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论文模板物理的论文

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论文模板物理的论文

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科,是当今最精密的一门自然科学学科。下文是我为大家整理的关于物理学方面的论文的 范文 ,欢迎大家阅读参考!

试谈物理学专业电动力学课程教学

动力学电磁现象的经典的动力学理论。通常也称为经典电动力学,电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。

一、课程教学根本理念

第一,在教学中要尊重先生学习的主体性、教员教学的主导性,片面发扬先生的盲目性、自动性、发明性。第二,“电动力学”课程属于专业根底课程,教学内容布置上除了让先生学习本门课程的根本知识、根本实际、根本思绪,与其他物理学分支也具有个性和特性的关系。针对这一特点,教师在教学中要留意引导先生类似性抽象思想。第三,教学应突出探求式教学办法,改动传统的教学形式,把信息技术与电动力学课程最大限制地整合,运用多种古代 教育 手腕优化教学进程,推行启示式、探求式、讨论式、小制造等授课方式,培育先生的创新思想和创新理念。

二、在本课程教学中该当做到以下几点

1.讲授内容应实际联络实践

“电动力学”作为一门专业学科课程,是师范院校物理专业的根底实际课。教学中要求先生掌握课程的根本知识、根本实际和根本原理,使先生加深对所授知识的了解,更可深入看法电动力学的实践使用价值,到达学致使用的目的,同时提升先生剖析成绩、处理成绩的才能。

2.注重先生学习的主体性和集体性培育

从课程的设计到评价各个环节,在留意发扬教员在教学中主导作用的同134教改课改2016年3月时,应特别留意表现先生的学习主体位置,以充沛发扬先生的积极性和发掘学习潜能。要求先生能初步剖析消费、生活中的电动力学成绩,以提升先生的剖析成绩和处理成绩的才能。在电动力学实际的学习中运用数学工具处置成绩,使先生看法数学和物理的亲密关系,培育先生运用数学工具处理物理成绩的才能。培育先生自学才能,重要的不是教内容,而是教给先生学习办法。要充沛留意先生的兴味、专长和根底等方面的集体差别,因材施教,依据这种差别性来确定学习目的和评价办法,并提出相应的教学建议。课程规范在课程设计、教学方案、方案制定、内容选取和教学评价等环节上,为教学、学习提供了选择余地和开展的空间。

3.运用多种古代教育手腕优化教学环节

充沛应用古代化教学手腕,发扬信息化教学的劣势,加强先生的学习兴味,进一步强化需求掌握的知识点,拓宽知识面,加强先生的理论操作技艺,培育迷信的思想方式,这样先生能更好地掌握“电动力学”课程知识所触及的相关迷信办法,无效提升其发现成绩、剖析成绩、处理成绩的才能。

4.具有良好的实验条件,充沛保证明验和理论训练质量

鼓舞先生展开科研理论训练,参与各类科技竞赛。实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想,充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学。

三、课程学习战略探求

第一,针对“电动力学”是实际根底课的特点,先生必需坚持 课前预习 ,预习进程中无意识地提出成绩。课堂教学次要采用探求式课堂教学法,即每节课突出一个主题,讲清论透相关原理知识,每个主题经过师生多种方式的互动,教员及时理解、处理先生的疑问成绩,以加强先生的学习兴味。第二,将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手腕相结合。如课内讲授与课外讨论和制造相结合、根底实际教学与学科前沿讲座结合、根本实际与科研理论训练相结合。第三,鼓舞先生参与科研理论训练和各类科技竞赛。培育多样化使用型人才,以培育使用型、复合型、技艺型人才,加强 毕业 生失业才能,完本钱课的预期目的。第四,电动力学也是一门理论性很强的课程,其研讨对象是区别于实物的物质形状,具有笼统的特征。为防止课程教学的数学化,我们将充沛使用当代信息技术的劣势,比方说以视频教学材料加强先生的理性看法和入手才能。再次,实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质,充沛发扬先生的物理思想和物理探求才能。

四、课程教学办法探求

本课程教学中应留意电动力学实际与理论的结合,尊重先生学习的主体性,适当布置指点性自习,培育先生的自学才能。增强对先生课前、课后的答疑辅导,注重先生才能的培育,使先生经过对电动力学中根本实际的了解,看法和掌握电动力学原理的研讨规律,开辟思绪,初步培育先生的科研思想。

1.“双边反应式”教学法

这种教学法由“自学”和“反应”两局部构成,其着眼点是先生在教员指点下的自学和教员由反应来的信息而停止的有重点的解说,使先生的才能在重复训练中失掉锤炼。“自学”和“反应”表现了先生和教员的互相联络、互相配合、互相作用的训练进程。

2.以成绩为中心,展开课堂讨论

式教学法建议课堂教学中遵照迷信性、主体性、开展性准绳,采用以先生为主体的小组讨论式的办法,从提出成绩动手,激起先生学习的兴味,让先生有针对性地去探究并运用实际知识处理实践成绩;也可以针对教研室科研任务中遇到的成绩设计讨论或考虑题,以启示先生剖析、讨论有关电动力学成绩,学习并稳固电动力学知识,开辟思绪,培育科研思想。

3.倡导学导式的教学方式

在教员指点下,先生停止自学、自练,教员把先生在教学进程中的认知活动视为教学活动的主体,让先生自动地去获取知识,开展各自才能,从而到达在充沛发扬先生自动性的根底上,渗入教员的正确引导,使教学单方各尽其能,各得其所。

4.多展开课外理论活动

课外理论训练中,要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质。鼓舞和指点有才能的先生进入科研理论训练,参与各类科技竞赛。将先生撰写的课程小论文融入教学全进程,从中选出有质量的项目进入科研理论训练。充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学,培育使用型、复合型、技艺型人才,加强毕业生失业才能。“电动力学”作为一门探求性课程,在课堂教学中,要突出先生的参与性,使他们自动获取而不是主动承受迷信结论,互动思想使先生觉得电动力学发人沉思,不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“个性”和“特性”的关系。为了激起先生学习兴味,可以常常采用课堂讨论方式,由先生发问,在教员引导下大家讨论, 总结 得出正确结论。由于剖析“电动力学”需求运用笼统思想,所以课堂教学应充沛运用多媒体,尽量运用图像和颜色搭配,使先生树立正确的物理图像。留意“信息技术”与“电动力学”课程的无效整合,这关于全体优化教学进程,进步先生的专业知识学习效果、进步先生的信息技术才能、培育先生的协作认识和创新肉体均具有严重的理想意义。同时,可将教学实际使用到创新理论才能训练中,使用到物理、电子等各类竞赛中。

参考文献:

[1]冯云光.物理专业电动力学教学变革的探究[J].才智,2014,(19).

[2]郑伟,吕嫣.电动力学网络教学平台建立的研讨[J].沈阳师范大学学报(自然迷信版),2013,31(4):531-534.

[3]刘佳.《电磁学》与《电动力学》课程体系创新研讨[J].科技信息,2013,(11):44.

[4]熊万杰,陆建隆.对“电动力学”课程变革的探究[J].初等文科教育,2003,(6):72-75.

[5]付长宝,徐国慧,王希英.基于电动力学教学变革的学习办法讨论[J].通化师范学院学报,2009,30

试谈电力信息物理融合系统

【摘 要】嵌入式系统、计算机技术、网络通信技术的快速发展使构建未来智能电网成为了可能,基于信息物理系统(CPS)技术构建电力信息物理融合系统(CPPS)为实现未来智能电网提供了新的思路。本文对CPPS平台进行了初步研究分析,介绍了应用于CPPS中的同步PMU技术、开放式通信网络、分布式控制。

【关键词】CPPS;同步PMU;开放式通信;分布式控制

引言

受能源危机、环保压力的推动,以及用户对电能质量(QoS)要求的不断提高,当代电力系统不再符合社会的发展需求,智能电网(Smart Grid)成为未来电力系统的发展方向。智能电网的发展原因主要有以下几个方面:

1)分布式电源(Distributed Generation,DG)大量接入电网导致的系统稳定性问题。由于DG的大量接入使电网变成一个故障电流和运行功率双向流动的有源网络,增加了系统的复杂度和脆弱度,因此亟需发展智能电网以解决DG大量接入电网导致的系统稳定性问题。

2)电力用户对电能质量(QoS)要求的不断提高。现代社会短时间的停电也会给高科技产业带来巨额的经济损失,近年来发生的大停电事故更是给社会带来了难以估量的经济损失。因此,亟需建立坚强自愈的智能电网以提供优质的电力服务。

论文主体结构如下:第1部分介绍了近年来信息物理系统(Cyber Physical System ,CPS)技术的发展以及CPS与智能电网的相互关系;第2部分介绍了电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System,CPPS)的硬件平台模型;第3部分介绍了同步相量测量装置(Phasor Measurement Units,PMU)技术;第4部分对CPPS中的开放式通信网络进行了初步分析;第5部分对CPPS的分布式控制技术进行了简单介绍;最后第6部分做出全文总结。

1 CPS与智能电网的相互关系

CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术以及网络通信技术等的高速发展,其最终目标是实现对物理世界随时随地的控制。CPS通过嵌入数量巨大、种类繁多的无线传感器而实现对物理世界的环境感知,通过高性能、开放式的通信网络实现系统内部安全、及时、可靠地通信,通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调、远程精确控制的目标[1]。

CPS技术已经在仓储物流、自主导航汽车、无人飞机、智能交通管理、智能楼宇以及智能电网等领域得以初步研究应用[2]。

将CPS技术引入到智能电网中,可以得到电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System,CPPS)的概念。为了分析CPPS与智能电网的相互关系,首先简单回顾一下智能电网的概念。目前关于智能电网的概念较多,并且未达成一致结论。IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske认为智能电网有3个层面的含义:首先利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节的关键设备的运行状况进行实时监控;然后把获得的数据通过网络系统进行传输、收集、整合;最后通过对实时数据的分析、挖掘,达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。

从上文关于CPS和智能电网的介绍中可以看出,CPS与智能电网在概念上有相通之处,它们均强调利用前沿通信技术和高端控制技术增强对系统的环境感知和控制能力。因此,在CPS基础上建立的CPPS为促进电力一次系统与电力信息系统的深度融合,最终实现构建完整的智能电网提供了新的思路和实现途径。

2 CPPS的硬件平台架构

基于分布式能源广泛接入电网所引起的系统稳定性问题以及建立坚强自愈智能电网的总体目标,建立安全、稳定、可靠的智能电网成为未来电力系统研究的重要方向,同时也是CPPS研究的主要内容。

传统的电力系统监测手段主要有基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和侧重于电磁暂态过程监测的各种故障录波仪,保护控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保护控制装置安装处的就地控制方式[5]。就地控制方式易于实现,并且响应速度快,但是由于利用的信息有限,控制性能不够完善,不能预测和解决系统未知故障,对于电力系统多重反应故障更不能准确动作。集中控制方式利用系统全局信息,能够优化系统控制性能,但是计算数据庞大、通信环节多,系统响应速度慢,并且现有SCADA系统主要对电力系统进行稳态分析,不能对电力系统的动态运行进行有效地控制。

针对目前电力系统监测、控制手段的不足,要建立坚强自愈的未来智能电网,必须建立相应的广域保护的实时动态监控系统,CPPS的硬件平台就是在此基础上建立起来的。

CPPS的硬件平台6层体系架构如图1所示,主要包括:物理层(电力一次设备)、传感驱动层(同步PMU)、分布式控制层(智能终端单元STU、智能电子装置IED等)、过程控制层(控制子站PLC)、高级优化控制层(SCADA主站控制中心)和信息层(开放式通信网络)。

