《走进制造》课件-浙教版七年级下册科学

走进制造目录导入01活动探索02研讨03课外延伸04习题精炼05导入01当你穿上衣服，背上书包，骑车来到学校；当你打开书本，编制程序，遨游于知识海洋；当你坐上火车，乘上飞机，穿行于世界各地。你会发现，其实，我们生活在一个人工制造的世界里。那么，一件件物品是怎么制造的，现在有哪些先进的制造技术，有什么作用？物品的制造过程一般包含了设计、材料准备、组件制作、组装和测试等多个环节。制造技术：信息技术：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助工程（CAE）等，这些技术使制造过程更加智能化、高效化；材料技术：新型材料的研发、材料的加工和改进技术等，材料技术的发展对于提高制造效率和产品质量至关重要；工艺与装备技术：新型加工方法（如激光加工、3D打印等）、先进的装配和检测技术等。这些技术使得制造过程更加精细化，提高产品性能和质量；管理技术：涉及制造过程的计划、组织、指挥、协调和控制等方面，包括企业计划（ERP）、制造执行系统（MES）、质量管理信息系统（QIS）等；系统技术：将上述各项技术集成，形成完整的制造系统，实现产品设计、制造、销售全过程的优化。这包括各种先进的集成制造系统，如精益生产（LP）、敏捷制造（AM）、并行工程（CE）；先进制造技术：机械制造工艺不断变化和发展后所形成的制造工艺技术，包括了常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。其主要技术体系由先进成形加工技术、现代表面工程技术等技术构成及先进制造加工技术；......等。活动探索102一、物品的制造

当纸张被你折成纸飞机、千纸鹤，铁块被工人加工成汤匙、冰箱，制造便发生了。这种将原材料转化为人类所需产品的工程技术就是制造（manufacture）。图5.1-1利用纸张、铁块的制造

制造门类众多，有电子产品制造、汽车制造、船舶制造、机械制造、化学制造、食品制造、纺织制造、医药制造等细分领域。制造出的产品创造了一个人工世界，满足了人们的衣食住行、学习娱乐、探索未知等各种需求。活动探索102思考与讨论：衣服是我们的必需品。图5.1-2为从棉花到成衣的制造过程，这一过程涉及哪些制造技术？蕴含哪些科学知识？种植棉花、纺纱、织布、染布、制衣、成衣等制造技术。棉花种植涉及植物生理学、遗传学、土壤学等；纺纱涉及机械工程、材料力学等；织布涉及纺织工程学、机械工程等；制衣、成衣（如染布）涉及物理学、化学等。图5.1-2从棉花到成衣的制造过程

我们所使用的每一件产品，往往都涉及多项制造技术与工程产品质量、制造效率与制造技术密切相关，人们一直在开发更先进的制造技术，建设更高效的制造工程。活动探索202

二、现代制造技术与工程

随着社会的进步，制造技术由使用简单工具的手工制造发展为采用复杂机械的机器制造、自动化制造，以及当今信息社会的智能制造、纳米制造、生物制造等先进制造技术与工程。

智能制造是具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称。它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成与融合。如装有程序控制系统的数控机床，就是一种机电一体化的智能制造设备。

图5.1-4工业机器人在制造汽车

实践活动：3D打印技术是智能制造的明珠，它以数字模型文件为基础（蓝图），内装有金属、陶瓷、塑料、沙等“打印材料”。与电脑连接后，通过电脑控制，它可以把“打印材料”一层层叠加起来（通过逐层打印的方式来构造物体）。最终把计算机上的蓝图变成实物。3D打印在许多领域都有应用，如珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业等。

图5.1-53D打印如条件许可，请设计一件具有实用功能、有创意的物品，学习编制3D数字模型打印文件，并利用3D打印机进行打印制造。

3D打印钻戒活动探索202纳米制造主要研究纳米结构生长、加工、改性、组装等制造方法与工艺，以生产纳米尺度的结构与器件。如纳米电动机、纳米机器人、分子光电器件、纳米电路、纳米传感器、纳米智能器件。纳米制造大大提升了制造的精度。生物制造是以微生物细胞生产生物制剂，或以酶蛋白为催化剂进行化学品合成，或以生物质为原料合成能源与材料的制造模式，主要包括基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程等新技术。图5.1-6纳米机器人

图5.1-7生物炼制生产燃料和生物材料基因工程技术：将重组对象的目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌（或细胞）,实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术。已广泛应用于医、农、牧、渔等产业，甚至与环境保护也有密切的关系。研究成果最显著的是基因工程药物，转基因植物的研究也取得了喜人的成果。酶工程技术：指在一定的生物反应器内，运用酶的催化作用,将对应的原料转化成有用物质的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。酶工程是研究酶的生产和应用的一门新兴学科，其应用领域主要波及农业、食品、医药、环境保护、能源开发、生命科学理论研究等。细胞工程技术：细胞生物学与遗传学的交叉领域，主要利用细胞生物学的原理和方法，结合工程学的技术手段，按照人们预先的设计，有计划地改变或创造细胞遗传性的技术。包括体外大量培养和繁殖细胞，或获得细胞产品、或利用细胞体本身。发酵工程技术：即微生物工程技术，生物制药领域中应用最普遍的技术，通过控制微生物的培养条件和代谢过程,使微生物合成所需的目的产物。活动探索302

