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力学分析的方法(合集7篇)

时间:2023-06-13 16:14:48
力学分析的方法

力学分析的方法第1篇

关键词: 力学 弹力 摩擦力 分析

力学是高中物体重要知识,占到高考内容40%以上。要学好力学,首先必要对物体做出正确的受力分析,而受力分析又是力学知识的重点、难点,且伴随着整个高中阶段。所以如何使学生很好掌握物体受力分析是学好力学的要点。在受力分析中,弹力、摩擦力分析又是难中难点,这是因为弹力是物体发生形变产生的,而形变有明显不明显之分。不明显形变我们无法看出其形变的情况,这时要分析互相接触的物体之间是否有弹力存在,就必须另找方法。在摩擦力中静摩擦力发生在互相接触且有相对运动趋势之间物体,同样物体的运动趋势不明显,物体间到底有没有发生相对运动趋势,要判断清楚也非常困难。下面我结合例题来探讨,如何分析这两种力。

一、利用弹力、摩擦力的条件,运用假设法,二力平衡判断

例1:一表面光滑小球放置在竖直板与固定的斜面之间,如图,试判断小球与挡板之间是否存在弹力?

解:所谓假设法就是假设互相接触物体之间没有力的作用,物体的原有的运动状态不会发生变化。假设挡板对小球没有弹力,撤去挡板后小球不能静止在斜面上,原有状态改变,假设不成立,小球受到挡板对它的弹力.

例2:如图,三个物体A、B、C叠在水平面上,其中B物受到水平向右F=3N恒力作用,整体保持静止,试分析A、B、C之间是否存在摩擦力及C与地面之间摩擦力情况.

解:对整体A、B、C受到F恒力作用而静止,由二力平衡可知:地对C有水平向左,F=3N的静摩擦力对C同样由二力平衡可知,C受的B对它水平向右F=3N的静摩擦力的作用,同样可知A、B之间不存在摩擦力.

二、运用物体的平衡条件分析弹力摩擦力

例1:如图,质量分别为m、m(m>m)物体用一根细线连接跨过定滑轮保持静止,不计轮与绳之间的摩擦力,试分析地面对m的弹力.

解:m静止,合力为零,即绳的拉力T=mg方向是竖直向上。m也保持静止,合力为零,而绳的拉力T=mg

例2:一物体放在一个倾角为θ,固定斜向上受到一平行斜面向上的拉力保持静止,试分析物体受力情况。

解:物体静止处于平衡状态,合力为零,由题意可知物体一定受到重力,斜向对它的支持力和已知力F如图,那么物体是否受斜面对它摩擦力呢?

①当mgsinθ=F时,重力、弹力、拉力合力为零,无摩擦;

②当mgsinθ>F时,重力、弹力拉力合力不为零,物体心受摩擦力大小F=mgsinθ-F方向沿斜面向上。

③当mgsinθ

三、根据物体运动情况,结合牛顿运动定律分析弹力、摩擦力

例1:如图所示,a、b、c三块木块叠放在光滑的水平面上,在b上施加水平向右的恒力,使其做加速运动,运动中三木块保持相对静止,试判断a、b、c所受摩擦力,以及b、c所受摩擦力大小关系。

解:因a、b、c相对静止,整体具有相同的加速度,由牛顿第二定律可知,加速度方向水平向右。利用隔离法可知:c受到水平向右的合力,从图中可知,c应受到a对它水平向右静摩擦力F,由牛顿第三定律得知,a受到c对水平向左的静摩擦力,而a的加速度方向水平向右,所得a受到b对它水平向右的静摩擦力,且F>F,同样由牛顿第三定律得知,b受到a对它水平向左的静摩擦力。

例2:如图所示,一木箱以初速度上。沿斜面上滑,箱内有一光滑球,则下列判断正确的有()。

A.若斜面光滑,球对木箱的甲壁有压力

B.若斜面粗糙,球对木箱的乙壁有压力

C.若斜面光滑,球对木箱的甲、乙两壁都没有压力

D.若斜面粗糙,球对木箱的甲壁有压力

解:若斜面光滑,对整体受到重力和斜面的支持力整体有沿斜面向下的加速度,即减速上升,加速度a=gsinθ,小球的加速度方向也沿斜面向下,大小a=gsinθ,由牛顿第二定律可知,小球F=mgsinθ。所以小球不受甲乙两壁对它的压力,牛顿第三定律可知,球对甲、乙两壁无压力,A错C对。

力学分析的方法第2篇

方法一:从力的概念和特点出发分析

在力学中,我们都知道力是物体对物体的作用;物体间力的作用是相互的,也就是说力是发生在两个物体之间的,这两个物体都同时扮演受力物体和施力物体两个角色,所以在对物体进行受力分析时作用在物体上的力是否存在,就要看这个力的施力物体和受力物体是否同时存在,如果都存在就证明这个力是存在的;如果找不到这个力的施力物体就证明这个力是不存在的。

