時(shí)間：2022-07-10 20:46:59
序論：在您撰寫材料力學(xué)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.綜合性實(shí)驗(yàn)（彎扭組合實(shí)驗(yàn)、等強(qiáng)度梁實(shí)驗(yàn)、壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)等）
此類實(shí)驗(yàn)可以強(qiáng)化學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，并了解、掌握電測(cè)法實(shí)驗(yàn)的工作原理及各種電橋的組橋方式和使用方法。借助于多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合工程實(shí)際，讓學(xué)員更生動(dòng)具體的了解電測(cè)應(yīng)力的測(cè)試方法和手段，加深學(xué)員對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確認(rèn)識(shí)。
2.創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（桁架應(yīng)力綜合分析實(shí)驗(yàn)、疊梁實(shí)驗(yàn)、復(fù)合梁實(shí)驗(yàn)等）
以現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際情況為背景，模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題，讓學(xué)員展開探索、開動(dòng)腦筋。學(xué)員可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣和能力設(shè)計(jì)不同深度的實(shí)驗(yàn)，并親自動(dòng)手完成各種實(shí)驗(yàn)。例如，根據(jù)學(xué)校操場(chǎng)主席臺(tái)的桁架結(jié)構(gòu)，做出相應(yīng)的桁架模型。學(xué)員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，模擬、設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)各種工況。先進(jìn)行理論計(jì)算，再進(jìn)行ANSYS的仿真計(jì)算，最后進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試并采集數(shù)據(jù)，把理論數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)并分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)異同的原因，結(jié)合所學(xué)知識(shí)開動(dòng)腦筋解決問題。學(xué)員在實(shí)驗(yàn)過程中可以鍛煉發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，掌握了電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)和測(cè)試原理以及更多地了解了電橋電路在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法，加強(qiáng)自主能力培養(yǎng)
加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究，采用多樣化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法應(yīng)體現(xiàn)三個(gè)方面的轉(zhuǎn)移：
1.從單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及開放式實(shí)驗(yàn)
如果說演示性實(shí)驗(yàn)是理論知識(shí)的形象化和感性認(rèn)識(shí)的增加，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是知識(shí)向能力的初步轉(zhuǎn)化，那么綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是對(duì)學(xué)員知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面檢驗(yàn)和提高，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)“出彩”的地方。這樣才能把學(xué)員吸引到實(shí)驗(yàn)室中來，充分發(fā)揮他們的聰明才智，真正在實(shí)踐中得到鍛煉，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)搞活，把所學(xué)的知識(shí)用活，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)具備不斷發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，從而加強(qiáng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。開放實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一次升華，它不僅延長開放時(shí)間，更包括內(nèi)容、手段、思想等的全面開放；不能孤立地看待實(shí)驗(yàn)，應(yīng)注意開放實(shí)驗(yàn)與科技創(chuàng)新相結(jié)合，與科研活動(dòng)相結(jié)合。
2.從講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟轉(zhuǎn)變到傳授實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法
在教學(xué)方法上應(yīng)從灌輸式轉(zhuǎn)向啟發(fā)式，倡導(dǎo)以學(xué)員為主體的教學(xué)理念，改變以往以教員為中心的教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教員主要講授實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)方案的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的確定都由學(xué)員完成，這樣學(xué)員可以自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、自行設(shè)計(jì)、自主操作、自由發(fā)揮，極大地提高了他們的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維能力。
3.從理想化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變到真實(shí)環(huán)境的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)虛
擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合在校園網(wǎng)上建立了材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，其建立完全改變了傳統(tǒng)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。以前采用集中授課方法講授新理論、新知識(shí)，現(xiàn)在學(xué)員通過在網(wǎng)上登錄材料力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室就可以完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)；以前總是為繁瑣的實(shí)驗(yàn)課預(yù)約而煩惱，現(xiàn)在學(xué)員通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約實(shí)驗(yàn)，極大地提高了預(yù)約效率。學(xué)員可以在自主選擇的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，再由教員進(jìn)行必要的指導(dǎo)、講評(píng)和批復(fù)。
三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，體現(xiàn)科學(xué)公正性
在實(shí)驗(yàn)考核方面，過去評(píng)價(jià)的唯一標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣的考核存在很大的弊端。對(duì)材料力學(xué)的考核方式做了一些大膽的嘗試：
