《计算机控制技术在力学中的应用》课后感想（本站推荐）

第一篇：《计算机控制技术在力学中的应用》课后感想（本站推荐）

《计算机控制技术在力学中的应用》学习感想

和写很多其他的课后感想一样，我很有必要要简单谈一谈通过这门课我学到了哪些知识，从而证明我确实有认真听课，否则1500字的感想就无从依据了，而被当做胡诌那我就伤心死了。

“所谓自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象（如机器设备和生产过程）的某些（或工作状态）能自动地按照预定的规律变化（或运行）。”¹ 其实这一概念我们早已接触，比如楼道里的感应灯——白天不亮，到了晚上而且有人经过的时候才亮——只是它的原理与内在机制一直比较模糊而已。通过对这门课的学习，我知道了自动控制的基本过程：首先要有执行机构控制被控对象，其次要有控制器对信号做出反应，告诉执行机构该干什么，最后要有一个测量变送器，通过反馈回路，将被控对象的各个方面的具体信息传递给控制器。对于感应灯的例子，我认为灯的亮度是被控对象，光传感器和声传感器同时对外界进行感应，当环境光强小于某一设定值时即认为是晚上，然后光传感器发出类似于“是”的信号，一旦有人经过，声传感器检测到声音强度大于某一设定值，也发出类似于“是”的信号，两个“是”的信号作为依据令控制器（控制回路）向执行器（另一个控制回路²）发出“开灯”的指令，执行器使电路接通，然后灯就亮了。这样便实现了自动控制。除了对自动控制这一概念的理解，这门课作为我感觉比较轻松的科普类课还让我接触到了很多传感器。侯老师花了很长时间来讲传感器的工作原理并带我们进行了公式推导，可见传感器在控制技术这一块的重要性。传感器通常体积小巧，因而经常容易忽视。其实现在很多手机里都有传感器。我的手机里就有加速度传感器，所以才可以识别重力方向，自动旋转屏幕。力学中常用的传感器主要是电阻应变片，用于测量物体表面应变。事实上这颠覆了我对力学量的精度的看法——我本来以为应变应该是很难精确测量的，如要精确测量，至少得借助光学吧。然而电阻应变片却能很好使物体表面应变与电阻的应变同步，这让我十分诧异。如果有时间我还想仔细观察一下这种同步性。另外侯老师还着重谈到了放大回路。几乎所有的测量值都需要放大，因为实在是太小了，不便于分析。收音机里都有放大器。侯老师说苏联败给美国其中一个原因就是苏联花了很多精力放在电子管的发展，而美国人则发明了晶体管。这说明除了对信号的采集外，如何更好地处理并传递信号同样是非常关键的。

关于数/模转换（或者说D/A转换），我的理解是首先我们有这样一个需求，即我们用以处理数据的工具——计算机——迄今还只是机械的计算工具，无法处理我们习惯的模拟信号，因而我们只能将模拟信号转换为计算机所认可的数字信号，然后再进行分析。为了将采集到的模拟信号转换为数字信号，我们将其离散化，按时间间隔采样，并将数值依次记录下来。这里会有一个问题，即我们应按多大的时间间隔采样？如果间隔太短，采样过于频繁，则计算量大，耗时长，无法短时间内做出分析决策；如果间隔太长，样本过少，得到的信息不全，无法真实地还原模拟信号。香侬定理给出：为了使采样信号能完全复现原信号，采样频率至少要为原信号最高有效频率的2倍。这是一个很重要的结论，将使得我们得以自信地减小采样频率以提高工作效率。

最后我了解了控制系统与执行系统的分类与实现。这一方面与力学密切相关。主要讲的是控制系统。从类型上看，自动控制系统分为开环控制系统与闭环控制系统。两者的区别在于闭环在开环的基础上增加了反馈机制，拥有“纠错”的能力，因而实现更高的控制精度，当然结构也更加复杂，维护起来更加困难。采用哪种控制应当取决于需求。常用的控制运算方法大致有比例控制、积分控制与微分控制，通常我们把它们结合起来，形成PID控制。其实我认为这也取决于需求。

以上是我在这门课上主要学到的知识，其中也包含了我的一些个人体会。通过这门课，我感觉我对计算机控制技术有了初步了了解，对力学也有了更具象的认识，应该说是比较合格地达到了我对这门课的期望，希望以后可以更深入地学习并掌握这方面的知识与技能。

注：1.摘自讲义第一章前言部分。

2.我对内部电路部分还不是很清楚，如有错误还望侯老师见谅。

第二篇：计算机控制技术在钢铁厂中的应用

北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

北京化工大学北方学院毕业论文

论文题目：

计算机控制技术在钢铁厂中的应用

所在院系：

信息院

所在专业：

自动化

班

级：

自动化

姓

名：

2012年

05月

11日

北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

计算机控制技术在钢铁工业中的应用

前言

随着科学技术的迅猛发展,近几年来中国工业得到了高速发展,其中作为“工业脊梁”的钢铁工业更是发展迅速。计算机控制系统在中国钢铁工业的发展中起到了至关重要的作用，它作用于钢铁生产工厂中的炼焦过程控制，电力供应控制，炉温控制，钢材尺寸控制，生产自动化等各方面，降低了损耗并提高了生产效率，产出的钢铁品质更高市场竞争能力更强。