其中,底层的物理层是指电力系统的一次设备,如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于对电力系统的动态运行参数进行实时监控,测量参数包括电流、电压、相角等,在CPPS中广泛使用的测量装置是同步PMU。分布式控制层主要包括各STU/IED,为广域保护的分布式就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽发电厂和变电站的控制子站,是CPPS的重要组成部分,通过收集多个测量节点的数据信息,建立系统层面的控制回路,并做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心控制主站,主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。顶层的信息层即智能电网的开放式通信网络,注意信息层并不是单独的一层,而是重叠搭接CPPS的各个分层,为CPPS内部各组件提供安全、及时、可靠的通信。

上文给出了CPPS的硬件平台模型,但要在电力系统中具体实现CPPS,涉及诸多方面的技术难题,下面对CPPS中的同步PMU、开放式通信网络以及分布式控制等分别加以简单介绍。

3 同步PMU测量技术

同步PMU是构建CPPS的基础,它为CPPS中广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要对电力系统内部的同步相量进行测量和输出,装设点包括大型发电厂、联络线落点、重要负荷连接点以及HVDC、SVC等控制系统,测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量以及发电机端的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等控制信号[6]。利用测得的数据可以进行系统的稳定裕度分析,为电力系统的动态控制提供依据。

同步PMU的硬件结构框图如图2所示。

其中,GPS接收模块将精度在±1微秒之内的秒脉冲对时脉冲与标准时间信号送入A/D转换器和CPU单元,作为数据采集和向量计算的标准时间源。由电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波整形和A/D转换后,送到CPU单元进行离散傅里叶计算,求出同步相量后再进行输出。注意,发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流以外,还需接入键相脉冲信号用以测量发电机功角[7]。

4 CPPS的开放式通信网络

建立CPPS的开放式通信网络,应该在保证安全、及时、可靠的通信的基础上,使系统具有高度的开放性,支持自动化设备与应用软件的即插即用,支持分布式控制与集中控制的结合。对于建立的开放式通信网络,需要进行通信实时性分析、网络安全性和可靠性分析。

IEC 61850标准的应用

IEC 61850标准作为新一代的网络通信标准而运用于智能变电站中,支持设备的即插即用和互操作,使智能变电站具有高度的开放性。IEC 61850标准是智能变电站的网络通信标准,同时正在进一步发展成为智能电网的通信标准[8],因此,使用IEC 61850作为CPPS通信网路的通信标准是最佳选择。

IEC 61850的核心技术[9]包括面向对象建模技术、XML(可扩展标记语言)技术、软件复用技术、嵌入式 操作系统 技术以及高速以太网技术等。

通信网络配置与分析

对于CPPS开放式通信网络的网络配置,可参考智能变电站的三层二网式网络结构配置,构建CPPS的3层式通信网络,如图3所示。

其中,底层为位于发电厂、变电站和重要负荷处的大量PMU、STU/IED,分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站(过程控制单元PLC),每个控制子站与多个PMU、STU/IED相连,以完成该分区系统层面的保护控制,并根据需要将数据上传到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上传数据,处理以后将控制信息下发到各控制子站,以实现CPPS的广域保护控制功能。注意,各层设备均嵌入GPS实现精确对时,保证全系统的同步数据采样。

5 CPPS的分布式控制机理

要建立坚强自愈的智能电网,必须利用新型控制机理建立可靠的电力控制系统。根据电力故障扩大的路径和范围以及故障的时间演变过程,文献[10-11]中提出建立时空协调的大停电防御框架,建立了电力系统的3道防线,为实现智能电网的广域动态保护控制奠定了良好的基础。

电力系统的分布式控制(Distributed Control,DC)是相对于传统的SCADA主站集中控制方式而言的,指的是多机系统,即用多台计算机(指嵌入式系统,包括PLC控制子站和STU/IED等)分别控制不同的设备和对象(如发电机、负荷、保护装置等),各自构成独立的子系统,各子系统之间通过通信网络互联,通过对任务的相互协调和分配而完成系统的整体控制目标[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制,集中管理”。在电力系统的3道防线的基础上,结合分布式控制技术,建立CPPS的3层控制架构,如图4所示。

其中,分布式控制层主要是在故障发生的起始阶段(缓慢开断阶段)采取的控制 措施 ,其控制目标应该是保证系统在不严重故障下的稳定性,防止故障的蔓延。过程控制层是在系统已经发生严重故障时(级联崩溃开始阶段)所采取的广域紧急控制措施,需要付出较大的代价。通常针对可能会使系统失稳的特定故障,往往需要投切非故障设备以保证系统的稳定性。广域的紧急控制措施应该在故障被识别出的第一时间立即实施,控制措施实施越晚,控制效果越差。优化控制层是在前两层控制均拒动或欠控制而没有取得控制效果,同时在检测到各种不稳定现象后所采取的控制措施,通常需要进行多轮次的切负荷和振荡解列。在电力恢复阶段,要有自适应的黑启动和自痊愈的控制方案。

6 结语

将CPS 方法 引入到电力系统中,建立CPPS的模型平台,为建立坚强自愈的智能电网提供新的思路。文中对CPPS中的同步PMU测量技术、开放式通信 网络技术 、分布式控制技术分别进行了简单介绍。

力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。下文是我为大家整理的关于物理学力学论文的范文,欢迎大家阅读参考!

浅析物理力学的产生及其发展

摘 要:物理力学主要是研究宏观力学的微观理论学科。研究物理力学的主要目的是通过理解微观粒子性质的相互作用,找出介质的力学性质计算方法,进而使解决力学问题建立在微观分析的基础上。本文主要探讨了物理力学的产生和发展,为有关物理力学问题的解决提供理论基础。

关键词:物理力学;产生;发展

一、物理力学发展需要解决的问题分析

在物理力学的发展过程中,我们需要解决两方面的问题,一个是关于物性的问题,另一个是有关运动规律的问题。物理力学主要通过物性及其运动规律这两个方面的微观化而成为解决问题、建立微观分析的基础。关于物性的参数主要表现为运动方程组中的系数,例如弹性系数、热导率、粘性系数、声速、比热等。为了求解运动的方程组,需要知道它们相关的数值。

在传统力学中,物性参数的数值是需要试验测定的。而在我们研究的物理力学中,是通过微观的分析以及对宏观数据分析相结合的方法计算参数的数值。我们研究物理力学,不仅是为了能够找出物质性质的微观规律,而且还需要找能够预见新物质性质的方法。

针对物理力学发展中的相关问题,先了解一下有关激波结构问题的例子。物态在激波前后会有很大的变化,在波阵面一定的厚度之内,物质是处在远离平衡的状态的。这时,对于宏观物态的参数已经不适用了。因此,我们需要从分子运用的这一个角度进行描述。像从波尔兹曼方程的角度出发,进而直接进行求解。

在上世纪60年代,一对无内部自由度的影响激波结构的问题得到了进一步发展。其发展主要得力于计算机技术的发展,从而能够使波尔兹曼方程进而得到模型数学方程,求精确解。另外,还能够实现激波管与稀薄气体风洞在较高区域的分辨率的相关方面的测量。虽然对于这些问题的处理都是初步的,但是从物理力学微观运动规律上看,确是一个非常大的进步。

还有一个相似的例子就是对爆震波反应区结构方面的研究。对于这方面的研究是比激波结构更加复杂的,解决问题的困难在于理论的复杂性,也有实验经验的不足等原因。分子气体的动力激光器中非平衡流方面的问题,主要是因为分子内部自由度性质在不断膨胀的气流中产生的自身不平衡现象。在这种迅速膨胀的气流中,分子振动的自由度两方面是不平衡的,不能够采用统一的温度对其进行描述。因此,这也是一个远离平衡的问题。

二、新技术不断推动物理力学的发展

物理力学的产生及其发展即是力学学科发展的重要趋势,也是促进现代工程技术发展的重要手段。自上世纪40年代至今,由于尖端的技术以及基础科学的不断发展与进步,力学面临着大量的超高温和超高压等特殊条件下的问题。我国著名的力学家钱学森在上世纪50年代初提出应该建立物理力学这门学科,其真知灼见把握了力学发展的大趋势,并且预见了今后突飞猛进的结果。

人类社会科学技术的不断发展,给物理力学的研究提供了更多的条件。纵观近五十年间的物理力学的发展,值得一提的是液体理论的重大进步。1972年,麦克唐纳等人计算出等压线结果和多种液体实测数据等,促进了对液体理论的研究。1997年,威尔逊提出了采用重正化群理论解决临界现象,取得了重大的进展。近20年来,对于耗散结构理论是非平衡系统的研究也取得了突破性的进展。上世纪50年代之后,原子分子物理学才重新被重视,尤其是计算机的不断应用大大地促进了这门学科的发展。其他的像分子束技术、光散射技术、中子衍射技术等都成为了研究固体以及液体微观结构的有效手段。另外,高压技术能够产生千万大气压以上的高压条件,高倍电子显微镜能够用来观测原子尺的现象等。新技术以及新发明都为进一步研究物理力学提供了有利的条件。

本文对物理力学的产生及其发展进行了相关的探讨。通过本文的研究,我们了解到,在对物理力学进行研究时,我们应该明确物理力学研究的目的,还应该充分采用新技术、新发明,将其不断应用到研究中。只要我们不断探索和实践,一定能够进一步促进物理力学的发展。

参考文献:

[1]范继美.理论力学与普通物理力学的关系[J].云南师范大学学报(自然科学版),2009,(02).

[2]钱学森.从原子分子物理出发,经由物理力学的思路和方法搞发明创造[J].原子与分子物理学报,2007,(02).

[3]干洪.力学学科的发展现状与21世纪展望[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2001,(02)。

[4]陈卫平.现代力学发展趋势及研究课题[J].台州师专学报,2007,(06).

