受力分析教学课件
1.教材分析
(1)教材的地位和作用
力学是初中物理的重点内容，二力平衡又是力学中的重点之一。力的概念和同一直线上的二力合成，为学生学习二力平衡做了充分的知识准备，而二力平衡的学习是学生探究摩擦力、力和运动的关系以及浮力、压强知识的重要基础，更为高中学习多力平衡以及力矩的平衡做铺垫，所以，本节知识是联系新旧知识的纽带，在力学中起着承上启下的作用，是解决力学问题的理论基础。
(2)对教材的处理
物体受力分析, 是《工程力学》课的重要内容之一。熟练掌握物体的受力分析和正确画出其受力图, 是解决物体的平衡问题和对受力构件进行强度核算的重要基础。对当前职业院校的学生来说, 尽管《工程力学》课中物体受力分析的题目很简单, 但由于部分同学对中学物理、数学等知识掌握不扎实, 要把其思维引入到《工程力学》上来, 顺利的完成物体受力分析和画受力图应该具备以下几点知识。
一、需要掌握的基本概念
1. 刚体:
只受力不变形的物体, 即刚体。这是对物体所进行的合理抽象与简化, 是理想化了的力学模型。在静力学中所说的受力物体指的都是刚体。
2. 平衡:
静力学研究和要解决的核心问题是刚体的平衡问题, 所说的平衡:是指物体相对于地球保持静止或做匀速直线运动的状态。
3. 载荷:
就两种:一种是主动载荷, 另一种是约束反力。另外要走出物理学的误区, 在力学中物体的受力主要强调作用点的位置, 而物理学中, 把力一概定在物体的重心上。如图1所示
重量为Q的小车用绳系住, 绳绕过光滑的滑轮, 一端受力P作用, 使小车沿斜面匀速上升, 画出小车的受力图。对这样的题, 有相当一部分同学都画成了图1- (a) 的形式。而正确的答案是图1- (b) 的形式。
鉴于以上例子, 学生们的思维表现, 笔者认为有必要对基本定义、公式、定理进行反复讲解, 对于似是而非的概念也须多次举例论证, 使学生跳出中学物理力学解题的圈子, 尽快形成《工程力学》的思维方法。
二、掌握静力学公理一和公理二, 并达到理解和熟练运用
1. 公理一 (作用与反作用公理) :
两个相互作用的物体在接触面上存在一对相互作用的力, 此二力, 等值、反向、共线, 且同时分别作用在两个不同的物体上。
2. 公理二 (二力平衡公理) :
一个物体受到两个力作用而平衡, 此二力必须满足:等值、反向、共线, 且同时作用在同一物体上。
三、建立二力杆的概念
工程力学中, 为了研究和计算的方便把所研究的受力构件都简化为杆件。而在杆件中, 只受两个力作用而平衡的杆叫二力杆 (杆的自重不计) 。只要是二力杆, 不管杆的形状如何, 其平衡状态条件必定是此二力, 等值、反向和共线。理解二力杆的内涵很重要, 在画受力图的时候, 往往会使问题由此得已简化。
四、几种常见的约束类型及其约束反力的表示方法
要正确的画出物体的受力图, 首先要对物体进行受力分析。认清被确定研究对象的物体所受的力的性质。就处在力学环境中的物体而言, 它所受的力可分为两类:主动载荷和约束反力。一般主动载荷的大小和方向都是给定的, 而约束反力是待求的。所以要真正解决好这个问题关键是要熟悉各种约束类型的约束反力特性及表示方法。在教学实践中多数同学不能准确的画出物体的受力图主要原因是对约束反力的理解不够, 训练的不多。下面就阐述一下几种常见的约束类型及其约束反力的表示方法。
1. 柔性约束:定义:由柔软而不计自重的绳索、链条、传动带等形成的约束
约束特点:只能承受拉力, 不能承受压力。
约束反力方向:沿着绳索远离物体。如图2所示
2. 光滑面约束:
定义:如图3所示, 物体与约束在接触面上的摩檫力很小, 可忽略不计, 类似这种由光滑接触面所构成的约束叫光滑面约束。
约束特点:物体可以沿光滑的支撑面自由移动, 也可向离开支撑面的方向运动, 但不能沿接触面法线并向支撑面方向运动。
约束反力方向:垂直支撑面指向物体。
3. 铰链约束:分为活动铰链和固定铰链, 如图4所示。
(a) 活动铰链:定义:铰链架可以在滚子上做左右相对运动, 允许两支座间的距离稍有变化, 这种约束叫活动铰链。
约束特点:能够限制被连接件沿支撑面法线方向的上下运动。
约束反力方向:垂直支撑面指向物体。
(b) 固定铰链:定义:若圆柱销连接的两个构件中有一个是固定的, 则称其为固定铰链。
约束特点:能限制物体沿圆柱销半径方向的移动, 但不能限制其转动。
约束反力方向:常用一对互相垂直的分力来表示。
1.固定端约束:如图5所示定义:构件一端牢牢的插入支撑物内而构成的约束。
约束特点:不允许被约束物体与约束之间发生任何移动和转动。
约束反力:一个约束反力和一个约束反力偶。
五、物体受力图的画法、步骤及解题须知
1. 物体受力图的画法、步骤
(1) 取隔离体, 确定研究对象, 找出与周围物体的接触点, 进行物体受力分析。
(2) 画出研究对象所受的全部主动力。
(3) 在接触点存在约束的地方按约束类型逐一画出约束反力, 画约束反力时, 应取消约束, 而用约束反力来代替它的作用。
2. 解题前须知:
(1) 若机构中有二力构件, 应先分析二力构件的受力, 然后再画出其他物体的受力图, 这样由简到难易于掌握。
(2) 凡题目未说明或未画出重力的就是重力不计, 凡没有提级摩擦时接触面视为光滑。
(3) 一对作用与反作用力要用同一字母, 在其中一个力的字母上加上“、”已示区别。
下面通过几个例题对所学的知识进行运用:
题一。如图6 (a) 三角架由AB、BC两杆用铰链连接而成。销B处悬挂重量为G的物体, A、C两处用铰链与墙固定连接。不计杆的自重, 试分别画出杆AB、BC, 销B及三角架ABC的受力图。
分析:研究对象有4个, AB、BC为二力构件, 销B与整个系统ABC为三力构件相应地要分开画四个受力图。
解:
(1) 分别取AB、BC为研究对象, 由于不计杆的自重, 两杆都是两端铰接的二力杆。
1) 设杆AB受拉, 铰链A和销B处的约束反力FA和FAB必等值、反向、共线 (沿AB中心连线) 受力图如图6 (b) 所示。
2) 设杆BC受压, 铰链C和销B处的约束反力FC和FCB必等值、反向、共线, 受力图如图6 (c) 所示
(2) 取销B为研究对象, 它受到三个力的作用:主动力G、二力杆AB给它的约束反力F'AB、二力杆BC给它的约束反力F'CB, 根据作用与反作用公理, F'AB=-FAB, F'CB=-FCB。销B的受力图如图6 (d) 所示。
(3) 画系统的受力图由于销B和AB、BC两杆间的作用力FAB、F'AB、F、CB、FCB属于内力, 因此不必画出, 只需画出铰链A和C处所受的约束力FA、FC及主动力G即可, 如图6 (e) 所示。
本题重点考察的是学生对静力学公理一和公理二的掌握和运用能力, 另外还有二力杆的相关知识。
题二如图7所示曲杆上A、B两点各加一个力, 使曲杆处于平衡 (杆自重不计) 试画出AB的受力图?
