FB体育 FB体育平台物理机械论文样例十一篇

　　其次，适当选取零势能面(参考平面)，尽管零势能面的选取是任意的，但研究同一问题，必须相对同一零势能面。零势能面的选取必须以方便解题为前提。如研究单摆振动中的机构能守恒问题，一般选取竖直面上轨迹的最低点作为零势能面较为恰当。

　　[例1]如图1所示，一光滑斜面置于光滑水平地面上，斜面顶端有一物体由静止开始沿斜面下滑；在物体下滑过程中，下列说法正确的有：

　　[分析]物体在下滑过程中对斜面有垂直于该斜面的压力。由于斜面不固定，地面又光滑斜面必将向右产生加速度；其动能及其机械能增加。所以（B）项错误。物件一方面克服斜面对它的压力做功：机械能减少；另一方面由于它的重力做功，重力势能减少，动能增加，因此选项(A)(C)正确。对于物体与斜面组成的物体系；只有物体重力做功，没有与系统外物体发生能量的转化或转移，机械能守恒，故（D）项正确。

　　[例2]如图2，长为l的细绳系于0点，另一端系一质量为m的小球，0点正下方距0点1／2处有一小钉，将细绳拉至与竖宣方向成q＝30o角位置由静止释放，由于钉子作用；细绳所能张开的最大角度为a；则角a为多大？（不计空气阻力和绳与钉碰撞引起的机械能损失，a用三角函数表示）

　　神维公司2011年采用了用友公司的U8-ERP软件，经过系统配置后，从2012年开始在肃宁工务机械段、府谷工务机械段、准格尔工务机械段和公司设备管理部的16台电脑（仅16个物资模块用户）上安装了此软件的物资模块，用于材料配件入库、出库和基本的库存管理，且进行简单的数据报表查询及输出打印功能。同期，在公司计划财务部个别电脑上安装了财务模块，仅用于一般财务管理和报表功能。考虑到财务数据网络安全性，神维公司物资模块与财务模块分别应用于独立的服务器上，之间无数据传递，是一个受条件限制的小型局域网络版的ERP系统。按照神华集团总部统一规划，2013年3月份神维公司开始建立ERP系统基础应用的物料数据库，并开始对公司现有物资、财务、销售（指向铁路公司提供线路机械化维护服务）业务流程调研，经业务蓝图设计、组织架构设计、系统配置、功能测试、最终用户培训、初始数据导入，以及与SRM系统集成，于2013年11月12日正式使用ERP系统。此SAP-ERP系统选择符合公司需要的业务流程，通过复杂的参数表和层层定义，并进行系统详细配置，个别应用方面对软件还进行了二次开发，不断调整软件的业务流程，最终开发配置成为集团ERP系统下的二级子公司ERP系统，它与外部系统MDM、SRM集成，构建起神维公司ERP系统，如图1所示。ERP不仅是一个以计算机网络为平台的业务集成与管理控制系统，而且是一种新的管理方法，更是一种新的组织方式，它的应用使神维公司在物资、财务、销售、人力资源管理上产生理论和实践上的巨大变革，实现了物流、服务销售流、资金流和信息流的“四流合一”。

　　经过推广实施ERP系统，能统一物资编码，建立起物资标准化体系，为规范化物资采购以及仓储管理奠定了基础。神维公司ERP系统采用了战略采购思想，对不同类别物资实施集团总部集中采购、子公司分散采购相结合的运行模式，规范物资采购供应网络，有效控制网外采购风险，实现事前控制。利用ERP系统对供应商建立了供应商的动态评估机制，能定期对每一个供应商的供货质量、价格、交货及时性和售后服务情况进行评分，实现动态优选管理。通过实施ERP，神维公司对推进物资供应管理体制改革，在发挥集中采购优势，规范业务流程、明确岗位权责、强化监管、优化库存结构、降低成本方面较原有管理系统管理模式下取得了显著实效。

　　MDM（MasterDataManagement,主数据管理）是ERP应用的基础，其中物料主数据的分类标准由神华集团数据管理部门统一制定，再由实施单位应用部门的用户根据实际情况进行物料主数据申报录入、审核，经逐级审批后附物料编码。编码的标准性、规范性、唯一性是保证ERP内数据准确性的基础。附码数据属于静态数据，需要专业人员对其“工厂、采购、财务”视图进行扩展维护后才能在ERP系统中正式使用。在物料主数据申请中需要保证提报信息的准确性、完整性、及时性。实际业务当中会发生未全面进行关键字段的、审核不细致，而导致系统内“一物多码”问题的存在。大机配件一物多码将影响物料计划提报的准确性，消除此类问题的发生，事后唯一有效方法是将公司全部附编码的物资数据从系统内导出来再进行筛选检查，将其中不准确的物料编码申请“冻结”或从系统内删除，而如果此物料编码已经在具体业务中占用，则只能将此物料涉及的流程全部结束后再冻结，因此ERP系统使用期初的物料编码筛选工作非常必要。

　　SRM（SupplyRelationshipManagement，采购及寻源管理）是SAP-ERP集成系统之一，解决了ERP系统数据库局限问题。供应商登陆到SRM申请平台进行注册，在线填写企业相关资质信息，经被申请注册单位审核后成为该单位潜在供应商，之后由专业人员对此供应商的采购、财务视图进行扩展维护，才能在线采购物资报价，以及在中标后合同签订，供货后发票校验及办理付款。SRM系统除了供应商申请注册，还能对供应商供货质量及服务进行评价，评价数据来源于ERP内订单交货时间、验货结果等。SRM系统也能对采购合同执行情况进行统计分析，为管理人员提供合同执行情况论和供应商供应能力的综合分析。在SRM系统应用中最为关键的就是对供应商注册时的资质把关。集团级供应商审核由专门管理机构进行审核，审核后成为集团集采供应商，二级子公司可以在集团供应商范围内根据采购需要选择作为自采供应商参与询比价或竞争性谈判业务。二级单位审核通过的供应商，其他子公司间也可以选择为自己公司的潜在供应商，而一般子公司内无专业的供应商管理人员，审核重点一般仅限于对提供资质的在线审查，未能及时实地考察或是市场调研获取供应商更多的信息，将实力与信誉一般的供应商成为了潜在供应商，导致存在可能的潜在供应商风险。

　　ERP系统上线后，神维公司各个库存地点的库存可以在系统的任何终端上有权限地实时浏览查询，为最大限度地实现库存调剂，优化库存结构提供了便利手段。机械段计划员、库管员可以准确地掌握可用资源量，充分调用各地库存，高效配置物资资源，在保证生产物资供应的前提下，最大限度降低库存，减少存货资金占用，使库存结构趋于比较合理的状态。在物资管理目标下，与寄售供应商间的采购订单创建成为ERP系统上线管理的第一步。采购订单跟进采购合同、框架协议等产生，是ERP系统中采购模块的核心单据。公司与供应商按双方签订的寄售协议，由SRM系统将寄售信息记录传递给ERP系统，各机械段材料员根据库存情况，在系统中创建采购订单，根据系统设定的审批策略，由相关人员审批后，打印订单发给供应商，供应商根据此订单将物资存放在公司库存地点，所有权归供应商，公司进行代管理。根据各作业队需要办理出库时，将账存寄售物资的状态由“寄售”转为“自有”再出库。在实际订单管理中需要防止两种风险的存在：①批量采购合同订单数量准确性，如因实际并不需要原订数量，则要采取关闭订单操作，如果实际需要大于合同数量，需要补充签订合同才可以完成下订单操作。此种采购模式下，就要加强对需求计划的管理，在提报时要对现有库存情况进行查询，并根据生产需求经验量的预算，提报最终采购计划的种类与数量，并且将订单的执行不足或是增加订单量作为物资管理考核的一项指标加以管理约束，防止此类风险的发生。②对于寄售采购物资，往往会因订单数量较大，造成积压。此种采购模式下，需要采取季度阶段性控制，往往进入第三季度时，就要根据生产任务量核实寄售未用物资的种类及数量，调整三季度的订货量，并且要考虑到每年大机设备年修的进度安排，调整四季度的订货量，将合理化库存结构与库存数据共享作为防范风险的根本策略与措施。

　　批次管理（Batchmanagement）是针对于物料流转过程中批次的管理，批次管理的目的主要基于以下四种需求：①针对某些对价格比较敏感的物料，无论是采用何种存货核算方式，入库时按照不同的价格区分批次。②针对有质量保证期要求的物料，如油脂、液压油、橡胶材质配件等。③针对有质量追溯要求的物料，如同一种配件不同时期分别向不同的供应商采购，如发生质量问题后的质量追踪。④物料管理最基本的“先进先出”的时序要求，应用批次管理在大机材料配件管理中越来越重要。