1.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課可獨(dú)立設(shè)課，單獨(dú)考核
由于材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)沒有獨(dú)立設(shè)課，而是作為材料力學(xué)課程的一部分，導(dǎo)致部分學(xué)員不重視實(shí)驗(yàn)課。為了約束不重視實(shí)驗(yàn)課的學(xué)員，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再流于形式，必須足夠重視實(shí)驗(yàn)課程。
2.改變過去以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)考核的唯一標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)行出勤率、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)理論考試相結(jié)合的綜合性考核方法。對(duì)于實(shí)驗(yàn)考核成績的記入，考試成績（包括筆試和實(shí)際操作測(cè)試）占總成績的60%，平時(shí)成績（主要是出勤率、預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告）占總成績的40%。這樣的實(shí)驗(yàn)考核可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的全過程監(jiān)控。真正體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成績的真實(shí)性和公正性，充分反映學(xué)員的綜合能力和創(chuàng)新能力，并同時(shí)具有可比性和可操作性。
3.針對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)提出不同的考核標(biāo)準(zhǔn)
目前材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有三大類型：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)。因此根據(jù)課程特點(diǎn)，以及檢驗(yàn)學(xué)員的實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新開發(fā)能力的需要，針對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)提出了不同的考核標(biāo)準(zhǔn)。
4.在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程考核的同時(shí)，還須加強(qiáng)學(xué)員實(shí)踐能力的階段性考核
針對(duì)具體專業(yè)學(xué)員的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以在其四年學(xué)習(xí)過程中設(shè)置兩到三次實(shí)踐技能考核，分別考核學(xué)員的基本動(dòng)手能力、綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)新開發(fā)能力。動(dòng)手能力考核可以采用實(shí)驗(yàn)操作的形式；綜合實(shí)踐能力考核可以采用抽考具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的形式；創(chuàng)新開發(fā)能力考核可以采用綜合創(chuàng)新類實(shí)踐活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。要求學(xué)員大學(xué)四年期間必須進(jìn)行一次綜合創(chuàng)新類活動(dòng)，如全國性的設(shè)計(jì)類競(jìng)賽、科技創(chuàng)新活動(dòng)等。總之，這些考核的目的是為了學(xué)員在實(shí)踐類課程教學(xué)環(huán)節(jié)中有明確的目的和任務(wù)，促使學(xué)員從實(shí)踐到理論、從感性到理性的轉(zhuǎn)變，提高實(shí)踐課的層次和實(shí)際效果，培養(yǎng)學(xué)員的力學(xué)素質(zhì)、工程素質(zhì)以及創(chuàng)新精神。
四、結(jié)束語
與圖1不同，鐵有三種固態(tài)，分別是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe為密排面心立方結(jié)構(gòu)，α-Fe和δ-Fe為體心立方結(jié)構(gòu)。并且，圖2中有三個(gè)三相點(diǎn)，分別為氣-液-δ-Fe；氣-γ-Fe-δ-Fe和氣-γ-Fe-α-Fe。通常情況下，F(xiàn)e是磁性的α-Fe，組織類型有鐵素體、珠光體和貝氏體等；通過成分和工藝控制常溫下可得到γ-Fe，如奧氏體不銹鋼304、310等。Fe的p-T相圖的講解，增強(qiáng)學(xué)生識(shí)別單組分相圖的能力。課堂上通過工業(yè)生產(chǎn)實(shí)例，加深了同學(xué)們對(duì)Fe的認(rèn)識(shí)；并建立了物理化學(xué)相圖知識(shí)與學(xué)生專業(yè)—金屬材料之間的聯(lián)系。解決學(xué)生“材料專業(yè)為什么學(xué)物理化學(xué)？”的困惑。
2兩組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的相圖
雖然二組分系統(tǒng)的氣—液平衡相圖依據(jù)組分在液態(tài)的互溶情況各有其特點(diǎn)，但液態(tài)完全互溶系統(tǒng)構(gòu)成了這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)[4]。對(duì)于這種相圖，我們除了讓學(xué)生掌握相圖中各相區(qū)的組成、相態(tài)和杠桿規(guī)則外，還注重讓學(xué)生學(xué)習(xí)氣相線和液相線的繪制方法和細(xì)節(jié)信息。其繪制過程如圖3所示，先配制不同比例的二組分混合物，再升高溫度測(cè)試混合物的熔點(diǎn)，通過描點(diǎn)—連線得到相圖。從而培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)繪制相圖讀取相圖細(xì)節(jié)信息的全面能力。通過學(xué)習(xí)繪制相圖，可使學(xué)生對(duì)相圖的全部信息有較深刻的認(rèn)識(shí)、理解及較好的運(yùn)用。為了便于學(xué)生掌握此類相圖及其應(yīng)用，在教學(xué)中我們通過物相點(diǎn)隨溫度的變化的實(shí)例，講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點(diǎn)分析了第一個(gè)氣泡點(diǎn)產(chǎn)生的壓力、組成及最后一滴混合液消失的壓力、組成，以及其逆過程這一難點(diǎn)。并將相圖理論與工業(yè)精餾裝置聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。
3具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖
具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖，是學(xué)生學(xué)習(xí)中最難掌握的內(nèi)容。我們通過講解物相點(diǎn)的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動(dòng)畫展示具體過程，使該部分內(nèi)容更加形象和生動(dòng)，便于理解和掌握。同時(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。
4相圖在金屬材料中的應(yīng)用
4.1在金屬材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和科研實(shí)踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統(tǒng)，所以其相圖更為復(fù)雜。為了得到材料的擬服役性能，需要對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工。相圖在材料設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，例如，在設(shè)計(jì)奧氏體不銹鋼時(shí)，為了得到單一奧氏體組織，需擴(kuò)大相圖中奧氏體區(qū)，使其在冷卻過程中不發(fā)生γ-Feα-Fe的轉(zhuǎn)變。根據(jù)相圖，改變系統(tǒng)的組成，增加穩(wěn)定奧氏體元素，如Ni、C等是最常用的方法。當(dāng)然，為了系統(tǒng)的平衡，其他元素也需做相應(yīng)的改變。應(yīng)用相圖時(shí)，為了提高設(shè)計(jì)組織的準(zhǔn)確性，需要考慮平衡相圖與實(shí)際相圖的差別。
