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機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化范文1
摘 要：初中物理“功和機(jī)械能”一章中“機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化”的內(nèi)容中有一類(lèi)關(guān)于“蹦極”類(lèi)的問(wèn)題，是中考常見(jiàn)的考試題型，學(xué)好它對(duì)提高中考成績(jī)和掌握功和機(jī)械能這部分物理知識(shí)有重要幫助。
關(guān)鍵詞：初中物理；機(jī)械能；轉(zhuǎn)化；蹦極
在初中物理學(xué)習(xí)中，“機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化”這節(jié)知識(shí)是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，特別是有關(guān)“蹦極”類(lèi)的問(wèn)題既是教學(xué)重難點(diǎn)問(wèn)題，又是歷年中考熱點(diǎn)題型。“蹦極”類(lèi)問(wèn)題包含的知識(shí)面較為廣泛，筆者結(jié)合初中物理教學(xué)實(shí)踐對(duì)此類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和分析，以期對(duì)物理教學(xué)有所幫助。
一、蹦極的物理原理分析
蹦極本身是一項(xiàng)人們非常喜愛(ài)的健身娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)。在蹦極運(yùn)動(dòng)中包含重要的物理原理，只有深入了解蹦極中的物理原理才能更好地研究和解決蹦極類(lèi)問(wèn)題。下面以模擬蹦極小實(shí)驗(yàn)為例來(lái)分析物理原理：如圖1所示，把一根橡皮筋一頭系上小石塊，另一頭固定于支架的A點(diǎn)，橡皮筋在不掛石塊自然下垂時(shí)下端位置是B點(diǎn)，橡皮筋在系上石塊靜止時(shí)所處的位置是E點(diǎn)，小石塊從最高點(diǎn)A處做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落時(shí)能夠達(dá)到的最低位置是C點(diǎn)。
物理原理分析：（1）AB段能量變化情況：在石塊下落過(guò)程中，包含動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。這一段橡皮筋沒(méi)有發(fā)生形體變化，自然就不會(huì)有彈性勢(shì)能，只有重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化。在石塊下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減小，而動(dòng)能逐漸增加，因此，AB這一段過(guò)程是石塊重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程；
（2）BE段能量變化情況：在這一段橡皮筋的長(zhǎng)度增加，彈性勢(shì)能開(kāi)始增加，而重力勢(shì)能還在逐漸減小，在E點(diǎn)位置時(shí)，橡皮筋的拉力等于石塊重力，在這一段橡皮筋的拉力小于石塊重力，而石塊下落時(shí)速度加快，動(dòng)能增加，因此，BE段是石塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成石塊的動(dòng)能和橡皮筋的彈力勢(shì)能；（3）EC段能量變化情況：石塊重力勢(shì)能仍在減小，橡皮筋的彈力勢(shì)能仍在增加，但在此段中，橡皮筋對(duì)石塊的拉力要比石塊的重力大，石塊做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸減小，因此，這一段主要是石塊的重力勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)變成橡皮筋的彈力勢(shì)能這一過(guò)程。
二、蹦極的物理原型題
根據(jù)上面對(duì)蹦極過(guò)程的物理原理分析，引出如下關(guān)于蹦極的物理問(wèn)題：
例題1：石塊從起始點(diǎn)A開(kāi)始下落到達(dá)最低點(diǎn)C的整個(gè)下落過(guò)程中，以下哪個(gè)說(shuō)法是正確的（ ）
（1）石塊的動(dòng)能一直在持續(xù)增加；（2）石塊下落時(shí)減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)變成了動(dòng)能；（3）石塊在落到C點(diǎn)時(shí)，其動(dòng)能為零；
（4）石塊下落中經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，橡皮筋已經(jīng)具有彈性勢(shì)能；（5）石塊從A點(diǎn)降落到C點(diǎn)的過(guò)程中它的機(jī)械能總是在增加；（6）石塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中其機(jī)械能總是在減少；（7）石塊在降落中減少的重力勢(shì)能都全部轉(zhuǎn)變成了動(dòng)能；（8）石塊在降落到C點(diǎn)時(shí)，受到平衡力的作用；（9）石塊從A點(diǎn)降落到B點(diǎn)的過(guò)程中受到重力和彈力的作用；（10）從A點(diǎn)降落到C點(diǎn)的過(guò)程中，石塊的速度先增大后減小。
