初中七年级科学（浙教版）下册第五章制造技术与工程知识清单

初中七年级科学（浙教版）下册第五章制造技术与工程知识清单

一、制造技术的核心概念与科学原理

（一）制造的本质：从原料到产品的物性转化

制造是人类利用自然界的物质，通过特定的工艺方法和工具，改变其形态、性能或结构，使其成为具有使用价值的产品的过程。其核心是科学原理与技术实践的深度融合。在七年级阶段，我们重点关注的是材料成型技术，即如何让材料“变成”我们想要的形状。这背后涉及的物理学原理主要包括力的作用（如压力、拉力使金属发生塑性变形）和热学原理（如加热使金属熔化、塑料软化，冷却使其凝固）。

（二）【基础】材料分类与特性

在开始制造前，必须明确不同材料的属性，这是选择制造工艺的根本依据。

1.金属材料：通常具有优良的导电性、导热性、延展性和金属光泽。如铁、铜、铝及其合金（青铜、钢）。其特性决定了它可以采用“力”加工（成型技术）和“热”加工（铸造技术）。

2.无机非金属材料（以陶瓷为代表）：质地硬而脆，耐高温，耐腐蚀，但延展性极差。因此，其制造核心在于“粉料成型”与“高温烧结”。

3.有机高分子材料（以塑料为代表）：可塑性极强，质量轻，化学性质稳定。根据其在加热冷却过程中的表现，又分为热塑性塑料和热固性塑料，这是塑料制造的【核心考点】。

二、金属制品的制造

（一）【重要】金属制造技术两大分支

把金属材料加工成零件或物品的工艺统称为金属制造技术，主要分为成型技术与铸造技术。

1.成型技术：指在固态下，通过施加外力使金属材料发生永久的塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和性能的加工方法。其本质是“力的塑性变形”。

2.铸造技术：指将金属熔化成为液态，然后浇注入具有一定形状的型腔的模具中，待其冷却凝固后，获得毛坯或零件的加工方法。其本质是“相变凝固成型”。

（二）【高频考点】金属的成型技术详解

1.核心原理：利用金属的塑性。当外力超过金属的弹性极限时，金属原子晶格发生滑移，产生不可逆的塑性变形。

2.主要方式及特点：

（1）轧制：使金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙，在压力作用下产生塑性变形，从而减小截面厚度或改变截面形状。主要用于生产板材、型材（如工字钢、钢轨）和管材。例如，制造汽车车身用的钢板就是通过轧制生产的【基础】。

（2）挤压：将放在模具型腔内的金属坯料施加强大压力，使其从模具的模孔中挤出，从而获得与模孔形状一致的制品。生产效率极高，适合生产铝型材（如门窗框架）、管材等。

（3）拉拔：将金属坯料强行拉过截面逐渐减小的拉拔模孔，使其截面减小、长度增加。主要用于生产细丝、线材，如电线里的铜丝、铁丝【热点】。

（4）锻造：利用锻锤的冲击力或压力机的压力，使金属坯料在抵铁或模具中产生塑性变形。分为自由锻（如古代铁匠打铁）和模锻（如现代汽车曲轴）。能显著改善金属内部组织结构，提高力学性能。

3.【难点与易错点】区分成型与铸造：关键看加工时金属是“固态变形”还是“液态成型”。滚轮挤压不锈钢盘属于成型技术（固态），而将钢水倒入模具做钢锭属于铸造技术（液态）。

（三）【高频考点】金属的铸造技术详解

1.核心原理：利用物态变化。金属由固态→液态（熔化吸热），再由液态→固态（凝固放热），在此过程中充满模具型腔而获得形状。

2.工艺流程（以砂型铸造为例）：

（1）制模与造型：根据零件图纸制造模样和芯盒，然后制备型砂，在砂箱中制造出与零件形状相适应的铸型空腔。

（2）熔炼金属：将金属（如生铁、铜锭）在熔炉中加热至熔融状态。

（3）浇注：将液态金属浇入铸型的型腔中。

（4）冷却与清理：待金属在型腔内凝固后，破坏铸型，取出铸件，并去除浇口、飞边等。

3.【拓展】铸造技术的发展：从古代的泥范铸造、失蜡法铸造青铜器，到现代的一体化压铸（如特斯拉汽车采用巨型压铸机生产后车身底板，将原本需要几十个甚至上百个零件焊接在一起的复杂结构，一次性整体铸造出来，极大提高了生产效率和车身强度）。这体现了制造技术向大型化、精密化、集成化发展的趋势【非常重要】。