　　神维公司目前有限的库存硬件及仓储管理水平对于全部实施批次管理还存在难度，可根据实际情况分三步实施：①在系统全部按批次管理要求下，重点选择有质保期要求的油脂、橡胶件，以及重要性的、且有质量跟踪要求的部分油缸、阀、泵、马达、电路板、传感器FB体育 FB体育平台等配件，其余一般性材料配件系统内虽然会自动生成批次号，但实际应用批次管理的意义并不大。②对于上述列举的材料配件需要在货架上按指定位置存放，并标识区分和相对隔离，加强库管员批次管理与目视管理相结合的业务指导。③选择试点库房，应用无线手持终端技术进行仓储管理，成功应用后再推广到其它工厂，并为将来自动化立体仓储管理打下基础。

　　在神维公司ERP系统中，物资出入库全部设置了批次管理，为手持终端技术应用留了数据接口。在ERP系统功能扩展中，需要启用WM管理功能，并购置RFID智能手持终端、条码打印机等硬件，在试点库房搭建无线局域网，实现手持终端系统数据与ERP数据间的交换。手持终端应用是基于条码识别技术，在货物入库时扫描托盘条码和货物条码，在手持终端上操作录入产品编号、产品批次、托盘编号、数量，生成指令FB体育 FB体育平台信息，在入库货物信息采集完成后，再读取所需上架的货架标签信息，将物资与货架的关联信息实时上传至后台系统中，从而实现库管员对物资摆放位置的精确定位。出库时，库管员在ERP系统中按“先进先出”原则选择批次，可以是某一批次物资，也可以是几个批次物资，再将出库的物资信息通过无线网络下载到RFID手持终端中，在库房内通过读取物资或包装箱上的标签信息，核对发货数量、品种等信息准确无误后办理出库。在应用批次管理中要注意以下两点：①批次管理在系统内的体现是通过批次号来实现的，有批次管理要求的物料，强制要求出库必须与入库的批次对应，不允许“负”出库现象的存在。②批次管理增加了管理的难度和成本，应用不好容易造成混乱，不是所有批次管理的内容都要反映在ERP系统内，也要加强系统外的物资管理。

　　分形理论的概念在70年代的时候被正式提出，从此以后就获得了飞速的发展，如今，分形理论已经成为了一个各个行业都不缺少的新型技术，在化学，机械工程，计算机科学，社会科学等领域中都有着广泛的应用。作为评价我国科技发展水平的重要指标，机械工程的发展也离不开分形理论。就机械工程领域来看，分形理论在机械摩擦，机械故障审查，断裂力学以及精细机械产品的分形处理方面都有着很重要的应用，通过分形理论，可以直观的向人们展现机械物体以及机械运动过程，提高工程效率，促进机械工程行业的发展。如何充分的在机械工程中利用机械理论也成为了诸多学者所研究的问题，同时这也是我国未来机械工程领域发展的重要突破口。

　　在传统的几何问题中，我们往往利用直线，曲线，圆柱，长方体等简单规则的几何体来描述楼梯，轮胎，断面等机械物体，并且由于这些物体本身就是由这些简单规则的几何体组成，因此，传统的方法也有一定的道理，但是，不可否认，自然界中还存在着大量具有不规则几何形状的物质，如山川，河流，植物等，我们对这些物质的研究并没有十分深入。为了描述这些广泛存在但又有着复杂形状的物体，美国哈佛大学的教授 Beno it B.M ande l brot首先提出了分形理论这一概念，之后它便为我们描述形状不规则并十分复杂的机械体提供了一个简单有效的方法。

　　因为分形理论是一门新型学科，所以当目前为止还没有一个明确的，严格的，统一的科学定义，但是从字面上可以这样理解，分形指的是由一些零碎且复杂的，具有一定相似性的物质所构成的系统。通常来讲，分形具有比例性，这是指分形体系在一定程度内，会连续的放大体系中的每个部分，但其不规则程度不变。通常条件下，分形都具有置换不变性，也就是所它的每个部分的旋转，放大以及移位过程都彼此相似。比例性和置换不变性是分形体系的基本特性，这两个特性保证了分形并不是杂乱无章，毫无规则的。事实上，物质世界中的所有形状都能通过其中的较小组成部分来反映出整体的不规则形。

　　第一阶段：1870年到1930年。这一阶段是分子理论的提出阶段，人们在这段时间内逐渐认识到了分子理论并成功的构造了一些分形对象，为以后分子理论的发展奠定了基础。这一阶段有几下几个代表事例：1872年Weierstrass证明了存在着在任一点都不具有导数（包括有限和无限）的连续函数，1904年冯・科赫利用初等函数构造了一条在处处不可微的连续函数，并叙述了这一函数的基本性质，除此之外的代表事例还有皮亚诺曲线的提出，布朗运动的发现等。这些都成为了以后研究分形理论的主要工具。

　　第二阶段：1930年到976年。这一阶段是分形理论的成熟阶段，人们在这一阶段更加深入的研究了分形了理论，不但形成了系统的理论体系，也将此延伸到了数学领域的其他分支中并且还提出了维数的概念。但是分形理论这一时期的发展还有一定的局限性，主要表现在它并未与其他学科产生关联。

　　第三阶段：1976年至今。这一阶段是分形理论的完善阶段，其间不但形成了分形理论的独立学科，还将此应用到来其他科学领域中。目前分子理论不但保持者着快速的发展，还在材料结构，力学体系，模式识别，分子链技术等领域中有着深入的应用，在机械工程的深入应用也成为了目前的重要发展方向。

　　分形理论因为它特有的性质在机械工程领域中有着广泛的应用，具体可分为以下几点。

　　在机械摩擦中应用分形理论，是在机械工程中利用分形理论的重要研究方向，研究表明，分形理论可以通过描述机械粗糙面的性质，机械体的接触，磨损情况估计以及摩擦温度等方面应用在机械摩擦领域中。在机械摩擦中应用分形理论这一方法与以往的研究方法相比具有直观，简单的特点，它利用分形参数建立机械摩擦研究模型，受测量仪器精度和取样精度的影响很小，同时，所建立的机械摩擦研究模型可以通过分形参数所唯一特性，因此也就有高度的准确性和合理性。

　　实验研究发现，疲劳断裂裂纹的延伸路径往往具有不规则形，这一不规则形导致了机械体的断裂行为具有不确定性。并且调查发现，传统方法如标准方差法，峰值分布法，以及面积比例法等在分析疲劳断裂面都不是十分有效，而应用分形理论能够很好的解决这一问题，但要保证裂纹是平直延伸的。目前已经有专家利用分形理论建立了疲劳裂纹的分析系统，并系统的阐述了裂纹扩展对疲劳行为的影响。此外，利用分形理论研究疲劳断裂能够使应力强度的范围比外加的范围小，也能保证虚拟裂纹的扩展行为比实际裂纹扩展行为慢。现已通过实验证明了这一应用的合理性和高效性。

　　当前，自然科学正面临着深刻的变化。学科之间的相互渗透，正在推动着许多交叉和综合性科学的产生。突飞猛进地发展的非线性科学就是影响深远的综合性科学之一。而分形理论又是非线性科学的重要组成部分。它使人们能以新的观念、新的手段来处理自然科学中的许多难题，透过扑朔迷离的无序的混乱现象和不规则的形态，揭示隐藏在复杂现象背后的规则、局部和整体间的本质联系。尽管作为一种全新的数工具，分形理论诞生的时间还很短，目前正处于发展之中，它涉及面广但还不够成熟，但是，我们深信，随着分形理论的深入研究，其在机械工程领域必将得到更加广泛的应用。

　　[1] 张建润.分形在有限元网格图形细化中的应用[J].南京理工大学学报，1996.

