机械效率

机械效率（共12篇）

机械效率 篇1

机械效率的计算是初中力学学习的重点,也是一个难点.教材对三种“功”的定义描述比较模糊,也没能给出明确的三种功的计算公式,而学生在具体的机械计算中不能正确区分三种功,因而机械效率的计算成为教学中的难点.为了解决上述问题,我对三种功作了具有“来源性”和“计算性”的定义,并给出了常用的计算公式,大大降低了该知识点的教学难度.

我对三种功的定义是:“有用功”是指在使用机械的过程中,去除机械而直接用手完成相应任务所做的功;“总功”是指作用在机械上的动力所做的功;“额外功”是指动力克服机械自身的重力及摩擦力所做的功.三种功常用的计算公式是:W有=G物h;W总=F动s;W额=W总-W有.明确了三种功的“计算性”定义,在具体的机械问题中只要牢牢抓住有用功和总功的计算,机械效率的计算就会水到渠成.

例1 (定滑轮)若升旗手用20N的拉力,通过定滑轮将重为16N的旗帜竖直匀速提升10m,则拉力所做的功是______J,该定滑轮的机械效率是______.

解析:使用定滑轮的目的是改变动力的方向,任务是把重为16N的旗帜提升10m.因此直接用手完

成该任务所做的功为有用功,即;而通过定滑轮的20N动力拉动绳子移动10m实际做的功为总功,即;由此可得机械效率为.

例2 (动滑轮)如图所示的动滑轮重5N,不计绳重和摩擦,用力F匀速提起重为45N的重物,并使其升高1m.则拉力所做的有用功为J,总功为______J,此装置的机械效率为______.

解析:使用动滑轮的目的是省力,任务是将45N的重物提高1m.因此直接用手完成任务做的有用功;作用在绳端的动力,拉力使绳子自由端移动2m所做的总功;由此可得机械效率

例3 (滑轮组)用如图所示滑轮组提升重物.人用500N的拉力F拉着重为900N的物体匀速上升了3m.不计绳重和摩擦,拉力做的有用功是_____J,滑轮组的机械效率是______.

解析:该问题中使用滑轮组在省力的同时改变了动力的方向,任务是将900N的重物提高3m.直接用手完成任务所做的功为有用功,即;动力作用下绳端移动距离,作用在滑轮组绳端的500N的动力所做的总功;由此可得滑轮组的机械效率.

例4 (滑轮组)如图所示,物块重600N,通过滑轮组在25N拉力作用下沿水平方向匀速移动了2m,已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍.则拉力所做的总功是______J,滑轮组的机械效率是______.

解析:该问题中滑轮组水平使用的目的是省力,任务是将重物沿水平方向移动2m.对物块进行受力分析可知,物块被匀速拉动时,滑轮组对物块的拉力等于摩擦阻力60N.直接用手完成任务所做的功为有用功,则;作用在滑轮组绳端的25N的拉力使绳端移动所做的功为总功,即;由此可知,该滑轮组水平使用时的机械效率.

例5 (杠杆)小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m时,杠杆的另一端把320N的重物提高了0.5m,他做的有用功是______J,总功是______J,杠杆的机械效率是______.

解析:使用此杠杆的目的是省力,任务是将320N的重物提高0.5m.因此直接用手提升重物0.5m所做的功为有用功,即;100N的动力作用下将杠杆动力作用端拉下2m所做的总功;由此可得杠杆的机械效率

从上述例子可知,机械效率类问题求解的关键是找出有效的方法计算有用功和总功.这套思路对常见的简单机械乃至组合机械机械效率的计算都是适用的.

机械效率 篇2

12.3机械效率

一、教学目标

1．能结合实例分析常见机械的有用功、额外功及总功 2．能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的 3．会对机械效率进行一般计算

4．通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的关系

二、教学重点

1．能结合实例分析常见机械的有用功、额外功及总功 2．能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的 3．会对机械效率进行一般计算

三、教学难点

1．能结合实例分析常见机械的有用功、额外功及总功 2．通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的关系

四、教具

弹簧测力计、斜面等。

五、教学教程设计 第一课时

（一）导入新课

课前预习：课本第85到87页。

（二）有用功和额外功 引入：简单机械在初中物理力学中是相对综合的知识点，一方面要从力的角度认识简单机械，另一方面还要从功的角度认识简单机械。

问题1：如果把重力为g的物体提升一定的高度h，需要做功吗？做什么功？ 问题2：现在有两种方法将物体提升，第一次直接用手提升物体，第二次用动滑轮来提升物体，对比两次做功有什么不同之处呢？

问题3：第一次为了完成任务必须要做的功是多少？gh。最终是谁在对物体做功？手。手对物体做了多少功？gh。

问题4：第二次为了完成任务必须要做的功是多少？gh。最终是谁在对物体做功？手。手对物体做的功还是gh吗？第二次中，不但将物体提升一定高度要做功，动滑轮有没有被提升一定高度？是否需要对动滑轮做功？是否需要克服摩擦力做功？对动滑轮和克服摩擦力做的功是否有价值？是否一定得做功？ 引入几个概念：

（1）w有：完成某项任务时，必须要做的功叫有用功；（2）w额：没有价值，但又不得不做的功叫额外功；

（3）w总：有用功和额外功之和。

（三）机械效率（η）

引入：现在有两个滑轮组提升物体，第一个滑轮组将g提升h，第二个滑轮组将2g提升h，两个滑轮组都要做有用功，都不可避免要做额外功，那么这两个滑轮组那个更好一些呢？ 问题1：两个滑轮组谁的有用功更多？做的有用功多机械就好吗？有可能做的额外功更多。问题2：两个滑轮组谁的总功更多？做的总功多机械就好吗？ 问题3：用什么办法可以比较机械的好坏呢？

讲解：只是比较做有用功的多少不能判定一个机械好坏，只是比较总功的多少也不能比较机械的好坏，但是如果我们比较有用功和总功的比值呢？比值越大，说明做的总功有更多的功转化为了有用功，比值越大说明机械越好。因此有用功和总功的比值对我们来说就有意义了，所以在物理学中引入了一个新的物理量η来表示机械的好坏优劣。1 23（1）w（2）w（3）w有=w总（1-η）强调：

（1）因为用机械做功时总功总是大于有用功，所以η总是小于1，常用百分数表示；

（2）η是有用功和总功的比值，所以η由有用功和总功两个因素决定，因此分析机械效率时不能只考虑一个因素。能不能说机械做的有用功越多，机械效率越高？能不能说机械做的总功越多，机械效率越高？但是，当总功一定时，有用功越多，机械效率越高；当有用功一定时，总功越少，机械效率越高；当额外功一定时，总功越多，机械效率越高。4．提高机械效率的方法：

（1）尽量减少额外功：减轻机械自重、加润滑油以减小摩擦力；

（2）尽量多做有用功：在w额一定的情况下，尽可能增大w有。一般来说在机械能承受的范围内，尽可能每次多吊起重物，充分发挥机械的作用，提高机械效率。所以，同一个机械的机械效率不是一个定值。

5．知道常见机械的有用功、额外功及总功（重点强调）（1）从目的判断有用功，例如：打水、提桶；

（2）人背东西上楼（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服自身重力及口袋重力做的功、总功为有用功和额外功之和）；

（3）定滑轮（有用功为与物体接触的绳子因克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；（4）竖直滑轮组（有用功为与物体接触的绳子因克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力、绳重及动滑轮重力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；

（5）水平滑轮组（有用功为与物体接触的绳子因克服物体摩擦力做的功、额外功为克服绳子与滑轮摩擦力、绳重做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；

（6）杠杆（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力及杠杆重力做的功、总功为自由端拉力做的功）；

（7）斜面（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；第二课时

（四）复习：

（1）区分有用功、额外功及总功和机械效率的关系；（2）区分功率和机械效率的关系；（3）结合图12.3-1说明省力的机械不一定机械效率高；（4）对于同一个机械其效率是可以变化的。

（五）常见机械的机械效率 1 n=3）

g物（1）理想情况：f=n（2：①f=g物?g动 n ②w额=g动h g物g = nfg物?g动

（3）一般情况（强调w有、w总、w额）2．水平滑轮组（隐含条件sf=nsa）（1（234．斜面（1g nf f =1 nf额=fsfgl2、w额=g杠杆h fl1、fs=gh w额=w总-w有=fs-gh=fs（易错点常考点）（2问题1：有用功、总功是什么？额外功是什么？

问题2：如果要测量斜面机械效率需要测量那些物理量？ 问题3：应该如何拉动木块？ 问题4：斜面的机械效率与什么因素有关？

问题5：如果斜面倾斜程度变大，额外功怎么变？额外功是克服摩擦力做功，当倾斜程度变大时，摩擦力变小，距离变短所以额外功变小。（3）同一斜面，越陡，η越大，越不省力；同一斜面，越缓，η越小，越省力；（4）机械效率与倾斜程度和粗糙程度有关，与物重、斜面长短和拉动距离无关。

六、板书设计

12.3机械效率

一、机械效率

123w额=w总-w有=w总（1-η）4（f（2）多做w有：在w额一定的情况下，尽可能增大w有（说明η不是一个定值）

二、常见机械 1n=3）

g（1）理想情况：f=物n（2： ①f= g物?g动 n ②w额=g动h g物g= nfg物?g动（3g nf2．水平滑轮组（隐含条件sf=nsa）（1（234．斜面（1f=1 nf w额=fsf gl2、w额=g杠杆h fl1、fs=gh w额=w总-w有=fs-gh=fs（2（3）同一斜面，越陡，η越大，越费力；同一斜面，越缓，η越小，越省力篇二：机械效率教案设计 机 械 效 率 教材分析