本题重在要求学生对二力杆的概念要熟悉且运用灵活, 不管构件的形状如何, 只要是受到两个力的作用而平衡, 则二力必等值、反向、共线。
题三.试画出图8 (a) 所示的整个物体系统和系统中每个物体的受力图。
分析:研究对象有3个, AB、AC杆, 整个系统ABC相应地要分开画三个受力图。
解: (1) 取AB杆为研究对象, AB杆共受三个力的作用:B点处光滑面的约束反力、D点处绳索的柔性约束反力、来自于AC杆的支撑力, AB杆受三力作用而平衡, 则三力作用线或作用线的沿长线必汇交于一点, 受力图如图8 (b) 所示。
(2) 取AC杆为研究对象, AC杆共受四个力的作用:杆上作用的重物W、E点处的绳索的柔性约束反力、C点处的光滑面约束的约束反力、来自于AB杆的支撑力, 根据所学的约束类型和约束反力的理论, 就可以画出AC杆的受力图, 受力图如图8 (c) 所示。
(3) 取整个系统ABC为研究对象, 架体共受三个力的作用:B、C点处的光滑面约束的约束反力、AC杆上的作用重物W。根据所学的约束类型和约束反力的理论, 不难画出其受力图, 受力图如图8 (c) 所示。
关键词:物理教学方法 受力分析 技校生
一、降低教学难度,控制好三个一
技工学校学生大多是刚初中毕业,对物理中许多思维方法还不适应,教师在教学过程中,要控制好教学难度,“宁易勿难”,具体操作做好三个一:
1.仅限于对一个物体受力分析
在我们的新老教师眼中,对一个物体进行受力分析,好比小学里的“3+2”那么简单,往往在备课(或教学)过程中,情不自禁地增加难度,如在讲摩擦力时,有的教师从适当增加学生思维强度的角度出发,会给出如图(1)这样的题目,问:当推力逐渐增加,物体仍保持静止时,分析物体的受力情况。殊不知,对技工学校新生来说,此题是一个大难题,因为学生不知道作用力与反作用力,不熟悉物体的平衡问题,要完整地回答此题确实不易,对初学者此其问题应该有意回避。
2.仅限于对物体的某一个力分解
物体的受力分解可以分为两类,一类属平行四边形分解,另一类属正交分解。属平行四边形分解的,一般受力数量控制在三个力,如图(2),重力沿两绳子方向进行平行四边形分解。属正交分解的,受力在正交方向的数量不限,不属正交方向的数量要控制在一个力,如图(3),在正交方向上,有重力、支持力、拉力、摩擦力4个,而非正交方向上,只有通过定滑轮的拉力一个,仅限于对非正交方向上的这个力的分解,可有效地降低教学难度,便于学生掌握。
3.仅限于对物体的一个分力求解
力的分解比力的合成麻烦,力的合成,属正向思维,仅一个解,而力的分解,属逆向思维,要考虑多解性。为了便于学生理解,教师在设计题型时,有意告诉一个分力的大小和方向求另外一个分力,让学生慢慢适应。
当然,降低教学难度,不是绝对地限于只对一个物体进行受力分析,只对一个力进行分解,只求解一个解,而是要针对学生的不同接受程度,循序渐进,逐渐加深,激发学生的学习兴趣。
二、设计阶梯问题
阶梯问题又称为台阶式问题,就是把思维跨幅度较大的一个问题通过思维幅度较小的几个问题来代替,达到同样预期教学目的的一种教学方法。阶梯式问题是一种减小教学难度,增加思维梯度,激发学习兴趣的一种有效方法。
1.拆分法
拆分法即把物体受多个力的作用拆分为一个力、一个力的作用,然后再合并求解的方法。如图(4),在粗糙的斜面上,一个长方体木块受一个水平推力的作用,沿斜面向上运动,求:木块所受摩擦力的大小。此题的难度是影响摩擦力的正压力及重力的分力与水平推力F的分力。降低此题的教学难度,可以作如下的拆分,第一步,如图(5)所示,长方体木块在平行斜面推力作用下,向上运动,求重力对摩擦力的影响,不难得出f=μmgsin 。第二步,如图(6),长方体木块受一个斜向下的推力向右运动,可得出f=μ(mg+Fsin )。第三步 ,再做原题,容易得出,f=μ(mgsin +Fsin )。
2.演变法
通过形式变化本质不变,把原来学生不熟悉的形式演变成同学们熟悉的形式的方法,如图(7)、(8)、(9)三题,共同点是受力图一样,从本质上这三题是一样的,从形式上看相对而言图(7)最简单,图(8)稍难,图(9)难度最大。从平时作业或试卷上来看,错误率最高的是图(9),原因此题容易被经验所干扰。通过演变法,可以较有效地解决一些错误率较高的题目,同时也是一种激发学生思维,探索科学奥秘的有效途径。
在物理教学中,以降低难度,设计阶梯问题来提高教学效果,其方法不仅仅局限于以上几种,方法是多样化的,不同的教师,不同程度的学生有不同的教学形式,但不管其形式变化如何,其目的是使学生学得轻松自然,在学习中培养习惯,在学习中激励创新。
参考文献:《物理学习心理学》主编 :乔际平高等教育出版社