解析：根據(jù)以上的分析可知，只有第（3）個(gè)說(shuō)法是正確的。解答此類(lèi)蹦極問(wèn)題，只有對(duì)上述問(wèn)題全部理解掌握了其能量的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程，才能準(zhǔn)確解答。
三、蹦極類(lèi)的相似引申題
蹦極類(lèi)的題目范圍比較廣，許多題目跟蹦極類(lèi)似，或者是由蹦極題目引申變化而來(lái)的，萬(wàn)變不離其宗，只要掌握了蹦極的物理原理就能較好解決此類(lèi)問(wèn)題。舉例如下：
例2（引申題）（2015.河北）如圖2所示，將一個(gè)木塊放在彈簧上，用手壓木塊，彈簧被壓縮。松開(kāi)手，木塊豎直向上飛起直到最高點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A.手壓木塊時(shí)，手對(duì)木塊的壓力與彈簧對(duì)木塊的支持力是一對(duì)平衡力；
B.彈簧恢復(fù)原狀過(guò)程中，彈性勢(shì)能不變；
C.木塊在沒(méi)有離開(kāi)彈簧前，所受彈力方向豎直向上；
D.木塊到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，只受到重力作用。
解析：此題與蹦極類(lèi)似，運(yùn)用蹦極的知識(shí)，非常容易解答，正確答案是D。
在蹦極類(lèi)問(wèn)題中涉及初中物理中的機(jī)械能與轉(zhuǎn)化知識(shí)，也就是重力勢(shì)能、動(dòng)能、彈性勢(shì)能這三者之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，只要遵循機(jī)械能守恒這個(gè)定律，就不難解答此類(lèi)試}。
參考文獻(xiàn)：
機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化范文2
1、了解能量的初步概念．
2、知道什么是動(dòng)能及影響動(dòng)能大小的因素．
3、知道什么是重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能及影響勢(shì)能大小的因素．
4、能舉例說(shuō)明物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能．
5、能用動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素解釋簡(jiǎn)單的現(xiàn)象．
6、通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、生活中的現(xiàn)象歸納和總結(jié)，提高學(xué)生觀察、比較、想象、歸納的能力．
教材分析
本節(jié)教材首先在學(xué)生學(xué)過(guò)的功的知識(shí)的基礎(chǔ)上，直接從功和能的關(guān)系引入了能量的初步概念，不追求嚴(yán)密性．這是因?yàn)槌踔兄灰髮W(xué)生對(duì)能量的概念有初步的認(rèn)識(shí)．教材列舉了風(fēng)、流水等能夠做功，以便使學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)物體具有能量形成比較清楚的具體印象，同時(shí)也為講水能和風(fēng)能的利用埋下伏筆．由此引出了動(dòng)能的概念，用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明動(dòng)能的大小跟速度、質(zhì)量的關(guān)系，能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力，勢(shì)能的教學(xué)也是從做功的角度先引入勢(shì)能概念，再由實(shí)驗(yàn)或觀察生活中的現(xiàn)象學(xué)習(xí)勢(shì)能的大小的決定因素．最后，教材給出了機(jī)械能的概念，并指出動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的單位和功的單位相同，都是焦耳．
教法建議
對(duì)于能量的引入，可以從一些涉及能量的詞中，知道“能”是重要概念．再聯(lián)系做功的知識(shí)，列舉實(shí)例如課本上的實(shí)例和演示小實(shí)驗(yàn)．
用學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法，讓學(xué)生列舉運(yùn)動(dòng)物體能做功的現(xiàn)象，并分析這些不同事物的相同點(diǎn)，進(jìn)而得出運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量是動(dòng)能的結(jié)論．進(jìn)一步用實(shí)驗(yàn)或多媒體資料發(fā)現(xiàn)動(dòng)能大小的決定因素，并進(jìn)而用學(xué)到的知識(shí)，即動(dòng)能定義、動(dòng)能大小的決定因素來(lái)分析和解釋生產(chǎn)和生活中的現(xiàn)象．