　　插图作为文本的补充，需要与文本保持高度一致才能较好地体现出其作为知识载体形象直观的价值，从而更好地为文本服务。然而，有些教材的插图与文本表述却不一致。这会在一定程度上造成学习者的混乱，给学生的学习带来不必要的障碍。然而，如果很好地利用教材插图的不足之处，给学生实验器材，让学生亲自动手体验插图和文本的异同、优劣，在比较中学生可以掌握知识，掌握实验的细节。

　　案例1：人教版必修1第二章第5节《自由落体运动》中，实验部分文本表示如下：“如图2.5-1（本文图1），打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，......”[2]然而，教材给出的图2.5-1（如图1所示），从图上看，打点计时器不是固定在铁架台上的，而是固定在木板上的。

　　策略：给学生提供实验器材让学生自己动手，体验把打点计时器固定在铁架台上和固定在木板上各有什么优劣。通过实践学生发现，把打点计时器固定在铁架台上，其优点是：重物下落过程中阻力小（只有空气阻力和纸带与限位孔的阻力）；实验中操作方便。不足之处是：打点计时器固定在铁架台上由于其自身重力的作用，对夹子的要求较高，很难控制其与水平地面垂直。把打点计时器固定在木板上的优点是：比较容易固定；方便调整其与水平面垂直；不足之处是：实验中需要有人扶住木板，操作不方便；实验室所配重锤会与木板接触，从而产生摩擦增加阻力，带来较大的实验误差。

　　教材中给实验所配的插图，较好地辅助说明了实验的器材、实验方案、实验原理等。教材给实验所配的插图含有丰富的信息，应该精益求精。然而，有些实验插图却明显违背实验器材的选取和使用规范，不利于减小试验误差，会导致实验不能顺利完成，甚至损坏器材或存在安全隐患。

　　案例2：在探究牛顿第二定律的实验中人教版和沪科版都用到砝码。人教版在托盘中加砝码为小车提供动力，使其做匀变速直线]，沪科版在小车中加砝码来改变小车的质量[2]。在该实验中鲁科版给出了图3所示的实验示意图[3]。从图上可看出，细绳所挂重物其尺寸几乎和小车相当。

　　策略：引导学生分析插图的不足之处。通过分析学生知道，砝码是天平上作为质量标准的物体，有严格的使用要求。人教版插图用砝码提供动力，沪科版插图用砝码配重，都会在小车与滑轮相碰撞的瞬间，造成砝码与其他物体的碰撞，甚至造成砝码脱落，造成砝码的损伤，明显选材不当、使用不当。如果所挂重物像鲁科版教材所述“细绳的另一端跨过滑轮并挂一个质量很小的重物”[3]，该重物质量小，体积大，所受空气阻力大，在运动过程中空气阻力的影响不能被忽略。如果该物体密度大，质量大，则不满足“所挂重物质量m远小于小车及车中物体质量M ”，重物的重力不再近似等于细线对小车的拉力，不满足实验条件。实验中所挂重物应该选取密度大、体积小、质量小的物体为妥。教学中引导学生分析上述插图中的不足之处，可以很好地培养学生在实验中合理选择实验器材，规范使用器材的习惯，培养学生严谨的科学态度。

　　教材插图是为了让学生更形象地理解物理现象、物理规律等，所以教材插图各部分的搭配必须非常精确。然而，在高中物理教材中存在各部分比例不当、平面图与实物图混搭、虚实搭配错误等问题，这些问题的存在增加了学生的理解难度，削弱了学生对物理知识的掌握。教材中的一些插图各部分比例不当，与实际存在较大差异。

　　案例3：在人教版选修3-5第65页图19.1-2（本文图4），“三种射线在磁场中的运动轨迹不同（示意图）”[4]，该图乍一看没什么问题，射线的偏转方向也没有问题，但是仔细推敲后图中α射线和β射线偏转半径比例不当。

　　通过论证，学生发现教材插图比例不对，在给教材插图“挑刺”和论证中，发展了学生的思维能力，培养了学生的质疑精神和质疑能力。质疑能力对学生的长远发展至关重要，只有质疑精神和质疑能力的学习才有可能具备创新的意识和创新的能力。

　　学生在初中已经了解动能和势能的概念，动能和势能可以相互转化。通过本章前面几节的学习，学生加深对动能和势能的概念理解，知道重力做功与重力势能的关系，并会运用动能定理解决简单的问题。但中职学生物理水平普遍不高，学习物理的能力不强，本设计力图通过生活实例和物理实验，展示相关情景，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究，体现从“生活走向物理”的理念，通过建立物理模型，由浅入深进行探究，让学生领会科学的研究方法，并通过规律应用巩固知识，体会物理规律对生活实践的作用。

　　1）通过演示实验，让学生知道物体的动能和势能可以相互转化。2）通过对物体做自由落体的例子分析、推导，得出物体做自由落体的机械能守恒；并理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

　　1）通过学习机械能守恒定律的推导过程，学会研究物理的科学方法。2）通过对机械能守恒定律的理解，学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；学会运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。

　　1）通过实验及物理现象增加学生对物理知识规律的求知热情；2）通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

　　1）掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；2）在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。

　　1）从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；2）能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。

　　滚摆（或溜溜球）、铁球、圆形轨道（过山车模型）、细线、钢球、投影片、弹簧振子。

　　1）教师提问。本章我们已经学习了哪几种形式的能？动能定理的内容和表达式是什么？物体重力做的功与重力势能的变化之间有什么关系？

　　2）学生回答。本章我们已经学习了动能、重力势能、弹性势能。动能定理的内容：合力对物体所做的功，等于物体动能的改变量。表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系：物体重力做的功等于重力势能的减少量。

　　3）教师总结。动能定理中物体动能的改变量是物体的末动能减去初动能，定理的表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系中的重力势能的减少量是初位置的重力势能减去末位置的重力势能，关系表达式：WG=EP1-EP2。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。提出课题：机械能守恒定律。

　　展示图片“撑杆跳高”“拉弓射箭”，引导学生分析得出：通过弹力做功，物体的动能和弹力势能之间可以相互转化。

　　演示实验3：钢球用细绳悬起，请一学生靠近，将钢球偏至他鼻子处释放，钢球摆回时，观察该生反应。（调节课堂气氛，激发学生学习的兴趣。）释放钢球后，钢球来回摆动，摆回到该生鼻子处返回，不会碰到鼻子。

　　演示实验4：将小钢球用细线悬挂一端固定在黑板上部，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，让小球在同一平面内摆动。观察到小球可以摆到跟A点等高的C点，如图1甲。再用一钉子固定在小黑板上某点挡住细线，再观察，发现小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，仍等高，如图1乙。

　　问题1：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？能量转化情况？问题2：小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？

　　学生观察演示实验，思考问题，发表见解：“小球受重力和绳的拉力，绳的拉力不做功，只有重力做功。下降时，重力做正功，重力势能减少，动能增加；上升时，重力做负功，重力势能增加，动能减少。小球摆动过程中总能回到原来高度，说明重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。”

　　②定量分析推导。提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。

　　投影片如图2所示，质量为m的物体自由下落过程中，经过位置1时，高度h1，速度v1；下落至位置2时，高度h 2，速度v2。引导学生思考分析：若不计空气阻力，分析物体由h1下落到h2过程中机械能的变化。

　　分析：质量为m的物体自由下落过程中，只有重力做功，根据动能定理，有WG=mv22-mv12。下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2。由以上两式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2①。移项得mgh1+mv12=mgh2+mv22②，即EP1+EK1=EP2+EK2，E1=E2。引导学生讨论式①的含义是什么？式②的含义又是什么？

　　在表达式①中，左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式②中，左边是物体在初位置时的机械能，右边是物体在末位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和不变即总的机械能守恒。

　　3）分析机械能守恒的条件。举例分析：物体沿光滑斜面下滑，上述结论是否成立；物体沿光滑曲面下滑，上述结论是否成立。由学生推导、分析：物体沿光滑斜面或光滑曲面下滑时，受重力和支持力作用，支持不做功，只有重力做功，由动能定理和重力做功，同样得出动能和势能之和即总的机械能保持不变。

　　演示实验5：弹簧振子（水平方向）来回振动。引导学生分析得出：在只有弹力做功的情形下，系统的动能和弹力势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。

　　演示实验6：竖直弹簧振子的振动。引导学生分析得出：只有重力和弹力做功的情形下，系统的动能和重力势能、弹力势能相互转化，总的机械能也保持不变。

　　4）归纳结论。在只有重力和弹力做功的情况下，物体（系统）的动能和势能可以相互转化，物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。

　　【分析】机械能守恒的条件：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，AB项均错。答案：CD。

　　2.某人站在h1=10 m高的阳台上，以v1=10 m/s的速度随意抛出一个小球，如果不计空气阻力，求小球落地时速度的大小。

　　【分析与解答】小球被随意抛出，可能上抛、斜抛或斜下抛，方向不定，用牛顿第二定律难以求解落地时的速度大小。本题用机械能守恒定律来解。

　　引导学生分析总结此题的解题要点、步骤。机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度、时间及速度方向，用它处理问题要比牛顿定律方便。运用机械能守恒定律解题的基本步骤：1）审题，明确研究对象；2）对研究对象进行受力分析，并分析各力做功情况，判断是否符合机械能守恒条件；3）（符合）选取零势能面，找出物体初、末两状态的动能和势能；4）根据机械能守恒定律列等式，求解。

　　1）内容：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。2）数学表达式：mgh1+mv12=mgh2+mv22或EP1+EK1=EP2+EK2。