(1)土层锚杆：因锚固的土体抗剪强度确比岩石小得多，并且比锚固体与拉杆之间的握固力还小，故进行土层锚杆承载力确定时，主要考虑锚固体与土体之间的摩擦阻力及土体的抗剪强度，要求灌注的砂浆结石体标准抗压强度不低于 20MPa ，
即土层锚杆常常因土的抗剪强度不足而发生破坏。
石家庄市东风西路小学
赵文芹
案例：小李的学习成绩一直没有小明的好，小李想超过小明，他努力了一段时间，但还是没有实现目标。于是小李开始怀疑自己，觉得自己什么都不如小明，作为心理辅导老师该如何处理？
【案例分析】
我认为这个案例中的小李是因为遇到挫折时，缺乏挫折承受力而使身心机能受到了消极的影响，出现了一系列挫折反应。现在的孩子，大多是独生子女，普遍存在着耐挫力低的问题。那么什么是挫折呢？心理学指个体有目的的行为受到阻碍而产生的紧张状态与情绪反应。经常处于挫折状态下的人，志向水平降低，自我价值观不高，自卑心理严重，甚至失去学习或生活的信心和勇气。像小李他现在就是这样的状态。
【辅导策略】
（一）倾听法
心理辅导最重要的就是倾听。心理老师要用全身心来倾听，同时间插少许的提问，使小李逐渐意识到自己的困扰所在，而不是直接告诉他问题出在哪里。我这样的有效倾听，能让他把内心的痛苦尽情的倾诉出来。从而使他的不良情绪得到释放，压力得到缓解，并且感受到情感上的支持。具体的做法是，运用积极倾听、微笑、认同等心理辅导技术，等他心情平静，能够正常沟通时，再开始实施下一步的辅导。
（二）优势比较法
在这个案例中，优势比较法可以从两个方面来操作。第一是让小李把他和小明的优缺点都一项一项列在纸上，进行比较，这样使小李可以清楚的看到自己在哪些方面比小明有优势，他也就明白了每个人都有自己的强项与弱项。这样可以强化小李的优势感，让他觉得自己原来并非什么都不如小明，有一些地方自己还是挺棒的，从而树立自信。第二，在此基础上，让他走出他和小明的这个小圈子，能够看到班里其他同学，在一个更大的范围内去定位自己，从而让他认识到还有许多成绩也不太理想、比自己受挫更大的人。这样一来，他就比较容易接纳自己现在的状态了。
三、目标法
在此基础上，就可以进行辅导的第三步，即目标法，帮小李确定合理的目标。这样可以激起他的进取心，让他重新振作起来，并有了坚持下去的动力。比如说可以让他制作一张目标，每实现一项就给自己一个评价和鼓励，这个目标一定要定的很具体，比如生字小测试自己全部过关，计算题考试自己有提高，这种成功的喜悦会强化他的进取精神。这样在他一点一滴的分解并达成目标的过程中，他的自信心、抗挫折能力都会不断增强。
四、自我调适法
辅导进行到这个阶段，就需要最后一步，就是巩固，这时可以帮助小李掌握一些心理调适的方法，以便以后能更好的面对挫折。如镜中微笑法。每天上学或出门之前，找一面镜子，好好地看看自己。然后说声：“今天我会有个好心情”，然后学着对着自己微笑。再比如自我暗示法“没关系，我能行”“我能做好”“我感觉不错”，用这种方式迎接每一天，可以起到调节自己情绪的作用。其实这样的方法还有很多，我就不在这儿一一列举了。
五、跟踪反馈
火箭发动机法兰连接结构的受力与变形分析
法兰连接结构在火箭发动机上得到了大量应用,但由于其结构的非线性和静不定性,给精确的应力应变分析带来了很大的困难.文中分别在预紧和操作情况下,应用弹性理论对火箭发动机法兰连接结构进行了较为详细的载荷变形分析.算例的`计算结果表明,考虑法兰环旋转时更能反映火箭发动机法兰连接结构的真实受力情况.
作 者：张庆雅 杨光松 安联 赵洪海 ZHANG Qingya YANG Guangsong AN Lian ZHAO Honghai 作者单位：刊 名：弹箭与制导学报 PKU英文刊名：JOURNAL OF PROJECTILES, ROCKETS, MISSILES AND GUIDANCE年，卷(期)：28(1)分类号：V430关键词：火箭发动机 螺栓 法兰环 载荷 变形
一、弹簧弹力的特征
产生弹力的物体可分为两类:一类是物体的形变极不明显, 其形变和弹力均在极短的时间内可发生突变, 可瞬间产生、瞬间消失, 如钢丝、细绳和轻杆等这样的物体称为刚性体.另一类是物体的形变明显, 其形变和弹力不能发生突变, 在极短的时间之内其形变和弹力均可认为不变, 这样的物体称为弹性体如弹簧、橡皮条等.在解题中务必要注意它们的区别.
在中学阶段研究的都是轻弹簧, 即弹簧是没有质量的, 只有在不计弹簧质量的前提下, 弹簧中的弹力才能处处相等并等于弹簧两端所受的弹力.轻弹簧是高中物理中的理想化物理模型, 在弹性限度的范围内弹簧的弹力与形变量成正比, 即满足公式F=kx, x为弹簧的形变量, 它既可以是伸长量也可以是压缩量.另外也可从能量的观点分析弹簧, 当形变时弹簧中就“蕴藏”着弹性势能, 弹性势能与形变的程度有关.根据F=kx, 可把弹簧制作成弹簧秤, 弹簧秤的读数就是弹簧各处的弹力, 同学们要理解弹簧秤的读数不是由弹簧受到的合外力决定的!
