防晒性能、透气性能、速干性能这些都是非常重要的，所以答案选A。【变式训练2】 人造板材在幅面方向上的尺寸稳定性好，较实木而言适用范围更广。下列关于人造板材的说法，正确的是(　　)A.密度板、胶合板和三聚氰胺板是人造板材，刨花板和细木工板不是人造板材B.密度板、胶合板、刨花板和三聚氰胺板是人造板材，细木工板不是人造板材C.密度板、胶合板、细木工板和三聚氰胺板是人造板材，刨花板不是人造板材D.密度板、胶合板、细木工板、刨花板和三聚氰胺板都是人造板材答案　D解析　这些木板都是人造板，选项D正确。【变式训练3】 (2022年1月嘉兴高二期末)如图所示是木箱的木板之间通过燕尾榫连接的结构，用一块实木板加工构件1, 下列选项中划线取料最合理的是(　　)答案　 A解析　 注意木材的纹理趋向，顺纹锯割便于加工，并能提高木材的利用率；将没有疵点、纹理美观的一面作为正面，把缺陷的部分放背面。1.常用于产品造型设计的初期阶段的是(　　)A.概念模型 B.草模C.功能模型 D.结构模型答案　B2.在方案呈现效果上草模与图纸相比具有的优点不包括(　　)A.使设计对象具体化B.帮助分析设计的可能性C.更加直观，不抽象D.便宜，方便取放答案　D3.为了研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并进行结构强度试验而制作的模型是(　　)A.概念模型 B.草模C.功能模型 D.结构模型答案　D4.电器产品的底座材料选取时，一般需要考虑(　　)A.绝缘性能 B.防晒性能C.透气性能 D.速干性能答案　A5.(2021年11月A9高二期中)从性能、成本及加工难易程度综合考虑，下列材料最适合制作台灯灯罩的是(　　)A.KT板 B.亚克力板C.钢板 D.密度板答案　B6.如图所示是1拖5中央空调(1个外机、5个内机)，在安装空调时，其内机与外机之间需要用密闭管道连通，使氟利昂可以在内、外机之间流动，最适合做密闭管道的材料是(　　)A.铝合金 B.黄铜C.铸铁 D.不锈钢板答案　B1.以下有关模型制作的说法有误的是(　　)A.模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节B.模型制作的过程不仅是设计思想体现的过程，也是发展构思的创造性过程C.模型制作一般具有成本低、便于修改等优点D.从设计一般过程中看，模型制作一般在测试、评估和优化步骤后面答案　D2.模型的制作是设计过程中的重要的一个环节。以下的说法中，较合理的是(　　)A.设计构思的目的就是制作模型B.制作模型后才能提高产品制作工艺水平C.制作模型的目的一定是为了技术试验D.制作模型可以发现原设计的缺陷答案　D3.下列模型中，属于概念模型的是(　　)A.2015款莲花跑车模型B.车展上的已量产汽车C.足球烯结构模型D.地震测量仪工作原理模型答案　A汽车正式上市前，需要对该车型的样车在各种天气、温度和湿度情况下，进行长达几千千米的真实路面测试，为提高测试效率，测试人员坐在汽车中，用专业的测试仪表对该车在整个路段的表现进行测试，样车一般采用伪装外观，内部装饰也与实车有很大的不同。请回答第4～5题。4.该样车在各种天气、温度和湿度情况下，可进行长达几千千米的真实路面测试，这说明了该样车可以作为(　　)A.草模 B.功能模型C.结构模型 D.展示模型答案　B5.测试用的样车，外观进行了伪装，内部装饰也与实车有区别，这样的设计，主要原因有(　　)①保持该款车型的新颖性　②样车可能在后期进行改进　③测试样车得到的数据比实车更加真实　④为了更好地记录该车的各种性能A.①②③ B.①②④C.①③④ D.②③④答案　B6.某生产厂家设计了一款带坐椅的拐杖(如图)，为进行作为椅子时承重技术试验做了模型。该模型不需要(　　)A.与实际产品相同的三脚材料B.与实际产品一样的结构C.与实际产品一样的连接方式D.与实际产品一样的面板的舒适度答案　D7. (2022年1月宁波九校高二期末)下列材料中最适合制作花盆盆体的是(　　)A.实木板 B.铸铁C.亚克力板 D.形状记忆合金答案　C解析　 选项C：性能优良、加工成型方便，价格比较低廉，选项正确。8.(2022年1月丽水高二期末)如图所示是一笔记本电脑的散热管，管道需要良好的气密性，使冷却液或蒸汽可以来回流动。最适合做散热管的材料的是(　　)A.铝合金 B.黄铜C.不锈钢板 D.铸铁答案　B现代车身设计流程是一种介于传统车身设计和计算机辅助车身设计之间的方法，即“仿形法”。在仿形法中，油泥模型因其真实性而被采用，过程中保留了效果图绘制和油泥模型制作的环节。回答9～10题。9.