本章内容大致可以分为两个部分：第一部分主要介绍功；第二

部分主要介绍机械能。功部分主要学习做功的多少，做功的快慢，做功的效率。机械效率是在前面简单机械和功的基础上进行得更深一层的学习。它与我们的生活息息相关，机械效率的概念已广泛应用于工作，生活和学习等方面，有必要让学生去探究，理解。机械效率的概念涉及面广，内容抽象。教材通过生活事例：因

装修房子的需要，要把一定量沙子从一楼运往三楼。然后提出三种方案，让学生通过计算说明那种方案较好，进而让学生明白，什么是有用功，什么是额外功，什么是总功，什么是机械效率。认识机械效率的物理意义和现实意义，计算公式，知道实际的机械效率不可能是100%，教材最后通过测斜面机械效率的探究活动，一方面提高学生科学探究能力，另一方面，加深了学生对机械效率的更进一步的理解，同时在探究过程中，培养学生严谨求实的科学态度。从而增强将科学服务于人类的责任感。教学目标

知识与技能： 1.了解什么是有用功、额外功和总功。2.理解什么是机械效率。

过程与方法： 通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方 案。

情感态度与价值观 ： 通过学习培养高效做事的思想和勇于探 究事实求是的科学态度。教学重点：1．理解机械效率；2．探究斜面的机械效率。教学难点：理解机械效率。教学准备：长木板、木块、弹簧秤、刻度尺、细线。教学过程

一、复习、引入新课

复习：1.什么是功？功的两个主要因素是什么？ 2.将重20 n的重物匀速举高2ｍ，人需做多 少功？ 探究活动：

目的；因装修房子的需要，要把沙子从一楼运往三楼。方案； 1.将沙子装进桶里提上三楼； 2.将沙子装进桶里用动滑轮提上三楼； 3.将沙子装进袋子里用动滑轮提上三楼； 问题；那种方案较好？

（已知：沙子重100n，人的体重４00 n，动滑轮重10 n，桶重 20 n，口袋重5 n，每层楼高3ｍ）

讨论并计算：1.我们的目的是什么？那部分功对我们是有用的？ 2.为了达到目的，采用上面的三种方案人实际总共 做功各是多少？那些功人不想做，但采取这种方案又 无法避免，对达到目的来说是额外的？它们各是多 少？

3.那种方案较好？怎样比较？

教师小结，给出有用功、总功、额外功的定义，并说明可用有用功与总功的比值来反眏完成某任务所采取的方案的划算程度，物理上把它叫做为机械效率。今天，我们就一起来学习机械效率。

板书课题：机械效率

二、新课学习1.机械效率

教师引导学生总结上面讨论的问题给出定义。

板书：有用功：我们所需要的功额外功：我们不需要但是不得不做的功 总功：有用功与额外功之和

机械效率：有用功在总功中所占的比例 2.公式：

由定义得公式：机械效率用字母η表示。

w有表示有用功；w总表示总功。那么，机械效率应该怎样表示？ 板书：

讨论：1.机械效率的单位是什么？

2、机械效率可能大于1吗？为什么？

强调： 机械效率常用百分数来表示；工作中，我们总是希望功 越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。

思考练习： 1.有一水桶掉进了井里，现在想捞桶，有用功、额外 功、总功各是什么？若现在想用桶打水，有用功、额外功、总功各是什么？

2、起重机把质量为60ｔ的重物匀速提升了3ｍ，而他 的电动机所做的功是3.4χ103j，起重机机械效率 是多少？

3.如图，用200ｎ的力将一重250ｎ的物体匀速推上 长10ｍ、高6ｍ斜面的顶端，求斜面的机械效率是 多少？

同学们，刚才我们知道上面斜面的机械效率，任何斜面的 机械效率都一样吗？请同学们再来观察用斜面推物体的情景。思考讨论： 斜面的额外功来源是什么？影响斜面机械效率的因素 可能有哪些？

教师引导学生提出问题： 光滑程度相同，倾角不同的斜面机械效 率是否相同？

学生大胆猜想：可能是在斜面高一定时，斜面的倾斜程度越大，机 械效率越高„

下面让我们共同来探究这个问题。板书：探究：斜面的机械效率 3.探究斜面的机械效率

设计实验方案：用一条长木板，一端垫高，成为一个斜面。用刻度 尺分别测出斜面的长和高，用弹簧秤分别测出物重 和沿斜面的拉力。改变所垫木块位置可改变斜面的 倾角。再设计记录数据的表格，就可完成探究目的。

进行试验：请同学们根据本一小组的需要进一步讨论完善试验方 案，选择桌面上的器材进行实验，记录好数据。

得出结论：分析实验数据，你能得出什么结论？你还想知道些什 么，可以自己课外继续去探究。

评 估： 回想实验的过程，影响实验误差的因素是什么？

三、小结

本节课你有哪些收获？

1．有用功、额外功、总功；

2．机械效率：定义、公式、计算； 3．探究：斜面的机械效率

四、板书设计 机械效率

1． 有用功：我们所需要的功额外功：对于额外负担所不得不做的功。总功：有用功与额外功。

2．机械效率：有用功与总功之比 公式 3．探究：斜面的机械效率 提出问题猜想 设计实验方案 数据，得出结论评估

进行实验 分析篇三：第五节 机械效率教案

课题：第五节 机械效率

课型：授新课

一、教材分析 课时：2 本节主要包括“有用功、额外功和总功以及机械效率两大方面的内容，它既是前面的知识的延伸，又是功的知识在生活实际中广泛的应用，而机械效率对学生今后参加社会实践具有非常重要的指导意义。

二、教学目标

1、知识与技能

⑴、知道有用功、额外功和总功及其它们之间的联系。⑵、理解机械效率，会用有关公式进行简单的计算。⑶、知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。

2、过程与方法

⑴、通过探究动滑轮的使用，认识和体会物理概念。⑵、通过实验与讨论，认识提高机械效率的方法。

3、情感、态度与价值观

⑴、让学生体验活动带来的乐趣。

⑵、知道提高效率的实际意义，从而增强节约能源意识。

三、学情分析（手写）

学生具有强烈的求知欲望和好奇心，已基本掌握探究的模式程序，基本掌握了控制变量等方法的运用。学生已经学习了滑轮组和功的有关知识，初步掌握了探究实验的方法和技能，有了独立的实验能力。据新课程标准要求和学生认知规律，我确定本节课的教学内容和要求。

四、教学策略(教学方法、教学手段。）“教无定法，贵在得法”。教师根据自己对教材的理解，教学条件及其学生情况，来选择有效的教学方法，是取得良好的教学效果的保证，本节课就是根据教学内容、教学目标、学生的知识水平及其实验能力的要求，精心设计实验，让学生通过活动认识概念，教师讲解体会概念，通过对实验数据的对比讨论来理解概念。具体的教学过程涉及的主要方法是：教师讲解法和举例讲述法，学生实验探究、自学讨论法等。

五、教学重点及难点

1、重点：机械效率的概念和有关计算。

2、难点：动滑轮的机械效率与哪些因素有关。

六、教学流程（教师活动、学生活动、习题设计）

（一）、复习引入 1.播放视频：生活中的简单机械，提问：视频中有哪些简单机械？

2.做功的两个必要条件是什么？如果我们要求做功的多少，要知道哪些量？ 3.投影出示：课本图11-14.提问：大家还记得小明是用什么方法将木料运上楼的吗？

（二）、新课教学

1、探究动滑轮（1）.提出问题：

小明利用动滑轮把木料拉上四楼时，手拉绳做功了吗？动滑轮对木料做功了吗？手拉绳子做的功和动滑轮对木料做的功大小相同吗？ 我们有没有办法知道“两个功”是否相等？（2）.学生进行猜想：（3）.设计实验： ①实验需要测哪些量？

②测量这四个量，需要什么样的测量工具呢？

③做这个实验除了弹簧测力计和刻度尺以外，还需要准备哪些仪器呢？

④根据实验，设计一个表格记录实验中需要测量的数据。将设计好的表格投影在屏幕上，提问：这张表格设计合理吗？实验时为什么要测量多组数据？ ⑤接下来要做实验了，为了保证拉力f的大小始终不变。拉力f要注意：竖直向上匀速拉动。（4）.进行实验：分组进行，不同的组挂的钩码个数不同。（5）.分析实验数据：

①各组代表填写数据，投影出示。提问：手拉绳子做的功和动滑轮对物体做的功相等吗？

（6）.得出结论：手拉绳子做的功总是大于动滑轮对物体做的功。学生讨论得出：

利用动滑轮提升重物做功时，我们除了提升重物外，还将动滑轮提升了一段距离，所以人做的功除了提升重物之外，还必须克服动滑轮的重力、绳子的重力以及摩擦而做功，所以拉力对绳子做的功总是大于动滑轮提升物体做的功。

2、认识使用机械的三个功

师：以第三组数据为例，手对绳做的功为0.44j，动滑轮提升物体做的功为0.4j，还有另外的0.04j功是对机械做的。我们通过这样的分析，使用一个机械就出现了三个功，今天我们要学习的第一个问题就是：使用机械的三个功。我们还要给这三个功起名字，起什么名字好呢？请同学们自己阅读课本21页自学这部分内容。（1）.阅读课本，观看视频；