對(duì)于重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的學(xué)習(xí)，也用同樣的方法，可以設(shè)計(jì)與動(dòng)能相同的學(xué)習(xí)框架，讓學(xué)生用科學(xué)探究的方法學(xué)習(xí)，同時(shí)學(xué)生可以加深體驗(yàn)學(xué)習(xí)物理的方法和感覺(jué)到學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣．
對(duì)于機(jī)械能的學(xué)習(xí)，可以用學(xué)生閱讀課本或提供給學(xué)生的閱讀材料，教師進(jìn)行總結(jié)，注意要用聯(lián)系實(shí)際的事例使學(xué)生能夠分析機(jī)械能的實(shí)際問(wèn)題，并理解動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能中“統(tǒng)稱(chēng)”的含義．
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
第一節(jié)動(dòng)能和勢(shì)能
【課題】動(dòng)能和勢(shì)能
【重點(diǎn)和難點(diǎn)分析】動(dòng)能和勢(shì)能概念的建立．重力勢(shì)能概念建立：由于實(shí)際看到的下落物體做功都表現(xiàn)為有速度的物體的做功，所以在建立重力勢(shì)能概念時(shí)，要強(qiáng)化能夠做功的物體就有能量．
【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】
1，引入新課
由于能量和做功的概念有密切的聯(lián)系，所以通過(guò)一些問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生由功和能的關(guān)系理解能量的概念．提供學(xué)生思考的問(wèn)題有：怎樣才算做功了；功的必要條件和單位；分析具體實(shí)例引入能量的概念．
實(shí)驗(yàn)：演示鋼球從斜面上滾下，在水平面上撞擊木塊，使木塊移動(dòng)一段距離，學(xué)生分析在碰撞過(guò)程中，做功的情況．由分析結(jié)果“鋼球?qū)δ緣K做了功”引出能量的概念“一個(gè)物體能夠做功，我們就說(shuō)它具有能量．可見(jiàn)在物理學(xué)中，能量和做功有密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領(lǐng)．一個(gè)物體能做的功越多，這個(gè)物體的能量越大．
2，新授課：動(dòng)能
1），動(dòng)能概念的建立
觀察和分析生活中的實(shí)例：風(fēng)吹動(dòng)帆船航行，空氣對(duì)帆船做了功；急流的河水把石頭沖走，水對(duì)石頭做了功，運(yùn)動(dòng)的鋼球打在木塊上，把木塊推走，鋼球?qū)δ緣K做了功．
利用板圖幫助學(xué)生找到不同現(xiàn)象的共性的內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)的物體能夠做功，我們把它們所具有的能量稱(chēng)為“動(dòng)能”．
從板圖上，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠總結(jié)出“物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能量稱(chēng)為動(dòng)能”．
根據(jù)學(xué)生的具體情況，可以由學(xué)生總結(jié)結(jié)論，也可以教師幫助學(xué)生逐步的尋求共同點(diǎn)，得到結(jié)論．
2），動(dòng)能大小的決定因素
實(shí)驗(yàn)步驟1：讓同一個(gè)鋼球在斜面的不同位置上滾下，觀察小球撞擊木塊的現(xiàn)象，并分析得到的結(jié)論．
學(xué)生在觀察過(guò)程中要思考的問(wèn)題：鋼球先后從不同高度處滾下的原因；撞擊距離的遠(yuǎn)近說(shuō)明了什么；做功多少說(shuō)明了什么；實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
分析過(guò)程：同一個(gè)鋼球，原來(lái)的位置越高，滾到斜面下端時(shí)的速度越大，把木塊推得越遠(yuǎn)，做的功越多，說(shuō)明具有的動(dòng)能越大，所以動(dòng)能的大小與物體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)．
實(shí)驗(yàn)步驟2：觀察鋼球和木球在斜面的同一高度處滾下，撞到平面上的木塊發(fā)生的現(xiàn)象，并分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)論．
學(xué)生在觀察過(guò)程中思考的問(wèn)題：鋼球和木球從斜面的同一高度處滾下的原因；撞擊木塊的遠(yuǎn)近說(shuō)明了什么；做功多少說(shuō)明了什么；實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