电炉在冶炼过程中，将产生大量的烟尘，造成严重的空气污染。为了保护生产环境和生态资源，对铁电炉的烟气进行治理，从废物资源的综合利用上看亦是十分有利的，既有环境效益和社会效益，又有明显的经济效益。

本设计取材于某企业电炉烟气净化项目工程实例，并截取部分功能（上位控制部分）。

参考文献

1马东 《带钢热连轧AGC自动厚度控制的应用与研究》 东北大学，2003 在轧钢企业当中,要着重解决由于厚度、宽度偏差,板形不良等问题.目前,板带材的厚度控制主要是指热连轧机组的厚度自动控制(AGC),实现AGC的整个控制系统分为三级，根据本钢热连轧厂轧机的实际运转情况,对厚度自动控制(AGC)的应用实际进行分析,并指出其影响因素,阐述了如何保证并提高AGC的功能使用和控制精度.热连轧机的厚度自动控制及其控制的数学模型的研究,是一项具有很强实际意义和工程使用价值的工作.它可以作为指导维护使用、优化革新轧机厚度控制系统的理论依据,达到板厚的有效控制,获得良好的厚度精度,较高的板坯成材率的目的.北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

2李岩 《钢冷轧厂制造执行系统》 大连理工大学，2008 制造执行系统(MES)作为企业上层事务处理(如ERP等)和底层工业设备控制系统(如DCS等)之间的中间桥梁，在生产计划的优化调度组织、生产过程的控制与改进、下达指令与收集实时生产数据、实现车间生产敏捷化等方面起着越来越重要的作用，该文对目前国内制造执行系统设计和应用进行研究分析的基础上，认真梳理了本钢二冷轧厂的生产工艺特性以及业务流程，针对制造执行系统中所涉及的面向对象的分析与设计，B/S三层架构，数据库关键技术进行了深入研究，并开发了本钢冷轧厂制造执行系统。

3董建伟 《坯连铸控制系统设计及控制参数优化研究》重庆大学，2007 热处理炉生产过程中一直是由人工操作来完成炉内燃烧控制，常使炉内温度动态响应和稳定性较差，不但影响产品质量，也不利于高精产品的开发，而且由于人工操作会造成空＼燃配比不当，炉内燃烧不完全，极大地浪费能源。该论文以杭州亚通特钢有限公司小方坯连铸控制系统为研究对象，分析原控制系统存在的问题，主要包括原系统无上位机监控界面、二冷水控制方式和模式落后、切割系统控制不当、模板预留量不够等问题。根据控制系统设计的基本要求和实际的需要重新配置新的控制系统。

4汤梅《热处理炉自动控制系统》 重庆大学，2007 论文针对重庆三钢公司热处理炉，提出自动化控制改造方案，构建了热处理炉自动控制系统，包括可靠的计算机系统、输入输出智能模块及Windows2000、全中文工控组态软件、现场检测及调节仪表；同时在控制过程中采用合理的空燃比，使其充分燃烧，既能达到最佳的加热质量，又能达到节能降耗目的。并重点分析设计了如何解除热处理炉温度的滞后性问题。

5丁杨 《铁厂供配电的特点和综合自动化系统的设计与实现》 安徽大学，2006 该文以宝钢三热轧带钢工程供配电综合自动化的工程实例为例，详细描述了钢铁厂供配电综合自动化系统的组成、设计功能及设计原理。本系统由两大部分组成，设置监控层后台监控系统和间隔层保护、测量、控制装置, 详细分析了钢铁厂供配电系统的特点，以及其与电力系统的不同点，并以此为根据提出了供配电综合自动化系统的基础功能要求，在工程实例的中特别论述了其相应的特点和特殊需求在设计中是如何实现的。北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

6张君霞 《高炉上料控制系统的研究》 西南交通大学，2007 上料控制PLC和设置在槽下操作室的工控机组以及现场设备通过Profibus现场总线组成高炉上料控制系统，并与高炉其它控制系统通过工业以太网组成高炉自动控制系统。该控制系统克服了传统的继电控制系统的不足之处，使控制更精确，工作效率更高，可靠性更好，故障率更低，从而使高炉生产的技术层次和经济指标大幅提高。

7周志建 《滚切式双边剪夹送辊的同步控制系统研究及实现》 中南大学, 2006 论文针对钢铁厂板材精整线上的关键设备——滚切式双边剪，研制出一种通用的基于多电机同步控制理论的全数字式夹送辊同步控制系统，实现对夹送辊的实时同步驱动控制，提高系统的可靠性和板材的剪切质量。同时，这种基于现场总线和电流同步的全数字式同步控制系统对双边剪之类的控制对象具有通用性，对旧双边剪机组控制系统的改造具有启发作用。

8樊海峰 《基于平整钢铁制造的工业控制系统的研究与应用》上海交通大学，2005 论文介绍了整个工业控制系统在当今社会的现状，分别介绍了在三电一体化和嵌入式系统，以PC 为基础的分布式控制系统和现场总线，先进控制和智能控制技术的应用这几个方面的实际情况和发展前景，并着重说明了PC 为基础的分布式控制系统和现场总线的支持集成和开放的实际使用价值。

