Методическая разработка: Методическая разработка. Из опыта работы.Исследовательская деятельность как способ познания свойств и качеств материалов. Общие сведения о материалах, их строении и свойствах. Олифы и эмульсии

Общие сведения о материалах и их свойствах

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ

Общие сведения о материалах и их свойствах

Виды основных строительных материалов. К основным строительным материалам относятся: лесные, природные каменные, керамические материалы и изделия, неорганические (минеральные) вяжущие вещества (цемент, глина, алебастр и пр.) и изделия из них, строительные растворы для кладки и штукатурки, искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих, битумные и теплоизоляционные материалы, строительные металлы, металлические, изделия и лакокрасочные материалы. В последнее время в строительстве широко внедряются различные материалы, изготовляемые на основе пластических масс.

Основные свойства строительных материалов. Для правильного применения необходимо знать физико-механические и химические свойства строительных материалов, приведенные ниже.

Плотность - масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии без пор и пустот, кг/м 3 ,

где - масса образца, кг; - объем образца в абсолютно плотном состоянии, м 3 .

Относительная плотность - отношение плотности строительного материала в естественном состоянии (с порами) к плотности абсолютно плотного тела или отношение объема материала в абсолютно плотном состоянии к его внешнему объему в естественном состоянии , отн. ед.,

Относительная плотность может быть выражена и в процентах:

Насыпная плотность - это масса единицы объема рыхлого материала, насыпанного в какую-либо тару без уплотнения.

Пористость - степень заполнения объема материала порами.

Относительная плотность и пористость в сумме равны единице, т.е.

Или

Водопоглощение - свойство материала впитывать и удерживать в себе воду. Водопоглощение определяется по разности масс образца материала в насыщенном водой и в абсолютно сухом состоянии и выражается в процентах от массы сухого материала.

Влажность - содержание воды в материале (по массе), выраженное в %.

Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Степень водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей за 1 с через 1 м 2 поверхности материала при заданном постоянном давлении.

Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без заметных признаков разрушения и без значительного понижения прочности. От морозостойкости материала зависит долговечность многих элементов здания.

Теплопроводность - способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий при наличии разности температур на ограничивающих его поверхностях. Теплопроводность измеряется в килоджоулях (кДж).

Общее количество теплоты , кДж, прошедшее через ограждение, может быть выражено формулой

где - коэффициент теплопроводности материала, кВт/м·°С;

Площадь ограждения, м 2 ;

Толщина ограждения, м;

Разность температур на противоположных поверхностях ограждения, °С;

Время, с.

Полагая , , , , получим значение коэффициента теплопроводности

который для данного материала зависит от его физических свойств (пористости, влажности, плотности и т.п.)

Теплоемкость - свойство материала поглощать тепло при нагревании и отдавать его при охлаждении. Теплоемкость измеряется величиной коэффициента теплоемкости С (называемым иногда удельной теплоемкостью), который представляет собой количество тепла в Дж, необходимое для нагревания 1 кг данного материала на 1°С.

Огнестойкость - способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур. По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы:

Несгораемые, (бетон, кирпич), под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются;

Трудносгораемые (фибролит, асфальтовый бетон), под воздействием огня или высокой температуры трудно воспламеняются, обугливаются или тлеют; после удаления огня тление прекращается;

Сгораемые (дерево и др.), под воздействием огня воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. Некоторые материалы этой группы воспламеняются при воздействии высокой температуры.

Огнеупорность - способность материалов противостоять длительному воздействию высоких температур, не размягчаясь и деформируясь.

Химическая стойкость - способность материалов сопротивляться действию кислот, щелочей, солей, растворенных в воде.

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих в нем от нагрузки или других факторов и вызывающих сжатие, растяжение, срез, изгиб или кручение. Например, прочность материала при сжатии и растяжении оценивают величиной предела прочности R, Па, определяемой по формуле

F- площадь сечения образца, м 2 .

Таким образом, предел прочности - это напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца материала.

Твердость - способность материала сопротивляться проникновению (внедрению) в него другого, более твердого тела.

Упругость - способность материала деформироваться и вновь восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки, под действием которой она в той или другой мере изменялась.

Пластичность - способность материала под влиянием действующих на него нагрузок изменять размеры и форму в значительных пределах без образования трещин и нарушения прочности и сохранять принятую форму после их снятия.

Хрупкость - свойство материала под действием внешних сил разрушаться внезапно, без предварительной деформации.

Выпускаемые строительные материалы должны соответствовать государственным стандартам (ГОСТам), представляющим собой официально утвержденные документы, в которых содержится полное описание материала, изделия или детали. ГОСТами устанавливаются требования, которым должны отвечать строительные материалы, и правила их приемки.

Лесные материалы

Строение древесины. При рассмотрении поперечного разреза древесного ствола можно различать в нем следующие части: кору, камбий, собственно древесину и сердцевину.

Кора состоит из наружного слоя - корки и внутреннего - луба. Под слоем луба находится тонкий слой камбия. За камбием располагается толстый слой древесины, состоящий из ряда тонких концентрических колец. Каждое такое кольцо соответствует одному году жизни дерева и носит название годичного кольца.

В центре ствола находится сердцевина. У сосны, дуба и кедра ядро имеет более темную окраску; у ели, пихты, бука центральная часть ствола не отличается по цвету от наружной и носит название «спелой древесины». Имеются породы деревьев, у которых ядро отсутствует (береза; клен; ольха); такие породы называют заболонными.

Свойства древесины. Влажность. Большое влияние на технические свойства древесины оказывает ее влажность. По степени влажности различают древесину: мокрую (влажность больше, чем у свежесрубленной), свежесрубленную (влажность 35% и более), воздушно-сухую (влажность 20-15%) и комнатно-сухую (влажность 13-8%).

Усушка и разбухание. Изменение влажности древесины вызывает изменение ее объема, что ведет к усушке или разбуханию. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает и разбухает в различных направлениях неодинаково, что влечет за собой коробление или появление трещин в конструкциях. Поэтому следует применять древесину с влажностью, соответствующей условиям ее эксплуатации; для этого производится естественная или искусственная сушка.