浅析力学在机械中的应用

[摘 要]力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。本文立足于力学,简要论述了力学的内涵及其发展历程,并对力学在机械中的应用进行了较为深入的探讨与分析。

[关键词]力学 弹性力学 断裂力学 工程力学 机械

力学是力与运动的科学,它的研究对象主要是物质的宏观机械运动,它既是一门基础科学,又是一门应用众多且广泛的科学。力学与天文学和微积分学几乎同时诞生,在经典物理的发展中起关键作用,推动了地球科学的发展进步,如大气物理、海洋科学等,同时力学也在机械中起着越来越重要的作用,且应用广泛。

一、力学

力学是一门独立的基础学科,主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系,可粗分为静力学、运动学和动力学三部分。

力学的发展历史悠久,古希腊时代力学附属于自然哲学,后来成为物理学的一个大分支,1687年,牛顿三大定律的提出标志着力学作为一门独立的学科开始形成。此后,随着资本主义生产的发展,到18世纪末,以动力学和运动学为主要特征的经典力学日益完善。19世纪,大机器生产促进了力学在工程技术和应用方面的发展,推动了结构力学、弹性固体力学和流体力学等主要分支的建立。19世纪末,力学已是一门相当发展并自成体系的独立学科。

二、力学在机械中的应用

力学在机械中的应用广泛,其典型应用主要有以下几种:

1.弹性力学在机械设计中的应用

弹性力学也称弹性理论,是固体力学的重要分支,主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移,从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。机械运动当中,许多机械运转速度较高、承载很大,机械的弹性变形对系统的影响不容忽视,必须将机械系统按弹性系统进行分析和设计。由此可见,弹性力学在机械设计中应用广泛。一般情况下,弹性力学在凸轮机构设计、齿轮机构设计、轴设计中应用较为广泛。

齿轮机构在设计时运用了弹性力学的知识,渐开线作为齿廓曲线存在诸多优点,但用弹性力学知识加以分析便可得出它存在的一些固有缺陷,即当两齿轮啮合传动时,根据弹性力学中的赫兹公式分析可得,在其它条件相同的情况下,要想降低两齿轮在接触处的最大接触力,就必须增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,对于渐开线齿轮传动来说,由于要增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,就需要增大齿轮机构的尺寸,而两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径增大的范围是有限的,所以难以进一步达到齿轮机构尺寸小、而承载能力大幅度提高的目的。同时,弹性力学在轴设计中也有众多应用。为避免共振现象,对高转速的轴,如汽轮机主轴、发动机曲轴等设计时振动计算尤其重要,此时必须运用弹性力学知识。

2.断裂力学在机械工程中的应用

断裂力学,是固体力学的一门新分支,主要研究含裂纹构件的强度与寿命,是结构损伤容限设计的理论基础。断裂力学主要可分为线弹性断裂力学与弹塑性断裂力学两大类,前者适用于裂纹尖端附近小范围屈服的情况;而后者适用于裂纹尖端附近大范围屈服的情况。断裂力学发展迅速,在机械工程中应用广泛,并占据重要地位。断裂力学在机械工程中的有效应用,不仅可以提高机械的性能与功效,更能防止工程设备发生灾难性的断裂事故,以确保机械、设备的安全可靠与良好运行。

首先,我国在采用断裂力学方法制订结构缺陷评定标准及安全设计规范方面已取得了较好的成绩,如压力容器、小型但用量大的液化石油气钢瓶及汽轮一发电机组等。

其次,概率断裂力学在可靠性设计中应用较多。概率断裂力学在可靠性设计中的广泛应用推动了可靠性设计的快速发展。运用参量的分布及安全余度来反映常规设计中不能准确反映的客观实际和常规设计安全评定中用安全系数不能准确反映的真实安全性。由于安全余度考虑了应力和强度的二阶矩,较好地反映了结构可靠度的实质,既考虑了变异特性又考虑了平均值,因而与失效分布有较直接的关系,使安全设计更可靠。国外已较完整地应用于飞机结构,如概率损伤容限分析、飞机结构可靠性和事故分析、飞机结构的耐久性分析等方面。我国在这方面开展的典型性研究则是海洋石油平台导管架焊接管节点的疲劳强度分析。

再者,可用断裂力学方法进行机械产品的失效分析。失效分析是指事故或故障发生后所进行的检侧和分析,目的在于找到失效的部位、失效原因和机理,从而掌握产品应当改进的方向及修复的方法,防止同类问题再次发生,以推进技术不断前进。因此,失效分析技术受到了社会各界的重视。断裂力学在机械产品失效分析中具有着重要作用。机械产品的主要失效模式有: 断裂、蠕变、疲劳、腐蚀、磨损及热损伤等,它们都可以借助断裂力学方法及断裂分析技术予以解决,断裂力学方法是失效分析的有力工具。

最后,运用断裂力学可以指导改进工艺及合理选材,如模具、焊接工艺等方面,可以减少工人的劳动量。

3.工程力学在机械修理中的应用

工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科,工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中,是解决工程实际问题的重要基础。处理机械工程出现的大量破坏问题,绝大多数是根据力学方面的知识作出判断和分析的。例如,汽车修理中汽车零部件的破坏分析与修理也是如此,其中,判断汽车半轴套管断裂的原因与确定修复方案等,全部流程无一不体现着工程力学知识在汽修中的应用。

三、结语

当今社会,科学技术迅猛发展,作为一门基础学科,力学也一定会得到进一步的发展与进步,且在机械中获得更广更深的应用。

参考文献

[1]林同骥,浦群.现代力学的发展[J].力学进展,1990,(1).

[2]李彦军.工程力学在汽修中的应用与对策[J].科技向导,2012,(32).

[3]侯岩滨.弹性力学在机械设计中的应用[J].辽宁师专学报,2005,(1).

[4]吴清可,刘元杰,张毓槐.断裂力学在机械工程中的应用[J].机械强度,1988,(6).

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科,下面就是高中物理论文范文,欢迎大家阅读!

摘要 :物理规律教学是使学生掌握物理科学理论的中心环节,是物理教学的核心之一。

本文结合笔者自身多年的物理教学经验,浅谈在物理教学中,如何搞好中学物理规律的教学。

关键词: 物理规律教学

物理规律反映了各物理概念之间的相互制约关系,反映在一定条件下一定物理过程的必然性。

它是中学物理基础知识最重要的内容,是物理知识结构体系的枢纽.所以,物理规律教学是使学生掌握物理科学理论的中心环节,是物理教学的核心之一。

怎样才能搞好规律教学呢?现结合本人多年的物理教学经历,浅谈以下几点看法:

一、创设发现问题、探索规律的物理环境

教师带领学生学习物理规律,首先需要引导学生在物理世界中发现问题。

因此,在教学的开始阶段,要应给学生创设一个便于发现问题的物理环境。

在中学阶段,主要是通过观察、实验发现问题,也可以从分析学生生活中熟知的典型事例中发现问题,有时也可以从对学生已有知识的分析展开中发现问题。

另一方面,创设的物理环境要有利于引导学生探索规律。

例如使学生获得探索物理规律必要的感性知识和数据;提供进一步思考问题的线索和依据;为研究问题提供必要的知识准备等等。

创设的物理环境还应有助于激发学生的学习兴趣和求知欲望.

二、带领学生探索物理规律

在学生有一定的需要和积极的准备状态下,教师要利用各种适宜的方法,如实验探索、理论推导等,向学生阐明概念和规律的形成过程,建立新旧知识的链接。

如在牛顿第二定律的教学中,让学生通过实验探索加速度与力的关系以及加速度与质量的关系,得出在质量一定的条件下加速度与外力成正比、在外力一定的条件下加速度与质量成反比的结论。

在此基础上,教师指导学生总结加速度、外力和质量的关系,归纳出牛顿第二定律。

这样学生对该规律的建立就有了一个清晰的过程,才能较深刻地理解物理规律、领悟其物理含义。

另一方面,向学生呈现物理规律内容时不但要准确,而且对一些关键字词应加以突出,给予适当的说明,以引导学生足够的注意和正确理解,并与其他类似的或易混淆的概念和规律进行比较,建立类比联系,加深对物理规律的理解。

三、要使学生深刻理解规律的物理意义

在规律的教学中,要引导学生深刻理解其物理意义,防止死记硬背。

物理规律的表达形式主要有两种:一种是文字语言,另一种是数学语言,即公式。

对物理规律的文字表述,必须在学生对有关问题进行分析、研究、并对它的本质有相当认识的基础上进行,切不可在学生毫无认识或认识不足的情况下“搬出来”,“灌”给学生,然后再逐字逐句解释和说明。

只有这样,学生才能真正理解它的含义。

例如,牛顿第一定律“一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。”在理解时,要注意弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”,还要理解“或”这个字的含义。

“或”不是指物体有时保持匀速直线运动状态,有时保持静止状态,而是指如果物体原来是运动的,它就保持匀速直线运动状态;如果原来是静止的,它就保持静止状态。

对于用数学语言即公式表达的物理规律,应使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系,而不能从纯数学的角度加以理解。

如,对电场中同一点而言,不能说场强E与电场力F成正比,与电量q成反比,因为场强E由电场和电场中该点的位置决定。

四、要使学生明确物理规律的适用条件和范围

物理规律往往都是在一定的条件下建立或推导出来的,只能在一定的范围内使用.超越这个范围,物理规律则不成立,有时甚至会得出错误结论.这一点往往易被学生忽视,他们一遇到具体问题,就乱套乱用物理规律,得出错误结论.因此,在物理规律教学中,要使学生明确物理规律的适用条件和范围,正确地运用规律来研究和解决问题。

例如动量守恒定律,它的成立条件是,所研究的系统不受外力或者所受外力的合力为零,这属基准条件。

如果系统受到外力F外或合力F合不为零,其动量是不守恒的,但可能有两种情形:其一,系统中物体相互作用的内力F内远大于F外(或F合),该系统的动量可看作是守恒的,其条件属近似条件;其二,选定直角坐标系后,将不在坐标轴上的外力各自沿x轴和y轴进行正交分解,若沿某一坐标轴(如x轴)的各个外力(含分力)的合力为零,则系统在该轴方向上的动量守恒,其条件属分动量守恒条件。

动量守恒定律是自然界普遍适用的基本定律之一,它适用于两个物体或多个物体组成的系统;它不但能解决低速运动问题,而且能解决高速运动问题;不但适用于宏观物体,而且适用于电子、质子、中子等微观粒子。

此外,无论是什么性质的相互作用,动量守恒定律都是适用的。

五、加强应用物理规律解决实际问题的训练和指导

物理规律来源于物理现象,反过来应用于实际问题,学习物理规律的目的就在于能够运用物理规律解决实际问题,同时,通过运用,还能检验学生对物理规律的掌握情况,加深对物理规律的理解。

在规律教学中,一方面要选择恰当的物理问题,有计划、有目标、由简到繁、循序渐进、反复多次地进行训练,使学生结合对实际问题的讨论,深化、活化对物理规律的理解,逐渐领会分析、处理和解决问题的思路和方法;另一方面,要引导和训练学生善于联系日常生活中的实际问题学习物理规律,经常用学过的规律科学地说明和解释有关的现象,通过训练,使学生逐步学会逻辑地说理和表达.对于运用物理规律分析和解决实际问题,要逐步训练学生运用分析、解决问题的思路和方法,使学生学会正确地运用数学解决物理问题。最后指出,由于物理规律的复杂性,必须注意规律教学的阶段性,使学生对规律的认识要有一个由浅入深,逐步深化、提高的过程。

只有这样,才能有效地指导学生掌握物理规律,培养学生的思维能力。

参考文献

1.人民教育出版社物理室。

全日制普通高级中学《物理教学大纲》2003

2.田世昆,胡卫平.物理思维论[M].南宁:广西教育出版社,.

3.南冲.中学物理教学研究[M].北京:海潮出版社,.