（2）.哪个同学说说三个功分别叫什么功？（3）.你认为这三个功的大小有什么关系？

（4）.大家刚才算了两个功，分别说一说这两个功各叫什么功？把三组数据中的三个额外功算出来（指名汇报）； 根据学生的回答板书：

一、使用机械的三个功 1.有用功：w有用 2.总 功：w总 3.额外功：w额外

w总 = w有用 + w额外

（5）.小结：知道三个功中的任意两个，根据它们的关系就可以求出第三个。

3、认识机械效率

滑轮与机械效率考点解析 篇3

考点一、省力与绳子绕法的关系

知识回放：滑轮组的绕线问题应先确定所需绳子段数，题目中一般会指出绳子的重力及绳子与滑轮之间的摩擦不计，以下是两种情况的具体分析。

1.提升重物：如图1，有几段绳子与动滑轮相连，拉力F拉就等于物体和动滑轮总重力的几分之一， 即F拉=（G物+G动），所以，绳子段数n=。

2.水平牵引物体：如图2，有几段绳子与动滑轮相连，拉力F就等于摩擦力的几分之一，即F=f摩，所以，绳子的段数n = 。

以上两种情况求n时，如果不能整除，则需要采用“进尾法”，即无论小数点后的数字是多大，都要向整数进一位。

如果绳子段数n为奇数，则绳子起始位置应系在动滑轮的挂钩上，然后再往定滑轮边框上绕线；如果绳子段数n为偶数，则绳子起始端系在定滑轮的挂钩上，然后再往动滑轮的挂钩上绕线，简称“奇动偶定”。

例1 一根绳子只能承受100 N的力，要把330 N的物体拉起，怎样组装滑轮组？（滑轮重、绳重及摩擦均不计）

解析 滑轮重、绳重及摩擦均不计的情况下，拉力是物重的几分之一，那么物重就由几段绳子来承担， 即n===3.3≈4（进尾法）。

因此，动滑轮需要2个，定滑轮可以是一个，也可以是2个，滑轮组的组装方法有两种（如图3甲、乙）。

考点二、影响滑轮组机械效率的因素

用滑轮组匀速提升重物时，不计绳重及摩擦，根据机械效率的定义，由此可分析，影响滑轮组机械效率的因素有物体的重力G物、动滑轮的重力G动。

例2 如图4所示，相同的滑轮用不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）

A.甲图省力，机械效率甲图大 B.甲图省力，机械效率一样大

C.乙图省力，机械效率乙图大 D.乙图省力，机械效率一样大

解析 由甲、乙两图可知：承担物重的绳子段数n甲=3，n乙=2。由摩擦力忽略不计，得甲、乙两图中绳子的拉力大小分别为：F甲=（G物+G动），F乙=（G物+G动）。因为重物和动滑轮相同，所以绳子拉力大小F甲

考点三、机械效率的计算

根据机械效率的定义，机械效率的计算公式是，当不计绳重及摩擦时，该公式可变为。其中G为物重，G动为动滑轮的重力，h为重物升高的高度，F为拉力，S为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子的段数。

例3 在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图5所示的滑轮组。某次将总重G为4 000 N的砖块匀速吊运到高为10 m的楼上，用时40 s，卷扬机提供的拉力F为2 500 N。求在此过程中：

（1）拉力F所做的有用功；

（2）拉力F的功和功率；

（3）滑轮组的机械效率。

分析 由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子段数n=2，则拉力F移动的距离s=2h，

解 （1）拉力F所做的有用功W有=Gh=4 000 N×10 m=4×104 J。

（2）拉力F移动的距离s=2h=2×10 m=20 m，

拉力F所做的总功W总=Fs=2 500 N×20 m=5×104 J，

拉力F做功的功率P=■=■=1 250 W。

（3）滑轮组的机械效率。

考点四、实验：测量滑轮组的机械效率

对“测量滑轮组的机械效率”实验的考查，通常包括以下两方面的内容。

1.考查实验方法及数据的收集、分析与处理

例4 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图6。

（1）通过表中数据可分析出实验1是用__________（填“甲”或“乙”）图做的实验，实验2是用__________（填“甲”或“乙”）图做的实验。

（2）实验时，应竖直向上_________拉动弹簧测力计。

（3）请将表格中的实验数据补充完整。（百分号前保留整数）

（4）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率__________。

（5）比较实验1和实验3可得出结论：使用同一滑轮组时，__________，可以提高滑轮组的机械效率。

解析 （1）实验1中拉力移动的距离是物体和动滑轮移动距离的3倍，因此动滑轮被3根绳子承担，甲图符合要求。

（2）为了让弹簧测力计获得稳定的数值，应匀速拉动测力计。

（3）第二次实验中拉力的有用功W有=Gh=4 N×0.1 m=0.4 J，

拉力做的总功W总=Fs=1.4 N×0.5 m=0.7 J，

滑轮组的机械效率；

②第三次实验中拉力的有用功W有=Gh=6 N×0.1 m=0.6 J，

拉力做的总功W总=Fs=2.4 N×0.3 m=0.72 J，

滑轮组的机械效率为。

（4）74%>57%，说明提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低。

（5）83%>74%，说明使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高，因此增加钩码的重力可以提高滑轮组的机械效率。

答案：（1）甲；乙 （2）匀速 （3）57%；83% （4）越低 （5）增加钩码的重力。

2.对实验进行纠错、评估及扩展性探究。

例5 小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图7所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。

（1）小红_______向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5 N，同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1 m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如下表：

（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助找出原因______________________。

（3）该滑轮组的机械效率实际为_________________。

（4）若提升的钩码重力增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将________

_______。（填变化情况）

（5）有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。根据探究目的，他们先通过实验测算出如图8所示的滑轮组的机械效率，请你在图9中画出下一步实验所需的组装图。

解析 （1）测量滑轮组的实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计；

（2）动滑轮被5根绳子承担，拉力移动的距离就是物体移动距离的5倍，因此弹簧测力计提升的高度错了，应为0.5 m；

（3）滑轮组的机械效率：，

（4）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重力，将增大有用功，因此机械效率会变大；

（5）与动滑轮相连的绳子段数为3段时，根据“奇动偶定”的原则绕线，绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上。

浅议如何提高选矿机械效率 篇4

选矿机械可按照选矿流程来分为破碎机械、粉磨机械、筛分机械、选别机械和脱水机械等类别。选矿机械是随着选矿工艺技术的发展而发展的, 同时先进高效的选矿机械设备又会促进选矿工艺水平的提高。因此, 选矿行业都非常重视选矿机械的改造、更新、开发和利用。目前, 选矿机械的发展方向是向着高效、节能、大型、智能等方向发展, 这与科技总体的发展思路是一致的。

效率, 即有用资源的利用程度。提高选矿机械的效率就是最大限度地发挥其选矿的效率———低消耗、高产出。低消耗即节能低耗, 高产出就是提高选矿机械的处理能力。本文分析了非金属选矿的特点及其对选矿机械的要求, 探讨了提高选矿机械效率的途径和方法。

1 非金属矿选矿特点及对选矿机械的要求

1.1 非金属矿选矿特点

非金属矿是约定俗成的术语, 有人认为作为书面语不够严谨, 但既然已经习惯而且得到很多人的认可, 就有其存在的合理性。一般而言, 除了金属矿产和燃料矿产以外的所有矿产资源都可以称为非金属矿, 包括非金属的矿产、矿床和矿石等。非金属矿与金属矿相比, 主要有以下一些特点:

1) 非金属矿选矿主要不是为了获取元素, 而是为了得到特定物理化学性质的产品;同样, 衡量矿石品位和质量也不以元素含量为准, 而是以矿物含量为据, 常以氧化物形式表示。例如石棉是以其含有一定长度和抗拉强度的纤维量来衡量, 如果石棉纤维含量不足, 该产品就不满足要求。2) 对产品的粒度、耐火度、烧失量、颜色等指标要求严格, 选矿时还要保证有用矿物晶体结构的完整性, 如金刚石必须得到完整晶体结构的颗粒。所以, 选矿多采用多段碎磨多段选别工艺, 尤其是选择性碎磨工艺。3) 加工产品对有用成分含量及杂质种类、数量都有要求;所得产品要按粒度分级成不同规格的产品;同一种非金属矿物可用于不同的行业, 其质量要求一般有差别。因而, 非金属矿选矿的流程就要适应这种变化, 如高龄土可以有陶瓷级原料、造纸级原料、橡胶填料等不同质量要求。

1.2 非金属矿选矿机械的要求

非金属矿选矿机械需要根据产品的要求, 如前述晶形大小、长度等特点选择特定要求的设备。例如破碎石棉矿石时常选用反击式破碎机和锤式破碎机, 以便充分利用冲击力使矿石沿节理破碎;而在选别时利用石棉纤维与脉石密度的明显差异进行风力选别;为了避免过粉碎, 采用逐段吸选方法。再如石墨矿需要避免大鳞片石墨的破碎, 因此应选用碾磨机或球磨机, 而在选用球磨机时要着重考虑控制转速和装球量等;石墨选别时采用浮选法, 为了避免过粉碎采用逐段磨矿逐段浮选的方法。因此, 为了提高非金属矿的选矿效率, 选矿机械就需要满足各种非金属矿石产品特定的要求。

2 提高非金属矿选矿机械效率的途径和方法

2.1 加强设备管理, 提高机械效率

选矿机械工作的环境较差, 一是碎磨段粉尘多;二是选别段液体多;三是机电设备高强度作业, 因此加强选矿机械设备管理, 保障设备正常运行是提高机械效率的关键。

1) 建立并健全设备管理制度, 强化人员培训与制度落实。“没有规矩, 不成方圆”, 设备管理必须要有据可循, 所以应根据我国相关机电设备管理的规定, 结合选矿厂的实际情况制定科学合理的设备管理制度。但仅有制度没有很好的执行, 设备管理效果也将大打折扣, 因此需要企业管理层高度重视, 加大有关方面的投入, 狠抓制度的落实。同时, 还应对设备操作和维修人员进行培训, 提高其设备操作和维护保养水平, 以利于充分发挥设备的效能。2) 采用先进的维修管理方法, 变事后被动维修为主动预防维修、预知性维修和主动预防性维护, 并积极采用现代状态监测及故障诊断技术, 结合传统的直觉诊断方法, 提高对潜在故障的预判能力和改善维修保养的成效。3) 按照设备的重要性程度制定有选择性的维修方法, 减少维修费用, 提高设备利用率。

