数学发展史 此书记录了世界初等数学的发展与变迁。可大体分为“数的出现”、“数字与符号的起源与发展”、“分数”、“代数与方程”、“几何”、“数论”与“名著录”七大项,跨度千万年。可让读者了解数学的光辉历史与发展。是将历史与数学结合出的趣味百科读物。数的出现一、数的概念出现 人对于“数”的概念是与身俱来的。从原始人开始,人就能分出一与二与三的区别,从而,就有了对数的认识。而为了表示数,原始人就创造并使用了一种古老却笨拙且不太实用的方法——结绳计数。通过在绳子上打结来表示所指物体的数量,而为了辨认数量,也就出现了数数这一重要的方法。这一方法如今看来十分笨拙,但却是人对数学的认识由零到一的关键一步。从这笨拙的一步人们也意识到:对数学的阐述必须要尽量得简洁清楚。这是一个从那时开始便影响至今的人类第一个数学方面的认识,这也是人类为了解数学而迈出的关键性一步。数字与符号的起源与发展一、数的出现 很快,人类就又迈出了一大步。随着文字的出现,最原始的数字就出现了。且更令人高兴的是,人们将自己的认识代入了设计之中,他们想到了“以一个大的代替多个小的”这种方法来设计,而在字符表示之中,就是“进位制”。在众多的数码之中,有古巴比仑的二十进制数码、古罗马字符,但一直流传至今的,世界通用的阿拉伯数字。它们告诉了我们:简洁的,就是最好的。 而现在,又出现了“二进制数”、“三进制数”等低位进制数,有时人们会认为它们有些过度的“简洁”,使数据会过多得长,而不便书写,且熟悉了十进制的阿拉伯数字后,改变进制的换算也十分麻烦。其实,人是高等动物 ,理解能力强,从古至今都以十为整,所以习惯了十进制。可是,不是所有的东西都有智商,而且不可能智商高到能明显区分1-10,却能通过明显相反的方式表达两个数码。于是,人类创造了“二进制数”,不过它们不便书写,只适用于计算机和某些智能机器。但不可否认的是,它又创造了一种新的数码表示方法。二、符号的出现 加减乘除〈+、-、×(·)、÷(∶)〉等数学符号是我们每一个人最熟悉的符号,因为不光在数学学习中离不开它们,几乎每天的日常的生活也离不开它们。别看它们这么简单,直到17世纪中叶才全部形成。 法国数学家许凯在1484年写成的《算术三篇》中,使用了一些编写符号,如用D表示加法,用M表示减法。这两个符号最早出现在德国数学家维德曼写的《商业速算法》中,他用“+”表示超过,用“-”表示不足。1、加号(+)和减号(-) 加减号“+”,“-”,1489年德国数学家魏德曼在他的著作中首先使用了这两个符号,但正式为大家公认是从1514年荷兰数学家荷伊克开始。到1514年,荷兰的赫克首次用“+”表示加法,用“-”表示减法。1544年,德国数学家施蒂费尔在《整数算术》中正式用“+”和“-”表示加减,这两个符号逐渐被公认为真正的算术符号,广泛采用。2、乘号(×、·) 乘号“×”,英国数学家奥屈特于1631年提出用“×”表示相乘。英国数学家奥特雷德于1631年出版的《数学之钥》中引入这种记法。据说是由加法符号+变动而来,因为乘法运算是从相同数的连加运算发展而来的。另一乘号“·”是数学家赫锐奥特首创的。后来,莱布尼兹认为“×”容易与“X”相混淆,建议用“·”表示乘号,这样,“·”也得到了承认。3、除号(÷) 除法除号“÷”,最初这个符号是作为减号在欧洲大陆流行,奥屈特用“:”表示除或比.也有人用分数线表示比,后来有人把二者结合起来就变成了“÷”。瑞士的数学家拉哈的著作中正式把“÷”作为除号。符号“÷”是英国的瓦里斯最初使用的,后来在英国得到了推广。除的本意是分,符号“÷”的中间的横线把上、下两部分分开,形象地表示了“分”。 至此,四则运算符号齐备了,当时还远未达到被各国普遍采用的程度。4、等号(=) 等号“=”,最初是1540年由英国牛津大学教授瑞柯德开始使用。1591年法国数学家韦达在其著作中大量使用后,才逐渐为人们所接受。分数一、分数的产生与定义 人类历史上最早产生的数是自然数(正整数),以后在度量和均分时往往不能正好得到整数的结果,这样就产生了分数。 一个物体,一个图形,一个计量单位,都可看作单位“1”。把单位“1”平均分成几份,表示这样一份或几份的数叫做分数。在分数里,表示把单位“1”平均分成多少份的叫做分母,表示有这样多少份的叫做分子;其中的一份叫做分数单位。 分子,分母同时乘或除以一个相同的数〔0除外〕,分数的大小不变.这就是分数的基本性质.分数一般包括:真分数,假分数,带分数. 真分数小于1. 假分数大于1,或者等于1. 带分数大于1而又是最简分数.带分数是由一个整数和一个真分数组成的。 注意 :①分母和分子中不能有0,否则无意义。 ②分数中的分子或分母不能出现无理数(如2的平方根),否则就不是分数。 ③一个最简分数的分母中只有2和5两个质因数就能化成有限小数;如果最简分数的分母中只含有2和5以外的质因数那么就能化成纯循环小数;如果最简分数的分母中既含有2或5两个质因数也含有2和5以外的质因数那么就能化成混循环小数。(注:如果不是一个最简分数就要先化成最简分数再判断;分母是2或5的最简分数一定能化成有限小数,分母是其他质数的最简分数一定能化成纯循环小数)二、分数的历史与演变 分数在我们中国很早就有了,最初分数的表现形式跟现在不一样。后来,印度出现了和我国相似的分数表示法。再往后,阿拉伯人发明了分数线,分数的表示法就成为现在这样了。 在历史上,分数几乎与自然数一样古老。早在人类文化发明的初期,由于进行测量和均分的需要,引入并使用了分数。 在许多民族的古代文献中都有关于分数的记载和各种不同的分数制度。早在公元前2100多年,古代巴比伦人(现处伊拉克一带)就使用了分母是60的分数。 公元前1850年左右的埃及算学文献中,也开始使用分数。200多年前,瑞士数学家欧拉,在《通用算术》一书中说,要想把7米长的一根绳子分成三等份是不可能的,因为找不到一个合适的数来表示它.如果我们把它分成三等份,每份是3/7 米.像3/7 就是一种新的数,我们把它叫做分数. 为什么叫它分数呢?分数这个名称直观而生动地表示这种数的特征.例如,一只西瓜四个人平均分,不把它分成相等的四块行吗?从这个例子就可以看出,分数是度量和数学本身的需要——除法运算的需要而产生的. 最早使用分数的国家是中国.我国春秋时代(公元前770年~前476年)的《左传》中,规定了诸侯的都城大小:最大不可超过周文王国都的三分之一,中等的不可超过五分之一,小的不可超过九分之一。秦始皇时代的历法规定:一年的天数为三百六十五又四分之一。这说明:分数在我国很早就出现了,并且用于社会生产和生活。 《九章算术》是我国1800多年前的一本数学专著,其中第一章《方田》里就讲了分数四则算法. 在古代,中国使用分数比其他国家要早出一千多年.所以说中国有着悠久的历史,灿烂的文化 。几何一、公式1、平面图形正方形: S=a² C=4a三角形: S=ah/2 a=2S/h h=2S/a平行四边形:S=ah a=S/h h=S/a梯形: S=(a+b)h/2 h=2S/(a+b) a=2S/h-b b=2S/h-a圆形: S=∏r² C=2r∏=∏d r=d/2=C/∏/2r²=S/∏ d=C/∏半圆: S=∏r²/2 C=∏r+d=5.14r 顶点数+面数-块数=12、立体图形正方体: V=a³=S底·a S表=6a² S底=a² S侧=4a² 棱长和=12a长方体: V=abh=S底·h S表=2(ab+ac+bc) S侧=2(a+b)h 棱长和=4(a+b+h)圆柱: V=∏r²h S表=2∏r²+∏r²h=S底(h+2) S侧=∏r²h S底=∏r² 其它柱体:V=S底h锥体: V=V柱体/3球: V=4/3∏r³ S表=4∏r²顶点数+面数-棱数=2数论一、数论概述 人类从学会计数开始就一直和自然数打交道了,后来由于实践的需要,数的概念进一步扩充,自然数被叫做正整数,而把它们的相反数叫做负整数,介于正整数和负整数中间的中性数叫做0。它们合起来叫做整数。(现在,自然数的概念有了改变,包括正整数和0) 对于整数可以施行加、减、乘、除四种运算,叫做四则运算。其中加法、减法和乘法这三种运算,在整数范围内可以毫无阻碍地进行。也就是说,任意两个或两个以上的整数相加、相减、相乘的时候,它们的和、差、积仍然是一个整数。但整数之间的除法在整数范围内并不一定能够无阻碍地进行。 人们在对整数进行运算的应用和研究中,逐步熟悉了整数的特性。比如,整数可分为两大类—奇数和偶数(通常被称为单数、双数)等。利用整数的一些基本性质,可以进一步探索许多有趣和复杂的数学规律,正是这些特性的魅力,吸引了古往今来许多的数学家不断地研究和探索。 数论这门学科最初是从研究整数开始的,所以叫做整数论。后来整数论又进一步发展,就叫做数论了。确切的说,数论就是一门研究整数性质的学科。 二、数论的发展简况 自古以来,数学家对于整数性质的研究一直十分重视,但是直到十九世纪,这些研究成果还只是孤立地记载在各个时期的算术著作中,也就是说还没有形成完整统一的学科。 自我国古代,许多著名的数学著作中都关于数论内容的论述,比如求最大公约数、勾股数组、某些不定方程整数解的问题等等。在国外,古希腊时代的数学家对于数论中一个最基本的问题——整除性问题就有系统的研究,关于质数、和数、约数、倍数等一系列概念也已经被提出来应用了。后来的各个时代的数学家也都对整数性质的研究做出过重大的贡献,使数论的基本理论逐步得到完善。 在整数性质的研究中,人们发现质数是构成正整数的基本“材料”,要深入研究整数的性质就必须研究质数的性质。因此关于质数性质的有关问题,一直受到数学家的关注。 到了十八世纪末,历代数学家积累的关于整数性质零散的知识已经十分丰富了,把它们整理加工成为一门系统的学科的条件已经完全成熟了。德国数学家高斯集中前人的大成,写了一本书叫做《算术探讨》,1800年寄给了法国科学院,但是法国科学院拒绝了高斯的这部杰作,高斯只好在1801年自己发表了这部著作。这部书开始了现代数论的新纪元。 在《算术探讨》中,高斯把过去研究整数性质所用的符号标准化了,把当时现存的定理系统化并进行了推广,把要研究的问题和意志的方法进行了分类,还引进了新的方法。 由于近代计算机科学和应用数学的发展,数论得到了广泛的应用。比如在计算方法、代数编码、组合论等方面都广泛使用了初等数论范围内的许多研究成果;又文献报道,现在有些国家应用“孙子定理”来进行测距,用原根和指数来计算离散傅立叶变换等。此外,数论的许多比较深刻的研究成果也在近似分析、差集合、快速变换等方面得到了应用。特别是现在由于计算机的发展,用离散量的计算去逼近连续量而达到所要求的精度已成为可能。三、数论的分类初等数论 意指使用不超过高中程度的初等代数处理的数论问题,最主要的工具包括整数的整除性与同余。重要的结论包括中国剩余定理、费马小定理、二次互逆律等等。解析数论 借助微积分及复分析的技术来研究关于整数的问题,主要又可以分为积性数论与加性数论两类。积性数论藉由研究积性生成函数的性质来探讨质数分布的问题,其中质数定理与狄利克雷定理为这个领域中最著名的古典成果。加性数论则是研究整数的加法分解之可能性与表示的问题,华林问题是该领域最著名的课题。此外例如筛法、圆法等等都是属于这个范畴的重要议题。我国数学家陈景润在解决“哥德巴赫猜想”问题中使用的是解析数论中的筛法。 代数数论 是把整数的概念推广到代数整数的一个分支。