【摘要】 高考是关系到千家万户的大事,也是国家目前选拔人才的途径。认真学习和研究《教学大纲》和《考试说明》,按照教学规律科学的进行复习,及时的收集和处理信息,充分的调动学生的学习积极性,一定会取得好的成绩。

【关键词】 高考组织复习能力

为使高考复习能落到实处,使复习的过程更科学、复习的效率更高、有利于最大限度的提高学生的成绩,特提出以下几点建议:

1.强化基础知识的复习,加强学生对概念和规律的深入理解

在高中,对基本概念、基本规律的要求一贯是高考物理考查的主要内容和重点内容,主要考查考生在理解的基础上掌握基本概念、基本规律和基本方法,并要求深入理解概念和规律之间的内在联系。不少学生存在着这样的表现:概念,定义都知道,但一用就错,试卷上表现主要是选择题得分率低。这些都是基础较差,对物理概念和规律的理解不够有密切的关系。而近几年的各地高考试卷中的物理试题也都明确反映出重视基本概念、规律考查的特点。

对此,在复习中应该按照物理《教学大纲》和《考试说明》对学生五个方面的能力的加以严格要求,同时要让学生明白:理解能力是基础。只有理解能力提高了,其他能力才能较好的发展,而理解能力的前提是牢固的基础知识、扎实的基本技能和规范的基本方法,只有抓好基本知识、基本技能和基本方法的复习,对概念和规律的理解才能正确、深入、透彻。

2.加强学生的计算推理能力、论证表述能力、分析综合能力

高考物理试题度于推理能力的考查贯穿于各种题型中,从不同的角度、不同的层次,通过不同的题型、不同的情景设置来考查考生推理的逻辑性、严密性;对论证表述则重在考查能否准确地、简明地把推理过程表达出来,以此鉴别考生表述能力的高低。要克服学生思维推理过程不能严格合乎逻辑,对受力分析、运动过程分析不予重视,给解题带来盲目性;不会用物理语言表述物理过程或物理规律,使解题过程残缺不全;牛顿运动定律、动量、功能关系三条常用解题线索相互脱节,不能有机整合,使解题思路僵化、方法呆板、正确率低。

3.提高学生应用数学知识解决物理问题的能力

物理和数学是紧密联系的,数学为物理学的发展提供了强有力的工具,几乎所有的物理概念和物理规律,都是通过量化的方法用数学公式进行描述,应用数学处理物理问题的能力也是进入高校深造的考生应具有的能力,因此高考物理试题一直注重考查考生的应用数学处理物理问题的能力。

近年来,高考物理中的数学能力要求有明显的调整,主要表现在尽量回避繁杂的机械运算,而在考察方面,为此,我们一方面要求学生在平时学习中,能过一定数目的练习,掌握解决物理问题常用的数学规律及方法,在此基础上,引导学生逐步形成运用数学工具处理物理问题的基本思路,重点在于通过精讲精练使学生能熟练地将物理问题转化为数学问题。另外,要重视估算题的训练,复习时应注意引导学生逐渐掌握近似估算法,快速求出物理量的数量级。同时,提倡学生平时不用或少用计算器进行计算,因为在平时练习中,很多同学习惯于使用计算器,连非常简单的加减法都非用计算器不可,这样使得他们数学运算能力很差。

4.加强实验复习

实验是物理学的基础,实验能力在物理高考中一直占有相当重要的地位。物理高考力图通过在笔试的形式下考查学生的实验能力。

在教学中,一是要正确对待实验教材,实验复习时不应该机械地记忆教材中各个实验的目的、原理、器材、步骤、记录、结果等等,而应引导学生领悟教材中物理实验的设计思想、所运用的科学方法、规范的操作程序和合理的实验步骤。二是要引起学生对实验的有意注意,提供更多的动手动脑的机会,让他们主动地发现问题,解决问题。老师有意地改变实验条件、设置问题,激励学生努力寻找方法,解决问题。三是从培养学生的实验能力出发,让他们学会通过实验测量和有计划的实践活动去认识自然、发现自然规律、验证假想和猜测的方法,培养他们科学的思维方式、科学方法、实际操作技能和解决实际问题的能力。四是鼓励学生大胆创新,认识到实验教材提供的做法并不是一成不变,拘泥成规的,可以对课本中的实验做一些合理的变通,或补充一些模仿性实验,增加一些设计性实验,培养学生运用所学的知识、方法解决新问题的能力。

为使复习备考工作顺利进行,努力完成学校的工作任务,特提出以下几点措施:

1.认真钻研《高考大纲》、《教学大纲》及《课本》,充分提高“二纲一本”在高考中的作用,研究“二纲”,特别是去分析每年高考大纲之间的.细微的不同的地方,显得更加的重要,同时,也要建议学生常去翻物理课本,不可只顾按资料进行复习,却脱离了高考大纲的现象的发生。

2.高三教学应以人为本因为我们的授课对象是学生,是活生生的人,不是听课的机器,这就要求我们在教学中多点人性化,与学生之间多点交流,加强与学生的沟通,树立服务意识,不可高高之上,使教与学发生脱节。

3.要让学生明明白白的学习,让学生明白:“糊里糊涂作10道题,不如清清楚楚作1道题”。也就是说,在上课时要让学生明白,为什么要这么去作而不那样去作,为什么这样作是对的而那样作是错的,也就是时时要让学生明白一个“理”字,处处要讲“理”,在这一方面我的体会是我自己讲“理”的时候多,而让学生去讲“理”的时候少,以后在可能的情况下要让学生来讲讲“理”。

4.要让学生不可走入题海中,必要的题目是要做的,但一定要精选题目,讲前一定要求学生先做,作后再讲,讲后再留时间让学生消化吸收。

5.克服以教代学的现象,教得再好,没有学生的学(理解、消化、吸收),也是徒劳的,我们在高三复习中应该定位为一是指导学生进行知识的归纳和总结,补漏,建立知识网络,二是应有服务意识――帮助学生克服学习中遇到的困难和障碍。

6.要努力提高教学效率,效率的高低不是以你今天讲了多少个知识点,讲了多少道题为标准的,面是以你上课前定下的教学目标是不是在计划的时间内完成为标准的,说通俗一点,就是以这节课学生能过教师指导,真正学到的知识是多少为标准的。

7.狠抓基础内容及重点内容,高考的追求就是区分度,一套成功的试题是通过区分度来实现的,并不是由难度来实现的,而中等题目才是真正实现区分度的手段,因为易题都会,分不出好差,过难的题几乎没有几个人会,基本上也不会区分出好差,这一点一定要让学生知道,只有重视了基础,才能有效地完成中档难度的题,要防止学生钻牛角,老师要及时加以引导。

8.抓中等生要想在明年的高考中有突破,眼睛不能只盯着为数不多的几个好学生身上,要在尖子生吃饱吃好的情况下,重点兼顾中等生或有弱门课的学生,要想法提高他们的物理成绩,而提高他们成绩的方法中最好的方法就是要设法提高他们的学习物理的兴趣,让他们动起来,这样才是最为有效的,另外要多关心他们,多提问他们,在教学中采用灵活的方法,如分层布置作业,根据各班的实际灵活的采用不同的教学方法等,以提高他们的学习的积极性。

我们坚信,只要我们努力,按照教学规律科学的进行复习,及时的收集和处理信息,充分的调动学生的学习积极性,一定会取得好的成绩。

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物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科,是当今最精密的一门自然科学学科。下文是我为大家整理的关于物理学方面的论文的 范文 ,欢迎大家阅读参考!

试谈物理学专业电动力学课程教学

动力学电磁现象的经典的动力学理论。通常也称为经典电动力学,电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。

一、课程教学根本理念

第一,在教学中要尊重先生学习的主体性、教员教学的主导性,片面发扬先生的盲目性、自动性、发明性。第二,“电动力学”课程属于专业根底课程,教学内容布置上除了让先生学习本门课程的根本知识、根本实际、根本思绪,与其他物理学分支也具有个性和特性的关系。针对这一特点,教师在教学中要留意引导先生类似性抽象思想。第三,教学应突出探求式教学办法,改动传统的教学形式,把信息技术与电动力学课程最大限制地整合,运用多种古代 教育 手腕优化教学进程,推行启示式、探求式、讨论式、小制造等授课方式,培育先生的创新思想和创新理念。

二、在本课程教学中该当做到以下几点

1.讲授内容应实际联络实践

“电动力学”作为一门专业学科课程,是师范院校物理专业的根底实际课。教学中要求先生掌握课程的根本知识、根本实际和根本原理,使先生加深对所授知识的了解,更可深入看法电动力学的实践使用价值,到达学致使用的目的,同时提升先生剖析成绩、处理成绩的才能。

2.注重先生学习的主体性和集体性培育

从课程的设计到评价各个环节,在留意发扬教员在教学中主导作用的同134教改课改2016年3月时,应特别留意表现先生的学习主体位置,以充沛发扬先生的积极性和发掘学习潜能。要求先生能初步剖析消费、生活中的电动力学成绩,以提升先生的剖析成绩和处理成绩的才能。在电动力学实际的学习中运用数学工具处置成绩,使先生看法数学和物理的亲密关系,培育先生运用数学工具处理物理成绩的才能。培育先生自学才能,重要的不是教内容,而是教给先生学习办法。要充沛留意先生的兴味、专长和根底等方面的集体差别,因材施教,依据这种差别性来确定学习目的和评价办法,并提出相应的教学建议。课程规范在课程设计、教学方案、方案制定、内容选取和教学评价等环节上,为教学、学习提供了选择余地和开展的空间。

3.运用多种古代教育手腕优化教学环节

充沛应用古代化教学手腕,发扬信息化教学的劣势,加强先生的学习兴味,进一步强化需求掌握的知识点,拓宽知识面,加强先生的理论操作技艺,培育迷信的思想方式,这样先生能更好地掌握“电动力学”课程知识所触及的相关迷信办法,无效提升其发现成绩、剖析成绩、处理成绩的才能。

4.具有良好的实验条件,充沛保证明验和理论训练质量

鼓舞先生展开科研理论训练,参与各类科技竞赛。实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想,充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学。

三、课程学习战略探求

第一,针对“电动力学”是实际根底课的特点,先生必需坚持 课前预习 ,预习进程中无意识地提出成绩。课堂教学次要采用探求式课堂教学法,即每节课突出一个主题,讲清论透相关原理知识,每个主题经过师生多种方式的互动,教员及时理解、处理先生的疑问成绩,以加强先生的学习兴味。第二,将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手腕相结合。如课内讲授与课外讨论和制造相结合、根底实际教学与学科前沿讲座结合、根本实际与科研理论训练相结合。第三,鼓舞先生参与科研理论训练和各类科技竞赛。培育多样化使用型人才,以培育使用型、复合型、技艺型人才,加强 毕业 生失业才能,完本钱课的预期目的。第四,电动力学也是一门理论性很强的课程,其研讨对象是区别于实物的物质形状,具有笼统的特征。为防止课程教学的数学化,我们将充沛使用当代信息技术的劣势,比方说以视频教学材料加强先生的理性看法和入手才能。再次,实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质,充沛发扬先生的物理思想和物理探求才能。

四、课程教学办法探求

本课程教学中应留意电动力学实际与理论的结合,尊重先生学习的主体性,适当布置指点性自习,培育先生的自学才能。增强对先生课前、课后的答疑辅导,注重先生才能的培育,使先生经过对电动力学中根本实际的了解,看法和掌握电动力学原理的研讨规律,开辟思绪,初步培育先生的科研思想。

1.“双边反应式”教学法

这种教学法由“自学”和“反应”两局部构成,其着眼点是先生在教员指点下的自学和教员由反应来的信息而停止的有重点的解说,使先生的才能在重复训练中失掉锤炼。“自学”和“反应”表现了先生和教员的互相联络、互相配合、互相作用的训练进程。

2.以成绩为中心,展开课堂讨论

式教学法建议课堂教学中遵照迷信性、主体性、开展性准绳,采用以先生为主体的小组讨论式的办法,从提出成绩动手,激起先生学习的兴味,让先生有针对性地去探究并运用实际知识处理实践成绩;也可以针对教研室科研任务中遇到的成绩设计讨论或考虑题,以启示先生剖析、讨论有关电动力学成绩,学习并稳固电动力学知识,开辟思绪,培育科研思想。

3.倡导学导式的教学方式

在教员指点下,先生停止自学、自练,教员把先生在教学进程中的认知活动视为教学活动的主体,让先生自动地去获取知识,开展各自才能,从而到达在充沛发扬先生自动性的根底上,渗入教员的正确引导,使教学单方各尽其能,各得其所。

4.多展开课外理论活动

课外理论训练中,要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质。鼓舞和指点有才能的先生进入科研理论训练,参与各类科技竞赛。将先生撰写的课程小论文融入教学全进程,从中选出有质量的项目进入科研理论训练。充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学,培育使用型、复合型、技艺型人才,加强毕业生失业才能。“电动力学”作为一门探求性课程,在课堂教学中,要突出先生的参与性,使他们自动获取而不是主动承受迷信结论,互动思想使先生觉得电动力学发人沉思,不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“个性”和“特性”的关系。为了激起先生学习兴味,可以常常采用课堂讨论方式,由先生发问,在教员引导下大家讨论, 总结 得出正确结论。由于剖析“电动力学”需求运用笼统思想,所以课堂教学应充沛运用多媒体,尽量运用图像和颜色搭配,使先生树立正确的物理图像。留意“信息技术”与“电动力学”课程的无效整合,这关于全体优化教学进程,进步先生的专业知识学习效果、进步先生的信息技术才能、培育先生的协作认识和创新肉体均具有严重的理想意义。同时,可将教学实际使用到创新理论才能训练中,使用到物理、电子等各类竞赛中。

参考文献:

[1]冯云光.物理专业电动力学教学变革的探究[J].才智,2014,(19).