Механические свойства древесины. Прочность древесины в различных направлениях неодинакова. Так, прочность древесины при растяжении вдоль волокна в 20-30 раз больше, чем поперек волокна. Такое же явление наблюдается и при сжатии древесины.

Основные древесные породы, применяемые в строительстве.

В строительстве наибольшее применение имеют хвойные породы: сосна, ель, лиственница, пихта, кедр. Лиственные породы: дуб, бук, ясень, березу, клен, чинару, грушу и др. - применяют, главным образом, для изготовления столярных изделий и для внутренней отделки зданий. В целях экономии ценных пород леса там, где это возможно, и особенно для временного и подсобного строительства следует применять такие лиственные породы как ольха, липа, осина и тополь.

Сортамент лесных материалов. Круглый лес в зависимости от его диаметра в верхнем торце (отрубе) подразделяется на бревна, подтоварник и жерди. Бревна в верхнем отрубе должны иметь диаметр не менее 120 мм, подтоварник от 80 до ПО мм и жерди от 30 до 70 мм. Пиломатериалы получают путем продольной распиловки бревен. В зависимости от качества древесины и наличия пороков пиломатериалы из хвойных пород делятся на 5 сортов.

В строительстве применяют пиломатериалы следующих видов (рис. 2.1): пластины, четвертины, горбыль, доски (ширина более двойной толщины); бруски и брусья (ширина не более двойной толщины). В зависимости от чистоты кромок, доски делят на необрезные, полуобрезные и обрезные.

Длина досок и брусьев установлена от 1 до 6,5 м с градацией через 0,25 м. В зависимости от способа обработки брусья различают: двухкантные - опиленные с двух сторон - и четырехбитные - опиленные с четырех сторон.

На уроках технологии дети учатся обрабатывать не только ткань, бумагу и картон, но и различные части растений, полезные ископаемые, искусственные материалы и бросовые материалы - отходы товаров народного потребления и др. Их дети собирают на экскурсиях, приносят в виде полуфабрикатов и заготовок или готовых продуктов промышленности.

К природным материалам относят ветки растений, листья, цветы, семена, корни, кору, мох, плоды, речные и морские камни, песок, глину, также части животных - рыбные кости, раковины и панцири моллюсков, засушенные насекомые, скорлупа яиц домашней птицы, перья. В виде полуфабрикатов на уроках используют различного размера доски.

Из искусственных материалов для работы ученики чаще используют пластилин, пластику, фанеру, ДВП, мягкие листовые металлы, кусочки пластмассы, керамики.

К готовым продуктам промышленности относят такие бросовые материалы как упаковки, коробки, ленты для украшения подарков и букетов, баночки, флаконы, аксессуары для отделки одежды и помещений.

Обработка перечисленных материалов невозможна без специальных знаний по материаловедению и технологии их обработки. Такие знания дети усваивают в процессе наблюдений и опытов.

В первом классе необходимо проводить следующие наблюдения: определение формы и расцветки листьев, желудей, ореховой скорлупы, сравнение свойств песка и глины, древесины и металла, выявление художественных выразительных особенностей в народной игрушке и др.

Во втором классе проводятся наблюдения свойств шишек, коры, веток. Выявляются особенности обработки мягких и твердых материалов.

В третьем классе учащиеся наблюдают свойства засушенных растений, соломы, выявляют свойства керамики, пластмасс, стекла. Учащиеся учатся выбирать наилучшие способы обработки этих материалов.

В четвертом классе идет работа по обобщению и углублению имеющихся знаний. Ученики самостоятельно выбирают наилучшие способы обработки материалов, разрабатывают простейшие технологические карты для творческих проектов.

Учитель проводит тщательное инструктирование по сбору, хранению и предварительной обработке различных материалов. Особое внимание уделяется гигиеническим требованиям, а также правилам безопасности по сбору, транспортировке и хранению материалов. Кроме того, учитель обязан указать на то, что в нашей стране существует закон об охране окружающей среды, который обязывает бережно относиться к природным богатствам. Не рекомендуется использовать готовые продукты, прошедшие специальную обработку и пригодные к употреблению в пищу (крупы, макароны, мука, бобовые). Для работы используют только продукты с истекшим сроком годности.

Для работы с разными материалами подбирают специальные инструменты.

Разметочные и измерительные инструменты.

Карандаши – для разметки деталей на древесине необходимы твердые карандаши марок 2Т и 3Т. Угол заточки карандаша должен быть острым. При разметке карандаш необходимо держать под небольшим наклоном в сторону его движения и плотно прижимать к ребру шаблона или линейки;

Линейки – для измерения обычно пользуются металлической линейкой или рулеткой. Для разметки на древесине удобнее пользоваться толстой деревянной линейкой или столярным угольником. Разметку круглых деталей выполняют столярным циркулем. Разметку прямых линий на металле осуществляют с помощью чертилки, на древесине – рейсмусом.

Режущие инструменты.

Ножницы – в процессе обработки используют чаще канцелярские и редко слесарные ножницы.

Ножи – для работы используют хорошо заточенные ножи с коротким лезвием (90-100мм). Для раскалывания древесины удобнее пользоваться косариком – ножом с более коротким и толстым лезвием. В процессе резания нож держат наклонно, направляя его движение указательным пальцем. Природные материалы режут на подставках и подкладных досках.

Ножовки и лобзики – предназначены для пиления древесины и металлов. Обрабатываемые материалы для удобства зажимают в тиски или струбциной.

Кусачки – применяют для откусывания проволоки, тонких веточек.

Штихель – узкий резец, имеющий в сечении форму острого угла или дуги (угловые и полукруглые). Штихель используют при отделке изделий из древесины (плоско – рельефной резьбой), линолеума (клише для линогравюры).

Монтажные инструменты.

Молоток – применяют для сборки изделий с помощью гвоздей. При работе с молотком необходимо следить, чтобы ученик не ударил по пальцам, придерживающим гвоздь.

Плоскогубцы и круглогубцы – применяют при работе с проволокой. С помощью этих инструментов сгибают и скручивают проволоку.

Шило – применяют для проделывания отверстий в мягких или легкообрабатываемых материалах. Прокалывание выполняется на подставках или подкладных досках.

