物理机械论文范文1
1.堵复口门方案选定
“96.8”洪水期间，原阳武庄防洪路口门冲块恢复时，在石料，柳料运不进去情况下，利用滞留在工程上的机械和土工布做土袋抢堵，利用装载机和挖掘机结合土工织物纺织布做成土工袋进行口门复堵，取得了堵复口门的最终胜利。
1.1方法：在装载机斗容里铺一长5米、宽4米的土工织物纺织布，编制布的长宽可根据实际需要任意调整。用挖掘机向装载机斗容编制布上卸土，装满后利用电动缝包机和三股尼龙线将土工布上口往返两道缝严，用电动剪刀将多余的土工布剪掉，然后利用装载机的力量将一个长2米、宽1.5米，高1.2米的土工织物土袋倒入决口处，利用此方法层层叠压，步步进占。
1.2优点:比重大，在动水条件下充填，铺设比较方便，袋体柔软变形能力强，在压载作用下很好地服帖于基面上，便于储备、运输，且施工简单，操作方便，机械化程度高、速度快，效果好，劳动力强度低，节省大量石料和铅丝笼，并且闭气效果比石料、石笼更佳。
2.土工织物与机械设备的配合设计
2.1装载机斗容上的铲爪应卸掉，以防装卸时挂破土工织物土袋，斗容的大小可根据需要进行更换调节。
2.2土工织物可根据斗容的大小加工成适当的布块，也可以为增强土工织物的强度缝成双层或多层。
3.土载织物土袋尺度的确定
利用土工织物反滤土袋进行合龙后的闭气效果要比石块和铅丝笼好的多。
3.1单个土袋的长度:单个土袋的长度可视水流流速和水流动能系数及所做占体的宽度等因素通盘考虑。按《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》的规定，计算出土工织物土袋长度为2-3米，如此长度不能满足占体的宽度需要时可铺2-3排，甚至多排。可根据实际需要灵活掌握。
3.2单个土袋的宽度：单个土袋的宽度与水流速条件及装载机斗容体积有关。块体宽度大，搭接少且省料速度快，但需要和其配套的施工机械的斗容相适应，块体过窄，则排压多且费料，整体性能差。因此，单个土袋宽度更要根据具体情况适当选择，结合实践经验，笔者认为单个土袋的宽度在1-1.5米之间效果最佳。
4.土工织物工程材料的选择
4.1土料
土袋可用各种土料，包括取用附近滩地、提防后戗和淤背体的土料（沙土、两合土、砂砾石），情况急时可临时取用堤防超高部分堤身的土料。
4.2土工布
土工布要保证它的透水性，又要使细土颗粒不能穿过。
5.堵复口门工程的实施
5.1施工方法
首先探测口门水深、流速情况，如水深较深、流速过大，装载机在抛投土袋前可在土袋两端系上绳缆，在工作面两端适当位置打1.5-2.0米的木桩，打入后的木桩高出地面0.3-0.5米，用以固定绳缆，直到袋体露出水面不需系绳缆固定为止。如水较浅、流速较缓时，袋体抗滑稳定安全系数在于允许抗滑稳定安全系数时，可不系缆绳。
5.2工效分析
根据原阳武庄控导工程复串沟实验资料统计：由3名机械操作手和5名抢护队员及两台大型载机、一台挖掘机组成，串沟水深5米，宽10米，流速小于2米每秒的情况下，挖掘机配合两部装载机连续不断地装袋抛袋，经过2.5个小时，一个长10米、宽6米、高6米的土工织物占体顺利完成，如果增加几部机械两岸同时作业，进度则会更快。
6.结论
6.1堵复口门所用的土工布、缝包机、尼龙线、电剪刀的规格尺寸品种繁多，在市场上极易购到，为了满足紧急堵口或其他险情抢护的需要，应在黄河仓库中储存一定数量。
物理机械论文范文2
能源动力产业既是国民经济的基础产业，又在各行各业中有普遍的应用，也是国家科技发展方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。随着我国市场经济的建立，社会需求和经济分配状态的变化，科技发展的趋势等，都对本专业的生源、就业等形成了挑战。本期我们着重向大家介绍能源与动力工程专业，以及与其相关的一些信息，以供考生参考。
李学文，太原市48中高中语文高级教师，太原市优秀教师，太原市优秀班主任，太原市十佳百优教师，太原市语文学科带头人，太原市名师培养对象。
专业介绍・能源与动力工程
【历史沿革】能源与动力工程，2012年前称为热能与动力工程。该专业涉及传统能源的利用、新能源的开发和如何更高效地利用能源。能源既包括水、煤、石油等传统能源，也包括核能、风能、生物能等新能源，以及未来将广泛应用的氢能。动力方面则包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷及相关测试技术。
【专业缘起】热能与动力工程专业形成于20世纪50年代。当时受苏联教育体制的影响，专业分割很细，比如热能与动力工程专业中就包括锅炉、电厂热能、内燃机、涡轮机、风机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程、冷冻与冷藏、水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程以及工程热物理等几十个小专业。但随着能源动力科学技术的飞速发展和新问题的出现，浙江大学率先将热能与动力工程专业改成能源与环境系统工程专业，得到广大青年学子和社会各界的认同。不久后，清华大学也将热能与动力工程专业改成能源动力系统及自动化专业。