[2]郑伟,吕嫣.电动力学网络教学平台建立的研讨[J].沈阳师范大学学报(自然迷信版),2013,31(4):531-534.

[3]刘佳.《电磁学》与《电动力学》课程体系创新研讨[J].科技信息,2013,(11):44.

[4]熊万杰,陆建隆.对“电动力学”课程变革的探究[J].初等文科教育,2003,(6):72-75.

[5]付长宝,徐国慧,王希英.基于电动力学教学变革的学习办法讨论[J].通化师范学院学报,2009,30

试谈电力信息物理融合系统

【摘 要】嵌入式系统、计算机技术、网络通信技术的快速发展使构建未来智能电网成为了可能,基于信息物理系统(CPS)技术构建电力信息物理融合系统(CPPS)为实现未来智能电网提供了新的思路。本文对CPPS平台进行了初步研究分析,介绍了应用于CPPS中的同步PMU技术、开放式通信网络、分布式控制。

【关键词】CPPS;同步PMU;开放式通信;分布式控制

引言

受能源危机、环保压力的推动,以及用户对电能质量(QoS)要求的不断提高,当代电力系统不再符合社会的发展需求,智能电网(Smart Grid)成为未来电力系统的发展方向。智能电网的发展原因主要有以下几个方面:

1)分布式电源(Distributed Generation,DG)大量接入电网导致的系统稳定性问题。由于DG的大量接入使电网变成一个故障电流和运行功率双向流动的有源网络,增加了系统的复杂度和脆弱度,因此亟需发展智能电网以解决DG大量接入电网导致的系统稳定性问题。

2)电力用户对电能质量(QoS)要求的不断提高。现代社会短时间的停电也会给高科技产业带来巨额的经济损失,近年来发生的大停电事故更是给社会带来了难以估量的经济损失。因此,亟需建立坚强自愈的智能电网以提供优质的电力服务。

论文主体结构如下:第1部分介绍了近年来信息物理系统(Cyber Physical System ,CPS)技术的发展以及CPS与智能电网的相互关系;第2部分介绍了电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System,CPPS)的硬件平台模型;第3部分介绍了同步相量测量装置(Phasor Measurement Units,PMU)技术;第4部分对CPPS中的开放式通信网络进行了初步分析;第5部分对CPPS的分布式控制技术进行了简单介绍;最后第6部分做出全文总结。

1 CPS与智能电网的相互关系

CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术以及网络通信技术等的高速发展,其最终目标是实现对物理世界随时随地的控制。CPS通过嵌入数量巨大、种类繁多的无线传感器而实现对物理世界的环境感知,通过高性能、开放式的通信网络实现系统内部安全、及时、可靠地通信,通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调、远程精确控制的目标[1]。

CPS技术已经在仓储物流、自主导航汽车、无人飞机、智能交通管理、智能楼宇以及智能电网等领域得以初步研究应用[2]。

将CPS技术引入到智能电网中,可以得到电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System,CPPS)的概念。为了分析CPPS与智能电网的相互关系,首先简单回顾一下智能电网的概念。目前关于智能电网的概念较多,并且未达成一致结论。IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske认为智能电网有3个层面的含义:首先利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节的关键设备的运行状况进行实时监控;然后把获得的数据通过网络系统进行传输、收集、整合;最后通过对实时数据的分析、挖掘,达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。

从上文关于CPS和智能电网的介绍中可以看出,CPS与智能电网在概念上有相通之处,它们均强调利用前沿通信技术和高端控制技术增强对系统的环境感知和控制能力。因此,在CPS基础上建立的CPPS为促进电力一次系统与电力信息系统的深度融合,最终实现构建完整的智能电网提供了新的思路和实现途径。

2 CPPS的硬件平台架构

基于分布式能源广泛接入电网所引起的系统稳定性问题以及建立坚强自愈智能电网的总体目标,建立安全、稳定、可靠的智能电网成为未来电力系统研究的重要方向,同时也是CPPS研究的主要内容。

传统的电力系统监测手段主要有基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和侧重于电磁暂态过程监测的各种故障录波仪,保护控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保护控制装置安装处的就地控制方式[5]。就地控制方式易于实现,并且响应速度快,但是由于利用的信息有限,控制性能不够完善,不能预测和解决系统未知故障,对于电力系统多重反应故障更不能准确动作。集中控制方式利用系统全局信息,能够优化系统控制性能,但是计算数据庞大、通信环节多,系统响应速度慢,并且现有SCADA系统主要对电力系统进行稳态分析,不能对电力系统的动态运行进行有效地控制。

针对目前电力系统监测、控制手段的不足,要建立坚强自愈的未来智能电网,必须建立相应的广域保护的实时动态监控系统,CPPS的硬件平台就是在此基础上建立起来的。

CPPS的硬件平台6层体系架构如图1所示,主要包括:物理层(电力一次设备)、传感驱动层(同步PMU)、分布式控制层(智能终端单元STU、智能电子装置IED等)、过程控制层(控制子站PLC)、高级优化控制层(SCADA主站控制中心)和信息层(开放式通信网络)。

其中,底层的物理层是指电力系统的一次设备,如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于对电力系统的动态运行参数进行实时监控,测量参数包括电流、电压、相角等,在CPPS中广泛使用的测量装置是同步PMU。分布式控制层主要包括各STU/IED,为广域保护的分布式就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽发电厂和变电站的控制子站,是CPPS的重要组成部分,通过收集多个测量节点的数据信息,建立系统层面的控制回路,并做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心控制主站,主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。顶层的信息层即智能电网的开放式通信网络,注意信息层并不是单独的一层,而是重叠搭接CPPS的各个分层,为CPPS内部各组件提供安全、及时、可靠的通信。

上文给出了CPPS的硬件平台模型,但要在电力系统中具体实现CPPS,涉及诸多方面的技术难题,下面对CPPS中的同步PMU、开放式通信网络以及分布式控制等分别加以简单介绍。

3 同步PMU测量技术

同步PMU是构建CPPS的基础,它为CPPS中广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要对电力系统内部的同步相量进行测量和输出,装设点包括大型发电厂、联络线落点、重要负荷连接点以及HVDC、SVC等控制系统,测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量以及发电机端的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等控制信号[6]。利用测得的数据可以进行系统的稳定裕度分析,为电力系统的动态控制提供依据。

同步PMU的硬件结构框图如图2所示。

其中,GPS接收模块将精度在±1微秒之内的秒脉冲对时脉冲与标准时间信号送入A/D转换器和CPU单元,作为数据采集和向量计算的标准时间源。由电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波整形和A/D转换后,送到CPU单元进行离散傅里叶计算,求出同步相量后再进行输出。注意,发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流以外,还需接入键相脉冲信号用以测量发电机功角[7]。

4 CPPS的开放式通信网络

建立CPPS的开放式通信网络,应该在保证安全、及时、可靠的通信的基础上,使系统具有高度的开放性,支持自动化设备与应用软件的即插即用,支持分布式控制与集中控制的结合。对于建立的开放式通信网络,需要进行通信实时性分析、网络安全性和可靠性分析。

IEC 61850标准的应用

IEC 61850标准作为新一代的网络通信标准而运用于智能变电站中,支持设备的即插即用和互操作,使智能变电站具有高度的开放性。IEC 61850标准是智能变电站的网络通信标准,同时正在进一步发展成为智能电网的通信标准[8],因此,使用IEC 61850作为CPPS通信网路的通信标准是最佳选择。

IEC 61850的核心技术[9]包括面向对象建模技术、XML(可扩展标记语言)技术、软件复用技术、嵌入式 操作系统 技术以及高速以太网技术等。

通信网络配置与分析

对于CPPS开放式通信网络的网络配置,可参考智能变电站的三层二网式网络结构配置,构建CPPS的3层式通信网络,如图3所示。

其中,底层为位于发电厂、变电站和重要负荷处的大量PMU、STU/IED,分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站(过程控制单元PLC),每个控制子站与多个PMU、STU/IED相连,以完成该分区系统层面的保护控制,并根据需要将数据上传到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上传数据,处理以后将控制信息下发到各控制子站,以实现CPPS的广域保护控制功能。注意,各层设备均嵌入GPS实现精确对时,保证全系统的同步数据采样。

5 CPPS的分布式控制机理

要建立坚强自愈的智能电网,必须利用新型控制机理建立可靠的电力控制系统。根据电力故障扩大的路径和范围以及故障的时间演变过程,文献[10-11]中提出建立时空协调的大停电防御框架,建立了电力系统的3道防线,为实现智能电网的广域动态保护控制奠定了良好的基础。

电力系统的分布式控制(Distributed Control,DC)是相对于传统的SCADA主站集中控制方式而言的,指的是多机系统,即用多台计算机(指嵌入式系统,包括PLC控制子站和STU/IED等)分别控制不同的设备和对象(如发电机、负荷、保护装置等),各自构成独立的子系统,各子系统之间通过通信网络互联,通过对任务的相互协调和分配而完成系统的整体控制目标[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制,集中管理”。在电力系统的3道防线的基础上,结合分布式控制技术,建立CPPS的3层控制架构,如图4所示。

其中,分布式控制层主要是在故障发生的起始阶段(缓慢开断阶段)采取的控制 措施 ,其控制目标应该是保证系统在不严重故障下的稳定性,防止故障的蔓延。过程控制层是在系统已经发生严重故障时(级联崩溃开始阶段)所采取的广域紧急控制措施,需要付出较大的代价。通常针对可能会使系统失稳的特定故障,往往需要投切非故障设备以保证系统的稳定性。广域的紧急控制措施应该在故障被识别出的第一时间立即实施,控制措施实施越晚,控制效果越差。优化控制层是在前两层控制均拒动或欠控制而没有取得控制效果,同时在检测到各种不稳定现象后所采取的控制措施,通常需要进行多轮次的切负荷和振荡解列。在电力恢复阶段,要有自适应的黑启动和自痊愈的控制方案。

6 结语

将CPS 方法 引入到电力系统中,建立CPPS的模型平台,为建立坚强自愈的智能电网提供新的思路。文中对CPPS中的同步PMU测量技术、开放式通信 网络技术 、分布式控制技术分别进行了简单介绍。