　　1）物体只受重力或弹力的作用；2）物体除受重力或弹力的作用外，还受其他力，其他力不做功或所做功的代数和为零。

　　高中物理新课程标准要求高中物理教学应进一步促进学生物理核心素养的养成和发展。“科学探究”指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念和方法而进行的各种活动与能力，是物理核心素养的重要方面。守恒思想是高中物理重要的思想方法，机械能守恒定律是高中物理学习中体现守恒思想的第一个定律，在整个高中物理学习中起着承前启后的作用。“机械能守恒定律”这节课的教学对学生思维的发展和能力的发展都是革命性的提升。因此，在本节课处理中不仅要传授知识与技能，更重要的是通过探究式教学设计，使学生亲历规律的发现，领悟科学探究的方法，提高物理核心素养。

　　现行某版本高中物理教材首先引导学生观察思考荡秋千和撑杆跳过程中动能与势能的相互转化，接着利用单摆实验观察小球能否到达对称等高的位置，然后利用平抛运动理论探究得出机械能守恒定律；最后通过一个小球从斜坡轨道滚下能否通过圆形轨道最高点的活动思考和上海“明珠线”轻轨车站的设计来加深机械能守恒定律的理解和应用。

　　笔者认为，教材的处理存在以下值得商榷之处：一是实验探究仅比较摆球在左右最高点等高，而“守恒”是全过程一直保持不变，该设计未能体现全过程机械能守恒，从而使学生不能准确理解“守恒”概念；二是理论探究仅以平抛运动为例就推导出机械能守恒条件是仅有重力做功，未能体现由“特殊到一般”归纳得出结论；三是对于有弹力做功的系统内机械能守恒未进行任何探究就给出结论，缺乏探究的普遍性、科学性和严谨性。

　　笔者认为，本节课的教学核心在于创设情境帮助学生主动探究“动能和势能如何转化”“实验探究守恒量”“理论探究守恒量”，应采用启发式教学设计和探究式教学设计，采取“情境―探究―建构―发展”模式展开教学，从而使学生顺利建构“机械能守恒定律”这一规律，培养学生的探究能力。

　　本节课教学对象是高一学生，高一学生在已经掌握了动能、势能和功、牛顿运动定律、动能定理等知识和规律，具备了学习本节课的知识基础。但本节课教学内容抽象性强，较难理解和掌握；“守恒思想”学生是第一次涉及，学生理解和掌握“守恒思想”有一定的难度；机械能守恒定律的探究过程是本节课需要突破的重点和难点，亦是培养学生科学素养的一个平台和路径。

　　（4）经历实验探究和理论探究机械能守恒定律的过程，初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题；

　　（5）通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

　　师生共同复习回顾功能关系、动能定理及动能、重力势能、弹性势能概念，提出以下3个问题：

　　设计说明：通过复习功能关系、动能定理，为本节课探究提供知识储备，通过复习重力势能、弹性势能、动能引入机械能概念，使学生理解掌握机械能的系统性、标量性和相对性，同时使学生进一步理解“功是能转化的量度”，激发了学生的求知欲，进入新课学习。

　　教师创设提供三个视频情景，激发学生分别在仅有重力做功、仅有弹簧弹力做功和重力、弹力都做功情况下分析动能与势能的相互转化。

　　问题5：观察分析在光滑水平面上，一物体以一定初速度压缩弹簧及被弹簧弹回过程中，弹力做功情况及物体动能与弹簧弹性势能的相互转化？

　　问题6：观察分析蹦极下降过程重力及弹力做功情况及动能与重力势能、弹性势能如何相互转化？

　　设计说明：本教学片断对教材内容作了调整和补充，通过三个不同情景的观察、分析、思考，使学生理解并掌握重力与弹力做功时动能与势能相互转化的定性规律：

　　（1）仅有重力做负功，动能转化为重力势能；仅有重力做正功，重力势能转化为动能；

　　（2）仅有弹簧弹力做负功，物体动能转化为弹性势能；仅有弹力做正功，弹性势能转化为物体动能；

　　（3）蹦极下降过程，重力和弹力都做功。重力做正功，弹力做负功，重力势能减少，弹性势能增大，动能先增大后减少。

　　这一设计丰富了动能和势能转化的类别，为科学系统地探究转化过程守恒量奠定思维基础。

　　在上述观察分析的基础上，教师及时启迪学生思维引发猜想，并引领学生亲历探究守恒量的过程。

　　问题7：上述动能、势能相互转化的过程中，有没有规律？转化过程中有没有不变量？

　　学生通过思考交流与讨论会猜想出“仅有重力做功的运动过程中机械能不变”，然后教师引领学生实验探究和理论探究机械能守恒定律。

　　设计说明：通过学生自我归纳、总结建构机械能守恒定律，体现学生的主体意识，实现自我探究、自我发现、自我领悟、自我教育发展，进一步提升学生理论探究的自觉意识和创新能力。

　　建构规律后，可以通过例1巩固机械能守恒定律知识的同时，进一步引导学生掌握判断机械能是否守恒的两种方法：

　　E.自由下落的小球落到竖直的弹簧上，将弹簧压缩到最短的过程中，小球机械能守恒

　　物理来源于生活，应用于生活，学生掌握了机械能守恒定律之后，为了发展学生的能力，通过例题2启发学生思考地铁站设计的优点，学会应用机械能守恒定律。

　　例题2 如图6所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小坡度，电车进站时要上坡，出站时要下坡。（1）试根据今天所学知识来解释这样的设计有什么好处？（2）如果坡高2 m，电车在坡底的速度是25.2 km/h，此后便切断电动机的电源，不考虑电车所受的摩擦力。电车能否冲上站台？如果能冲上，到达站台的速度多大？

　　学生思考交流后，在实物投影仪上讲解自己的解答，并相互讨论，归纳总结应用机械能守恒定律解题的步骤、优点和注意点。

　　设计说明：通过例题与思考，帮助学生进一步深刻理解机械能守恒定律，并通过学生自我总结应用机械能守恒定律解题的要点、步骤，体会应用定律解题的优越性，引导学生学会应用守恒思想方法解决实际问题。

　　作业1：课后思考课本第73页小球从光滑轨道斜坡由静止释放能够到达半径为R的圆形轨道内侧最高点的条件，并分组讨论交流。

　　作业2：有一种其尾部有一个小帽能伸缩的圆珠笔，将笔尾部向下用力压笔，笔将竖直弹起一定高度。请你用这样的实验粗略测定压笔的小帽时其内部弹簧弹性势能的增加量，并撰写实验报告。

　　设计说明：学生课后动手、动脑探究思考，解决实际问题，能将科学思想方法内化于心、外化于行，培养学生探索创新的科学精神，线 教学课后反思

　　科学思想方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；探究学习，不仅是科学方法，更是一种学习方式。本节课教学后我们有以下反思：

　　（1）本节课教学采用探究式教学模式，注重了过程和方法的教学，让学生经历了科学探究的一般过程和思路，即：“创设情景―提出问题―猜测结论―实验探究―理论探究―得出结论―迁移应用”。教学的重点在于培养学生的科学态度与科学精神，亲自参与知识的发现过程是培养学生能力的关键。教学设计既重视实验探究又重视理论探究，既重视定性实验又创设定量实验，实验探究坚持定性和定量并举，理论探究体现“由特殊到一般”的科学探究本质。

　　（2）本节课教学设计突出了学生的主体地位，教师教学要把“发现”的任务交给学生，让学生成为“发现”的主人。师生共同探究物理现象和规律，坚持以学生为主体，变革学生的学习方式，学生参与到实验与探究中来，参与到合作交流中，让学生体会实验的过程，体验探究的情境。

　　总之，本节课的教学，通过问题层层设计，让学生经历科学探究过程，发现机械能守恒定律，I悟科学探究的方法，提升意志品质和物理核心素养。这些都有利于将学生培养成科学素养高、创新意识强、主动发展的新型人才。

　　纵观我国农机化近五十年发展历程，在农机管理、运用与科研中始终贯穿着农机农艺相结合的主线，推动着农业机械化不断深入发展。?1．国内自20世纪50年代初农机化起步阶段，推广新式农具中就明确新农具与耕地作技术是共同提高的（张林池，1952.5），一切机械作业均应严格服从先进耕作法的农业技术要求（国营机械农场机务工作规章，1952.11）。并在新式农具站的组织领导及人员配备中明确要求农业技术和农具技术员各两人，要求农机具鉴定要从农学观点给评价。为农机农艺相结合提供了条件。50年代中末期，主管农机的领导在总结中指出农业技术与机械技术的结合不够（李菁玉，1995.1），农机具要切合当时的农艺要求（，1959.6）。?60年代，进一步提出一些农机农艺相结合的具体作法，石社挂钩（陈正人，1960），实行亦工亦农制度（，1964.9），机农合一（张省三，1965）。并在农业机械化科学研究的主要任务中要求加强基本性和综合性的科学技术理论的研究，要根据我国农艺发展的新方向和耕作制度改革的需求，农业机械产品设计的原则，首先要适合精耕细作要求。?