【培养目标】（1）以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向（含能源环境工程、新能源开发和研究方向）；（2）以内燃机及其驱动系统为主的热力发动机及汽车工程，船舶动力方向；（3）以电能转换为机械功为主的流体机械与制冷低温工程方向；（4）以机械功转换为电能为主的火力火电和水利水电动力工程方向。
【培养要求】本专业学生应具备宽广的自然科学、人文和社会科学知识，热学、力学、电学、机械、自动控制、系统工程等学科的理论基础，热能动力工程专业知识和实践能力，掌握计算机应用与自动控制技术方面的知识。
【毕业生应获得以下的知识和能力】（1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；（2）较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工程力学、机械学、工程热物理、流体力学、电工与电子学、控制理论、市场经济及企业管理等基础知识；（3）获得本专业领域的工程实践训练，具有较强的计算机和外语应用能力；（4）具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势；（5）具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。
【主干学科】动力工程与工程热物理、机械工程、流体力学。
【主要课程】工程力学、机械设计基础、机械制图、电工与电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、测试技术、燃烧学等。
【主要实践性教学环节】包括军训、金工、电工、电子实习、认识实习、生产实习、社会实践、课程设计、毕业设计（论文）等，一般应安排40周以上。
【主要专业实验】传热学实验、工程热力学实验、动力工程测试技术实验、流体力学实验等。
西安交通大学能源与动力工程学院的前身为创建于1921年的机械工程科动力组，1952年全国大规模院系调整时，脱离机械工程系变为动力机械系，1956年随学校主体迁往西安，是当时交通大学整体西迁的科系之一。
学院师资力量雄厚，荟萃了国内外能源与动力工程、工程热物理、核能科学与工程等学科领域享有盛誉的教授、专家和学者。现有教职工258名，其中教师172人，实验技术人员62人，行政管理人员24人。其中中国科学院院士2名、中国工程院院士1名、部级教学名师2名、部级有突出贡献专家8名，教授75名、副教授59名。教师队伍士学位获得者占73.3 %。
学院拥有动力工程及工程热物理、核科学与技术等2个一级学科博士点和博士后流动站。拥有包括工程热物理、热能工程、动力机械及工程、流体机械及工程、制冷及低温工程、化工过程机械、核科学与工程、核技术与应用、化学工程等在内的9个二级学科博士点以及2003年增设的能源环境工程、后续能源与能源新技术、航空动力与空间环境工程3个博士备案点，其中动力工程及工程热物理一级学科，热能工程、流体机械及工程、动力机械及工程、制冷及低温工程、工程热物理、核能科学与工程6个全国重点学科，热能工程、流体机械及工程2个二级学科是我国最早批准的首批全国重点学科。下设热能工程系、制冷及低温工程系、流体机械及工程系、动力机械及工程系、化工过程机械系、核科学与技术系、化学工程系、环境工程系等8个系和热与流体中心、教学实验中心。完成了大量国家和省部级科研项目以及与企业的合作项目，作为首席科学家和主持单位主持国家973重大项目2项，并与多个国家与地区的研究机构和企业建立了合作关系，承担了与美、英、日、韩、希腊、香港等国家和地区的多项合作项目。
在有史以来的多次部级评估中，该院热能工程、流体机械及工程2个二级学科的评分均始终名列全国第一，动力工程及工程热物理一级学科博士点的评分也始终在全国名列前茅。
有问必答・关于报考
问题1：能源与动力工程专业的学生应有怎样的知识和能力？
（1）具有较扎实的自然科学基础，熟练掌握高等数学、工程数学、大学物理、工程化学等基础性课程的基本理论和应用方法；具有较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力。
（2）掌握一门外国语，具有较好的听、说、读、写能力，能较顺利地阅读本专业的外文书籍和资料。若外语为英语应达到国家四级以上水平（含四级）。
（3）系统地掌握本专业必需的技术基础理论，主要包括力学理论（理论力学、材料力学、流体力学），热学理论（热力学、传热学等），机械设计基本理论，电工与电子基本理论，自动控制理论，能源动力工程基础理论等。
（4）熟悉本专业领域内1～2个专业方向或有关方面的专业知识，了解其学科前沿和发展趋势。
（5）具有本专业必需的制图、计算、测试、调研、查阅文献和基本工艺、操作、运行等基本技能。
（6）具有一定的计算机知识和较强的计算机应用能力，较熟练使用计算机工具，解决工程中的有关问题。
（7）具有较强的自学能力、分析能力和创新意识。
问题2：能源与动力工程专业的学生就业方向？
