物理强度

物理强度（精选6篇）

物理强度 篇1

物理是当今世界上公认的最重要的基础学科之一, 物理规律是中学物理基础知识中的核心内容。由此可知, 物理规律在高中物理教学中具有举足轻重的影响力。这就要求老师在教学过程中用科学正确的方式引导学生全面系统地学习物理 规律知识。

一、高中物理规律的特点

(一) 只能被发现, 不能主观创造。

通常情况下, 通过对事物的观察、实验和思考就可以发现事物存在的规律。规律是不以人的意识为转移的客观存在, 它们只能被发现而不能被创造。我们在研究学习过程中可以通过归纳推理和演绎推理两种方法发现物理规律。 归纳推理法从认识个别的、特殊的事物推出事物的一般原理, 能够体现事物的共性。演绎推理法由定义的根本规律出发, 层层递进, 从一般到特殊, 逻辑严密结论严谨, 能体现事物的特性。

(二) 物理规律反映物理概念间的联系。

物理概念组成物理规律, 在实验室中可以通过物理规律反映各个概念之间的必然联系。就拿欧姆定理举例:电阻、电压、电流等物理概念组成了欧姆定律, 研究导体时, 可以通过测量电阻、电压、电流这三个物理量的数值得到导体的性能报告。欧姆定理反映出电流强度和导体电阻成反比又与导体所 受电压成正比, 即反映了三者之间的定量关系。

(三) 物理规律的客观性和局限性。

物理规律普遍具有客观性和局限性。由于物理的研究对象和研究过程是在实际的客体通过简化后得到的, 而且实验人员对实验仪器操作的熟练程度和仪器自身的精确度都对实验结果有影响, 因此物理规律只能够在一定的精确范围内反映各个物理量之间的联系。

二、物理规律教学的阻碍

(一) 感性认识不到位。

物理学是一门专门研究物质的结构和运动规律的自然科学, 也是当前被世界公认的最重要的基础科学。部分学生对于物理的学习有思维障碍, 主要是由于他们没有联系生活实际, 将物理这门学科排除在了生活之外, 把物理想象得过于复杂和专业, 在学习前就对物理产生了恐惧心理。要想学好物理, 必须联系客观实际, 实事求是, 让学生以生活为基础, 理论为依据, 多动手勤动脑, 增长他们的见闻, 帮助物理教学回归生活。

(二) 前学科观念的影响。

前学科观念就是指在学习之前, 由于生活经验的积累, 学生对某些问题已经产生了先入为主的概念。有些前学科观念能够促进学生学习, 有些则严重干扰了学生的学习和发展。比如学生总是认为一斤棉花比一斤铁要轻; 在惯性分析问题上总认为惯性的大小和运动物体的快慢成正比; 在摩擦力的探究中, 学生总是认为摩擦力方向都与物体的运动方向相反, 而且摩擦力总会阻碍物体运动;在自由落体问题上, 认为较重的物体比较轻的物体要下落得快。物理的学习就是将学生脑海中的错误意识消除换上正确的新意识, 如果不能达到好的效果, 物理学习就会失去意义。

(三) 不利的思维迁移和思维定势的影响。

思维迁移分两种, 一种是先前学习的知识对后续学习的顺向迁移, 另一种是后学知识对已学过的知识的逆向迁移。思维定势是指大脑被外界多次刺激后产生的固定的思维方式。 思维迁移和思维定势都有可能对学习造成不利影响, 这就要求老师教会学生变通地学习, 灵活地运用所学知识, 举一反三。

三、高中物理教学对物理规律教学的探究

(一) 创设问题情境, 激发学生的探索热情。

老师毕生致力于教书育人, 但当前的应试教育模式将知识功利化, “填鸭式”教育成了老师应试教育下的无奈之举。在课堂上, 老师可以尝试摒弃传统的开门见山直接切入重点的教学方式, 采用循循善诱的方式, 慢慢引导学生发现问题, 让学生自己提出疑问、解答疑问, 激发学生的探索激情。老师这种抛砖引玉的教学方法, 可以帮助学生更深刻地记忆知识点, 比起死记硬背效果更显著。就以探究“电场强度”这节课为例, 在课堂开始的时候, 我不直接切入重点, 而是问他们是否清楚电荷相互作用力的产生原理。之后让学生带着疑问课本上的图14-5。学生通过观察, 很快发现电荷A和电荷B在没有直接接触的情况下相互影响。学生分小组讨论出现这种现象的原因, 先大胆假设, 然后小心论证。在一问一答中, 激发了学生的求知欲望。

(二) 让学生“知其然, 又知其所以然”。

很多学生在学习中不能掌控自己对知识的掌握程度, 上课时感觉听懂了, 换个题目又不知如何下笔。这样的情况就要求教师在教学中, 从根本上帮助学生理解知识, 明白物理规律的深层意义, 防止学生只记住公式而不能将公式灵活地应用于各种题型。以“电场强度”这节课为例, 电场强度的公式是E= F/q。对于这个简单的公式, 教学中不能只要求学生死记硬背下公式的内容, 也不能仅仅告诉他们电场强度和电场力成正比, 与电量成反比这个事实, 更要让他们明白是如何推导出这个公式、得到这个结论的。