关于代数整数的研究,主要的研究目标是为了更一般地解决不定方程的问题,而为了达到此目的,这个领域与代数几何之间的关联尤其紧密。建立了素整数、可除性等概念。 几何数论是由德国数学家、物理学家闵可夫斯基等人开创和奠基的。主要在于透过几何观点研究整数(在此即格子点)的分布情形。几何数论研究的基本对象是“空间格网”。在给定的直角坐标系上,坐标全是整数的点,叫做整点;全部整点构成的组就叫做空间格网。空间格网对几何学和结晶学有着重大的意义。最著名的定理为Minkowski 定理。由于几何数论涉及的问题比较复杂,必须具有相当的数学基础才能深入研究。 计算数论 借助电脑的算法帮助数论的问题,例如素数测试和因数分解等和密码学息息相关的话题。 超越数论 研究数的超越性,其中对于欧拉常数与特定的 Zeta 函数值之研究尤其令人感到兴趣。 组合数论 利用组合和机率的技巧,非构造性地证明某些无法用初等方式处理的复杂结论。这是由艾狄胥开创的思路。四、皇冠上的明珠 数论在数学中的地位是独特的,高斯曾经说过“数学是科学的皇后,数论是数学中的皇冠”。因此,数学家都喜欢把数论中一些悬而未决的疑难问题,叫做“皇冠上的明珠”,以鼓励人们去“摘取”。 简要列出几颗“明珠”:费尔马大定理、孪生素数问题、歌德巴赫猜想、角谷猜想、圆内整点问题、完全数问题…… 五、中国人的成绩 在我国近代,数论也是发展最早的数学分支之一。从二十世纪三十年代开始,在解析数论、刁藩都方程、一致分布等方面都有过重要的贡献,出现了华罗庚、闵嗣鹤、柯召等第一流的数论专家。其中华罗庚教授在三角和估值、堆砌素数论方面的研究是享有盛名的。1949年以后,数论的研究的得到了更大的发展。特别是在“筛法”和“歌德巴赫猜想”方面的研究,已取得世界领先的优秀成绩。 特别是陈景润在1966年证明“歌德巴赫猜想”的“一个大偶数可以表示为一个素数和一个不超过两个素数的乘积之和”以后,在国际数学引起了强烈的反响,盛赞陈景润的论文是解析数学的名作,是筛法的光辉顶点。至今,这仍是“歌德巴赫猜想”的最好结果。名著录《几何原本》 欧几里得 约公元前300年 《周髀算经》 作者不详 时间早于公元前一世纪 《九章算术》 作者不详 约公元一世纪 《孙子算经》 作者不详 南北朝时期 《几何学》 笛卡儿 1637年 《自然哲学之数学原理》 牛顿 1687年 《无穷分析引论》 欧拉 1748年 《微分学》 欧拉 1755年 《积分学》(共三卷) 欧拉 1768-1770年 《算术探究》 高斯 1801年 《堆垒素数论》 华罗庚 1940年左右 任意选一段吧!!!
1785年,8岁的高斯在德国农村的一所小学里念一年级。 数学他出了一道算术题。他说:“你们算一算,1加2加3,一直加到100等于多少?” 说完,他就坐在椅子上,用目光巡视着趴在桌上演算的学生。 不到一分钟的工夫,高斯站了起来,手里举着小石板,说:“老师,我算出来了......” 没等小高斯说完,老师就不耐烦的说:“不对!重新再算!” 高斯很快的检查了一遍,高声说:“老师,没错!”说着走下座位,把小石板伸到老师面前。
老师低头一看,只见上面端端正正的写着“5050”,不禁大吃一惊。他简直不敢相信,这样复杂的数学题,一个8岁的孩子,用不到一分钟的时间就算出了正确的得数。要知道,他自己算了一个多小时,算了三遍才把这道题算对的。他怀疑以前别人让小高斯算过这道题。
就问小高斯:“你是怎么算的?”小高斯回答说:“我不是按照1、2、3的次序一个一个往上加的。老师,你看,一头一尾的两个数的和都是一样的:1加100是101,2加99时101,3加98也是101......一前一后的数相加,一共有50个101,101乘50,得到5050。”
高斯的回答使老师感到吃惊。因为他还是第一次知道有这种算法。不久,老师专门买了一本数学书送给小高斯,鼓励他继续努力,还把小高斯推荐给当地教育局,使他得到免费教育的待遇。后来,小高斯成了世界著名的数学家。 人们为了纪念他,把他的这种计算方法称为“高斯定理”。
高斯定理(Gauss' law)也称为高斯通量理论(Gauss' flux theorem),或称作散度定理、高斯散度定理、高斯-奥斯特罗格拉德斯基公式、奥氏定理或高-奥公式(通常情况的高斯定理都是指该定理,也有其它同名定理)。
在静电学中,表明在闭合曲面内的电荷之和与产生的电场在该闭合曲面上的电通量积分之间的关系。 高斯定律(Gauss' law)表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场之间的关系。高斯定律在静电场情况下类比于应用在磁场学的安培定律,而二者都被集中在麦克斯韦方程组中。因为数学上的相似性,高斯定律也可以应用于其它由平方反比律决定的物理量,例如引力或者辐照度。
物理应用
矢量分析
高斯定理是矢量分析的重要定理之一。它可以被表述为:
这式子与坐标系的选取无关。
式中
称向量场
的散度(divergence)。
静电学
定理指出:穿过一封闭曲面的电通量与封闭曲面所包围的电荷量成正比:
换一种说法:电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比。
(当所涉体积内电荷连续分布时,上式右端的求和应变为积分。)
它表示,电场强度对任意封闭曲面的通量只取决于该封闭曲面内电荷的代数和,与曲面内电荷的位置分布情况无关,与封闭曲面外的电荷亦无关。在真空的情况下,Σq是包围在封闭曲面内的自由电荷的代数和。当存在介质时,Σq应理解为包围在封闭曲面内的自由电荷和极化电荷的总和。
高斯定理反映了静电场是有源场这一特性。
高斯定理是从库仑定律直接导出的,它完全依赖于电荷间作用力的平方反比律。把高斯定理应用于处在静电平衡条件下的金属导体,就得到导体内部无净电荷的结论,因而测定导体内部是否有净电荷是检验库仑定律的重要方法。
当空间中存在电介质时,上式亦可以记作
式中 为曲面内自由电荷总量。
它说明电位移对任意封闭曲面的通量只取决于曲面内自由电荷的代数和
,与自由电荷的分布情况无关,与极化电荷亦无关。电位移对任一面积的能量为电通量,因而电位移亦称电通密度。对于各向同性的线性的电介质,如果整个封闭曲面S在一均匀的相对介电常数为
的线性介质中,则电位移与电场强度成正比,
,式中 称为介质的相对介电常数,这是一个无量纲的量。
更常遇到的是逆反问题。给定区域中电荷分布,所求量为在某位置的电场。这问题比较难解析。虽然知道穿过某一个闭合曲面的电通量,但这信息还不足以确定曲面上各点处的电场分布,在闭合曲面任意位置的电场可能会很复杂。仅有在体系具有较强对称性的情况下,如均匀带电球的电场、无限大均匀带电面的电场以及无限长均匀带电圆柱的电场,使用高斯定理才会比使用叠加原理更简便
磁场
磁场的高斯定理指出,无论对于稳恒磁场还是时变磁场,总有:
由于磁力线总是闭合曲线,因此任何一条进入一个闭合曲面的磁力线必定会从曲面内部出来,否则这条磁力线就不会闭合起来了。如果对于一个闭合曲面,定义向外为正法线的指向,则进入曲面的磁通量为负,出来的磁通量为正,那么就可以得到通过一个闭合曲面的总磁通量为0。这个规律类似于电场中的高斯定理,因此也称为高斯定理。
参考资料:百度百科 高斯定理
高斯定理是高斯从库仑定律直接导出的,它完全依赖于电荷间作用力的二次方反比律,把高斯定理应用于处在静电平衡条件下的金属导体,就得到导体内部无净电荷的结论,因而测定导体内部是否有净电荷是检验库仑定律的重要方法。
高斯定理(Gauss' law)也称为高斯通量理论(Gauss' flux theorem),或称作散度定理、高斯散度定理、高斯-奥斯特罗格拉德斯基公式、奥氏定理或高-奥公式(通常情况的高斯定理都是指该定理,也有其它同名定理)。
扩展资料:
在静电学中,表明在闭合曲面内的电荷之和与产生的电场在该闭合曲面上的电通量积分之间的关系。
高斯定律(Gauss' law)表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场之间的关系。高斯定律在静电场情况下类比于应用在磁场学的安培定律,而二者都被集中在麦克斯韦方程组中。因为数学上的相似性,高斯定律也可以应用于其它由平方反比律决定的物理量,例如引力或者辐照度。
它表示,电场强度对任意封闭曲面的通量只取决于该封闭曲面内电荷的代数和,与曲面内电荷的位置分布情况无关,与封闭曲面外的电荷亦无关。在真空的情况下,Σq是包围在封闭曲面内的自由电荷的代数和。当存在介质时,Σq应理解为包围在封闭曲面内的自由电荷和极化电荷的总和。
参考资料:
百度百科-高斯定理
数学在生活中很多地方都有如:各色他告诉他绊脚石关于五十一高速钢第一位桃仁台红骨髓用途归保佑
经济学论文参考文献大全
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科斯获得诺贝尔奖的论文:《企业的性质》、《社会成本问题》。
《企业的性质》是新制度经济学的创始人罗纳德·科斯25岁时构思并写就,在1937年的发表的论文。奠定了现代企业理论的基础,也成为企业家理论探讨上重要里程碑。
《企业的性质》是最终让其获得91年诺贝尔经济学奖的两篇论文之一。在这篇并不长的文章里,科斯通过回答两个基本的问题从而为企业理论做出了历史性的贡献。
这两个问题就是:企业为什么会存在?企业的规模由什么因素决定?对这两个问题的回答--市场成本论与组织成本论--构成了《企业的性质》的核心内容。
《社会成本问题》是一篇讨论产权的法律界定的论文,构筑了以“科斯定理”为核心的产权理论分析框架。
《社会成本问题》体现了在实际经济活动中,往往存在外部影响,即单个消费者或生产者的经济行为对社会上其他人的福利有影响,包括“外部经济”和“外部不经济”。科斯定理的提出从而解决了私人解决外部性的这条途径。
在研读《社会成本问题》之后,对这一问题体会更加深刻了。科斯在《社会成本问题》一文中所述的就是“外部不经济”的情况。
对这种情况,传统的经济学分析遵循庇古在《福利经济学》中提出的观点,关于私人产品和社会产品之间的差异的例子,抓住私人产品和社会产品的矛盾,得出了要排烟的厂主应赔偿损失,或对他课征“庇古”税,或令他迁走的纠正办法。
而科斯认为,把这种问题归结为由于甲损害乙,所以应该制止甲的传统做法,错误地掩盖了问题的实质。实际上这种外部效应问题具有相互性,又称不兼容性。
佛雷德.里格斯(Fred Riggs)1957年所著德《农业型与工业型行政模式》以及1961年发表的《行政生态学》被引为典范式的生态行政学论著。他认为,迄今为止人类的行政模式可以分为融合型、的农业型行政模式、棱柱型的过渡行政模式、绕射型的工业型行政模式三种模式。这三种模式反映不同社会形态的发展水平,因而能够适用和解释现代工业社会、传统社会和开发中社会国家的行政现象。
佛雷德.里格斯(Fred Riggs)1957年所著德《农业型与工业型行政模式》以及1961年发表的《行政生态学》被引为典范式的生态行政学论著。他认为,迄今为止人类的行政模式可以分为融合型、的农业型行政模式、棱柱型的过渡行政模式、绕射型的工业型行政模式三种模式。这三种模式反映不同社会形态的发展水平,因而能够适用和解释现代工业社会、传统社会和开发中社会国家的行政现象。 参考资料:《西方公共管理理论精要》 《公共行政学》第二、第三版