4.2在金屬材料加工中的應(yīng)用在金屬材料的熱加工過程中，隨著加工溫度的不同，其物相也發(fā)生相應(yīng)的變化?？赏ㄟ^控制軋制參數(shù)和冷卻過程，改變材料的相變溫度和組織類型，得到高性能的金屬材料。例如，在鋼鐵生產(chǎn)中，熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝，通過加大壓下量增加累積位錯(cuò)，為相變過程提供更多的高能量相變形核點(diǎn)，以得到細(xì)小晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)韌性。通過控制冷卻速率，可改變相變后的組織形態(tài)，在650℃以上發(fā)生相變得到珠光體和鐵素體組織，在450~600℃區(qū)間主要得到貝氏體組織的鋼材，在更低溫度下發(fā)生相變得到馬氏體組織，不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應(yīng)用相圖不僅在金屬材料的設(shè)計(jì)和加工中具有指導(dǎo)下作用，而且在材料的熱處理過程中也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。例如，在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過程主要是控制冷卻速率，使相變溫度發(fā)生在較低溫度區(qū)，得到低溫轉(zhuǎn)變組織。正火溫度需在γ-Fe相區(qū)，需要根據(jù)相圖和化學(xué)成分判斷其奧氏體化溫度，從而確定正火的加熱溫度。嚴(yán)格的說，確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應(yīng)的相圖。通過相圖在金屬材料領(lǐng)域的應(yīng)用的介紹，學(xué)生對(duì)本專業(yè)和學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性均有了清晰的認(rèn)識(shí)，他們的學(xué)習(xí)積極性也顯著提高。
5結(jié)語
完整的B/S系統(tǒng)是由前臺(tái)界面、功能代碼、和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫組成。在本系統(tǒng)的開發(fā)中，使用AdobeDreamweaver進(jìn)行前臺(tái)界面設(shè)計(jì)，采用DIV+CSS方式進(jìn)行頁面布局，應(yīng)用JavaScript進(jìn)行界面驗(yàn)證；以MyEclipse作為系統(tǒng)主要開發(fā)工具，其中功能代碼使用Java語言編程完成；以MySQL作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，由于MySQL是開放源代碼的，因此任何人都可以在GeneralPub⁃licLicense的許可下下載并根據(jù)個(gè)性化的需要對(duì)其進(jìn)行修改。整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)采用MVC（Model-View-Control）設(shè)計(jì)模式，運(yùn)用Strut2的開源Web框架，通過Action類完成具體的功能。
2體系結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要是根據(jù)用戶的不同權(quán)限對(duì)評(píng)估支撐材料進(jìn)行管理和共享，在功能實(shí)現(xiàn)上，根據(jù)教育部《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作合格評(píng)估指標(biāo)和基本要求（試行）》和《全國高校教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫填報(bào)表格》的要求，切合蘭州城市學(xué)院的實(shí)際情況，進(jìn)行了任務(wù)分解，具有7個(gè)一級(jí)指標(biāo)，20個(gè)二級(jí)指標(biāo)，39個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，所有的支撐材料都具有確定的目錄和編號(hào)，一級(jí)和二級(jí)指標(biāo)采用下拉列表框的形式進(jìn)行選擇，并根據(jù)一、二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行材料目錄形式的編號(hào)，這樣材料的存放位置都很精準(zhǔn)，不會(huì)發(fā)生材料混亂的問題。鑒于此，本系統(tǒng)主要有用戶管理和材料管理兩大塊，具體如圖1所示。在用戶管理中，系統(tǒng)管理員是本系統(tǒng)的管理者，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理，增加、刪除用戶，設(shè)置模塊管理員和普通用戶的權(quán)限，審核上傳模塊支撐材料、下載支撐材料、打印支撐材料、預(yù)覽支撐材料等，如圖2所示。而模塊管理員是本系統(tǒng)的主要使用者，在登錄后可以對(duì)自己所屬模塊進(jìn)行所有操作，而對(duì)其他模塊只有部分操作權(quán)限，
3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
依據(jù)系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的選擇，數(shù)據(jù)庫采用MySQL進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立了一個(gè)數(shù)據(jù)庫（pgxt.myd），庫中總共有4張表：登錄表（admin）：存儲(chǔ)用戶登錄的相關(guān)信息。用戶類型表（usertype）：用來記錄用戶登錄身份數(shù)據(jù)，即系統(tǒng)管理員、模塊管理員、普通用戶。審核表（checked）：用來記錄有關(guān)審核的具體信息數(shù)據(jù)，主要是針對(duì)材料編號(hào)，給出是否通過的結(jié)果。登錄表、用戶類型表對(duì)應(yīng)功能結(jié)構(gòu)中的用戶管理.上傳支撐材料表（upload）：用來記錄上傳的支撐材料信息數(shù)據(jù)，主要有上傳支撐材料編號(hào)、文件名、文件路徑；上傳支撐文件的時(shí)間、上傳支撐材料的用戶編號(hào)；一級(jí)指標(biāo)編號(hào)、二級(jí)指標(biāo)編號(hào)、三級(jí)指標(biāo)編號(hào)、審核狀態(tài)等。上傳支撐材料表和審核表對(duì)應(yīng)功能結(jié)構(gòu)中的材料管理。
4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)設(shè)有三個(gè)不同的角色，分別是普通用戶，模塊管理員、系統(tǒng)管理員，不同的用戶經(jīng)過登錄后，所進(jìn)入的主界面也不相同，登錄界面用AdobeDreamweaver來設(shè)計(jì)完成（創(chuàng)建Struts2.xml文件），登陸的實(shí)現(xiàn)使用Struts2里的Action類里的ActiongSupport類中定義的方法，不同用戶都可以查看和修改自己的個(gè)人資料，但是由于賬號(hào)是實(shí)行系統(tǒng)管理員分配，所以不允許進(jìn)行二次修改。在預(yù)覽中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)上傳的文件選擇不同的預(yù)覽方式，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了下載功能和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接。
5總結(jié)
關(guān)鍵詞 材料力學(xué) 理論體系 教學(xué)方法 化繁為簡
中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 建立科學(xué)的理論體系
在教學(xué)實(shí)踐中，一般院校采用模塊化教學(xué)，即將內(nèi)容模塊化，分為桿件的基本變形與組合變形、靜載荷與動(dòng)載荷、能量方法與超靜定三大模塊，各模塊之間雖各有其內(nèi)在規(guī)律，但卻存在本質(zhì)聯(lián)系，這集中體現(xiàn)在一個(gè)核心、一條主線上。
廣義胡克定律又稱為本構(gòu)方程，它反映出線彈性條件下變形與受力的本質(zhì)關(guān)系?！白冃巍笔茄芯繌?qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性的前提，而工程實(shí)際中構(gòu)件受力往往易知，變形卻需要求解計(jì)算，本構(gòu)方程在其中發(fā)揮著橋梁作用，故它是一切公式的根本，是材料力學(xué)理論體系的核心。
