第一篇：力學在新材料開發中的應用

力學在新材料開發中的應用

專業：交通工程

姓名：徐慶達

學號：201010615071

一、生活中的各種新材料 化學材料：

導電纖維——PACF導電腈綸短纖維、導電腈綸紗線

PACF纖維可以以0.55～5％的比例與普通的纖維混紡，再通過常規的紡織工藝，研發出永久型的抗靜電產品，廣泛應用于石油、化工、軍工、航空、交通、海運、電子、藥材、衛生、橡膠、塑料、計算機機房等。

SH－D導電粉

SH－D導電粉對材料通過活性處理及導電因子的摻雜處理，使在基體表面形成牢固的導電層，從而使該系列材料具有持久的導電性。可用于橡膠、塑料、外涂層、是一種理想的導電、抗靜電產品添加劑。抗菌添加劑

在納米材料的基礎上采用絡合包裹的方式將活性銀離子包入內部，使其具有一定的催化氧化作用和緩釋作用達到抗菌的效果。

SH－Ti抗紫外添加劑

具有優良的戶外耐久性能和抗紫外線能力。可以用于橡膠、抗紫外塑料、薄膜及其制品、油漆、抗紫外纖維、防曬化妝品領域。該產品對250～380nm的紫外光有很強的吸收作用，全面抵御UV－A、UV－B對人體皮膚的傷害，而且無毒、無味、對皮膚無刺激，能夠保持原有材料的色澤，具有良好的親水性和親油性，在有機溶劑和塑料中表現良好的分散性。

納米是長度單位，大小為十億分之一米（10-9m），納米材料是用尺寸只有幾個納米的極微小的顆粒組成的材料。當材料的顆粒達到納米級時，材料的性能會發生顯著的變化。

納米材料物理性質的變化

一、納米材料對光的反射能力變得非常低，低到小于1%；

二、機械、力學性能成幾倍增加；

三、其熔點會大大降低（如金的熔點本是1064℃，但2納米的金屬粉末熔點只有33℃）；

四、有特殊的磁性（如20納米的鐵粉，其矯頑力可增加1000倍）。

納米材料的用途 1． 納米結構材料:

包括純金屬、合金、復合材料和結構陶瓷，具有十分優異的機械、力學及熱力性能。可使構件重量大大減輕。2． 納米催化、敏感、儲氫材料：

用于制造高效的異質催化劑、氣體敏感器及氣體捕獲劑，用于汽車尾氣凈化、石油化工、新型潔凈能源等領域。3． 納米光學材料：

用于制作多種具有獨特性能的光電子器件。如量子阱GaN型藍光二極管、量子點激光器、單電子晶體管等。4． 納米結構的巨磁電阻材料：

磁場導致物體電阻率改變的現象稱為磁電阻效應，對于一般金屬其效應常可忽略。但是某些納米薄膜具有巨磁電阻效應。在巨磁電阻效應發現后的第6年，1994年IBM公司研制成巨磁電阻效應的讀出磁頭，將磁盤記錄密度一下子提高了17倍。

5． 納米微晶軟磁材料

用于制作功率變壓器、脈沖變壓器、扼流圈、互感器等。6． 納米微晶稀土永磁材料

將晶粒做成納米級，可使釹鐵硼等稀土永磁材料的磁能積進一步提高，并有希望制成兼備高飽和磁化強度、高矯頑力的新型永磁材料。

三、超導材料

1911年荷蘭科學家用液氦冷卻水銀，當溫度下降到-269℃左右時，發現水銀的電阻完全消失，這種現象就稱為超導電性。這樣的材料稱為超導材料。

超導體電阻突然消失的溫度稱為臨界溫度（Tc)。在臨界溫度以下時，超導體的電阻為零，也就是電流在超導體中通過時沒有任何損失。

1997年，我們研制的超導材料的零電阻溫度已達到134K，處于世界先進水平。超導材料的應用前景非常寬廣，若用來輸電可大大節約能源和材料

2011-4-17

第二篇：多媒體教學在建筑力學教學中的應用

摘 要： 建筑力學課程理論性強，內容缺乏趣味，按傳統教學方法教學，效果不理想。而教學過程中的多媒體使用 ，能激發學生的學習興趣，在一定程度上提高了教學效果，但也存在一定的弊端。本文提出了在建筑力學的教學過程中使用組合教學的方法，能有效的提高教學效果。

關鍵詞： 建筑力學；多媒體教學；組合教學；教學效果

The Application of Multimedia Teaching in Mechanics of

Construction

LI Jian-hua SU Fang

(College of Water Conservancy and Civil Engineering, Xinjiang

Agricultural University,Urumqi, 830052)