(三) 让学生明确物理规律的成立范围和条件。

物理规律并不是在任何时候任何条件下都成立的, 它具有自己的成立条件和应用范围。学生往往都只会一味地套用公式而不管公式在题目中是否试用, 使得考试成绩不理想。在“电场强度”这节课中 , 学到真空中点电荷的电场强度公式E= KQ/r2, 该公式的并不是对于所有的静电场都是适用的。在学习这节课的过程中, 老师一定要强调“点电荷”这个概念的相对性, 严格来说点电荷是不存在的。

综上所述, 本文简述了高中物理规律的特点, 指出了当下对物理教学有阻碍的因素, 最后以“电场强度”为例谈了对高中物理规律的探究成果。由于物理规律本就复杂难懂, 教师在教学过程中要层层递进, 由浅入深地让学生适应物理的难度, 帮助学生更加全面地掌握物理规律, 理解物理知识。

参考文献

[1]雷怡.以“电场强度”为例谈高中物理规律的教学[J].中学物理, 2013 (04) .

[2]房迅.高中物理规律教学有效性的研究[D].河北师范大学, 2012.

[3]范增.我国高中物理核心概念及其学习进阶研究[D].西南大学, 2013.

物理强度 篇2

1.电场中有一点P，下列哪种说法是正确的( )

A.若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半

B.若P点没有试探电荷，则P点场强为零

C.P点场强越大，则同一电荷在P点所受静电力越大

D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向

解析：选C.电场中某点的电场强度与试探电荷无关，故A、B错;由于F=qE知，C对;场强方向与正试探电荷受力方向相同，故D错.

2.(杭州检测)真空中距点电荷(电量为Q)为r的A点处，放一个带电量为q(qQ)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为( )

A.F/Q B.F/q

C.kqr2 D. kQr2

答案：BD

3.下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是( )

图1-3-12

解析：选C.A图中，A、B两点场强大小相等，方向不同，B图中A、B两点场强的方向相同，但大小不等，C图中是匀强电场，则A、B两点场强大小、方向相同;D图中A、B两点场强大小、方向均不相同.

4.(20黄冈高二检测)如图1-3-13所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是( )

图1-3-13

A.这个电场可能是负点电荷的电场

B.点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大

C.点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)

D.负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点切线方向

解析：选B.因为(孤立)负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的球对称分布，而图中的电场线分布不具备这种特点，所以它不可能是负点电荷的电场，选项A错误.

因电场线越密处场强越大，故由图知场强EA>EB.又因点电荷q在电场中所受静电力F=qE∝E，故静电力FA>FB，选项B正确.

由牛顿第二定律知，加速度a=F/m∝F，而FA>FB，故aA>aB.选项C错误.

因“B点切线方向”即B点场强方向，而负电荷所受静电力的方向与场强方向相反，故选项D错误.

5.一粒子质量为m，带电荷量为+q，以初速度v与水平方向成45°射向空间一匀强电场区域，恰做直线运动.求这个匀强电场的最小场强的大小并说明方向.

解析：粒子进入电场区域后要受重力和电场力作用而做直线运动，知其合力必与v在一直线上.由图及力的分解可知，最小的电场力qE=mgcos45°.所以Emin=mgqcos45°=2mg2q ，方向垂直于v指向斜上方.

答案：2mg2q 垂直于v指向斜上方

一、选择题

1.关于电场线的叙述，下列说法正确的是( )

A.电场线是直线的地方一定是匀强电场

B.电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向

C.点电荷只受电场力作用时，加速度的`方向总是与所在处的电场线的切线重合

D.画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场

答案：C

2.一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是( )

图1-3-14

解析：选D.电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的检验电荷及其所受电场力无关，A、B错误;检验电荷在该点受到的电场力F=Eq，F正比于q，C错误，D正确.

3.(年启东中学高二检测)

图1-3-15

如图1-3-15所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则( )

A.A、B两处的场强方向相同

B.因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA=EB

C.电场线从A指向B，所以EA>EB

D.不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定

解析：选AD.电场线的切线方向指场强方向，所以A对;电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B、C错误，D正确.

4.点电荷A和B，分别带正电和负电，电荷量分别为4Q和Q，在A、B连线上，如图1-3-16所示，电场强度为零的地方在( )

图1-3-16

A.A和B之间 B.A的右侧

C.B的左侧 D.A的右侧及B的左侧

解析：选C.因为A带正电，B带负电，所以只有在A右侧和B左侧两者产生的电场强度方向相反，因为QA>QB，所以只有B的左侧，才有可能EA与EB等大反向，因而才可能有EA和EB矢量和为零的情况.故正确答案为C.

5.如图1-3-17所示，实线表示匀强电场中的电场线，一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示，a、b是轨迹上的两点，关于粒子的运动情况，下列说法中可能的是( )

图1-3-17

A.该粒子带正电荷，运动方向为由a到b

B.该粒子带负电荷，运动方向为由a至b

C.该粒子带正电荷，运动方向为由b至a

D.该粒子带负电荷，运动方向为由b至a

解析：选BD.由运动轨迹可判定电场力方向向左，则粒子应带负电，故A、C错;运动a→b与b→a均有可能.故B、D对.