　　70年代在全国农业机械化发展纲要中提出农业和工业同时并举。并具体为农机部门和农业部门结合起来，把农艺改革和农机改革结合起来，农艺措施要为机械作业创造条件，既保持了精耕细作传统，又发挥了机械化的作用（刘瑞龙，1973）。并在农村农机机务管理规章中明确农艺和农具的改革，要互相适应，互相促进。1979年9月农机部在关于农机化几个问题向中央请示报告中提出要把全国农机科研力量组织起来，加强基础理论研究，农机化必须与农业的区域规划和耕作制度改革密切结合，同农业的专业化，经营的多样化结合起来。当时主管农机的领导进一步明确树立大农业观点……因地制宜发展农林牧副渔的机械化……树立农业机械化同农业现农业现代化其他内容互相联系，密切配合的观点……特别是农机基础理论方面的研究（杨立功，1979.11）。

　　?80年代初一再强调农机和农艺相结合并进一步认识到农业机械作用的对象是生物，是农作物，它和一般工业机械在厂房里加工无机物不一样，受自然条件的制约、耕作制度、农艺的制约（杨立功，1980，1981）。提出中国农机化道路要根据本国特色办事，发扬我国精耕细作优良传统，各地自然条件和耕作制度迥然不同，机械化要根据各地的不同特点进行……排涝机械南方先行，耕作机械东北先走一步（项南，1980.11）。在对中国农业的反思中提出农机农艺结合这个提法，一般应理解为农业机械化和生物技术相结合。但是由于农艺这个概念包括生物技术和实现生物技术的作业工艺方法两方面内容，又受生物技术发展水平的限制，许多作物缺乏直接反映生物技术要求的技术指标，往往用作业工艺代表生物技术指标。农业机械化和生物技术相结合的基本形式和内容是农业技术系统（生物技术）、作业工艺程序系统和机械系统的三系配套。……是农业机械化自身发展规律的产物，是现代生物的机械技术应用于农业生产的客观要求。（刘瑞龙，1980.6）这之后，由于家庭生产责任制，土地承包，以及中央不再提1980年基本实现农业机械化的号召，使农业机械化处于整顿反思阶段。80年代末，机械耕作科技人员通过多年试验研究和生产实践，认识到只有农机没有农艺是无的放矢；只有农艺没有农机是纸上谈兵，农机农艺相结合，无非是为农作物创造良好的生活环境条件，这又是基础理论研究的内容，因此，90年代应该是基础理论指导下的农机农艺相结合，这也是有中国特色的农机化发展道路。（迟仁立，1989.8）?90年代机械化土壤耕作在基础理论指导下的农机农艺相结合试验研究引起有关领导重视，在国务院第三会议室听了迟仁立、左淑珍的专题汇报后指出以前对耕作理论方法忽视了，迟仁立、左淑珍同志提出的办法解决了全面耕翻和不耕翻的问题，解决了两者弊端，但隔几年深翻，间隔深松、，什么地区，气候条件，不同作物上有实用性……还值得研究（陈跃邦，1990.5）。很关键的是提出了孔隙度的数据，找出了最适值，农作物增产了，用这个理论能解释。应扩大试验面积，更深一层虚些问题。这些区域性很大，单纯生物不研究还不行，很需要扩大试验面，要搞多学科综合研究。（候捷，1990.5）。把地上地下结合起来研究，很有意义，很重要。现在研究地上的多，地上地下一起搞的不多，和国外的耕法联系起来，把历史的、中国的、外国的相比较一起研究，要把试验面积搞的大点，要扩大试验。（陈俊生，1990.5）。上述领导人的指示使基础理论指导下的农机农艺相结合的机械化土壤耕作新技术和配套机具的试验得以深入研究并在农业生产中可以因时因地制宜定量运用。总理在1997年政府工作报告中明确提出农机农艺相配套，把农机农艺关系推向了一个新阶段。?

　　从上述我国农机化发展的历程，可以看到我国农机与农艺关系的发展大致经历了四个阶段。

　　?（1）第一阶段是农机服从农艺阶段，指导思想就是一切机械作业均应严格服从技术要求，农机处于从属地位，为农业服务。但是当先进的农业机械纳入传统农业时，还是对传统耕作方式提出了挑战。例如60年代东北的犁后喘；华北机耕快且深，使传统的人畜耙地和水车灌溉发生了困难。?

　　（2）第二阶段是农机农艺相互适应阶段。农业机械生产中的作用增强了，地位有所提高，也就暴露出更多的农机与农艺不相适应的问题。主要表现在始终伴随着我国农机化过程中先进的农业生产工具与传统的手工作业技术的矛盾，需要农机和农艺相互让步、磨合，以达到相互适应，这是一段较长的历史时期。例如七十年代到八十年代的间套作，多熟种植的机械化配套。?

　　（3）第三阶段是农机农艺相结合阶段。农业机械有了长足发展，品种多，功能全，可以为农林牧副渔、加工业的大农业实施各业全过程机械化，从而产生了农业机械化综合生产技术。即生产技术成龙配套，形成了农业技术体系、作业工艺程序系统和机器系统的三系配套。

　　?（4）第四个阶段是基础理论指导下的农机农艺相配套阶段。农业机械化三系配套已不是简单的农艺过程同相应机械来替代所能完成的。其综合性，系统性要求有相应的基础理论来指导，使农业技术和农业机械有机地组成优质高产高效科学的作业程序系统。表现在SPAC运行系统、土壤--机器--植物系统以及机具--土壤·微生物·根系--农田生态系统和农林（果）茶经菌渔药综合配套立体组合农业等各种系统与实践的研究。为区域化因时因地制宜的农机农艺相结合从量变到产生飞跃，发生质变，实现基础理论指导下的定量配套创造性了条件。?

　　由风土条件、经济、社会体制所形成的不同农业类型决定着农业机械化的方式，人多地少、人少地多、富有型、贫困型，国营与私有制都有不同的农机农艺结合经验可供借鉴。?1．世界上的农业从总体上可分为人多地少，劳力密集型和人少地多能量密集型两大类。以美国、加拿大为代表的人少地多是其典型。美国农业机械化过程显著特点是靠专业化减少农艺技术环节，促进农机化。大豆带、玉米带的形成，减化了作业程序，减少了机具配备。加拿大大马力、折叠式作业机具充分发挥了机械化的威力，但是大马力机械带来的压实问题一直困扰着各类能量密集型农业，可为我国东北和西北发展机械化农场提供经验和教训。日本和英国、丹麦、德国可做为人多地少的典型。日本以水田机械化为主，小巧灵活的单人背负式、手扶式形式多样，品种齐全，可为我国南方水田机械化提供参考。德国以北方谷物甜菜机械化大田生产为主，解决插花地和科学化、标准化作业为规模化和精细化机械耕作积累了经验，可为我国北方农村精耕细作与农业机械化相结合提供参考。英国和丹麦的农牧并举机械化过程为我国农区发展牧业提供了经验。改精饲料为主的养殖业为草饲的养牛业可以从生物学方面提高转化效率，发展新型农牧业机械化体系。?

　　英国、丹麦可做为富有型的农业机械化典型，笔者参加国际会议，考察过这两国农业机械化耕作状况，由于经费充足，在自动化程度和电子监控作业提高可靠性方面做了很多工作，给人锦上添花的感觉。提高精密性和经济效益。尼日利亚尽管号称非洲的小美国，但还是贫穷落后的发展中国家，其农业机械化明显在减少繁重体力劳动以及提高耕种速度，抢农时和经济效益上下功夫。由于经费有限，只能雪中送炭解决当务之急的问题，这些可能给我国经济发达地区和贫困地区发展农业机械化提供借鉴。钱多可以在科学化和精细化农艺技术方面发展；钱少就在解决燃眉之急的农艺措施上分析，再配合相应的农机具，实现农业机械化。?

　　前苏联是最典型的高度集中的以国家意志为主体的计划经济下机械化国营农场模式，经营不善，普遍亏损，计划经济大锅饭的弊端一直困扰着领导者。我国黑龙江集体办农机站队和国营拖拉机站也有了切身体会。巴西、菲律宾以私人占有土地为主的国家，农机化发展的各自为政单纯追求高额利润的短期行为发挥大规模机械化作用和保护环境，持续发展又产生了尖锐矛盾。这些为我国在市场经济条件下发展农机化提供了如何协调国家与地方，集体与个人之间关系的实例。如何更好地趋利避害，摆正经济、社会、生态效益三者之间平衡与协调。?