Abstract: The mechanics of construction curriculum is very

theoretical, and the content is short of interest.Teaching

with the traditional teaching methods, the effect is not

ideal.However, the use of multimedia in teaching process, can

not only stimulate student's study interest, but also enhance

the teaching effect in the certain extent, despite of some

certain maladies.In this article, we proposed the method of

using combination teaching in the teaching process of

mechanics of construction, which can effectively enhance the

teaching effect.Key words: mechanics of construction ； multimedia teaching ；

combination teaching ； teaching effect

建筑力學是建筑類專業學生必須學習的一門專業基礎課。但是，建筑力學課程理論性強，內容缺乏趣味。按傳統教學方法教學，常常是教師講得很投入，但教學效果卻不很理想，其根本原因是學生缺乏學習力學的興趣。興趣是最好的老師，是求知欲望的動力源泉，學生只有對建筑力學產生濃厚的學習興趣，才會想學、愛學，才能學好。培養學生學習力學的興趣，是提高教學效果、完成教學任務的關鍵。而多媒體教學可借助計算機的幫助模擬演示出生動、豐富的畫面 , 具有良好的動態效果 ，能在一定程度上提高學生的學習興趣，使教學者、教學媒介和教學成果達到三位一體的有機統一。教師在教學中調用一些專用軟件進行實驗仿真 , 使學生能夠直觀形象的看到從現實世界中抽象出的力學模型，使專業基礎課與專業課有機的結合 , 為專業課的學習打下堅實的基礎。在建筑力學教學中使用多媒體必須注意的問題及其應用效果

1.1 在建筑力學教學中使用多媒體必須注意的問題

(1)在教學中，使用多媒體的時機要適宜。應該利用多媒體展示的是教學內容的重點、難點，如果一味地追求整個課堂使用多媒體，會導致多媒體成為教學的干擾因素。而在講解例題時，最好使用板書，使學生有一個思考的過程，以培養其思維模式，并加深其對重點、難點的理解。

(2)注意多媒體教學信息切換的速度。如多媒體的教學信息切換速度過快 ，使得學生無法跟上教師的講課進度，從而造成學生“課上看熱鬧 , 課后沒印象”，記憶不深的結果。

(3)多媒體在豐富表象方面具有很大的作用 , 但是表象不能代替經驗 , 因此不能忽視語言邏輯的作用 ，要注意發展學生的想象力和思維能力。

1.2 在建筑力學中多媒體教學的應用效果

(1)信息來源集思廣益。在建筑力學的教學中應用多媒體時，課件的文字、圖形、圖片規范清晰，教學內容規范 ，并且以成熟的教案、講稿為藍本 , 由優秀教師和有經驗教師集體制作，既繼承了他們的寶貴經驗和成果 , 又綜合了他們的教學優點 , 有效地提高了整體教學水平，使學生對所學內容產生了

“難點不難，疑點不疑”的良好效果。例如：幾何組成分析一章，應用多媒體教學，動畫模擬出各種幾何體系，使學生直觀、形象地了解了構件的組成，取得了良好的教學效果。

(2)信息量大 ，教學效率高。在建筑力學的教學中應用多媒體，能節約許多在黑板上作圖和書寫的時間，將節約出來的這部分時間進行習題的講解與討論，既加深了學生對內容的理解與運用，又提高了分析和解決問題的能力，激發他們思維的創造性，從而有效地提高了教學效率，加強了教學效果。

(3)信息表象直觀。對傳統教學難以奏效的內容 , 如語言文字難以表達 , 學生難以理解的形式與關系 ，較為復雜的變化過程等 ，可借助多媒體的動畫模擬、局部放大、過程演示等手段予以解決。例如：約束中的鉸支座、梁的彎曲變形等，可以用動畫的形式將板書無法表示的空間物體及狀態改變的過程清晰的演示出來 , 并簡化出力學模型，使學生既容易接受，又降低了教師的講授難度 , 而且還大大提高了學生的學習興趣。

(4)能與實際有機的結合。教師在教學中調用一些專用力學軟件進行實驗仿真 , 既演示了實驗現象和結果 ，又介紹了軟件運行的環境和功能 ，而學生則可以學習、掌握軟件的使用，通過應用這些軟件去解題、設計、仿真，并使其對專業基礎課（如鋼筋混凝土結構、鋼結構等）有一個初步的認識和了解，從而與專業課有機的結合起來。

(5)“教”與“學”的互動。傳統教學一般來說主要以單向的教學為主 , 學生通常是被動接受的 , 不易發揮其主觀能動性, 而多媒體教學可以彌補這個不足。在多媒體課件制作中 , 建立起友好的界面 , 通過人機對話實時處理教學信息 ，不僅激發了學生學習的積極性與主動性，而且啟迪了學生思維的創造性 ，在培養學生自學能力的同時也提高了學生處理實際問題的應變能力。注重多媒體教學與傳統教學的組合教學設計 , 優化教學效果

