Дидактическая разработка КОМПЕТЕНТНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ЗАДАНИЯ по технологии (труду) для 8 класса

Дидактическая разработка

КОМПЕТЕНТНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ (ТРУДУ) для 8 класс

РазделТехнологии получения, обработки, преобразования и использования материалов

ТемаЛучевые методы обработки материалов

1.Развиваемые компетенции: Учебно - познавательные: поиск и выделение необходимой информации, смысловое чтение, построение логической цепи рассуждения.

2. Стимул

Каким образом в походе, не имея спичек или зажигалки, в солнечный день можно разжечь костёр с помощью двояковыпуклой линзы? Почему это удаётся сделать? Можно ли, каким-то ещё образом использовать энергию лучей?

3. Задачная формулировка

1. Прочтите текст и перечислите, с помощью чего можно концентрировать солнечные лучи?

2. Найдите в тексте и назовите, кто разработал теорию лазера и какие лазеры получили распространение в промышленности?

3. Обратитесь к дополнительным источникам и попробуйте объяснить, почему для солнечных печейне используют большие линзы? https://rukamisamkak.ru/solnecnaa-pec-iz-linzy-frenela/

4. Обратитесь к дополнительным источникам и найдите объяснение, почему на современных производствах механическую обработку материалов стремятся заменить обработкой лазером?

5. Объясните, почему процесс электронно-лучевой обработки ведут в вакууме?

6. ПОДУМАЙТЕ,можно ли построить такой оптический прибор, чтобы он направлял все солнечные лучи в одну сторону, как у лазера. Используйте информацию из сети интернет.

7. Определите, в чём преимущества и недостатки бытовых солнечных печей (концентраторов).

8. Предложите свою конструкцию концентратора.

4.Источники информации

Таблица плотности энергии различных тепловых источников

Светолучевая обработка материалов основана на тепловом воздействии лучей света.

Под лучами солнца бывает гораздо жарче, чем в тени. Солнечные лучи несут тепловую энергию. Если её концентрировать с помощью линзы или вогнутого зеркала, то в точке фокуса лучей можно получить очень высокую температуру, при которой начинает гореть древесина, солома.

Технологию концентрации солнечных лучей используют в солнечных печах для плавки металлов и получения сплавов без вредных примесей. Такие печи с огромными зеркалами концентрируют большой поток солнечных лучей и позволяют получать температуру около 3500 °C.

На промышленных предприятиях использование солнечной энергии для обработки материалов практически невозможно. Нельзя применить в качестве источника лучевой энергии и лампы накаливания или люминесцентные лампы. Они излучают свет во всех направлениях, и в рабочую зону даже при использовании линз и зеркал попадёт очень небольшая часть этой энергии.

В начале пятидесятых годов прошлого века советские учёные-физики А. М. Прохоров и Н. Г. Басов доказали, что можно построить такой источник света. Они разработали теорию лазера, и первый лазер, представлявший собой рубиновый стержень, был построен уже в 1960 году. Лазер - это устройство, излучающее мощный световой поток в одном направлении. В настоящее время широко используются лазеры на полупроводниках.

Электронно-лучевая обработка. Обрабатывать материалы можно не только мелкими абразивными частичками или атомными частицами: протонами, нейтронами и электронами. На производстве, особенно в микроэлектронике, получила распространение технология обработки материалов лучом, представляющим собой поток электронов.

Электроны - это отрицательно заряженные частицы, имеющиеся во всех атомах любого вещества. При нагревании некоторых веществ, например, электрическим током, электроны легко могут отрываться от атомов. Эти отрицательно заряженные частицы, не связанные с атомами, образуют вокруг нагретого тела электронное облако.

В вакууме напротив тела с электронным облаком помещают дополнительный электрод, подключённый к положительному полюсу источника тока (к аноду), а нагретое тело - к отрицательному полюсу (к катоду). Под действием электрического поля электроны начинают двигаться от катода к аноду. Ударяясь об анод, электроны нагревают его поверхность.

Поток электронов - это электрический ток, которым можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, поэтому поток электронов удаётся сфокусировать в одну точку. Температура в этой точке может доходить до 6000 °C. Любой материал будет плавиться, испаряться, образуя нужные отверстия, полости, канавки и т. п.

С помощью промышленных электронно-лучевых установок для обработки материалов изготавливают микросхемы для компьютеров, выполняют операции отдельных видов нанотехнологий (технологий изготовления сверх микроскопических конструкций из мельчайших частиц материи).

4. Инструмент проверки и оценивания результата (продукта)

Использованы материалы из учебникаТехнология. 8—9 классы : учеб, для общеобразоват. организаций / [В. М. Казакевич и др.] ; под ред. В. М. Казакевича. — М. : Просвещение. 2019. — 255 с. : ил. - ISBN 978-5-09-071670-3.