9梁丽中 《酸洗生产线中闪光焊机控制系统研究》 河北工业大学，2008 该文从消化吸收国外先进闪光焊机入手，分析了闪光焊接参数的选择，针对闪光焊接中的技术难点，详细分析了闪光焊机的主电路控制单元，液压控制系统和焊机速度送进系统。在文章的最后，还对闪光顶锻过程进行了控制优化，并进行了仿真研究。仿真结果表明：闪光阶段的控制优化方案能显著提高送进速度的跟踪特性；顶端阶段的控制优化方案具有更快的动态响应速度和更好的稳态性能，且超调小、控制精度高。

10王罡 《马钢机制公司生产计划计算机管理系统开发研究》 同济大学，1996 该文综述了多品种小批量生产型企业的生产计划方法.结合软件工程理论,按照管理信息系统的开发方法,进行了马钢机制公司“生产计划计算机管理系统”的开发工作.北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

首先,在分析实际需求的基础上,建立了系统总体信息流的结构.然后,论证了系统的硬、软件配置,同时,进行了系统分析,建立了系统的数据流程图.其次,设计了系统的软件模块结构,给出了相应说明.再次,介绍了编程、调试与现场投运的有关情况.最后,总结了项目开发的成就及存在的问题.现场投运表明,该文所完成的系统开发工作是有效可行的.11 董志奎，戚向东，岳晓丽，连家创，张文志《Proceedings of the 29th Chinese Control Conference》 INDUSTRIAL CONTROL COMPUTER，2008年21期

主要介绍了1780热连轧机板形控制系统的设计及应用和780热连轧生产线生产的钢种、规格、主要工艺设备、技术参数和采用的先进技术.着重介绍了热负荷试车过程中通板钢种和规格的选择、通板主要技术参数的确定、通板方案的确定、产品规格扩展和最终产品质量验收等方面的经验

12公维娥，张新宁，徐舟《Application of Computer Control in Steel Sintering Formula》

主要介绍了烧结自动配料计算机控制系统的三电一体化设计思路和设计特点,主要包括仪控设计、计算机控制系统设、电控设计以及控制功能的实现，对系统在使用过程进行了分析,并介绍了相应的改进措施.改进后的系统在生产中取得了较好的效果,产品指标得到了显著的提高。

13李军，刘桂萍，田海《Automatic Control System to Sintering's Compound》 Industrial Control Computer，2011年24期

主要介绍了张店钢铁厂新区烧结自动配料计算机控制系统,主要包括电气控制设计原理、系统的软件配置与组态以及控制功能的实现。吴家凤《ON SOME TECHNICAL PARAMETERS OF COKE CALCINATION ROTARY KILN AND DESIGN CONCEPTION OF CONE ROTARY KILN》CARBON TECHNIQUES，2012年1期

通过对焦炭煅烧回转窑的一些设计和运行参数的讨论,论述了锥形回转窑的设计及其使用的可行性和优越性。

15R.Gillingham 《 Challenges presented to BOF operating department 北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

during startup of window-based control system》 Iron & Steelmaker，1996年23期

在生产及管理上除了要求它给初轧机加热出适于轧制的温度均匀的钢锭之外，还要求它在保证烧钢质量的前提下，稳定烧钢工艺，降低煤气和耐火材料消耗，把炼钢厂断续送来的钢锭变成均衡的钢锭流，按轧制拍节提供初轧机。

技术指标

1、进行系统主电路的设计和控制电路的设计。

2、主设备的选择和具体型号的确定、电器元器件选型以及具体型号的确定, 各类导线的选择及布线的设计。

3、进行可靠性、安全性和可行性分析，编制线号。

4、电气线路必要的安全保护。

5、两台315KW风机,10台3.5KW除尘电机，一台22KW罗茨风机和1台同功率的加密风机，27个卸灰阀、1个烟道反吸阀1个混风阀构成。另外，还有大量的现场传感器信号，各部分由设在电气控制室的PLC集中控制。

一级机的主要任务是根据二级机设定的参数完成轧制过程的控制、数据采集等功能，主要由17台MAC柜、16台I/O柜、操作员站、工程师站组成。根据控制对象的不同，MACDS控制器分为3种：3台顺序控制器(SR21、SR30和SR31)，7台过程控制器(PR01、PR02和PR11～PR15)和7台主传动控制器(MR40～MR46)。各控制器的功能见图1。工程师站和操作员站用于轧制过程的状态监视、人工干预和系统的开发维护。

过程控制机采用2台DEC公司的VAX-4105A计算机，它们互为热备份，通过以太网将2台VAX机和二级机的其它设备连接在一起，用WestnetⅡ高速数据通道实现和一级机之间的通信。它主要完成以下功能：原始数据输入和管理；对待轧、正轧、已轧的钢卷进行跟踪；轧制过程数据的收集和处理；数学模型预设定计算；轧制过程的自学习；操作、维护画面的显示；各种工程报表、质量报表和生产报表的生成和打印。

由于一级机和二级机中所使用的数据格式不同，因此，每隔0.1s，I/O监视器将这些一级原始数据传送到二级机MillI/O内存缓冲区时，要进行工程单位转换，以备二级应用程序使用。数据传送和转换完后，I/O监视器触发轧机事件监控，特殊数据收集和其它数据收集，以存取MillI/O内存缓冲区中新刷新的数据，这种触发北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