在建筑力學教學中，注重多媒體教學與傳統教學的組合教學 [1] 設計。組合教學是指在課堂教學中 ，根據教學目標和教學內容要求 , 合理地選擇和應用多媒體教學方式與傳統教學方式 , 組成一個雙向傳播途徑的教學模式 ，從而達到良好的教學效果。組合教學在運用教學媒體時必須根據教學目標分析各種教學方式的特點與功能 ，有針對性的選擇，在教學設計中進行良好的組合 ，并且必須準確選擇和把握教學方式在課程中的最佳作用點。所謂最佳作用點就是在教學過程中 ，最適合發揮教學媒體作用的教學環節與具體教學內容 [2]。組合教學不僅包括現代教學的媒體，例如計算機、投影機等 ，而且還包括傳統教學中的板書、講述等個人媒體。不同的教學方式具有不同的性質和作用 , 在教學過程中顯現和傳遞的教學信息各有所長 , 能否充分發揮教學媒體的優勢 , 關鍵在于組合設計 , 即根據學科性質、內容和目標 , 有效的組合 ，并在教學過程中靈活實施。多媒體的組合教學設計方法的理論是“學習內容——教學目標的二維層次模型 ” [3]

。建筑力學從教學內容來看 , 可分為五個方面的學習，即認知學習、概念的學習、技能的學習、原理的學習和解決問題的訓練 ，不同的教學內容可有針對性的選擇不同的教學媒體。認知和概念的學習是指了解前人的經驗并掌握 ，具有繼承性。這時教師的任務主要是講授 , 學生的任務主要是記憶。可考慮的媒體有 :

利用多媒體動畫展示已有的建筑結構，并從中抽象出力學模型，教師通過板書講述和講解力學模型與基本概念等；技能的學習是指操作性教學。包括實驗和解答習題，這時指導教師的主要任務是示范操作 , 學生的任務主要是操作練習。可考慮的媒體有 :

教師的講述和講解、板書等；原理的學習主要是指思維教學。這時教師的任務主要是引導 ，學生的任務主要是思考和建立思維模式。可考慮的媒體有 :

教師的講述、多媒體課件等等；解決問題的訓練是指應用教學。這時教師的任務主要是引導學生從現實生活中找出問題 ，運用已學的知識建立出合理的力學模型，并通過理論來解決問題。從上面的分析我們可以知道不同的教學內容應選擇不同的媒體。因此在進行多媒體教學之前, 應對所教的每一堂課的內容進行教學設計 , 根據教學對象、教學內容，選擇合理的教學媒體 ，優化教學效果，只有注重組合教學設計才能充分利用多媒體資源 , 提高教學效果。結束語

在建筑力學的課堂中運用多媒體教學是一種必然趨勢。它不僅有利于加強教學的時代性、競爭性和開拓性 ，而且也有助于培養學生的創造性思維 ，激發其學習的積極性和主動性，對他們今后成為高素質的人才有著重要的作用。但我們在建筑力學的課堂中運用多媒體進行教學不能盲目的趕潮流，應注重多媒體教學與傳統教學的組合教學設計，使之達到良好的教學效果。

參考文獻：

[1] 馬 玲.多媒體組合教學設計與多媒體軟件設計 [J].中國電化教育，1996,（5）:17-18

[2] 劉 全.淺談多媒體教學過程中存在的問題及對策 [J].武漢市職工醫學院學報，2001，（12）

1988.35-38 [3] 歷以賢 ．教育學原理 [M] ．北京 ：北京師范大學出版社，

第三篇：《計算機控制技術在力學中的應用》課后感想（本站推薦）

《計算機控制技術在力學中的應用》學習感想

和寫很多其他的課后感想一樣，我很有必要要簡單談一談通過這門課我學到了哪些知識，從而證明我確實有認真聽課，否則1500字的感想就無從依據了，而被當做胡謅那我就傷心死了。

“所謂自動控制，就是指在沒有人直接參與的情況下，利用控制器使被控對象（如機器設備和生產過程）的某些（或工作狀態）能自動地按照預定的規律變化（或運行）。”1 其實這一概念我們早已接觸，比如樓道里的感應燈——白天不亮，到了晚上而且有人經過的時候才亮——只是它的原理與內在機制一直比較模糊而已。通過對這門課的學習，我知道了自動控制的基本過程：首先要有執行機構控制被控對象，其次要有控制器對信號做出反應，告訴執行機構該干什么，最后要有一個測量變送器，通過反饋回路，將被控對象的各個方面的具體信息傳遞給控制器。對于感應燈的例子，我認為燈的亮度是被控對象，光傳感器和聲傳感器同時對外界進行感應，當環境光強小于某一設定值時即認為是晚上，然后光傳感器發出類似于“是”的信號，一旦有人經過，聲傳感器檢測到聲音強度大于某一設定值，也發出類似于“是”的信號，兩個“是”的信號作為依據令控制器（控制回路）向執行器（另一個控制回路2）發出“開燈”的指令，執行器使電路接通，然后燈就亮了。這樣便實現了自動控制。除了對自動控制這一概念的理解，這門課作為我感覺比較輕松的科普類課還讓我接觸到了很多傳感器。侯老師花了很長時間來講傳感器的工作原理并帶我們進行了公式推導，可見傳感器在控制技術這一塊的重要性。傳感器通常體積小巧，因而經常容易忽視。其實現在很多手機里都有傳感器。我的手機里就有加速度傳感器，所以才可以識別重力方向，自動旋轉屏幕。力學中常用的傳感器主要是電阻應變片，用于測量物體表面應變。事實上這顛覆了我對力學量的精度的看法——我本來以為應變應該是很難精確測量的，如要精確測量，至少得借助光學吧。然而電阻應變片卻能很好使物體表面應變與電阻的應變同步，這讓我十分詫異。如果有時間我還想仔細觀察一下這種同步性。另外侯老師還著重談到了放大回路。幾乎所有的測量值都需要放大，因為實在是太小了，不便于分析。收音機里都有放大器。侯老師說蘇聯敗給美國其中一個原因就是蘇聯花了很多精力放在電子管的發展，而美國人則發明了晶體管。這說明除了對信號的采集外，如何更好地處理并傳遞信號同樣是非常關鍵的。