方法二:从力的作用效果出发分析

物体在受到力的作用时会产生两种不同的作用效果,分别是力可以使物体的形状发生改变;力也可以改变物体的运动状态,既然力的作用可以使物体产生形状改变或运动状态改变,那么如果物体有相应的作用效果产生的话,就证明物体受到了力的作用,此时在分析物体受到什么力的作用也就好分析了。

方法三:从力的平衡角度分析

作用在同一物体上的两个力,如果它们大小相等,方向相反且作用在同一直线上时,这两个力就是一对平衡力,物体在平衡力的作用下将处于平衡状态,即物体将处于静止状态或物体将做匀速直线运动,此时物体所受到的力的合力为零,反过来说,如果物体处于平衡状态时,它所受到的力必然是平衡力,受到的所有力的合力也必然为零,也就是说,只要知道物体处于静止或匀速直线运动,就可以确定物体在竖直或水平方向上最少应该受到两个力的作用,并且这两个力的大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上,而且如果能够确定其中一个力的大小和方向就必然能确定另外一个与它平衡的力的大小和方向,当然这种方法也适合多个力平衡的情况,这时可以通过物体受到力的合力为零这一等式来确定各力的大小,三种受力分析的方法中第三种方法的应用将是最广泛的,尤其在初中阶段确定摩擦力的大小不是通过公式计算而是通过二力平衡的关系大小来确定,

以下将通过几个实例来讲解以上各种受力分析方法的应用。

例1如图1所示,用弹簧测力计拉动水平桌面上的物体。使其作匀速直线滑动,以下叙述中的两个力属于一对相互作用力的是

A.弹簧测力计对物体的拉力与物体所受的重力

B.弹簧测力计对物体的拉力与桌面对物体的摩擦力

c.物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力

D.物体对桌面的压力与物体所受的重力

分析此题中的相互作用力就可以通过力的概念和特点加以分析确定,题目中的弹簧测力计和物体是相互施加力的两个物体,物体和桌面也是相互施加力的两个物体,这相互施加力的两组物体都是同时扮演施力物体和受力物体的角色,也就是说,弹簧测力计对物体施加拉力的同时,物体也对弹簧测力计施加拉力;物体对桌面施加压力的同时桌面也对物体施加支持力,这相互作用的两个力的受力物体是两个物体而不是同一个物体,而且这两个力的方向应该是相反的,所以以上四个选项中的两个力中受力物体是不同的两个物体,且两个力的方向相反的就是正确答案,所以答案是:c

例2“福娃”是2008北京奥运会的吉祥物,图2展示的是几幅福娃小运动员在奥运会上的运动形象,说出这四幅图中共同反映的一个物理知识:

分析此题中的四幅图中都有物体的运动状态的改变,而物体运动状态的改变是力的作用效果之一,这就表明物体都受到了相应的力的作用,所以这四幅图中共同反映的物理知识是力可以改变物体的运动状态。

例3

一物体在两个力的作用下做匀速直线运动。已知该物体所受到的重力为3牛,则另一个力的大小及方向

A.一定等于3牛,方向竖直向上

B.一定大于3牛,方向竖直向上

c.可能小于3牛,方向竖直向下

D.可能大于3牛,方向竖直向下

分析

从题目中可知物体在两个力的作用下做匀速直线运动,则物体所受的两个力是一对平衡力,它们大小相等,方向相反,作用在同一直线上;又已知重力的大小是3牛方向是竖直向下的,所以与重力平衡的另一个力的大小也是3牛,方向竖直向上,所以答案为A

例4

一个人用力沿水平方向推一辆汽车,没有推动。这是因为。

A.水平推力与车的重力相比很小,所以推不动

B.水平推力小于车所受摩擦力,所以推不动

C.此人对汽车的推力小于汽车对他的作用力,所以推不动

D.汽车水平方向受一对平衡力的作用,所以推不动

分析:此题中在推力作用下汽车没有被推动表明汽车处于静止状态,也就是平衡状态之一,这可以推出汽车水平方向上受到一对平衡力的作用,除了推力以外还应该有地面对汽车施加的摩擦力,而且这两个力大小相等,方向相反。作用在同一直线上,所以答案应该选D.