2.2 改造工艺设备, 挖潜节能降耗

应充分研究和比较现有工艺设备的状况, 找出不足之处积极寻求改造和革新。改造的方向和途径有以下几点:

1) 工艺设备改造应以提高经济效益为目标。由于非金属矿选矿的特点, 改造既可以提高产量为目标, 也可以提高产率、回收率和价值高的品级率为目标, 还可以节能降耗或延长易损配件使用寿命、降低维修费用等为目标。2) 设备改造应详细规划和综合考查, 只有综合效益增加才有必要实施改造, 否则为改造而改造将得不偿失。3) 加强预处理和预选环节可以提高碎磨效率, 降低消耗。例如预先筛分, 先将粗中碎料中较细的组分分离出去, 可有效降低设备负荷率, 增加检修时间, 对设备性能的稳定和效率的提升都有好处。同样的道理也适用于磨机, 如“细碎入磨”、“多碎少磨”等可提高磨机效率。4) 应避免过粉碎, 要做到早收多收, 以提高产品回收率。5) 选择性粉碎和分级。根据矿石组分中的不同粒度形状, 采用筛分或分级的方式可获得预选精矿。许多非金属矿适合采用这种方法, 如云母、石棉、萤石等。6) 提高综合回收和综合利用率, 减少尾矿的数量。7) 选矿厂有数量众多的风机、水泵、输送机和磨机等, 这些设备都有一个最佳的转速、功率范围, 如采用变频调速装置可明显实现节能降耗的效果。

2.3 采用新技术新装备, 依靠科技力量增效

除了上述改造挖潜, 有条件的选矿企业采用新技术、新工艺和新装备, 淘汰技术落后、效率低下的工艺设备, 是大幅提高选矿效率和企业竞争能力的必由之路。目前, 机械工程正朝着数字化、智能化、精密化、生态化等方向发展, 选矿机械作为机械工程的分支之一, 也必然融入这个发展大潮中。单元设备方面的发展趋势如下:

1) 破碎、磨矿设备方面向着节能、粗粒抛尾工艺、超细碎磨等方向发展。2) 选别设备方面, 如浮选设备向着浮选粒级范围扩大、大型化、自动化、节能化和更高效方向发展。3) 过滤脱水设备发展方向是高效复合过滤技术、大型化、节能化和自动化。

3 结语

基于我国节约资源和保护环境的基本国策, 选矿行业将会沿着合理开采、综合利用和矿业循环之路发展, 选矿机械也必然要适应这一要求, 提高效率和节能降耗, 因此选矿企业应当加强设备管理、努力挖潜改造及采用新技术、新工艺和新装备, 走科技创新发展的道路。

摘要：选矿机械是将有用矿物从脉石中分离、富集的机械。选矿机械的效率直接关系到选矿的生产能力和经济效益的实现, 因此采取有效的措施和方法, 提高选矿机械的效率具有现实意义。本文分析了非金属选矿的特点及对选矿机械的要求, 探讨了提高选矿机械效率的途径和方法。

机械效率教案 篇5

一、背景

苏科版教材《九上》第十一章第五节为《机械效率》，本节课的授课对象是省示范初三实验班学生。考虑到教学内容及授课对象的特征，笔者设计并实施了本节课的教学现将其展示如下：

二、教学过程

1.引入

师：生活中处处能听到“效率”一词，父母工作时要讲究效率，早点下班给同学们烧饭、做菜;同学们学习过程中也要讲究学习效率，如果班上某同学在校的总时间10小时，扣除自习时间，真正学习的时间只有8小时，玩2小时，怎样计算该同学的学习效率?

生A：0.8

生B：80%

师：用小数表示效率不符合人们用法习惯，将学习时间除以总时间再乘以100%就可以计算出学习效率。既然学习上有效率，那么使用机械时也应该有效率，我们将其称为机械效率。下面一起学习11-5节内容。

(板书课题：11-5 机械效率)

2.有用功、额外功及总功概念的建立

师：小明想一次性将家中散落在地面上的大米搬到桌面上，但苦于双手太小，无法将米一次性搬起，这时他找来一个空盒子，将米装入盒子中，很快完成了任务。如果小明直接用手搬大米需克服什么力做功?

生：克服大米重力做功。

师：米装入盒中，又需克服什么力做功?

生：克服盒子的重力做功。

师：此过程中小明的目的是搬大米而不是搬盒子，所以我们将克服大米的重力做功定义为有用功，用W有用表示。搬运大米时克服盒子重力做功并不需要但又不得不做，故将其称之为额外功，用W额外表示。对于刚才假设桶的重力为10N、大米重力为100N，装米的盒子升高1m，则有用功为多少焦?额外功为多少焦?

生：有用功为100J、额外功为10J。

师：小明克服大米和盒子的总重力做功为多少焦耳?

生：110J

师：110J即为有用功和额外功之和，我们将其称为总功，用 表示。

(板书：一、有用功―人们使用机械时为了达到某种目的需要做得功;额外功―达到目的的过程中不需要但又不得不做的功;总功―有用功和额外功之和。)

师：下面我们再看几副图片，图2(a)中展示了从井中打水的情况，请问拉力对水做的

功是什么功?拉力对桶做的功又是什么功?

生A：拉力对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功。

师：如果从井中捞桶，桶在打捞过程中不小心灌了一些水，请问哪些是有用功，哪些是额外功?

生B：拉力对桶做的功是额外功，对桶做的功是有用功。

师：如果老师用手拉着动滑轮两端的绳子将钩码提升高度h,动滑轮被提升高度为多少?

(教师演示用两只手同时拉着绳头提升动滑轮和重物。)

生：动滑轮和物体一起上升高度h。

师：在上升过程中，克服什么力做功是有用功，什么又是额外功?

生：克服钩码重力做功为有用功，克服动滑轮重力做功为额外功。

师：但是在使用动滑轮时并不是拽着两根绳头往上拉，而是按照如图3所示：一端固定，另一端绳头受拉力作用，绳子与轮之间发生相互摩擦，还需要克服什么力做功?

生：克服摩擦力做功。

师：只有克服摩擦力么?如果这根绳子是粗麻绳，什么力会明显显现出来?

生：重力。

师：也就是说还要克服什么力做功。

生：克服绳重做功。

师：很好，由于这两个功都与绳子有着密切的关系，我们就统称为克服绳重和摩擦力做功，它们是有用功么?

生：不是，是额外功。

3.机械效率概念的建立

师：看来动滑轮提升物体的额外功有两项，一是克服动滑轮重力做功，二是克服绳重和摩擦力做功，我们不妨简记为 和 。假如动滑轮重力为0.2N、两个钩码总重力为1.0N、钩码被提升的高度为1m以及克服绳重和摩擦力做功为0.3J，有用功、克服动滑轮重力做的功以及总功分别是多少?请三位同学分别回答。

生A：有用功是1J。

生B：克服动滑轮重力做功是0.2J。

生C：总功为1.5J。

(教师板演计算过程。)

师：类比于学习效率，总功类比于总时间，有用功类比于学习时间，额外功类比于玩的时间，则动滑轮也有效率，我们将其称为机械效率，用 表示。计算方法是用有用功除以总功乘以100%。由于有用功和总功的单位都为焦耳，所有 无单位，我们用百分数表示。 表示有用功与总功的比值，比如某机械的机械效率为80%时，表示有用功占总功的80%。结合刚才的数据和机械效率公式，动滑轮的机械效率如何计算?

(板书二、公式： ， =80%表示有用功占总功80%)

生：用1J除以1.5J，计算结果为67%。

师：对于除不尽时，一般情况下，小数点后保留三位小数化为百分数时就是66.7%。刚才情况中，如果忽略绳重和摩擦，又该怎样计算机械效率?

生：用1J除以1.2，计算结果为83.3%。

师：看来在有用功一定时，额外功越小，动滑轮的机械效率越高。额外功由原先的两项变为一项，我们也不妨试着推导忽略绳重和摩擦情况下动滑轮机械效率公式：

(板书三、忽略绳重和摩擦： )

通过这个公式，我们很容易计算出机械效率的高低，然而使用时还需克服摩擦力做功，这个功并未涉及，看来还需寻找一个量，它的数值要比Gh+G动h大，这样就能反映出实际情况下总功的大小，让我们一起再探动滑轮!实验中除了要测出G、G动、h之外，利用弹簧测力计以及刻度尺又可以测哪些物理量?

生：可以测出拉力F及绳头自由端移动的距离s。

师：F和s的乘积是哪一个力做的功?

生：拉力做的功。

师：实验中拉力F、钩码重力G用弹簧测力计测量，钩码上升的高度h及绳头移动距离s用刻度尺测量，大家听好了么?各小组一起动手做实验，完成后将数据填入表格中，比比看， Fs是否大于Gh+G动h。

(学生实验，教师巡视， 指点释疑，实验完毕后利用实物投影展示学生实验数据)

钩码的重力G/N 1.5

钩码上升的高度h/m 0.1

有用功 /J

0.15

动滑轮重力 /N

0.3

动滑轮上升高度h/m 0.1

克服动滑轮重力做功 h/J

0.03

拉力F/N 1.0

绳头自由端移动距离s/m 0.2

+ h/J

0.18

( )Fs/J 0.2

师：根据数据，Fs是否大于 + h?

生：大于。

师：多出了多少?