關于數/模轉換（或者說D/A轉換），我的理解是首先我們有這樣一個需求，即我們用以處理數據的工具——計算機——迄今還只是機械的計算工具，無法處理我們習慣的模擬信號，因而我們只能將模擬信號轉換為計算機所認可的數字信號，然后再進行分析。為了將采集到的模擬信號轉換為數字信號，我們將其離散化，按時間間隔采樣，并將數值依次記錄下來。這里會有一個問題，即我們應按多大的時間間隔采樣？如果間隔太短，采樣過于頻繁，則計算量大，耗時長，無法短時間內做出分析決策；如果間隔太長，樣本過少，得到的信息不全，無法真實地還原模擬信號。香儂定理給出：為了使采樣信號能完全復現原信號，采樣頻率至少要為原信號最高有效頻率的2倍。這是一個很重要的結論，將使得我們得以自信地減小采樣頻率以提高工作效率。

最后我了解了控制系統與執行系統的分類與實現。這一方面與力學密切相關。主要講的是控制系統。從類型上看，自動控制系統分為開環控制系統與閉環控制系統。兩者的區別在于閉環在開環的基礎上增加了反饋機制，擁有“糾錯”的能力，因而實現更高的控制精度，當然結構也更加復雜，維護起來更加困難。采用哪種控制應當取決于需求。常用的控制運算方法大致有比例控制、積分控制與微分控制，通常我們把它們結合起來，形成PID控制。其實我認為這也取決于需求。

以上是我在這門課上主要學到的知識，其中也包含了我的一些個人體會。通過這門課，我感覺我對計算機控制技術有了初步了了解，對力學也有了更具象的認識，應該說是比較合格地達到了我對這門課的期望，希望以后可以更深入地學習并掌握這方面的知識與技能。

注：1.摘自講義第一章前言部分。

2.我對內部電路部分還不是很清楚，如有錯誤還望侯老師見諒。

第四篇：考點10力學知識在生產和生活中的應用

[04年高三物理熱點專題] 考點10 力學知識在生產和生活中的應用

命題趨勢

隨著高考改革的不斷推進，知識與能力，以能力考核為主；理論與實際，以解決現實問題為中心；這些已成為高考命題的一個指導思想。因為考生在解決實際問題時，最能顯示其能力大小，而且還能引導學生關注身邊發生的現象和事件，關注科技進步和社會發展。2001年理綜卷第16題冷光燈，第19題抗洪救災，第31題關于太陽演化，都是聯系實際的問題。2004年高考理綜卷的命題將會繼續貫徹這一原則，作為中學物理主干知識的力學，它在日常生活、生產實際和現代科技中的應用必定是命題的素材。預計命題所選的素材會是一些常聽到的、常看到的、常被關注的但不一定認真思考過的問題。除現代科技外，涉及天體運行、航天技術、體育運動、人體科學、醫藥衛生、通信交通等各個方面的問題，仍應是關注的重點。知識概要

力學知識在日常生產、生活和現代科技中應用非常廣泛，主要有（1）體育運動方面：如跳高、跳水、體操、鉛球、標槍等；（2）天體物理方面：如天體的運行、一些星體的發現、人類的太空活動等；（3）交通安全方面：汽車制動、安全距離、限速等。由上述題材形成的實際問題，立意新，情景活，對考生獲取信息的能力、分析理解能力、空間想象能力等有較高的要求；同時對考生學科基礎知識的掌握程度也是一個考驗。

解這類問題與解其他物理問題的不同之處在于，首先要把實際問題轉化為物理問題。．．．．．．．．．．．．．．．這也是這類問題使一部分考生感到困難的原因。為實現這一轉化，應重視以下幾點：

1、從最基本的概念、規律和方法出發考慮問題。以實際情景立意的題目，往往不落俗套、不同于常見題型，由“題海”中總結出來的套路一般很難應用。這時從最基本的概念、規律和方法出發分析、思考才是正途。這也正是命題者的匠心所具。

2、要分析實際現象的空間、時間特征。力學問題總與時間和空間有關，從空間上，要關注場景的細節，正確把握力的特征；從時間上，要分析實際現象如何一步一步演變，把這個演變的過程和典型的物理過程相對照，尋求轉化。