里格斯行政生态理论的主要内容是,人类的行政模式可以分为融合型的农业型行政模式、棱柱型的过渡行政模式、绕射型的工业型行政模式三种模式。这三种模式反映不同社会形态的发展水平,因而能够适用和解释现代工业社会、传统社会和开发中社会国家的行政现象。里格斯与行政生态学:弗雷德·里格斯,美国著名的行政学家,行政生态学、比较行政学和发展行政学的创始人。他1917年出生于中国桂林,1948年获得美国哥伦比亚大学政治学博士学位。后在美国对外政策协会、美国纽约公共行政一一政府情报交换所任职。1956年——1956年在印第安纳州立大学任政治学系的教师。从1967年起,他一直担任夏威夷大学东西研究中心的资深专家,同时是斯坦福行为科学高级研究中心的研究员。他曾担任美国比较行政分会的第一任主席。在政治科学和公共行政方面,尤其是在比较行政和发展行政方面,里格斯作出了很大贡献。行政生态学可看作是生态学与行政学的一个边缘学科,是运用生态学的理论和方法研究公共行政的结果。它借用生态学研究生命主体与其环境的相互关系和作用的基本理论与方法,来研究行政系统与其社会环境的相互关系,即通过生态系统的模拟来研究行政生态系统。公共行政研究中的生态学方法是高斯等人创始的。但是,当时高斯等人的理论和方法并没有引起理论界的重视。里格斯个人简介:弗雷德·W·里格斯(Fred W.Riggs):美国著名行政学家比较行政学和行政生态学创始人,担任美国夏威夷大学东西方研究中心的资深研究员,同时兼任美国斯坦福行为科学高级研究中心的研究员。此外还曾任美国公共行政学会比较行政分会的第一任主席。里格斯主要任职经历:1948年获美国哥伦比亚大学政治学博士学位;1948-1951年,美国对外政策协会非正式研究会员;1951-1955年,任纽约公共行政一政府情报交换所所长助理;1956-1967年,美国印第安纳州立大学政治学系任教;1967年起,一直担任美国夏威夷大学东西方研究中心的资深研究员,同时兼任美国斯坦福行为科学高级研究中心的研究员。此外还曾任美国公共行政学会比较行政分会的第一任主席。
弗雷德·W·里格斯(Fred W. Riggs),美国著名行政学家,比较行政学和行政生态学创始人。
里格斯是美国著名的行政学家,行政生态学、比较行政学和发展行政学的创始人.里格斯在1957年发表了《比较公共行政的模式》,在1961年发表了《公共行政生态学》,他从比较的角度,运用生态学的理论和方法,研究发展中国家的行政问题,从而创立了以生态学方法研究行政管理的新的行政理论体系,使行政生态学成为一门系统的学科,并在行政学领域发生重要影响.
物理力学是力学的一个新分支,它从物质的微观结构及其运动规律出发,运用近代物理学、物理化学和量子化学等学科的成就,通过分析研究和数值计算,阐明介质和材料的宏观性质,并对介质和材料的宏观现象及其运动规律作出微观解释。主要包括静力学、动力学、流体力学、分析力学、运动学、固体力学、材料力学、复合材料力学、流变学、结构力学、弹性力学、塑性力学、爆炸力学、磁流体力学、空气动力学、理性力学、物理力学、天体力学、生物力学、计算力学 物理力学主要研究平衡现象,如气体、液体、固体的状态方程,各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题,物理力学主要借助统计力学的方法。 物理力学对非平衡现象的研究包括四个方面:一是趋向于平衡的过程,如各种化学反应和弛豫现象的研究;二是偏离平衡状态较小的、稳定的非平衡过程,如物质的扩散、热传导、粘性以及热辐射等的研究;三是远离于衡态的问题,如开放系统中所遇到的各种能量耗散过程的研究;四是平衡和非平衡状态下所发生的突变过程,如相变等。解决这些问题要借助于非平衡统计力学和不可逆过程热力学理论。 物理力学的研究工作,目前主要集中三个方面:高温气体性质,研究气体在高温下的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象;稠密流体性质,主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质以及相变行为等;固体材料性质,利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等。 物质的性质及其随状态参量变化规律的知识,无论对科学研究还是工程应用都极为重要,力学本身的发展就一直离不开物性和对物性的研究。 近代工程技术和尖端科学技术迅猛发展,特别需要深入研究各种宏观状态下物体内部原子、分子所处的微观状态和相互作用过程,从而认识宏观状态参量扩大后物体的宏观性质和变化规律。因此,物理力学的建立和发展,不但可直接为工程技术提供所需介质和材科的物性,也将为力学和其他学科的发展创造条件。
力学是研究有关物质宏观运动规律,及其应用的科学。工程给力学提出问题,力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说,工程力学包括:质点及工程力学刚体力学,固体力学,流体力学,流变学,土力学,岩体力学等。 人类对力学的一些基本原理的认识,一直可以追溯到史前时代。在中国古代及古希腊的著作中,已有关于力学的叙述。但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。 1638年3月伽利略出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作,但他对于梁内应力分布的研究还是很不成熟的。 纳维于1819年提出了关于梁的强度及挠度的完整解法。1821年5月14日,纳维在巴黎科学院宣读的论文《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》 ,这被认为是弹性理论的创始。其后,1870年圣维南又发表了关于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。 早在中国春秋战国时期(公元前5~前4世纪),墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。欧拉提出了理想流体的运动方程式。物体流变学是研究较广义的力学运动的一个新学科。1929年,美国的宾厄姆倡议设立流变学学会,这门学科才受到了普遍的重视。研究方法 分实验研究和理论分析与计算两个方面。但两者往往是综合运用,互相促进。实验研究 工程力学包括实验力学,结构检验,结构试验分析。模型试验分部分模型和整体模型试验。结构的现场测试包括结构构件的试验及整体结构的试验。实验研究是验证和发展理论分析和计算方法的主要手段。结构的现场测试还有其他的目的: ①验证结构的机能与安全性是否符合结构的计划、设计与施工的要求; ②对结构在使用阶段中的健全性的鉴定,并得到维修及加固的资料。理论分析与计算 结构理论分析的步骤是首先确定计算模型,然后选择计算方法。 土力学在二十世纪初期即逐淅形成,并在40年代以后获得了迅速发展。在其形成以及发展的初期,泰尔扎吉起了重要作用。岩体力学是一门年轻的学科, 二十世纪50年代开始组织专题学术讨沦,其后并已由对具有不连续面的硬岩性质的研究扩展到对软岩性质的研究。岩体力学是以工程力学与工程地质学两门学科的融合而发展的。 从十九世纪到二十世纪前半期,连续体力学的特点是研究各个物体的性质,如梁的刚度与强度,柱的稳定性,变形与力的关系,弹性模量,粘性模量等。这一时期的连续体力学是从宏观的角度,通过实验分析与理论分析,研究物体的各种性质。它是由质点力学的定律推广到连续体力学的定律,因而自然也出现一些矛盾。 于是基于二十世纪前半期物理学的进展 ,并以现代数学为基础,出现了一门新的学科——理性力学。1945年,赖纳提出了关于粘性流体分析的论文,1948年,里夫林提出了关于弹性固体分析的论文,逐步奠定了所谓理性连续体力学的新体系。 随着结构工程技术的进步,工程学家也同力学家和数学家一样对工程力学的进步做出了贡献。如在桁架发展的初期并没有分析方法,到1847年,美国的桥梁工程师惠普尔才发表了正确的桁架分析方法。电子计算机的应用,现代化实验设备的使用,新型材料的研究,新的施工技术和现代数学的应用等,促使工程力学日新月异地发展。 质点、质点系及刚体力学是理论力学的研究对象。所谓刚体是指一种理想化的固体,其大小及形状是固定的,不因外来作用而改变,即质点系各点之间的距离是绝对不变的。理论力学的理论基础是牛顿定律,它是研究工程技术科学的力学基础。 固体力学包括材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、复合材料力学以及断裂力学等。尤其是前三门力学在土木建筑工程上的应用广泛,习惯上把这三门学科统称为建筑力学,以表示这是一门用力学的一般原理研究各种作用对各种形式的土木建筑物的影响的学科。 在二十世纪50年代后期,随着电子计算机和有限元法的出现,逐渐形成了一门交叉学科即计算力学。计算力学又分为基础计算力学及工程计算力学两个分支 ,后者应用于建筑力学时,它的四大支柱是建筑力学、离散化技术、数值分析和计算机软件。其任务是利用离散化技术和工程力学数值分析方法,研究结构分析的计算机程序化方法,结构优化方法和结构分析图像显示等。 如按使结构产生反应的作用性质分类,工程力学的许多分支都可以 再分为静力学与动力学。例如结构静力学与结构动力学,后者主要包括:结构振动理论、波动力学、结构动力稳定性理论。由于施加在结构上的外力几乎都是随机的,而材料强度在本质上也具有非确定性。 随着科学技术的进步,20世纪50年代以来,概率统计理论在工程力学上的应用愈益广泛和深入,并且逐渐形成了新的分支和方法,如可靠性力学、概率有限元法等。编辑本段《工程力学》 《工程力学》是由中国科协主管、中国力学学会主办、清华大学土木系承办的以工程应用为特点的全国性学术刊物。主要报导力学在工程及结构中的应用,刊登力学在科研、设计、施工、教学和生产方面具有学术水平、创造性和实用价值的论文,包括力学在土木建筑、水工港工、公路铁路、桥梁隧道、航海造船、航空航天、矿山冶金、机械化工、国防军工、防灾减灾、能源环保等工程中的应用且具有一定学术水平的研究成果。所以,它是力学刊物中专业覆盖面最宽、行业涉及面最广的期刊之一。《工程力学》 主管单位:中国科学技术协会 主办单位:中国力学学会 承办单位:清华大学土木系 出版单位:《工程力学》杂志社[1] 国际统一刊号:ISSN1000-4750 国内统一刊号:CN11-2595/O3 国际刊名代码:(CODEN)GOLIEB 性质及等级:EI全刊收录的一级学会主办的O3力学类核心期刊。百种中国杰出学术期刊。在各类科技期刊排名中,载文量、被引频次及影响因子均位居前列。其中1999年在力学类期刊中影响因子位居第一位,2002年名列第二 年期数:月刊。每年另有两期正规增刊(审批、Ei收录) 印张及版面:16个印张256页,大16K双栏 邮发代号:82-862编辑本段《工程力学》资料 工程力学 作 者: 宋本超,卞西文 主编《工程力学》 出 版 社: 国防工业出版社[2] 出版时间: 2010-1-1 开 本: 16开 I S B N : 9787118063950 定价:¥29.00内容简介 本书以教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》为指导,以“必需、够用”为原则进行编写。