二、弹簧“静态”问题的剖析方法———瞄准弹簧的状态
弹簧可处于三种“静态”, 即原长、伸长和压缩三种状态.在分析问题时一定要准确分析弹簧所处的状态, 是被拉长了还是被压缩了, 并且这种形变在极短的时间之内其形变和弹力均可认为是不变的, 把它称之为“静态”.只有这样才能对物体进行正确的受力分析, 下面就例举说明.
例1如图1所示, 一弹簧下端与圆筒的底部相连接, 弹簧的上端与一小球相连接, 已知小球与圆筒的质量均为m, 整个装置用一绳子竖直悬挂起来, 当剪断绳子OA的瞬间, 圆筒与小球的加速度各为多少?
析与解:这是一个瞬间过程, 一定要分析弹簧原来的状态, 即分析绳子剪断前弹簧的静态.剪断前弹簧是处于压缩的状态, 所受的压力为mg.当绳子剪断后, 弹簧的弹力没有变化, 还是处于原来的状态, 然后运用隔离法分别对小球和圆筒受力分析, 小球受到向上的弹簧的弹力和重力作用, 圆筒受到重力和向下的弹簧弹力, 由牛顿第二定律就可求出小球的加速度为0, 而圆筒的加速度为2g.
例2如图2所示, 一质量为m的物体系于长度分别为l1的弹簧和长度为l2的细线上, l1的一端悬挂在天花板上, 与竖直方向夹角为θ, l2水平拉直, 物体处于平衡状态.现将l2线剪断, 求剪断瞬时物体的加速度.
析与解:还是要抓住弹簧的原来静态的分析, 对小球受力析, 弹簧原来处于伸长状态, 设小球原来受到重力mg、弹簧的弹力F1、绳子的拉力为F2, 如图3所示.由力的平衡可知.
因为l2被剪断的瞬间, 绳子的拉力F2变为0, 而弹簧的状态未发生变化, 其弹力大小和方向都不变, 仍为, 重力也仍为mg.就可求出F1与重力mg的合力为F=mgtanθ, 方向水平向右, 因此剪断瞬时物体的加速度, 方向水平向右.
当然在解此题时也可利用三力平衡的特点求解, 当绳子拉力消失而其余两个力不变时, 剩余两个力的合力必与F2等大反向, 这样就能很快地求出此瞬间物体的加速度.
例3如图4所示, 四个完全相同的弹簧都处于水平位置, 它们的右端受到大小皆为F的拉力作用, 而左端的情况各不相同: (1) 中弹簧的左端固定在墙上, (2) 中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用, (3) 中弹簧的左端拴一小物块, 物块在光滑的桌面上滑动, (4) 中弹簧的左端拴一小物块, 物块在有摩擦的桌面上滑动.若认为弹簧的质量都为零, 以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量, 则有 ()
(A) L2>L1 (B) L4>L3
(C) L1>L3 (D) L2=L4
析与解:本题实际上就是判断四种情景下弹簧弹力的大小.由于弹簧的质量不计, 所以不论弹簧做何种运动, 弹簧各处的弹力大小都相等.因此这四种情况下弹簧的弹力相等, 即四个弹簧的伸长量相等L1=L2=L3=L4.由此可知, 选项 (D) 是正确的.
三、弹簧“动态”问题的剖析方法———“以静制动”, 分析弹簧状态的变化
“以静制动”, 分析弹簧状态的变化.如果弹簧的形变发生变化, 即从一个“静态”到另一个“静态”的动态变化过程, 那么在解题时要注意分析弹簧状态的变化, 原来弹簧处于什么状态, 后来弹簧又处于怎样一个状态.在分析时, 要借助于弹簧的原长来分析, 并且画出几何关系图.总结起来就是这么一句话:凡是弹簧, 心画原长, 分清拉压, 画出方向.
例4如图5所示一升降机在箱底装有若干个弹簧, 设在某次事故中, 升降机吊索在空中断裂, 忽略摩擦力, 则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中 ()
(A) 升降机的速度不断减小
(B) 升降机的加速度不断变大
(C) 先是弹力做的负功小于重力做的正功, 然后是弹力做的负功大于重力做的正功
(D) 到最低点时, 升降机加速度的值一定大于重力加速度的值
析与解:升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中, 弹簧的状态发生了变化, 原来弹簧处于原长, 弹簧接触地面后, 弹簧受压, 弹簧的弹力不断增大.开始时重力大于弹簧的弹力, 升降机作加速运动, 速度不断增大, 弹簧继续下压, 弹力增大;后来弹簧弹力大于重力, 升降机作减速继续向下运动, 弹簧继续下压, 弹力继续增大.由于升降机相当于在作简谐运动, 根据周期性与对称性, 到最低点时, 回复力一定大于重力, 其加速度的值一定大于重力加速度的值, 此时弹簧的弹力也一定大于两倍升降机的重力.在这个分析的过程中, 紧紧抓住了物理情景中出现的弹簧状态的变化, 分析了弹簧弹力的变化过程, “以静制动”.选项 (C) (D) 是正确的.