使用油泥来制作模型，最主要是因为(　　)①油泥经过加热，具有相当好的柔性，适合重塑　②温度回落，油泥的硬度很快恢复，适合对细节的刻画　③可以根据要求，向厂家订购不同颜色的油泥　④价格便宜，一个1∶5的油泥模型需要250条油泥，每条油泥的价格为80元A.①②④ B.①④C.①② D.①②③答案　D10.用油泥制作了1∶5的模型后，还要进行3D扫描建模，3D打印部件、CNC加工主体、打磨、上底漆和喷涂亚光漆等。这样的操作过程主要是为了(　　)①使模型尺寸更加精准化　②对该设计进行流线型、美学等方面的全面评审　③为后期加工1∶1模型提供可能性　④缩短模型加工的工期A.①②④ B.①④C.①③④ D.①②③④答案　D11.下列有关材料硬度的说法错误的是(　　)A.硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标B.硬度往往和材料的耐磨性和耐久性联系在一起C.一般情况下，材料的硬度越高，其耐磨性越好D.金属材料密度越大，其硬度往往也就越大答案　D12.在一定的温度范围内，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是热塑型塑料。在初次成型后形状固化，不能再次热熔或软化的塑料是热固型塑料。亚克力板需要折弯的部位放在塑料弯板机上，待亚克力板受热变软后将其折弯一定角度，所以亚克力板是(　　)A.热塑性塑料 B.热固性塑料答案　A13.制作下列物品的主要材料属于天然材料的是(　　)A.木质课桌 B.塑料杯C.玻璃杯 D.混纺毛巾答案　A14.下列属于天然材料的是(　　)A.铝合金 B.玻璃C.木材 D.高温超导材料答案　C15.空调室外机支架如果强度不够，会给楼宇周围行人及设施带来很大的安全隐患。下列不适合做空调支架的材料是(　　)A.角钢 B.镀锌钢板C.不锈钢型材 D.PVC塑料答案　D16.目前我国的垃圾处理还采用传统的堆放填埋方式，处理1吨垃圾需要花费200～300元。若采用垃圾分类投放收集，可以有效降低处理成本。旧塑料瓶属于下列垃圾分类中的(　　)答案　B17.下列连接方式中属于铰连接的是(　　)A.电子元件的焊接 B.木质板凳的榫接C.玻璃鱼缸的黏结 D.剪刀两部分的铆接答案　D18.小刚对如图所示的凳子进行下列技术测试，其中最不合理的是(　　)A.在凳子上逐步加上适当重物，测试其强度B.将凳子放在平整处，用手前后左右摇晃，测试其稳定性C.坐在凳子上体验，测试其舒适性D.用木工锯锯凳子，直到凳子被锯开，测试其材料性能答案　D19.如图所示的装置主要是测试木材的(　　)A.抗压强度 B.抗拉强度C.抗剪强度 D.抗扭强度答案　C20.测试木棍的抗弯强度，下列试验步骤不必要的是(　　)A.将木棍的两端搁在两张桌子上B.在木棍中间挂上钩码C.观察并记录木棍断裂时钩码的重量D.在木棍两端施加大小相等方向相反的力答案　D21.下列不属于复合木地板性能测试项目的是(　　)A.耐磨性能测试 B.防火性能测试C.延展性能测试 D.防水性能测试答案　C22.下列材料中，适宜用手锯进行锯割的是(　　)A.铁皮 B.泡沫板 C.钢管 D.玻璃答案　C23.小明用两块合适的杉木板进行如图所示的燕尾榫连接，由于杉木材质较软，且木材在不同方向上能承受的力相差较大，木材顺纹方向的抗拉强度是其横纹方向抗拉强度的10～20倍，下列方案最合理的是(　　)答案　C24.桐木、杉木、杨木、松木的主要性能参数如下家用五层落地书架，考虑到能放置更多的书，选用________材料最合适；家用相框架，考虑到相框对墙面挂钉的作用力、选用________材料最合适(　　)A.桐木 B.杉木C.杨木 D.松木答案　D　A解析　五层落地书架需承受较大重量，应使用密度和硬度较大的松木，为减小相框对墙面挂钉的作用力，相框应选用密度小的桐木。25.(2021年12月北斗高二月考)新型材料“碳纤维”没有金属材料的疲劳问题，可作为航空材料。如表所示是碳纤维(后三行)与金属材料的性能对比表，下列说法不正确的是(　　)A.相较于金属材料，碳纤维的优点是轻，密度一般在1400～2000 kg每立方米B.碳纤维抗拉强度高于相同横截面积的金属材料，具有密度小、强度高、抗疲劳能力强的优点C.塑料、橡胶、木材、陶瓷属于非金属材料，碳纤维属于金属材料D.碳纤维常用于制造飞机的外壳、火箭的燃料储藏罐等，为设计提供了更广泛的发展空间答案　C木材名称桐木杉木杨木松木密度(g/cm3)0.250.390.420.438硬度/N1 1381 8242 5402 640体积收缩10.6%12.6%10.2%10.5%材料密度(g/cm3)拉伸强度(Mpa)碳钢7.8490不锈钢7.9820铝合金2.8420CFRP1.61 760GFRP2.01 245AFRP1.41 373