本书共20章,由静力学、材料力学以及运动学与动力学三部分组成。静力学部分包括静力学基本概念、简单力系、平面任意力系、空间力系等内容,主要研究受力分析和刚体的平衡问题,是材料力学的基础。材料力学部分包括轴向拉伸或压缩、扭转、剪切与挤压、弯曲变形、强度理论、组合变形和压杆稳定等内容。运动学与动力学部分包括点的运动、刚体的基本运动、点的运动合成、刚体的平面运动、质点和刚体的动力学基础、动能定理以及动静法等内容。为了便于学习,每章后面均附有思考题和习题,并在附录中给出了答案。 本教材可作为高等职业院校机械类、机电类专业的教材。各院校也可以根据学时的安排和专业需要选讲部分内容。目录 第一篇 静力学 引言 第1章 静力学基本概念和物体受力分析 1.1 静力学的基本概念 1.1.1 刚体的概念 1.1.2 力的概念 1.1.3 集中力与均布载荷 1.1.4 力系 1.1.5 平衡 1.2 静力学公理 1.2.1 力的平行四边形法则(公理一) 1.2.2 二力平衡公理(公理二) 1.2.3 加减平衡力系公理(公理三) 1.2.4 作用和反作用定律(公理四) 1.3 约束和约束反力 1.3.1 约束相关概念 1.3.2 常见的约束类型 1.4 物体的受力分析和受力图 思考题 习题 第2章 简单力系 2.1 汇交力系合成与平衡的几何法 2.1.1 汇交力系合成的几何法 2.1.2 平面汇交力系平衡的几何条件 2.2 平面汇交力系合成与平衡的解析法 2.2.1 力在坐标轴上的投影 2.2.2 合力投影定理 2.2.3 平面汇交力系合成的解析法 2.2.4 平面汇交力系平衡的解析条件 2.3 力对点之矩与合力矩定理 2.3.1 力对点之矩的概念 2.3.2 合力矩定理 2.4 平面力偶理论 2.4.1 力偶的概念 2.4.2 力偶的性质 2.4.3 平面力偶系的合成 2.4.4 平面力偶系的平衡条件 思考题 习题 第3章 平面任意力系 3.1 力的平移定理 3.2 平面任意力系向一点简化 3.2.1 平面任意力系向一点简化 3.2.2 平面一般力系简化结果 3.3 平面任意力系的平衡条件 3.3.1 平面一般力系的平衡条件和平衡方程 3.3.2 平面平行力系的平衡方程¨ 3.4 静定与超静定问题的概念及物体系统的平衡 3.4.1 静定与超静定问题 3.4.2 物体系统的平衡 3.5 考虑摩擦时的平衡问题 思考题 习题 第4章 空间力系 4.1 力在空间直角坐标轴上的投影 4.1.1 力在空间直角坐标轴上的投影 4.1.2 合力投影定理 4.2 力对轴的矩 4.2.1 力对轴之矩 4.2.2 合力矩定理 4.3 空间力系的平衡及其应用 4.3.1 空间力系的简化 4.3.2 空间力系的平衡方程 4.3.3 空间任意力系的平衡问题转化为平面问题的解法 4.4 重心与形心 4.4.1 物体的重心 4.4.2 平面图形的形心 4.4.3 用组合法确定平面组合图形的形心 思考题 习题 第二篇 材料力学 引言 第5章 轴向拉伸和压缩 第6章 剪切与挤压 第7章 圆轴扭转 第8章 弯曲内力 第9章 弯曲应力 第10章 弯曲变形 第11章 应力状态分析和强度理论 第12章 组合变形 第13章 压杆稳定 第三篇 运动学与动力学 引言 第14章 点的运动 第15章 刚体的基本运动 第16章 点的合成运动 第17章 刚体的平面运动 第18章 质点和刚体动力学基础 第19章 动能定理 第20章 动静法 附录Ⅰ 常用图形的几何性质 附录Ⅱ 型钢表 附录Ⅲ 习题答案 参考文献编辑本段《工程力学》资料 书 名: 工程力学 《工程力学》作 者:赵晴 出版社: 机械工业出版社 出版时间: 2009-6-1 ISBN: 9787111266075 开本: 16开 定价: 32.00元内容简介 本教材适用于工科非机类各专业本科生,机械类各专业自学考试本科生,机类各专业专科生,参考学时40-90学时。学时安排可分为三种:少学时(40学时)讲授静力学基础、平面力系平衡方程、杆件四种基本变形强度设计和压杆稳定设计;中学时(65学时)讲授静力学、材料力学全部内容;多学时(90学时)讲授静力学、材料力学、运动力学全部内容。 本教材内容编排以够用为度,兼顾理论体系完整;注重与工程实际问题的联系,重点突出,难点分散;全部插图具有三维效果。为了方便学生的学习,每章配有附录,对本章的知识点进行小结;选择典型问题进行讨论、讲解;总结解题方法;设置思考题供学生学习。为降低学生购书成本,此部分附于随书光盘中。图书目录 序 前言 绪论 第一篇 静力学 第一章 静力学基础 第一节 力的概念及其性质 第二节 力矩的计算 第三节 力偶的计算 第四节 约束与约束力 第五节 物体的受力分析 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第二章 平面力系的简化 第一节 平面汇交力系的简化 第二节 平面力偶系的简化 第三节 平面一般力系的简化 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第三章 静力学平衡问题 第一节 平面力系的平衡条件和平衡方程 第二节 物体系统的平衡问题 第三节 考虑摩擦的平衡问题 第四节 空间一般力系的平衡问题 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第四章 重心及平面图形的几何性质 第一节 物体的重心坐标公式 第二节 平面图形的几何性质 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第二篇 材料学 第五章 材料力学的基本概念 第一节 变形固体的概念 第二节 杆件的内力和应力 第三节 杆件的基本变形和应变 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第六章 杆件的内力和内力图 第一节 直杆轴向拉伸(压缩)时的轴力与轴力图 第二节 轴扭转时的内力及内力图 第三节 梁弯曲时的内力及内力图 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第七章 拉(压)杆件的应力、变形分析与强度设计 第一节 拉伸与压缩杆件的应力与强度设计 第二节 拉伸与压缩杆件的变形 第三节 拉(压)杆超静定问题 第四节 材料受拉伸与压缩时的力学性能 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第八章 剪切挤压实用计算 第一节 剪切与挤压 第二节 剪切与挤压的强度计算 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第九章 圆轴的扭转应力、变形分析与强度、刚度设计 第一节 圆轴扭转时的切应力分析 第二节 圆轴扭转强度设计 第三节 圆轴扭转变形与相对扭转角 第四节 扭转时圆轴的剐度设计 习题 本章小结及扩展练习(见随书光盘) 第十章 梁的强度 第一节 弯曲梁横截面上的正应力 …… 第三篇 运动力学 附录 参考文献 [3]编辑本段《工程力学》资料 《工程力学》 武昭晖 张淑娟 葛序风 主编 16开 2008年8月出版 定价:25.00元 ISBN 978-7-301-13653-9 出版社:北京大学出版社内容简介 本书是依据教育部最新制定的高职高专教育机械类及近机械类专业工程力学课程教学基本要求编写而成的。全书共分3篇12章,第1篇为静力学部分,第2篇为材料力学部分,第3篇为运动学和动力学部分。 本书文字简明,内容精练,简化理论推导,注重理论应用。本书可作为高职高专机械类及近机械类专业60~70学时工程力学课程的教学用书,也可供有关技术人员参考。目录 第1篇 静力学 第1章 静力学的基本概念和物体的 受力分析 第2章 平面力系 第3章 空间力系 第2篇 材料力学 第4章 轴向拉伸与压缩 第5章 剪切与挤压 第6章 圆轴扭转 第7章 平面弯曲 第8 章 强度理论与组合 变形时的强度计算 第3篇 运动学和动力学 第9章 点的运动 第10章 刚体的运动 第11章 动能定理 第12章 动静法编辑本段相关院校 很多理工科学校都开设工程力学这个专业。 研究生专业排名前十的学校分别是(排名依据中国研究生院分专业排名): 1、大连理工大学 2、上海交通大学 3、同济大学 4、南京航空航天大学 5、哈尔滨工业大学 6、清华大学 7、北京理工大学 8、浙江大学 9、西安交通大学 10、重庆大学
记不得以前怎么写的了给你个格式照着书套一下很快的参考文献可以不写1、论文格式的论文题目:(下附署名)要求准确、简练、醒目、新颖。 2、论文格式的目录 目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录) 3、论文格式的内容提要: 是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。 4、论文格式的关键词或主题词 关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。 主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题分析,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。(参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》)。 5、论文格式的论文正文: (1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。 〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容: a.提出问题-论点; b.分析问题-论据和论证; c.解决问题-论证方法与步骤; d.结论。 6、论文格式的参考文献 一篇论文的参考文献是将论文在研究和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。 中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期) 英文:作者--标题--出版物信息 所列参考文献的要求是: (1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。 (2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息