生：多出了0.02J。

师：这0.02J是克服什么力做的功?

生：克服绳重和摩擦力做功。

师：很好，现在额外功都找齐了，加上原先的有用功就是总功，我们一起给Fs起一个好听的名字吧，应该叫什么?

生：总功。

师：太棒了，请将名称写在表格中括号里。Fs即为使用动滑轮时的总功，如果在动滑轮的基础上再加一个定滑轮就变成了一定一动的滑轮组，定滑轮只起到改变力的方向作用，Fs仍然是此滑轮组的总功，对于其他的滑轮组我们也可用 Fs计算总功。现在我们将机械效率公式完善一下：

(板书四：考虑绳重和摩擦、)

4.课堂当堂反馈

这个公式不仅适用于有绳重和摩擦情况同时也适用于无绳重和摩擦情况，下面我们通过习题一起来巩固一下：(学案展示，学生上黑板操练，教师给予相应点评)

如图4所示，工人利用动滑轮将沙匀速向上提升2m，已知沙重184N，桶重10N，拉力为100N，绳重和摩擦均不计，动滑轮的重力为多大?拉力所做的总功是多少J，此时该装置的机械效率是 多少?

解：s=2h=2×2m=4m

=Fs=100N×4m=400J = h=184N×2m=368J

答：动滑轮的重力为6N,总功为368J，机械效率为92%。

如图5所示，拉力F=80N，物体重G=120N，若绳子自由端匀速拉动的距离s=4m，物体被提高的距离h=2m，求：(1)拉力所做的有用功;(2)拉力所做的总功(3)该滑轮组的机械效率 。

解：s=2h=2×2m=4m

=Gh=120N×2m=240J =Fs=80N×4m=320J

答：有用功为总功为240J，总功为320J，机械效率为75%。

5.总结

这节课我们学习了机械效率，机械效率本是一个抽象难懂的概念，庆幸地是我们从实验中探寻突破口，逐层深入揭开了它迷人的面纱。由于任何机械的机械效率不可能为100%，所以人们需不断改良机械以提高机械的机械效率，我相信各位长大后也能积极投身于机械的生产、制造中去，创造出更多机械效率更高的机械，为我们伟大的祖国服务!

例析测量滑轮组机械效率 篇6

题目1 斜面是简单机械之一，如图所示，一个重物在沿斜面的拉力作用下，沿斜面从底端被匀速拉到顶端的过程中，拉力做了功，为了测定该斜面的机械效率，需要测量哪些物理量？请你用所测量的物理量推导出该斜面的机械效率的数学表达式。



解析 根据机械效率的物理意义及表达式η=W有用/W总×%，而有用功和总功都没有相应器材来测定，结合此题继续分析，W有用=G物h，W总=F拉L，而G物和F拉可以用弹簧测力计测量，斜面高h和斜面长L可以用刻度尺来测量，初步方案确定，我们来看答案：

需要测量的物理量：物体重力G物、拉力F拉、斜面高h、斜面长L；

斜面的机械效率的数学表达式：η= G物h / F拉L×%。

题目2 如图所示，已知物重等于G，请你补充一个物理量，用物重G和补充的物理量，求出动滑轮的机械效率。（绳重和摩擦不计）

补充的物理量名称和符号：。

机械效率η=。

解析 但对于滑轮组的机械效率，除了用上述思路完成外，在器材和测量物理量方面可以更简洁。即可以不用刻度尺，原因是机械效率作为比值，在分式分子位置的物体上升高度h和绳子自由端上升距离s的数量关系是固定的。

机械效率 篇7

一、实验装置的考查

测滑轮组的实验需要的实验器材有滑轮组、铁架台、弹簧测力计、刻度尺。在滑轮组的实验装置中一般会给出一定数量的动滑轮和定滑轮，并提出改变拉力方向(图1甲)、最省力的绕线(图1乙)、拉力向某个方向的要求，要求画出绳子的绕法。

二、实验步骤及操作的考查

按组装图把实验器材装配好后;用弹簧测力计测量出重物的重力G;在动滑轮下面挂上重物，并分别记下重物和弹簧测力计的位置;匀速竖直向上或向下拉弹簧测力计，使重物上升一段距离，读出弹簧测力计的读数F;用刻度尺分别量出重物上升的距离h和绳的自由端移动的距离s;由测得的数据，根据计算出滑轮组的机械效率。实验过程中关键要匀速向上或向下拉弹簧测力计，使读数更加稳定;读数时还要关注弹簧测力计的朝向不同时的读法，如图2甲图弹簧测力计的读数是2.4N，图2乙图弹簧测力计的读数是2.8N。

三、数据分析的考查

图2中D为铝制滑轮，E为铁制滑轮，其他滑轮都是塑料制造的。根据图2所示装置做了8次实验，数据记录如下表：分析第1和2次的实验数据可知滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。分析1、3、4三次的实验数据可以得出同一滑轮组的机械效率与物重有关或成正比;根据, 用同一滑轮组对不同的物体做功时，其额外功不变，重物越重时做的有用功越多，机械效率越高。根据以上分析也能说明“同一个机械，它的机械效率是一个定值”是错误的。分析1、5、6或1、7可知滑轮组的机械效率与动滑轮自身的重力有关;或提升同一物体，动滑轮越重(1、5、6都是一个动滑轮，但由于材料不同，导致重力不同;1和7是同种材料的动滑轮，F的动滑轮个数比A多)，滑轮组做的额外功越多，机械效率越低。对比第1和8两次实验数据，可知同一滑轮组机械效率与绳子绕法无关，因为, 对同一个物体做功时, 所做的有用功是相同的，做的额外功也是相同的，所以同一滑轮组在不同绕线时的机械效率也是相同的，但此时它们的拉力不相同。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与物重和摩擦有关。

四、提高机械效率的考查

提高机械效率主要采用增大有用功和减小额外功的办法，增大有用功采用增大物体重力的方法。减小额外功采用减轻动滑轮和绳的自重、减小轮和轴间的摩擦。

五、机械效率计算的考查

机械效率的计算是每年的必考项目，在选择题、填空题、实验题和计算题都会出现。实验的考查主要在分析数据和填空中出现，关键要分析清楚谁在做有用功、额外功和总功，例如计算上表第7次实验的机械效率并填入表格中,

六、实验拓展的考查

初中物理深入学习的简单机械包括杠杆、滑轮及滑轮组、斜面，广东08年以实验题填表的形式考查了杠杆的机械效率，其他年份都是些小题。人教版教材主要对斜面的机械效率进行探究，粤教沪科版教材主要对滑轮组的机械效率进行探究。在研究杠杆的机械效率的实验考查中主要有两种，一是以中间为支点的杠杆，二是以某一边为支点的杠杆。如(08广东)如图3所示是测量杠杆机械效率的实验情景(杠杆的重力忽略不计)，请在表中把相关的数据填写完整。再如(09江苏)用如图4所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，将杠杆拉至图中虚线位置，读出测力计的示数F，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计移动距离为s，则杠杆的机械效率为。此实验使用该杠杆做额外功的一个原因：使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功。若为了探究同一杠杆的机械效率与哪些因素有关，则可在图4中先后将钩码挂在A、B、C三点，测量并计算机械效率并进行比较。为提高本实验中杠杆的机械效率，可以选择支点灵活的、比较轻便的杠杆进行实验。

机械美学与古典机械 篇8

相对于19世纪末、20世纪初被称为“第一次机械时代”的钢铁机械风格, 20世纪末的机械建筑倾向或可称作为是“第二次机械时代”。这个世纪末的机械建筑与上个世纪末在机械的形式与表达内涵上, 有许多的异同与分歧点, 但其理论基础却更丰富与复杂。“第一次机械时代”主要是强调阳刚的钢铁意象与巨兽般庞大的机械力量, 呈现出一种构造单纯、材料忠实、庞大有力的机械美感;这些机械建筑没有光滑晶亮的金属表皮, 反倒显露出锈黑且头角峥嵘的机械结构体, 在机械钢材表皮上则是布满一颗颗的铆钉。在电影“海底两万里”中可以看见这种19世纪末、20世纪初机械时期所想象的潜水造型, 电影中那艘骨架显露、峥嵘可怖又满身柳钉的“鹦鹉螺旋”潜水艇, 正是表达了一个世纪之前人类所崇敬赞美的机械美学观。

二、机械对观念的影响

在美国五大湖区, 早年因为船运交通的便利, 成为发展重工业最好的地方。沿湖岸几个城市, 例如芝加哥、底特律、特里多、克里夫兰等城市, 都有极庞大的工业基础, 二次大战期间, 这些地区成为盟军制造车辆、飞机的兵工厂, 火车的运送量在这时也达到巅峰。但在战后, 这些地区因为航运的式微, 加上日本汽车的倾销, 都市便慢慢走下坡, 从此不再繁华, 却留下许多充满古典机械美学的文明遗产, 也使得新一代的建筑设计者可以在其中寻宝, 获得设计灵感。事实上, 的确有许多美国的新建造师们开始到这些老旧的工业都市去寻找古老庞大的机械, 并拍摄许多照片, 希望这些巨兽般的大型机械, 可以为新世纪的建筑带来启示。这些属于古典机械时期风格的钢铁机械建筑, 给予建筑师们的启示以及对建筑观念的思考, 主要表现于四方面:

1. 机械的废墟感

这些庞大的古典机械不像高科技的机械般, 终日闪亮晶光、一尘不染, 反而呈现出一种混乱、颓败的废墟感。而对于世纪末的建造师而言, 在这个混乱的社会中, 旧社会的道德感以及价值观已被摧毁, 传统的历史次序以及单一的建筑形式已无法解释这个分裂的世界。废墟般繁杂却带着内在次序力量的古典机械, 似乎能反映出这个混乱与毁灭的世界, 而成为世纪末反映人类文化表现的建筑风格。