例5

放在水平长木板上重20牛的木块,受到水平向右、大小为10牛的拉力作用,沿水平方向做匀速直线运动。这时木块受到的合力为——牛;当拉力增大到15牛时。木块受到的合力为——牛,方向是水平——。

力学分析的方法第3篇

关键词: 力学问题 整体法 隔离法

我们在解决力学问题时,往往遇到这样一类情况:题中被研究的对象不是单一的某个物体,而是互相关联的几个物体组成一个系统。解这一类问题,一般采用隔离法。即把整体的某一部分(如其中的一个物体或一个物理过程)单独从整体中抽取出来,进行分析研究。但对这类问题单用隔离法往往很难求得结果,解决过程也十分繁复,甚至无从下手。这时,我们不妨试用整体法,即把问题中所涉及到的多个物体、多个过程、多个未知量作为一个整体来考虑。这样做,往往能使原来很难求解的问题简单化,原本无从下手的问题也迎刃而解。隔离法的优点是:容易看清单个物体的受力情况,问题处理起来比较方便、简单,便于理解。整体法的优点是:通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况,从整体上揭示事物的本质和变化规律,从而避开中间环节的繁琐推算,能够灵活地解决问题。整体法和隔离法是力学部分常用的解题方法,可以先隔离再整体,也可以先整体再隔离,这就是整体法与隔离法的综合应用。

一、隔离法

隔离法就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来,作为研究对象,只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力,不考虑对象对其他物体的作用力。

例1:如图1所示,在光滑的水平面上,有等质量的五个物体,每个物体的质量为m。若用水平推力F推1号物体,求:

(1)它们的加速度是多少?

(2)2、3号物体间的压力为多少?

解题策略:因各个物体的加速度相同,可以五个物体整体为研究对象求出整体的加速度,再以3、4、5号物体为研究对象求出2、3号物体间的压力。

二、整体法

当整体都处于静止状态或一起匀速运动时;或者系统内一部分处于静止状态,另一部分匀速运动时。整体都平衡,整体内每个物体所受合力为零,整体所受合力也为零。这样,根据整体的平衡条件,就可以确定整体或某一个物体的受力特点,可用整体法求解。根据不同情况,我们可以将整体法细分为以下三类。

1.多个物体的整体

当系统内各个物体的加速度相同或系统内只有一个物体有加速度,并且问题不涉及系统中某个物体的力和运动时,可用整体法求解。

例2:在粗糙水平面上有一个三角形木块a,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量m和m和木块b和c,m>m,如图2所示,已知三角形木块和两物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块()。

A.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右

B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左

C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确定,因为m,m,θ,θ的数值并未给出

D.以上说法都不对

解析:这样类型的问题优先选用整体法,根据整体受力平衡,则很容易判断水平面对三角形木块摩擦力为零,且弹力等于整体的重力之和,所以选项D正确。

2.多过程的整体

当所求的物理量只涉及运动的全过程时,可对整个运动过程进行研究。

例3:质量为m的人原来静止在甲船上,乙船上无人。甲、乙两船质量均为M并静止在水平面上。现甲船上的人水平跳到乙船上,而后再跳回甲船。求两船速率之比v∶v。

解析:本题涉及的物理过程有:①人跳离甲船;②人跳到乙船;③人跳离乙船;④人跳回甲船。每个过程都可用动量守恒定律列方程。如此求解,实在麻烦。若用整体思维方法,把人和甲、乙两船当成整体,对从起跳到跳回的4个过程统筹分析,当成一个大过程,则该大过程仍满足动量守恒定律。

对整个过程0=(M+m)v-Mv

有:v∶v=M∶(M+m)

3.未知量整体

例4:有一电源,其内电阻甚大,但不知其具体数值。有两只电压表V和V,已知两只电压表的量程均大于上述电源的电动势,但不知两只电压表内电阻的大小。要求只用这两只电压表和若干导线、开关组成电路,测出此电源的电动势。试说明你的办法。

解析:本题不同于一般的计算题,是一个设计性实验题,已知条件少,难度大。但可这样思维,要测出电源的电动势,又有两只电压表,如果两只电压表并联在电源上,读数相同,没有多大意义;如果两只电压表串联在电源上,读数不一定相同,读出读数,可列出与电动势的关系式,但一个方程解不出来。自然会想到再用一只电压表测量,又可得到一个方程,并对其中两个未知量看成一个整体,就能测量并求得电源的电动势了。

解析:先将两只电压表、电源和电键串联连接成如图3所示电路,读出两电压表的读数U、U,再将电压表V、电源和电键串联连接成如图4所示电路,读出电压表的读数U,可列出下列方程:

将r/R整体看成一个未知数,可得

三、隔离法与整体法的交叉运用

整体法和隔离法是力学部分常用的解题方法。可以先隔离再整体,也可以先整体再隔离。这就是整体法与隔离法的综合应用。

例5:有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙;OB竖直向下,表面光滑,AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图5所示。现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡。那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是()。

A.N不变,T变大B.N不变,T变小

C.N变大,T变大D.N变大,T变小

解析:选小环P和Q及细绳整体为研究对象,在竖直方向只受重力和支持力N的作用,所以环移动前后系统的重力不变,则N也不变。再用隔离法取小环Q为研究对象,其受力如图6所示,所以有Tcosα=mg。由于P环左移后α变小,因此T也变小。正确答案为B。

力学分析的方法第4篇

关键词:工程结构;工程力学;评价;实训教学;