他刻苦钻研理论和教材,重视物理实验和思维方法教学,深受师生好评。他编写了20多本各类书籍,发表了100多篇论文,面向教师开设了20多次讲座。他紧密结合中学物理教学实际来钻研理论,研究和改进教学方法并发表大量论文。他一贯重视研究和改进教学方法,写了大量的有关教法和学法指导的经验总结和理论探讨的论文,如《物理过程分析指要》、《浅谈中学物理实验要点》等。他在突破应试教育束缚,探索素质教育新路方面率先垂范,先后参加了国家级、省级的多项教育教学课题研究,其中江苏省哲学社会科学研究规划项目《以学分制为制约和激励机制的高中全面素质教育改革试验》和南京市考试学研究会课题《2000年普通高考“3+x”(综合)命题思路研究》均通过鉴定,并获南京市教育科研优秀成果一等奖。他在培养青年教师方面也取得突出成绩。他提出并推动创建的金陵中学“物理实验创新研究室”,受到省内外专家同行和诺贝尔物理学奖获得者杨振宁博士的赞扬。他认为“为学”的关键是质疑的方式、“较真”的态度和求“真”的追求。他每次上完课总习惯把课的实施过程再仔细想一遍,并以近似“挑剔”的眼光对其中一些细节质疑,将所发现的有价值的问题记载在被冠以“教学拾零”的记录本上,就是这个平时多思勤记的好习惯,使他创造了一个星期写出10篇论文,并一下子发表其中的9篇的惊人成绩。 朱建廉所著书籍 书名 作者 出版社 出版日期ISBN高中新课程实践引领:物理 朱建廉 南京师范大学出版社 2009-08-019787811018592高中物理竞赛全解题库 朱建廉 ,陈连余 南京大学出版社 2010-06-019787305068508新课程高中教师手册.物理 朱建廉 南京大学出版社 2012-04-019787305090578高中数理化生公式定理大全 朱建廉 南京大学出版社 2011-10-019787305088841向四十五分钟要效益丛书——高中物理精讲精练(一) 朱建廉 南京师范大学出版社 2001-06-017810470965实验班题库/高二物理(上人教版)朱建廉中国少年儿童出版社2006-06-017500776934高一年级(人教版)高中物理新课程名特优教师同步说课与示范(光盘) 王高、赵新华、朱建廉、刘白生、蔡才福、徐锐 电化教育音像出版社 2009-029787880118032《高中新课程实践引领:物理》该书在开宗明义的第一章便率先呈现作为新课程的实施者针对新课程若干问题的理性思考,并在接下来作为该书主体部分的各章当中依次呈现“课程标准解读”、“教学内容研究”和“案例实践引领”等相关内容的根本原因。作为行为者的教师其职业行为就应该被纳入理性思考的指导下运行;而为了使理性思考能够更有针对性地指导着相应的职业行为,纳入理性思考范畴内的相关内容当然就应该是“课程标准”、“教学内容”和“教学过程”。《高中物理竞赛全解题库》自1984年开展的全国中学生物理竞赛活动以来,高中物理教育对于激发高中生学习物理的热情及在物理学习中启迪学生的思维等,均产生了积极的影响。无论是关注着中学生物理竞赛的高中物理教师,还是有志于参与中学生物理竞赛的高中学生,拥有一册针对高中物理竞赛习题的指导用书,是一种非常现实而强烈的共同愿望。为了满足广大师生的这一需求,编者编写了这册《高中物理竞赛全解题库》。根据《全国中学生物理竞赛内容提要》,兼顾高中阶段物理学科的教学要求,把全书分为17个专题,每个专题设置了“赛点追踪”“例题全解”“关键点拨”“竞赛练习”和“答案全解”等5个栏目。其中“赛点追踪”概括呈现专题的知识概要;“例题全解”精选典型例题实施分析解答示范;“关键点拨”扼要指明相应专。问题解决的要点;“竞赛练习”针对全国中学生物理竞赛中的“预赛”和“复赛”分别组织了一定数量的训练习题;“答案全解”对所有训练习题给出全解分析。《新课程高中教师手册:物理》该书内容包括学科历史、学科核心知识阐释、教学与评价方法等,是一本影响国内高中化学教师教学和专业发展的重要工具书。该书力图从中国近百年教育中吸取营养,以推动高中教育为教育强国、人力资源强国做出贡献,具有较强的工具性、资料性。《高中数理化生公式定理大全》该书对单元考试内容和形式的扼要说明,旨在帮助读者把握重点和方向,以条目、表格、框图等形式建立各知识点间的内在逻辑关系,力图清晰、简明,精选基础性和典型性的学习内容,对所涉概念、原理和公式的内涵与外延进行分析和归纳。 朱建廉所著文献 文献名 作者 发表期刊 游标卡尺不需要估读吗?朱建廉《物理教师》2014年第11期矢量的表意功能朱建廉《物理通报》2014年第10期关于遵从熵增加原理必要前提的教材解读朱建廉《物理教师》2014年第10期从“动能定理”谈起——基于“实验:探究功与速度变化的关系”的教材分析朱建廉《物理教师》2014年第8期冰袋降温究竟应如何解释——兼谈初中物理习题命制及初中物理教学中的几个问题朱建廉《物理之友》2014年第6期状态设定与过程分析 朱建廉《物理教师》2014年第5期由“浅”方能入“深”——基于《电磁感应现象的两类情况》的深度备课运作体会朱建廉《物理之友》2014年第4期“第零猜想”引发的“尴尬”——基于“压强”概念探究教学活动中的“猜想”环节研究朱建廉《物理之友》2014年第3期基于阅读指导的教学模式研究朱建廉 《物理之友》2014年第1期例说学科教学的“启发”艺术朱建廉《金陵光》(金陵中学校刊)2013年冬季版“惧内”:实施道德教育的前提朱建廉《金陵光》(金陵中学校刊)2013年秋季版 关于《绪论》课的教学功能研究 朱建廉《金陵光》(金陵中学校刊)2013年秋季版关于教学的“断想” 朱建廉《金陵光》(金陵中学校刊)2013年秋季版单缝衍射背景下“不确定性关系”的近似导出朱建廉《金陵光》(金陵中学校刊)2013年夏季版关于教育的“碎思”朱建廉《金陵光》(金陵中学校刊)2013年夏季版对电源内部电场分布状况的研究——对教材一幅图的解读朱建廉《中学物理教学参考》2013年第10期为何叫做“路端电压”?——兼针对“闭合电路”而作基于区域的结构剖析朱建廉《物理教师》2013年第8期浅谈物理解题中思维的转化功能朱建廉《物理教师》2013年第5期关于“磁感应强度”的教学案例及评析朱建廉《物理教师》2013年第4期校本课程的立足与生长——关于物理学科校本课程的开发、建设与实施的思考与实践朱建廉《物理教师》2013年第2期基于合作学习的教学案例及评析朱建廉《基础教育课程》2013年Z2期我的“三心教学观”朱建廉《著名特级教师教学思想录·中学物理篇》(江苏教育出版社,2012年1月)物理教学中的概念精准与逻辑严密--基于《磁感应强度》一节的文本分析与教学建议朱建廉《中学物理教学参考》2012年第10期建构生命化的物理课堂黄皓燕、朱建廉《物理教师》2012年第9期实验教学研究的两个案例朱建廉《中学物理教学参考》2012年第6期《中学物理教与学》2012年第10期 浅论概念的自然生长——基于“位移”概念教学的设计流程及理性分析陈金秀、朱建廉《物理教师》2012年第6期“力学是基础”——浅论物理学各分支间的关系朱建廉《物理教师》2011年第9期《绪论》课教学功能的研究朱建廉《中学物理教学参考》2011年第7期《追寻守恒量》教学案例朱建廉《中学物理教学参考》2011年第5期对“负载连接”问题究竟该如何理解朱建廉《中学物理教学参考》2011年第3期解读教研组朱建廉《物理之友》2010年第10期关于“习题的改编技术”研究朱建廉《物理教师》2010年第6期费马原理与光的传播规律朱建廉《中学物理教学参考》2009年第Z1期“微粒说”对光的折射现象的解释朱建廉《物理通报》2008年第10期试题的命制原则研究朱建廉《物理教师》2008年第10期“选做题”——挑战“公平”不容商量——关于2008年江苏高考物理试卷第12题模块“选做题”的“公平性”研究朱建廉《物理教师》2008年第11期怎样比较分子热运动的平均速率?朱建廉《物理教师》2008年第9期2008年高考江苏物理试卷第14题赏析朱建廉《物理教师》2008年第8期关于《2007江苏物理试卷》第9题正确答案的斟酌朱建廉《物理教师》2008年第2期教学设计中应把握的两种结构朱建廉《物理教师》2008年第4期《中学物理教与学》2008年第8期 关于“简单的逻辑电路”教学要求的研究朱建廉《物理教师》2008年第6期关于“光电子的发射率”的几种假设朱建廉《物理通报》2007年第3期限幅电路及其分析方法研究朱建廉《物理通报》2007年第10期知识·能力·素质——《电势差与电场强度的关系》教学案例及分析朱建廉《江苏教育研究》2006年第1期 《问题解决中的思维过程展示》教学案例及分析朱建廉《中学数学杂志》2006年第9期“曲线运动 万有引力”单元检测题朱建廉《物理教学探讨》2006年第22期教学研究成果的四种初级呈现方式朱建廉《中学物理教学参考》2006年第9期非线性元件的工作点的确定朱建廉《物理教师》2006年第8期“没有”与“为零”的区别——兼谈“能量”概念的物理意义朱建廉《物理通报》2006年第1期物理教学中“教育因子”的发掘朱建廉《中学物理教学参考》2005年第4期教师应该怎样阅读教材朱建廉《物理教师》2005年第12期一类交变电流有效值的求解方法研究朱建廉《物理教师》2005年第10期初、高中物理学习中思维方法的比较朱建廉《物理之友》2005年第9期“双球摆”悖论朱建廉《物理教师》2005年第4期高中物理复习教学评价指要朱建廉《考试研究》2004年第5期“磁场”单元检测题朱建廉《物理教学探讨》2004年第1期聪明的猫所选择的最短路线——谈运动极值问题的分析方法朱建廉《物理教师》2003年第7期2003年普通高等学校招生全国统一考试 高考模拟试卷[1]朱建廉《中学生活页题选》2003年第6期三棱镜的最小偏向角与竞赛试题解答朱建廉《物理教师》2003年第3期改造自行车锁方案李博、朱建廉《科学大众》2003年Z1期 “人船模型”及其变例研究朱建廉《考试研究》2003年第1期图景的构建与负载的“Y~△”等效代换朱建廉《中学物理教学参考》2002年第8期“示意图”与力学问题的解决朱建廉《物理教师》2002年第11期“电场和电路”综合练习卷朱建廉《物理教学探讨》2002年第1期运动分解方式与运动极值问题的解答朱建廉《中学物理》2002年第23期“撤墙假设”并非明智之举朱建廉《物理之友》2001年第10期“滑轨系统”中的“反馈现象”朱建廉《物理教师》2001年第6期物理习题编拟中的几种常见错误类型朱建廉《物理教学》2000年第10期关于物理综合习题的编拟原则的研究朱建廉《物理教师》2000年第8期物理综合习题结构特征研究朱建廉《中学物理》2000年第5期“脱离”的动力学特征朱建廉《物理之友》2000年第4期物理习题编拟中的几种常见错误类型朱建廉《中小学教材教学》2000年第4期“质点”与“过山车”间的比较朱建廉《物理教师》2000年第2期物理综合测试卷朱建廉《物理教学探讨》2000年第2期天体运动问题分析方法朱建廉《中学物理教学参考》1999年第Z1期关注隐含条件对物理过程的制约朱建廉《中学物理教学参考》1999年第5期“参考圆”在简谐运动中的应用朱建廉《中学物理教学参考》1999年第4期数的奇偶性与波速确定朱建廉《中学物理》1999年第4期关于“α粒子散射实验”的若干问题朱建廉《物理教师》1999年第1期关于“计时起点选取的几个问题”朱建廉《中学物理》1999年第1期关于超、失重系统中浮力的对话朱建廉《中学生学习报》高中版第709期(1999年1月)光电流与饱和光电流的比较朱建廉《中学物理教学参考》1998年第10期平衡条件的基本特征及应用技巧——奥林匹克物理竞赛辅导讲座朱建廉《中学物理教学参考》1998年第8期参考答案朱建廉《物理教师》1998年第Z1期不应忽视题设条件间的制约关系朱建廉《物理教师》1998年第3期分子的各种热运动形式对气体压强的贡献朱建廉《物理通报》1998年第4期关于放大镜两个问题的探讨朱建廉《中学物理》1998年第3期非惯性系中的牛顿定律及其应用朱建廉《中学物理教学参考》1998年第5期关于凸透镜物像间距的研究朱建廉《中学物理》1998年第1期“阻力概念分析”朱建廉《物理之友》1997年第4期这不是“单摆模型”朱建廉《物理教师》1997年第1期两种曲线运动的比较朱建廉《中学物理》1997年第1期概念的逻辑结构与概念教学研究朱建廉《南京教育》1996年第12期“W=Fscosa”中的“s”究竟应如何理解朱建廉《物理通报》1996年第9期“电偏转”与“磁偏转”的比较朱建廉《中学物理教学参考》1996年第2期测凸透镜焦距的三种方法的误差比较朱建廉《物理教师》1995年第6期 干涉现象中强、弱区的判断朱建廉《中学物理》1995年第3期中学物理习题中几种常见的极值类型朱建廉《中学物理教学参考》1994年第3期