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

科学小论文实际上是同学们在课内外学科学活动中进行科学观察、实验或考察后一种成果的书面总结。可以仿照课本中的探究实验的模式,相当于实验报告,或者科学探究报告。当然,也可以用正规的论文模式。它的表现形式是多种多样的:可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论;可以是动手实验后分析得出的结论;也可以是对某地进行考察后的总结;还可以靠逻辑推理得出结论……

事实上物理的论文和普通的论文是通用的格式。以我个人的经验看在向你要投稿的杂志寄出稿件后会有专门的格式要求发给你的。具体你到哪个时候再仔细调整。附上:论文要求。论文格式与论文参考文献格式科学技术报告、学位论文、学术论文以及其它类似文件是主要的科技信息源,是记录科学技术进步的历史性文件.为了统一这些文件的撰写、编辑、印刷、出版、发行,便于处理、储存、检索、利用、交流、传播.现将中华人民共和国国家标准GB 7713-87中有关论文格式、参考文献著录格式摘录如下:论文格式1.论文格式——题目:题目应当简明、具体、确切地反映出本文的特定内容,一般不宜超过20字,如果题目语意未尽,用副题补充说明。2.论文格式——作者:署名的作者只限于那些选定研究课题和制订研究方案、直接参加全部或主要研究工作、做出主要贡献,并了解论文报告的全部内容,能对全部内容负责解答的人。其他参加工作的人员,可列入附注或致谢部分。3.论文格式——摘要:摘要应具有独立性和自含性,有数据结论,是一篇完整的短文。摘要一般200-300字.摘要中不用图、表、化学结构式、非公知公用的符号和术语。4.论文格式——正文:论文中的图、表、附注、参考文献、公式等一律采用阿拉伯数字编码,其标注形式应便于互相区别,如图1,图2-1;表2,表3-2;附注:1);文献[4];式(5),式(3-5)等.具体要求如下;论文格式——图:曲线图的纵.横坐标必须标注量、标准规定符号、单位(无量纲可以省略),坐标上采用的缩略词或符号必须与正文中一致。论文格式——表:表应有表题,表内附注序号标注于右上角,如“XXX1)”(读者注意:前面“”引号中的实际排版表示方式应该是“1)”在“XXX”的右上角),不用“﹡”号作附注序码,表内数据,空白代表未测,“一”代表无此项或未发现,"0"代表实测结果确为零。论文格式——数学、物理和化学式:一律用“.”表示小数点符号,大于999的整数和多于三位的小数,一律用半个阿拉伯数字符的小间隔分开,不用千位擞“,”,小于1的数应将0列于小数点之前。例如94,652应写成94 652;.319,325应写成 325。应特别注意区分拉丁文、希腊文、俄文、罗马数字和阿拉伯数字;标明字符的正体、斜体、黑体及大小写、上下角,以免混同。论文格式——计量单位:论文中使用的各种量、单位和符号,必须遵循国家标准GB3100-82, GB3101-82,GB3102/1-13-82等的规定.单位名称和符号的书写方式,一律采用国际通用符号。没有相应符号的非物理量单位可使用中文(如“件”、“台”、“人”等),它们可以与其他单位的符号构成组合单位(如“件每秒”的符号为“件/S”)。参考文献格式参考文献的格式:论文参考文献的写法应按下列次序——著者/题名/出版事项,由于论文的参考文献品种繁多,择其主要示例如下:谭炳煌,1982.怎徉撰写科学论文.辽宁人民出版社,59Guinier A,施士元译,1959. X射线晶体学.科学出版社,148Pettetssen S, 1941. Introduction to Meterclogy. New York, McGraw-Hill, 200-210即著录书的著者的姓和名的首字母(中国人的名不缩写),出版年,句点,书名,句点,出版地点,出版者,特定页码。李薰,1964.十年来中国冶金科学技术的发展.金属学报,7:442Bachmann W , 1973. Verallgemeinerung and Anwendung der Rayleighschen Theorie der , 28 (4):223-228即著录论文的著者的姓和名的首字母(中国人写全姓名),出版年,句点,论文题目,句点,期刊名缩写,卷(期):页(每卷编连续页码的期刊不写期)。多著者的参考文献标注,在著录文献的著者时,如著者为三人以内,全部著录,如为四人以上,只著录至第三著者,加“et al.,著者最后的两人之间,不加“&”、“和”等类似的连接词。(摘自 《环境化学》,原文:“科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式” )

物理实验相关的论文模板

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大学物理实验报告范文篇一:

一、实验综述

1、实验目的及要求

1.了解游标卡尺、螺旋测微器的构造,掌握它们的原理,正确读数和使用 方法 。 2.学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。 3.学会物理天平的使用。 4.掌握测定固体密度的方法。

2 、实验仪器、设备或软件

1 50分度游标卡尺 准确度= 最大误差限 △仪=± 2 螺旋测微器 准确度= 最大误差△仪=± 修正值=

3 物理天平 t天平感度 最大称量 500g △仪=± 估读到

二、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)

1、实验内容与步骤

1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6次; 2、用螺旋测微器测钢线的直径7次; 3、用液体静力称衡法测石蜡的密度;

2、实验数据记录表

(1)测圆环体体积

(2)测钢丝直径

仪器名称:螺旋测微器(千分尺) 准确度= 估读到

测石蜡的密度

仪器名称:物理天平TW— 天平感量: g 最大称量500 g

3、数据处理、分析

(1)、计算圆环体的体积

1直接量外径D的A类不确定度SD ,SD=○

SD=

2直接量外径D的B类不确定度u○

d.

ud,=

Ud=

3直接量外径D的合成不确定度σσ○

σD=

4直接量外径D科学测量结果 ○

D=(±)mm

D=

5直接量内径d的A类不确定度S○

Sd=

d。d

S=

6直接量内径d的B类不确定度u○

d

ud=

ud=

7直接量内径d的合成不确定度σi σ○

σd=

8直接量内径d的科学测量结果 ○

d=(±)mm

9直接量高h的A类不确定度S○

Sh=

d

=

h h

S=

10直接量高h的B类不确定度u○

h d

uh=

11直接量高h的合成不确定度σ○

σh= 12直接量高h的科学测量结果 ○

h=(±)mm

h

σh=

13间接量体积V的平均值:V=πh(D-d)/4 ○

2

2

V =

14 间接量体积V的全微分:dV=○

3

? (D2-d2)

4

dh+

Dh?dh?

dD- dd 22

再用“方和根”的形式推导间接量V的不确定度传递公式(参考公式1-2-16)

222

?v((D2?d2)?h)?()?()

计算间接量体积V的不确定度σ

3

σV=

V

15写出圆环体体积V的科学测量结果 ○

V=(±) mm

2、计算钢丝直径

(1)7次测量钢丝直径d的A类不确定度Sd ,Sd=SdSd =

3

(2)钢丝直径d的B类不确定度ud ,ud=ud

ud=

(3)钢丝直径d的合成不确定度σ。σd=dσd=

(4)写出钢丝直径d的科学测量结果 d=(±)mm

3、计算石蜡的密度

(1)以天平的感量为Δ仪,计算直接测量M1、M2、M3的B类不确定度uM uM=

(2)写出直接测量M1、M2、M3的科学测量结果

M1=(±)g M2=(±)g M3=(±)g

(3)ρt以为标准查表取值,计算石蜡密度平均值:?

M1

?t

M2?M3

ρ=(kg/m3)=(kg/m3) (4)间接量石蜡密度ρ的全微分:

?tm1?tm1?t

dρ=dm1-dm2+dm3

m2-m3(m2-m3)2(m2-m3)2

再用“方和根”的形式推导密度的不确定度传递公式 (参考公式1-2-16)

2

??(?t?m1/(m2?m3))?(m1?t?m2/(m2?m3)2)?(m1?t?m3/(m2?m3)2)

2

2

计算间接量密度ρ的不确定度σ

3 3

dρ= kg/m= kg/m

(5)写出石蜡密度ρ的科学测量结果 ρ=(±) kg/m3

ρ

三、结论

1、实验结果

实验结果即上面给出的数据。

2、分析讨论

(1) 心得体会 :

1、天平的正确使用:测量前应先将天平调水平,再调平衡,放取被称量物和加减砝码时○

一定要先将天平降下后再操作,天平的游码作最小刻度的1/2估读。

2、螺旋测微器正确使用:记下初始读数,旋动时只旋棘轮旋柄,当听到两声“咯咯”响○

时便停止旋动,千分尺作最小刻度的1/10估读。

(2)思考:

1、试述螺旋测微器的零点修正值如何确定?测定值如何表示? ○

答:把螺旋测微器调到0点位置,读出此时的数值,测定值是读数+零点修正值 2、游标卡尺读数需要估读吗? ○

答:不需要。

3、实验中所用的水是事先放置在容器里,还是从水龙头里当时放出来的好,为什么? ○

答:事先放在容器里面的,这样温度比较接近设定温度。

(3)建议

学校的仪器存放时间过长,精确度方面有损,建议购买一些新的。

四、指导教师评语及成绩:

评语:

成绩: 指导教师签名:

批阅日期:

大学物理实验报告范文篇二:

一、实验目的

。。。。

。。。。。

二、实验原理

。。。。

。。。。。。

三、实验内容与步骤

。。。。

。。。。。

四、数据处理与结果

。。。。

。。。。。

五、附件:原始数据

____说明:

第五部分请另起一页,将实验时的原始记录装订上,原始记录上须有教师的签名。

大学物理实验报告范文篇三:

【实验题目】长度和质量的测量

【实验目的】

1. 掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微计等几种常用测长仪器的读数原理和使用方法。 2. 学会物理天平的调节使用方法,掌握测质量的方法。

3. 学会直接测量和间接测量数据的处理,会对实验结果的不确定度进行估算和分析,能正确地表示测量结果。

【实验仪器】(应记录具体型号规格等,进实验室后按实填写)

直尺(50cm)、游标卡尺()、螺旋测微计(0~25mm,),物理天平(TW-1 B型 ,分度值,灵敏度1div/100mg),被测物体

【实验原理】(在理解基础上,简明扼要表述原理,主要公式、重要原理图等)

一、游标卡尺

主尺分度值:_=1mm,游标卡尺分度数:n(游标的n个小格宽度与主尺的n-1小格长度相等),游标尺分度值:

n?1n

_(50分度卡尺为分度的为:),主尺分度值与游标尺

n?1n

_

_n

分度值的差值为:_?