6. (2011年苏州高二检测)一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图1-3-18中虚线所示.不计粒子所受重力，则( )

图1-3-18

A.粒子带正电

B.粒子加速度逐渐减小

C.A点的速度大于B点的速度

D.粒子的初速度不为零

解析：选BCD.由运动轨迹可知电场力方向向左，粒子带负电，故A错;A→B电场强度变小，电场力变小，加速度变小，B对;粒子运动过程中，电场力与运动方向的夹角大于90°角，所以速率减小，故C对;若粒子的初速度为0，将沿电场线向左下侧运动，故D对.

7.实线为三条未知方向的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图1-3-19中的虚线所示(a、b只受电场力作用)，则( )

图1-3-19

A.a一定带正电，b一定带负电

B.电场力对a做正功，对b做负功

C.a的速度将减小，b的速度将增大

D.a的加速度将减小，b的加速度将增大

解析：选D.由于电场线方向未知，故无法确定a、b的电性，A错;电场力对a、b均做正功，两带电粒子动能均增大，则速度均增大，B、C均错;a向电场线稀疏处运动，电场强度减小，电场力减小，故加速度减小，b向电场线密集处运动，故加速度增大，D正确.

8.AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图1-3-20所示.要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷Q( )

图1-3-20

A.应放在A点，Q=2q

B.应放在B点，Q=-2q

C.应放在C点，Q=-q

D.应放在D点，Q=-q

解析：选C.由平行四边形定则得出+q和-q在O点产生的合场强水平向右，大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小.要使圆心处的电场强度为零，则应在C点放一个电荷量Q=-q的点电荷，故C选项正确.

9.(2011年华南师大附中高二检测)

图1-3-21

如图1-3-21所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是( )

A.先变大后变小，方向水平向左

B.先变大后变小，方向水平向右

C.先变小后变大，方向水平向左

D.先变小后变大，方向水平向右

解析：选B.等量异种电荷电场线分布如图(a)所示，由图中电场线的分布可以看出，从A点到O点，电场线由疏到密;从O点到B点，电场线由密到疏，所以沿点A、O、B，电场强度应由小变大，再由大变小，方向为水平向右，如图(b)所示.由于电子做匀速直线运动，所受合外力必为零，故另一个力应与电子所受电场力大小相等、方向相反，电子受到电场力方向水平向左，且沿点A、O、B运动的过程中，电场力由小变大，再由大变小，故另一个力的方向应水平向右，其大小应先变大后变小，所以选项B正确.

二、计算题

10.如图1-3-22所示，在边长为l的正方形四个顶点A、B、C、D上依次放置电荷量为+q、+q、+q和-q的点电荷，求正方形中心O点的电场强度.

图1-3-22

解析：由对称性原理可知：若正方形四个顶点处均放置相同电荷量的电荷，则中心O点的场强为零，因此可把D点的电荷-q等效为两部分：+q和-2q.

+q和另外三个点电荷在中心O点的合场强为零，-2q在中心O点的场强为E=2kql2/2=4kql2

故正方形中心O点的场强大小为E=4kql2，方向沿OD连线由O指向D.

答案：4kql2，方向沿OD连线由O指向D.

11.如图1-3-23所示，两根长为L的绝缘细线下端各悬挂一质量为m的带电小球A、B，A、B带电荷量分别为+q和-q，今加上匀强电场(方向水平向左)，场强为E，使联结AB的绝缘细线(长为L)拉直，并使两小球处于静止状态，E的大小应满足什么条件?

图1-3-23

解析：B球受力如图所示.

由于B球静止，有

mg=Fsin60° ①qE=Fcos60°+kq2L2+FT ②

①②式联立 高中政治，并考虑到FT≥0，

得E≥mg3q+kqL2.

答案：E≥mg3q+kqL2

12.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场.其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图1-3-24所示，请问：

图1-3-24

(1)小球带电荷量是多少?

(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间?

解析：

(1)由于小球处于平衡状态，对小球受力分析如图所示

F sinθ=qE①

F cosθ=mg②

由①②得tanθ=qEmg，故q=mg tanθE.

(2)由第(1)问中的方程②知F=mgcos θ，而剪断丝线后小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于mgcosθ.小球的加速度a=F合m=gcosθ，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属极上时，它经过的位移为s=bsinθ，又由s=12at2，t=2sa= 2bcosθgsinθ= 2bgcotθ.

物理强度 篇3

随着江苏经济的快速发展,日益增长的能源需求已给能源供给带来巨大压力。作为国民经济重要构成,工业是能源消耗和环境污染的主要来源,其是节能减排的重点领域。目前,江苏工业仍存在能源效率低、能耗强度偏高等问题,降低工业能耗强度是实现江苏乃至国家节能减排目标的关键。按1990年不变价测算,1990~2014年江苏工业能耗强度总体呈现下降趋势,但部分年份出现较大波动,即江苏工业能耗强度持续下降仍然存在挑战,系统深入分析江苏工业能耗强度的变动原因意义重大。

针对江苏工业能耗强度的研究相对较少,张纪凤(2011)探讨了能耗强度降低的重要性,分析了江苏工业能耗强度的影响因素,提出了能耗强度降低的建议[1]。较多学者针对江苏或我国的能耗强度展开了深入研究,如沈小波,曹芳萍(2012)[2]、周五七(2016)[3]、孙玉环(2015)[4]等主要探究我国能源强度的变动规律及影响因素,而针对江苏工业能耗强度的系统研究相对较少。因此,本文以江苏工业能耗强度作为研究对象,运用物理-事理-人理系统方法论(简称WSR系统方法论)对江苏工业能耗强度影响因素进行探究,以降低江苏工业能耗强度。