三大模塊的內(nèi)容遵循相似的分析思路，即首先通過外力分析確定構(gòu)件發(fā)生基本變形還是組合變形；隨后根據(jù)構(gòu)件外在的變形特點(diǎn)，進(jìn)一步分析桿件橫截面間的內(nèi)力，并結(jié)合桿件形狀特點(diǎn)確定危險(xiǎn)截面；最后根據(jù)構(gòu)件的變形內(nèi)在規(guī)律確定應(yīng)力和變形計(jì)算公式，若橫截面只有一種應(yīng)力，直接由該應(yīng)力最大值建立強(qiáng)度條件，若正應(yīng)力切應(yīng)力同時(shí)存在，則需計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)的主應(yīng)力，由強(qiáng)度理論建立強(qiáng)度條件，因此，“外力—內(nèi)力—應(yīng)力與變形”是材料力學(xué)理論體系的主線。
動(dòng)載荷、能量方法、超靜定屬于三個(gè)專題，與工程實(shí)際聯(lián)系更為緊密，可利用前面的基本理論解決此類實(shí)際問題。其中，動(dòng)載荷的關(guān)鍵就是轉(zhuǎn)化為靜載荷，便可同樣仿照前面外力—內(nèi)力—應(yīng)力的思路分析強(qiáng)度了；能量方法用以解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)雜變形，是基本力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，同樣遵循外力—內(nèi)力—變形這一主線；材料力學(xué)的研究對(duì)象決定了其基本理論可解超靜定結(jié)構(gòu)，而在具體求解及進(jìn)一步解決實(shí)際問題時(shí)，同樣遵循這一主線。可見，后續(xù)三個(gè)專題在理論體系上是前面基本內(nèi)容的延伸與綜合。在授課實(shí)踐中，教師需圍繞一個(gè)核心（本構(gòu)方程），由一條主線（外力—內(nèi)力—應(yīng)力與變形—強(qiáng)度與剛度）將各模塊的知識(shí)有機(jī)連接，幫助學(xué)生建立一個(gè)整體化、系統(tǒng)化的理論體系。這樣，有助于使學(xué)生加深對(duì)材料力學(xué)知識(shí)的理解，從而達(dá)到對(duì)基本知識(shí)舉一反三、靈活運(yùn)用的目的。
2 采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法
對(duì)于基本變形部分，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)比四種基本變形的特點(diǎn)，總結(jié)公式與分析思路的共性與個(gè)性，幫助學(xué)生由研究方法的相似性和公式的類比性理解內(nèi)容、記憶公式，提高學(xué)生對(duì)問題的歸納能力。
復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論，首先需幫助學(xué)生理解應(yīng)力狀態(tài)分析的意義在于解釋構(gòu)件破壞的原因以及研究組合變形桿件的強(qiáng)度。強(qiáng)度理論在講解時(shí)，要體現(xiàn)其哲學(xué)內(nèi)涵，一方面抓住主要矛盾，從而將復(fù)雜問題簡單化；一方面，體現(xiàn)在“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，推測(cè)強(qiáng)度失效的假說，經(jīng)長期的實(shí)踐檢驗(yàn)才能確定該理論的實(shí)用性和適用范圍。
組合變形在基本變形基礎(chǔ)上講授，采用類比方式重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)在分析方法上與基本變形的異同點(diǎn)，即同樣遵循外力—內(nèi)力—應(yīng)力的主線，但每一過程都需在基本變形分析結(jié)果基礎(chǔ)上更進(jìn)一步。外力分析除計(jì)算約束力外，更需將力平移、分解，而使每一類外力只對(duì)應(yīng)一種基本變形；內(nèi)力分析應(yīng)綜合考慮多種基本變形確定危險(xiǎn)截面；應(yīng)力分析在計(jì)算出每一種基本變形的應(yīng)力后，更要將他們疊加以找出危險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)由強(qiáng)度理論建立強(qiáng)度條件。組合變形雖看似復(fù)雜，但有規(guī)律可循，故要將基本理論講深講透，從而啟發(fā)學(xué)生歸納普遍規(guī)律與通用公式，做到“深入淺出”是講好組合變形的關(guān)鍵。
穩(wěn)定問題需強(qiáng)調(diào)其非常規(guī)特點(diǎn)，即壓桿的外力與壓縮相同、變形形式與彎曲相同、壓桿失穩(wěn)是整體效應(yīng)，故被壓彎變?yōu)榱酥饕?，原始尺寸原理此時(shí)不再適用，而應(yīng)考慮變形后的尺寸分析內(nèi)力，這樣就使壓桿穩(wěn)定的分析過程比強(qiáng)度、剛度復(fù)雜了。由于壓桿穩(wěn)定理論的復(fù)雜性，公式推導(dǎo)時(shí)要啟發(fā)學(xué)生尋找通用方法，歸納不同約束類型與不同柔度對(duì)臨界力的影響；啟發(fā)學(xué)生體會(huì)穩(wěn)定問題與強(qiáng)度、剛度問題研究方法的異同點(diǎn)，通過不同類型的例題加深對(duì)穩(wěn)定問題的理解。
動(dòng)載荷需特別強(qiáng)調(diào)動(dòng)載荷與靜載荷之間的轉(zhuǎn)換方法，這是動(dòng)載荷問題的核心。能量方法和超靜定以案例式為主，通過例題提高學(xué)生運(yùn)用基本理論和方法解決實(shí)際問題、綜合問題的能力。
無論哪類教學(xué)方法，目的都在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，科學(xué)思維方式的養(yǎng)成和科學(xué)方法論教育是教學(xué)的根本落腳點(diǎn)，故在材料力學(xué)的教學(xué)中，要始終貫穿“具體—抽象—具體”的思維模式，對(duì)于實(shí)際問題，首先抓住主要矛盾及控制因素建立力學(xué)模型，將復(fù)雜的實(shí)際問題簡單化，然后用材料力學(xué)的相關(guān)理論分析問題、解決問題，挖掘問題的實(shí)質(zhì)，總結(jié)普遍規(guī)律，最后用所得結(jié)論指導(dǎo)新的實(shí)際問題，也是“提出問題—解決問題—總結(jié)升華”的思維過程，這是解決一切實(shí)際問題的根本方法。
3 復(fù)雜問題化整為零、化難為簡
對(duì)于一些復(fù)雜問題、綜合問題，可將問題串化整為零、化難為簡，將綜合問題分解為一個(gè)個(gè)基本問題，應(yīng)用前面的基本理論各個(gè)擊破，從而降低難度便于學(xué)生接受。
例如對(duì)于扭彎組合變形，教材[4]上講述的內(nèi)容實(shí)質(zhì)是圓截面桿斜彎曲與扭轉(zhuǎn)變形的組合。而前面學(xué)習(xí)的是對(duì)稱彎曲，沒有詳細(xì)講過斜彎曲，再組合扭轉(zhuǎn)變形，問題是復(fù)雜的，課本中對(duì)于這一問題直接給出結(jié)論“對(duì)截面為圓形的軸，包含軸線的任意縱向面都是縱向?qū)ΨQ面。所以，把兩個(gè)方向的彎矩合成后，仍可按照對(duì)稱彎曲的公式計(jì)算正應(yīng)力?！敝苯又v述學(xué)生一般難以理解?？稍谥v完拉（壓）彎組合變形后，緊跟講述斜彎曲（包括圓截面梁、矩形截面梁等），把斜彎曲的理論講清講透，然后再講課本中的扭（斜）彎組合一節(jié)，就水到渠成了。
對(duì)于能量方法和超靜定，重在強(qiáng)調(diào)問題的主要分析方法以及與基本問題的聯(lián)系，運(yùn)用“化難為簡”的方法，幫助學(xué)生克服畏難情緒，使學(xué)生掌握將工程中的復(fù)雜問題分解為簡單問題的方法。
“化整為零、化難為簡”也是解決復(fù)雜難題的基本思想，尤其對(duì)于綜合了“動(dòng)載荷、超靜定、能量方法、壓桿穩(wěn)定”等幾塊知識(shí)的“大題目”，可從問題入手，圍繞每一步的待求量，按照“提出基本問題—尋找基本方法—應(yīng)用基本理論”的分析過程，層層遞進(jìn)逐級(jí)分析，最終可整理出清晰的解題思路?？梢姡^難題就是若干基本問題的綜合，而“化整為零”的方法便可突破這類問題的瓶頸，達(dá)到“化難為簡”的效果。
總之，材料力學(xué)決不能教學(xué)生記公式、套用解題模式，而是激發(fā)學(xué)生的探索欲望，提高工程素養(yǎng)，提升解決實(shí)際問題的能力。為此，材料力學(xué)老師應(yīng)結(jié)合課程特點(diǎn)不斷研究教學(xué)規(guī)律，進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式，把科學(xué)方法論滲透在材料力學(xué)的教學(xué)中。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉桂榮，韓立新.“材料力學(xué)”教學(xué)方法探討.中國電力教育，2011.25：114.
[2] 楊志軍，趙學(xué)友.材料力學(xué)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新.中國冶金教育，2011.3：25-26.