,即为游标卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值为:

1/50=分度的为:1/20=。

读数原理:如图,整毫米数L0由主尺读取,不足1格的小数部分?l需根据游标尺与主尺对齐的刻线数

?lk_?kk和卡尺的分度值_/n读取:

n?1n

_k

_n

读数方法(分两步):

(1)从游标零线位置读出主尺的读数.(2)根据游标尺上与主尺对齐的刻线k读出不足一分格的小数,二者相加即为测量值.即: ll0??ll0?k

_n

,对于50分度卡尺:ll0?k?;

对20分度:ll0?k?。实际读数时采取直读法读数。

二、螺旋测微器

原理:测微螺杆的螺距为,微分筒上的刻度通常为50分度。当微分筒转一周时,测微螺杆前进或后退,而微分筒每转一格时,测微螺杆前进或后退。可见该螺旋测微器的分度值为,即千分之一厘米,故亦称千分尺。

读数方法:先读主尺的毫米数(注意刻度是否露出),再看微分筒上与主尺读数准线对齐的刻线(估读一位),乖以, 最后二者相加。 三:物理天平

天平测质量依据的是杠杆平衡原理

分度值:指针产生1格偏转所需加的砝码质量,灵敏度是分度值的倒数,即S

n?m

,它表示

天平两盘中负载相差一个单位质量时,指针偏转的分格数。如果天平不等臂,会产生系统误差,消除方法:复称法,先正常称1次,再将物放在右盘、左盘放砝码称1次(此时被测质量应为砝码质量减游码读数),则被测物体质量的修正值为:m

【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤)

m1?m2。

1. 米尺测__面积:分别测量长和宽各一次。

2. 游标卡尺测圆环体积:(1)记下游标卡尺的分度值和零点误差。(2)用游标卡尺测量圆环的外径D、内径d及圆环高度h各6次(在垂直交叉方向进行)。

3.千分尺测小钢球直径:(1)记下螺旋测微器的分度值,(2)测量其零点读数3次,求出平均值.(3)用千分尺测量小钢球不同部位的直径d,测量6次(要在垂直交叉方向进行)。

4.物理天平使用(1)调底座水平;(2)调平衡;(3)称量;(4)天平复原。

【数据处理】 (实验数据见数据记录纸,不必在报告里再抄写一遍,要有主要的处理过程,要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图,处理的中间结果应多保留1-2位,以免产生截断误差,最终结果表示应符合有效数字规则和不确定度位数要求,计算中要特别注意单位的换算和书写)

【实验结果与分析】

1、米尺测得__的面积为:,相对不确定度:

2、游标卡尺测得圆环体积为:)(10)(34mmV??,相对不确定度: 3、千分尺测得圆球直径为:)(,相对不确定度: 4、复称法测得圆柱体质量为:。

测量结果是可信的。面积的相对不确定度非常小,并不能说明误差非常小,因只对长、宽的一个位置进行了一次测量。

游标卡尺测量误差主要来自对与主尺对齐的游标格线判断不准;螺旋测微器的测量误差主要来自对格线是否露出的判断和零点读数及估读数;

从天平测量结果可以看出,复称法测出的两次质量很接近,说明天平的不等臂误差是很小的。

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这是我在网上看到的一篇物理论文范文,希望对你有帮助。摘要:可靠性问题一直以来是各个行业关注的重点,伴随着电子工业的迅猛发展,可靠性分析将会越来越多的应用到该领域。在过电压防护领域中,SPD(Surge Protection Device)及浪涌保护系统的可靠性在电源、信号及射频显得尤为重要。本文使用系统性分析的方法对SPD的可靠性进行了分析,提出了提高SPD可靠性的途径,为今后的SPD技术发展提供了参考。关键词:可靠性;SPD;过电压;浪涌保护0 引言近代科技中,对元器件、零部件、整机、系统的可靠性提出了越来越高的要求。随着人们越来越多的使用电子元器件,电子元器件不能承受过电压和过电流的缺陷导致过电压保护器件在越来越多的行业中使用。于是各个行业针对SPD的可靠性提出了更高的要求。因此,为了适应现代科技的发展及基于设备、系统安全的考虑,对SPD的可靠性问题进行系统的分析并提出提高其可靠性的途径是很有必要的。1 串联系统与并联系统的可靠性评价方法由于包括SPD在内的各种产品都是通过若干个单元为了完成规定的功能而组合在一起的。因此除了针对单个部件和真个产品性能的评估外,还需要对系统结构进行可靠性评价。针对系统最基本的评价方法有串联系统和并联系统两种,因为任意的系统均可由这两种关系组成。 串联系统的可靠度串联系统指的是对于一个系统来说,如果只要有一个单元失效就导致整个系统的失效,或者只有当所有单元都正常工作时,系统才正常工作。串联系统的模型如图一所示:设在时间t内,SPD的压敏单元Ai正常工作的事件为Xi,则串联系统的可靠度R(t)就是所有这n个单元同时正常工作的概率。即:R(t)=P(x1•x2•……•xn )若各单元可靠度相互独立,则串联系统的可靠度为:P(x1)= R1(t)P(x2︳x1)= P(x2)=R1(t)……P(xn︳x1•x2•……•xn )= P(xn)=Rn(t)于是串联系统的可靠度为:R(t)= ∏ni-1 Ri(t)由此式可见,单元数目越多,串联系统的可靠度越低。 并联系统的可靠度并联系统指的是只要有一个单元还未失效,则整个系统就不发生故障,或者说只有当所有单元都失效时,整个系统才失效。并联系统模型如图二所示:设在时间t内,压敏单元Bi,发生故障的事件分别为Yi,则系统不可靠度为:F(t)= P(y1•y2•……•yn )同理得到:F(t)= ∏ni-1 Fi(t)则可得出,并联系统的可靠度为:R(t)=1- ∏ni-1 Fi(t)=1- ∏ni-1 [1-Ri(t)]由此式可见,单元数目越多,并联系统的可靠度越高。 并串联系统的可靠度对于SPD和其他的产品来说,很少有单一串联的系统或单一并联的系统,往往都是综合两者的系统。串并联系统指的是各单元的关系先串联,然后并联组合。并串联系统指的是各单元的关系为先并联,然后串联组合。SPD的应用中多采取并串组合的方式,如图三所示:其中并串联系统的可靠度为:Rsp =1-(1-Rn)k由此可以看出,SPD最终采取的还是MOV与GDT的串联组合且系统已经简化到极致。因此要保证SPD的可靠性,均需要保证MOV和GDT单元的可靠性,即我们通常所讲的可靠度、瞬时故障率及平均故障间隔时间。2 保证和提高SPD可靠性途径基于上述的分析可以看出保证SPD可靠性的问题集中在保证MOV和GDT的可靠性上了,因此两个器件的参数正态分布将直接影响到SPD的可靠性。除此之外,选取器件的过程中,减额使用的原则也是非常重要的,即设计时让元器件、零部件和组件在低于负荷的情况下使用。 静态参数一致性控制对于SPD中的静态参数来讲,在设计阶段均做过SPD的极限测试,即MOV和GDT电压分别在最高和最低情况下的不同组合,这样制定出的上限下限将作为器件参数正态分布时参考的关键指标。根据R(t)= ∏ni-1 Ri(t)可以看出,要保证R(t)越低,前提是保证RMOV(t)和RGDT(t)的可靠度。通过静态参数的正态分布图可以看出,只要保证参数的一致性即可在很大程度上保证系统的可靠度。如图四所示: 器件的标准化选取标准化的器件和参数是经过权威部门鉴定或者长期的实验验证的结果,比起新设计的或者定制的器件更可靠。若保存或建立一个具有基本失效率值的标准元器件手册以备设计者选用,则产品的可靠性设计将大大减少系统可靠性设计的工作量。3 结论本文使用质量管理中的可靠性分析方法针对SPD进行了研究,根据SPD具体的系统设计及结构方式进行评估后,可以得出以下结论:1. 由于SPD系统通常均采用MOV与GDT串联的方式组合,因此SPD的可靠性主要由MOV和GDT的可靠性决定。2. 为了保证器件的可靠性,需要重点注意的是MOV与GDT的静态参数一致性,器件选型的标准化和减额使用的设计方法。3. 后续需要进一步就元器件的可靠性进行研究,以保证从工艺层面上寻找出更加有效的控制手段。[参考文献][1] 郎志正 质量管理及其技术方法 2003,345~361.[2] 马逢时 刘传冰 等 六西格玛管理统计指南--MINTAB使用指导 2007,第四章

地球物理学报模板

《地球物理学报》是地学领域中具有代表性的期刊之一,被列入中国自然科学核心期刊,有关地球物理科学的综合性学术刊物。本刊主要刊登固体地球物理、应用地球物理、空间地球物理和大气、海洋地球物理以及与地球物理密切相关的交叉学科的研究论文,重点报道创新性研究成果。本刊连续获全国优秀科技期刊一等奖,获首届国家期刊奖(科技)等。

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张玉君

(地质矿产部航空物探遥感中心,北京100083)

摘要:用图像处理技术对下述与油气田异常有关的问题进行了研究:快速提取高频弱磁异常,估算高频磁异常源的埋深,放射性异常性质的归一化处理,典型异常剖面的分析,以及油气远景评价,提出了4个有希望含油气的异常。经验证,这4个异常中有3个见到油气显示,其中1个为工业气流。

关键词:油气田,烟囱效应,图像处理,航放Th归一化处理,油气远景评价。

一、前言

近10年,非地震物探方法寻找油气田的工作越来越受到人们的重视[1-8],原因之一是地震勘探生产费用日益昂贵;另一方面,近10年航磁、航放测量技术发生了重大变化,航空光泵磁力仪的灵敏度从1nT提高到~,大体积方柱形NaI(Tl)晶体和数字电路被引入航空放射性测量仪,不仅使其灵敏度提高了10多倍,而且使强度测量被4道(K、Th、U及总道)或多道(256或512道)能谱测量所取代。这一切促使物探工作者在油气勘查中更加注意应用具有大面积低消耗特性的航空物探技术。

柴达木中部地区的高灵敏度航磁、航空伽马能谱测量飞行线距1km,飞行高度约90m;安装在双水獭型飞机上的航放、航磁综合站包括GAD-6型4道能谱仪、MAP-4型质子旋进磁力仪、磁带收录机及多普勒雷达、航空摄影两种导航定位设备。能谱仪使用了3箱NaI(T1)晶体,总体积为48L,磁力仪的灵敏度为。

放射性伽马测量普查油气已有50多年的历史,实践表明,在油气田上方有偏低的放射性异常,并在油气构造边缘存在比本低高的异常峰值。1979年美国Donovan .等人在Cement油田发现了高频磁异常[13],10多年来人们公认了这种与油气田相关的高频磁异常[9]的存在。尽管对产生这些异常的机制存在不少争议,但最被接受的假说是烟囱效应,通常认为几乎所有的储油构造都从深部排出水份,烟囱效应将碳氢化合物和其他有机衍生物通过喷溢、溶液散逸、气体扩散等三种渗漏作用带到地表;地层中的液体和气体在从油、气层向上运移过程中,由于后成作用形成磁铁矿并沉淀放射性元素,从而形成可被航测发现的航磁航放异常,并作为判断地下赋存有碳氢化合物的标志。

提出用图像处理技术来研究这一问题,基于两点考虑:航空物探的大面积宏观数据通过图像处理可以快速获得直观结果;图像系统具备既适合位场数据(航磁)又适合统计学性质数据(航放)的处理功能。本文所做基础图像网度为×。除航磁、航放外还利用了陆地卫星影像 MSS(7、5、4波段)数据。

二、异常特征研究

1.高频弱磁异常的快速提取

柴达木盆地是我国重要的含油气盆地之一,在测区内已有多处井下油气显示,测区内人烟罕见,人文干扰较少,为研究油气田后成磁铁矿引起的高频弱磁异常特征的理想试验场地。

测区磁场动态范围为0~533 nT,在0~127 nT的低端仅有12个像素,占全图面的5/100000,并集中在东北部的局部负异常内,故采取限幅拉伸的方法:

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式中 z(x,y)为磁场异常,单位nT,l(x,y)为图像灰度级或称灰阶。

每一灰阶代表 nT,可见经限幅拉伸处理,使磁原始图像保留了更多的弱异常信息,再按(2)式[10]制作立体阴影图(彩版附图9(A))。

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式中 θ为光源方位角;φ为光源高度角;λ为磁面法线矢量与光源矢量的夹角。