根据专业方向不同，毕业生可在大型企业、相关公司以及相关的研究所、设计院、高等院校和管理部门从事热能工程、动力工程、制冷工程方面的研究与设计、产品开发、制造、试验、管理、教学。或发电厂、内燃机厂、汽车制造厂、物流调控、锅炉厂、大型机械厂、造船厂、空调厂、制冷设备厂、暖通工程等领域工作。也可从事能源与动力工程及相关方面的研究、教学、开发、制造、安装、检修、策划、管理和营销等工作。还可在本专业或其他相关专业继续深造，攻读硕士、博士学位。
问题3：能源与动力工程专业人才培养目标和培养规格，专业方向的不同有差异么？
根据专业人才培养目标和培养规格，因专业方向的不同而有所差别。
（1）热能动力及控制工程方向（含能源环境工程方向）
主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
（2）热力发动机及汽车工程方向
掌握内燃机（或透平机）原理、结构、设计、测试、燃料和燃烧，热力发动机排放与环境工程，能源工程概论，内燃机电子控制，热力发动机传热和热负荷，汽车工程概论等方面的知识。
（3）制冷低温工程与流体机械方向
掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统，制冷空调与低温各种设备和装置，各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
（4）水利水电动力工程方向
掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识，以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
问题4：能源与动力工程专业的学生需要系统掌握哪些知识？
掌握高等数学、大学物理、工程化学、生命科学、环境科学等方面的知识。
掌握工程制图、工程数学、理论力学、材料力学、机械设计基础、金属工艺学、电工学、电子技术基础、工程流体力学、工程热力学、传热学、计算机原理与应用、自动控制原理等方面的知识（对水利水电动力工程方向，工程热力学、传热学知识要求可适当降低）。
问题5：能源与动力工程中的能源动力系统及自动化专业主要研究什么？
研究将煤炭、石油、天然气等一次能源转化为电力、热能等二次能源的生产和利用过程；研究人工环境、制冷空调、低温生物医学等领域的科学技术问题；还研究风能、太阳能、生物质能等新能源的开发利用。能源转换与利用过程排放的有害物质将造成环境污染，因此能源的生产必须高效、清洁。能源与环境系统专业不仅对自动化控制十分依赖，而且是一个复杂系统工程，集合了热科学、力学、材料科学、机械制造、环境科学、计算机科学、自动控制科学、系统工程科学等高新科学技术。能源与环境系统工程专业具有很宽的专业知识面，是一个能源、环境与控制三大学科交叉的复合型专业。
【意林散文】
羞 涩
文/刘心武
在我的艺术世界里，羞涩几乎无处不在。
我羞涩地画水彩和油画，不仅是因为我没受过扎实的基本功训练，也不仅是因为我害怕别人对我的画作鄙薄，而主要是因为我对色彩、明暗、笔触、韵味等充满了虔诚。对于我来说，那相当于宗教信徒走进了教堂。
我更常常羞涩地面对着大自然。
更具体地说，是常常羞涩地面对着大自然中最琐屑的细部。
物理机械论文范文3
【关键词】低碳制造；机械制造；技术应用
在新世纪新阶段，我国的机械制造业无论从规模还是产值都有了重大突破，我国机械制造行业的低碳制造技术充分与低碳制造理论有机结合，早已形成了体系化的低碳制造技术体系。本文主要就低碳制造在机械制造行业中的理论和技术应用情况进行详细论述。
1.我国发展低碳制造理论与技术的现状和必要性
目前，我国低碳制造的高耗能、高耗原材料、高污染和高排放等能源问题凸显，这明显影响着我国机械制造行业的产业发展方式由粗放型到集约型的转变，也不符合当前国家节能减排任务的新标准、新要求。
我国在新世纪初，与其他几大国家联名签署了抑制温室气体排放量的《京都议定书》，共同决定限制二氧化碳等温室气体的过度排放。通过低碳制造技术的普及与应用，不仅对机械加工制造业的创新提供了直接驱动力，而且也是落实世界低碳标准的重要举措；同时，发展以低排放、低能耗、低污染为前提的生产制造模式——低碳机械加工制造模式，也会在较大程度上确保机械制造业可持续发展，进一步推动我国机械行业的发展方式转变，最终实现我国产业结构的优化和升级。
2.机械制造中的低碳制造技术体系的内容
低碳制造是包括在生产全过程中的所有生产步骤，主要有：资源利用、生产制造和物流运输等，以及产品生产的各个阶段都应当做到节能减排，提高资源的利用效率，最终达到低碳的目标。低碳制造作为一种综合评估能源消耗和资源利用率，以及碳排放构成环境破坏的前沿制造模式，其制造技术有着较为丰富的内容，主要包括：低碳设计技术。在本技术中，已有完整的低碳设计评价模型、低碳设计原则及方法、低碳评价的数据库和低碳化的设计评估方案等；由碳捕获技术和碳掩埋技术组成的碳汇技术；制造过程中有低碳制造技术，在此利用先进的低碳节能设备优化厂区及车间的布置、优化制造工艺，运用废弃物处理及循环利用技术加大废弃收集、污水处理和废旧产品处理等方面的技术改良；利用新能源，如风能、潮汐能、水能、生物能和沼气能技术进行清洁生产。
3.机械制造中的低碳制造的技术应用
机械制造中的一门先进技术要想发挥其应有的作用，就必然要在实践应用上下功夫。下面就低碳制造在机械制造产品方面的技术应用设计方法进行原则性阐述。
3.1模块化设计