我觉得他应该是不想违背自然规律。反重力飞船、人造地震、死光武器,我觉得这些都违背了自然,如果这些被研究出来,很容易会造成世界混乱的,容易引起世界大战。
车东西
文?| Bear
导语:借着电动汽车的行业大潮,动力电池产业迅速崛起,全球已形成中、日、韩三国企业争霸,松下、LG、宁德时代等巨头分庭抗礼的行业格局。
表面的平静背后,新一轮巨变正在酝酿之中——固态电池即将掀起新一轮技术变革浪潮、动力电池白名单去除后日韩企业重回中国市场、全球车企与零部件巨头们也纷纷涉足电池产业,一场大变局即将上演。
为此,车东西特推出《动力电池大变局》系列报道,详解全球动力电池产业的风云变幻,本文为系列报道之一。
特斯拉自产的动力电池终于来了,马斯克的野心从电动汽车产业涌向了动力电池产业,新的血雨腥风将拉开序幕。
今日,据外媒electrek报道,特斯拉的“Roadrunner”动力电池自产计划正式启动,位于美国弗里蒙特大沙漠内的工厂,一条属于特斯拉自己的动力电池生产线正在成型。
整件事件最值得关注的焦点在于,达成规模化生产之后的特斯拉动力电池每度电仅需100美元(约合人民币701元,指每kWh容量电池价格),而根据投资机构瑞银公布的数据,松下当前动力电池每度电的成本约为111美元(约合人民币772元),而宁德时代动力电池的成本则为每度电150美元(约合人民币1042元)。
特斯拉进入动力电池产业的第一件事,就是打掉动力电池产业的价格“底裤”。
▲外媒报道特斯拉正在弗里蒙特工厂建造电池生产线
但除此之外,马斯克的这场动力电池“闪电战”还将在汽车产业与动力电池产业同时掀起浪潮。更多拥有资本与技术的车企在特斯拉的号召下,将会涌入动力电池市场,冲击当前的动力电池产业格局。
在这样关键的节点上,我们有必要找到特斯拉如何突破动力电池产业技术壁垒,一步一步解决电池研发,并最终具备电芯生产能力的秘密。
车东西通过对特斯拉五年以来的投资布局、技术研发情况与产业链布局进行梳理,找到了其中的答案。
一、耗时五年?三元锂电之父助力特斯拉自产电
2020年2月12日,外媒electrek曝料称,特斯拉正在美国弗里蒙特工厂搭建一条动力电池生产线。一时间,特斯拉自产动力电池的消息公之于众,引发了业界震动。
但若非此次媒体曝光,恐怕没有人能想到特斯拉自产动力电池的速度如此之快。
原因在于,与其他大张旗鼓进军动力电池产业的车企不同,特斯拉在这一领域的布局简直可以用低调来形容。
自2015年以来,特斯拉与动力电池相关的投资仅有三笔,分别是对达尔豪斯大学杰夫·戴恩研究小组(Jeff Dahn Research Group)的5年赞助计划、收购电池技术公司Maxwell以及收购电池制造设备公司Hibar。
三笔投资中,特斯拉仅披露了收购Maxwell的金额——2.18亿美元(约合人民币15.27亿元),另外两笔投资的金额与具体细节均未公布。
但正是这三笔投资,凑齐了特斯拉自产电池所需的关键技术——动力电池的电极、电解液、隔膜、电池壳体以及电池的制造工艺。
特斯拉在动力电池领域的布局始于2015年。
以领先于业界的三电技术立身的特斯拉不甘于在动力电池领域受制于松下,更何况彼时松下动力电池的产能爬坡速度远不如特斯拉汽车生产线的产能爬坡速度。
马斯克有预见性地意识到,松下可能会成为特斯拉迈向年产百万辆电动汽车的最大阻碍(随后事实如其所料,2018年松下的动力电池产能限制了特斯拉Model 3的量产速度)。
于是,马斯克动起了自产动力电池的念头。
2015年,马斯克找上了专注于锂电技术产业化的杰夫·戴恩团队,希望为其提供“数额可观的5年的研究经费”(the substantial 5-year funding package),让其为特斯拉研发寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。
▲杰夫·戴恩研究小组
杰夫·戴恩团队是加拿大顶级大学达尔豪西大学内一支专注于锂离子电池技术研究的团队,自2008年开始研究锂电池产业化项目。其官方网站显示,该团队目前拥有30人左右的规模,共计发表论文600余篇,在重量级期刊JES与JPS上均有论文发布。
有外媒评价,该团队是目前锂电池领域研究实力最强的团队之一。
杰夫·戴恩本人更是通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量,使三元复合正极材料成功实现规模商业化,成为了业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。
▲杰夫·戴恩
一边是急于自研自产动力电池的特斯拉,一边是希望并且擅长将技术产业化的杰夫·戴恩团队,双方一拍即合。
同年6月16日,杰夫·戴恩团队所在的达尔豪西大学与特斯拉共同宣布,杰夫·戴恩研究小组的合作伙伴将在2016年6月,从3M Canada转移到特斯拉,并与特斯拉达成独家合作协议。
达成合作协议之后,杰夫·戴恩老爷子一屁股坐进了特斯拉的前备箱,比出两个大拇指,兴奋之情溢于言表。
▲杰夫·戴恩
在此之后,杰夫·戴恩团队持续在新型锂离子电极材料、锂离子电池故障机理诊断、电解质添加剂、钠离子与锂离子电池安全性基础研究以及电池研究理论/建模方面持续取得突破。
去年年底,来自杰夫·戴恩团队的论文显示,其新研发的动力电池循环周期可达到5000次左右,对应电动汽车行驶寿命超过100万英里(约为160万公里),这项专利目前已经为特斯拉所有。
而近期外媒electrek又曝出消息,称杰夫·戴恩团队的研究成果将使特斯拉的动力电池成本达到100美元/kWh(约合701元/kWh)。对比投资机构瑞银给出的数据,松下动力电池的成本约为111美元/kWh(约合771元/kWh)、宁德时代约为150美元/kWh(约合1042元/kWh),特斯拉目前的电池成本在业界属于最低水平。
据了解,杰夫·戴恩团队还在帮助特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高镍三元锂电池的研发,目前已初具成果。
可以说,2016年以来,杰夫·戴恩团队为特斯拉自产电池项目贡献了众多底层的技术专利与经验积累,完善了特斯拉从电极、电解质到电池壳体环节的大部分技术链条。五年时间,杰夫·戴恩团队也确实完成了签约时对特斯拉许下的诺言——帮助特斯拉提升动力电池循环次数、降低动力电池成本、研发高能量密度动力电池。
这笔投资对于特斯拉而言,物超所值。
二、收购Maxwell?干电极技术提升动力电池能量密度
2016年之后,马斯克转身扎进了特斯拉Model 3的产能地狱,再无闲暇顾及动力电池产业的布局,以至于2017年、2018年2年时间里,特斯拉在动力电池产业并没有大的动作。
但时间来到2019年,一件事情为马斯克敲响了警钟。
2019年2月,特斯拉2018年财报发布的电话会议上,马斯克指出,超级工厂电芯产能的不足是限制特斯拉Mode 3产能的最大桎梏。
2019年4月,马斯克再度发推表示,“超级工厂的电芯产能只有24GWh,从7月份开始一直限制Model 3的产能,在产能到达35GWh之前,特斯拉不会再投钱进去。”
来自松下的产能限制,使得马斯克再度意识到了动力电池的重要性,他开始加速特斯拉在动力电池领域的布局。
2019年5月,特斯拉以2.18亿美元(约合人民币15.27亿元)的价格收购电池技术公司Maxwell,溢价幅度达到55%。
之所以如此迫切地拿下这家公司,是因为特斯拉看中了Maxwell的干电极技术与超级电容技术。
▲Maxwell干电极技术介绍
传统的电极制备工艺属于湿电极工艺,制造过程中,需要将正负极材料加入溶剂中,对电极片材料进行涂覆。
这种制造工艺的优势在于生产工艺验证时间长,电极质量稳定,但溶剂的特性决定了这种电极涂覆的方式生产的电极较薄,能量密度受限。
同时,生产过程中,需要对溶剂进行蒸发,这一部分生产工艺会产生一定程度的环境污染。
而无溶剂的干电极生产工艺则是将活跃的正负极材料混入黏性物质中,使得正负极材料自身“原纤维化”,形成自支撑膜,牢牢地粘着在电极片上(原理类似于脚底牢牢粘上的口香糖)。
这种生产工艺可以制备更厚的电极,使得电池的能量密度得到大幅提升。目前,使用该工艺制成的三元锂电池电芯能量密度大于300Wh/kg,电芯单体能量密度最高可实现500Wh/kg,同时获得更大的放电倍率。
与此同时,干电极的另一大好处,就是可以在电池使用之后,持续为其补充锂金属,弥补电池的容量衰减;而采用湿电极法制备的电极,补充锂金属和混有锂金属的碳不能很好地彼此融合,通常会伴有烟雾、火苗和噪音等强烈反应。
此外,干电极的制作流程不需要进行溶剂干燥步骤,降低了生产成本与时间成本,也降低了环境污染。
另一项超级电容技术,则可以用作能量回收过程中的快速储能装置,其能耗远小于将回收的动能重新储备到电池中。
而在急加速过程中,超级电容器能够实现大功率放电,避免动力电池直接大功率放电产生锂晶枝,对电池结构造成不可逆的损伤。
超级电容技术的另一大优势,就是工作温度范围大,大部分电池的工作温度需要维持在20℃-40℃之间,对外界环境温度要求较为苛刻。而超级电容的工作温度在-40℃-80℃之间,可用于冬天车辆起步与动力电池的加热。
干电极技术为特斯拉自产电池提高了能量密度,而超级电容技术能够在特定场景下为电池提供辅助作用,二者结合或许是特斯拉将来会采用的“混动”方案。
三、收购电池生产设备商Hibar?为自产电池铺路
投资杰夫·戴恩团队,收购Maxwell都是为了掌握最新的电池技术,掌握技术之后的关键就是将其量产。
2019年10月,有媒体发现,加拿大精密设备公司Hibar突然出现在特斯拉旗下,成为了特斯拉的控股子公司。
特斯拉收购Hibar属于秘密进行的项目,其收购日期、金额、合作细节均未透露,但可以明确的是,收购Hibar意味着特斯拉的自产电池项目仅差临门一脚。
Hibar以生产高精度定量注液泵、注液生产系统、自动化电池制造和工艺设备闻名,产品线覆盖了完整的电芯生产流程。
▲Hibar产品一览
在过去的40年时间里,Hibar已经成为了电池行业里一次电池及二次电池生产线的首选供应商。
投资杰夫·戴恩团队让特斯拉拥有了自研动力电池的技术人才,收购Maxwell使得特斯拉掌握了动力电池领域最前沿的技术,而收购Hibar是特斯拉自产动力电池项目的最后一环,至此,特斯拉形成了从技术研发、样品验证到大规模量产的全面布局。
四、自产电池寿命将达100万英里?最大能量密度可达500Wh/kg
虽然特斯拉已经拥有了电池的研发、验证与量产的能力,但实际产品将能够达到什么样的效果呢?