方式能够有效地防止数据滞后，使得应用程序同MillI/O中的数据保持一致。轧机事件监控子系统(MEM)监控从一级来的信号(例如机架校正完毕，钢卷甩尾完成等)，MEM给事件监视动作分配器(EMAD)送出一个表示事件被检测到的进程内部信息。

对于它接收的每个事件，EMAD给一个或多个应用程序送出进程内部信息请求它们执行相应的动作，应用程序响应该事件将返回一个信息给EMAD表示动作完成，EMAD可能接着给其它应用程序送出进一步的动作请求，如此建立基于一个初始事件的动作链。

应用程序使用的过程数据存储在几个数据库中，3个主要的数据库由数据库服务器子系统(见图2的右上角)来维护，所有要从数据库中请求数据的应用程序给相应的服务器送出一个进程内部信息，以请求所希望的数据。服务器将给正在等待的应用程序送一个包含被请求的数据在内的进程内部信息，如果一个应用程序要从几个数据库中请求数据的话，将重复“发送－等待－接收”序列。

如果服务器不能给应用程序返回所请求的数据，就产生一个错误信息，应用程序给报警子系统(见图2右下角)送一个进程内部信息，表示产生一个错误。

当系统在线的时候，Failover故障切换子系统通过以太网周期地将所选择的数据库和内存缓冲区数据传送到后备计算机中，使得2台计算机的计算环境完全一样。当在线计算机出现故障时，备份计算机立即投入运行，保证整个控制系统不受影响。

当二级机没有同一级机通信，并且没有控制轧钢时，软件训练子系统模拟大多数一级机的信号，使得二级应用程序能够运行，以用于测试和演示的目的。

由此可见，冷轧过程控制机的软件以事件监视动作分配器EMAD为核心，由EMAD启动各个模块，完成相应的动作。

冷轧数学模型是整个控制系统的核心，模型设定的精度决定了控制系统的控制精度。它根据热轧来料状况和冷轧目标厚度要求，计算出穿带期间和稳态轧制期间所需要的各种参数，通过网络传送到一级机，一级机根据这些设定值，控制和调节轧制过程中的厚度、速度和张力等参数。

稳态设定计算的目标为：在不超出轧机设备限制条件，满足用户所要求的轧制规范，保证冷轧成品出口厚度的前提下，给出各机架马达负荷均衡分布状态下的最大轧件秒流量，并通过自适应学习的修正，尽可能地计算出轧制控制参数。

穿带计算的任务是给出最佳穿带辊缝，从而达到穿带顺利，过渡状态平稳和头部超差长度尽可能小的目的。北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

数学模型根据原始数据、轧制规范、轧机状态数据、自学习因子等参数，经过复杂的计算，得出本卷的轧制规程数据，经过整理下装到一级机。钢卷轧制时，开始收集轧制数据，甩尾时计算自学习因子，以便用于轧制处于同一变形参数组的下一块钢卷。数学模型计算的原理如图3所示。冷轧模型由4个部分组成：规程计算；预设定给定；数据收集；自学习。

总结

随着科技的发展，钢铁工业已经进入自动化智能化时代，然而我国的钢铁工业自动化智能化还相对落后，在钢铁工业中需加大对计算机控制系统研究的投入。钢铁工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染的必由之路，计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分，它代替人的思维成为钢铁工业设备及工艺过程控制、产品质量控制的指挥和监督中心。钢铁工业生产过程的计算机控制系统，随着计算机的进步、工业生产工艺过程控制要求的提高和生产管理的完善而不断发展。

北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——计算机控制技术

第三篇：力学在新材料开发中的应用

力学在新材料开发中的应用

专业：交通工程

姓名：徐庆达

学号：201010615071

一、生活中的各种新材料 化学材料：

导电纤维——PACF导电腈纶短纤维、导电腈纶纱线

PACF纤维可以以0.55～5％的比例与普通的纤维混纺，再通过常规的纺织工艺，研发出永久型的抗静电产品，广泛应用于石油、化工、军工、航空、交通、海运、电子、药材、卫生、橡胶、塑料、计算机机房等。

SH－D导电粉

SH－D导电粉对材料通过活性处理及导电因子的掺杂处理，使在基体表面形成牢固的导电层，从而使该系列材料具有持久的导电性。可用于橡胶、塑料、外涂层、是一种理想的导电、抗静电产品添加剂。抗菌添加剂

在纳米材料的基础上采用络合包裹的方式将活性银离子包入内部，使其具有一定的催化氧化作用和缓释作用达到抗菌的效果。

SH－Ti抗紫外添加剂

具有优良的户外耐久性能和抗紫外线能力。可以用于橡胶、抗紫外塑料、薄膜及其制品、油漆、抗紫外纤维、防晒化妆品领域。该产品对250～380nm的紫外光有很强的吸收作用，全面抵御UV－A、UV－B对人体皮肤的伤害，而且无毒、无味、对皮肤无刺激，能够保持原有材料的色泽，具有良好的亲水性和亲油性，在有机溶剂和塑料中表现良好的分散性。

纳米是长度单位，大小为十亿分之一米（10-9m），纳米材料是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。当材料的颗粒达到纳米级时，材料的性能会发生显著的变化。