一、难点形成的原因
1.受力分析涉及的知识面广
受力分析的过程涉及的不是一两个知识点,而是由许多个知识板块构成的知识群。这些不同的知识板块从力学一直贯穿整个高中物理课程。力学中涉及的重力、弹力、摩擦力就是一些基本的板块。在实际应用中,为解决某个物理问题进行的受力分析,至少要涉及两个以上的力,甚至更多。学生在单独认识它们时已感不易,当很多的力杂合在一起,要求学生作出正确的判断,其难度就可想而知了。
2.各个知识板块的难度在高中阶段跃升很大
如摩擦力,在初中阶段只定性地涉及,其作用一般也只限于阻碍物体运动,而到了高中则要求定量地分析,尤其是静摩擦力,它的存在、大小和方向都可随外力的变化而变化。如果更进一步,还有摩擦力方向跟运动方向同向和反向的问题。知识的难度跃升很大,学生感到很难掌握。
3.初中阶段形成的思维定势
如弹力,在初中除了弹簧的弹力外,其余所有的弹力都从日常生活实例引出,而且都从力的作用效果来进行分析,分别把它们叫做压力、支持力、拉力等等,而不涉及其产生的原因,也不明确地把它们归入弹力范畴。这主要是为了适合初中学生的年龄特点,为了适合初中学生的形象思维特点,让学生易于接受掌握。但这却给高中受力分析教学留下了隐患,形成一种不利的思维定势。如分析在斜面上下滑的物体受力时,学生往往会多出一个“下滑力”来。又如学生也常会将向心力作为一个独立存在的力来分析。这都是初中阶段根据力的作用效果分析受力的思维定势所致。
二、受力分析教学探究
基于上述原因可知,受力分析绝不是几节课所能解决的问题。因此,我们在受力分析的教学中,要掌握一个长期的循序渐进的策略,一个反复矫正不断巩固的策略,不能就事论事地教知识,而要着重于在教学中构建学生良好的认知结构上下功夫,在培养学生的思维能力上下功夫。
1.准确有效地建立学生认知结构中各个知识板块
在教材的知识结构中,各个知识点、各个知识板块具有严密的逻辑性和准确无误的科学性。而学生在学习过程中逐渐建立起来的认知结构,是以简要的语言文字符号,用记忆的方式保留在大脑中的。因为学生理解能力的不同,教师教学方法的不同,所以,教材上的知识点、知识板块不一定都能有效地纳入每一个学生的认识结构中去。由于遗忘的作用,学生的认知结构就不一定很系统,他们的知识容易形成一定的漏洞。某些难懂的知识点,可能在一个较长的时期里,无法让学生搞得很清楚。
2.把知识板块进一步构建成良好的认知结构
应该说各个知识板块的正确建立,给受力分析打下了良好的基础。但各个知识板块建立得好,并不意味着一定能很好地解决问题。各知识板块在学生的头脑中仍处于分散的、孤立的状况。我们应该把这分散的孤立的知识板块有机地组织起来,建立一个良好的认知结构,使学生能根据解决问题的需要很顺利地使用它。
3.使学生的认知结构具有层次性、条理性
在教学中,我们可以这样引导学生:因为我们研究的问题大多在地球上,所以物体必受重力作用。因为弹力也是产生摩擦力的原因之一,所以弹力必放在摩擦力之前考虑。除了这三种常见力以外,还可能有其他的一些力,如题设的已知力,将来要学到的电场力等。在受力分析过程中,我们必须遵从一重力、二弹力、三摩擦(力)、四其他(力)的次序。这样使学生的认知结构呈现清晰的层次性、条理性,便于学生记忆又能在具体应用过程中有序可循。
4.使学生的认知结构具有“双向产生式”功能
在物理教学,帮助学生建立一个具有双重功能的指令,它既能指令在具备什么样的条件下应该采用什么样的动作(使用什么知识,得出什么结论),又能指令欲采取什么动作(使用说明知识得出什么结论),必须在怎样的条件满足之后才能进行。在受力分析教学中,我们要让学生明白在什么条件下产生什么力,某力的存在必须满足什么条件。让学生所学的知识与该知识的适用条件结合起来记忆,把所学的知识形成条件化的结构。一旦涉及某知识的条件时,就能在学生头脑中映现出相关的知识来,要用到某种知识的时候,则又能用其条件来进行判断。
总之,在高中物理教学中,我们要做好“受力分析”这一物理知识的教学衔接工作,要努力创造条件,建立鲜明生动的物理情景,引导学生进行有效的观察、比较、分析、归纳,使学生对各种力从表面上的感知进入到深层次的理解。
针对混凝土桥梁沥青混凝土桥面铺装层的受力状态,建立力学分析模型,并通过对桥面铺装体系在各种荷载作用下的受力分析,分析铺装层的变形情况,研究其应力变化规律,确定铺装层与桥面板连接刚度的.适宜范围.为桥面铺装层设计提供力学理论依据.
作 者：崔亚楠 杨继新 孙建 Cui Yanan Yang Jixin Sun Jian 作者单位：崔亚楠,杨继新,Cui Yanan,Yang Jixin(内蒙古工业大学建筑工程学院,呼和浩特,010051)
孙建,Sun Jian(内蒙古电力勘测设计院,呼和浩特,010020)
刊 名：现代交通技术 英文刊名：MODERN TRANSPORTATION TECHNOLOGY 年，卷(期)： 6(2) 分类号：U443.33 关键词：桥面铺装层 受力特性 有限元 变形 应力分析
混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝，从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的，相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害，但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性，会对钢筋产生腐蚀，是受力使用期应力集中的隐患，应当尽量在各方面给予重视，以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内，
本文就高层建筑结构的几个主要受力部位在混凝土施工中容易产生裂缝的原因进行分析，并从设计与施工两方面提出裂缝的控制措施。
大体积混凝土裂缝分析
高层建筑中随着高度的不断增加，地下室愈做愈深，底板也愈来愈厚，厚度在3m以上的底板已屡见不鲜。高层建筑中基础底板为主要的受力结构，整体要求高，一般一次性整体浇筑。国内外大量实践证明，各种大体积混凝土裂缝主要是温度变化引起。大体积混凝土浇筑后在升温阶段由于体积大，集聚在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，这样在混凝土内部产生压应力，在外表面产生拉应力，由于此时混凝土的强度低，有可能产生表面裂缝。在降温阶段新浇混凝土收缩因存在较强的地基或基础的约束而不能自由收缩。升温阶段快，混凝土弹性模量低，徐变的影响大，所以降温时产生的拉应力大于升温时产生的压应力。差值过大时，将在混凝土内部产生裂缝，最后有可能形成贯穿裂缝。为解决上述二类裂缝问题，必须进行合理的温度控制。