3、要有提出疑問，并探求結果的意義。面對題目給出的實際現象，應能抓住現象的本質特征，找出原因、原因的原因??，抓住了這串因果鏈，實際上就是找到了解題思路，向物理問題的轉化也就自然實現了。

4、要畫示意圖，而且要選好的角度。這可以大大降低思考的難度，尤其對于空間想象能力要求較高的題目。點撥解疑

【例題1】

目前，運動員跳高時采用較多的是背越式。若某跳高運動員質量為m，身體重心與跳桿的高度差為h，他采用背越式跳這一高度，則他在起跳過程中做的功 A．必須大于mgh B．必須大于或等于mgh C．可以略小于mgh D．必須略小于mgh

【點撥解疑】 這是體育運動方面的一個實際問題，應仔細分析運動員過桿的細節。先是頭、肩過桿，此時頭肩在整個身體上處于最高位置，然后是背、臀依次過桿，此時在整個身體上依次是背、臀處于最高部位，頭、肩在過桿后已下降到桿的下方，腳最后過桿，腳過桿時腳是身體的最高部位，其余部分都已過桿，且都在桿的下方。總之身體的各部分是依次逐漸過桿的，而且輪到過桿的部位總是身體的最高部位，過桿時似乎身體始終軟軟的“掛”在桿上（只是身體上“懸掛”的點在變化）。這一情景的物理特征是：過桿時，身體的重心始終在桿的下方，運動員重力勢能的增加量略小于mgh。運動員在起跳時做的功應等于重力勢能的增加量，故C正確。

點評：該題的解答過程表明，細致的分析實際現象時間上的特征是重要的。【例題2】

人的心臟每跳一次大約輸送8×10-5m3的血液，正常人的血壓（可看作心臟壓送血液的壓強）的平均值約為1.5×104Pa，心跳每分鐘70次，據此估測心臟工作的平均功率為多少？

【點撥解疑】

心臟擠壓輸送血液，這種情景下功和功率的計算與以往力學中功和功率的計算很不一樣，力和位移都不像常規題那么清晰。解決該題的關鍵是：弄清題意后，要尋找一個合適的物理模型，然后才能運用物理規律求解。這里設想心臟跳動壓送血液類似于圓柱形氣缸中氣體等壓膨脹推動活塞對外做功的模型，且血管橫截面積為S，平均血壓為p，則平均壓力F=pS，心臟每壓送一次，血液的位移為L，對于一次跳動，由功率定義

P?WFLpSL ??TTT而每次心跳輸送的血液?V?LS

p?V1.5?104?8?10?5?W?1.4W 所以 P?60T70點評：解決實際問題，尋找合適的物理模型，往往是解題的關鍵。因此要注意兩點，一是要熟悉典型的物理模型，二是要認清實際問題的特征。根據該題結果，還可求得心臟每天消耗的能量大致為E?W?Pt?1.4?3.6?10?24J?9.7?10J。正常情況下，身材越高大，心臟每次擠壓輸送血液的量越大，心臟消耗能量也越多，故心臟負擔越重。

【例題3 】 天文觀測表明，幾乎所有遠處的恒星（或星系）都在以各自的速度遠離

34我們而運動，離我們越遠的星體，背離我們運動的速度（稱為退行速度）越大；也就是說，宇宙在膨脹，不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比，即v=Hr，式中H為一恒量，稱為哈勃常數，已由天文觀測測定。為解釋上述現象，有人提出一種理論，認為宇宙是從一個爆炸的大火球開始形成的，大爆炸后各星體即以各自不同的速度向外勻速運動，并設想我們就位于其中心。由上述理論和天文觀測結果，可估算宇宙年齡T，其計算式為T=

。根據近期觀測，哈勃常數H=3×10-2m/s﹒光年，由此估算宇宙的年齡約為

年。

【點撥解疑】

本題涉及關于宇宙形成的大爆炸理論，是天體物理學研究的前沿內容，背景材料非常新穎，題中還給出了不少信息。題目描述的現象是：所有星體都在離我們而去，而且越遠的速度越大。提供的一種理論是：宇宙是一個大火球爆炸形成的，爆炸后產生的星體向各個方向勻速運動。如何用該理論解釋呈現的現象？可以想一想：各星體原來同在一處，現在為什么有的星體遠，有的星體近？顯然是由于速度大的走得遠，速度小的走的近。所以距離遠是由于速度大，v=Hr只是表示v與r的數量關系，并非表示速度大是由于距離遠。

對任一星體，設速度為v，現在距我們為r，則該星體運動r這一過程的時間T即為所要求的宇宙年齡，T=r/v

將題給條件v=Hr代入上式得宇宙年齡

T=1/H

將哈勃常數H=3×10-2m/s·光年代入上式，得T=1010年。

點評：有不少考生遇到這類完全陌生的、很前沿的試題，對自己缺乏信心，認為這樣的問題自己從來沒見過，老師也從來沒有講過，不可能做出來，因而采取放棄的態度。其實只要靜下心來，進入題目的情景中去，所用的物理知識卻是非常簡單的。這類題搞清其中的因果關系是解題的關鍵。

