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课程计划

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抓紧!

等级:5-8作者:Dr. Katharine Owens来源:改编自Chemecology Vol. 22, 1993年3月(化学制造协会出版物);内容摘自2007年10月15日《科技》第85卷


摘要

在本课中,学生将测试不同胶带的强度,如管道胶带、透明胶带、医用绷带胶带和油漆工胶带,他们将在测试中进行测量、记录数据和报告他们的发现。他们将解释制成品的有用性如何取决于其特定用途的功能。内容信息包括对粘合剂类型和其工作机制的讨论。


目标

通过这节课,学生应该知道什么?

  • 学生将解释制造产品的有用性如何取决于其特定用途的功能。
  • 学生们将描述一种测试胶带的保持能力的方法,胶带是用来将某物固定在一个垂直的表面上,比如墙。

通过这节课,学生应该能做些什么?

  • 学生将测试不同胶带的握持能力,进行测量,记录数据,并报告他们的发现。

材料

  • 胶带卷开瓶器
  • 各类胶带:风管、玻璃纸、漆布、医用绷带、遮罩、运动、双面、包装
  • 剪刀(一组一对)
  • 卷尺/尺(一组一人)
  • 牛皮纸午餐袋或类似物品(每组4个)
  • 玻璃球

程序

订婚

播放20个问题来开启本课:

  • 在飞船上的爆炸威胁到氧气供应减少之后,是什么材料帮助阿波罗13号宇航员安全返回地球的?
  • 什么材料可以用来制作钱包、钱包、帽子和人造玫瑰?
  • 传统的银灰色、赛车橙色、校车黄色、荧光粉色和25多种其他颜色是什么材质?
  • 在第二次世界大战期间,由于需要一种坚固、防水的封口剂,发明了什么材料来固定弹药箱?
  • 利用这种材料,每年都有两名富有创造力的学生因设计毕业舞会正装而获得大学奖学金。这是什么?

如果学生还没有猜到材料是“管道胶带”,拿起一卷,让他们识别材料。询问学生是否认为管道胶带很结实。有比管道胶带更结实的胶带吗?我们如何测试管道胶带的强度?询问学生的想法——根据手头的材料,他们会用什么程序来测试各种胶带的强度(向学生展示胶带、纸袋和弹珠/硬币的集合)。

评估:监督学生对问题的回答,以确保每个人都理解这节课的目标。在继续之前,确保学生理解所提出的问题。

探索

快速演示如何设置设备以测试待测胶带的强度。


我们建议使用大约4英寸的胶带,并且胶带的宽度大致相同。这可能需要老师撕开宽胶带条的宽度大约等于玻璃纸胶带的宽度。将胶带的一端长约2英寸,粘在纸袋的开口端,这样当你握住纸袋的顶部时,纸袋就会打开。胶带的另一端约2英寸应贴在桌子/书桌/工作台面的顶部边缘。对将用于测试的四种胶带和袋子中的每一种重复此过程。当所有的袋子都挂在桌子上时,让学生预测在胶带松开之前需要多少弹珠。开始测试时,一次一个地把弹珠放进袋子里。只要让弹珠慢慢地掉到每个袋子里。继续把弹珠放进袋子里,直到它们从桌子上脱落。数一数弹珠的数量并记录数据。

评估:监督学生的工作,检查他们是否认真执行程序,进行观察,准确记录数据。

解释

让学生报告他们的发现。让学生报告他们对结果感到惊讶的地方。他们的数据支持他们的预测吗?在这个测试中,哪个磁带是最强的?在讨论中发现,他们的测试只检测了胶带在桌面和纸袋之间使用时的强度。在将胶带推广到木材、塑料、纸张和其他表面之前,胶带的制造商必须测试胶带粘在其他表面时的强度。解释一下,在产品进入我们商店的货架之前,要经过许多测试。向学生们解释胶带是为特定目的而制造的——有些像管道胶带需要非常坚固和防水,而其他像蓝色油漆胶带必须容易脱落,当剥离时不会从墙上脱落。

评估:让学生解释制造产品的有用性如何取决于其特定用途的功能。以活页夹、回形针、橡皮筋、订书钉、铜质纸扣为例,向学生展示各种纸扣。要求学生描述每种用法。如果他们需要把50张纸固定在一起,他们会选择哪一种固定方式,为什么他们会发现其他的都没有用。

细化

对粘合剂及其工作原理进行讨论。请参阅本计划的“内容知识”部分。

评估:要求学生在桌子/桌面以外的表面上进行胶带强度测试。收集数据并与之前的测试进行比较。


先决条件

完成一个数据表;利用收集到的数据制作图形;使用互联网搜索信息。


最佳教学实践

  • 现实生活中的情况和解决问题
  • 学习周期

与标准保持一致

门店的标准:

  • 建立模型来描述简单分子和扩展结构的原子组成。
  • 收集和理解信息,描述合成材料来自自然资源和对社会的影响。
  • 计划一项调查,以提供证据证明物体运动的变化取决于物体上的力和物体质量的总和。

共同核心标准:

  • RST.6-8.1引用特定的文本证据来支持科学和技术文本的分析。
  • RST.6-8.3在进行实验、测量或执行技术任务时,严格遵循多步骤程序。
  • 编写资料性/解释性文本,包括历史事件、科学程序/实验或技术过程的叙述。

国家标准:

  • 科学:5-8年级内容标准A, B, E, F

bet365官网的标准:

  • 3-5年级物理科学基准B、C
  • 3-5年级科学探究基准A、B、C
  • 6-8年级科学技术基准B
  • 6-8年级认识基准的科学方法

内容知识

当不同的材料粘合在一起时,我们说它们表现出附着力(例如,玻璃上的水,墙上的油漆,蛋糕上的糖霜)。当相似的材料粘合在一起时,我们说它们表现出了凝聚力(例如,在云中,微小的水滴聚集在一起形成雨,当你把包装胶带从卷筒上拉下来时,它会起皱,会粘在一起,变得很难拉平,或者潮湿的沙粒粘在一起,让我们可以建造一个沙堡)。

粘合剂应该有两个特性——它们应该是“液体状的”,这样它们就可以流过表面,填充表面上的微小孔隙(见下图)。粘合剂也应该是“固体状”的,以提供高强度。它们可以是“湿的”,即粘性的,如胶水和浆糊,也可以是“干的”,如静态粘着。液体粘合剂可以在两个表面之间流动(一张湿纸可以粘在窗户玻璃表面很短的时间,但当它变干时,它会脱落),但液体要起到粘合剂的作用,它必须具有强度。试试这个:在你想要连接两块木头的地方涂上蜂蜜。作为一种液体粘合剂,由于它的粘度,蜂蜜粘得相当好。然后把这些冰块放进冰箱,等蜂蜜冻好后再检查。你预计会发生什么?

Liquid Adhesive

粘合剂把物品粘在一起。有由植物物质(如淀粉)和动物物质(如酪蛋白)制成的天然粘合剂。合成胶粘剂可以是弹性体、热塑性塑料或热固性胶粘剂。干燥胶粘剂,如白胶或橡胶水泥,由溶剂中的聚合材料混合物组成。溶剂蒸发后,粘合剂变硬。为了成为有效的粘合剂,一些粘合剂要求在两个表面上涂上粘合剂,在表面粘合之前必须干燥一段时间。这种胶粘剂用于制鞋。热胶枪是热胶的一个例子,热胶是一种冷却后变硬的热塑性材料。

压敏粘合剂(胶带)可以是永久性的(用于建筑的胶带)或可拆卸的(伤口护理敷料,运动胶带,价格标签)。

粘附机理:

  1. 粘合剂的工作方式进入与粘合剂接触的表面(基材)的孔隙
  2. 静电力使这些物质结合在一起
  3. 范德华力(分子间不形成化学键的引力,见下图)在分子间产生
  4. 潮湿的粘合剂扩散到基材的孔隙中,然后变硬。

Van Der Waals Forces


安全

提醒学生使用所有物质以达到预期目的。处理所有测试胶带,如果无法回收,则将塑料袋放入废物筐中。


应用程序

胶带是家庭、学校、工作场所、医院和工业中常用的产品。胶带的用途各不相同,因此其保持强度也各不相同。请参阅内容知识部分。


评估

设置下面的演示。你需要四块小木头,大约2吨蜂蜜,还有一个冰箱。在两块木头之间涂上1吨蜂蜜,放入冰箱过夜。第二天,在一块木头的表面涂上1吨蜂蜜,再在上面放上另一块木头。向学生展示两个“粘在一起”的套装。要求学生推断出哪一组粘合得更紧密,并给出推理的理由。在他们报告了他们的推论后,让学生测试每组粘合块的强度,报告哪一组更容易分离。在他们的科学笔记本上,学生们可以画画和写解释来配合这个演示。


其他的考虑

分组建议:推荐四人一组:物料经理/废物处理员、产品测试员、数据记录员、结果报告员。注意分组学生,以确保能力和才能的多样化组合。

进度/建议时间:介绍,测试,报告,讨论和评估- 4天


可打印的PDF工作表

样本数据图

如何制作胶带强度测试仪