中图分类号:TB12-4 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-08-00-02

工程力学是人们对工程实际问题的分析研究、不断的总结经验而逐步发展起来的一门自然科学理论。《工程力学》教科书中,从工程力学的基本概念、基本公理讲起,逐步深入。例题也是经过简化抽象出的力学模型,其结构、约束、载荷都是典型化、标准化的,而没有说明力学模型是如何从工程实例中简化抽象出来的。目前,国内高等院校中的机械工程、土木工程、航空工程及相关专业普遍开设工程力学课程,所用教材大同小异,不同程度地存在理论脱离实际的问题。学习了工程力学课程后的大学生们,能够基本理解和掌握工程力学的基本概念、基本理论和基本方法。但是,当遇上工程实际问题时,就会感到茫然不知所措。因为工程实际问题都是较为复杂的结构,不是教科书中的标准拉杆、标准简支梁,各结构间的连接方式有焊接、铰接,不是书中标准的约束形式,载荷也不是给出的,需要去调查或实测,无法直接应用工程力学理论去分析研究,不知如何下手。这也是新毕业大学生就业难的原因之一。

理论脱离实际,大学生们缺乏解决工程实际问题的能力这个问题,明显地摆在各工科高等院校面前,摆在高校各级领导、广大教师和学生面前,急待解决。

通过专业课学习解决理论关系实际问题当然是一个有效途径。但是,受到教学时间、教学内容等诸多因素的限制,只靠在大学后期阶段的几门专业课学习是解决不了问题的,而且已显为时较晚。那么,强调要在大学教学的全过程中贯彻落实理论联系实际的思想并硬性规定,在技术基础课中安排一定学时的工程实训教学,是完全必要的。

一、问题

如何搞好工程实训教学?这个问题又摆到了任课教师的面前。

如何做到从工程实际中简化抽象出力学模型是搞好工程力学实训教学的关键一环,也是最基本的内容。而在普通工科高等院校中,过去和现在都没有搞过这类实训教学,无可借鉴。但我们可从以下三方面去探索:第一,听取老大学生的实际工作经验;第二,认真分析已有力学与工程实际的关系;第三,借鉴相关学科知识。经过边探索、边实践、边总结,归纳总结出了从工程结构分析开始,从中离散出简单构件,再简化抽象出力学模型,进而进行力学分析计算,得到结论及给出对原工程结构设计的评价及改进意见,这样一个对工程结构进行工程力学分析全过程的方法。现以流程图的方式表达如下:

工程结构力学分析流程图

对上述流程图简要说明如下:

㈠在对工程结构进行力学分析、对构件、约束、载荷进行简化抽象时,应遵循以下原则:

1.分清主次,注意转化。既要抓住主要因素,略去次要因素;同时要注意,在一定条件下,有些次要因素可能转化为不可忽略的重要因素。

2.雅俗对照,约定俗成。即要把理论(雅)的东西和工程实际(俗)的相关东西进行比对,形成相应的简化关系;特别是有些已经形成定式的简化结果(如木结构连接就简化成铰接),就不能再变了。

3.由繁而简,先分后和。工程结构都比较复杂,直接对构件整体作力学分析是很困难的。一般应先分析结构的构成及各构件间的连接方式;然后,将构件间的连接方式作为相互的约束进行简化处理,离散出简单构件;进而对构件及相关载荷进行简化,得到力学模型。在对力学模型进行力学分析后,再回到整个结构中,作综合的分析处理。

㈡力学模型三要素。简化抽象出的力学模型必须具备三个要素:构件、载荷和约束,缺一不可。

㈢力学分析三要点。应用力学理论和方法进行分析研究有三个出发点:强度、刚度、和稳定性,并分别给出结论。

㈣综合评价三方面。对各构件分析后,再回到对工程结构整体的分析评价,应用工程标准和力学标准进行安全性、经济性和科学性三个方面的评价。

㈤在得出了对原工程结构的评价之后,自然会产生对原设计的改进意见。

依据上述分析方法,我们“挂壁床”、篮球架、纲目结构桥、吊扇、桌连椅等多种工程结构进行了工程力学分析研究;更准确地说,也是在进行分析时,不断地归纳、总结、完善分析方法。现以“挂壁床”为例,说明分析的全过程。

“挂壁床”是烟台南山学院学生宿舍中普遍使用的学生用床,如图所示。

该床由三部分组成:两个床头、一个床身。床头是一根50×50×4的角钢弯成直角的两边,与一根外径35mm圆钢管弯成直角的两边焊接成的矩形框架,框架中还焊有3根外径为20mm的圆钢管。床身是2根40×40×3的角钢由5根外形为20×20的方钢管焊接在一起而形成。由4根M8的螺栓将床身和床头连接在一起形成了整床;又各用2个膨胀螺栓(M16)将床头固定在墙上,形成了“挂壁床”。