机械产品的模块化设计作为技术较为先进、前沿的机械产品设计方法，根据功能的不同可以将系统划分为几个有差异的模块，模块会逐步优化，并加以整合，最终获得不同品种和不同规格的产品。若拿同一个尺度去衡量机械产品中的非功能性单元，能造成机械资源、能源的耗费，更不利于机械的运行和维护。对机械产品完全有必要开展每个功能性单元的划分模块的工作与任务，通过划分后的模块评估每个机械生产制造企业的降低能源、资源消耗方面的潜能，并认真检验企业应用低碳制造技术所获取的成效如何，才能对下一步低碳生产技术加强革新。一个典型的例子，德国Index技术企业研发的复合型加工设备，经由众多差异的模块整合可以达到铣削、车削、磨削和激光热等等多个生产环节的顺利完成，利用模块化设计这一应用设计方案，对全部零件的完整加工，切实提高了能源设备的利用率，用一台机器设备代替多台，大大地减少了整个生产过程中使用过多的机床数目，在很大程度上完成了低碳化的生产流程，降低了各项能源的耗费。
3.2生态化设计
当前我国提出了生态文明建设应当与物质文明、精神文明和社会文明建设并举的方针，一些机械制造企业开始由改革之初的盲目增加新的机械生产项目、片面追求机械行业总产值转变为在机械制造开展生产工作时，考虑资源与环境的成本，降低环境的负载压力，重视统筹对生态环境的保护，以实际行动做到既保持机械制造的经济产值，又减少了大量的原料的消耗与环境的破坏。在这一大形势下，生态化设计应运而生，它不仅保证了产品的使用功能，而且促进了生态效益的提高。通常意义而言，机械制造作业时一定有不同情况的废水、废渣和废气等污染物的排放，工业“三废”无疑会破坏生态平衡和生物多样性，基于此，机械制造企业不失时机地开展产品的生态设计，利用科技含量高、经济效益好、能源利用效率高、污染环境少的新技术产品，在其运营的同时降低了能耗、物耗和污染物的过度排放。在产品设计的途径中，要结合发展循环经济的需要，充分想到对废物的回收和再利用所创造的经济效益和环境效益，最终达到资源、能源的循环再利用。
3.3轻量化设计
轻量化设计是统筹了性能、重量、配套设备和成本等各种生产要素的优化设计方法。其优点在于降低了资源、原材料在生产中产生的碳排放量，也减少了机械生产中的能耗；降低了产品在运营途中的能源消耗与污染物的排放，减轻了噪声污染，有利于资源使用效率的提升。如：在德国奥迪公司生产新款奥迪跑车时，采用新技术、新工艺，将轻质铝合金材料与钢材的强度的优势释放出来，车的重量的大幅减少，不仅让公司降低了尾气的过度排放与油耗，而且还带来了较大的经济效益。
4.结语
当今世界各国都在走能源、资源的可持续发展道路，面对21世纪能源紧张的危机，我国要积极顺应潮流，在机械制造中对传统的制造技术进行低碳改进，降低企业生产成本，统筹生态环境的承受能力，以先进技术与管理经验提高能源、资源的有序、高效的应用，从而落实好低碳制造的目标。 [科]
【参考文献】
［1］周志勇,仲国庆．低碳时代森林生态学的教学新思维[J].中国科教创新导刊, 2010,(25).
［2］齐培潇,郝晓燕,乔光华．中国发展低碳经济的现状分析及其评价指标的选取[J].干旱区资源与环境,2011,(12).
物理机械论文范文4
能量守恒定律是十九世纪自然科学三大发现之一，对辨证唯物主义思想的建立起了重要作用，是学生树立辨证唯物主义观点的重要基础之一；能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材，是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。机械能守恒是高中学生对能量转化及守恒的启蒙，是必须牢固掌握的一个重要规律。
二、教学目标
1.理解机械能和机械能总量的概念；
掌握机械能守恒定律的内涵和外延；现解机械能守恒定律条件的实质;
初步会用定律分析机械能是否守恒。
2.理解机械能守恒定律的得来过程：提出问题实例探究发现结论理论推证总结规律初步应用。
领悟发现物理规律的一种科学方法――演绎推理法。
3.认识世界的物质性，物质的变化性，运动的守恒性，初步树立、变中有恒、能量守恒、物质不变等辩证唯物主义观点；
认识寻找守恒量的意义。
三、重点难点
机械能守恒定律的推理分析过程、定律的内容和定律条件的实质性理解；物理学研究方法和抽象思维、形象思维、直觉思维能力的训练。
教学用具：多媒体课件、重球、细线、支架。
四、教学过程
1.引入新课
碰鼻实验：如图1所示，把悬挂重球拉至鼻尖由静止释放，实验者立于原位不动，小球来回摆动，学生观察者怕重球碰坏了鼻子，可事实重球碰不到鼻尖。
（让一位学生上台表演重球实验，以惊激趣，以趣生疑，以疑引思，迅速激起学生的兴趣，集中注意力。）
为什么？解释这种现象要用到新的力学规律――机械能守恒定律，今天学习机械能守恒定律，用多媒体展示出课题。
2.介绍概念
提问什么是机械能与机械能总量？
机械能E：机械能是个大概念，它有三种形式，动能、重力势能、弹性势能都称为机械能。
机械能总量：动能和重力势能、弹性势能之和，即E=EK+EP重+EP弹。
3.提出问题
现实物理世界存在着大量的动能与重力势能（或弹性势能）相互转化的实例。那么，物体的动能与势能发生相互转化时机械能总量是变还是不变呢？通过实例分析，寻找结论。