一、從天然樹脂到合成樹脂
一些樹木的分泌物常會(huì)形成樹脂，不過琥珀卻是樹脂的化石，蟲膠雖然也被看成樹脂，但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠制成的蟲膠漆，最初只用作木材的防腐劑，但隨著電機(jī)的發(fā)明又成為最早使用的絕緣漆。然而進(jìn)入20世紀(jì)后，天然產(chǎn)物已無法滿足電氣化的需要，促使人們不得不尋找新的廉價(jià)代用品。
早在1872年德國化學(xué)家拜耳（A．Bayer）首先發(fā)現(xiàn)苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時(shí)能迅速結(jié)成紅褐色硬塊或粘稠物，但因它們無法用經(jīng)典方法純化而停止實(shí)驗(yàn)。20世紀(jì)以后，苯酚已經(jīng)能從煤焦油中大量獲得，甲醛也作為防腐劑大量生產(chǎn)，因此二者的反應(yīng)產(chǎn)物更加引人關(guān)注，希望開發(fā)出有用的產(chǎn)品，盡管先后有許多人為之花費(fèi)了巨大勞動(dòng)，但都沒有達(dá)到預(yù)期結(jié)果。1904年，貝克蘭和他的助手也開展這項(xiàng)研究，最初目的只是希望能制成代替天然樹脂的絕緣漆，經(jīng)過三年的艱苦努力，終于在1907年的夏天，不僅制出了絕緣漆，而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite，它就是人們熟知的“電木”、“膠木”或酚醛樹脂。
Bakelite一經(jīng)問世，很快廠商發(fā)現(xiàn)，它不但可以制造多種電絕緣品，而且還能制日用品，愛迪生（T．Edison）用于制造唱片，不久又在廣告中宣稱：已經(jīng)用Bakelite制出上千種產(chǎn)品，于是一時(shí)間把貝克蘭的發(fā)明譽(yù)為20世紀(jì)的“煉金術(shù)”。
以煤焦油為原粒的酚醛樹脂，在1940年以前一直居各種合成樹脂產(chǎn)量之首，每年達(dá)20多萬噸，但此后隨著石油化工的發(fā)展，聚合型的合成樹脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產(chǎn)量也不斷擴(kuò)大，隨著眾多年產(chǎn)這類產(chǎn)品10萬噸以上大型廠的建立，它們已成當(dāng)今產(chǎn)量最多的四類合成樹脂。合成樹脂再加上添加劑，通過各種成型方法即得到塑料制品，到今天塑料的品種有幾十種，世界年產(chǎn)量在1．2億噸左右，我國也在500萬噸以上，它們已經(jīng)成為生產(chǎn)、生活及國防建設(shè)的基礎(chǔ)材料。
二、從天然纖維到合成纖維
人類使用棉、毛、絲、麻等天然纖維的歷史已經(jīng)有幾千年，但由于全球人口的不斷增加和對(duì)紡織品質(zhì)量的更高要求，從19世紀(jì)起，人們就為尋求新的紡織品原料而努力。
1846年制成硝化纖維；1857年制成銅氨纖維；1865年制成醋酸纖維；1891年制成粘膠纖維。由于粘膠纖維的原料是來源豐富的木材漿粕、棉短絨及棉紗下腳料等，再加上制成的纖維性能好，以至它的產(chǎn)量到20世紀(jì)50年代已經(jīng)超過羊毛。
盡管上述幾種稱為“纖維素纖維”或“人造纖維”的出現(xiàn)是繼紡織機(jī)械發(fā)明之后的又一次紡織革命，但它仍意味著人只是用化學(xué)方法，對(duì)天然植物纖維的再加工，而通過化學(xué)方法，制取全合成的、性能更為優(yōu)異的紡織纖維階段，才迎來了第三次紡織革命。
1928年32歲的美國化學(xué)家卡羅塞斯（W．H．Carothers）博士從大學(xué)崗位上應(yīng)聘到杜邦公司，負(fù)責(zé)對(duì)不久前才興起的高分子化學(xué)的基礎(chǔ)研究，他們研究了多種脂肪族二元酸與二醇或二元胺的縮合反應(yīng)，由于保證了反應(yīng)物料的嚴(yán)格配比，從而獲得分子量很高的縮聚物，但大多數(shù)產(chǎn)物的熔點(diǎn)偏低、不耐水，雖然有的可以抽絲，但不適于用做紡織纖維。反復(fù)不斷地失敗使卡羅塞斯在精神上受到很大打擊，以至身上經(jīng)常攜帶著一小瓶準(zhǔn)備自殺的氰化鉀。一直到工作6年后的1934年，終于在合成的數(shù)百種產(chǎn)品中，找到有希望成為優(yōu)良紡織纖維的聚酰胺－66，尼龍（Nylon）是它在投產(chǎn)時(shí)公司使用的商品名。
杜邦公司為了使它工業(yè)化，動(dòng)員了230多名各方面專家，花費(fèi)2200萬美元，到1939年始正式投產(chǎn)。這一成功不僅是合成纖維的第一次重大突破，也是高分子科學(xué)的重要進(jìn)展。
尼龍投產(chǎn)后，杜邦公司馬上宣布他們生產(chǎn)了比蜘蛛絲還細(xì)，比鋼還結(jié)實(shí)的全新有機(jī)纖維。盡管當(dāng)時(shí)第二次世界大戰(zhàn)已經(jīng)開始，仍然引起各方面關(guān)注。用它織成的女絲襪，銷售第一天就賣出400萬雙，報(bào)紙上還報(bào)道了當(dāng)時(shí)許多銷售店曾引起“尼龍騷動(dòng)”的場(chǎng)面，可惜的是卡羅塞斯本人卻沒有看到這種情況。41歲的他，雖然知道尼龍的研究已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，但卻總感到心力交瘁地被失敗所纏繞，終于在1937年服毒自殺，留下深深的遺憾。
1938年德國研制出聚酰胺－6，即聚己內(nèi)酰胺；1941年英國制出了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維，商品名Dacron、“的確涼”、或滌綸；1939年德國人又研制出聚丙烯腈纖維，但到1949年才在美國投產(chǎn)，商品名Orlon，我國稱腈綸，此又出現(xiàn)多種新型合成纖維，滿足了多種需要，但從應(yīng)用范圍和技術(shù)成熟等方面看，仍以上述幾種為主，其產(chǎn)量約占總量的90％。
三、從天然橡膠到合成橡膠
自然界中雖然含有橡膠的植物很多，但能大量采膠的主要是生長在熱帶雨區(qū)的巴西橡膠樹。從樹中流出的膠乳，經(jīng)過凝膠等工藝制成的生橡膠，最初只用于制造一些防水織物、手套、水壺等，但它受溫度的影響很大，熱時(shí)變粘，冷時(shí)變硬、變脆，因而用途很少。
1839年美國一家小型橡膠廠的廠主古德易（Goodyear）經(jīng)過反復(fù)摸索，發(fā)現(xiàn)生橡膠與硫黃混合加熱后能成為一種彈性好、不發(fā)粘的彈性體，這一發(fā)現(xiàn)推進(jìn)了橡膠工業(yè)迅速發(fā)展。在這之前，橡膠的年產(chǎn)量只有388噸，但到1937年已增加到100萬噸，即100年間增加了2000倍，這在天然物質(zhì)利用史上是十分罕見的，尤其是1920年以后，由于汽車工業(yè)興起，進(jìn)一步擴(kuò)大需求，以致世界各國開始把天然橡膠作為軍用戰(zhàn)略物資加以控制，這就迫使美、德等汽車大國，但卻是天然橡膠的窮國開展合成橡膠的研究，這種研究是以制造與天然橡膠相同物質(zhì)為目的開始的，因?yàn)槿藗円阎怯啥鄠€(gè)異戊二烯分子通過順式加成形成的聚合體。