三、从制造大国迈向制造强国

制造业是国民经济的基础，是立国之本、强国之基、兴国之器。从2012年到2021年的十年间，从奋斗者号探测万米深海沟，到C919大型客机成功飞行，再到嫦娥探月、祝融探火、羲和逐日、北斗组网.....一批重大工程引领中国制造业不断攀上新高度。在一些重要的制造业领域，中国已经具有全球领先的竞争力，如轨道交通、通信装备、输变电装备的制造工程。

中国高铁5G通信

特高压输电

图5.1-9中国制造

实践活动:选择一项全球领先的中国制造技术，制造技术水平、工程建设情况以及对人们生活、社会发展的影响等方面入手，基于数据与证据进行调查分析，并向他人介绍你的分析结果。中国高铁技术在世界上处于世界领先水平。建造高铁涉及到的关键技术有：轨道技术：高铁轨道通常采用无缝焊接的长钢轨，以减少列车行驶时的震动和噪音，并提高运行平稳性；列车技术：高铁列车采用流线型设计以减少空气阻力，使用轻量化材料以降低重量，配备高性能的制动系统和牵引系统以确保安全和高效运行；信号与控制系统：高铁系统依赖先进的信号技术和调度控制系统来确保列车的安全运行和高效调度。这些系统包括列车自动保护系统、调度集中系统等；桥梁与隧道技术：在地形复杂的区域，高铁建设需要跨越河流和山谷，或者穿越山脉，这就需要先进的桥梁和隧道工程技术；供电系统：高铁列车通常采用电力驱动，因此需要建立可靠的供电系统，包括变电站、高压输电线路和接触网等；减震降噪技术：为了减少高铁对周围环境的影响，采用了多种减震降噪技术，如轨道减震器、声屏障等;智能化技术：现代高铁系统越来越多地融入智能化技术，如自动驾驶、智能调度、健康监测等，以提高运营效率和安全性；......等。活动探索302当今世界正经历百年未有之大变局，我国在制造技术与工程方面也面临诸多新挑战。如芯片制造、航空发动机、极小径铣刀(直径约0.01mm）、超精密抛光工艺、扫描电子显微镜等关键制造技术落后于世界发达国家。为突破卡脖子技术，推动我国从制造大国迈向制造强国，国家制定了实现制造强国“三步走”战略，如图5.1-10所示。图5.1-10中国实现制造强国“三步走”战略03研讨1.物品的制造有哪些领域？电子产品制造、汽车制造、船舶制造、机械制造、化学制造、食品制造、纺织制造、医药制造、机器制造、自动化制造、智能制造、纳米制造、生物制造等。04课外延伸科学阅读

我国古代纺织技术

我国古代纺织技术的发展可以追溯到新石器时代。当时人们使用手工纺纱器将棉花、亚麻、蚕丝等纤维材料加纱线，然后通过手工织机将纱线织成布匹。纺车是以毛、棉、麻、丝等纤维材料为原料，通过人力驱动机械，利用旋转抽丝的工艺制造线或纱的设备。纺车通常有一个用手或脚驱动的轮子和一个纱锭。中国古代纺纱工具分手摇纺车、脚踏纺车、大型水力纺车等类型。纺车、织布机等制造技术促进了我国古代纺织业的发展。1972年，沉睡了千年的马王堆汉墓得以重见天日。出土文物素纱襌（音

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）衣，“薄如蝉翼，轻如浮烟。”它长128cm，袖长190cm，质量49g，折叠后可以放入火柴盒中，被誉为西汉纺织业的一大代表作。图5.1-3清代纺车04课外延伸人工合成淀粉技术

2021年，中国科学家历时6年多，实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。这项技术只需要水、二氧化碳和电，不依赖光合作用，被誉为“将是影响世界的重大颠覆性技术”。淀粉人工合成是一种新型生物制造技术，为农业生产、工业生物制造提供了一个新的途径，具有非常重大的推进意义。如果未来二氧化碳人工合成淀粉的成本能够降低，具有了经济可行性，将会节约耕地和淡水资源，避免农药化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平，为实现”碳达峰”和”碳中和”提供了一种新的技术路线。图5.1-8人工合成淀粉

今天你学到了什么呢？走进制造物品的制造这种将原材料转化为人类所需产品的工程技术就是制造。有电子产品制造、汽车制造、船舶制造、机械制造、化学制造、食品制造、纺织制造、医药制造等细分领域。现代制造技术与工程制造技术由使用简单工具的手工制造发展为采用复杂机械的机器制造、自动化制造，以及当今信息社会的智能制造、纳米制造、生物制造等先进制造技术与工程。从制造大国迈向制造强国