4.实例探究
例1.物体作竖直上抛运动，空气阻力不计，试分析抛出点、最高点和上升过程中任意一点，物体机械能的关系。
分析：取地面为重力势能零势能面，设抛出点的机械能为E1，最高点的机械能为E2，任意点对应的高度为h，物体的速度为v，机械能为E3，
则E1=mv02/2，E2=mgH，E3= mv2/2+ mgh。
因为 H= v02/2g，所以mgH=mg・v02/2g = mv02/2，可见 E2=E1 ；
根据竖直上抛运动学公式v2- v02= -2gh可得：E3= mv2/2+ mgh= m（v02 -2gh）/2+ mgh= mv02/2，可见，E3=E1。
例2.如图2所示，物体沿固定斜面下滑，由123（空气阻力不计，1、2之间光滑，2、3之间粗糙），试分析1、2、3三个位置机械能的关系。
分析：取地面为重力势能零势能面，则
E1= mv12/2+ mgh1，
E2= mv22/2+ mgh2，
E3= mv22/2。
12由动能定理得：WG= mv22/2-mv12/2，
由重力做功特点得：WG= mgh1-mgh2，
所以 mv22/2+ mgh2=mv12/2+ mgh1，
可见 E2 = E1。
23由动能定理得：WG-|Wf |= mv32/2- mv22/2，
由重力做功特点得：WG= mgh2-0，
所以 mv32/2+|Wf |= mv22/2+ mgh2，
即 E3+|Wf |= E2，可见 E3< E2。
(例1用竖直上抛运动知识分析，例2用动能定理和重力做功特点分析，一方面可培养思维的发散性、灵活性，另一方面可提高学生对结论的可信度。根据维果次基的“最近发展区”理论，例1让基础一般的学生分析探究，例2让基础较好的学生探究，下面的理论推证应引导让更好一些的学生作答，具体过程用多媒体展示。)
5.初得结论
物体在运动过程中，如果只有重力做功，机械能的总量保持不变，如果还有其他力做功，则要变。
6.理论推证
如图3所示，物体从位置1运动到
位置2，速率由v1变化到v2，受力为重力mg、空气阻力f和拉力F。由动能定理得：
W总= mv22/2- mv12/2，
或W其它力+ WG= mv22/2- mv12/2。
由重力做功特点得：WG= mgh1-mgh2，
所以W其它力= mv22/2+ mgh2-（mv12/2+ mgh1），
即W其它力= E2- E1。
可见，W其它力>0，E2>E1，机械能增加；
W其它力=0，E2=E1，机械能不变；
W其它力
在W其它力=0中，如果其它力始终不做功，即只有重力做功，则机械能始终不变（即机械能守恒），由此可得机械能守恒定律。
（发现物理规律有三种基本方法：实验归纳法、演绎推理法和类比推理法。要向学生指出，这里采用实例探究+演绎推理法，在定律的推理分析过程中，培养学生的逻辑推理能力和探究发现能力。通过物理概念、规律教学，要让学生领悟研究物理的科学方法，提高学生的思维能力和类科研能力。）
7.总结规律
机械能守恒定律：
对象：系统（物体与地球组成的系统）
条件：只有重力做功（即没有阻力做功、其它力不做功）
结论：能量只在动能和重力势能之间转化，机械能总量保持不变。
范围：在低速、宏观领域适用，相对于惯性参照系成立。
对定律条件的实质性理解：没有阻力做功，保证机械能不向其他形式能（如热能）转化；其它外力不做功，保证系统与外界没有能量交换，从而保证系统机械能总量不变。
同理可知，物体和弹簧组成的系统，在物体运动过程中，如果只有弹力做功，那么总机械能（动能与弹性势能之和）也保持不变。
一般地，物体系（运动物体、弹簧、地球）在状态变化过程中，如果只有重力和弹力做功，那么，物体系的动能、重力势能和弹性势能的总和保持不变。
（把机械能守恒定律的内容分为定律对象、条件和结论进行表达和对定律条件作实质性的分析，一是可避免部分学生死背定律内容，二是有利于学生从能转化的高度真正理解和掌握机械能守恒定律条件的物理意义。机械能守恒定律的内容总结得与教材不同，且以教师叙述、解释为主，体现教师的主导性和创造性。）
8.规律应用
（1）开头的演示实验：重球在摆动过程中克服空气阻力做功，机械能不断减少，所以重球摆动不到初始高度，碰不到鼻尖。而且，摆动次数越多机械能损失越多，重球离鼻尖越远。
（2）如图4所示，人拉物体沿斜面
匀速上升，物体的机械能不守恒，因为人拉物体做功，人有能量转化为物体的机械能，因此，物体的机械能增加。若物体上滑过程中不受人的拉力，则物体的机械能守恒。
（3）弹簧上端固定，下端悬挂小球作上下振动的过程中，对物体和弹簧系统，因为只有重力和弹力做功，所以机械能守恒（功法）。
（4）火箭起飞阶段加速上升，向下喷出的气体作用于火箭的上升力，对火箭做正功，火箭的机械能增加（功法）。
通过以上四例的分析发现，判断机械能是否守恒的两种方法：功法（是否满足只有重力和弹力做功）和能量转化法（有无机械能与其他形式能发生转化。）
（经过紧张思维活动，得到机械能守恒定律，至此，学生能应用定律解释开始的演示实验现象，并能对实际问题机械能是否守恒作出分析判断，学生脸上露出了成功的喜悦。）
情感态度与价值观教育：
世界的物质性，物质的变化性，变化的守恒性，初步树立变中有恒、能量守恒、物质不灭等辨证唯物主义观点；