　　2．在宏观农业类型前提下，如何解决农机农艺相结合的具体微观技术，国外的实例也很多。美国的大豆收获机械化宽幅割台与损失率高的矛盾就是通过培育高底荚位大豆品种而解决的。西红柿机械化收获使培育方型厚皮新品种取得突破。泰国北部的农业机械化就是将轮作制改为固定耕作制后实现的。日本60年代从中国引进尚未过关的水稻插秧机，通过农学育秧解决了中国多年无法突破的机械手取苗伤苗的障碍点，实现了水稻种植机械化。类似这些从农艺的生物学方面，而不是单纯要求农机配合而解决的农业机械化难点俯拾皆是。俄罗斯农业工程专业中就有基础理论教研室研究解决农艺中的为什么，作业执行农艺技术实现机械化的理论依据。前苏联威廉斯的机械化平翻耕作体系就是依据团粒结构理论，耕地层上下层土壤需周年轮换恢复结构的农艺要求而建立的。国外这些经验表明基础理论指导下的农机农艺相结合是农业机械化发展的正确途径。?

　　20世纪70年代以来我国农机化战线上许多成功的农机农艺结合具体范例，值得总结推广，指导未来。?

　　1．60年代初黑龙江农机化科技人员从解决东北因有三角犁铧耕作，铧耳限制耕深，造成耕层浅、犁底层硬，无法深耕的弊端出发，提出加装深耕部件，打破三角生格子的深松土措施和部件（阎作新，1962）。70年代安与高寒地区地裂子抗蚀保土启发进行深松土，二者合而为一发展为深松耕法，得到领导重视，组织了农业、农机、农场、气象、林业、教育六局科技人员大协作进行试验研究。但由于增产机理和肥力转化不清，受到质疑。认为增产没根据，光用不养、地下开荒、后患无穷，不能推广。农机和农艺都无法解释这些问题，是生物学专业人员研究揭示出深松耕法创造的虚实并存耕层协调了水肥气热，实现了早熟高产，用养结合，（迟仁立、左淑珍，1997），为深松耕法推广应用提供了理论依据。一方面全省大面积推广应用，并在全国三北地区示范推广，取得显著成效，于1978年获全国科学大会奖励。另一方面推动了配套农机具研制，产生了一大批以虚实并存层为依据的深松机、整地机、七铧犁改装等新型深松系列机具，推动了农业机械化的发展。?

　　2．基础理论研究从虚实并存耕层的土壤水肥气热、微生物、作物根系、光合生理、农田小气候等方面深入系统测试，总结出虚实并存效应原理。一方面与生产结合，形成以虚实并存耕层为核心，在不同部位、深度、间隔，不同时期深松的整套土壤耕作技术，并在海伦县不同农耕区因地制宜推广应用，形成机械化耕作技术规范，获得中科院科技进步奖。另一方面从农业历史角度研究提出虚实并存耕作是我国精耕细作优良传统中精耕的继承和发展，是比平翻的全虚耕作和免耕的全实耕作都优越的先进耕作系列。在河北通过多年多地多种作物试验研究，提出可以定量运用的华北虚实并存耕作技术规范。同时研制了为小型拖拉机配套的小型深松犁（ZL922064814）、七寸步犁改装，深松步犁和多用组合犁等系列配套机具，得到河北省领导重视，在河北十个县市示范推广200多万亩，获经济效益2.46亿元。为河北省农业机械化发展注入了活力。同时在西北的间隔深松加覆盖技术与南方旱地间隔深松抗旱增产都取得了稳定增产的良好效果。促进了我国机械深耕深松推广应用。?

　　3．90年代以来，我国各地进行的秸杆粉碎还田，机械化精量播种，抛秧和化肥机械深施等农机化新技术都是在明确农艺技术效果指标基础上，农机农艺相结合发展起来的。从作物增产潜力的基础理论研究出发，查清土水肥光热指标，促进了旨在抢农时、争光热的华北三夏机械化耕种一条龙作业技术和吨粮田优质高效高产技术与配套系列机具的研制，这些都是基础理论指导下农机农艺相结合的硕果。?

　　农业机械化的名称就包含了农业、机械化三方面含义，就是农业和机械化在一起，即农艺农机相结合。?

　　1．观念的转变。在农机化研究人员中，存在着重机轻化的错误观念。二者缺一不可，相辅相成，同等重要。在实践中化的研究既重要又难搞，它涉及到自然科学，又涉及到社会科学；既涉及到工程技术，又涉及到基础理论，同时又要研究应用技术和社会经济问题。需要知识面广，研究对象又很复杂，在我国农机界的基础又比较薄弱。应该充分重视并加强这方面研究。在市场经济的今天，还应注重经济效益，改变过去只看科研水平，不管生产力转化和能否有商品价值，通过鉴定就万事大吉的错误观念。?

　　2．人才的培养。现时的农机课程设置以机为主，只有一门农学基础还与机械离得太远，因此应该从农机化教材改革作起，增加农业生物学和介绍宏观环境的生态学课程。编撰农业机械化专业自己的农学教材，培养农机农艺结合的双料人才。这样才能从根本上扭转重机轻化的现象。?

　　鉴于农机化专业现状，农机农艺分割，许多农机专业人员要脱离农业，向机械化、自动化、电气化的现代方向发展也是学科发展所需要的。应该学习国外的经验，农机农艺相结合不是合并，在农机化专业中设立基础理论研究机构，调配专业人员，充实加强化方面的研究，为机械化、自动化、电气化提供理论依据，加强力量。?

　　3．统一分区规划。对于在中国条件下实现农业机械化，特别是田间作业机械化的复杂程度认识不足。对各地的风土条件、作物种类、种植制度、栽培方法的复杂性，都没有联系农业机械化进行系统的调查研究，提出区域性因地制宜的，有理论数据的，可以进行定量指导的机械化作业体系。五十年来各地农业科技人员已作了大量工作，建议在全国立项，统一规划分区进行，补充完善总结各现有成果，提出我国不同地区的农业机械化种植宏观设计。同时要从传统狭窄的种植生产过程机械化束缚中解放出来。一方面对种植业要扩展到产前、产后农产品加工与销售；另一方面树立大农业观念，农林牧副渔各业的机械化也要全面 考虑，拓宽农业机械化领域和内容。总之，中国目前仍然依靠种植业生产粮食，传统的机械化栽培方式还是目前农村中农业生产的主体，但展望未来，农林牧渔大农业观念的全面发展又是必然趋势，因此农业机械化研究应该深化与拓宽并重，同步发展。?

　　4．如何结合是突破口。农机农艺相结合已深入人心，取得共识，但如何结合在理论与实践上都处于探索阶段，还有很长的路要走。这也是我国农业机械化近五十年来历程所提出来的重大课题，是我国农业机械化科学发展的突破口。?

　　(1)农机化司，北京农工大编：《中国农业机械化重要文献资料汇编》，北京农业大学出版社，1988.4。?

　　20世纪20年代~50年代，德国学者W.Osywald从分类学的角度提出了以机械方式诱发化学反应的学科―机械力化学（mechanochemisty）。1962年奥地利学者K.Peters在第一届欧洲粉碎会议上首次发表了题为《机械力化学反应》的论文，把机械力化学定义为：“物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象”。如今，机械力化学被认为是关于施加于固体、液体和气体物质上的各种形式的机械能―如压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲等引起的物质物理化学性质变化等一系列的化学现象。如研磨HgCl2时观察到少量Cl2逸出，粉碎碳酸盐时有二氧化碳气体产生，石膏细磨时脱水，石英受冲击后无定形化等，这些都是典型的机械力化学反应。

　　机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程。在机械力的不断作用下，起始阶段主要是物质颗粒尺寸的减小和比表面积的增大，但是达到一定程度后，由于小颗粒的聚集而出现粉磨平衡，但并不意味着粉磨过程中粉体的性质不变，事实上它会发生诸多的机械力化学效应。

　　在超细粉碎过程中，随着机械力的持续作用，矿物的晶体结构和性质会发生多种变化，如颗粒表面层离子的极化变形与重排，使粉体表面结构产生晶格缺陷、晶格畸变、晶型转变、结晶程度降低甚至无定形化等。例如

　　晶型转变是压力和剪切力共同作用的结果。它使物质不断吸收和积累能量，提供了晶型转变所需的热力学条件，产生晶格形变和缺陷，使之向产物结构转变。

　　机械力作用引起物质颗粒细化、产生裂纹、比表面积增加等。这些变化最终会引起物质的分散度、溶解度、溶解速率、密度、吸附性、导电性、催化性、烧结性、离子交换能力和置换能力、表面自由能等理化性质的改变。如粘土矿物经过超细磨后，可产生具有非饱和剩余电荷的活性点，导致高岭土的离子交换容量、吸附量、膨胀指数、溶解度、反应能力等都发生了变化。

　　机械力的作用可引起物质化学键的断裂，生成不饱和基团、自由离子和电子，产生新的表面，造成晶格缺陷，使物质内能增高，处于一种不稳定的化学活性状态，并使许多在常压、室温条件下不能发生的反应成为可能。根据原料的状态可以将反应体系划分为固-固、固-液、固-气三大类。