Буравчик – предназначен для сверления отверстий в более твердых материалах. Работа буравчиком выполняется на подставках или подкладных досках.

Кисть для клея – должна быть жесткой. Ширину кисти выбирают по размерам поверхности соединительной детали.

Соединительные детали и материалы.

Гвозди – на уроках труда не применяют большие гвозди. Чаще используют №№ 1, 2, 3, 4, что соответствует длине гвоздя в сантиметрах.

Штифт – стержень для неподвижного соединения деталей. Штифт легко сделать из спички, веточки или полоски бумаги. Штифтом соединяют детали из желудей, шишек, лепных материалов.

Клей – для соединения природных материалов используют клей ПВА, казеиновый или столярный клей. Плавающие модели лучше склеивать казеиновым клеем, клеем ПВА, БФ, «Момент». Склеивание деталей требует большой аккуратности. Клеем намазывают тонкий материал или приклеиваемую часть поверхности меньшей детали. Сухие листья намазывают клеем от центра листа к краям. Приклеивают намазанные листья осторожно, после того, как они впитали часть влаги. В узкие и глубокие поверхности клей наносят с помощью острия шила, смоченного в клее.

Задача учителя технологии не только обеспечить учащихся инструментами и всеми необходимыми материалами, но и содержать их в исправном виде. Ножи и ножницы должны быть правильно заточены, острие шильев и буравчиков не должны быть сломанными, пилочка лобзика должна быть хорошо натянута и при касании пальцем звенела как струна, шарнирные соединения ножниц и штихеля должны быть исправными, ударная часть молотка должна быть хорошо закреплена на ручке. На каждом уроке учитель обязан проинструктировать учащихся о правилах безопасной работы с инструментами и некоторыми материалами.

Обрабатываемые материалы.

Древесина – наиболее часто применяется в работах старшеклассников. В начальных классах применяются древесина сосны, ели, березы, липы, а также изготовленная из них трехслойная фанера. Древесину в поперечном направлении распиливают ножовкой и лобзиком. Торцы распиленной древесины зачищают напильниками, шкуркой. Окрашивают деревянные изделия масляной краской.

В начальных классах учащиеся делают указки, экер, этикетки для классной делянки. К изготовлению таких изделий предъявляются требования дизайн спецификации. Например, дощечки для этикеток должны соответствовать заданным размерам, края их должны быть ошкурены; колышки должны соответствовать заданным размерам по длине, толщине, поверхность их должна быть обработана напильником и шкуркой.

Солома – засушенные стебли злаковых растений, чаще используют солому пшеницы, ржи, овса. Солому перед работой необходимо обработать – удалить узлы, междоузлия рассортировать по длине и толщине. Для изготовления соломенной ленты заготовки заливают горячей водой на сутки, затем каждую соломинку разрезают вдоль и проглаживают горячим утюгом на деревянной подкладной доске. В зависимости от температуры утюга солома приобретает разные цветовые оттенки. Из соломы делают аппликации, ее используют для инкрустации изделий из дерева. Хранят солому в сухом проветриваемом месте.

Скорлупа яиц – прекрасный материал для изготовления объемных и плоских изделий. Она хорошо окрашивается пищевыми красителями, детали из скорлупы закрепляют на клей, пластилин. Для изготовления объемных изделий из яйца с помощью медицинского шприца необходимо удалить содержимое. Заполняют яйцо так же с помощью шприца разогретым парафином. Украсив яйцо различными деталями отделки можно изготовить фигурки животных, птиц, рыб и т.д. Из окрашенной яичной скорлупы можно сделать мозаичное панно, предварительно покрыв заполняемую поверхность слоем пластилина.

Листья растений – используют в засушенном виде. Листья собирают осенью, сортируют по размерам, цвету, форме. Сушат листья под прессом, или термически (проглаживают утюгом). Хранят готовый материал в сухом месте.

Береста – излюбленный материал народных мастеров. Бересту собирают весной или в начале лета, очищают от налипших частиц. Для удобства обработки бересту распаривают в горячей воде, делят на слои, разрезают на нужные формы. Сушат материал в сухом прохладном месте.

Металлы и сплавы - на уроках чаще используют тонкую мягкую проволоку, мягкую жесть, фольгу из алюминия, меди, латуни, цинка, олова, свинца. Ручная обработка металлов в холодном состоянии называют слесарной работой. Такие материалы легко обрабатывать ножницами, кусачками, молотками, плоскогубцами и круглогубцами. Резаные края деталей обрабатывают напильником или шкуркой. Цвет деталей или изделия можно поменять, подержав его над пламенем спиртовки или окрашиванием красками и лаками по металлу.

Отверстия в тонкой жести проделывают шилом, пробойниками. На тонкой жести и фольге легко делать вдавливания с помощью чеканов, шариковой ручкой и осваивать простейшие приемы чеканки. Тонкую жесть можно сгибать и скручивать с помощью молотка, плоскогубцев, круглогубцев.

Проволоке можно придать форму кольца, многоугольников, спирали и др. Из проволоки можно сделать плоские контурные формы и объемные изделия, а так же каркасы для мягких игрушек. Тонкую проволоку можно использовать и как соединительный материал.

Лепные материалы - глина, пластилин, пластика, гипс, соленое тесто. В настоящее время их можно приобрести в магазинах. Глину можно добыть и приготовить к работе вместе с учащимися.

Для лепки пригодна жирная глина. Тощая глина содержит большое количество примесей и пригодна к работе после специальной обработки – отмучивания. Глину заготавливают летом, просушивают, размельчают и просеивают. Измельченную глину помещают в большой сосуд (кадку, бак), заливают водой и тщательно перемешивают. Всплывшие примеси удаляют. Тяжелые примеси (камешки, песок) оседают на дно, а мелкие частицы глины остаются во взвешенном состоянии. Этот жидкий состав сливают в другую емкость, оставляя на дне крупные примеси. Через некоторое время глина оседает на дно. Воду с поверхности сливают. Этот процесс называется отмучиванием.