寻找守恒量的意义：自然界千变万化，但有些物理量在一定条件下是守恒的，可以用这些“守恒量”表示自然界的变化规律。寻找“守恒量”已经成为物理学研究中的重要方面。
9.课堂小结
本节课，在介绍机械能与机械能总量概念的基础上提出问题：动能与势能转化存在什么规律？用已有知识和规律（竖直上抛运动知识和动能定理、重力做功与重力势能的关系），通过对两个实际问题的分析，初步发现规律；再就一般情况予以理论推证，然后概括出机械能守恒定律，而且对定律的条件及其意义从能转化角度作深刻的分析；最后，解释演示实验现象和实际问题。机械能守恒定律发现法教学过程模式和知识方法结构模式总结如下（用多媒体展示）：
实验激疑提出问题实例探究发现结论理论推证总结规律 规律应用。
10.布置作业
（1）阅读教材：人民教育出版社等编著普通高中课程标准实验教科书物理必修2P69-71;
（2）基础作业：P72：1、2、3。
（3）提高作业：试推导机械能守恒定律的条件，并说明机械能守恒定律得来的科学方法的名称――实例探究、演绎推理法。
(作者单位：浙江省新昌中学)
物理机械论文范文5
[关键词]机械结构；设计方法；设计原理；智能化
中图分类号：TH111 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0175-01
一、引言
从18世纪以来，机器逐步代替人力劳动，用于做功或转换能量。做功的机器不仅大大提高了劳动生产率，而且很好地保证和提高了产品的质量。由于机器实现的能量转换，人们发明了多种多样的工作机械，提高了人类的生产水平，改善了自己的生活条件。机器的设计是由具体的机构物化为实体的产品，以提供用户所要求的使用功能。因此，机械的结构设计是产品设计的重要一环，在机械设计课程中，机械结构设计也是非常重要的教学内容。在机械结构的设计中，应“勤于学习、善于思考、勇于探索、敏于创新”，以伟大的接纳之胸怀学习前人成果，并以开拓的精神实现伟大的创造。机械结构的设计不是具体案例的机械堆砌，而是有其内在的知识基础、设计的方法和物理原理。本文拟从机械结构的设计方法和设计原理两个方面，讨论机械结构设计的内在知识和结构创新的基本途径，但本文不讨论机械制造工艺性对机械结构的要求。
二、机械结构设计的方法
1.经验设计。从现代科学诞生以来，机械科学与技术已有300年的历史。机械的连接结构、传动结构和支撑结构等已经积淀有汗牛充栋的实践案例，但如何掌握这些案例的基本原理和设计方法，而不是记忆这些案例的具体结构设计，这是经验设计中的关键。具体的产品设计，例如车床，其结构设计可以参考前人的设计图纸，这对于提高设计效率，汲取前人经验、避免犯前人的错误具有实际意义。通过借鉴前人的经验，可以吸收他人的结构创新方法，同时也拓宽了自己的设计思路。随着机械结构数据库的出现和搜索方式的更新，对他人的相关结构设计的学习将更加方便。经验知识是结构设计的宝贵财富，也是公司的知识资产。通过对国内外同类型专利知识的学习，也是一条提升自己结构设计能力的途径。另一方面，要注意避免侵犯他人的知识产权。“古人传下来的学问，就是装在船里的货物。现在的新潮流、新趋势，就是行船的风。”在学习他人的结构设计创新点的基础上，设计者应有自己的革新与发明、自己的创造。
2.理论设计。机械结构设计的理论方法，讨论的是机械结构设计的理性方法，具体的有：模块化和组合化设计、复合化设计、分级结构设计、载荷均布性设计和变结构设计。随着结构优化、结构可靠性和概率设计等方面的发展和具体应用，机械结构的理性设计方法也在不断的推陈出新。
模块化和组合化设计。一台机器总体是由提供不同功能的结构单元有机的组合而成，因此模块化的以及模块之间的组合化就是早期的方法之一。在复杂的机电系统和设备中，模块化和组合化的设计理念是有效的结构设计方法，同时也是机械制造的方法之一。例如，组合航空母舰的设计概念；我国的组合化机床的设计在上世纪70年代就已经取得了很大的成功。模块化和组合化，一般是按功能单元、结构单元来划分模块，然后组合起来成为一台机器。
复合化设计。复合化的基本特点就是将两个或两个以上的功能零件组合成一个部件或构件来设计，其功能可以是运动功能、承载功能等。例如，组合凸轮结构的设计就是将两个凸轮设计成一个零件；一根连杆在组合结构中同时作为两个或两个以上机构的结构件。复合化方法可以降低机械的制造成本、减轻机器的重量、缩小机器的尺寸和降低产品的成本。
分级结构设计（层次化设计）。复杂的制造设备是由分级的机械结构组成，大功能层次的结构是由若干个分功能结构组成。层次化不仅是功能树结构的要求，而且也是制造工艺对结构设计的要求。例如，床头箱由多个轮系组成，而每个轮系又由次一层次的系统组成。复杂机电产品的设计，例如组合挖掘机的设计，集推土机和挖掘机的功能在一起，而共用一个动力系统，在执行系统处分开。层次化结构设计方法在构想分级结构阶段，能够帮助设计者厘清思路，从而找出结构设计的关键点，集中解决结构设计中的难点问题。
载荷均布性设计。由于机械结构设计的特点，希望载荷分布均匀，充分发挥材料的机械力学性能或者取得降低最大载荷的目的。例如，修形齿轮的设计、对数滚子的设计，为了取得接触应力的均布，从而修形零件，实现结构的优化设计。行星齿轮减速器的设计也体现了载荷均布性的设计理念，从机构运动学来看只需一只行星齿轮；然而从受力平衡、承载能力和提高齿面的抗磨损来说，三只行星齿轮的结构设计更好。