1914年爆發(fā)第一次世界大戰(zhàn)，德國由于受到海上封鎖，開展了強(qiáng)制性的合成橡膠研制和生產(chǎn)，終于實(shí)現(xiàn)了以電石為原料合成甲基橡膠的工作，到終戰(zhàn)的1918年，共生產(chǎn)出2350噸。
戰(zhàn)后，由于暫時(shí)性天然橡膠過剩，使合成橡膠的生產(chǎn)也告中止，但其研究工作仍在進(jìn)行。先后研制成聚硫橡膠（1931年投產(chǎn)）、氯丁橡膠（1932年）、丁苯橡膠（1934年）、丁腈橡膠（1937年）等。
第二次世界大戰(zhàn)期間，尤其是日本偷襲珍珠港、占領(lǐng)東南亞后，美國開始擴(kuò)大合成橡膠生產(chǎn)，并納入國防計(jì)劃，1942年產(chǎn)量達(dá)84．5萬噸，其中丁苯橡膠為70．5萬噸。1950年以后，由于出現(xiàn)了齊格勒納塔催化劑，在這種催化劑的作用下，生產(chǎn)出三種新型的定向聚合橡膠，其中的順丁橡膠，由于它的優(yōu)異性能，到20世紀(jì)80年代產(chǎn)量已上升到僅次于丁苯橡膠的第二位。此后又有熱塑性橡膠、粉末橡膠和液體橡膠等問世，進(jìn)一步滿足了尖端科技發(fā)展的需要。
回顧過去，展望未來，在新世紀(jì)里新技術(shù)將更加迅猛發(fā)展，與此同時(shí)，作為技術(shù)革命物質(zhì)基礎(chǔ)的，以合成高分子為代表的新材料的研制和開發(fā)，也將越來越起著重要作用。
參考文獻(xiàn)
近幾年，我借助地理材料，通過設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生從材料中去獲取有效信息，增長新的知識(shí)。實(shí)踐證明，這種 題型可引導(dǎo)學(xué)生跳出死記硬背的狹小天地，利于培養(yǎng)學(xué)生能力。
常見的地理材料分析有以下幾類。
(1)運(yùn)用地理材料，考查學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解能力。如“熱島效應(yīng)”，一般教學(xué)中未講，但學(xué)生掌握了一定 的地理技能后，便可以獨(dú)立分析，拓寬知識(shí)?？蛇@樣設(shè)題：
材料1：在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)區(qū)和大城市，由于人口集中，大量消耗能源，除對(duì)大氣造成污染外，還要釋放大 量“廢熱”進(jìn)入大氣。這種人為釋放的熱，使城市的年平均氣溫比郊區(qū)可高出0.5～3℃，或者更高一些。在人 口密度大，工業(yè)發(fā)達(dá)的城市尤為明顯。如1979年12月13日20時(shí)，上海市中心的氣溫為8.5℃，近郊為4℃，遠(yuǎn)郊 僅為3℃。這樣，城市在溫度的空間分布上，猶如一個(gè)溫暖的島嶼，稱為“熱島效應(yīng)”或“火爐效應(yīng)”。在這種 熱島效應(yīng)的影響下，城市上空的霧、云增加，城市上空的風(fēng)、降水也發(fā)生異常。（摘自《新華文摘》1993年8期 ）
閱讀以上材料回答：
①產(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的根本原因是什么？（城市工業(yè)發(fā)達(dá)，人口集中。）
②根據(jù)材料內(nèi)容，在下列方框中繪出城市和郊區(qū)之間的大氣環(huán)流，并回答：為何熱島效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致城市上空 多云？（圖略。城市上空氣溫高，空氣中又多塵埃，上升氣流使水汽凝結(jié)，故常多云。）
（附圖 {圖}）
(2)運(yùn)用材料設(shè)問，考查學(xué)生對(duì)材料中蘊(yùn)含的地理知識(shí)的理解能力。如：
材料2：索菲亞·安蒂波斯技術(shù)開發(fā)區(qū)，位于法國“藍(lán)色海岸”之濱，在這里設(shè)立的950家公司共有來自50 個(gè)國家的職員1.5萬多人，每年向該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)注入28億美元。開發(fā)區(qū)建立至今已發(fā)生明顯變化，當(dāng)初索菲亞開 發(fā)區(qū)專門吸引大的公司參與，且以美國公司為主，主要開發(fā)信息技術(shù)，為擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)增長，開發(fā)區(qū)積極開拓新的 項(xiàng)目。目前共有202家信息和通信技術(shù)公司、49家衛(wèi)生設(shè)備公司、18家能源公司、64家研究和教育機(jī)構(gòu)和617家 服務(wù)性公司。
法國硅谷的經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)科技開發(fā)區(qū)需要有一個(gè)大學(xué)作基礎(chǔ)。尼斯大學(xué)是法國最新的大學(xué)，迄今只有29 年的歷史，但是今天已發(fā)展成設(shè)有許多尖端科目，并擁有2.4萬名學(xué)生的學(xué)校。
索菲亞開發(fā)區(qū)有法國第二大機(jī)場(chǎng)和通向意大利的高速公路。去年春天在這里慶祝該開發(fā)區(qū)建立25周年，“ 索菲亞”已成為法國濱海地區(qū)的一大景觀。（選自《地理文摘》1995年第4期）
閱讀以上材料回答：
①開發(fā)區(qū)內(nèi)外籍職員比例較大，反映了法國什么國情？（法國人口增長緩慢，勞動(dòng)力不足，資源得不到充 分開發(fā)，須引進(jìn)外籍工人。）
②該開發(fā)區(qū)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的措施是什么？（引進(jìn)外資；開拓新項(xiàng)目）
③該開發(fā)區(qū)在位置分布上反映的要求是(A、D)
A、環(huán)境潔凈優(yōu)美 B、接近消費(fèi)市場(chǎng)
C、當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力資源豐富 D、接近高等教育區(qū)
④該開發(fā)區(qū)工業(yè)部門特點(diǎn)是(B、D)
A、以“勞動(dòng)密集型”工業(yè)為主
B、以“知識(shí)密集型”工業(yè)為主