【例題4】

若近似的認為月球繞地球公轉的軌道與地球繞太陽公轉的軌道在同一平面內，且均為正圓，又知這兩種轉動同向，月相變化的周期為29.5天。求：月球繞地球轉一周所用的時間T。

【點撥解疑】本題涉及太陽、地球和月球在空間中的運動及位置的相對關系，需要較強的空間想象能力，畫示意圖能把各天體的相對關系表示的比較清楚，便于思考。我們抓住月向變化的周期為29.5天這一條件，畫相鄰的兩個相同月相（而且都是滿月）時，三天體的位置情況。圖1即為該示意圖，圖中設地球和月球的公轉都是逆時針的。圖中θ角是地球在29.5天轉過的角度，可用下式計算??29.5?360??29.1? 365在這29.5天中，月球已經繞地球轉過了（360°+θ）角因此對月球公轉的周期T，可列出下面比例式

29.5T ?360???360?解得T=27.3天

點評：解有關天體物理的題，要養成畫示意圖的習慣，它能使各種關系變得清晰起來。針對訓練

1．（2001年高考全國物理題）（慣性制導系統中的加速度計）慣性制導系統已廣泛應用于彈道式導彈工程中，這個系統的重要元件之一是加速度計，加速度計的構造原理的示意圖如圖2所示．沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質量為m的滑塊，滑塊兩側分別與勁度系數均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連，滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度．滑塊上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統進行制導。設某段時間內導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為s，則這段時間內導彈的加速度（）

Ａ．方向向左，大小為ks/m Ｂ．方向向右，大小為ks/m Ｃ．方向向左，大小為2ks/m Ｄ．方向向右，大小為2ks/m

2．（2001年高考全國理科綜合題）（抗洪搶險中的登陸點）在抗洪搶險中，戰士駕駛摩托艇救人，假設江岸是平直的，洪水沿江向下游流去，水流速度為v1，摩托艇在靜水中的航速為v2，戰士救人的地點A離岸邊最近處O的距離為d。如戰士想在最短時間內將人送上岸，則摩托艇登陸的地點離O點的距離為

（）

22Ａ．dv2/v2?v

1Ｂ．0

Ｃ．dv1/ｖ

2Ｄ．dv2/ｖ1

圖2 3．（快艇牽引滑板的最小速度）在電視節目中，我們常常能看到一種精彩的水上運動——滑水板。如圖3所示，運動員在快艇的水平牽引力作用下，腳踏傾斜滑板在水上勻速滑行。設滑板是光滑的，運動員與滑板的總質量m＝70kg，滑板的總面積S＝0.12ｍ2，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3．理論研究表明：當滑板與水平方向的夾角為θ（板前端抬圖3 起的角度）時，水對板的作用力大小N??Svsin?，方向垂直于板面。式中v為快艇的牽引速度，S為滑板的滑水面積。求：為使滑板能在水面上滑行，快艇水平牽引滑板的最小速度。

4．（1999年高考全國物理題）（高速公路上的汽車間距）為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離。已知某高速公路的最高限速v＝120kｍ/ｈ，假設前方車輛突然停止，后面車輛司機從發現這一情況起，經操縱剎車到汽車開始減速所經歷的時間（即反應時間）t＝0.50ｓ。剎車時汽車受到阻力的大小f為汽車重力的0.40倍，該高速公路上汽車間的距離s至少應為多少?取重力加速度g＝10 m/s2．

5．（玻璃板生產線上割刀的走向）玻璃生產線上，寬9ｍ的成型玻璃板以2 m/s的速度連續不斷地向前行進，在切割時，金剛鉆的走刀速度為10m/s。為了使割下的玻璃板都成規定尺寸的矩形，金剛割刀的軌道應如何控制?切割一次的時間多長?

6．（2002年高考全國理科綜合題）（蹦床中網對運動員的作用力）蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目，一個質量為60kg的運動員，從離水平網面3.2ｍ高處自由下落，著網后沿豎直方向蹦回到離水平網面5.0ｍ高處。已知運動員與網接觸的時間為1.2ｓ，若把在這段時間內網對運動員的作用力當作恒力處理，求此力的大小（ｇ＝10ｍ/s2）． 7．（交通事故的檢測）在某市區內，一輛小汽車在公路上以速度v1向東行駛，一位觀光游客正由南向北從斑馬線上橫過馬路。汽車司機發現游客途經D處時，經過0.7s作出反應緊急剎車，但仍將正步行至B處的游客撞傷，該汽車最終在C處停下，如圖4所示。為了判斷汽車司機是否超速行駛以及游客橫穿馬路的速度是否過快，警方派一警車以法定最高速度vm＝14.0m/s行駛在同一馬路的同一地段，在肇事汽車的起始制動點A緊急剎車，經14.0ｍ后停下來。在事故現場測得AB＝

圖4 17.5ｍ，BC＝14.0ｍ，BD＝2.6ｍ．肇事汽車的剎車性能良好，問：

（1）該肇事汽車的初速度 vA是多大?（2）游客橫過馬路的速度是多大?