Перед началом работы глину заливают водой, перемешивают. Хорошо приготовленная масса не должна прилипать к рукам. Из приготовленной глины скатывают колбаску длиной 10см и толщиной 1см и поднимают за один конец. Если колбаска не разваливается, то глина готова к работе. Для улучшения качества глины можно добавить бумажное волокно и растительное масло. С глиной работают на подкладной доске. Режут глину проволокой или леской. Лепят изделия руками, детали отделки выполняют стекой или специальными штампами.

Детали из лепных материалов соединяют способом примазывания, придавливания или штифтами. Изделия из лепных материалов окрашивают гуашью, смешанной с клеем ПВА (1х1, 2х1), акварельными красками (медовыми), покрывают лаком, или подвергают глазурованию (закрепляемый обжигом глянцевый стеклообразный сплав, покрываемый поверхность изделия). Просушивают изделия в муфельных печах, на батареях отопления или на хорошо проветриваемой поверхности.

Пластмассы – продукция химического производства. В начальных классах используют легкообрабатываемые пластмассы – органическое стекло, поролон, пенопласт, линолеум, капрон и др. Заготовки из пластмассы обрабатывают способом резания, сверления, их можно окрашивать, соединять клеем, сшивать. Из поролона и пенопласта делают игрушки, сувениры. Поролон можно использовать для набивки мягких игрушек.

Линолеум используют для изготовления аппликации или клише. Клише для линогравюры делают с помощью штихелей. На готовую поверхность клише валиком наносят краску (гуашь, типографскую краску), кладут чистый лист бумаги и проглаживают его гладким предметом. Получают оттиск, называемый эстампом.

Бросовые материалы – упаковочные коробки, пробки, катушки, тюбики из под крема, зубной пасты, синтетические сетки, используемые для упаковки овощей, букетов, пустые стержни, трубочки и др. Изготовление полезных вещей из бросовых материалов приучает учащихся к бережливости, развивает их творческие способности, фантазию, смекалку.

Папье-маше - наиболее доступная техника изготовления объемных изделий в начальных классах. Для работы потребуются: газетная бумага, клейстер, гуашь. В качестве формы для изготовления объемных изделий подойдут предметы посуды, игрушки, самодельные формы, которые делают из пластилина. Клейстер для работы делают из крахмала или муки. Изделия сушат в хорошо проветриваемых и теплых местах. Неровные места на формах выравнивают шкуркой. Роспись изделий выполняют гуашевыми красками, смешанными с клеем ПВА в соотношении: 2 части краски и 1 часть клея.

Особенности обработки различных материалов, методика изучения их свойств изложена в многочисленных методических пособиях, книгах по декоративно-прикладному искусству, журналах по дизайну и рукоделию, в книгах В.А. Барадулина, А.М. Гукасовой, Н.М. Конышевой, В.П. Кузнецова и др.

Контрольные вопросы.

1. Какие материалы называют природными?

2. В чем особенность хранения различных материалов?

3. По какому принципу осуществляется отбор различных материалов для работы с учащимися начальных классов?

4. Какие соединительные материалы используют для сборки изделий из природных материалов?

Задания для самостоятельной работы.

1. Найти (в печатных или электронных источниках) и изучить материал, содержащий сведения о свойствах природных материалов, способах их заготовки и хранения, технике обработки.

2. Подобрать литературу, которая освещает технологии изготовления изделий из различных материалов.

Задания для лабораторной работы.

1. Проанализировать содержание модуля: «Технология обработки конструкционных материалов и машиноведение» в программе «Технология». Выделить умения и навыки, которые авторы программы рекомендуют формировать у учащихся начальных классов в процессе обработки различных материалов.

2. Разработать план проведения опыта для учащихся 3 класса по наблюдению свойств одного из конкретных природных материалов.

3. Разработать конспект урока направленного на изучение способов обработки одного из искусственных материалов.

4. Изготовить по 1 образцу изделий из природных материалов, искусственных материалов и бросовых материалов для демонстрации их на уроках технологии в начальных классах.

5. Разработать инструкционные карты, для обучения учащихся способам сборки одного из изделий из различных материалов.

Предмет: технология

Класс: 2А

Программа: "Начальная школа XXI века" автор Лутцева Е.А.

Тема. Разные материалы – разные свойства

Дидактическая цель: создать условия для изучения свойств разных материалов, которые окружают человека,

Задачи:

личностные

• воспитывать любовь и бережное отношение к природе

  способствовать становлению опыта совместной творческой деятельности учащихся

метапредметные

• развивать исследовательские умения и навыки, умения работать в парах; творческое мышление учащихся

предметные

выяснить опытным путем, какие свойства имеют известные обучающимся материалы: бумага, ткань, древесина, металл;

Средства обучения:

мультимедийный проектор, презентация к уроку

Лутцева.Е.А. Технология 2 класс. Учебник.- М., Вентана-Граф, 2008

Лутцева.Е.А. Рабочая тетрадь "Учимся мастерству"-М., Вентана-Граф, 2008

образцы материалов: кусочки бумаги, ткани; пластины металла. дерева

пластиковые стаканчики с водой

Методы обучения: исследовательский

Формы организации познавательной деятельности:

фронтальная;

групповая;

индивидуальная.

Этап

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

УУД

Самоопределение к деятельности

Ребята, на прошлом уроке мы изготавливали куклу из разных материалов. Скажите, смогли бы вы играть с куклой-игрушкой, которая сделана из снега? шоколада? Почему?

Что нам не подошло в этих материалах?

Скажите, от чего зависит выбор материала для изделия?

Сегодня на уроке мы проведем исследование и узнаем, что надо знать о материалах, чтобы не ошибиться в выборе. Работать будем в группах (5+5+4)

Дети отвечают, что кукла из снега растает в тепле, из шоколада испачкает руки, тоже может деформироваться.

Можно ли сделать гвоздь изо льда? Нет

Лодку из сахара? Нет

Дети высказывают догадки, предположения.

Личностные:

Самоопределение(мотивация учения);

регулятивные:

целеполагание; коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками

Актуализация знаний

слайд №2

слайд №3

слайд №4

Фронтальная работа предлагается ответить на вопросы:

Что называют материалом?

Что называют изделием?

Правильность ответа можно проверить, перейдя по ссылке на слайд №3

работа с учебником Прочитайте текст на с 21 и ответьте на вопросы

Бесконечны ли природные запасы?