1 基于WSR的工业能耗强度影响因素构建

由于工业能耗强度影响因素较为复杂,可将工业能耗强度影响因素看成由物、事、人组成的复杂因素系统,从而较为客观、准确地确定影响因素并分析其作用大小。因此,本文运用WSR系统方法论构建影响因素体系。物理-事理-人理系统方法论是由顾基发与朱志昌于20世纪90年代在英国提出的[5]。该理论为系统全面思考特定问题提供了科学方法。

工业能耗强度变动中,把握“物理”即要把握工业在能耗强度方面所具有的最基本属性,也即工业所具备的客观条件或技术水平。本文物理因素主要通过技术进步来反映;事理特指做事的道理,需回答怎么去做,如何安排已有的人、时、物,一般通过效率或结构进行分析。本文主要通过结构来反映,具体包括能耗结构、产业结构、投资结构及产权结构;人理即做人的道理,即事和物要由人来判断是否得当,主要体现在节能与措施、能源价格等方面,由于节能意识与措施很难获取大跨度时间序列,本文暂不考虑。故本文用能源价格代表人理因素。通过上文分析,本文将影响江苏工业能耗强度的物理-事理-人理因素分别设定为技术进步、能耗结构、产业结构、投资结构、产权结构及能源价格,下文将依次分析各因素对江苏工业能耗强度的作用关系及大小。本文中相关数据主要来源于《江苏统计年鉴》、《中国统计年鉴》,相关价值指标统一折算为1990年不变价。由于数据篇幅较大,仅给出偶数年份的数据情况,具体如表1所示。

2 江苏工业能耗强度影响因素分析

2.1 物理因素分析

通常情况下,先进技术可不断提高能源利用效率,进而显著降低能源消耗,其是江苏工业能耗强度下降的重要途径。改革开放以来,工业技术不断进步,要素生产率不断提高,单位工业增加值能耗不断下降。然而,技术进步将产生能源回弹效应,能耗降低幅度将会变小。但技术进步在降低能耗强度方面仍发挥不可替代的作用。目前,江苏正处于工业化中后期,随着中国制造业2025战略的实施,江苏工业技术水平将会得到进一步提升,工业能耗强度必将进一步得到降低。由于宏观层面的技术进步更加客观科学,本文运用DEA对我国相关投入产出指标进行测算。从表1可看出,除1994年之外,技术进步率与江苏工业能耗强度呈现高度负相关关系,即技术进步率上升,工业能耗强度下降。

2.2 事理因素分析

(一)能耗结构

不同能源品种间存在着明显的效率差异,能耗结构不同直接影响到最终的能源效率,进而影响到工业能耗强度。相比天然气等传统清洁高效能源,煤炭利用效率较低。因此,减少煤炭消费比重,不仅可提高能源效率,降低工业能耗强度,还可有效减少污染物排放。本文采用煤炭比重来代表能耗结构指标。由表1可发现,1990~2014年煤炭比重与江苏工业能耗强度总体呈正相关,降低煤炭比重是江苏工业能耗强度下降的重要途径。

(二)产业结构

一般而言,高能耗产业比重越大,工业能耗强度相对较高。积极促进工业向高端化、低能耗、轻型化方向发展,有利于提升工业发展的水平和质量。由于获取高耗能行业产值数据较难,本文以重工业产值占工业总产值的比重替代工业产业结构指标。统计期内,1990~1993年重工业产值比重上升,能耗强度下降;1995~1998年,重工业产值比重下降,能耗强度下降;1999~2010年,重工业产值比重上升,工业能耗强度则先下降,再上升,最后又下降;2011~2014年重工业产值比重下降,工业能耗强度下降。产业结构对工业能耗强度的影响较为复杂,政策制定要充分考虑此点。

(三)投资结构

通常情况下,外商直接投资可通过技术溢出提高东道国工业技术水平进而降低能耗强度,即引进一定比例FDI对能耗降低作用较大。本文以江苏规模以上外商投资工业企业资产占规模以上工业企业总资产比例作为衡量投资结构指标。从表1可看出,外商投资企业资产比重与工业能耗强度总体上呈现正相关关系,优化投资结构是江苏工业能耗强度下降的有效途径。

(四)产权结构

长期以来,国有、集体企业总是有着较高的成本转移能力、较弱的外部环境规制力度,国有资本优势、国家支持优势以及行政性特征形成了较低的资源配置效率和管理效率。相较而言,非公有制企业则具有更高的效率,因此,降低工业中国有、集体企业比重将对降低工业能耗强度产生一定影响。根据数据可获得性原则,本文以江苏规模以上国有、集体工业企业资产占规模以上工业企业总资产的比例作为产权结构指标。从表1中可看出,总体上,江苏规模以上国有、集体比重与工业能耗强度同时呈现下降趋势,调整产权结构是降低江苏工业能耗强度的主要途径之一。