纳米材料物理性质的变化

一、纳米材料对光的反射能力变得非常低，低到小于1%；

二、机械、力学性能成几倍增加；

三、其熔点会大大降低（如金的熔点本是1064℃，但2纳米的金属粉末熔点只有33℃）；

四、有特殊的磁性（如20纳米的铁粉，其矫顽力可增加1000倍）。

纳米材料的用途 1． 纳米结构材料:

包括纯金属、合金、复合材料和结构陶瓷，具有十分优异的机械、力学及热力性能。可使构件重量大大减轻。2． 纳米催化、敏感、储氢材料：

用于制造高效的异质催化剂、气体敏感器及气体捕获剂，用于汽车尾气净化、石油化工、新型洁净能源等领域。3． 纳米光学材料：

用于制作多种具有独特性能的光电子器件。如量子阱GaN型蓝光二极管、量子点激光器、单电子晶体管等。4． 纳米结构的巨磁电阻材料：

磁场导致物体电阻率改变的现象称为磁电阻效应，对于一般金属其效应常可忽略。但是某些纳米薄膜具有巨磁电阻效应。在巨磁电阻效应发现后的第6年，1994年IBM公司研制成巨磁电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍。

5． 纳米微晶软磁材料

用于制作功率变压器、脉冲变压器、扼流圈、互感器等。6． 纳米微晶稀土永磁材料

将晶粒做成纳米级，可使钕铁硼等稀土永磁材料的磁能积进一步提高，并有希望制成兼备高饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料。

三、超导材料

1911年荷兰科学家用液氦冷却水银，当温度下降到-269℃左右时，发现水银的电阻完全消失，这种现象就称为超导电性。这样的材料称为超导材料。

超导体电阻突然消失的温度称为临界温度（Tc)。在临界温度以下时，超导体的电阻为零，也就是电流在超导体中通过时没有任何损失。

1997年，我们研制的超导材料的零电阻温度已达到134K，处于世界先进水平。超导材料的应用前景非常宽广，若用来输电可大大节约能源和材料

2011-4-17

第四篇：游泳技术中的力学

游泳技术中的力学

摘要：凡涉及水环境的运动项目，运动员都不可忽视水的一条最重要的自然属性——水是一种流体。在物理学中，研究流体宏观运动的这部分力学称为流体力学。它又可以流体静力学和流体动力学，游泳项目因其必要的水环境与流力学有着不可分割的关系体。好的运动员不是改变水的流体属性，而是借助于水中的各种力来实现自己的水中活动。

关键词：流体力学

游泳技术

划水

阻力

推动力

任何一种体育运动最合理最完善的程度，都必须依照一定的基础原理进行分析并加以应用，游泳作为一项大众化的体育项目也是如此。流体力学是游泳技术力学分析的理论基础。在游泳技术中，运动员受力情况分析是较为复杂的这也是为什么游泳中有佼佼者，也有人却不尽人意。理论与实际存在一定的差异、复杂的受力情况、个人的因素等就把运动员的有用水平分成三六九等。

要想分析游泳技术中的力学问题，首先了解一下水的自然属性：（1）水的压力

水有压力。当人在水中是，如果水的深度超过胸部，就会明显感觉水的压力存在，因为，此时人在水中呼吸变得完全不同于平时在陆上呼吸那样轻松自如，尤其在吸气时感到费力。这种现象就是水的压力在起作用这是水的压力带来的不利之处。在水的压力带来呼吸调整问题的同时由于压力相关的压强为运动员提供了在水中漂浮的条件，根据压强P深度h水的密度ρ之间的关系，即P＝ρgh，上下表面的压强差形成的压力差把人在水中托起。

（2）水的流动性

水具有流动性。在物理学中，运动是相对的，以运动员为参照物，在游泳过程中，人与水之间由于划臂、蹬腿等动作产生相对运动，在水受到力的作用是会给人以反作用力，在力的作用下两者产生性对运动，流速的大小产生不同压强，由于压强差造成的压力差推动运动员运动。

（3）水的密度 密度是某种物质的质量和其体积的比值。其数学表达式为：ρ＝m／v，由于水的密度与人体相近，根据浮力公式：F=ρgv，所受浮力与重力相近。在产生的因运动造成的力的作用下，人可以把部分需要部位露出水面，完成简单换气。换气过程中身体露出水面的情况与人体当时受力有关，吸气前由于手脚划水作用改变原来受力平衡，使得头部露出水面。在吸气时胸腔变大，浮力变大，这是重力与浮力重新达到平衡。

在游泳过程中，要想取得好成绩不仅要了解水的属性，还要对力加以利用和克服： 1.阻力

游泳没有走得快，与跑更无法相比，空气与水对人体运动阻力的比值是其重要成因之一。这其中的主要原因是水的密度大约是空气的1000倍。不像跑步、骑自行车或者其它常见的人类运动形式可以将肌肉的大部分能量转换成前进运动,我们游泳时几乎要消耗90%多的能量去克服液体的阻力.当然,水的密度也多少能给我们提供一些昂首翘尾的机会,这意味着我们可以或深或浅地在水面漂浮,但是这要取决于我们身体的胖瘦比例和肺活量的大小。“同一物体在同样的速度下运动，水的阻力比空气阻力大800多倍。”空气阻力是水阻力的八百分之一。认知这种阻力差，变换手掌划水角度，减少水的阻力，增加游进动力，是提高泳速的关键。