Материал - это то, из чего что-то делают

Изделие - это творение рук человека

Дети читают текст на стр. 21

Высказывание детей о бережном отношении к природным запасам

коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками;

познавательные: логические - анализ объектов с целью выделения признаков,

смысловое чтение.

Постановка учебной деятельности

слайд №5

слайды № 6, 7,8

слайд №9

У вас на столе такие же изображения различных предметов. Рассмотрите изображения предметов. На какие группы их можно разделить? Почему? Обсудите в парах. Заслушиваются ответы детей.

Проверьте правильность ваших действий. Назовите, какие изделия сделаны из одного и того же материала?

Объясните, почему именно для данных изделий использованы эти материалы. Какие особенности? От чего зависит выбор материла для изделия?

Дети выполняют практическую работу по разбиению предметов на группы:

Из дерева: стул, книги, доска, тетрадь, деревянные ворота, комод

Из ткани: шторы, майка, шорты.

Из металла: столовые приборы, сверла, железные ворота.

Одежда должна облегать, согревать, впитывать.

Изделия из металла прочные.

Дети высказывают предположения, что надо знать какие-то особенности, характеристики материалов.

познавательные: логические - анализ объектов с целью выделения признаков и классификации; коммуникативные:

инициативное сотрудничество в поиске решения задачи;

познавательные: общеучебные- самостоятельное выделение - формулирование познавательной цели; логические - формулирование проблемы, для чего будем исследовать

Построение выхода из затруднения

слайд № 10.

слайд № 11

слайд №14

слайд № 15

Давайте проявим любознательность и подробнее изучим эти материалы

Проводим исследование. Работа в группах.

1. Положите перед собой образцы разных материалов: бумаги, ткани, дерева, металла. Внимательно рассмотрите их. Расскажите, что вы видите.

Возьмите каждый материал в руки, помните, согните. постучите. Что вы чувствуете?

То, что вы видите и чувствуете, - это свойства материалов.

Для того, чтобы понять особенности (свойства) материалов, мы проведем их практическое исследование, то есть подробно изучим.

2. Практическое исследование свойств различных материалов. Проведите исследование свойств материалов. Все необходимое для исследования находится на ваших столах. Результаты исследования занесите в таблицу.

Проверьте правильность своей работы по образцу. Совпадают ли ваши ответы с образцом. Если нет, то давайте обсудим.

Задание: Проведи исследование стр.22

1. Приобретение и интеграция знаний - 4

2. Сотрудничество - 4

3. Коммуникация - 2

4. Решение проблем - 3

5. Использование ИКТ - 1

6. Самоорганизация и саморегуляция - 2

Проговаривание в устной речи:

Свойства материала – это то, что видишь, чувствуешь.

Дети проводят исследование с материалами. Учебное задание на стр. 22 учебника и заполняют таблицу

Самопроверка по образцу.

регулятивные: планирование, прогнозирование; познавательные:

анализ объектов с целью выделения признаков, знаково-символическое действия (работа с таблицей)

коммуникативные- инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации,

планировать деятельность и распределять обязанности;

регулятивные: контроль, оценка, коррекция;

выполнять учебное задание с само" и взаимопроверкой;

познавательные: общеучебные - умение структурировать знания, коммуникативные: управление поведением партнера - контроль, коррекция, оценка действий партнера, умение

адекватно взаимодействовать в рамках учебного диалога;

- представлять результат деятельности группы.

Первичное закрепление

Прочитайте вопрос на стр. 22

Проанализируйте таблицу:

Бывают ли похожие свойства у разных материалов?

Назовите одинаковые свойства разных материалов. Какой материал эластичен? А какой материал с данным свойством вы знаете?

Как знание свойств разных материалов помогает каждому мастеру в его работе?

Дети работают по таблице.

Да, бывают.

Изменяются при деформации: бумага, ткань

Не рвется: древесина, металл.

Не деформируется: древесина, металл.

Ткань, резина.

регулятивные: контроль, оценка, коррекция; познавательные: умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание, рефлексия способов и условий действия; коммуникативные: умение выражать свои мысли

Усвоение новых знаний

Творческое задание в группе

Вам даны материалы. Задание представить, что из них может получиться? Думай, сверяй с таблицей, как можно использовать свойства материала.

Докажи, правильность выбора материала.

Работа в группах. Дети заполняют на карточках.

Бумага –

Древесина –

Металл –

Ткань -

регулятивные: контроль, коррекция, выделение и осознание того, что уж усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения;

личностные: самоопределение

Коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли

Рефлексия деятельности

Ребята, теперь вы можете ответить на вопрос: бывают ли похожие свойства у разных, внешне не похожих материалов?

Что нового вы узнали? Чему научились? Где в жизни вам могут пригодиться эти знания?

Кому из вас было трудно? Кто сам справился с трудностями? Кому помогли товарищи?

Оцени свою личную работу в группе и работу всей группы.

Выскажи мнение об уроке

Продолжи предложения: я не знал…., я узнал…., я не умел…., я научился….

Ответы детей.

Коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли; познавательные: рефлексия; личностные: смыслообразование

Приложение. Таблицы.

Свойства материалов

Что исследую

бумага

древесина

ткань

металл

гладкая

шероховатая

шероховатая

гладкая

рыхлая

плотная

рыхлая

плотный

да

нет

да

нет

Тянется ли (эластичность)

нет

нет

да

нет

да

нет

да

нет

да

Да, но не тонет

да

Нет, тонет

да

нет

да

нет

Свойства материалов

Что исследую

бумага

древесина

ткань

металл

Какая поверхность (гладкая, шероховатая)

Какая плотность(плотный, рыхлый)

Изменяется ли при сминании (деформация)

Тянется ли (эластичность)

Какая прозрачность (просвечивает или нет)

Каково отношение к влаге (промокает или нет)

Какая прочность (рвётся или нет)

Работы: Все Избранные В помощь учителю Конкурс «Учебный проект» Учебный год: Все 2015 / 2016 2014 / 2015 2013 / 2014 2012 / 2013 2011 / 2012 2010 / 2011 2009 / 2010 2008 / 2009 2007 / 2008 2006 / 2007 2005 / 2006 Сортировка: По алфавиту По новизне

• Изучение механических свойств паутинного шелка

  В работе автор исследует свойства паутинного шелка и отвечает на вопрос: действительно ли нить паутины настолько прочна, что на нее можно подвесить танк? В работе приводятся доводы «за» и «против», автор исследует механические свойства и делает соответствующие выводы.