变结构设计。机械结构的创新常常采用变结构的方法，变结构可以改变机械结构的功能，例如，非圆连接形式的成形连接、曲柄滑块结构设计变为转动导杆结构设计。变结构可以改变实现功能的形式，例如径向柱塞泵和轴向柱塞泵的设计。变结构也可以降低机器的设计成本，例如利用死点的桌面支承设计。
3. 模型试验设计。相似模型试验设计。基于机器物理模型的相似，运用相似科学理论，对于大型的机器设备进行模型试验设计。通过模型结构设计和试验分析，获取机械结构的可靠性、并预测机器的工作性能。模型相似的设计方法已在工程领域有广泛的运用，例如大型水轮机组的结构设计。通过制造大型水轮机组的模型，测试试验模型的工作性能以及其可靠性等指标，优化水轮机组的结构设计和工作能力。机械结构的设计方法不是一成不变的，而是随着人们的发明和新的科学原理的发现，在日新月异地发展，不断出现新的机械结构设计方法，同时对前人的机械结构设计进行革新。
三、机械结构设计的原理
机械结构的设计必然要依据技术科学的原理，例如：理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和一切可能的新物理原理。这里讨论以上各种原理在机械结构设计中的应用，以期总结机械结构设计的常用原理，讨论机械结构设计的原理在今后结构创新设计中的可能性。
理论力学原理。理论力学是机构设计的基础理论，对于机器的运动学和动力学分析，得到的结构必然反映到机械结构的设计中来。例如，轴承转子系统动力学的设计，其动力学及其稳定性的设计，要求修改轴承的设计和轴的钢度设计。
材料力学原理。机械零件的强度和钢度设计是基于材料力学理论的，强度或钢度不足时，就需要修改零件的结构设计。例如，齿轮轮齿接触强度和齿根弯曲疲劳强度的设计，当齿面接触强度不足时就要求增大小齿轮的分度圆直径；当齿根弯曲强度不够时就要求增大齿轮的模数。
弹性力学原理。弹性力学分析是零件应力应变计算的基础，例如滚动轴承中滚子修形的设计，基于弹性力学的接触分析，确定滚子的修形曲线和修形量。在机械零件的结构优化设计中，常常用到弹性力学理论。
本文从机械结构的设计方法和设计原理出发，分析了机械结构设计的基本知识和设计准则。毋庸置疑，机械结构的制造工艺性对机械结构设计有重要的决定性。笔者认为，今后的机械结构创新中仿生设计和智能化是发展的重要方向。
参考文献
物理机械论文范文6
关键词：机械原理；创新能力；应用型院校
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）36-0071-02
机械原理研究机械中机构的结构和运动，以及机械的结构、受力、质量和运动的学科，是介于基础课程与专业课程之间的技术基础课程。相对专业课而言，机械原理的教与学具有理论性强、较为抽象、难以掌握等特点。对应用型院校的机械专业而言，学生的理论基础相对要求较低，而更突出应用能力、实践能力和创新能力的培养。与此同时，机械原理课程的理论学时相对减少。为适应新的变化，笔者认为采用课内教学与实践教学两手抓的方式，将课堂教学与课外实践相结合，吸引学生学习本门课程的兴趣，培养学生的动手实践能力和启发创新思维，下面介绍一下教学中的方法与思考。
一、多种方式促进学生对机械原理的学习兴趣
兴趣是学习的动力。受社会经济发展的的影响，多数学生在学习上变得越来越现实，他们希望能学以致用。针对这种学习心理，教师可以结合工厂中的机械，逐步解析一些典型的机械如车床、钻床、刨床等的工作原理和结构，让学生体会到机械原理课程的基础实用性。同时也可以结合学生关注度较高的国内外热点问题，如国防安全、航天和海洋权益等，讲解反映学术前沿的、切实有用的新技术、新装备，并引入机械原理的相关知识，提高学生的兴趣。从观察身边机械做起，吸引学生的学习兴趣。现在大部分机械类专业的同学在开始学习机械原理的时候，对机械的整体认识是模糊的，他们对机械的执行动作、功能也许感兴趣，但对机械的内部结构却比较模糊。为培养学生的兴趣，可以在课堂内外开展一些和生活实际关联比较强的机械实物拆装和讨论，小的如常用的绘图圆规，窗户的开启机构、健身器材等都可启发学生去仔细观察，观察执行动作和具体执行机构等。稍微复杂的如电脑光驱和软驱的运动机构等，都可以鼓励学生根据机构的执行动作预先分析可以采用有哪些基本机构来实现预订动作。同时可以结合实验室已有的设备，如金工车间的机床，电脑光驱结构、寝室中的窗户开启机构等，让学生感受到机械应用的广泛性和亲切感。汽车是一种贴近生活、机构种类丰富且极具吸引力的机械，有条件的院校则可以开展汽车拆装的实验参观。小到汽车的车门把手、座椅调节机构，大到汽车发动机的结构，汽车方向盘的助力机构，汽车变速箱等。此外还可通过播放小电影等形式，让学生认识各种用途的机械。通过实物参观、播放小电影等多种形式，让同学们认识到机械的用途，逐步培养学生对机械的认识和兴趣。
为培养学生的兴趣，这对教师要求相对较高。一方面要求教师具有饱满的热情，充分利用课堂内外的时间与学生互动交流，及时把握学生的心理动态，掌握学生对本门课程的学习兴趣点，聆听学生对本门课程教学的建议。教师需根据不同的学生诉求灵活变化机械原理的教学方法和方式。另一方面要求教师具有扎实的理论基础、丰富的工程实践经验和创新意识，可将自己的科研课题中和机械原理相关的内容引入课堂，并采取的教学方法和教学风格，满足不同层次学生的教学需求。