4.【解题步骤】分析铸造过程题：①识别物态变化（熔化、凝固）；②判断晶体与非晶体（金属是晶体，熔化凝固过程温度不变）；③辨析吸放热情况（熔化吸热，凝固放热）。

（四）常见考点与考向

1.识别类：给出厨房用品（菜刀、炒锅、勺子）、五金工具等，判断其采用了哪种制造技术（锻造、铸造、冲压等）。【常见题型】选择题、填空题。

2.辨析类：对比“铜料化为铜液”与“铜液在模具中冷却成型”，分析其物态变化名称、吸放热情况、温度变化特点。【解答要点】晶体熔化温度不变，凝固放热。

3.分析类：结合古代青铜器铸造或现代汽车制造，分析工艺流程中蕴含的科学道理。【易错点】误以为所有加热过程温度都升高，忽略晶体熔化的特点。

三、塑料制品的制造

（一）【非常重要】塑料的分类：热塑性vs热固性

这是本节的核心难点，也是必考内容，必须精准区分。

1.热塑性塑料：

（1）特性：具有受热软化、冷却硬化的特性，且这个过程是可逆的，可以反复进行【重要】。

（2）原理：其分子结构是线型或支链型结构，加热时分子链可以自由移动，冷却后分子链停止运动，但未发生化学变化。

（3）常见例子：聚乙烯（PE，用于塑料袋、保鲜膜）、聚丙烯（PP，用于微波炉餐盒、水桶）、聚氯乙烯（PVC，用于水管）、聚苯乙烯（PS，用于一次性泡沫饭盒）。

（4）成型工艺：适用于注射成型、挤出成型、吹塑成型等。

2.热固性塑料：

（1）特性：在制造过程中，受热或加入固化剂后，发生化学交联反应而硬化成型。一旦成型，再次加热时不会软化，也不能被重新塑形，如果温度过高就会分解或碳化【非常重要】。

（2）原理：其分子结构在成型过程中由线型变为三维网状结构（体型结构），化学性质稳定，失去了可塑性。

（3）常见例子：酚醛塑料（电木，用于插座外壳、开关、锅铲手柄）、氨基塑料（用于碗碟、仿瓷餐具）。

（4）成型工艺：适用于模压成型等。

（二）【高频考点】塑料的主要成型技术

1.挤出成型：将塑料原料在挤出机料筒中加热熔融，借助螺杆的旋转推力，使其通过特定形状的口模（机头），然后冷却定型，连续生产具有恒定截面形状的型材。适用于生产管材、板材、薄膜、棒材、电线电缆包层等【基础】。

2.注射成型：将粒状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒，加热熔化成流动状态后，在高压下快速注入闭合的模具型腔中，经冷却固化后，开模得到制品。适用于生产形状复杂、尺寸精确的塑料零件和外壳，如玩具、手机壳、家电外壳、塑料脸盆等【热点】。

3.模压成型：将粉状、粒状或纤维状的塑料放入加热的模具型腔中，闭合模具，通过加热和加压使其在模腔内熔化流动并充满型腔，同时发生化学反应而固化成型。主要针对热固性塑料，如电木开关、餐具手柄【难点】。

4.浇铸成型：在常压或低压下，将液态的塑料（如单体、预聚物或熔体）倒入模具中，使其在模具内自然流动并充满型腔，然后在适当的温度下使其通过化学反应或物理冷却而固化成制品。例如，将昆虫、花瓣封入透明树脂中制成的人造琥珀【重要】。