• Изучение свободных механических колебаний на примере математического и пружинного маятников

  В работе определены факторы, влияющие на период и частоту свободных механических колебаний математического и пружинного маятников. Изучена зависимость коэффициента затухания и логарифмического декремента затухания от рода вещества при колебаниях математического и пружинного маятников. Использование поставленных опытов позволяет рассмотреть вопрос о свободных механических колебаниях более наглядно.

• 

  В работе изучены свойства изображений, получаемых с помощью собирающей линзы. Экспериментально определено, что в зависимости от расстояния предмета до линзы его изображение может быть мнимым или действительным, прямым или перевёрнутым, увеличенным или уменьшенным, находиться как по одну сторону от линзы, что и предмет, так и по другую сторону от линзы относительно предмета.

• Изучение свойств материалов, используемых в местном строительстве

  В работе проводится сравнение теплопроводности материалов, используемых в местном строительстве. Делается вывод о самом востребованном строительном материале и его преимуществах. Сделан обзор типичных жилищ разных времен и народов и используемых для их постройки материалов.

• Изучение физических свойств средств для мытья посуды

  В работе представлены результаты исследования плотности, вязкости, коэффициента поверхностного натяжения жидкостей для мытья посуды некоторых производителей.

• Иллюстрированный словарь по физике. 8-й класс

  Оформленный в виде презентации, словарь состоит из четырех разделов: тепловые, электрические, электромагнитные явления и изменение агрегатных состояний вещества и включает 58 понятий. Слова расположены в двух каталогах: алфавитном и тематическом и объединены в единый гипертекст. Слайды словаря содержат определение, краткую характеристику, иллюстрацию, расчетную формулу термина, кнопки перехода к каталогам. Некоторые понятия, на которые сделана гиперссылка, можно раскрыть более подробно, перейдя на соответствующий слайд.

• Интерактивная презентация "Учёные-физики" с использование Visual Basic for Applications (VBA)

  Интерактивная презентация разработана с помощью визуального языка программирования Бейсик для приложений Microsoft Office. Можно применять как на уроках физики, так и на внеклассных мероприятиях.

• Интерактивная электронная игра "Проверь себя"

  Обучение - очень важный процесс. Но в ходе обучения накапливается усталость, поскольку приходится заучивать много формул, определений, обозначений различных величин и т.д. Решить проблему усталости при заучивании программного материала поможет элемент игры. В данной работе предложена модель игры для проверки знаний учащихся. Описан принцип игры, предложена принципиальная электрическая схема, дан перечень деталей, приложены дидактические материалы.

• Информационно-иллюстрированный задачник

  Задачник посвящен интеграции двух предметов - физики и биологии. В него вошло 10 задач, которые можно использовать на уроках физики по теме "Механическое движение" в 7-м классе. Приводится познавательный материал о живой природе. Биофизические задачи будут способствовать развитию интереса к физике. Информация представлена в виде текста и иллюстраций.

• Использование наземной сельскохозяйственной техники при производстве сельскохозяйственной продукции

  Одним из наиболее распространенных методов обработки сельскохозяйственных растений для защиты от болезней и вредителей считается опыление или опрыскивание ядохимикатами. С помощью наземных способов хорошего результата добиться сложно. Для российского сельского хозяйства ситуация во многих регионах усложняется ещё тем, что в хозяйствах просто-напросто нет соответствующего оборудования или оно неисправно. Обработка полей в таких хозяйствах становится большой проблемой. Но очень часто на помощь приходит малая авиация. Авиационная обработка - мероприятие дорогостоящее по отношению к наземным способам обработки, но у неё немало преимуществ.

• Использование установок, работающих за счет энергии солнца, в домашних условиях

  Жить без электричества очень трудно, но на него уходят большие деньги. Исходя из этого я задумалась, возможно ли производство электричества без существенных затрат. Узнала, что можно использовать энергию солнца, и провела исследование в этом направлении. Собрала сведения о том, какие установки работают за счет солнечной энергии, изучила их. После этого рассчитала количество потребляемой электроэнергии в своей квартире и выяснила, возможно ли использование в ней солнечных батарей.

• Исследование амортизационных свойств различных веществ

  В работе был проведен сравнительный анализ амортизационных свойств различных материалов. Учитывая, что степень болезненности при ударе зависит от времени удара, для оценки последнего были проведены измерения напряжения между обкладками конденсатора. Объекты исследования: различные виды дорожного и напольного покрытия.

• Исследование влияния различных видов воды на рост и развитие растений

  В работе исследуется влияние "живой", "мертвой" и святой воды на рост и развитие сельскохозяйственных растений.

• Исследование диффузионных свойств вещества в структурированной воде

  В последние годы возрастает интерес к необычному свойству воды - ее памяти, она стала объектом исследования многих выдающихся ученых. Влияние структурированной воды на диффузию веществ также мало изучено. В данной работе описана своя методика получения структурированной воды в условиях школьной лаборатории и проведены эксперименты по изучению ее влияния на диффузионные свойства вещества.

• Исследование зависимости относительной влажности воздуха в помещении от различных параметров

  

• Исследование зависимости эффективности работы горелки бытовой газовой плиты от режима горения

  Цель данного школьного исследовательского проекта – выяснить, как зависит кпд горелки бытовой плиты от расхода газа и соотношения размеров горелки и посуды. Эксперименты проводятся с тремя горелками различного размера с использованием посуды двух диаметров. В сериях опытов нагревание воды производится на каждой горелке с различными расходами газа (контроль по газовому счётчику). Для каждого опыта с помощью электронных таблиц рассчитывается кпд использования топлива, результаты представлены в виде графиков.

• Исследование и диагностика наномасштабных объектов

  Ознакомление с физическими методами исследования микро- и наномасштабных объектов. Проведение качественного элементного анализа поверхности неизвестной кристаллической структуры методом электронной Оже–спектроскопии с последующей идентификацией.