　　固-液反应系统主要是金属与有机溶剂之间的化学反应。液相反应剂一般是含碳或含氮有机物，如庚烷、苯胺等，通过反应可以生成金属碳化物或氮化物粒子。

　　固-气反应仅适合于活性高、氮化或碳化反应焓很高的体系。一般可选择氮气、分解氨、氨气作为氮源。

　　从图中可看到：无机械力作用时，反应只以很小的速度进行，引入机械作用后，反应迅速增强并随后达到稳态，停止机械作用后，反应速度迅速下降。影响机械力化学反应历程的因素很多，各种因素间的相互作用，加之研究手段不全面，关于机械力化学的机理尚没有一个统一的界定，目前主要有以下几种理论。

　　（1）等离子体模型。Thiessen等认为，机械力作用导致晶格松弛与结构裂解，激发出高能电子和等离子区。一般的热化学反应温度在高于1000℃时，电子能量也不会超过4eV，即使光化学的紫外电子的能量也不会超过6eV。而机械力作用下，高激发状态诱发的等离子体产生的电子能量可超过10eV，因此机械力化学有可能进行通常情况下热化学所不能进行的反应，使固体物质的热化学反应温度降低，反应速度加快。

　　（2）固态合成反应模型。席生岐等从扩散理论出发，分析了高能球磨过程中的扩散特点，提出了固态合成反应模型并进行分析计算，结果表明：高能球磨过程中固态反应能否进行，取决于体系在球磨过程中能量升高的程度，而反应完成与否受体系中的扩散过程控制，即受制于晶粒细化程度和粉末碰撞温度。一方面由于颗粒在超细磨过程中，被强烈塑性变形，产生应力和应变，颗粒内产生晶格缺陷和晶形转变、非晶化，能显著降低元素的扩散激活能, 使得组元间在室温下可显著进行原子或离子扩散，颗粒不断冷焊、断裂、组织细化，形成了无数的扩散-反应偶；另一方面，因颗粒表面化学键断裂而产生不饱和键、自由离子和电子等原因，导致晶体内能增高，物质内部迅速发展的裂纹使其顶端温度和压力增高，最终导致物质反应的平衡常数和反应速度常数显著增大。应力、应变、缺陷和大量纳米晶界、相界的产生使系统储能很高，提高了粉末活性，从而有可能引起纳米尺寸下的固相反应，有时甚至可以诱发多相化学反应。

　　（3）热点理论。机械力作用在固体颗粒上造成的弹性应力是机械力化学效应的重要因素，弹性应力能引起原子水平的应力集中，一般由此而改变原子间的结合常数，从而改变它们本来的振动频率，也改变了原子间距和价键角度，结果改变了化学结合能，使反应能力增大。弹性应力还可引发驰豫，由此形成激化的振动状态可导致化学反应的发生，这种能量在应力点以“热点”的形式出现。虽然宏观温度一般不会超过60℃，但局部碰撞点的温度要远高于60℃，这样的温度将引起纳米尺寸的化学反应，在碰撞点处产生极高的碰撞力，高达3.30GPa~6.18GPa，如此高的碰撞力有助于晶体缺陷和畸变的扩散以及原子的重排，所以局部碰撞点的升温可能是导致机械力化学反应的一个促进因素。

　　矿物机械活化是指机械作用使矿物局部形成晶格畸变，发生位错，使晶格点阵中粒子排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，导致晶格内能增高，表面改性、反应活性增强，以便于矿物浮选富集和提取，从而改善浸出过程。如细磨使铜、铅与锌的分选效率显著提高；氟磷灰石 Ca5F(PO4)3 经机械活化后，氟杂质与混入的SiO2发生机械力化学反应，约有80%的氟以 SiF4 的形式挥发掉，在柠檬酸溶液中的溶解率达到85%，这种脱氟的磷矿石可用作优质的化学肥料。球磨CuFeS2和CuO混合物可形成CuSO4，只要经过水洗，就可以将矿物中的纯铜分离出来。

　　机械力化学改性则采用搅拌、冲击、研磨等机械作用使改性剂在被改性的颗粒表面均匀分布包覆，并使颗粒与改性剂之间发生化学作用，以增加它们之间的结合力，从而改变矿物粉体颗粒的表面状态，达到改性的目的。吴辉等以气流磨所产生的超音速气流作为机械力，对硅酸盐矿物硅灰石与硬脂酸进行超细粉碎表面改性。当硅灰石粉碎时,晶体裂开并发生如下变化

　　由于硅灰石与硬脂酸的粉碎、断键是在同一时间同一粉碎腔内进行的，故可能发生如下反应

　　经改性后的硅灰石由亲水性变为疏水性，把它添加到高分子材料中，增加矿物与有机高分子材料的相容性，提高矿物粉料在高分子材料中的分散程度，改善工艺加工条件和制品的性能。

　　机械力化学法制备纳米材料可采用常用的化学原料，具有工艺简单、成本低、易于工业化等特点，是一种具有广阔应用前景的纳米材料制备方法。

　　如钛酸钡陶瓷具有良好的介电性能，是电子陶瓷领域应用最为广泛的材料之一。传统的钛酸钡合成方法是用BaO或BaCO3和TiO2经高温灼烧（≥900℃）而成， 粒度大、不均匀，难以制备纳米粉体材料。吴其胜等采用高能球磨BaO，锐钛矿型TiO2混合粉体（在氮气保护下），机械力化学法合成了纳米晶BaTiO3，反应式为

　　反应过程分三个阶段进行：粉磨初期为无定形形成期（0h~15h），混合物颗粒粒度减小，晶格畸变，转变为无定形，并可能形成BaTiO3晶核；粉磨中期为固相反应期（15h~30h）， BaO与TiO2在机械力作用下产生固相反应生成BaTiO3，同时BaTiO3晶粒长大；粉磨后期为动态平衡期（30h以后），此时，固相反应基本结束，晶粒成长与粉磨引起的晶粒减小处于动态平衡，由此得到颗粒尺寸为10nm~30nm的BaTiO3。

　　采用球磨金属氯化物和Na、Mg等还原剂的方法可制备纯金属纳米材料和合金纳米材料，已制得的体系有Fe、Ni、Co、Cu和Fe-Cu合金。

　　近几年来，把金属与陶瓷(如纳米氧化物、碳化物等)通过机械力复合在一起，已获得具有特殊性质的新型纳米复合材料。Nicholas 等采用机械力化学原理制备Al2O3基TiC、TiN等纳米复合材料，反应式分别如下

　　机械力化学在有机高分子合成中的应用主要有3个方面：高分子聚合、高分子缩合及无机材料表面接枝高分子聚合物。

　　（1）高分子聚合。机械力化学在高分子聚合中可代替引发剂引发聚合反应。一般的高分子聚合中往往要加入引发剂，作用是在外因作用下首先发生分解或氧化还原产生自由基或正负离子，引发单体聚合。Oprea等用实验证实不用任何引发剂或催化剂，就可以用振动磨将丙烯腈单体制得聚丙烯腈高聚物。主要原因是在机械力及单体的腐蚀作用下，设备表面的金属产生活化作用并产生金属细末，参与聚合物的合成；另一方面金属活化过程中产生激发电子，使得已被振动磨部分活化的聚丙烯腈生成自由基和负离子，可引发其他丙烯腈高分子的聚合。

　　（2）高分子缩合。高聚物在机械力作用下，键可发生断裂，生成大分子自由基，这时若遇合适的小分子，可发生高分子缩聚。Christofor Simionescu等用超声波使聚对苯二甲酸乙二酯和乙二胺通过机械力化学缩聚形成聚酯-聚酰胺碎片，然后与三价V3+作用，形成以三价钒为中心的复合物。

　　（3）高聚物接枝。现代新技术的发展对高分子材料提出了更高的要求，如耐高温、导热导电、防辐射、具有铁磁性等，解决这一问题的方法之一就是在高分子中引入无机物。把无机材料和高聚物一起研磨，通过机械力化学作用，高分子聚合物可发生裂解、环化、离子化、异构化等化学变化，无机材料表面产生晶格畸变和缺陷，表面自由能增大，引起化合键断裂和重组，可以在新鲜断裂表面出现不饱和键和带正电和负电的结构单元，这样聚合物链键断裂产生的游离基或正负离子遇到无机材料经机械力活化产生的新鲜表面，就可能形成接枝高聚物。

　　无机材料的高聚物接枝改性方法有两种：一种是将无机材料与聚苯乙烯、聚丙烯等高聚物一起研磨；一种是将无机材料与单体研磨共聚，如在苯乙烯单体中研磨碳酸钙。这两种方法都能得到疏水性极好的无机粉体，在涂料与塑料工业中得到广泛应用，效果良好。