2.3 人理因素分析

能源价格提高通常会促进企业开发使用新的节能技术,改善经营管理,提高生产效率,调整能源价格可鼓励节约,促进生产,促使能源合理有效的利用。本文采用原料、燃料、动力购进价格指数替代能源价格,进而分析其对江苏工业能耗强度的影响。从表1可看出,能源价格定基指数(1990年价)与江苏工业能耗强度总体呈现相反的变动趋势。控制江苏工业能耗强度的重要途径是调控能源价格。

3 降低江苏工业能耗强度的对策建议

结合上文分析结论,主要从物理-事理-人理三个方面提出相关对策建议以降低江苏工业能耗强度。

3.1 改进物理因素

应发挥政府的引导作用,鼓励生产技术的革新,深化清洁生产理念,大力发展绿色经济,淘汰落后的高耗能设备,“关、停、并、转”化工、冶金、纺织等高耗能企业;应继续加大对研究经费的投入,积极发展政策性科技金融与市场性科技金融,实现对科技创新的有力支持;培养或引进更多科技型人才,提升科技人才的收入,调动科技人才科技创新的积极性与创造性。

3.2 优化事理因素

(一)优化能耗结构

降低工业能耗强度的关键是建立低碳、智能、绿色的能源供需体系。短期内,江苏很难改变以煤炭为主的能耗结构,改进煤炭清洁技术十分重要,应促进煤炭清洁技术的使用,切实提升煤炭利用率。同时,应提高天然气、石油等传统能源的消费比重,还应大力发展太阳能、风能、海洋能、生物质能及核能,充分发挥可再生能源的作用。

(二)优化产业结构

江苏工业能耗强度与重工业产值关系较为复杂,但总体呈现负相关关系,这说明重工业技术在不断进步,逐渐减少对能源的消耗。应严格控制高耗能行业的新增投资规模,针对已有的高耗能产业,要大力进行技术革新,并积极淘汰落后的产能,提高高耗能行业的发展质量,以减少高耗能工业比重,提升知识密集、技术密集、低能耗型产业比重。

(三)调整投资与产权结构

从外商直接投资及产权结构看,外商直接投资工业企业的能源利用效率有待提高;国有、集体企业的能源利用效率不高,技术水平相对落后。应充分发挥政府职能,形成以企业为主体,政府为主导,各部门共同推进的新局面。地方政府应引进技术先进的外商直接投资,减少国有、集体比重,同时监督国有、集体及外商直接投资工业企业使用先进技术,提高能源利用效率。

3.3 理清人理因素

应根据各种能源的价格需求弹性,制定不同的能源价格。对于一些居民或工业生活用能,能源需求一般缺乏弹性,不适应直接采用过高的价格,可以采用阶梯的用能价格;而对于工业生产用能,能源需求一般富有弹性,可以采用较高的能源价格,抑制能源消耗。另外,对于传统能源,由于存量的有限性,适宜采用稳健上升的能源价格,而对于新能源,在充分考虑能源替代性及生产成本的基础上,可采用相对较低的能源价格,以逐步扩大对新能源的需求量。

参考文献

[1]张纪凤.江苏省工业能源强度的影响因素分析[J].淮海工学院学报,2011(9):65-67.

[2]沈小波,曹芳萍.外商直接投资、技术溢出与中国的能源强度——基于中国省域面板数据的经验研究[J].价格理论与实践,2012(4):36-37.

[3]周五七.能源价格、效率增进及技术进步对工业行业能源强度的异质性影响[J].数量经济技术经济研究,2016(2):130-143.

[4]孙玉环,李倩,陈婷.中国能源消费强度地区差异及影响因素分析——基于省份数据的空间计量模型[J].东北财经大学学报,2015(6):71-77.

物理强度 篇4

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三、电场强度2（电场线 匀强电场）［要点导学］ 本节主要讨论电场线匀强电场。１．为了直观的描述电场，英国物理学家 提出了用电场线描述电场的方法。２．如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟该点的 方向一致，这样的曲线就叫做电场线。电场线起始于 电荷，终止于 电荷；电场线不 也不 ；任意两条电场线不 ；电场线密集的地方电场，电场线稀疏的地方电场。３．在电场的某一区域内，如果各点的场强 都相同，这个区域的电场就叫做匀强电场。匀强电场中的电场线是 分布的 直线。４．导体内 在电场力作用下重新分布，使导体两端出现 的现象叫静电感应。导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态（此时导体中的自由电荷受到的力达到平衡）叫做。导体处于静电平衡状态时其内部场强 ；电荷只分布在导体的，导体内部没有 ；电场线 导体的表面。（参考答案：自由电荷、等量异种电荷、静电平衡、处处为零、外表面、净电荷、处处垂直于）［范例精析］ 例1 如图1-3-11，考察电场中的A、B、C 三个点的电场强度。先画出单位正电荷在这三个点所受的力的方FB 向；然后从大到小，排列力的大小。解析 正试探电荷所受电场力的方向就是电场 FA 方向。单位正电荷在A、B两点的受力方向如图图1-3-11 图1-3-12 1-3-12所示。因为C点是两场源电荷的连线的中点，所以试探电荷在C点受力等于零。单位正电荷在A、B、C三点的受力大小关系是FA>FB>FC。拓展 根据两等量正点电荷的电场线分布图，试判断两等量正点电荷的连线的垂直平分线上的电场强度的方向如何？ 例2下列关于电场线的论述正确的是（）A．电场线方向就是正试探电荷的运动方向 B．电场线是直线的地方是匀强电场 C．只要初速为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动 D．画有电场线的地方有电场，未画电场线的地方不一定无电场 解析 电场线的方向为电场方向，即正电荷所受电场力的方向；电场线是直线的电场不一定就是匀强电场，如孤立点电荷的电场；电荷能否沿电场线运动取决于电荷的初速是否为零、电荷的初速方向如何、电荷受不受电场力以外的其它力作用、电场线是直线还是曲线等因素。故只有D选项正确。拓展（１）仔细观察课本图1.3-6和1.3-7，指出哪些电场中的电场线都是直线？哪些电场中的电场线有直线？（２）在什么条件下电荷的运动轨迹和电场线是重合的？ 版权所有@高考资源网