2. 机械的周期性

机械虽然有其可变性与各种运动方式, 但它却有其内在的规律性与周期性, 罗伯·麦克卡特在其《逃离旋转门》一文中曾指出, 最能代表机械性格的事物, 一个是修道院, 另一个是时钟, 因为它们都蕴含了机械周而复始且准确无误的严谨规律性格。

其实机械、人体与大自然三者是息息相关的, 大自然从来不是一成不变的;但在充满变幻中, 却有其规律性与韵律感, 例如每天的日出到日落, 潮汐的起起伏伏, 以及人体血液输送的压缩与放松, 都显示了上帝创造大自然时所放入的次序感与规律性, 而人类生活在其中, 也早已成为这种规律的一部分。如果想要找个模式来表达这种规律, 机器的动态表现可能是最好的思考对象。勒·柯布西耶在提出“建筑是居住的机器”这句名言时, 早已体会在机器中的规律性格, 因此他认为建筑的机能与本质应该有机器般的和谐与统一的次序性。

火车的机械建筑随着时刻表运作, 也表达出这种规律的性格。沿着铁路与建筑的机械壳仓建筑, 配合着火车周期性的移动, 操作着壳物的装载、储存以及卸货;克里夫兰市中河谷的巨型火车升降铁桥也以火车时刻表为准, 按着固定时间上下移动铁桥。世纪末的新建造师们也曾以火车为建筑形态, 按着固定时程, 在一定的轨道上, 做周期性的水平移动, 这种取自古典机械中的奇妙构想, 或将使未来的都市幻化成一个活泼动态的机械建筑城市。

3. 机械的可拆解性

机械是由许多零件组构而成, 这些零件具有随时可以拆解、维修以及替换零件的特性。水泥厂与矿场火车装卸站建筑, 也具有机械的可拆卸性质。以水泥厂为例, 水泥厂与预拌混凝土车在某个特定时间内成为一个整体, 预拌混凝土车进入预拌厂机器下, 承装水泥, 然后离去, 在固定周期内回来, 填装, 再离去。基本上预拌混凝土车可以说是整个水泥厂机械建筑的可拆解、活动的部分;而铁路矿场装卸站建筑也具有与货运火车结合或分离的不同可能性, 当火车与矿场建筑结合时, 矿场便由建筑输向货柜火车, 等到满载后, 火车便与矿场建筑脱离分开;建筑物若具备可拆解活动的部分, 则对于多变的环境与社会文化将有更大的应变能力。

4. 动态的建筑观

建造师们在充满古典机械美的废墟中, 替建筑提出了一连串前所未有的质疑:我们的建筑是不是只能立定根基, 就固定原地, 再也不能移动?是不是只能有固定的形态, 建造后便永远不能改变?建筑可不可以是活动的?是不是可以随时间、气候, 改变建筑的形态与地点?建筑是不是可以成为一只活动的机械兽, 而不是一块死寂的墓碑?

现代的建筑形态几乎不可能使建筑因地形、气候、文化、光线、光源、构造, 以及人类使用等经常改变而变化, 若要真正反映出这些变化, 建筑必须有能力可以活动、调整、变化, 甚至操作改变建筑的元素, 而机械正好具备了这些条件。

在老旧工业都市里的古典重型机械中, 最具动态感的要算是火车工业中的吊具、桥梁等建筑。在芝加哥美国火车公司机车头保养修复站中的巨型火车铁桥———宾夕凡尼亚铁路大桥, 为了利于运河中游艇的出入, 整座桥梁以两岸的铁塔为凭依, 做垂直式的升降, 桥梁上方监控人员的小屋, 随着铁桥做垂直的上下运动。这栋古典机械建筑同时反映了火车交通以及船只流通的不同改变因子, 呈现出一种对环境反映极为敏锐的动态建筑模式。火车调度站中另一座巨型抬臂式火车桥梁, 庞大令人畏惧的钢铁形体后方, 有两个巨大如建筑物般的混凝土块体, 用来平衡铁桥的起降, 这类庞大的机械很容易使人在联想上将机械与建筑画上等号, 但以机械的动态来解释建筑物动态的可能性, 大概是现代主义大师勒·柯布西耶当年说“建筑是居住的机器”时所想象不到的。

三、结语

古典机械对建筑形式及机械美学观念的影响是长足的, 也衍生了其他领域对建筑形式的思考。上世纪60年代英国的图案学派便发想了“行走的都市”与“插座式”建筑等动态建筑概念, 而日本代谢论者则以珊瑚等生物为灵感, 产生如生物般会增加繁衍、减少死亡的建筑形态。古典机械对建筑形式的影响不是一时的, 基于古典机械形式下的机械美学观念, 也随着时间的荏苒、社会的变迁而渐进发展。希望更多的有识之士倾注对机械美学及建筑形式的思考。

摘要：机械美学对建筑设计风格有着强有力的影响, 20世纪末的建筑形式就已明显地传达出强烈机械性格倾向。存在于生活中的古典机械, 给予建筑师们的启示以及对既存的建筑观念所带来的颠覆性思考, 是值得深思的。古典机械也对机械美学观念发展有长远的研究意义。

关键词：机械美学,古典,机械,建筑形式

参考文献

[1]李清志.机械建筑——机械美学与建筑形式[M].台北:创兴出版社, 1998.

[2]王兴彬.浅析机械美学[J].教育观察, 2011 (6) .

[3]王兴彬, 杨林.机械美学原则对建筑的影响[J].科技展望, 2016 (7) .

[4]王兴彬.机械美学与建筑的关系溯源[J].理论前沿, 2014 (2) .

机械效率 篇9

1 在教学中, 注意对知识点的把握

由于本课程涉及面较广, 内容丰富, 有《机械基础》、《金属材料热处理》、《机械零件设计》、《公差与配合》、《液压传动》等方面的相关知识, 所以教师必须认真组织好教材, 深入浅出的讲解, 把重点放在学生对基础知识的认知水平上来, 培养学生分析和解决实际问题的能力。

2 在教学中, 注意理论联系实际

《机械知识》是一门实践性较强的课程, 如何让学生更好地理解内容?一、老师在讲课时多举一些日常生活和生产过程中的例子。如讲互换性时问日光灯的启辉器坏了怎么办?讲金属材料时问我们吃饭所用的饭盒是什么材料?神舟七号外壳用什么材料?讲传动时问自行车用什么传动?拖拉机又用什么传动?为什么?讲机构时分析农村家庭用的手摇抽水机、自卸翻斗车自卸货物原理、缝纫机的踏板机构, 等等, 使学生充分透彻地理解知识。二、多带学生去工厂参观、实习, 使教学活动和生产实际紧密地联系起来, 增强学生感性认识, 加深对教材理论知识的理解。如在学完曲柄摇杆机构后, 组织学生到实习工厂参观, 认真观察牛头刨床、往复式运输机和插床等设备的工作原理。让学生观察牛头刨床的进给动作, 使学生发现进刀时慢, 退刀时快, 更进一步了解曲柄摇杆机构的急回特性。再如讲液压时, 我带学生去液压实习室参观, 通过参观、实习, 大大增强了学生的感性认识, 调动了学习积极性。

3 在教学中, 注意多种教学方法的合理使用

3.1 采用直观教学

由于我们的学生缺乏实践经验, 故老师应尽量多利用模型、示教板、实物、多媒体进行教学, 通过模型、示教板、实物、多媒体的展示或演示, 可以将抽象的内容直观化、生动化、动态化, 帮助学生快速形成概念, 消化书本知识。例如在讲各种机构传动时, 我制作了多媒体课件, 运用电脑动画模拟地演示了各种机构的传动过程, 使学生很好地掌握了本节内容, 大大提高了课堂的教学效果。

3.2 采用类比法教学

机械知识内容繁琐, 要记的东西也多, 为了帮助学生更好地理解和记忆, 可以将这些知识进行类比。例如讲传动比的计算, 机械传动的类型多, 各类传动都有其特性, 各类计算公式也只适应于一定的范围, 我在讲授时把各种机械传动加以比较, 如蜗轮、蜗杆、齿轮传动, 比较它们不同传动特点、优缺点及应用场合, 让学生理解哪种传动对应不同的传动比。又如讲压力控制阀、溢流阀、减压阀和顺序阀时, 将他们的性能进行比较。

3.3 采用讨论法教学

为了更好地发挥学生的主体作用, 调动学生的学习积极性, 引导学生主动获取、探究知识和思考问题, 培养和发展学生的思维能力、分析问题、解决问题的能力, 特别是创造性思维能力, 采用讨论法教学效果明显。例如在讲第三章时让学生讨论:a.在日常的生活和生产中, 我们见过哪些传动是链传动?哪些传动是带传动?b为什么自行车采用链传动而电动机的动力输出采用皮带传动?通过同学们的大胆假设、查阅资料、积极讨论, 从而得出带传动和链传动的基本原理、特点和应用场合。又如在讲完最后一章时让学生讨论:机械传动、液压传动、气压传动各有什么特点?各自应用于什么场合?教师进行讨论法教学时, 应注意以下几点问题:第一、论题最好在上一节课结束时就布置好, 让学生有充分的时间作准备;第二、在讨论过程中, 教师要巡视各组讨论情况, 并加以指导;第三、讨论完后, 各组派代表陈述本组的观点;第四、教师要作点评、进行总结归纳。

总之, 教师在教学过程中要充分考虑专业特点、课程特点和学生特点, 体现出教为学服务, 教学生有用的知识, 使学生够用、会用、顶用。

参考文献

[1]肖川.教育的理想与信念.