　　采用机械力化学方法处理有毒废物，有可能开发出在常温、常压下处理剧毒物的新方法，使有毒废弃物能就地得到及时有效处理，避免其长期堆放污染环境。如难处理的有机氯合物，如PVC、多氯联苯、DDT等。机械力化学法不仅可破坏它们的结构，还可诱发它们和CaO或其他合适的反应剂之间的化学反应，形成无毒的无机氯化物。许多塑料制品经机械力化学处理后，发生机械力化学分解，聚合度可下降80%。通过高能量机械力的作用还可破坏蛋白质的高分子结构，从而使它能从废液中较快地沉降下来，便于焚烧处理。用机械力化学法处理含镉废水可使镉的还原速率加快数倍。

　　机械力化学理论的提出已有数十年时间了，但由于实验条件的不可比性，使得难以归纳总结上升到更高的理论层次；另外，人们的工作多限于针对某一现象或某一应用课题的研究，却少有关于各种机械力化学现象背后普遍规律的探讨；机械力化学法通常需要长时间的机械处理，能量消耗大，研磨介质的磨损，还会造成对物料的污染。因此，设计新的高效机械活化设备，以最小的能耗获得最大活化效果也是值得研究的课题。可以预见，随着研究的深入，机械力化学将具有广阔的工业应用前景。

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　　“学起于思，思源于疑”，“问题导学法”又称“设问教学法”，它是通过创设特定的问题情境，引导学生在解决面临的学习问题中，主动获取和运用知识、技能，发展其学习主动性和自主学习能力的课堂教学方法。课堂教学作为学校教育教学的中心环节和最基本的组织形式，是形成教学质量，达成教学目标的主要途径。学生不应是被动的、消极的知识的接受者，而应是主动的、积极的知识的探索者。因此，“问题导学法”在课堂教学中的过程应以问题为主线，从提出问题、分析问题到问题的解决与应用，逐步达到教学目标。在此过程中教师应充分体现其引导的作用，使学生真正成为活动的主体，使学生多动口、动脑、动手，提高课堂效率，做到事半功倍。

　　机械能守恒定律这节课内容主要是针对机械能守恒的理论推导和应用部分，大致分四步走：第一步，定性理解动能和势能之间可以相互转化；第二步，理论推导机械能守恒定律；第三步，通过实例分析机械能守恒定律的内容和条件；第四步，机械能守恒定律的应用。本节内容由定性分析动能和势能的相互转化，到结合自由落体运动过程作理论推导，然后总结出定律，阐释机械能守恒的实质，最后是实际应用，符合由特殊到一般的认识规律。在探究、推理过程中，有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力，有利于学生领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。教材的内容结构能较好地突出理论与实践的统一，使学生明白物理规律既可以直接从实验得出，又可以用已知规律从理论上导出。

　　因此，这节课的教学比较适宜采用问题导学法：首先，从生活实例启发学生发现问题，了解问题的实质；其次，通过实验分析再联系已学知识解决问题；最后，利用规律解决相关问题。以教师指导下的学生活动为主，使学生真正成为学习的主体，通过大量实例分析使学生更好理解地机械能守恒定律的条件，这样就在不知不觉中突破了难点。在细节处理上也可以利用层层设问较好地完成教学目标。例如：在引导学生利用自由落体运动推导机械能守恒的过程中，进行三步设问：1.用动能定理研究AB段运动得到什么方程？2.根据重力做功和重力势能的关系研究AB段运动得到什么方程？3.联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？这样，学生就在教师的步步引导下得出了机械能守恒的结论。

　　机械能守恒定律的教学过程可细分为8个环节：复习提问、导入新课提出问题分析问题得出结论知识深化应用举例练习巩固，问题导学法贯穿于整个教学过程，如图1所示。

　　在引入环节通过复习提问和图片展示、视频播放分析生活实例，为导入问题做准备。

　　（1）复习提问：①动能定理的内容是什么？重力做功与重力势能变化的关系是什么？②机械能的定义是什么？

　　（2）多媒体展示图片和视频（瀑布、荡秋千、过山车、撑竿跳高，等等），让学生分析这些运动过程中的共同特点，即动能和势能之间可以互相转化。

　　如何创设问题情境是问题导学法的一个关键。通俗地讲，问题就是要求学生回答或解释的那些尚待解决或学生弄不明白的事。“问题”应该来源于学生的阅读、讨论、练习、实验等学习实践活动中，来源于学生认识的局限、思维的冲突、方法的错误、对象的模糊、观念的差异，等等方面。本节课通过实际生活实例分析动能和势能之间可以相互转化，从而提出问题：动能与势能的转化过程中可能满足什么样的定量规律？

　　问题提出之后，接下来进行问题分析。问题分析时通过定性和定量逐步深入分析。

　　实验一：钢球用细绳悬起，请一个同学上来靠近，将钢球拉到同学鼻子处释放，让学生观察钢球摆回时同学的反应，钢球是否会撞到该同学以及原因，并分析出哪个过程是动能向重力势能转化，哪个过程是重力势能向动能转化。

　　在理论推导定量分析时，采用了另一种教学方法――对比教学法，如图2所示。通过层层设问，在教师的引导下，学生利用已学知识动能定理对三种运动模型进行对比分析，总结出物理规律，使学生充分理解机械能守恒定律的内容及条件。

　　模型一：自由落体运动是重力势能向动能的转化过程，我们应用学过的动能定理和重力做功与重力势能的关系等知识，可推导证明在这个过程中机械能守恒。

　　如图3所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高为h的A点（初位置）时速度为V。下落到高度为h的B点（末位置）时速度为V，

　　解析：在自由落体运动中，物体只受重力G=mg的作用，重力做正功。设重力所做的功为W，则由动能定理可得：

　　由③式可知，在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能。

　　由⑦式可知，重力势能减少量大于动能增加量，表明机械能的总量减少，减少的机械能转化为其他形式的能，机械能不守恒。

　　模型三：斜抛运动，从高为h的塔上以速率v将一小球斜向上抛出，落地时速度为V，不计阻力。如图4所示，上述过程则有：

　　通过以上三种运动模型总结得出：在只有重力做功的情况下，不论物体做直线运动还是曲线运动（如竖直上抛运动、平抛等），物体的机械能总量保持不变。

　　内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

　　播放多媒体动画：在光滑的水平面上，放开一根被压缩的弹簧，弹簧把跟它接触的小球弹出去。通过提问引导学生分析出：一、弹簧的弹性势能转化为小球的动能。二、在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。

　　所以机械能守恒的适用条件还有：在只有弹力做功的情形下，系统（弹簧FB体育 FB体育平台和物体）的机械能也守恒。

　　我们进一步归纳出机械能守恒定律的内容：在只有重力或弹力做功的情况下，系统的动能和重力势能或弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

　　举出生活实例，通过教师引导，学生独立思考，判断物体在运动过程中是否满足机械能守恒，进一步加强对机械能守恒条件的理解，突破本节课重难点。实例如下：

　　应用举例要有针对性，抓住机械能守恒定律的基本思想和解题方法。要抓住典型性、灵活性、多解性的典型问题，特别是对具有典型性和多解性的题目，尽量做到一题多解、一题多变、多题归一、触类旁通、举一反三，通过这样的思维聚合训练，能够脱离题海，达到事半功倍的效果。

　　比如例题：一物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下，斜面高1m，长2m。不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？拓展：若上题中把斜面改为光滑曲面，结果又会怎样？

　　通过牛顿力学知识和机械能守恒定律两种方法对比解题，总结出机械能守恒定律解题步骤、特点和优势。另外再通过精选练习题，重视理论联系实际，努力尝试解决新情景问题，提高学生的知识和方法迁移能力。

　　通过设问引导学生对本节课主要知识点进行归纳总结，如机械能守恒定律的内容、机械能守恒的条件和应用机械能守恒定律的基本思路，完善学生的知识结构，培养学生整理归纳的能力。教师精选练习题，让学生进行针对性训练，比如在完成机械能守恒定律的新课教学后，再通过习题课对机械能守恒的练习题进行分类型训练：1.机械能守恒条件的判断；2.单个物体机械能守恒的简单计算；3.机械能守恒与圆周运动的结合；4.匀质连续体中的机械能守恒；5.多个物体组成的系统机械能守恒，等等。让学生通过一定量的练习，对题型进行分类归纳，总结所用的知识点、解决问题的思路和物理模型，实现由知识向能力的转化，使学生的思维得到有效的锻炼和发展。

　　在课堂教学尾声阶段，即是布置作业。教师可选择少而精的作业题，如本节课后练习第4、5题交给学生去解决，去巩固提高，去体会“渔鱼”之乐。

　　问题导学的教学模式从培养学生能力出发来组织教学过程，它不是由教师先讲，而是让学生在问题导引下先进行自学和探。