8．（雜技“頂桿”表演）表演“頂桿”雜技時，一人站在地上（稱為“底人”），肩上扛一長6ｍ、質量為5kg的竹竿。一質量為40kg的演員在竿頂從靜止開始先勻加速

22再勻減速下滑，滑到竿底時速度正好為零。假設加速時的加速度大小是減速時的2倍，下滑總時間為3s，問這兩個階段竹竿對“底人”的壓力分別為多大?（g取10m/s2）

9．神舟五號載入飛船在繞地球飛行的第5圈進行變軌，由原來的橢圓軌道變為距地面高度h=342km的圓形軌道。已知地球半徑R=6.37×103km，地面處的重力加速度g=10m/s2。試導出飛船在上述圓軌道上運行的周期T的公式（用h、R、g表示），然后計算周期T的數值（保留兩位有效數字）。參考答案

1．Ｄ

2．Ｃ

3．3.9ｍ／ｓ

4．1.6×102ｍ

5．與玻璃運動方向夾角??arccos 0.92s

6．解析 將運動員看作質量為m的質點，從h1高處下落，剛接觸網時速度的大小v1＝2gh1（向下）．

彈跳后到達的高度為h2，剛離網時速度的大小為

15ｖ2＝2gh2（向上）.速度的改變量Δv＝v1＋v2（向上）.以表示加速度，Δt表示運動員與網接觸的時間，則Δv＝aΔt．接觸過程中運動員受到向上的彈力F和向下的重力mg，由牛頓第二定律得F－mg＝ma.由以上各式解得

F＝mg＋m·（2gh1＋2gh2）/Δt），代入數值得 F＝1.5×102Ｎ．

點評 本題與小球落至地面再彈起的傳統題屬于同一物理模型，但將情景放在蹦床運動中，增加了問題的實踐性和趣味性。本題將網對運動員的作用力當作恒力處理從而可用牛頓第二定律結合勻變速運動公式求解。實際情況作用力應是變力，則求得的是接觸時間內網對運動員的平均作用力。

本題在得出v1、v2后，也可在接觸時間內對運動員應用動量定理，從而求得作用力F。7．解析（1）警車和肇事汽車剎車后均做勻減速運動，其加速度大小a??mgm??g，與車子的質量無關，可將警車和肇事汽車做勻減速運動的加速度a的大小視作相等。

對警車，有vm2＝2as；對肇事汽車，有vA2＝2as′，則

vm2/vA2＝s/s′，即vm2/vA2＝s／(AB＋BC)＝14.0／(17.5＋14.0)，故 vA?17.5?14.0vm?21m/s．

14.0（2）對肇事汽車，由v02＝2as∝s得

vA2／vB2＝(AB＋BC)／BC＝(17.5＋14.0)／14.0，故肇事汽車至出事點Ｂ的速度為

vB＝

14.0vA＝14.0m/s．

17.5?14.0肇事汽車從剎車點到出事點的時間

t1＝2AB／(vA+vB)＝1s，又司機的反應時間t0＝0.7s，故游客橫過馬路的速度

v′＝BD／t0＋t1＝2.6／(0.7＋1)≈1.53m/s。

從上面的分析求解可知，肇事汽車為超速行駛，而游客的行走速度并不快。點評：本題涉及的知識點并不復雜，物理情景則緊密聯系生活實際，主要訓練學生的信息汲取能力和分析推理能力。

8．解析 設竿上演員下滑過程中的最大速度為v，加速和減速階段的加速度大小分別為a1和a2，則

a1＝2a2.①

由vt/2＝h，得ｖ＝2h/t＝2×6/3＝4m/s，以t1、t2分別表示竿上演員加速和減速下滑的時間，由v＝a1t1和v＝a2t2，得（v/a1）＋（v/a2）＝t1＋t2＝t，即（4/a1）＋（4/a2）＝② 由①、②兩式解得 a1＝4ｍ/s2，a2＝2ｍ/s2。

在下滑的加速階段，對竿上演員應用牛頓第二定律，有mg－f1＝ma1，得f1＝m（g－a1）＝240Ｎ．對竹竿應用平衡條件，有f1＋m0g＝N1．從而，竹竿對“底人”的壓力為

N1′＝N1＝f1＋m0g＝290Ｎ．

在下滑的減速階段，對竿上演員應用牛頓第二定律，有f2－mg＝ma2，得f2＝m（g＋a2）＝480Ｎ．對竹竿應用平衡條件，有f2＋m0g＝N2．從而，竹竿對“底人”的壓力為 N2′＝N2＝f2＋m0g＝530Ｎ．