混凝土温度控制的主要目的是使因温差产生的拉应力小于同期混凝土抗拉强度的标准值，并有一定的安全系数。为计算温差，就要事先计算混凝土内部的最高温度，它是混凝土浇筑温度、实际水化热温升和混凝土散热温度的总和。可采用合理选用材料，降低水泥水化热，优化混凝土集料的配合比，控制水灰比，减少混凝土的干缩。如有可能，减少浇筑长度，增加养护时间减少降温速率以相应减少松驰系数对控制贯穿裂缝也有一定的意义。
地下室墙板裂缝分析
地下室墙板的裂缝产生与基础大体积混凝土裂缝产生的原因有相同之处，即混凝土在硬化过程中由于失水会产生收缩应变，在水泥水化热产生的升温达到最高点以后的降温过程会产生温度应变。但又有其特点：一是墙板受到基础、外围楼板受到地下室外墙的极大约束，这种约束远大于桩基对基础的约束，产生贯穿裂缝的机率大，
二是内墙板及楼板受环境温度影响较大。三是内外温差小，产生表面裂缝的机率小。四是养护困难，散热快、降温速率大，混凝土的松驰徐变优势难以利用，在气温骤变季节尤应注意。
高强混凝土裂缝分析
目前高层建筑中已广泛使用C40～C60中高强混凝土，随着材料科学的迅速发展，C80～C120的高强混凝土在具体工程中已有应用。由于高强混凝土采用的配合比设计多为低水灰比、高标号水泥、高水泥用量、使用高效减小剂及掺加超细矿粉。这样其收缩机制与普通混凝土就有所不同。
高强混凝土由于其水泥用量是普通混凝土的1.5～2倍。这样在混凝土生成过程中由于水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通混凝土，出现收缩裂缝的机率也大于普通混凝土。
高强混凝土因采用高标号水泥且用量大，这样在混凝土硬化过程中，水化放热量大，将加大混凝土的最高温升，从而使混凝土的温度收缩应力加大。在叠加其他因素的情况下，很有可能导致温度收缩裂缝。由于高强混凝土中水泥石含量是普通混凝土的1.5倍，在硬化早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。
裂缝的控制措施
为了避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内，可以从设计和施工两个方面着手。
首先在设计上可采取以下措施：1增配构造筋提高抗裂性能，配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3～0.5%之间。2北苊饨峁雇槐洳生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。3痹谝琢训谋咴挡课簧柚冒盗海提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。4痹诮峁股杓浦杏Τ浞挚悸鞘┕な钡钠候特征，合理设置后浇缝，在正常施工条件下，后浇缝间距20～30m，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。
[关键词]高中物理受力分析
[中图分类号]G633.7
[文献标识码]A
[文章编号]1674-6058（2016）32-0083
在受力分析时，学生经常会出现“无中生有”“张冠李戴”“丢三落四”的现象，为了避免这些现象，在受力分析时，要注意其顺序和步骤。受力分析的顺序为：重力一弹力一摩擦力一其他力。其一般步骤为：1.明确研究对象；2.隔离物体分析；3.画出受力图示。
一、运用“假设法”进行受力分析
在受力分析时，如果遇到不知某力是否存在或不知该力的方向，此时可以采用“假设法”进行受力分析，即先假设该力存在并假设其方向，然后通过对物体的运动状态进行分析，最后判断其运动状态与假设的力是否一致，如若一致，则该力的方向和假设的方向相同，反之反向。
[例1]物体B在物体A上（地面光滑），外力F作用于物体A上，如图1所示，试分析A、B受到的静摩擦力。
解析：通过审题可知，本题如果直接分析摩擦力会感觉无从下手，此时可以运用“假设法”。假设没有摩擦力，当F使物体A向右加速时，物体B将保持静止，经一段时间后它们的相对位置将发生变化，所以物体B相对于A发生了向左的运动，即在有摩擦力存在的情况下，物体B有向左运动的趋向，所以A对B的静摩擦力向右，同理可知，B对A的静摩擦力向左，如图2所示。
通过例题可知，采用“假设法”进行受力分析，可以解决一些无法用常规方法进行受力分析的问题。但在审题时要注意一些细节，如不计摩擦力，这往往是能否正确分析出运动状态的关键。
二、运用“整体法”和“隔离法”進行受力分析
在受力分析时，如果需要对多个物体进行受力分析，此时可以用“整体法和隔离法”进行受力分析。
[例2]如图3所示，A、B、C三个体体叠放在水平面上，恒力F作用在物体B上，使A、B、C向右做匀速运动，已知mA=mB=mc=G，试分析A、B、C三个体体的受力情况。
解析：先从受力最简单的物体开始分析，物体A受力平衡，竖直方向受向下的重力G，B对A的支持力Fni=G，水平方向不受力，其受力图如图4所示。
通过例题可知，对多个物体的受力分析，可用“隔离法”，具体可先易后难，先从受力情况较简单的物体开始。因此，在研究一个系统，且涉及其内部力时，往往采用“隔离法”，而“整体法”则是不考虑物体系内部的力时常用。
三、运用“物体的运动状态”进行受力分析
在受力分析时，学生经常会漏掉摩擦力或是错误分析力的方向。由于力和物体的运动状态是保持一致的，因此，可以根据物体的运动状态，即加速度的方向，利用牛顿第二定律确定合力，分析出摩擦力。
[例3]A、B物体在F作用下以相同速度匀速运动（如图7所示），A所受摩擦力是（ ）。
A.A在两图中都有 f且与F同向
B.A在两图中都有f且与F反向
C.A在两图中都无f
D.A在甲图中无f，在乙图中有f，且与F同向
近年来, 我国交通基础设施建设取得了跨越式发展, 各地相继建成了许多各等级公路、铁路、市政道路。交通运输网络的不断加密使得新建路线交叉日益增多。如何解决交叉问题, 成为广大工程设计人员经常面对的问题。框架桥由于其占地少, 投资省, 且可采用顶推施工, 不影响既有道路交通等特点, 一直以来是铁路行业经常采用的一种跨越路线交叉的方式。近年来, 又因其具有梁高较低, 方便施工, 对路线适应性较强等特点越来越多的用于市政道路交叉中。