测区磁场彩色立体阴影图显示出沿着从西北角到东南角对角线两侧成群地存在着高频弱磁异常,其宽度为1~2km,幅度为2~15 nT,在黑白图像上有3~20灰阶的变化。

文献[2]认为,钻井套管和井盖可能引起幅度为2~5 nT的异常,但其波长更短(<300m),也就是说在×网度的图像上,套管和井盖所引起的异常仅表现为孤立点。为了突出有用弱磁异常,用图1中的模板通过褶积功能制作了水平二次导数图像,通过邻域滤波消除孤立异常点。

彩版附图9(B)为航磁二次导数、经归一化处理U及油气异常分布叠加图像。青色点群为航磁水平二次导数异常;红色为经归一化处理 U;绿色和蓝色椭圆为已知异常位置;红色椭圆为新发现的有希望异常。10个已知油气显示全部都具有高频弱磁异常,这有力地表明这种仅用数分钟即可完成的磁场二次水平导数图对于提取与油气田有关的高频异常具有重要意义。

图1求导褶积模板

2.高频弱磁异常的磁源埋深

对磁场(经镜像对称扩边)进行快速富氏变换,然后对变换结果计算功率谱,从功率谱图像上取径向剖面值,最后做径向功率谱图(图2),为了做图方便直接用图像上的点数作为横坐标。

该谱图表明全图由低频功率谱Pl和高频功率谱Ph组成,低频部分在该区主要由前泥盆系变质岩的磁性引起,高频部分主要由浅部后成作用局部矿化引起,用参数法求磁源埋深[14]

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取对数

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图2径向功率谱

如果用半对数坐标成图,式(4)为线性方程,-2H与-2h分别为低频段(1~8点)与高频段(12~50点)的直线斜率,lna与lnb分别为二直线的截距,△r为径向频率间隔。

r=2π/(点数×点距)(5)

本测区点数为512,点距为 m,∆r=×10-6m,用最小二乘法求得二直线的截距和斜率分别为

a=, b=,

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式中S被导入是因为图像处理所显示的对数功率谱值仅有相对意义,S的单位为m,其值可通过某已知异常源埋深求得。已知低频磁异常系由埋深为-5000至-15000m的前泥盆系变质岩引起,则

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将H代入,S为~。

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即高频弱磁源埋深在~1km之间。

3.航放图像对油气藏的反映

航放三元素合成图像[11-12]示于彩版附图9(C),叠加于其上的还有航磁二次水平导数异常。红为K,其含量变化为0~;绿为Th,其含量变化为—39×10-6;蓝为U,其含量变化为0~×10-6,彩版附图9(D)的上图为其色标;黄色点群为航磁水平二次导数异常。航放图像较之航磁水平二次导数对于油气显示的相关性要复杂得多,虽然并非所有已知油气显示都有清楚的航放异常,但还是有一些含油气构造反映较清楚,如彩版附图9(C)上的5号异常为已知鸭湖含油气穹隆。在双元素图像(彩版附图10(A),彩版附图9(D)的下图为其色标)上鸭湖构造也十分明显;在该图上部为R—Th,G—K,B—K合成图像,箭头所指为已知东台吉乃尔含油气构造;下部为R—Th,G—U,B—U合成图像,箭头所指为已知涩北1、2号含油气构造,它们都表现为周边高中间低的放射性异常。

如何增强或突出航放数据中与油气有关的信息,关键在于减少或压制岩性影响,为此,我们采用了主分量分析(在图像处理中称之为KL变换)和Th归一化处理[15]。

彩版附图10(B)为航放三元素主分量分析(即KL变换)图像,彩版附图9(D)的上色标亦为其图例;图中a、b、c分别为第1、第2、第3主分量,以KL(1)、KL(2)、KL(3)表示,d为其合成图像。各主分量的组成为:

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式中,Xk、XTh、X。分别代表某像素K、Th、U之含量值。

在第1主分量ξ1中以K为主,减少了Th的作用;由于在大部分沙岩、砾岩中K和Th有正相关性,故经此处理的KL(1)大大压制了岩性的影响,突出了K与Th不相关的地质过程的反映,如钾盐的沉积及烟囱效应等。

ξ2综合了K、Th、U的变化,反映全区地质环境,对研究油气局部异常作用不明显。

ξ3中以U为主,又减弱了Th和K的作用,大大压制了岩性影响,对研究油气局部异常很重要。

为减少岩性影响,根据文献[15],在整理地面或航空放射性测量数据时,常常除以Th含量值,称之为Th归一化处理。在做这种处理时,认为Th能较多地代表砂砾沉积物中岩性的变化,K、U与Th在这些沉积物中有一定正相关关系,除以Th值便减少了或压制了岩性的影响。我们的改进在于在归一化处理之前,先做相关分析,求出相关系数,再按相关系数做Th归一化处理。彩版附图10(C)即为K和U经归一化处理前后的对比图像,左边为原始图像,彩版附图9(D)的上图为其色标;右边为归一化处理结果。

表1为已知及新发现异常统计表,共8项特征:K原始图像、K经KL变换、K经Th归一化处理、U原始图像、U经KL变换、U经Th归一化处理、U晕圈及MSS(7、5、4波段)图像上的晕圈反映。已知10处油气显示中有8个(占80%)有明显或较明显的航放异常;其典型特征是:在Th归一化图上中心部位K低、U低和U高值的外围晕圈。

Th归一化处理的作用对下述含油气构造的异常十分明显:使V1、V2、V5的K高变为K低,使V1、V5的U高显著降低。故Th归一化处理对于统一异常性质有明显效果。

4.典型异常的剖面图像

以鸭湖(V2)和红三旱四号(V1)做为典型的已知异常进行剖面研究。

鸭湖异常有以下典型特征(彩版附图10(D)):

(1)U在归一化处理前后(彩版附图10(D)右图中之蓝色曲线)异常中心部位都是低值;

(2)K在异常中心部位原为高值,经归一化处理后也获低值(彩版附图10(D)右图中之红色曲线);

(3)在异常周围U有明显的高峰和晕圈现象;

(4)有明显的高频弱磁异常,且中心处更强(彩版附图10(D)右图中之绿色曲线)。

表1已知及新发现异常统计表

红三旱四号的异常特征为:

(1)U在归一化处理前异常中心部位为强高值,经归一化处理后显著降低;

(2)K在归一化处理前为高值,经归一化处理后为低值;

(3)经归一化处理后在异常周围U有明显的高峰,反映出晕圈现象;

图3红三旱四号地面能谱测量剖面

(4)也有明显的高频弱磁异常。

综合典型异常分析,与油气藏有关的航磁航放异常识别标志为:航磁局部高频弱变化;Th归一化处理后局部低钾、低铀(也有达不到低值);以及铀在异常周边的高值晕圈现象。

我们对红三旱四号异常进行了地面检查,用4道能谱仪进行了剖面测量,总长10km,点距100~200m。所获剖面(图3)与空中测量结果一致,在异常中心部位为K高、U高和Th高,从中心向两侧先降低后又升高。

三、对含油气远景评价的讨论

本测区内已知含油气构造或点共10处,如表1所列:红三旱四号(V1,气),鸭湖(V2,气),马新高点(V4,油),东台吉乃尔(V5,见工业油气流),南陵丘(V6,油气),驼峰山(V7,油气),涩北1号(V8,油气),涩北2号(V9,油气),涩聂北(V12,气),涩聂东(V3,气)。这10个已知油气显示无一例外都有明显的航磁水平二次导数异常。前8个有明显或较明显的航放异常显示,表现为在经Th归一化处理的K元素图像和U元素图像上为中心部位的低值及U的周边升高的晕圈现象。后两个已知区航放异常不够明显,主要原因是,这两个已知油气显示点处于钾盐类沉积丰富地段,钾引起的放射性变化强于与碳氢化合物有关的弱放射性异常,后者未能明显表现出来。故本测区已知油气显示构造或点与航磁水平二次导数异常的吻合率为100%,与航放K、U异常的吻合率为80%。

李芦玲等李芦玲等.柴达木盆地中部地区航空磁测详查结果报告.地质矿产部航空物探遥感中心,1985。曾用传统的方法对本测区含油气远景进行了评价,圈出8个最有希望的含油气区,图像处理也完全证实了这一评价。经图像处理,我们认为还应补充提出以下4个有希望的含油气异常区:

(1)依克雅乌汝背斜构造(V3),位于鸭湖含油气背斜构造东30km,台吉乃尔含油气背斜北15km。其航磁航放、卫片异常均很典型,且与鸭湖异常极为相似,异常特征依据充分,可做为新发现的最有希望的含油气异常点。

(2)南陵丘西异常(V10),位于南陵丘已知含油气构造西约5km。有局部高频低幅磁异常、低钾、低铀及较明显可辨之周边闭合的高值U晕圈。可做为新发现有希望的含油气异常。

(3)洪上异常(V11),位于台吉乃尔洪积扇上部。除有局部高频弱磁异常外,有低U及隐约可见的周边U高值晕圈,可做为新发现较有希望的含油气异常。

(4)南八仙异常(V14),位于仙西南高点北缘。有局部高频弱磁、低钾和低铀异常。也可做为新发现之较有希望的含油气异常。

如前所述彩版附图9(B)上展示了l0处已知(蓝、绿、黄色椭圆)和4处新发现油气异常(红色椭圆)。并与归一化处理后之U(红)以及航磁水平二次导数异常(青点)叠加在一起。

上述远景评价于1990年完成,根据能源部1991年在柴达木中部地区进行的勘探成果,对比如下,上述4个含油气远景区中的3个见到了油气显示:即依克雅乌汝背斜构造(V3)于“伊中1”井见油气显示,洪上异常于“台中1”井见工业气流,南八仙异常于“仙3”井见油气显示。

本工作所预测的4个含油气远景区中有3个见到了油气显示,说明航磁、航放等综合参数通过图像处理所做油气田异常特征的研究是有效的。常规方法没有发现的异常,却由本方法预测,并已得到验证,说明该方法的价值。

参加野外验证的还有水恩海、史殿林、郭毅,屏幕图像均由杨星虹拍摄,能源部石油勘探开发科学研究院遥感地质所叶和飞给予了支持。在此表示诚挚的谢意。

参考文献

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[15]Alton —a practical exploration Oil Reporter'March,173,1982.

A STUDY OF AERO-MAGNETIC AND ANOMALIES IN SOME OIL-GAS FIELDS BY IMAGE PROCESSING TECHNIQUES

Zhang Yu jun

(Center of Aero-Geophysics and Remote Sensing, Ministry of Geology and Mineral Resources , Beijing 100083)

Abstract

This work represents the results of study of the following problemsby image processing techniques: the quick extraction of weak magnetic anomalies with high frequency, the evaluation of depth for highfrequence magnetic anomalies,the normalization of radiometric anomalies, the analysis of typical anomalous profiles and the prediction of perspective anomalies to find oil and new perspective anomalies for oil gas were study had been finished at the beginning of with the results of exploration in 1991, we have been encouraged by the fact that not only on 3 out of the 4 anomalieas the oil and gas werefound, but also on one of them the gas was found.

Key words Oil-gas filed,The chimney effect,Image processing, The second holizontal gradient of magneticfield, The power spectrum, The Th normalization for aeroradiometrics, The perspective evaluation for oil-gas.

原载《地球物理学报》,1994,。

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