• Исследование и идентификация неизвестного вещества

  В работе проведен качественный кристаллографический анализ неизвестной структуры методом Рамановской спектроскопии с последующей идентификацией.

• Исследование модельных свойств различных моделей бумажных самолетов

  Моё увлечение самолётостроением началось с бумажных моделей. Их мы всем классом делали на уроке труда. В конце урока ребята запустили свои самолётики, и я заметил, что они летят по-разному. Некоторые придерживаются прямой траектории, другие сворачивают в сторону. У меня возник вопрос: «Что заставляет одну и ту же модель лететь по-разному?» И я решил исследовать летательные свойства различных моделей бумажных самолётов. В работе описано проведенное исследование самолетов с разной массой, при разном способе запуска, в различных условиях (закрытое помещение, улица).

• Исследование образования кумулятивной струи

  Когда физики говорят о кумуляции, они обычно подразумевают кратковременные процессы, например взрывы, и под кумуляцией понимают усиление в определенном месте или направлении действия этих процессов. Но кумулятивные струи жидкости могут появляться не только при взрывах. Поэтому я и решила исследовать особенности взаимодействия «тел произвольной формы с жидкостью» по характеру «всплесков». В работе рассматриваются условия образования кумулятивной струи и факторы, от которых зависит её образование. В качестве объекта исследования рассматривались виды всплесков, образующиеся при падении капли жидкости в жидкость; при падении твердого шарика в жидкость; в зависимости от плотности жидкости и шариков, их радиуса и высоты падения, от высоты падения капли жидкости в жидкость, от времени между отрывами капель; вид всплеска при падении пробирки.

• Исследование плотности моржового зуба (клыка)

  В проекте проведено исследование плотности моржового зуба (клыка), а также составлены задачи о моржах.

• Исследование подготовки пищевых продуктов к контролю на содержание радионуклидов (стронция и цезия)

  В работе представлено исследование подготовки пищевых продуктов к контролю на содержание радионуклидов стронция и цезия на примере проб рыбы. Целью данной работы является знакомство с лабораторией, изучение методов анализа сырья, полупродуктов и готовой продукции, изучение приборов и весов, находящихся в лаборатории, радиохимического метода анализа проб пищи.

Введение

Уважаемые студенты мы приступаем к изучению курса «Общее материаловедение». Лекции, которые будут прочитаны в течение данного семестра, помогут Вам разобраться в физико-химической сущности строения и свойств различных материалов. Вы узнаете, почему природные и искусственно созданные материалы имеют различные теплопровод­ность, механические и эксплуатационные свойства, как связаны эти свойства друг с другом, как и в каких пределах их можно изме­нять. Одно­временно с изучением этих вопросов, вы более глубоко познакомитесь с физическими и химическими свойствами элемен­тов, информация о которых заложена в периодической системе Д.И. Менделеева. Особо отмечу, что строение атомов химиче­ских элементов определяет структуру и энергию образуемых ими химических связей, которые, в свою очередь, лежат в основе всего комплекса свойств веществ и материалов. Лишь опираясь на по­нимание химического взаимодействия атомов, можно управлять процессами, происходящими в веществах, и получать заданные рабочие характеристики.

Однако более важной, чем изучение отдельных проблем, изло­женных в лекциях, является предоставляемая вам возможность объединить основные положения физики, химии и прикладных научных направлений (теплофизи­ки, механики) для комплексного понимания взаимодействия веществ и их свойств.

В лекциях главное внимание уделено фундаментальным основам материалове­дения в связи с тем, что современное материаловедение направлено на получение ма­териалов с заданными характеристиками и служит базой для нау­коемких технологий XXI века.

Материалом называется вещество, обладающее необходимым комплексом свойств, для выполнения заданной функции отдельно или в совокупности с другими веществами.

Современное материаловедение полностью сложилось как нау­ка во второй половине XX века, что было связано с быстрым возрастанием роли материалов в развитии техники, тех­нологии и строительства. Создание принципиально новых материалов с заданными свойствами, а на их основе сложнейших конструкций по­зволило человечеству достичь за короткое время небывалых успе­хов в атомной и космической технике, электронике, информацион­ных технологиях, строительстве и т.д. Можно считать, что материаловедение - это раздел научного знания, посвященный свойствам веществ и их направленному изменению с целью получения материалов с заранее заданными рабочими характеристиками. Он опирается на фунда­ментальную базу всех разделов физики, химии, механики и смежных дисциплин и включает теоретические основы современных нау­коемких технологий получения, обработки и применения материа­лов. Основу материаловедения составляет знание о процессах, про­текающих в материалах под воздействием различных факторов, об их влиянии на комплекс свойств материала, о способах контроля и управления ими. Поэтому материаловедение и технология ма­териалов - взаимосвязанные разделы знания.

Курс материаловедения и технологии строительных мате­риалов служит цели познания природы и свойств ма­териалов, методов получения материалов с заданными ха­рактеристиками для наиболее эффективного использования в строительстве.

Основные задачи изучения курса:

Дать понимание физико-химической сущности явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации, и их влияния на свойства материалов;

Установить зависимость между химическим составом, строением и свойствами материалов;

Изучить теоретические основы и практику реализации раз­личных способов получения и обработки материалов, обеспечи­вающих высокую надежность и долговечность строительных конструкций;

Дать знания об основных группах неме­таллических материалов, их свойствах и областях применения.

В лекциях раскрываются:

Основы взаимодействия атомов и молекул, позволяющие в дальнейшем объяснить влияние на свойства материала его химиче­ского состава и процессов направленной обработки;

Строение твердого тела, дефекты кристаллической структуры и их роль в формировании свойств материалов;

Явления переноса тепла, массы и заряда, составляющие суть любого технологического процесса;

Теоретические основы получения аморфных структур мате­риалов;

Элементы механики упругой и пластической деформации и разрушения материала, лежащие в основе формирования прочности и надежности современных строительных материалов и конструкций, а также методы их испытаний;

Итак, задача современного материаловедения - получение материалов с заранее заданными свойства­ми. Свойства материалов определяются химическим составом и структурой, которые являются результатом получения материала и его дальнейшей обработки. Для разработки материалов и техноло­гий необходимо знание физических и химических явлений и процес­сов, протекающих в материале на различных стадиях его получения, обработки и эксплуатации, их предсказание, описание и управление ими. Таким образом, знание теории необходимо для создания управ­ляемых технологических процессов, результатом которых будет ма­териал с четко определенными значениями рабочих свойств.