點評：本題的求解應用了勻變速運動公式、牛頓運動定律和力的平衡條件，確定竿上演員加速、減速下滑時的加速度大小，是求解問題的關鍵。

9．解：設地球質量為M，飛船質量為m，速度為v，圓軌道的半徑為r，由萬有引力和牛頓第二定律，有 ?Mmv2Gr2?mr

T?2?rv

地面附近GMmR2?mg 由已知條件 r=R+h

?2?(R?h)3解以上各式得 TR2g 代入數值，得 T=5.4×103s

第五篇：生活中的典型力學應用問題

生活與工程中的典型力學應用

摘要：工程地質力學以工程為自身的方向，地質為研究對象，通過很過相關的力學方面的手段和方法來研究我們沒有解決的各種問題。因而這是涵蓋了很多方面和學科的學科，是地質學、力學、以及相關工程學科的綜合學科，是力學在生活與工程中的經典應用。

關鍵詞：力學；工程；地質體；工程地質力學。力學作為一個貫穿各類學科的基礎學科，在工程和實際生活中都承擔著舉足輕重的角色。力學結構的完美構造才能保證一個工程或者一個物品的正常使用，反觀，如果最基礎的力學結構出了問題，會對我們的整體結構造成很嚴重的影響，甚至會有無法挽回的巨大損失。只有保證最基礎的力學結構，我們所構建的整體才能更加完美。而在我們的實際生活和實際工程中，工程地質力學又是一個很典型的力學應用，它是地學和力學的結合，是需要我們不斷開拓、不斷創新、不斷發展的一門學科，但是它在目前的研究中又有著些許難以解決的復雜問題。

那么何為地質力學呢？地質體是由賦存于一定地質環境中并按照某種 結構排列的巖石、土和水組成的。它具有非連續、非均勻、流–固耦合以及未知“初【1】始”狀態的特性。工程地質力學以工程為自身的方向，地質為研究對象，通過很過相關的力學方面的手段和方法來研究我們沒有解決的各種問題。因而這是涵蓋了很多方面和學科的學科，是地質學、力學、以及相關工程學科的綜合學科，但主要還是研究工程地質力學的相關問題。在實際的工程中，對很多課題的研究過程中也遇到了很多難以解決的問題，例如，關于地質力學特征和幾何特性的勘測和研究。在我國的工程地質力學中，研究的內容主要包括三方面，分別是相關

【2】的 儀器、力學參數的測量以及對參數的研究方法。

工程地質力學主要著眼于解決地下工程問題和地面工程問題。前者，即地下

【3】工程問題，主要面臨的問題就是高地應力下的地質體因卸荷而發生的破壞。后者，即地面工程力學，主要面臨的問題大部分都是在重力和水力等自然力的作用下，所導致的地質體破壞【4】。地質工程在建造之前必須對當地的地質情況進行準確的勘測嗎，在確定各方面數據都沒有問題的時候才能進行工程建造，但是在當前的實際工程中，會有很多情況因為資金問題縮減在最開始的勘測方面的支出，以至于會造成數據的不精確性，在后面的工程中，會對有些項目的進行造成一定的阻礙，而工程地質力學應該著眼于更好地解決這些問題，最大化及最優質地解決包括地上地質問題以及地下地質問題在內的各種基礎問題。目前我們進行這種勘測最常用的就是直接鉆孔開挖法和位移監測法【5】。但在現在的實際建設中，僅僅用這兩種方法是不能滿足的，新的地質力學勘測方法需要替代這種傳統的方法。而工程地質力學的研究方法又有以下幾個步驟：上、下限解定理與解析解，包括模型試驗、模擬實驗以及巖體力學性能測量的室內實驗研究，現場地質調查與現場監測和最后的數值模擬。

以上對工程地質力學以及應用中的各種問題的分析與簡單研究討論，可以明顯看出地質體的復雜性，而它的復雜性決定了我們對工程地質力學的研究方法必須要創新，只有這樣我們目前面臨的各種復雜、難以解決的問題最后才會迎刃而解，并且這樣的創新可以不斷提高我國地質工程建設的水平。我相信隨著我們國家科學家們的共同努力我們會在這方面取得更加矚目的成績，會走在世界前列。然而，影響這種力學與地學結合的因素主要包括與力學相關的基本理論的發展、勘測技術以及大型工程建設對藝術和整體效果的要求。單單通過力學來研究結構復雜的地質體，簡單的模型試驗下得到的實驗結論并不足以解釋地質結構的種種特征以及難以滿足地質工程對技術和精度的高度要求。很多數值計算結果的計算參數是通過科學家們有限次試驗得到的經驗而估計的，計算得出的數據和結果也就只有簡單的參考價值，始終不會超出工程師的經驗所能判斷的范疇，只能局限在這一小塊領域，超出了經驗判斷就會無解；那么我們應該如何擺脫這種局面呢？我想這需要我們將地學和力學的結合與彼此的滲透融合并以解決實際工程問題

【6】 為目標和努力的方向。參考文獻： 【1】【6】李世海，李曉，劉曉宇.工程地質力學及其應用中的若干問題【J】.巖石力學與工程學報，2006，25（6）：1125-1140.【2】【3】【4】【5】劉振剛，郭坤.關于工程地質力學及其應用中的若干問題【J】.民營科技，2013，7：206.