C、具有“臨海型”布局特點(diǎn)
D、具有“臨空型”布局特點(diǎn)
(3)運(yùn)用地理材料，考查學(xué)生對(duì)所學(xué)地理知識(shí)的運(yùn)用能力。如：
材料3：被譽(yù)為“江南明珠”的太湖，即將被藻類所占據(jù)。目前太湖的藻類比十年前增長了5倍，部分監(jiān)測(cè) 點(diǎn)的藻類數(shù)量已超過每升1億個(gè)，整個(gè)湖面已有2/3的面積達(dá)到中富至富營養(yǎng)化過渡狀態(tài)。如不加治理，太湖將 面臨因全部富營養(yǎng)化而窒息死亡。
目前，太湖沿岸每年農(nóng)業(yè)中化肥使用量達(dá)200～300萬噸，農(nóng)藥5～8萬噸，其中約有50%的化肥和農(nóng)藥隨雨水 流入湖泊河道，僅農(nóng)業(yè)和生活污水足以使太湖水中含氮量超過三類水指標(biāo)。太湖沿岸工業(yè)區(qū)多，每年有近10億 噸未經(jīng)處理的工業(yè)污水排入江河，使每個(gè)中小城市周圍的地面水都受到嚴(yán)重污染，形成黑水帶，并隨河網(wǎng)擴(kuò)散 而影響太湖。此外，太湖還以博大的胸懷容納著養(yǎng)魚、水運(yùn)和旅游業(yè)帶來的污染。人們?cè)诤魡荆壕染忍。?摘自《地理教學(xué)》1994年第5期）
閱讀上述材料回答。
①文中提到太湖可能窒息衰亡的依據(jù)是什么？（水中富營養(yǎng)化現(xiàn)象）
②為什么說太湖可能窒息衰亡？（水中營養(yǎng)元素增加，引起藻類過度生長，促使浮游生物的過度繁殖，這 樣大量積累了有機(jī)物質(zhì)。隨著有機(jī)物分解和藻類生長，水中氧氣被大量消耗，使太湖出現(xiàn)缺氧狀態(tài)而窒息衰亡 ）
③文中所列太湖營養(yǎng)元素的積累來自哪些污染方式？（農(nóng)業(yè)和生活污水；工業(yè)污水和養(yǎng)魚、水運(yùn)、旅游業(yè) 污染）
④太湖水體汛染給沿岸居民帶來哪些不利影響？（使居民飲用水質(zhì)變壞，危害人體健康。若有有害金屬元 素污染物，通過食物進(jìn)入人體，會(huì)導(dǎo)致“公害病”發(fā)生。另外，給養(yǎng)魚、旅游帶來不利影響，影響居民經(jīng)濟(jì)收 入。）
(4)通過2～3段相關(guān)地理材料的考查，培養(yǎng)學(xué)生綜合比較、分析的能力。如：
材料4：在一般情況下，天然降水都是偏酸性的。這是因?yàn)榇髿庵械腃O[,2]溶于雨水，部分形成碳酸的緣故 。所謂酸雨，指的是PH值小于5.6的酸性降水，其形成原因是：人為排放的SO[,2]進(jìn)入大氣后，造成局部地區(qū)大 氣中SO[,2]富集，在水汽凝結(jié)過程中溶于水形成亞硫酸、硫酸，然后隨雨降落形成酸雨。（摘自人民教育出版 社《地理》下冊(cè)教學(xué)參考書）
材料5：調(diào)查表明，我國酸雨地理分布的總趨勢(shì)是由北向南逐漸增加，長江以南已形成相當(dāng)范圍的酸雨帶， 而且明顯地分為三個(gè)酸雨片區(qū)：西南酸雨區(qū)（包括重慶和貴陽周圍地區(qū)）、華東酸雨區(qū)（包括上海、蘇杭地區(qū) ）、中南酸雨區(qū)（包括長沙、廣州、南寧地區(qū)）……當(dāng)前，酸雨比較集中且危害較重的是四川省。（摘自郝志 功主編《當(dāng)代環(huán)境問題導(dǎo)論》）
材料6：據(jù)1993年環(huán)境臨測(cè)結(jié)果表明，重慶的酸雨頻率為80%，全年酸雨P(guān)H值平均為4.38，最低為2.8。在這 里不僅雨水受到酸化，霧水，露水和雪水也受到嚴(yán)重污染，特別是1994年以來重慶連續(xù)4次出現(xiàn)酸性“黑雨”現(xiàn) 象，尤其是1994年元月上旬的一場(chǎng)“黑雨”，PH值為3.92，與家用食醋相當(dāng)?。ㄕ浴兜乩泶笥^園》1993年總 第50期）
閱讀以上材料回答：
①“酸雨”與自然界的酸性降水在成因上的根本區(qū)別是什么？（前者是人為原因造成，后者是自然原因所 致）
②根據(jù)酸雨形成原因分析，我國酸雨地理分布的總趨勢(shì)為什么呈現(xiàn)由北向南逐漸增加的現(xiàn)象？（一是北方 地勢(shì)平坦、開闊，冬季風(fēng)強(qiáng)，不利于SO[,2]等酸性氣體富集，二是北方降水頻率較南方小，空氣干燥使酸雨出 現(xiàn)機(jī)會(huì)少，而南方相反。）
③根據(jù)酸雨形成原因分析，四川?。ㄌ貏e是重慶地區(qū)）為什么酸雨頻率高？（四川省大部位于盆地中，盆 地內(nèi)工業(yè)大量排放硫氧化合物、氮氧化合物等大氣污染物，加之盆地濕度大，靜風(fēng)頻率高，大氣擴(kuò)散條件差， 利于酸性氣體污染富集，在多雨、多霧的盆地內(nèi)容易形成酸雨。）
材料分析題類型多樣，也可與圖形結(jié)合起來分析，僅舉4例，借以拋磚引玉。在設(shè)計(jì)材料分析題時(shí)應(yīng)注意兩 點(diǎn)：
1凝聚態(tài)物理學(xué)與材料概述
凝聚態(tài)物理學(xué)，是指研究凝聚態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)等之間的關(guān)系。簡而言之，通過對(duì)構(gòu)成凝聚態(tài)物質(zhì)電子、離子等運(yùn)行形態(tài)、規(guī)律進(jìn)行探索，充分認(rèn)識(shí)物質(zhì)的物理性質(zhì)。隨著研究不斷深入，針對(duì)凝聚態(tài)物理學(xué)的研究已經(jīng)由初級(jí)層面朝著高級(jí)層面發(fā)展。如有固體形態(tài)向外拓展上升至液氮、熔鹽等液態(tài)物質(zhì)，甚至還有氣態(tài)物質(zhì)。另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，一些全新的概念體系逐漸滲透，產(chǎn)生了更多新的研究成果，賦予材料新特點(diǎn)，在很大程度上幫助學(xué)者解決疑難問題提供了極大的支持。
就廣義角度來看，材料是幫助人類生產(chǎn)和生活，制造有用器件的物質(zhì)。隨著人類社會(huì)發(fā)展，自然資源和能源日益減少，對(duì)于材料概念的理解也發(fā)生了變化，因此材料是人類社會(huì)能夠接受、且經(jīng)濟(jì)性地創(chuàng)造有用器件的物質(zhì)，更加強(qiáng)調(diào)資源、環(huán)境等因素。從實(shí)用層面來劃分，材料分為金屬、無機(jī)及有機(jī)3種。
2凝聚態(tài)物理學(xué)與材料研究前沿問題分析
2.1表面與界面方面