Физико-химические свойства вещества определяются элек­тронным строением его атомов. Взаимодействия атомов связаны, в первую очередь, с взаимодействием их электронных оболочек. По­этому при разработке материалов и процессов их получения необ­ходимо четко представлять, как различные химические элементы отдают и принимают электроны, как изменение электронного со­стояния влияет на свойства элементов.

Давайте вспомним электронное строение атома .

Электронное строение атома

Около, двух с половиной тысяч лет древнегреческий философ Демокрит высказал мысль о том, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших невидимых и неделимых частиц - атомов.

Из атомов, как из своеобразных кирпичиков собираются молекулы: из одинаковых атомов - молекулы простых, веществ, из атомов различного вида -молекулы сложных веществ.

Уже в конце девятнадцатого века наукой установлено, что атомы - частицы далеко не "неделимые", как представляла древняя философия, а, в свою очередь, состоят из ещё более мелких и, если так можно выразиться, ещё более простых частиц. В настоящее время с большей или меньшей достоверностью доказано существование уже около трех сотен элементарных частиц, входящих в состав атомов.

Для изучения химических превращений в большинстве случаев нам достаточно указать три частицы, входящие в атом: протон, электрон и нейтрон.

Протон представляет собой частицу массой условно принятой за единицу (1/12 массы атома углерода) и единичным положительным зарядом. Масса протона – 1,67252 х 10 -27 кг

Электрон - частица с практически нулевой массой (в 1836 раз меньшей, чем у протона) и единичным отрицательным зарядом. Масса электрона – 9,1091х10 -31 кг.

Нейтрон, представляет собой частицу с массой практически равной массе протона, но не имеющую заряда (нейтрален). Масса нейтрона – 1,67474 х 10 -27 кг.

Современная наука представляет атом, устроенным приблизительно, также как утроена наша солнечная система: в центре атома находится ядро (солнце), вокруг которого на относительно большом расстоянии вращаются электроны (как планеты вокруг солнца). Эта "планетарная" модель атома, предложенная в 1911 году Эрнестом Резерфордом и в 1913 году уточнённая постулатами Бора, сохранила своё значение до настоящего времени.

В ядре, состоящим из протонов и нейтронов и занимающем очень малую часть объема атома, сосредоточена основная масса атома (масса электронов в химических расчётах атомных и молекулярных масс обычно не учитывается).

Число протонов в ядре определяет вид атома. Всего сейчас открыто более ста видов атомов, которые и представлены в Таблице элементов под номерами, соответствующими числу протонов в ядре.

Простейший атом содержит в ядре всего один протон: это атом водорода. Более сложный атом гелия имеет в ядре уже два протона, третий (литий) - три и т.д. Определённый вид атома называется элементом.

2. Строение и свойства отделочных материалов

Внутреннее строение матерпалов

В зависимости от агрегатного состояния и устойчивости твердые вещества могут иметь строго упорядоченное строение – кристаллическое, или неупорядоченное, хаотическое строение – аморфное.

Природа частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки, и преобладающие силы взаимодействия (химические связи) определяют характер кристаллической решетки: атомный с ковалентными связями, молекулярный с ван-дер-ваальсовыми и водородными связями, ионный с ионными связями, металлический с металлическими связями.

Атомная решетка состоит из нейтральных атомов, связанных между собой ковалентными связями. Вещества с ковалентными связями отличаются высокой твердостью, тугоплавкостью, нерастворимостью в воде и в большинстве других растворителях. Примером атомных решеток являются алмаз и графит. Энергия ковалентных связей составляет от 600 до 1000 кДж/моль

Молекулярная решетка построена их молекул (I 2 , Cl 2 , CO 2 и т.д.), связанных друг с другом межмолекулярными или водородными связями. Межмолекулярные связи имеют небольшую величину энергии, не более 10кДж/моль; несколько большую величину имеют водородные связи (20-80 кДж/моль), поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют невысокую прочность, низкую температуру плавления, высокую летучесть. Такие вещества не проводят ток. К веществам с молекулярной решеткой относятся органические материалы, благородные газы, некоторые неорганические вещества.

Ионная решетка образуется атомами, сильно отличающимися по электроотрицательности. Она характерна для соединений щелочных и щелочноземельных металлов с галогенами. Ионные кристаллы могут состоять и из многоатомных ионов (например, фосфаты, сульфаты и пр.). В такой решетке каждый ион окружен определенным числом его противоионов. Например, в кристаллической решетке NаCl каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора, а каждый ион хлора – шестью ионами натрия. Вследствие ненаправленности и ненасыщенности ионной связи кристалл можно рассматривать как гигантскую молекулу, а обычное понятие молекулы здесь утрачивает свой смысл. Вещества с ионной решеткой характеризуются высокой температурой плавления, малой летучестью, высокой прочностью и значительной энергией кристаллической решетки. Эти свойства сближают ионные кристаллы с атомными. Энергия связи ионной решетки примерно равна, по некоторым источникам меньше, энергии ковалентной решетки.

Металлические решетки образуют металлы. В узлах решеток находятся ионы металлов, а валентные электроны делокализованы по всему кристаллу. Такие кристаллы можно рассматривать как одну огромную молекулу с единой системой многоцентровых молекулярных орбиталей. Электроны находятся на связывающих орбиталях системы, а разрыхляющие орбитали образуют зону проводимости. Так как энергия связи связывающих и разрыхляющих орбиталей близка, электроны легко переходят в зону проводимости и перемещаются в пределах кристалла, образуя как бы электронный газ. В табл. 3.1 в качестве примера приведены энергии связи для кристаллов с разным типом связи.

Упорядоченное расположение частиц в кристалле сохраняется на больших расстояниях, а в случае идеально образованных кристаллов – во всем объеме материала. Такая упорядоченность строения твердых тел носит название дальний порядок.