根据床的结构和连接方式,拆开4个M8的螺栓,即可将床离散为三个简单构件,即两个床头和一个床身。这是第一步。第二步,将已离散出的较简单构件转化为力学模型。先看床头,它一端固定在墙上,相当于固定端,另一端自由;当人坐在床沿上时,人的体重将由床身传至与之相连接的床头自由端处;于是就得出了在自由端作用有集中力的悬臂梁。床身即可视为两端铰支、受有几个集中力作用的简支梁。考虑到几个人同时坐在床沿上的情况较多、而且此时床沿角钢比墙边角钢承受更大载荷,处于较危险状态,应予重点分析。考虑到两根角钢要同时发生弯曲变形,而且变形之差比连接两角钢的方钢管尺寸小得多(约1%),两角钢间的相互作用很小,可以略去。于是就得到了以床沿角钢为简支梁、其上有几个集中力作用的力学模型。到此即完成了力学模型的简化抽象工作。

接下来的是对载荷的分析。当一个人坐在高度为0.5m的床沿上时,两脚放在地面上,地面会分担体重的20%左右,墙边角钢也会分担体重的20%左右,余下的60%由床沿角钢承担。常见的较严重的情况是4个学生同时坐在床沿上。由于床板的作用,会使4个人的体重的60%平均地分配到5根方钢管与床沿角钢的焊接处。以每个大学生体重为600N计,则可视为简支梁上作用有5个290N的集中力;而总重量的一半以集中力的方式作用在悬臂梁的自由端,约为720N。

载荷确定后,即可进行强度及刚度分析计算。对于悬臂梁,集中力对固定端处的弯矩Mmax = 612N・m,由此引起对固定床头的上部螺栓的拉力1.5KN。据查,该螺栓的许可拉力为21KN,可见其强度储备很大。对于简支梁,最大弯矩Mmax=304N・m,角钢的抗弯截面系数W2 = 1.23×10-6 m3,则σmax = 245MPa,梁中点的最大挠度ω=13 mm。我们还对4人坐床沿时的变形进行了实测:悬臂梁自由端挠度为2.1 mm,简支梁中点挠度为15 mm。上述实测挠度值与计算结果完全吻合。由此可以认为,我们所进行的力学模型的简化抽象以及对载荷的估计是基本正确的。

根据上述分析,可对“挂壁床”作出评价及提出改进意见。

二、评价

设计思想新颖,结构合理,经济实用,安全可靠。床头结构设计巧妙,既有很高的承载能力,又是很好的床头护栏;而且用于固定床头的膨胀螺栓有很大的强度储备。床身的强度和刚度能满足一般正常要求,但在严重情况下(如4、5人同时坐在床沿上),强度和刚度都显不足;而且变形较大且不均匀时,会引起很大噪声,影响休息。

三、改进建议

针对上述例子分析,为增加“挂壁床”强度和刚度,提出下列建议:

1.将床沿角钢由40×40×3改为40×40×4,既不改变外观情况,又可增大强度和刚度,可使4人同时坐床沿时的最大应力降至190MPa,最大挠度降至10mm。

2.将固定用螺栓穿墙双挂。即把相邻两宿舍的两张床背靠背地用同一根螺栓固定在同一面墙上,既节省材料,又大大提高了防地震能力。

以上只是对工程结构的力学分析方法和工程力学实训教学的初步探索。还需要逐步提高水平,把实训教学活动提升到实训教学课的高度上来。

参考文献:

[1]蒙晓影.工程力学[M].大连:大连理工大学出版社,2008

力学分析的方法第5篇

关键词:化学计量;量值溯源;分析

引言

化学计量仪器是监测物质的组成、结构和某些物理特性的仪器,在检验检测机构中应用十分广泛。对于一些化学计量仪器,有技术规范或者标准作为参考,可以正确操作仪器,准确采集数据,确保检测的准确性,但是在日常的检定测试中,也存在一些标准缺失的问题,因此急需一些科学的解决方法,来提升化学计量仪器的溯源能力。

1 化学计量仪器的分类

按照化学检测的理论原理和检测对象,化学计量仪器一般分为以下几种类型。

1.1 电化学仪器

在检测检验中,较为常用的有酸度计、电解仪、离子计、电导率仪等,通过这些仪器,测试检测对象的电化学性质,包括电位、电导、电流、电量等数据。

1.2 分子光谱仪器

常见的仪器有不同性质的分光光度计,傅里叶红外光谱仪以及磷光光谱仪等。通过这些仪器,主要用来检测物质含量,也可以通过仪器检测确立复杂化合物的结构。

1.3 原子光谱仪器

比较有代表性的仪器有原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪等,主要原理就是按照物质原子在获取能量之后,可以由基态跃迁至激发态,从而导致辐射光强度发生变化,同时特殊光谱的强度又和发光物质的含量有着定量关系。