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物理强度 篇5

关键词：漂珠,强化,抗压强度,物理钢化

0 引言

漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球, 其化学成分以二氧化硅和三氧化二铝为主, 呈灰白色, 颗粒细, 壁薄中空, 重量轻, 表面封闭且光滑, 因具有热导率小、高强、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种功能被广泛应用于生物、光催化、航空、石油钻井等[1,2,3,4,5]诸多领域。在石油行业中, 人们常以漂珠作为减轻剂配制低密度、超低密度水泥浆体系来满足一些复杂地层的固井需求, 效果良好。目前, 我国多采用美国3 M公司生产的超轻质空心玻璃微珠用于配制低密度水泥浆体系, 现场固井质量优良, 但成本太高, 使得开采的投入与收益比大大降低。国产漂珠虽然成本低, 但在使用过程中存在抗压强度低及沉降稳定性差等问题而不能达到固井技术上的要求。从经济的角度出发, 提高国产漂珠的抗压强度是一项必要且有意义的工作。

在玻璃行业, 为了提高玻璃尤其是薄板玻璃的抗压强度, 生产中常对其进行钢化处理, 钢化分为:化学钢化法和物理钢化法。化学钢化法, 又称离子交换法, 是一种较常用的表面增强方法[6], 根据离子扩散机理来改变玻璃表面的化学组成, 将玻璃浸入高温熔融盐中, 使玻璃表面的碱金属离子和来自外界的不同碱金属离子进行离子交换, 由于挤压的作用在玻璃表面产生压应力层, 从而达到提高玻璃强度的目的。物理钢化是把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却, 使玻璃表面急剧收缩, 产生压应力, 而玻璃中层冷却较慢, 还来不及收缩, 故形成张应力, 使玻璃获得较高的强度。一般来说冷却强度 (即换热系数) 越高, 则玻璃强度越大[7,8,9,10,11]。由于漂珠是玻璃质物质, 因此, 借鉴玻璃表面强化方法来处理国产漂珠, 以期达到提高抗压强度的目的。由于物理钢化成本低, 操作简便, 钢化后应力层保持时间长, 本文拟采用物理钢化法对漂珠进行强化处理。由于在淬火时, 盐溶液的冷却速度大于纯水, 材料在盐溶液中淬火后获得的冷却强度比在纯水中更大, 因此选取中性盐KCl配制成溶液并作为冷却介质。在物理钢化的作用下提高漂珠的抗压强度。通过对强化后漂珠的表面微观形貌特征及微观结构进行分析, 并测试不同钢化温度及不同浓度的KCl钢化液处理后的漂珠的抗压强度, 获得物理钢化对漂珠抗压强度影响的规律性认识。

1 实验

1.1 漂珠强化方法

漂珠由峨眉山市托阳油田工程技术有限公司提供, 外观为灰白色, 主要成分是硅、铝的氧化物, 化学成分见表1。KCl由成都市科龙化工试剂厂生产, 分析纯。

将漂珠放置在设定好温度的马弗炉中热处理, 加热到接近软化温度 (600℃) , 然后将漂珠取出, 快速的放入不同质量分数的KCl溶液中进行淬火处理, 过滤。再将钢化处理后的漂珠阴干24 h后烘干备用。

1.2 测试表征

用TM-1000型扫描电子显微镜对漂珠的微观形貌进行分析;用DX-1000型X射线衍射仪对强化后的漂珠进行物相分析。

漂珠抗压强度的测定一般可用两种方法表示:一种为单颗粒漂珠的抗压强度, 另一种则为漂珠粉体在一定压力下的破碎率[12]。由于单颗粒微球的抗压强度测试困难, 而且数据不具有统计意义, 所以我们采用后一种方法, 以10 MPa水等静压下加压10 min, 漂珠的破碎率表示。由于实验条件的限制, 我们用OWC-93808增压稠化仪模拟代替水等静压装置, 在压强为10 MPa下加压处理10 min;采用万分之一分析天平分别测量加压前后漂珠的重量, 计算漂珠的完好率。首先, 用电子天平称取适量烘干的纯漂珠样, 设其重量为M0, 由于漂珠在压力下破碎, 导致粉体在水中的浮力下降, 待压碎的漂珠完全沉降入水下, 与完好的漂珠 (仍漂在水面上) 完全分离后, 将完好的漂珠和压碎的漂珠样品分别放入烘箱烘干至恒重, 然后称重, 记M1为完好漂珠重量, M2为压碎漂珠重量。完好率比破碎率更能直观的说明漂珠的抗压强度, 因此, 我们用完好率代替破碎率。由此可计算出漂珠在设定压力下的完好率G。由于测试中总会存在一些误差, 会有或多或少的漂珠 (完好的和压碎的) 损失掉, 因此应以测试后的总重来计算漂珠的完好率, 若以M0计算漂珠的完好率, 可能会导致该值小于实际值。即漂珠的完好率公式为[13]:

上式中:M1:上层漂浮漂珠干燥后的质量;

M2:下层压破的漂珠干燥后的质量。

采用测试水泥浆上下密度差来评价水泥浆的沉降稳定性, 用YA-300电子液压式压力试验机测试水泥石的抗压强度, 研究强化漂珠对水泥浆体系性能的影响。

2 实验结果与讨论

2.1 抗压强度

漂珠完好率随热处理温度和KCl溶液浓度变化曲线如图1、图2。图1是在质量分数均为7.5%的KCl溶液, 不同淬火温度钢化处理后的漂珠的完好率变化曲线。当淬火温度为530℃时, 漂珠完好率最高。因此, 选取530℃为最佳钢化温度, 并在此温度下研究冷却介质KCl溶液浓度!漂珠完好率的影响, 实验结果如图2。随着KCl溶液的浓度不断增大, 漂珠的完好率先增大后减小。当溶液中KCl质量分数为5%时取得最大值, 相对于强化前的漂珠提高了17.03%, 说明物理钢化确实对漂珠的抗压强度起到了增强的作用。固井时, 强化后的漂珠在外力作用下不易被压碎, 不会引起浆体密度上升, 保证了水泥浆的稳定性, 从而保证了浆体的低密度性。因此, 选择T=530℃, KCl溶液ω%=5%为最佳处理条件。

2.2 表面形貌分析

图3是强化前后国产漂珠的SEM微观形貌图。由图3 (a) 可以看出, 强化前的漂珠表面光滑, 球形完整, 沾有少许杂质。图3 (b) 是经过530℃, 质量分数为5%的KCl溶液淬火强化处理后的漂珠, 其表面粗糙并且有白色物质覆盖。随着冷却介质KCl溶液质量分数的不断增大, 漂珠表面变得越来越粗糙而且白色物质越来越多。在接近饱和的质量分数为25%的KCl溶液淬火处理后, 漂珠表面被白色物质完全包覆, 表面极为粗糙。经XRD物相分析得知, 白色物质是KCl晶体。从图3 (d) 可以看出, KCl晶体不致密, 与漂珠表面也没有很好的结合在一起, 容易剥落破碎。结合图2, 当冷却液中KCl的质量分数小于5%时!提高漂珠抗压强度是有利的, 反之, 超过5%时, 随着浓度的增大漂珠抗压强度开始降低, 漂珠表面析出的KCl晶体对漂珠抗压强度的增强效果在慢慢减弱。

2.3 XRD分析

由图4的X射线衍射图谱可以看出, 强化后的漂珠成分中除硅铝氧化物、钙氧化物等和未强化的漂珠的物相一致外, 还有新相KCl的生成。新相KCl的来源是干燥时结晶析出的KCl晶体覆在漂珠表面, 结合图3也可以看出。

2.4 水泥浆体系性能测试

如图5所示, 三种漂珠配制出的水泥浆体系, 在室温下静止2 h后, 上下密度差均不超过0.03 g/cm3, 沉降稳定性良好。说明改性后的漂珠与水泥的配伍性良好, 沉降稳定性几乎没有影响。

图6是在50℃水浴锅中常压养护3天后的水泥石样品。从图中可以看出, 3 M漂珠水泥浆体系制备出的水泥石 (b) 最为致密, 这与3 M漂珠优良的性能 (高强、分散性好、沉降稳定性好) 有关, 另外3 M漂珠粒径小, 表面活性大, 更能与水泥水化反应生成的Ca SO4或Ca (OH) 2发生化学反应, 生成胶凝性质的化合物, 使其变得更致密。强化漂珠体系制备出的水泥石 (c) 结构比较致密, 而国产漂珠体系制备出的水泥石 (a) 与之相比, 结构较为疏松一些。

a、国产漂珠体系b、3M漂珠体系;c、强化漂珠体系

图7是在50℃水浴锅中常压养护3天后的水泥石抗压强度值。结合图6知, 水泥石 (c) 的抗压强度比水泥石 (a) 高1.42 MPa, 虽没有水泥石 (b) 的强度高, 但在一定程度上提高了水泥石的抗压强度。进一步说明经过钢化处理后的漂珠, 其表面确实形成了应力层, 漂珠抗压强度增大, 使得水泥石的抗压强度也相应增大。

3 结论

(1) 物理钢化对于提高国产漂珠的抗压强度有一定的改善作用。钢化温度和淬火介质对漂珠的抗压强度有影响。

(2) 强化后的漂珠抗压强度随KCl溶液的浓度的增大先增大后减小, 当质量分数为5%时, 漂珠抗压强度最大, 完好率提高17.03%, 即强化后的漂珠抗压强度比强化前提高了。在固井时, 强化漂珠在外力作用下更不易破碎, 不会使浆体密度上升, 保证了浆体的稳定性, 达到了实验目的。