[2]中国电化教育, 2002 (2) .

[3]课程教材教法, 2001 (11) .

机械效率 篇10

关键词：水环式真空泵,工作液 (水) ,工作液饱和蒸气压

深圳市第二人民医院现有3台山东淄博齐真机械有限公司生产的SK-12水环式真空泵, 主要用于病人吸痰所用, 单台最大抽气速率为12m3/min, 使用真空度范围为-400mmHg~-600mmHg之间, 抽气速率为11m3/min, 极限压力为-700mmHg (-0.093MPa) , 真空泵配备的电机功率为18.5kW。该设备在投入运行的初步阶段, 整体运行较平稳, 真空度及抽气量均可满足要求。但在运行多年后, 发现水环式真空泵工作效率出现逐渐降低的现象, 一般在30%左右, 较好的也仅能达到50%左右, 整个装置工作效率非常低。从实际检修维护来看, 造成水环式真空泵效率偏低的原因除了受到泵自身结构限制外, 还受到诸如工作液饱和蒸气压、长期运行产生水垢等因素的影响[1]。真空泵在出厂后, 其机械结构已经确定定, 也就是说通过改变泵内部结构来提高真空泵运行效率的方法是不现实的, 本文将对实际设计选型、统计计算、运行维护等过程中的一些提高水环式真空泵运行效率的技术措施进行详细分析研究, 以便与其它同类型工作人员进行学习探讨。

1 水环式真空泵工作原理简介

当水环式真空泵在停止运行时, 泵体内会存在一定量的工作液 (水环泵工作液为水) ;真空泵正常运行时, 电机通过联轴器带动轴及叶轮旋转, 工作液 (水) 在叶轮高速旋转形成的离心力作用下, 不断甩向泵体的内壁, 从而沿泵体内壁形成一个旋转的封闭水环[2], 水环与两叶片及圆盘形成一封闭空间, 被抽气体即在封闭空间内, 叶轮的不断旋转, 达到抽送气体的目的。

水环式真空泵的具体结构如图1所示:

从图1可知, 由于真空泵叶轮是偏心地安装在泵体内, 且水环旋转速度与叶轮旋转速度间存在一定的速度差, 这就使得水环相对于泵叶轮叶片做相对运动, 在相邻2个叶片间的空间容积内呈现周期性的往复变化, 类似简单的往复式活塞工作一样。在图示的右半部分, 随着叶轮的顺时针旋转, 水环与两叶片及圆盘形成的封闭空间逐渐增大, 压力逐渐降低, 吸气口的气体不断地被吸入;在图示的左半部分, 随着叶轮的顺时针旋转, 水环与两叶片及圆盘形成的封闭空间逐渐减小, 压力逐渐增大, 压力高于排气口处的压力时, 气体被不断地排出, 如此循环, 吸气口处就会形成一定的真空度, 从而满足工作要求。在实际检修维护过程中发现, 随着真空泵运行时间的延长, 真空泵的运行效率会逐步降低, 主要原因大致包括:1) 水环式真空泵在运行过程中, 叶轮叶片与水环间会不断发生撞击摩擦, 从而会使水环的温度不断上升, 温度上升, 造成水的饱和蒸汽压降低, 会引起真空泵的真空度下降;2) 真空泵运行时, 工作水随被抽气体排放到气水分离水箱中, 一部分工作液 (水) 蒸汽随气体一并排出, 这就要求在真空泵的运行过程中, 运行人员要经常给真空泵水箱进行补给水, 否则工作液不足, 导致泵体内形成不了封闭的水环, 造成被抽气体的反流, 也会降低真空泵的工作效率;3) 真空泵与病人吸痰的负压吸引瓶, 真空罐通过软管及管道连接, 在真空泵运行中, 在负压吸引瓶吸痰以及真空罐抽真空的过程中, 偶尔会有病人的痰液被吸入真空泵内部, 影响泵的高效稳定工作;4) 整个真空系统对密封性能要求很高, 要将吸痰真空罐抽成真空, 就必须时刻保持罐与泵、罐与罐、吸引甁与吸引接头之间连接管道密封件具有良好的密封性能和较高工作强度[3]。

2 水环式真空泵工作介质性能影响因素分析

由于水环式真空泵在很多工程领域作为主要的动力部件得到广泛的推广应用, 为了提高水环式真空泵的综合应用功能效益, 我国颁布了国标GB/T13929-92, 即《水环式真空泵和水环式压缩机试验方法》。在规范中明确规定, 水环式真空泵的性能测试曲线为真空泵在温度为15℃的水作为工作液, 相应吸气介质为20℃的饱和空气, 且排气压力为1个大气压时所测得的真空泵运行特性波动曲线。真空泵在医疗机械领域实际应用过程中, 由于工作液介质温度、吸气介质温度和饱和度、以及排气压力不可能与GB/T13929-92正好完全吻合, 也就是说在实际选型设计和更新改造过程中, 需要将相应的参数数据进行修正, 以提高医用吸痰真空泵系统的整体工作效率[4]。

2.1 吸气介质对水环式真空泵性能的影响

1) 吸气介质温度

整个真空系统吸入介质的温度越高, 水环式真空泵的吸气能力就会变得越差。

2) 吸气介质饱和度

真空泵在运行过程中, 因为吸气介质中的可冷凝部分会在水环式真空泵内发生冷凝, 加上真空泵所排出的气体是在常压状态下的饱和气体, 这样如果吸气介质的饱和度越大, 其在真空泵内内部的冷凝量将会越大。因此, 在实际运行过程中, 应该考虑真空系统的吸入介质饱和度, 一般饱和度大于50%的, 在真空泵系统运行方式调节时, 应按饱和气体来计算;对于饱和度小于或等于50%的吸气介质而言, 应该按照干气来计算。

2.2 工作液介质和温度

当工作液的饱和蒸汽压越大时, 真空泵的极限压力也会随之增大, 其实际吸气量就会越小, 运行效率就会降低。反之, 当工作液的饱和蒸汽压越小时, 真空泵的极限压力就会随之减小, 其实际吸气量就会越大, 运行效率就会越高。因此, 在实际真空系统检修维护过程中, 要严格参照国标GB/T13929-92中, 相关工作液介质和温度要求进行详细的计算分析, 对于不合格的工作液应该立即更换, 以保障真空系统处于最佳工作状态, 有效提高其综合运行机械效率。

2.3 排气压力

从图1中可知, 真空泵在工作时, 会不断将空气排出泵体, 以在吸气口形成工作需求的真空度, 也就是说排气压力也是影响水环式真空泵运行效率的另一主要因素。排气压力会对真空泵吸气量和轴运转功耗带来巨大的影响。当真空泵系统在运行时, 如果其排气压力越大时, 真空泵的吸气量就会越小, 相应轴运转功耗就会越大。相反, 当系统排气压力越小时, 真空泵的吸气量就会越大, 相应轴运转功耗就会越小。因此, 在实际运行维护过程中, 应该实时观察真空泵系统的排气压力数据, 当出现异常排气压力数据时, 应该立即采取相应的措施对整个真空系统进行更新改造, 使得真空系统排气压力长期维持在国家标准或厂家推荐范围值内, 保证真空泵始终处于最优工况条件下, 有效提高水环式真空泵整体运行机械效率。

3 真空泵工作液液位或流量对其效率的影响

在实际使用过程中, 如果真空泵的工作液液位过低或者流量太小时, 真空泵内部将不能形成封闭的液环, 工作时将达不到正常运行所需的真空度, 从而大大降低了真空泵的运行效率;如果真空泵工作液流量太大, 则会造成真空泵运行功率损耗增加, 导致大约80%以上的能量全部消耗在液环与泵体内壁的摩擦过程中, 使得系统能耗增加, 降低了真空泵的运行效率。水环式真空泵是容积泵中的一种, 正常运行时, 其吸入的气体是可以压缩的, 而当真空泵在内部充满工作液的情况下启动时, 由于液体不能像空气那样被压缩, 这样就可能造成真空泵在启动过程中出现损坏叶轮叶片的情况, 从而影响真空泵的使用寿命[5]。因此, 在真空泵运行过程中, 必须严格巡查工作液的液位和流量值, 防止出现工作液状态剧烈变化, 有效提高水环式真空泵运行机械效率。

4 水垢对真空泵机械效率的影响

由于工作液 (水) 中通常含有钙、镁等碳酸盐物质, 当泵在正常运行过程中, 工作液在受热温升作用下, 水中相应的碳酸盐物质的溶解度就会降低, 在泵长期运行后, 该类物质就会逐步结晶析出, 附着在圆盘、叶轮、泵体等部件上。水环式真空泵在长期运行后, 泵体内部结垢就会变得十分严重, 常常导致圆盘与叶轮之间间隙减小, 水环式真空泵运行时出现异声、启动电流过大、吸气量明显降低、真空度下降等现象, 造成真空泵效率降低。此时可以扳动转子采用10%的草酸对真空泵进行全面除垢, 然后采用清水进行冲洗。如果发现泵体内水垢较厚时, 就有必要采取对泵进行解体, 局部详细清除手段, 彻底清除水垢, 增大真空泵内部容积量, 提高其运行效率。

5 结论

对于水环真空泵而言, 影响其实际运行效率的因素很多。因此, 在日常运行维护过程中, 要从吸入介质的温度和饱和度、工作液的种类和温度、排气压力、工作液 (水) 液位和流量以及工作水的水质等多个方面建立完善的真空泵设计、改造选型、以及运行维护等制度措施, 保证真空系统始终工作在最优工况条件, 在为医院节省大量的检修维护经费的同时, 有效提高真空系统实际运行过程中的机械效率。

参考文献

[1]强成银.水环式真空泵的维护[J].中国设备工程, 2008 (8) :46.