（三）【核心素养提升】塑料与环境

这是一个融合科学、技术、社会与环境的考点（STSE）。

1.优点：质轻、防水、耐腐蚀、绝缘性好、成本低、易加工。

2.【拓展】环境问题：

（1）白色污染：塑料在自然环境中极难降解，可存留数百年，造成土壤污染、水体污染。

（2）微塑料：塑料制品在环境中破碎成直径小于5mm的塑料颗粒或纤维，能被生物摄入，通过食物链传递，最终可能危害人体健康。

（3）生物毒性：部分塑料添加剂或燃烧产物（如二噁英）有毒。

3.解决方案：可降解塑料的研发、减少一次性塑料制品的使用、加强塑料回收再利用。

（四）常见题型与解题步骤

1.分类题：给出物质（如电木、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂），判断属于热塑性还是热固性。【解题步骤】①回忆常见例子；②从用途反推：需要耐热、不变形的（插座、手柄）一般是热固性；可以反复加热熔化的（塑料袋、水管）是热塑性。

2.原理题：描述3D打印笔的工作过程（塑料条进入，加热变软挤出，冷却成型），问塑料是晶体还是非晶体？是什么物态变化？【解答要点】塑料是非晶体，没有固定的熔点，在加热过程中温度持续上升；发生的物态变化先是熔化，后是凝固。

3.工艺匹配题：下列产品与所采用的制造技术对应正确的是？【易错点】混淆注射成型与挤出成型。注射成型是“注入模具”得到一个个独立的立体产品；挤出成型是“挤出机头”得到连续的条、管、膜。

四、陶瓷器的制造

（一）【重要】陶器与瓷器的本质区别

这是本节的又一核心考点，需要从原料、烧制温度、釉面、特性等多维度对比。

1.【基础】定义：

（1）陶器：由黏土（主要含高岭石、水白云母、蒙脱石等，通常含较多氧化铁，烧后呈红、褐、灰色）捏制成形后，在较低温度（约800℃-1100℃）下烧制而成的器具。表面多无釉或施低温釉，质地较疏松，有一定的吸水性。

（2）瓷器：由瓷土（主要含高岭土、长石、石英，氧化铁含量低，氧化铝含量高）制坯，表面施高温釉，经高温（通常1200℃以上）烧制而成的器具。质地致密坚硬，几乎不吸水，敲击声清脆，具有半透明性（对薄胎瓷而言）。

2.【高频对比表格（文字表述）】

①原料不同：陶器用黏土（含铁高）；瓷器用瓷土/高岭土（含铝高、含铁低）。

②烧成温度不同：陶器约900℃左右；瓷器在1200℃以上【非常重要】。

③釉料不同：陶器表面无釉或有低温釉；瓷器表面必有高温釉。

④性能不同：陶器质地粗糙、有吸水性、敲击声沉闷；瓷器质地细腻光滑、不吸水、敲击声清脆【重要】。

⑤透光性不同：陶器不透光；薄胎瓷器有透光性。

（二）【必考】陶瓷器制造的标准工艺流程

陶瓷器的制造工序严谨，环环相扣，顺序不可颠倒【难点】。

1.揉泥：这是第一道工序，目的是通过反复揉搓，将泥料中的空气气泡排空，并使泥料水分均匀，增强可塑性。若省略此步，坯体在干燥或烧制时，内部气泡受热膨胀会导致制品开裂变形【易错点】。

2.制坯（成型）：将揉好的泥料，通过不同方法制作成所需的器型。

（1）手捏成型：最古老、最简单的方法，直接用手捏塑。

（2）土条盘筑成型：将泥搓成细长条，然后一圈圈盘叠起来，用泥浆粘合，筑成器型。

（3）拉坯成型：将泥料放在转动的轮盘上，利用旋转的力量和手的控制，拉制成圆形的器型。这是最常见的圆形陶瓷器（如碗、盘、瓶）的成型方法。

（4）压片/泥板成型：将泥料擀成泥板，然后切割、拼接成型。

3.干燥：将成型的湿坯放置在阴凉通风处，使其自然晾干，脱去一部分水分，获得一定强度，以防在后续搬运中变形。

4.素烧：将干燥后的坯体放入窑炉中，在较低温度（800℃-900℃）下进行第一次烧制。目的是使坯体变得坚固（但仍多孔），减少在施釉过程中吸水软化而破损的风险，同时能提高坯体的吸釉能力，使釉层附着更均匀【重要】。