（1）迎面阻力指的是，游泳前进时为了排开身体前方的水，而在迎面受到的阻力。这种阻力是游泳时的主要阻力之一。克服这种阻力的方法，就是尽量将身体成流线型。在这里，举一个最简单的例子。初学蛙泳的人，经常会犯一个毛病，就是：收腿时大腿往肚子那里收。这是完全错误

图1

的，因为这样做破坏了流线型，让大腿成为前进时巨大的迎面阻力。正确的做法是小腿往屁股后面收。

（2）

摩擦阻力是水流过身体时，与身体摩擦而产生的。实验证明，高速运动的物体，如飞机等，摩擦阻力起重要作用。而对于象游泳这样的低速运动，摩擦阻力起的作用很小。所以，有些运动员剃光全身的毛，想以此减小阻力，其实并没有实验上的根据。现在有很多运动员穿鲨鱼装，性质也是这样。

（3）旋涡阻力是指，水在填充身体前进以后留下的空间时，产生的旋涡对身体的阻力。这也是游泳时主要的阻力之一。这种阻力，在很多情况下，表现为浪花产生的阻力。克服这种阻力，也是尽量让身体成为流线型。有的人游泳时，身体不是平着的，而是竖的或者斜的。这样做，迎面阻力很大，旋涡阻力也很大，所以是不正确的。物体前面的形状越不好，（非流线型），受力就大，物体后面的形状越不好，漩涡就越多，压力就越小，物体前后的压力差越大，所受的形状阻力（也称漩涡阻力）越大。因此，在游泳时保持身体的图2

流线型是非常重要的。在出发和转身后的滑行中，身体要保持平直和一定的紧张度，做好流线型，以减少漩涡阻力（图2）。蛙泳应先伸臂再蹬腿。让手臂接近伸直，做好流线型再蹬腿，不要屈臂在胸前或伸臂同时蹬腿。另外，蹬完腿应拼拢伸直，不要弯曲分腿。爬泳、蝶泳、仰泳打腿时要伸直脚面，勾着脚都会在身后出现大面积的漩涡。

根据阻力公式

我们知道，游泳速度增加一倍，则阻力相应增加4倍。这是在推进阻力面积和正面阻力面积不变的情况下得到的结论。实际上运动员游进速度提高时，手臂上的转动点位置也随之下降，这时推进阻力面积和正面阻力面积的比值也发生变化。如果转动点在肘部时，推进阻力面积与正面阻力面积之比是1：3，当运动员速度提高一倍时，手臂上的转动位置由肘部降到腕部，这时的力量与速度关系就会很好的体现，可见提高游泳速度不仅要有力量上的优势，在水中的姿势也有很大关系。同时也告诉我们，在向前做有效划水的准备动作时，不要过猛过快，如蛙泳向前伸臂，和收腿时，不能过猛过快，在爬泳、蝶泳、仰泳打腿时，不要主动向前弯曲小腿来打水。以免增加阻力。另外，游泳时，匀速地前进，阻力相对要小些。爬泳和仰泳中，当一臂结束划水前或正结束划水时，另一臂即开始划水，使前进速度比较均匀。而蝶泳则不然，两臂同时划水，不同时向前移臂，有“时快时慢”的情况，要费很大的力量去克服惯性。这就是爬泳、仰泳要比蝶泳游得快些和省力的原因之一。

2.推进力

所谓推进力顾名思义，就是推动前进的动力，在游泳过程中，运动员为了在水中前进通过相关部位的活动与水产生相互作用力，在水对人产生反作用力的情况下，人借助于这个反作用力在水中前进，水的反作用力就是人的推进力。那么在游泳比赛中，推动力就是运动员前进的动力，这也是决定前进速度的另一个重要因素。“因为游泳运动员不能把脚支撑在地面上，所以髋部就不能起到鞭把的作用,达不到使力量集中一点推动整个身体的实质目的。当我们以最大效率游泳的时候，躯干轴向转动推动在移

