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力学知识在日常生产、生活和现代科技中应用非常广泛,主要有(1)体育运动方面:如跳高、跳水、体操、铅球、标枪等;(2)天体物理方面:如天体的运行、一些星体的发现、人类的太空活动等;(3)交通安全方面:汽车制动、安全距离、限速等。
1.重力的应用
我们生活在地球上,重力无处不在。如工人师傅在砌墙时,常常利用重锤线来检验墙身是否竖直,这是充分利用重力的方向是竖直向下这一原理;羽毛球的下端做得重一些,这是利用降低重心使球在下落过程中保护羽毛;汽车驾驶员在下坡时关闭发动机还能继续滑行,这是利用重力的作用而节省能源;在农业生产中的抛秧技术也是利用重力的方向竖直向下。假如没有重力,世界不可想象,水不能倒进嘴里,人们起跳后无法落回地面,飞舞的尘土会永远漂浮在空中,整个自然界将是一片混浊。在讲授重力时,要让学生展开热烈的讨论,充分挖掘学生的想象力,知道重力与我们的生产生活实际密切相关。
2.摩擦力的应用
摩擦力是一个重要的力,它在社会生产生活实际中应用非常广泛。如人们行走时,在光滑的地面上行走十分困难,这是因为接触面摩擦太小的缘故;汽车上坡打滑时,在路面上撒些粗石子或垫上稻草,汽车就能顺利前进,这是靠增大粗糙程度而增大摩擦力;鞋底做成各种花纹也是增大接触面的粗糙程度而增大摩擦;滑冰运动员穿的滑冰鞋安装滚珠是变滑动摩擦为滚动摩擦,从而减少摩擦而增大滑行速度;各类机器中加润滑油是为了减小齿轮间的摩擦,保证机器的良好运行。可见,人类的生产生活实际都与摩擦力有关,有益的摩擦要充分利用,有害的摩擦要尽量减少。
3.弹力的应用
利用弹力可进行一系列社会生产生活活动,力有大小、方向、作用点。如高大的建筑需要打牢基础,桥梁设计需要精确计算各部分的受力大小;拔河需要用粗大一些绳子,防止拉力过大导致断裂;高压线的中心要加一根较粗的钢丝,才能支撑较大的架设跨度;运动员在瞬间产生的爆发力等等。
可见,物理力学知识生产和生活实际中是很有用的,从宇宙天体到微观的分子、原子处处存在着各种各样的力,教师只要将课本知识与生产生活实际有机地结合起来,就能极大地激发学生的学习兴趣,从而培养他们树立崇尚科学、研究科学、应用科学精神。
常做的一道题,自行车前轮跟后轮摩擦力的方向跟大小问题,
还有汽车的启动制动过程中的摩擦力,轮胎用什么样的材料,多大的半径,什么样的路面情况(干燥,潮湿,雨雪天气……),用多大的马力启动车子消耗的能量最少,最节能环保,
这些可以从理论上列出方程求解,
大概的格式:
1,研究内容,
2 研究目的,
3 做出情况的假设(比如汽车重多少,与地面的摩擦系数是多少……)
4 各种情况的求解,(列方程求解)
5 结果分析
6 心得体会,
应用前景
1.从事地质类专业勘查
以科研工作为主要方向,通过各种地球物理方法从事地质研究。包括复杂地质条件下大型岩体工程稳定性分析的理论与方法;地震正反演及地震数据处理中的热点问题研究;重大工程建设和城市发展中的环境工程地质问题;灾害环境下重大工程安全性问题的基础研究;滑坡形成机理与预测预报等。可以到地质调查局、海洋局等相关单位就职或科研院所,大专院校做相关的研究,教学工作。
2、预测自然灾害
利用各种数字地震台网和台站观测数据为基础,结合重力、形变等地球物理观测手段,通过震源运动学与动力学、近断层地面运动和重力变化场等方面的研究,为地震发生机理研究与地震预测提供理论指导。开展工程与城市防震减灾基础理论和应用技术研究;开展地震区划理论研究,编制地震区划图;开展强震观测、震害调查场地勘测与工程结构测试与分析;开展城市灾害预警和减灾技术、地震紧急救援技术与方法研究。
3.从事工程探测类
通过地球物理方法,探测工程、建筑进行水文工程地质、城市环境与建筑基础以及地下管线铺设情况的勘查等,通过工程地质、浅层地球物理与岩土力学的理论、实验研究和工程实践及其信息综合集成,认识地球表层物质、结构、状态及其在自然和工程作用下变形破坏机理与过程,评价工程岩土体的稳定性及其环境效应,寻求相应的工程技术与处理措施,保证重大工程的安全构筑与运行,实施工程建设与环境保护、改善相互协调。
4.用以勘查石油与天然气和煤田地质构造
寻找金属与非金属矿产,可以到涉及到煤田、油田、矿井性质的国有大中型企业做相关技术性工作。中国石化,中国石油,中国海洋石油等大型国企都有大量的地球物理学专业人才。
5.做相应的地球物理软件程序设计
地球物理仪器开发等工作,广泛应用于环保、城市给排水、地质、冶金、卫生防疫、商检、农业、渔业及教育科研等多个领域,这是在国内较为紧缺的行业。
6.其他工程应用
提供区域地质;矿产地质;工程地质勘查;地球物理勘查;水文凿井;城市地下管线勘测及系统建设;路、桥、基桩质量无损检测;地质灾害评估与治理;地形测量、工程测量;管道测漏;地理信息系统建设;专题地图制作;农业地质;旅游地质;非开挖管线铺设;岩矿测试;矿产品开发等服务。总之,地球物理专业主要致力于开展战略性、综合性、先导性的应用基础创新研究,以解决国家在进行水电、矿山、油气勘探、铁路、交通、国防等部门工程建设中所提出的各种工程地质力学、地表结构、勘探地震资料处理难题。随着国民经济的快速发展,随着市场需求的不断增长,地球物理专业有着越来越广阔的发展空间!
地球物理学 (geophysics) 是地球科学的主要学科之一,是通过定量的物理方法(如:地震弹性波、重力、地磁、地电、地热和放射能等方法)研究地球以及寻找地球内部矿藏资源的一门综合性学科,研究范围包括地球的地壳、地幔、地核和大气层。 地球物理学有诸多研究分支,包括:固体地球物理学,地球动力学,地震学,大地测量学,地热学,地磁学 ,水文地理学,海洋学,气象学,地核构造学,勘探地球物理学,比较行星学,大地构造物理学和大地天文学;研究内容包括地球内部结构,震源理论,地震波传播理论,大陆地壳大尺度的特征,诸如板块俯冲带和大洋中脊。
传统地球物理学主要指固体地球物理学,现代地球物理学的研究延伸到地球大气层外部的现象(例如电离层电机效应〔ionospheric dynamo〕、极光放电〔auroral electrojets〕和磁层顶电流系统〔magnetopause current system〕),甚至延伸到其他行星及其卫星的物理性质。
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