2 斜交框架桥受力分析方法
目前, 框架桥的一般多按平面变形问题进行计算, 主要采用平面杆系软件进行结构受力分析。在正交情况下, 这种做法可以满足一般的设计要求。但是, 在大角度斜交的情况下, 斜交效应将使得采用平面杆系有限元分析难以适应工程实际需要。对于一般简支板梁, 斜交效应主要体现在: (1) 斜交板钝角角隅处会出现较大的反力和剪力, 锐角角隅处则出现较小的反力, 甚至可能出现翘起; (2) 斜交板在受到均布力的情况下依然会出现很大的扭矩; (3) 板边缘最大弯矩会向钝角方向靠拢。因此, 但对于大角度斜交框架桥, 采用平面杆系的结构分析方法必将与实际受力差别很大, 不能满足工程实际需求[1]因此, 必须建立起结构精确的三维有限元模型, 才能正确分析结构受力特性, 进而指导结构设计。
本文借助大型桥梁结构分析软件Midas civil建立了斜交框架桥的三维有限元模型。根据结构计算模型、几何特性、边界条件等必须与实际结构相一致, 结构计算模型必须能反映结构分阶段形成的特点, 正确反映各重要工况下的结构特性及荷载状况的原则, 框架桥顶板、底板、边腹板和中腹板均采用板单元模拟, 底板与土的相互作用按文克尔弹性地基模型建立, 并在Midas中采用面弹性支撑, 用受压弹簧模拟弹性地基。
3 工程实例
某市政匝道桥采用斜交框架桥, 其结构布置为2×13.5m钢筋砼连续框架。桥梁斜交锐角为65.9°, 其正截面尺寸为顶板厚为95cm, 底板厚为1.2m, 边腹板厚1.2m, 中腹板厚1.0m, 其桥下使用净空为4.5m, 桥宽8.6m。结构有限元模型如图1所示。
结构计算荷载主要包括恒载、汽车荷载、汽车冲击荷载、土侧压力、汽车荷载引起的水平土压力、整体升降温及梯度温度等[2]。荷载组合根据《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2004) 和《城市桥梁设计规范》 (CJJ11-2011) 规定进行。限于篇幅, 现仅列出顶板在基本组合工况下顶板弯矩云图的情况, 如图2-图4所示。
4 结论
根据上述计算结果可得出以下结论:
(1) 斜交框架桥结构受力复杂, 纵、横向均存在较大内力, 空间效应明显, 在配置受力钢筋时不能简单沿桥梁纵向配置, 应充分考虑结构横向弯矩及扭矩的影响。 (2) 斜交框架桥顶、底板钝角效应明显, 即最大正弯矩并未发生在跨中, 而是向在钝角部位靠近, 应有针对性的加强钝角位置的钢筋布置。
摘要：本文以某市政斜交框架桥为工程背景, 利用大型结构分析软件MIDAS建立了斜交框架桥的板单元有限元模型, 对其受力性能进行了计算分析, 探讨了斜交框架桥的受力特点, 为类似工程的建设提供参考。
关键词：斜交,框架桥,受力分析
参考文献
[1]范军琳.大斜交角度铁路框架桥结构受力分析.桥梁, 2010 (10) :19-22.
王树华
摘 要：借助几个场景阐述儿童作文能力的差异主要表现在感受力上，并说明什么是感受力。从作文是表达内心感受的角度阐明培养感受力是当前儿童作文教学的首要任务；从“停下匆忙的脚步”“留下思考的时间”“推动细腻的对话”“记录点滴的感悟”几个方面谈怎样培养儿童的感受力。关键词：感受力 儿童写作 首要任务
传统的习作教学在文章结构性知识学习上花费太多精力，如何积累素材，如何构思选材，怎么谋篇布局等等方面反复讲述；在方法和技巧的训练上也是煞费苦心，写景的方法、写人的方法、记事的方法、观察的方法、联想的方法无不关注，甚至如何开头结尾、怎么点明中心、引用名言警句的技巧等等也无不穷极。现今，一些新潮的习作教学流派，注重激发儿童的习作兴趣，强调释放儿童天性，鼓励创新作文。放胆作文、自由作文、创意作文、绘图作文等等各有侧重，各领风骚。儿童不再说假话、空话、套话，敢于讲真事、说真话、抒真情，但是这类作文思想内容普遍欠缺深刻，观点也常常偏激，甚至价值观缺失，文字运用相对随意、轻薄，无论是实用性还是艺术性都可能留下“后患”，值得充分关注。传统与新派，各有利弊，那么儿童作文教学，到底应该如何入手？提高作文能力的关键要素是什么呢？笔者认为在于培养感受力。
一、什么是感受力
何谓感受力？先来看几个场景：
场景1：五年级某班观看中央电视台2014“寻找最美孝心少年”大型公益活动颁奖典礼——十位少年不同家庭背景下，用实际行动践行孝心的故事。每一个孩子，每一个故事，都打动人心。一部分孩子很快被吸引，认真倾听每一位孝心少年的故事，情不自禁鼓掌致意，常常感动得泪流满面；同时，有部分孩子也在观看，但从始至终看不出什么感动，甚至其中个别还嘲笑孝心少年不标准的普通话和穿着。
场景2：准备写《小动物园的早晨》一文。大清早，四年级某班跟着老师一起去学校的小动物园实地观察感受——“几只小兔懒洋洋地，好像刚刚醒来，母鸡悠闲地踱步，公鸡抖动着羽毛，时不时还叫几声，一群鸽子扑棱棱飞起，在空中盘旋一阵，停在体育馆的顶棚上。”有几个孩子完全被这场景吸引了，他们默默地欣赏着，悄悄地一句话不说，连走路都那么小心，似乎怕破坏了这样的宁静。同时也有一些孩子完全不在意，只顾说笑，偶尔逗一下小兔和山羊。
1.不给自己逃避的空间：工作不好，老公养我；这件事不会做，同事一定会帮我……其实这就是一种逃避，纵容自己的心理能力弱势！所以你需要树立独立意识，培养解决问题的能力。因为研究表明，缺乏独立意识，缺乏战胜困难的信心、勇气和能力，是心理承受能力差的根源所在。
2.及时迅速地为自己减压。人在江湖飘，谁能不挨刀。就算是常在外人面前表现强势的你，当然也会不可避免地面对一些心理压力。这时，光凭自己的“坚强意志”去硬行承受，是非常不理智的。你应当及时寻找专业的帮助，例如和心理医生谈话，例如进行一些减压的瑜伽训练，用“驰”而不是“张”的办法，来提高自己心理承受的能力。
关键词：一榀框架,结构受力分析,计算方法
一、示例介绍
2层框架结构 (短向为3跨x长向为5跨) ;填充墙:陶粒砌块;混凝土等级:C30;室内外高差300mm;风压忽略;活荷载: 楼面 2.0 kN/m2, 屋面 0.5 kN/m2;地震烈度:7度, 第三组;场地类别:II 。
二、受力分析
以一榀框架结构 (短向3跨) 为受力分析对象。
梁截面: b×h=250×550 h= (1/10～1/18) ×L0; (L0为梁的计算长度)
柱截面: b×h=400×400
框架柱截面宜满足l0/b≤30; l0/h≤25; (l0为柱的计算长度)
(一) 框架线刚度计算
线刚度计算用于竖向荷载作用下框架力矩分配计算和水平荷载作用下D值法计算.