图3

臂的手臂前伸入水，同时也驱动另一只手臂向后推水。”推动力与阻力两者共同作用在运动员身上，在二力的合力作用下运动员有了改变运动状态的能力。

根据牛顿第三运动是定律，作用力和反作用力的大小相等，方向相反。我们在向后作有效划臂、蹬（打）腿时，要尽量加大投影截面，和加快速度，这样能获得更大的反 作用力，即向前推进力。例如蛙泳在向后蹬水的面积（而不是用脚底去蹬水）。而且蛙泳蹬腿，爬、仰、蝶泳打腿，都是用大腿带小腿做“鞭打”的动作，一方面力臂长，费力大而划水的效果差（图3）。这是因为直臂划水，会产生与前进方向不一致的分力，这个力不是推动前进，在爬泳，蝶泳中，造成身体上下起伏，而在仰泳中产生左右摆动。而高肘 图4 屈臂划水，使手掌和前臂形成最有效的划水面和合理的划水方向，并加长了有效的划水路线，从而取得最大的推动力。（图4）最不好划水动作是沉（拖）肘反作用力大小相等，方向相反这一定律看，游泳时，应直线向后划水，但事实在实际中几乎找不到一个完全直来直去划水的优秀运动员。这是因为水是液体，是可以移动的支撑物，划水时，水对手产生反作用力的同 时也随手向后流动，手再沿着直线划这股还在向后流动的水时，就如逆水游泳一样，效果就越差。而曲线划水，就同民间摇橹船的橹一样，曲线划水，可以不停地对着相对静止的“新水”给以作用，而得到支撑反作用力。可见，曲线划水虽然会有分力，但比起“划空”，推进力还是要大得多。屈臂划水，因为小臂和手掌的对水面不好，划水面太小，划不到水。从作用力和 结尾：在游泳过程中，技术占有关键地位，良好的游泳技术在很大程度上让人节省体力，减小阻力，增加推动力。但是在游泳时，人除了要很好的掌握自身熟悉的技术因素外，还要关注与水环境的因素，在不同的水环境下，要有针对环境所独有的特殊因素，例如：游泳池中的静水环境和江河中的动水环境，根据当时特有的条件在节省体力的情况下达到自己所希望的目的。文献：

1.J Y 康西尔曼 游泳的力学原理 1974 2.张志田 贾玉瑞 温仲华 游泳技术原理 1990 3.汪曦永 凡时芳 由中国游泳悉尼奥运失利引起的思考会 2001（02）4.伊协远 马晖扬 庄礼贤 流体力学多层次课程体系建设与教育改革【J】教育与现代化 1990年02期

5.刘福锦 刘强 吕丽 天津体育学院报 2001 第3期 6.薛乃树 物理教学探讨：中教版 2004 第8期

第五篇：多媒体教学在建筑力学教学中的应用

摘 要： 建筑力学课程理论性强，内容缺乏趣味，按传统教学方法教学，效果不理想。而教学过程中的多媒体使用 ，能激发学生的学习兴趣，在一定程度上提高了教学效果，但也存在一定的弊端。本文提出了在建筑力学的教学过程中使用组合教学的方法，能有效的提高教学效果。

关键词： 建筑力学；多媒体教学；组合教学；教学效果

The Application of Multimedia Teaching in Mechanics of

Construction

LI Jian-hua SU Fang

(College of Water Conservancy and Civil Engineering, Xinjiang

Agricultural University,Urumqi, 830052)

Abstract: The mechanics of construction curriculum is very

theoretical, and the content is short of interest.Teaching

with the traditional teaching methods, the effect is not

ideal.However, the use of multimedia in teaching process, can

not only stimulate student's study interest, but also enhance

the teaching effect in the certain extent, despite of some

certain maladies.In this article, we proposed the method of

using combination teaching in the teaching process of

mechanics of construction, which can effectively enhance the

teaching effect.Key words: mechanics of construction ； multimedia teaching ；

combination teaching ； teaching effect

建筑力学是建筑类专业学生必须学习的一门专业基础课。但是，建筑力学课程理论性强，内容缺乏趣味。按传统教学方法教学，常常是教师讲得很投入，但教学效果却不很理想，其根本原因是学生缺乏学习力学的兴趣。兴趣是最好的老师，是求知欲望的动力源泉，学生只有对建筑力学产生浓厚的学习兴趣，才会想学、爱学，才能学好。培养学生学习力学的兴趣，是提高教学效果、完成教学任务的关键。而多媒体教学可借助计算机的帮助模拟演示出生动、丰富的画面 , 具有良好的动态效果 ，能在一定程度上提高学生的学习兴趣，使教学者、教学媒介和教学成果达到三位一体的有机统一。教师在教学中调用一些专用软件进行实验仿真 , 使学生能够直观形象的看到从现实世界中抽象出的力学模型，使专业基础课与专业课有机的结合 , 为专业课的学习打下坚实的基础。在建筑力学教学中使用多媒体必须注意的问题及其应用效果

1.1 在建筑力学教学中使用多媒体必须注意的问题

(1)在教学中，使用多媒体的时机要适宜。应该利用多媒体展示的是教学内容的重点、难点，如果一味地追求整个课堂使用多媒体，会导致多媒体成为教学的干扰因素。而在讲解例题时，最好使用板书，使学生有一个思考的过程，以培养其思维模式，并加深其对重点、难点的理解。

(2)注意多媒体教学信息切换的速度。如多媒体的教学信息切换速度过快 ，使得学生无法跟上教师的讲课进度，从而造成学生“课上看热闹 , 课后没印象”，记忆不深的结果。

(3)多媒体在丰富表象方面具有很大的作用 , 但是表象不能代替经验 , 因此不能忽视语言逻辑的作用 ，要注意发展学生的想象力和思维能力。

1.2 在建筑力学中多媒体教学的应用效果

(1)信息来源集思广益。在建筑力学的教学中应用多媒体时，课件的文字、图形、图片规范清晰，教学内容规范 ，并且以成熟的教案、讲稿为蓝本 , 由优秀教师和有经验教师集体制作，既继承了他们的宝贵经验和成果 , 又综合了他们的教学优点 , 有效地提高了整体教学水平，使学生对所学内容产生了