1.4 色谱仪

主要仪器有多种系列的气相色谱仪、液相色谱仪以及离子色谱仪。其设计原理是按照物质在固定相和流动相质监存在差异,从而导致混合物中不同成分相互分离。

1.5 气体分析仪器

这种仪器与日常生活十分贴近,在环境监测、安全防护等方面得到广泛使用,它的原理虽然很多,但是归根结底都是将检测样品与光电磁热等发生作用后,导致气体分子产生物理化学特性的变化,通过这一原理设计出气体分析仪器。

常用的化学计量仪器还有波普类仪器、质谱仪器以及物理特性仪器,这里不再一一介绍。

2 化学计量仪器的特点

2.1 规格种类多

以分光光度计为例,它又可以分为可见分光光度计、紫外分光光度计、红外分光光度计、近红外分光光度计等不同类型,从结构上又区别为滤光、单光束、双光束、全差示分光光度计等不同规格。

2.2 结构原理多样化

化学计量仪器是按照物质的物理化学特性,将其通过不同途径转化为光电磁热等量化信号而进行设计制造的,原理各异,数据处理及控制也不同。即使一类仪器,它们的结构也不尽相同,比如说电导率仪器,它们的结构就有棒式、三针、五针、九针的。

2.3 依据标准物质进行量值溯源

少部分仪器有实物标准,如分光光度计可以用滤光片、标准汞灯,大部分化学计量仪器是没有实物标准的,需要标准物质来实现量值溯源。作为一种标准量具,标准物质异于实物标准,它是与化学计量仪器一对一专用的,也就是说不具有通用性。面临种类繁多,结构多样的化学计量仪器,确实面临标准物质缺失的问题,下一节将进行介绍。

3 化学计量仪器溯源能力面临的问题

根据上一节分析的化学计量仪器的特点能够得出,除了一些仪器有“实物标准”量具,比如分光光度计,能够进行直接测量,其他的都需要根据标准物质进行量值溯源和传递。所以,标准物质的配备与使用对于化学计量仪器的溯源有着十分关键的作用。化学计量仪器溯源的保证还可以根据坚定规程和标准规范,这是一个技术依据,我国有120类化学计量奇异的检定规程或校准规范。

虽然有标准物质、检定规程和校准规范的溯源保证,但是随着化学计量仪器的不断发展、更新换代以及新的仪器的不断涌现,呈现出智能化、信息化、灵敏度高的特点,现有规范和规程具有一定的滞后性,对化学计量仪器的溯源带来一定的困难,需要科学的方法来提升溯源能力。

4 提升化学计量仪器溯源能力的方法

本节重点介绍几种化学计量仪器溯源能力的方法,并说明每一种方法适用的情况。

4.1 比对法

当标准物质的性质和量程出现无法满足需要的问题时,可以采用比对法进行溯源。比如一种测量水质的仪器--在线电导率仪,它的量程≤20uS/cm,然而我国标准溶液都是≥133.220uS/cm,面临着量程无法满足量值溯源的问题。在美国,已经出现量程为520uS/cm的标准溶液,但是该溶液如果接触到空气,就会出现量程变化很大的现象。通过比对方法,将美国的电导率仪用10020uS/cm的标准溶液进行校准处理,将此仪器作为标准与被被校准仪器串接,同时读数,得出校准结果。

4.2 替代法

当标准物质不能普遍适用的时候,可以采用替代法。比如,荧光检测器,用当前的规程所规定的标准物质就无法进行检定。又如色谱仪,虽然有标准物质可以作为量值溯源。但是一些色谱仪的色谱柱经常无法用于分离标准物质,在实际检测中,通常要将测试柱替代色谱柱。对于检测人员,有着较高的操作技能与实践能力的要求。需要把色谱仪的各个接头进行拆分重装,极易破碎或者漏气,还不易恢复。但是这都可以通过提高操作水平来实现。因此通过替代法对奇异进行重复性和检出限的校准,可以扩大标准物质的适用范围。

4.3 能力验证法

当标准物质出现空缺时,可以采用能力验证法。比如一些临床检验仪器,其标准物质归为生化领域,不易生产,因此经常使用自带质控样进行定期校准,而缺乏统一的标准物质。但是这些仪器关乎生命安全,务必要进行校准。通过能力验证法,可以解决这一问题。具体解决过程为,将某一待测的仪器作为标准,在不同实验室内用不同型号的仪器进行若干次测量,将测量结果进行平均取值,确定为准确值,作为校准的数值依据。

4.4 经典化学方法比较法

化学计量仪器是根据物质的化学物理特性来设计制造出来的,换句话说,每一个仪器,归根结底都是有相对应的化学反应原理。即使一些仪器,没有标准物质,没有检定规程和校准规范,也能够找到他们的经典化学方法。也就是说,用检验标准中规定的方法和试剂,用经典的化学分析方法检测出待检测物质的准确含量,将这个作为仪器校准的标准依据。

5 结束语

要确保化学计量器具的准确性,就需要进行量值溯源。当前量值溯源方法有标准物质、检定规程和校准规范来保证。但是化学计量仪器种类繁多,同一种类的结构规格又不尽相同,标准物质的“专一性”以及检定规程、校准规范的缺乏、滞后又难以适应量值溯源的需求。为保证化学计量仪器量值溯源的能力,除了这些传统方法之外,还应该探索一些方法,比如比对法、替代法、能力验证法、经典化学分析法,用于化学计量仪器量值溯源的实践,从而提升量值溯源的能力。

参考文献

[1]车义.影响气体超声波流量计计量精度的因素分析[J].科技创新与应用,2015,35:72.