5.施釉：在素烧过的坯体表面施上一层釉浆。釉是覆盖在陶瓷表面的玻璃质薄层，主要原料是矿物粉末（如长石、石英、粘土）用水调和而成。施釉方法有：

（1）浸釉法：将坯体浸入釉浆中。

（2）淋釉法：将釉浆浇淋在坯体上。

（3）喷釉法：用喷枪将釉浆雾化后喷涂在坯体上。

（4）刷釉法：用毛刷蘸取釉浆涂抹。施釉的目的是使制品表面光滑、美观、不透水、易于清洗，并增加强度【基础】。

6.烧制（本烧）：将施釉后的坯体放入窑炉中，按特定升温曲线进行高温焙烧。陶器烧制温度较低，瓷器则需要1200℃以上的高温。窑炉类型包括传统的柴窑、煤窑，以及现代的气窑、电窑。现代精确控制温度是获得高质量瓷器的关键。

（三）【拓展】陶瓷的应用与未来发展

1.传统应用：日用陶瓷（餐具、茶具）、建筑陶瓷（瓷砖、卫生洁具）、艺术陶瓷（花瓶、雕塑）。

2.现代与尖端科技应用：

（1）结构陶瓷：利用其高硬度、耐高温、耐磨损的特性，用于制造轴承、切削刀具、发动机火花塞、航天飞机的隔热瓦等。

（2）功能陶瓷：利用其特殊的光、电、磁、热性能，用于制造压电元件、传感器、集成电路基板、生物陶瓷人工关节和牙齿等【非常重要】。

（四）常见考查方式

1.排序题：给出“揉泥、施釉、烧制、素烧、制坯、干燥”等步骤，要求排出正确顺序。【解题步骤】牢记口诀：先揉泥，后成型，干燥完，再素烧，素烧后，来施釉，最后入窑高温烧。

2.辨析题：判断“揉泥的主要目的是什么”、“素烧的温度大概是多少”、“陶器和瓷器哪个吸水性强”等。【解答要点】紧扣上述对比表和流程作用。

3.材料分析题：给出考古发现或现代陶瓷应用的文字材料，要求分析其特性与应用领域的关系。例如，为什么人造关节要用陶瓷？因为其耐腐蚀、生物相容性好、硬度高、耐磨。

五、跨学科视野下的制造技术与工程思维

（一）【热点】新材料与新技术

制造技术的进步与新材料的研发相辅相成。

1.先进金属材料：如“手撕钢”（厚度仅0.015mm的宽幅超薄不锈钢箔材），其制造涉及精密轧制、热处理等多种尖端技术的集成。

2.先进陶瓷材料：如陶瓷基复合材料，用于航空航天热端部件，结合了陶瓷的耐高温和纤维的增强增韧特性。

3.复合材料：如碳纤维增强复合材料，具有密度小、强度高、模量高的特点，广泛应用于航空航天、高端体育用品（如自行车、网球拍）【重要】。

（二）工程思维的渗透

在“我们一起来制造”这一主题下，我们不仅仅学习知识，更是在初步建立工程思维。

1.需求分析：制造任何物品都是为了满足特定需求。例如，炒菜锅需要导热快、耐高温，因此用金属；插座需要绝缘、耐热、不变形，因此用电木（热固性塑料）。

2.材料选择：根据需求，综合考虑材料的性能（力学、热学、电学）、加工成本、外观、环保性等因素，选择最合适的材料。

3.工艺设计：选择材料后，设计如何将其变成产品。是要铸造