“难点不难，疑点不疑”的良好效果。例如：几何组成分析一章，应用多媒体教学，动画模拟出各种几何体系，使学生直观、形象地了解了构件的组成，取得了良好的教学效果。

(2)信息量大 ，教学效率高。在建筑力学的教学中应用多媒体，能节约许多在黑板上作图和书写的时间，将节约出来的这部分时间进行习题的讲解与讨论，既加深了学生对内容的理解与运用，又提高了分析和解决问题的能力，激发他们思维的创造性，从而有效地提高了教学效率，加强了教学效果。

(3)信息表象直观。对传统教学难以奏效的内容 , 如语言文字难以表达 , 学生难以理解的形式与关系 ，较为复杂的变化过程等 ，可借助多媒体的动画模拟、局部放大、过程演示等手段予以解决。例如：约束中的铰支座、梁的弯曲变形等，可以用动画的形式将板书无法表示的空间物体及状态改变的过程清晰的演示出来 , 并简化出力学模型，使学生既容易接受，又降低了教师的讲授难度 , 而且还大大提高了学生的学习兴趣。

(4)能与实际有机的结合。教师在教学中调用一些专用力学软件进行实验仿真 , 既演示了实验现象和结果 ，又介绍了软件运行的环境和功能 ，而学生则可以学习、掌握软件的使用，通过应用这些软件去解题、设计、仿真，并使其对专业基础课（如钢筋混凝土结构、钢结构等）有一个初步的认识和了解，从而与专业课有机的结合起来。

(5)“教”与“学”的互动。传统教学一般来说主要以单向的教学为主 , 学生通常是被动接受的 , 不易发挥其主观能动性, 而多媒体教学可以弥补这个不足。在多媒体课件制作中 , 建立起友好的界面 , 通过人机对话实时处理教学信息 ，不仅激发了学生学习的积极性与主动性，而且启迪了学生思维的创造性 ，在培养学生自学能力的同时也提高了学生处理实际问题的应变能力。注重多媒体教学与传统教学的组合教学设计 , 优化教学效果

在建筑力学教学中，注重多媒体教学与传统教学的组合教学 [1] 设计。组合教学是指在课堂教学中 ，根据教学目标和教学内容要求 , 合理地选择和应用多媒体教学方式与传统教学方式 , 组成一个双向传播途径的教学模式 ，从而达到良好的教学效果。组合教学在运用教学媒体时必须根据教学目标分析各种教学方式的特点与功能 ，有针对性的选择，在教学设计中进行良好的组合 ，并且必须准确选择和把握教学方式在课程中的最佳作用点。所谓最佳作用点就是在教学过程中 ，最适合发挥教学媒体作用的教学环节与具体教学内容 [2]。组合教学不仅包括现代教学的媒体，例如计算机、投影机等 ，而且还包括传统教学中的板书、讲述等个人媒体。不同的教学方式具有不同的性质和作用 , 在教学过程中显现和传递的教学信息各有所长 , 能否充分发挥教学媒体的优势 , 关键在于组合设计 , 即根据学科性质、内容和目标 , 有效的组合 ，并在教学过程中灵活实施。多媒体的组合教学设计方法的理论是“学习内容——教学目标的二维层次模型 ” [3]

。建筑力学从教学内容来看 , 可分为五个方面的学习，即认知学习、概念的学习、技能的学习、原理的学习和解决问题的训练 ，不同的教学内容可有针对性的选择不同的教学媒体。认知和概念的学习是指了解前人的经验并掌握 ，具有继承性。这时教师的任务主要是讲授 , 学生的任务主要是记忆。可考虑的媒体有 :

利用多媒体动画展示已有的建筑结构，并从中抽象出力学模型，教师通过板书讲述和讲解力学模型与基本概念等；技能的学习是指操作性教学。包括实验和解答习题，这时指导教师的主要任务是示范操作 , 学生的任务主要是操作练习。可考虑的媒体有 :

教师的讲述和讲解、板书等；原理的学习主要是指思维教学。这时教师的任务主要是引导 ，学生的任务主要是思考和建立思维模式。可考虑的媒体有 :

教师的讲述、多媒体课件等等；解决问题的训练是指应用教学。这时教师的任务主要是引导学生从现实生活中找出问题 ，运用已学的知识建立出合理的力学模型，并通过理论来解决问题。从上面的分析我们可以知道不同的教学内容应选择不同的媒体。因此在进行多媒体教学之前, 应对所教的每一堂课的内容进行教学设计 , 根据教学对象、教学内容，选择合理的教学媒体 ，优化教学效果，只有注重组合教学设计才能充分利用多媒体资源 , 提高教学效果。结束语

在建筑力学的课堂中运用多媒体教学是一种必然趋势。它不仅有利于加强教学的时代性、竞争性和开拓性 ，而且也有助于培养学生的创造性思维 ，激发其学习的积极性和主动性，对他们今后成为高素质的人才有着重要的作用。但我们在建筑力学的课堂中运用多媒体进行教学不能盲目的赶潮流，应注重多媒体教学与传统教学的组合教学设计，使之达到良好的教学效果。

参考文献：

[1] 马 玲.多媒体组合教学设计与多媒体软件设计 [J].中国电化教育，1996,（5）:17-18

[2] 刘 全.浅谈多媒体教学过程中存在的问题及对策 [J].武汉市职工医学院学报，2001，（12）

1988.35-38 [3] 历以贤 ．教育学原理 [M] ．北京 ：北京师范大学出版社，