目前其电池生产线还未投入实际使用,想从产品出发进行分析不太现实。我们可以换一个角度,从特斯拉目前拥有的技术实力,来推断其自产电池的技术指标。
1、电极
从电极角度来看,特斯拉自产的电池有很大可能性会采用已收购的Maxwell的干电极技术,该技术目前在三元锂电池领域能够实现的单体电芯能量密度为300Wh/kg,最大能够达到500Wh/kg。
现阶段,业界仅有松下的NCA 811三元锂电池以及宁德时代的NCM 811三元锂电池可在电芯能量密度达到300Wh/kg。
与此同时,上文提到,干电极技术能够实现将锂金属补充到负极内,以弥补充放电过程中,锂离子在负极、电解液中的消耗。
而此前,Maxwell有一项待审专利正是将锂离子补充至电池负极,这项专利技术将能够有效缓解电池在使用过程中的容量衰减问题。而随着特斯拉完成对Maxwell的收购,这项专利技术也自然转移到了特斯拉的名下。
▲Maxwell待审专利
在成本方面,由于省去了干燥步骤,整个电芯生产环节成本大约可下降10%-20%。
2、电解质
在电解质方面,受特斯拉资助的杰夫·戴恩团队近期在知名期刊JES上发表了两篇论文,讲述了他们在电解质方面取得的进展。
其中一篇名为《二恶唑酮与亚硫酸亚硝酸盐作为锂离子电池电解液添加剂》。
论文中提到,杰夫·戴恩团队对近期开发的新型电解质添加剂MDO以及另外两种添加剂PDO和BS进行了高温高电压与长期循环性能的测试,载体为NCM523三元锂电池。
为进行该项测试,团队将三种添加剂分别进行了单独与混合添加,不同的实验组合置于不同的温度、电压下进行测试,得出了不同的循环性能。
实验结果表明,添加了MDO、PDO电解质添加剂的电池均在石墨负极表面形成了SEI层(对负极起到保护作用),而添加了BS电解质添加剂的电池则没有形成SEI层。
通过长时间电池循环性能测试,2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液添加剂组合在所有实验电解质添加剂的表现中最优,在经过800次放电循环后,电解质中留存的添加剂浓度依然大于90%。
▲实验结果,(b)(c)中最高的两条分布点分别为2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液组合
在这一研究成果的基础上,杰夫·戴恩团队在去年6月又发布了一篇名为《出色的锂离子电池化学性能的广泛测试结果,可作为新电池技术的基准》的论文。
这项实验同样是对NCM523三元锂电池进行了不同的电解质添加剂测试。
实验结果显示,分别向电解质中添加2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合,能使电池循环寿命有效增长。
▲实验结果,紫色、绿色与红色线条为测试结果,另外两条为对照组
其中,添加了三种电解质添加剂组合的电池普遍在3000次充放电循环之后,还能保持85%以上的电池容量,有一组甚至在经历了5000次充放电循环之后,仍然保持了90%以上的电池容量。
而另外两组对照组的电池则在1000次左右的充放电循环之后,电池容量分别衰减到了50%左右的水准。
如果以5000次充放电循环次数作为电池的平均循环寿命,以特斯拉Model 3 EPA续航里程322英里作为单轮充放电的续航里程,那么在该电池组的有效生命期内,一辆特斯拉Model 3的行驶里程将会超过160万英里(约合257万公里)。
不过据特斯拉公布的专利显示,目前他们保守估计该电池的使用寿命在100万英里(约合160万公里),一般纯电动汽车所装配的三元锂电池理论使用寿命仅有40万公里-50万公里,特斯拉新电池的使用寿命大约是目前三元锂电池的3-4倍。
值得注意的是,杰夫·戴恩团队为特斯拉进行的研究是以NCM三元锂电池为基础的。因此从电解质添加剂与其适配电极的角度出发,特斯拉未来自产的电池极有可能是NCM三元锂电池而非NCA三元锂电池,该电池的最大循环次数可能逼近5000次,对应车辆的行驶里程可能会达到100万英里(约合160万公里)。
3、超级电容器
除了动力电池本身,收购Maxwell还为特斯拉带来了超级电容技术。
马斯克曾在媒体采访中透露,在大学期间,他就对超级电容技术充满兴趣,一度想进行研究。现在,这个超级电容的粉丝终于能够如愿以偿。
超级电容本质上是不同于动力电池的另一套储能方案,对比动力电池,其不足之处在于储能性能有限。
但其长处也非常明显,超级电容的充放电功率很大,并且能量损耗小,既能够高效率进行动能回收,在车辆急加速时也能够瞬间释放大功率电流,减轻动力电池工作压力。
与此同时,超级电容的工作温度区间为-40℃-80℃,能够适应一般电池难以适应的极端环境。
可以说,超级电容具备与动力电池互补的潜质。在车辆正常行驶时,动力电池提供主要电力,当车辆需要急加速、进行动能回收、在寒冷地带起步时,超级电容为车辆提供电力。
当自产电池项目落地后,特斯拉有可能会为车辆同步配备超级电容器,形成全新的动力电池+超级电容“混动系统”。
综合上述三方面来看,特斯拉自产的动力电池极有可能是NCM三元锂电池,第一代电芯产品的能量密度可能会在300Wh/kg左右,后续会逐步攀升至500Wh/kg。
其电解质添加剂可能会选用2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合中的一种,得益于优异的电解质性能,其电池的循环寿命将能够达到100万英里(约合160万公里),超过目前所有的动力电池循环性能。
不仅如此,超级电容技术也可能会被特斯拉投入应用,作为动力电池的辅助能源。
五、从供应商变迁史?看特斯拉自产电池的六大意义
特斯拉首条动力电池生产线的搭建,意味着这家车企在动力电池的供应链上走出了新的一步。
自特斯拉推出首款车型Roadster以来,这条战船就与全球锂电巨头松下牢牢地捆绑在一起。据了解,特斯拉首批100辆Roadster全部采用了松下的18650圆柱形电池。
后续推出的第一款面向大众的量产车型Model S,更是让特斯拉与松下开启了长达7年的独家供应关系。
在此期间,双方在美国佛罗里达州的沙漠中,建起了一座产能达到35GWh的动力电池工厂,也是如今世界上产能最大的动力电池工厂。
▲特斯拉Gigafactory 1
在马斯克的设想中,这座工厂最终将能够实现50GWh的年产能,撑起特斯拉年产百万辆电动车的远大愿景。
但事与愿违,一边是产能疯狂爬坡,电池需求迅速上涨的特斯拉;另一边是即使出现亏损,也仍在扩大生产线,招收更多员工的松下。
双方没有达成供需同步攀升的微妙平衡,特斯拉的电池需求缺口越来越大,最终在2018年财报发布的电话会议上,双方矛盾爆发。
马斯克指责松下的动力电池产能迟迟跟不上,限制了特斯拉Model 3的产能爬坡,如果松下不能按照约定将合资工厂的电池产能提升至35GWh,特斯拉就将停止对合资工厂的投资。
2019年第三季度,双方的合资工厂动力电池产能虽然达到了35GWh,但松下也冻结了进一步提升合资工厂产能至50GWh的计划。
自2013年展开合作以来,特斯拉与松下之间的关系第一次接近“冰点”。
此次事件之后,虽然特斯拉与松下仍然维持着动力电池的供应关系,但特斯拉也开始寻找新的动力电池供应商。借着特斯拉上海工厂投产这一机会,LG与宁德时代被特斯拉纳入其供应商名单。
2020年1月30日,特斯拉正式宣布与LG化学、宁德时代达成动力电池供货协议。
此外,路透社还报道,特斯拉正在与宁德时代就“无钴”电池进行进一步商谈,特斯拉未来很可能会使用宁德时代生产的“无钴”电池。
▲路透社报道,特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池合作
到目前为止,特斯拉的动力电池供应链条已经从松下独家供应,转变为LG化学、宁德时代、松下三家同步供应。在特斯拉自产的动力电池完成供应后,这条供应链也将被纳入特斯拉的动力电池名单。
特斯拉已经正式从松下独家供应动力电池的“单极时代”,走向多供应商供应动力电池的“多元时代”。最终可能形成以自产电池为主,采购电池为辅的动力电池供应链条。
对于特斯拉而言,这一时代的到来有着三大意义:
1、动力电池降本增效,坐拥多家动力电池供应商的特斯拉,对供应商将拥有更强的话语权,势必会在动力电池采购价格上加大压价力度。
同时,自产的动力电池生产线投产后,特斯拉的动力电池成本将会低至100美元(约合人民币701元),比松下的动力电池成本还要低10%,特斯拉的成本优势更加明显,旗下车型或将进一步降价,更大规模的扩张销量。如果使用干电极技术进行动力电池生产,特斯拉动力电池的生产效率也会有小幅提升。
2、助推产能增长,到目前为止,特斯拉共拥有两座整车生产工厂,一座位于美国加州弗里蒙特,目前处于满负荷运转;另一座位于上海临港,目前产能15万辆/年,目标产能为50万辆/年,还有较大幅度的产能爬坡空间;还有一座规划中的工厂位于德国柏林,目前正在建设当中。
就目前情况来看,特斯拉与松下的合资电池厂供给美国本土工厂已然供不应求,中国工厂与未来的德国工厂势必需要新的动力电池供应商来提供动力电池。供应商足量的动力电池供应才能够推动特斯拉产能增长,最终在2022年实现年产100万辆特斯拉的目标。
3、满足百万辆Robotaxi的需求,马斯克曾经夸下海口,表示2020年将会有100万辆特斯拉汽车上路成为Robotaxi,暂且不论自动驾驶技术是否可行,以目前的电池技术来看,这一目标很难实现。
目前动力电池的循环次数大多在1000次左右,对应使用寿命大约为20万英里(约合32万公里),这一续航寿命对于普通家用完全足够,但对于需要24小时不间断运行的Robotaxi而言,却显得捉襟见肘。
特斯拉自产动力电池,正是为了解决这一难题,上文我们已经提到,特斯拉最新的专利显示,他们完成了100万英里(约合160万公里)续航寿命的电池研发,拥有超长续航寿命的动力电池将能够满足特斯拉Robotaxi运行的要求。
对于整个动力电池行业而言,特斯拉自产动力电池也有着深远的意义:
1、特斯拉作为电动汽车领军企业,进军动力电池产业这一行为,将会带来模仿效应,未来更多大型车企在转型电动化的过程中,可能会考虑自产动力电池以满足自身需求。对于车企而言,电动时代的核心——三电技术,必须要握在手心。
2、车企进军动力电池,意味着动力电池供应商们原本的客户流失,动力电池供应商的利润空间受到压缩。在与车企的博弈中,动力电池供应商将想方设法降低动力电池成本,提高动力电池性能。
3、新能源供应链结构可能发生改变,在车企自产动力电池的过程中,原本隔着动力电池供应商的材料供应商们,将能够直接与车企产生联系。产业链条减少,意味着产业结构进一步优化。
结语:掌握电池后的特斯拉将更加强大
特斯拉弗里蒙特工厂的第一条动力电池生产线正在搭建,投产指日可待,马斯克酝酿了5年的自产动力电池计划终于进入了产出结果的阶段。
掌握动力电池后的特斯拉,从各个角度来看,都将变得更加强大。
在供应链端,追求降本的特斯拉,一旦实现了自产动力电池的目标,对其他供应商的动力电池采购需求势必会相应减少。特斯拉的动力电池供应商们将会展开价格战,而在这场价格战中,特斯拉将享有绝对的主导权。
在电动汽车产品端,特斯拉自产的动力电池很有可能比目前市面上的大多数动力电池性能优异,将会拥有更长的使用寿命,更少的容量衰减,从而大幅提升特斯拉车型的保值率。
不过对于特斯拉而言,实现量产仅仅只是自产动力电池这一伟大愿景的第一步,后续动力电池的产能建设,对其而言才是真正的挑战。