梁线刚度
E为混凝土弹性模量
I=2I0 (考虑现浇楼板对梁的作用, I、I0为梁截面惯性矩)
(中跨为2I0, 边跨为1.5I0)
柱线刚度
上柱:L=4m
底柱:L=4+0.3=4m (考虑室内外高差)
(二) 荷载计算
1、恒载计算
屋面梁荷载:ga1为梁自重+粉刷层
ga2为屋面传至梁上荷载
楼面梁荷载:gb1为梁自重+粉刷层+填充墙自重
gb2为楼面传至梁上荷载
屋面节点集中荷载:
边柱:NA2=ND2=柱两侧边框梁传来1/2荷载+边框梁上次梁传来1/2荷载+柱自重
中柱:NB2=NC2=柱两侧框梁传来1/2荷载+框梁上次梁传来1/2荷载+柱自重
楼面节点集中荷载:
边柱:NA1=ND1=柱两侧边框梁传来1/2荷载+边框梁上次梁传来1/2荷载+柱自重
中柱:NB1=NC1=柱两侧框梁传来1/2荷载+框梁上次梁传来1/2荷载+柱自重
2、活载计算
活荷载导荷方式同恒荷载导荷方式
3、地震作用计算
仅考虑水平地震作用, 采用基底剪力法计算水平地震作用力 该框架基本自振周期可由经验公式得出:
根据地震烈度 (7度) 可查表得出水平地震影响系数最大值αmax=0.08
根据场地类别 (Ⅱ) 可查表得出特征周期值Tg=0.45S
则该框架实际地震影响系数为:
每层结构荷载代表值为:本楼层恒载自重+50%本楼层活荷载 (G1、G2)
结构总的重力荷载代表值为:GE=G1+G2
结构等效总重力荷载:Geq=0.85GE
由基底剪力法计算公式可得出框架总的地震作用力:FEK总=α1Geq
该框架结构长向为5榀, 则每一榀框架所承受的基底作用力为:
则各层节点处的地震作用力为:
(三) 内力计算
1、竖向恒荷载作用下的内力计算采用分层法
梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成, 在求固端弯矩时可直接根据荷载作用图计算, 也可根据固端弯矩相等的原则, 先将梯形分布荷载, 化为等效均布荷载, 公式如下:
框架杆端弯矩可由弯矩分配法计算得出 (如图) :
由于结构对称, 荷载布置对称, 则可对其结构一半进行受力计算 MAB, MBA, MBH为杆端弯矩, 可先按单体受力计算
图中Xi, Yi为弯矩分配系数, 如B点:
S为B点的转动刚度:远端固定, S=4i
远端简支, S=3i
远端滑动, S=i
远端自由, S=0
X1+X2+X3+X4=1, 结点处的分配系数湖为0则B结点的分配弯矩为Mj=- (MBA+MBH) ×Xi, 之后向远端传递, 用下列公式计算:Mj远=Mj×Cj (Cj为远端传递系数)
远端固定, C=1/2
远端滑动, C=-1
注:a、固端弯矩以顺时针为正, 结点处弯矩和为0;b、将A、B结点固端弯矩, 历次的分配力矩和传递力矩相加, 即得最后的杆端弯矩;c、通过此法求得的弯矩图, 进行叠加, 可得整个框架结构的弯矩图, 如结点处弯矩未达到平衡, 可将该结点不平衡弯矩再分配一次进行修正, 则得到框架弯矩图, 框架剪力图, 轴力图, 是利用结点、杆件为隔离体, 根据弯矩平衡条件求出。
跨中弯矩:
MABg为均布荷载在AB上作用的弯矩 (按简支梁计算) 可考虑梁端弯矩调幅 (0.8～0.9) , 则
2、竖向活荷载作用下的内力计算采用分层法
竖向活荷载作用下的内力计算应考虑活荷载分布的最不利组合, 其内力计算同恒荷载内力计算。
3、地震作用下的内力计算
内力分析采用D值法
D为柱的抗侧刚度:
i为柱线刚度; h为层高;
α为柱抗侧刚度修正系数, 反映了梁柱线刚度比值对柱抗侧刚度的一个影响。
一般层:
D值求出后, 则由公式:
Vjk-第j层第k柱所分配到的剪力;
Djk-第j层第k柱的抗侧刚度D值;
m-第j层框架柱数;
VFj-外荷载在框架第j层所产生的总剪力。
求框架柱反弯点y:
计算公式: y=y0+y1+y2+y3 (均查表得出)
y0:标准柱反弯点高度比值 (受梁柱线刚度比及层数, 层次的影响) ;
y1:上下横梁线刚度比对标准柱反弯点高度比值的影响;
y2、y3:某柱所在层的层高与想邻上层或下层的层高不同对标准柱反弯点高度比值的影响。
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