[2]王静,彭菁,赵华堂,等.质检机构检测仪器设备管理工作探讨[J].科技创新与应用,2016,27:284

力学分析的方法第6篇

(1)明确研究对象。要确定我们分析的是哪个物体的受力情况。例1:质量为1.5t的汽车在前进中遇到的阻力是车重的0.05倍,汽车在水平地面上做匀加速直线动物时,5s内速度由36km/h增至54km/h.求汽车发动机的牵引力的大小(g取10m/s2). 【点评】要求出汽车发动机的牵引力大小,需要对汽车进行受力分析,所以研究对象为汽车。

(2)隔离。将所要分析的对象,从整个体系中隔离出来,或从物体中隔离出某一部分作为单独的研究对象。(当然,根据题意也可以把整个物体作为研究对象。)例2:在匀速行驶的磁悬浮列车里,小明将一小球放在水平桌面上相对桌面静止。关于小球运动与列车运动,下列说法正确的是( ):A.如果小球向前滚动,则磁悬浮列车在加速前进;B.如果小球向后滚动,则磁悬浮列车在加速前进;C.磁悬浮列车急刹车时,小球向前滚动;D. 磁悬浮列车急刹车时,小球向后滚动。【点评】这是一道由小球受力和运动判断列车运动性质的题,读完题后明白,结合小球的受力和运动情况确定汽车的运动情况较为简单。所以,虽然题中涉及的有火车和小球,但只需把小球从整个体系中隔离出来研究即可。

(3)作图。对研究对象按照一重力、二弹力、三摩擦力、四其他力(看是否有电、磁场力作用,如有则画出场力)的顺序进行分析。按照力的大小、方向、作用点,将它们一一画在受力图上。注意,只画性质力,不画效果力。例3:如图1所示,物体A、B、C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物体上,使A、B、C以共同速度向右匀速运动.那么关于物体受几个力的说法正确的是( ) :A.A受6个,B受2个,C受4个;B.A受5个,B受3个,C受3个;C.A受5个,B受2个,C受4个;D.A受6个,B受3个,C受4个。 【点评】 我们以物体A为对象来说明。在这三个物体中只有A接触的物体最多,相对较为复杂。由题意A受重力和支持力外,还将受到B、C给它施加的压力。但是,注意A物体给C施加的有摩擦力,所以A必定还受到C与它施加的向右的摩擦力。再者,由于A、B、C一起在地面上做匀速直线运动,故A还将受到地面给它施加的摩擦力f地,所以A共受六个力的作用。受力分析图如图2所示。同样,可分析出物体B和C,分别只受2个力和4个力。故答案选A.

(图1) (图2) (图3)

力学分析的方法第7篇

1. 合理创设情境,激发学生学习的兴趣,使学生愿学 情境教学是课程改革教学中的一项重要环节。创设教学情境的核心目的是激活学生的思维,创设有助于学生自主学习的问题情境,并且为学生提供恰当的思考空间。这才能达到你所预期的效果。

在教学工作中教师首先要转变观念,变“指挥者”为“引导者”。要从学生的兴趣出发去设计教学过程,引导学生积极主动地参与到学习过程中去进行自主学习活动。在教学过程中,要利用好教材列举的与我们生活息息相关的数学素材和形象的图表来培养学生的学习兴趣,才能把学生吸引到教学中去,才能使学生体验到学习的乐趣,进而增强学习的兴趣,主动的学习。如在教学《分数的初步认识》时,我通过同学们熟悉的生活问题分东西来创设情景,引出问题,学生的兴趣一下被调动起来了,使学生在想一想、分一分、看一看、说一说的学习活动中,培养了他们的观察能力,动手操作能力和语言表达能力,在快乐的气氛中进入新课的学习,使之整堂课学生的学习积极性都很高。因此,合理创设情境,不仅能够激发学生学习的兴趣,帮助学生理解教材内容,提高教学效率,而且能唤醒全体学生的认知系统,拓展思维,成为学习的主人。

2. 改进课堂教学,注重培养学生的自主学习能力,使学生乐学 新课程标准中明确指出:在课堂教学中要充分发挥全体学生的主体作用,以学生发展为基本,确保学生个体的自主学习、探索学习与合作学习的地位。学生是学习的主人,是课堂上主动求知主动探索的主体,教师是教学活动的组织者、指导者、参与者。教为学服务,教的过程要顺应学的过程,教的效果应体现为学的效果。所以教师要改变传统的教学方式,使学生从接受性学习向积极参与转换。在教学过程中教师应引导学生通过动手、动脑、动口等自主活动、独立地发现问题、分析问题、解决问题,并从中感受成功的喜悦,从而体验到主动学习的乐趣,使学生乐于学习。