在中国,动力电池产能的建设成本约为4-6亿元1GWh,而在美国,这一成本只会更高。特斯拉如果想要真正建成成规模的动力电池生产线,后续至少需要在动力电池项目上投资数百亿元。对于特斯拉这样刚刚盈利,现金流无比宝贵的公司而言,这笔投资将会造成庞大的压力。自产动力电池,对于特斯拉而言,仍然任重而道远。
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《A New System of Alternate Current Motors and Transformers》1888年《Phenomena of Alternating Currents of Very High Frequency》1891年《The Tesla Effects With High Frequency and High Potential Currents》《Experiments with Alternate Currents of Very High Frequency and Their Application to Methods of Artificial Illumination》1891年《Experiments with Alternate Currents of High Potential and High Frequency》1892年《On Light and Other High Frequency Phenomena》1893年《On the Dissipation of the Electrical Energy of the Hertz Resonator》1892年《Tesla's Oscillator and Other Inventions》1895年《Earth Electricity to Kill Monopoly》1896年《On Electricity》1897年《High Frequency Oscillators for Electro-therapeutic and Other Purposes》1898年《Plans to Dispense With Artillery of the Present Type》1898年《Tesla Describes His Efforts in Various Fields of Work》1898年《On Current Interrupters》1899年《The Problem of Increasing Human Energy》1900年《Tesla's New Discovery》1901年《Talking With Planets》1901年《Inventor Tesla's Plant Nearing Completion》1902年《The Transmission of Electrical Energy Without Wires》1904年《Electric Autos》1904年《The Transmission of Electrical Energy Without Wires as a Means for Furthering Peace》1905年《Tuned Lightning》1907年《Tesla's Wireless Torpedo》1907年《Possibilities ofWireless》1907年《The Future of the Wireless Art》1908年《Mr. Tesla's Vision》1908年《Nikola Tesla's New Wireless》1909年《Dr. Tesla Talks of Gas Turbines》1911年《Tesla's New Monarch of Machines》1911年《The Disturbing Influence of Solar Radiation On the Wireless Transmission of Energy》1912年《How Cosmic Forces Shape Our Destinies》1915年《Some Personal Recollections》1915年《The Wonder World To Be Created By Electricity》1915年《Nikola Tesla Sees a Wireless Vision》1915年《Tesla's New Device Like Bolts of Thor》1915年《Wonders of the Future》1916年《Electric Drive for Battle Ships》1917年《Presentation of the Edison Medal to Nikola Tesla》1917年《Tesla's Views on Electricity and the War》1917年《Famous Scientific Illusions》1919年《The True Wireless》1919年《Electrical Oscillators》1919年《Rain Can Be Controlled and Hydraulic Force Provided》1920年《When Woman is Boss》1926年《World System of Wireless Transmission of Energy》1927年《Nikola Tesla Tells of New Radio Theories》1929年《Our Future Motive Power》1931年《Tesla Cosmic Ray Motor May Transmit Power 'Round Earth》1932年《Pioneer Radio Engineer Gives Views On Power》1932年《The Eternal Source of Energy of the Universe, Origin and Intensity of Cosmic Rays》1932年《Tesla 'Harnesses' Cosmic Energy》1933年《Tesla Invents Peace Ray》1934年《Tesla on Power Development and Future Marvels》1934年《Dr. Tesla Visions the End of Aircraft In War》1934年《The New Art of Projecting Concentrated Non-dispersive Energy Through Natural Media》1935年《A Machine to End War》1935年《Tesla Predicts Ships Powered by Shore Beam》1935年《Tesla Tries to Prevent World War II》1944年《Mechanical Therapy》 《My Inventions》是特斯拉在63岁时完成的自传,1917年8月~1919年7月,在《Electrical Experimenter》发表,共分为6篇文章,里面回忆了他60余年来的部分生活和经历。1、My Early Life(我的少年生活)2、My First Efforts At Invention(我早期的发明努力)3、My Later Endeavors(我是如何构想旋转磁场的)4、The Discovery of the Tesla Coil and Transformer(发明特斯拉线圈和变压器)5、The Magnifying Transmitter(放大发射机)6、The Art of Telautomatics(自动遥控的艺术) 早在1894年,特斯拉就在《纽约时报》上首次论述他的关于光、物质、以太和宇宙的理论。1931年,特斯拉在75岁生日之际接受记者采访时说,他正试图驳斥爱因斯坦的广义相对论,证明那是错误的。特斯拉说,他的解释没有爱因斯坦的那么复杂,一旦准备完毕可以完全公诸于世时,大家将会看到他的结论是有根有据的。1936年,80岁寿辰之际,特斯拉发表了一份共计10页的论文。这份论文从未全文出版过,它是特斯拉的大统一场理论。他说,这一理论“对天体在其影响下的运行,给予了如此令人满意的说明,以致那些毫无根据的推测和错误的概念,诸如弯曲空间,可以就此终结”。然而,在他的关于天体物理学和天体力学的众多论著中,这一引力理论从未被阐明过。在论文中特斯拉阐述道,弯曲空间是完全不会发生的,因为作用和反作用是共存的,一个弯曲会被拉直所抵消。不承认以太的存在以及它必不可少的作用,想解释任何关于宇宙的现象都将是不可能的。尽管爱因斯坦带来了一场革命,但特斯拉仍然确信,“物质当中没有能量,能量是从周围环境中获得的”。他认为,这既适用于最庞大的天体,也严格适用于分子和原子。然而,这一次,他错的离谱。这份论文题为《The Dynamic Theory of Gravity》,就是所谓的《引力的动态理论》,其实正确译法应为《引力的动力学理论》,这个理论被誉为是大统一场理论的先驱。另外,特斯拉在81岁时发表了一份声明《Prepared Statement by Nikola Tesla》来宣传《引力的动态理论》。 与爱因斯坦的理论不同的是:特斯拉的理论是一个基于牛顿的万有引力延伸出来的理论。这个理论从没被正式出版过,而在特斯拉逝世后美国政府将他的研究报告列入绝密档案。虽然我们仍然能够找到少量曾引用过这篇论文的内容,但其整体内容还是未知。特斯拉这个理论的中心思想,认为以太是存在的,而且是引力的存导介质,而不是引力场;而透过电磁场的高速转动,可以带动以太旋转,从而改变引力的大小与方向。
卓越的远见性,是很多伟大科学家都具有的一个独到技能。当然,科学家之所以有着卓越的远见性,这是因为他所具备的深厚学识在辅助他的眼光。一般的科学家只能预见几十年之内的社会发展,而一些极其伟大的科学家能预见一两百年的社会发展趋势。其中,有一些科学家因为研究领域的不同,所以导致了普通人无法理解他们所提出的一些言论。
19世纪末20世纪初,就这么有一位奇特的科学家。喜欢这位科学家的人们会说:倘若没有他,社会的发展可能会延迟几十年;而不喜欢这位科学家的人会说:他就是一个普通的电气工程师。而这个他,就是我们所熟悉的尼古拉·特斯拉。
一开始,人们把目光瞄准了美国CIA。因为在特斯拉死亡的时候,美国CIA把特斯拉所在房间给封锁了,他们不止把特斯拉的尸体给搬走了,还把几个装着许多资料的皮箱给带走了。可是在后面的声明中,CIA却说尼古拉·特斯拉没有留下什么有价值的资料或是手稿。这是怎么回事呢?难道说特斯拉在死之前就把自己的资料销毁了吗?特斯拉自身的手稿去了哪里呢?真的是毁掉了吗?那他为什么要毁掉自己亲手写出来的一些资料呢?人们对此各有各的说法。
1911年,特斯拉公开发表了好几篇论文,这几篇论文都是关于反重力飞行器的描述。特斯拉说,他已经研究出了一种不需要化学能就可以推进的反重力飞行器,而且这种飞行器还能在大风的空中控制自身保持稳定静止。在这篇论文中,特斯拉只是大概说了一下这一飞行器的外貌,没有说出具体的设计方法和原理。
也因为这个原因,所以当时的人们都觉得特斯拉是在空口说大话。但在后来的研究中,科学家们发现特斯拉所说的飞行器还真的有可能做到,那就是超导体飞行器。此类超导体飞行器可以在空中保持静止的状态,也被称为是“量子悬浮”。
很多的人猜测,特斯拉可能是担心如此先进的技术落入到一些为人不善的人群手中,所以就毁掉了这些手稿。当然,除了这个原因之外,还有其他的原因。