(3) 强化后的漂珠!水泥浆沉降稳定性几乎没有影响, 与水泥配伍良好;强化前后, 水泥石的抗压强度提高了1.42 MPa。

物理强度 篇6

关键词：电场强度,物理教学,情景教学

一、教学分析

(一) 教材分析

通过此章的学习, 使学生掌握新的物质存在形态——场物质。电场和电场强度是高职学生较难理解的概念之一。电场强度的概念与将要学习的电功等概念联系密切。比值定义法的思想对电势等概念的学习也有极大的帮助。

(二) 学情分析

高职学生分析和探究问题的意识薄弱, 尤其理论层面的分析能力欠缺。教师可以借助生活情境类比、形象的描述和科学的推理来帮助学生掌握抽象概念。

二、教学设计思想

本课教学设计以生活情境类比为主线, 利用生动的类比, 诙谐的语言描述, 使抽象概念顺利建立, 有利于培养学生推理类比和主动探究新知识的能力。

三、教学设计流程

(一) 创设情景, 问题导入

教师:通过上节课的学习, 我们知道真空中的两个电荷相互之间存在库仑力, 可是, 它们并没有直接接触, 这种相互作用又是如何施加给对方的呢?同样, 在平时的生活中, 看到领导和明星, 你是不是感到一股强大的力量震撼你的心灵, 将你深深折服?明明两个人没有接触, 又是怎样产生这种感觉的呢?本节课我们将一起探讨其中的奥秘。

引导学生回答:明星是通过气场来影响观众的。

教师:我们说明星将你折服是通过她的气场作用的。其实电荷之间的相互作用也是通过一种场来实现的。我们把电荷周围空间里存在的一种特殊形态的物质称为电场。这里需要特别指出的是, 明星的气场是一种心理感觉, 不是真正存在的物质, 而这里所说的电场却是我们现在所要学习的一种新的物质存在形态———场物质, 不是一种感觉。

(以明星气场类比, 引出场物质概念, 生动形象, 调动课堂气氛, 激发学生兴趣, 易于学生理解抽象概念。需特别指出气场与场物质的本质区别)

(二) 类比生活, 引入电场概念

1. 电场

电荷周围空间里存在的一种特殊形态的物质称为电场。

教师:本章我们将只讨论静止的电荷产生的电场, 这种电场称为静电场。

2. 静电场

存在于静止电荷周围的电场称为静电场。

3. 电场的基本性质

对放入电场的电荷有力的作用。这种力叫做电场力。

教师:我们上一节课所学的库仑力就是电场力的一种。

4. 场源电荷

产生电场的电荷叫做场源电荷。

教师:场源电荷就是我们刚才看到的那位散发着强大气场的明星。

5. 试探电荷概念

教师:我们如何知道隔壁的班花美不美?我们一般会怎么做?

学生:派一个人过去勘探一下。

教师:相似的, 如果我们要研究一个场源电荷的电场, 我们也可以派一个“人”去电场中感受一下, 这个派去的“人”我们称之为试探电荷。

教师:根据我们上节课所学的点电荷模型, 请大家讨论下试探电荷的条件。

引导学生回答:体积要充分小以保证点电荷模型成立。

教师:我们要勘探隔壁班花美不美, 可不可以派范冰冰去探勘下?

学生:不行, 因为范冰冰会影响班花自信心, 从而影响班花气场。

教师:同样的, 请大家思考我们派去勘探电场的试探电荷的电量有什么要求?

学生:试探电荷电量要足够小。

引导学生总结:

试探电荷有两个条件:

1.体积充分小, 小到与它和场源电荷的距离相比可以忽略不计, 以保证点电荷模型的成立。

2.电量需要足够小, 放入的试探电荷不影响原有电场的分布。

(以幽默生动的类比来引出场源和试探电荷, 以及试探电荷的条件, 易于学生理解和主动探究问题)

(三) 计算探究, 导入电场强度概念

教师:在场电荷Q形成的电场中A点, 请同学们根据上节课所学的库仑公式, 分组来计算试探电荷分别为+e, +2e, +3e时, 试探电荷所受的电场力大小, 以及F/q的比值。

学生通过计算发现:在电场中同一点, F/q这一比值不随试探电荷电量变化而变化。教师引导:F/q这一比值的大小反映了此点电场的强弱。

1. 电场强度物理意义

放入电场中某一点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度。用E表示。

教师:此公式中q为试探电荷的电荷量的大小, F为试探电荷所受电场力的大小。与库仑力计算时相同, 用绝对值计算, 电场强度E的方向另行注明。

3. 矢量性

电场强度是矢量。习惯规定电场中某点的电场强度方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同, 与负电荷在该点所受电场力的方向相反。

4. 单位国际单位制单位牛/库 (N/C)

5. 用比值法定义物理量的特点

教师:一朵花是否芳香, 与你去不去闻它, 闻花香的人高矮胖瘦有没有关系?

引导学生回答:花是否芳香, 与闻它的人没有关系。相似的, 用比值法定义的物理量与定义用量无关, 它反映物理对象的某种属性。比如这里, 电场中任一点电场强度E的大小都是由电场本身的性质来决定的, 与该点有无检验电荷或者放入的检验电荷q的大小无关。

教师:请大家回忆以前学过的哪些比值定义公式有相似的性质, 对比列举。

学生:R=U/I, R表示电阻阻电性强弱, 与两端电压及通过电流无关。

四、教学反思