二、以任务方式增强学生的主动学习能力
在讲授机械原理的第一堂课，机械的概念和发展历史是首先需要介绍的内容。这虽然不是课程的核心内容，但却起到一个引子的作用，增加学生对机械的认识和了解，并培养学生的兴趣，这里可以布置课外的作业，如让学生编写机械发展历史小论文，可以是通用的机械，也可以是某个特定的机器机构。或者让学生列举若干自己能想到的机械，并对其功能作用进行描述。通过相关资料的查找、收集、整理和思考，使学生对机器、机构及其发展等有了一个整体的认识。这对后继教学将起到一个启发的作用。
在连杆机构设计中，可以通过实验装置，让学生搭建连杆机构，实现如鹤式起重机吊装工件的水平运动轨迹、风扇的摇头、炉门开启动作等。让学生结合解析法讲解其设计过程；针对凸轮机构教学，可以设计让从动件直线运动的方式，让学生设计凸轮机构，并与曲柄滑块等连杆机构设计对照，找出两种机构的特点与区别。也可在三大机构教学过程中，引人若干应用性强的题目，如可伸缩电视支架、自行车里程表、无碳小车机构等有实物机构可借鉴但又有变化的题目。让学生自愿组队，自愿选择题目并协同完成，定期完成题目设计，并在专业考核中占一定比例。通过任务的方式，带有一定强制性的课外作业，让学生带着问题学习，提高学习的主动性和自觉性。当学生取得了一定成功和进步，又将促进学生学习的积极性和兴趣。对应用型院校的学生而言，能认识机构运动简图、能通过运动简图的形式表达机构的相对运动、并能进行简单实物的机构运动简图的测绘是一项基本功。而机构运动简图的绘制在机械原理的课程教学中所占课时一般也比较少，虽然开展了机构测绘实验，但学生掌握程度仍然不够。为加强学生对常用运动副符号、常用机构的运动简图的符号的熟悉和运动简图的测绘，这里提出增加实物机构运动简图的绘制作业。在给学生布置实物测绘的时候，主要让学生立足于生活，提醒学生注意观察生活中的机械。简单的机构如圆规，大的机构如汽车，都可以让学生自由发挥，一般不设置机械的具体范围。让学生自行寻找自身周围的各种机器机构通过自主寻找生活中的各种机器、机构，一方面可以培养学生的观察能力、动手能力和实际测绘能力，另一方面也能培养学生对机械的兴趣。一般而言，希望学生能独立完成机构运动简图的绘制，对复杂的机构，则可让学生组成一个小团队，通过相互探讨来完成。这主要在讲完机构运动简图的绘制后，是让学生在课外进行的。简图测绘过程可以延长到整个学期，让学生有充分时间去寻找实物和绘制机构运动简图。引导学生参与科研。教师将自己相关的科研课题分解为可以操作的小课题，以任务方式分配给部分动手能力强、创新思维强且上进的学生、引导学生参加，鼓励学生相互探讨、创新设计方案。可以让学生在用中学，或者在学中用，逐渐培养学生的创新和思辨能力。
三、抓好课程设计与机械原理的结构竞赛，突出创新能力的培养
机械原理课程设计是一个机构设计训练的重要教学实践环节。笔者提出，在老师的引导下，结合贯穿整个学期的小论文撰写、生活中身边机构运动简图的绘制作业，以及机构设计任务的布置，让学生在满足基本的结构设计任务的条件下，鼓励学生在老师指导下参与各种竞赛，如浙江省挑战杯、全国机械设计大赛，并以此为契机展开校内的机械原理结构竞赛选拔赛，让结构设计竞赛与课堂教学结合，并将优秀作品积累展示，作为下一届学生的优秀作品案例，逐渐培养学生的创新意识和创新能力。
四、建立注重平时积累的考试模式及评价体系
考试是衡量学生学习和掌握机械原理课程好坏的必不可少的手段。结合应用型院校学生的特点，笔者提出了把握基础、突出创新的多元化考试模式和评价体系。应用型院校学生在机械原理学习上有对理论不感兴趣而对实物机构兴趣浓厚等特点。因此，除了在教学上加以改进和引导外，在成绩评定的内容、比例和方式上也将做相应的调整。期末考卷考试仍然是一种主要的考试方式，但占总成绩比重需下调，而大幅度提高平时独立作业所占比例，如将学期中需完成的几个课题占总成绩的比例提高，也提高平时独立作业和课堂讨论作业的成绩，对个别创新性强的学生可适当加分。现在，期末考试卷面成绩占总成绩的比例下降到50%，而大幅度提高学生的实验成绩、独立课程设计成绩等所占比例。根据几年来的不断改革调整，总体发现学生的主动学习能力、创新能力均得到一定程度的提高。
五、结束语
机械原理的教学中，除了强调老师的“教”，还需引导学生的“学”，在某种程度上，学生学习的主动性更为重要。本文通过上述几种方法来激发学生的学习兴趣、培养学生学习主动性，提高学生的创新能力。经过近几年的实践，《机械原理》课程教学取得了较为明显的效果。我院现已形成定期的设计大赛预赛，选拔，组队参加全国机械设计大赛、国家慧鱼机构设计大赛及浙江大学、浙江省挑战杯的竞赛多组，获得了奖项多项。
同时，要完成上述工作，教师需付出更多的课堂外教学准备和较强的科研素质。虽然过程比较辛苦，但在培养学生创新能力的同时，教师也在不断吸收新的知识，得到新的启发，对教师本身也是一个不断促进和自我提升的一个过程。
参考文献：
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