改进课堂教学,使学生乐学。在教学实际操作中,一开始可以通过布置预习提纲的方法来进行,以后逐步过渡到只布置预习内容,让学生自己去读书、去发现问题,让学生课前对新知识有所了解。有些课上没有条件、没有时间做的活动,也可以让学生课前去做。如在讲圆的面积计算公式的推导过程时,我采用直观教学,先在纸上画了一个圆,把圆剪下来,再沿着圆心对剪,形成两个半圆,又把两个半圆对等地分成若干份,剪开,这个圆就变成了许多近似等腰三角形的小纸片了,接下来把这些小纸片拼一拼,就变成了近似的平行四边形了。在演示圆变成近似平行四边形过程中,动作比较慢,并适时做点说明,图形放高一些,并在学生中走动,让所有学生都看清圆变成近似平行四边形的全过程。因为演示得比较清晰,学生观察得比较仔细,学生很快得出圆的面积等于长方形的面积,学生借助以前掌握的长方形面积等于它的长乘宽的认知,推出了圆的面积计算公式。在整个教学过程中,我采用直观展示、抽象概括、演绎运用、动手实践等手段,紧紧围绕解决圆的面积计算展开,每一个环节都有一重点,这样环环相扣,直到问题解决。学生学习的兴趣浓厚、思维活跃,自主学习的意识增强了,学生学习的积极性提高了,学生都乐于参与到学习活动中。

3. 加强学法的指导,让学生学会学习 在数学课堂教学中,帮助学生掌握学习数学的方法,培养学习数学的能力,加强学法的指导尤其显得特别重要。作为乡村教师,我想谈谈自己是怎样进行学法指导的,我的主要做法是:

(1)向学生积极推荐。古人说:“学有法而无定法,贵在得法。”学习是一种特殊的活动,总有一定的规律可循,但由于农村学生阅读视野不够开阔,每个学生的知识和学习实践又存在着明显的差异,因而学习方法必然不会是同一模式。平时,我有意识地向学生介绍古今中外名人、学者的学习方法。如陈景润在摘取“歌德巴赫猜想”这颗“皇冠上的明珠”后说,学习数学要有三心:信心、决心、恒心。我还经常把报刊杂志上介绍的好方法摘录下来,推荐给学生,启发他们根据自己的特点,取人之法为已所用。这样做,对学生学会学习是大有帮助的。

(2)发挥教师的榜样作用。我作为班主任,经常与课任老师联系,请他们和我一起与学生探讨学习方法,谈谈自己是如何学习的,让学生借鉴。学生学到了老师的一些的学习方法,不但有利于他们认识不同学科学习规律,而且加深了师生感情。

(3)推广学生身边的好经验、好方法。每个班级都有学习成绩优秀的学生,他们的学习方法大多是比较科学的、符合认知规律的。我班就有一些同学养成了课前认真预习,课堂上专心听讲,课后及时复习的好习惯。而且,有的善于分析、有的善于概括、有的坚持在课外阅读一些优秀作品等等。我就让他们向同学介绍自己的经验、体会。让学生举一反三,收到了很好的效果。

要加强学法指导,让学生会学,我们确定要“扶”得多一点,但决不能包办代替学生的学习,而要重视学法指导,正是为了让学生尽早学会自己“走”,让学生学会学习。

4. 创设“小组合作学习”平台 ,开发学生自主发展的潜能 孔子说:“独学而无友,则孤陋而寡闻。”又云:“三人行,必有我师焉。”其中表示自己的力量是单薄的,须重视小组间每位成员的力量与智慧。,“合作学习”作为新课程所倡导的一种新的学习方式,在促进学生间感情交流,互帮互助、共同提高,发挥学生学习的主动性方面起着积极的作用。在新课程中,增加了许多做一做、想一想、议一议,这些内容如果单独一个人做要浪费很多时间,进行小组讨论能节省时间,学生兴趣也比较浓。在合作的过程中让学生领悟方法,进行学法交流,比一比谁的方法好,通过小组学习,学生的合作意识和能力得到了培养,使学生在学习中体会了成功的喜悦,增强了学生的自信心,有利于开发学生自主发展的潜能。

5. 培养创新意识,让学生灵活学 在创新中前进,在创新中成长,必须高度重视创新意识。事实上,学生的数学学习不应只是简单的概念、公式、法则的掌握和熟练的过程,而应该更具有发现性、探索性和思考性。教师要鼓励学生用自己的方法去发现问题、探索问题和思考问题。因为学生用自己的方法去发现、探索、思考的问题才会成为学生的真正的问题,期间他们所得到的知识才能真正为学生所掌握。