[2]贾宗谟, 穆界天, 范宗霖.漩涡泵液环泵射流泵[M].北京:机械工业出版社, 1993.

[3]祁曾青.水环真空泵叶轮最佳圆周速度[J].水泵技术, 2001 (3) :10-13.

[4]张淑芹.水环式真空泵和水环式压缩机试验方法[M].北京:国家技术监督局, 1992.

机械效率 篇11

机械效率是初中物理的重要内容，在教学过程中，只有让学生以理性的思维方式，从数据分析的角度对机械效率的知识点进行全面探究，才能使学生更好地掌握机械原理。

一、杠杆的机械效率及其影响因素

例：用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。

通过计算得出增大有用功确实提高了杠杆的机械效率，但同时也发现额外功增大了0.01J，这是为什么呢？经过分析发现在增大物重的同时，不可避免地要克服杠杆转动时的摩擦力，因为通过杠杆提升物体时克服杠杆重力所做的额外功不变，增大了物重即增大了杠杆与转轴之间的压力，从而增大了杠杆转动时的摩擦力。所以增大物重可以提高杠杆的机械效率，减小额外功也可以提高杠杆的机械效率，那么如何减小杠杆转动时所产生的额外功呢？可以从两个方面来减小额外功：①使用轻质的杠杆；②在转轴处加润滑油。

因此在教学的过程中，教师要设计对记录的数据进行分析、处理的教学活动，引导学生从数据分析的角度来解决实际问题，使他们更客观地理解机械效率，从而增强学生对科学方法的认知力度。

二、用滑轮组提升物体时的机械效率

实验前引导学生测量物重、动滑轮重，从而有利于分析影响滑轮组机械效率的影响因素是什么。

例：用下图所示的滑轮组将重为1000N的重物匀速提升0.5m，人对绳的拉力是400N，已知动滑轮重150N，求绳的自由端被拉下几米？这个滑轮组的机械效率是多少？

解：分担重力的绳子段数n=3，所以绳自由端被拉下的距离S=nh=3×0.5m=1.5m。

而克服动滑轮重所做的功为W轮=G轮h=150N×0.5m=75J，∵ W额>W轮，∴额外功除了克服动滑轮重做功外，还要克服绳重以及轮与轴之间的摩擦做功。

若上例中物重增大到2000N时，拉力是790N，有用功、额外功、总功和机械效率各是多少？

第二次提升物体的额外功增大了85J，为什么额外功增大了？分析后可知拉力F克服滑轮重和绳重所做的额外功没变，物重增大，导致了轮与轴之间的摩擦增大，所以额外功增大。因此，滑轮组机械效率公式的推导，就要分两种情况。

1. 考虑动滑轮自重，摩擦阻力及绳重等所有额外功的情形，公式梳理过程如下：使用滑轮组做的总功为W总=Fs，有用功W有=Gh，因为物体沿竖直方向被匀速提起，所以有：

所以影响滑轮组机械效率的因素分两种情况考虑：①除物重和滑轮重外，还应考虑到绳重和机械间的摩擦，这个机械间的摩擦指的是轮与轴之间的摩擦，而不是绳与轮之间的摩擦。所以提高滑轮组的机械效率的方法有增加物重、减小滑轮重和绳重、在轮与轴之间加润滑油。②忽略绳重及摩擦，提高滑轮组机械效率的方法为有增加物重、减小滑轮重。

三、用斜面提升物体时的机械效率及其结论性语言的准确性

由于初中物理教学的特点，教师在进行物理教学时，要特别注意在语言的准确性。

例：如图是小亮测定斜面机械效率的装置图。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。上表是小亮设计的记录数据的表格，分析表格中的实验数据，你能得到哪些结论？（要求写两个）

我们都知道影响斜面的机械效率的因素有两个：斜面的倾斜程度；斜面的粗糙程度。所以正确的答案是：①粗糙程度一样的斜面，斜面越陡，机械效率越高；或斜面倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低；②斜面越缓，越省力。

因此，“其他条件一定时，斜面越陡，机械效率越高；当斜面长一定时，斜面越高，机械效率越高”这结论性语言显然是不够准确的，这是由于没有真正理解影响斜面机械效率的因素。

机械效率 篇12

机械原理、机械设计和机械设计基础三门课程是机械类、近机械类专业学生必修的技术基础课, 在教学计划中起着承前启后的作用, 是学生学习后续专业课程的基础。三门课程不仅具有较强的理论性, 同时具有较强的实践性和应用性, 在培养机械类、近机械类工程技术人才中, 具有增强学生机械理论基础, 培养学生实践能力和创新能力的重要作用。

我校机械原理及机械设计教研室承担全校机械原理、机械设计和机械设计基础三门课程的教学任务, 通过几十年的教学实践, 课程建设取得了较好的成绩, 三门课程先后在2003年、2004年和2008年被评为河南省精品课程, 机械原理、机械设计先后在2012年、2013年成为河南省精品资源共享课程。

为了进一步加强课程建设, 自2008年开始, 我们陆续编写出版了三门课程的教材和配套作业集, 现已出版《机械原理》《机械设计基础》《机械原理作业集》《机械设计基础作业集》和《机械设计作业集》5本教材。

1 教材编写指导思想

在教材编写过程中, 我们遵循的指导思想是, 以教学大纲为依据, 以培养学生的综合设计能力为主线, 紧扣学科前沿发展动态, 注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力, 为培养应用型高级技术人才奠定良好基础。同时, 力求使教材体现我校办学特色, 结合普通高等院校的学生特点与需求, 遵循适用、够用的原则, 符合地方普通高等院校特点。

2 教材的主要特点

在内容取舍方面, 注意传授知识与培养能力并重;加强逻辑思维能力与形象思维能力的共同培养, 特别加强结构设计能力和计算机应用能力的培养。机械原理着重讲解有关基本概念、基本理论和基本方法, 以传统的机构结构分析、机构运动分析、机器动力学及常用机构的分析与设计为重点, 为提高学生的设计思维和设计创新能力、机构选型、分析与设计的综合能力, 适当增加了有关机构变异创新、组合创新和机械系统运动方案设计的内容;在机构分析与设计的方法上, 既保留了形象直观、易于理解且仍有实际应用价值的图解法, 也介绍了解析法。在机构运动分析的章节中, 不仅介绍了解析法数学模型的建立, 而且介绍了程序设计的方法, 并给出了相应的程序框图和子程序, 这样利于学生熟悉解析法计算、上机的全过程, 真正让学生掌握学过的程序设计知识, 也使学生充分感受到图解法和解析法各自的优势。机械设计内容则重点介绍各种通用机械零部件的设计原理、设计方法及机械设计的一般规律。为了提高学生的结构设计能力, 特别增加了结构设计章节。

在内容的阐述方面, 我们特别注重教学方法的选择。对于学生必须掌握的内容, 尽量讲解详细、分析透彻;而对于一些偏难、繁杂的数学推导, 则适当简化;对教学中学生难以掌握的难点、疑点, 由浅入深, 循序渐进, 重点论述, 使之符合学生认知规律。教材在各章首辅以内容提示, 在各章末增加学习要点, 对各章节的内容进行梳理、总结, 突出重点, 便于学生自学。教材中的图形简洁、形象、直观, 在机械设计教材中, 还增加了机械零件实物图形。为了使学生更好地理解教学内容, 增加了一些典型例题。在传统板书教学的基础上, 结合当前多媒体教学特点, 我们将教材与多媒体教学课件协调配合, 以提高学生听课效率。

作业是课程内容的重要补充, 用以巩固课堂知识。学生通过作业掌握课程基本内容, 学会举一反三, 从而更灵活地应用知识。为了达到这样的目的, 我们编写的作业集, 在题目的内容、覆盖知识点及难易程度等方面与教材一致, 重要的知识点都有对应的作业题, 而且有选择题、判断题、填空题、问答题、设计计算题和结构题等多种题型, 在难度上由浅入深、循序渐进, 题目的数量有一定余量, 可供不同要求、不同层次的学生选择使用。学生在完成作业集的作业后, 即可掌握机械原理、机械设计和机械设计基础解题的基本方法, 掌握课程的主要内容。作业集采用活页形式, 既方便学生作业, 也有利于教师批改, 并使作业规范化。

3 教材的使用情况

《机械原理》等5本教材自出版以来, 面向全国发行, 累计印数达到32 000册, 并在20余所高校中使用或参考, 受到师生广泛好评。师生普遍认为:教材重点突出, 叙述详细, 取材精炼, 深入浅出, 较好地满足了当前高等教育教学的实际需求。

4 体会

通过几年的努力, 机械原理、机械设计和机械设计基础三门课程的教材建设取得了一定的成绩, 教师通过编写教材提高了教学水平。

4.1 教材编写应考虑学生特点与基础

我校是地方普通高等院校, 学生的层次、水平与重点院校不同, 在编写教材的过程中, 要充分考虑学生的知识水平、接受能力, 对课程内容的叙述要更为详细, 过难、过繁的内容要适当简化。

4.2 教材编写应注重实用性

三门课程实践性强, 与生产实际联系紧密, 在教材编写中要注重理论联系实际, 树立工程观念, 如在教材的例题中, 有不同的设计方案, 对不合理的设计有不同的改进方案, 使学生真正理解设计不是千篇一律的, 强化学生的工程意识, 提高设计能力。

4.3 编写教材应遵循教学规律

要尊重学生的认知规律, 先易后难、循序渐进, 根据课程的内在联系, 使教材各部分之间前后呼应、紧密配合。教材的内容要主次分明、详略得当, 文字通俗易懂, 语言自然流畅, 便于组织教学。

5 结束语