表面與界面作為物理學(xué)與材料學(xué)交叉的重要領(lǐng)域，很多相互作用都建立在材料表面和界面基礎(chǔ)之上。物體自身狀態(tài)直接決定材料熱力學(xué)效應(yīng)。作為重點(diǎn)研究領(lǐng)域，界面與表面是當(dāng)今該領(lǐng)域研究的一大難點(diǎn)。凝聚態(tài)物理學(xué)研究成果，在很大程度上為材料界面與表面理論發(fā)展提供了支持，如離子束的提出，使得人們自20世紀(jì)60年代開始運(yùn)用離子束，注入到材料表面，對(duì)材料表面特性進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使其在具體實(shí)踐中能夠更好地發(fā)揮積極作用，為人們生產(chǎn)和生活提供便利。
催化和腐蝕是表面控制的2個(gè)主要過程。截止到今天，催化和腐蝕機(jī)理尚未得到完善的研究成果。此外，薄膜功能材料的提出，也成為該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。如光的干涉效應(yīng)能夠引起透射和反射。表面與界面在為電子學(xué)方面也具有非常重要的作用，如半導(dǎo)體和金屬界面等，能夠?qū)ζ骷阅艿陌l(fā)揮產(chǎn)生不同程度的影響。綜合來看，表面和界面的研究處于前沿地位，且每個(gè)關(guān)鍵問題的有效解決都能夠給相關(guān)領(lǐng)域帶來巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
2.2微結(jié)構(gòu)方面
凝聚態(tài)物理學(xué)很多基本理論，如固體能帶理論、元級(jí)法理論等都是建立在粒子數(shù)無限大基礎(chǔ)之上。這些理論證明了銅、鋁具有導(dǎo)電性，為實(shí)踐生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。現(xiàn)如今，運(yùn)用能帶理論，能夠?qū)w的參量進(jìn)行計(jì)算，并獲取準(zhǔn)確的結(jié)果。由于該項(xiàng)理論非常成熟，要想進(jìn)一步突破難度非常大。對(duì)此要想發(fā)現(xiàn)全新的結(jié)果，需要從不同的道路著手。正如R.Feynman曾指出當(dāng)我們得以對(duì)細(xì)微尺度的事物進(jìn)行操控，將會(huì)在很大程度上拓展我們獲得的范圍，其所要強(qiáng)調(diào)的是未來新材料的發(fā)展和研究動(dòng)向，即通過設(shè)計(jì)和控制材料在細(xì)節(jié)上的差異性，從而在現(xiàn)有材料中探索出意想不到的物理性能。
2.3理論與模型方面
理論與模型對(duì)材料科學(xué)貢獻(xiàn)較大。計(jì)算物理學(xué)是材料科學(xué)家運(yùn)用的主要工具，定量模型的發(fā)展是物理學(xué)與材料科學(xué)交叉的產(chǎn)物，通過構(gòu)建模型能夠?qū)ξ锲返奈锢硇再|(zhì)等進(jìn)行分析和了解。目前，很多物理學(xué)概念在材料研究中應(yīng)用較廣。如相變、裂變等，與之相對(duì)應(yīng)的儀器設(shè)備也層出不窮。如今空間分辨率能夠在特定環(huán)境下觀察到單個(gè)原子，因此可以說，沒有這些研究成果，材料科學(xué)就不能夠獲得更大的進(jìn)步。但是微結(jié)構(gòu)的定量描述始終是材料科學(xué)的主要課題，也是物理學(xué)家和材料學(xué)家合作的重點(diǎn)方向。
2.4材料方面
凝聚態(tài)理論日漸完善，使得我們能夠更加明確材料的物理特性，但是隨著人類社會(huì)的發(fā)展，仍然面臨著很多疑難問題。如強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中的材料寶藏。電子關(guān)聯(lián)，是電子之間形成的庫侖作用。就現(xiàn)有理論研究成果來看，處理固體電子系統(tǒng)時(shí)，需要適當(dāng)忽略電子之間的相互作用，在理想條件下進(jìn)行研究。但得出的結(jié)論依舊不能夠掩蓋這一缺陷，且不能夠適用于實(shí)踐當(dāng)中?？梢姡娮又g的庫倫作用關(guān)聯(lián)重要性受到了廣泛關(guān)注。
通常來說，強(qiáng)關(guān)聯(lián)物質(zhì)存在于特定范圍當(dāng)中，如金屬與絕緣體界限附近，即電子處于完全離域化拓展?fàn)顟B(tài)。因此要想實(shí)現(xiàn)對(duì)電子具體狀態(tài)的有效判斷，研究人員需要從其他方面入手，分析各個(gè)元素之間的關(guān)系，然后對(duì)其形態(tài)進(jìn)行排序，最后獲取到相應(yīng)的規(guī)則。值得關(guān)注的是，現(xiàn)階段，我們針對(duì)強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的認(rèn)知水平處于初級(jí)階段，無論是理論、還是實(shí)踐方面都有待進(jìn)一步深入。而從材料方面來說，多元復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氧化物尚未得到開發(fā)和研究，因此，可以將此作為未來全新的研究課題，并利用強(qiáng)關(guān)聯(lián)理論，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)新材料的勘探和開發(fā)，為人類社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展提供更多支持和參考。
2.5工藝方面
凝聚態(tài)物理學(xué)發(fā)展建立在新技術(shù)及傳統(tǒng)工藝優(yōu)化進(jìn)程當(dāng)中。如上文提到的離子束技術(shù)，能夠?qū)Σ牧媳砻娴南嗷プ饔眠M(jìn)行分析。針對(duì)處于溫度較低的條件下，能夠建設(shè)成為不同的材料。因此可以廣泛應(yīng)用于高性能、功能豐富的薄膜當(dāng)中，從而形成全新的材料。另外，激光技術(shù)的提出為科學(xué)研究帶來了諸多發(fā)展契機(jī)。如激光拉曼光譜與XRD技術(shù)的有機(jī)整合，能夠幫助我們重新認(rèn)識(shí)晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為半導(dǎo)體的進(jìn)一步探索提供相應(yīng)的技術(shù)支持。外延作為一種制作單晶薄膜的技術(shù)，其之所以能夠發(fā)展起來，究其根本是在凝聚態(tài)物理學(xué)的支持存在密不可分的聯(lián)系。隨著社會(huì)進(jìn)步，人們對(duì)技術(shù)將會(huì)提出更高要求。因此還應(yīng)加大對(duì)全新工藝的研究，與此同時(shí)，加大對(duì)現(xiàn)有工藝不足和缺陷的優(yōu)化和改正，進(jìn)而為實(shí)踐研究做好充分的準(zhǔn)備。