分析過(guò)程：鋼球和木球從斜面的同一高度處滾下，到達(dá)斜面底部時(shí)速度相同，鋼球的質(zhì)量大，把木塊推得遠(yuǎn)，做功多，具有動(dòng)能大，所以動(dòng)能的大小還與物體的質(zhì)量有關(guān)．
綜上所述：物體的動(dòng)能大小和物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)．
3，新授課：勢(shì)能
1），力勢(shì)能概念的建立及其大小的決定因素
引導(dǎo)學(xué)生觀察分析重錘具有做功能力，因而具有能量：重錘被舉高，當(dāng)下落時(shí)，能夠把木樁打入地里，對(duì)木樁做功，所以它因能夠做功而具有能量，我們把這種能量稱(chēng)為重力勢(shì)能．
學(xué)生列舉生活中存在重力勢(shì)能的實(shí)例．并結(jié)合實(shí)例分析出物體和地面有高度差就有重力勢(shì)能（可以讓學(xué)生知道我們都是以地面為參考，來(lái)分析重力勢(shì)能的）
學(xué)生從實(shí)例中分析重力勢(shì)能的大小的決定因素，并結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象分析是否有重力勢(shì)能、重力勢(shì)能大小比較、重力勢(shì)能的變化三個(gè)方面的問(wèn)題．
2），彈性勢(shì)能概念的建立及其大小的決定因素
建議學(xué)習(xí)方法為學(xué)生閱讀，并回答問(wèn)題：什么是彈性勢(shì)能；舉例說(shuō)明物體具有彈性勢(shì)能可以做功；分析壓縮彈簧被放松而做功的實(shí)例；列舉并分析彈性勢(shì)能大小比較和彈性勢(shì)能變化的實(shí)例．
4，新授課：機(jī)械能
講清機(jī)械能上動(dòng)能和勢(shì)能的統(tǒng)稱(chēng)其中統(tǒng)稱(chēng)的含義：表示動(dòng)能和勢(shì)能都屬于機(jī)械能，即機(jī)械能有兩種表示方式：動(dòng)能和勢(shì)能．一個(gè)物體既可以有動(dòng)能也可以有勢(shì)能．
【板書(shū)設(shè)計(jì)】
探究活動(dòng)
【課題】分析玩具小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化
【組織活動(dòng)形式】學(xué)生小組
【活動(dòng)方案參考】
1、觀察小車(chē)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在上緊發(fā)條時(shí)和松開(kāi)發(fā)條時(shí)的情景；思考彈性勢(shì)能大小和做功多少的關(guān)系．
2、看看市場(chǎng)或超市中還有哪些上發(fā)條的小車(chē)．
3、觀察現(xiàn)在流行的兒童玩具靠什么發(fā)動(dòng)的．
【評(píng)價(jià)】
1、材料全班共享．
機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化范文3
關(guān)鍵詞：讀；初中物理；教學(xué)模式
初中物理是學(xué)生上高中學(xué)習(xí)物理的重要基石，其教學(xué)效果的好壞對(duì)學(xué)生日后的理科學(xué)習(xí)有著直接的影響。對(duì)于當(dāng)前的初中學(xué)生而言，讀懂物理概念、掌握物理思想、解決物理實(shí)際問(wèn)題是學(xué)習(xí)物理必須要做的事，也是必須面對(duì)的巨大“困難”，“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，壓抑、禁錮了學(xué)生在課堂上的創(chuàng)新性和主動(dòng)性。因此，作為初中物理教師，在物理課堂如何教學(xué)，如何引導(dǎo)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體是教學(xué)的關(guān)鍵。
在創(chuàng)新和學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，素質(zhì)教育是創(chuàng)新的核心，必須建立一個(gè)“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體，疑為主軸，練為主線”的創(chuàng)新性教學(xué)模式。因此，提出了“讀、思、練”課堂主體導(dǎo)學(xué)模式。而如何讀，讀什么則需要老師指導(dǎo)，課堂上老師的“導(dǎo)讀”發(fā)揮主導(dǎo)作用，而學(xué)生“自讀”體現(xiàn)主體性。讀――認(rèn)真掌握物理概念及相關(guān)定義，建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。學(xué)會(huì)“讀”就開(kāi)啟了重要的第一步。
學(xué)生在初二開(kāi)始接觸物理這門(mén)學(xué)科，用學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方法學(xué)習(xí)物理，不注重知識(shí)點(diǎn)的記憶，只注重做題，習(xí)慣利用公式解決問(wèn)題。初中物理學(xué)科中包含的物理概念甚多，比如，力的概念、功的概念等等，這些重要的概念是組成物理學(xué)科的基礎(chǔ)。學(xué)生只有全面掌握并且了解透徹這些概念，才能在解決物理問(wèn)題中做到游刃有余。因此，必須要讓學(xué)生對(duì)這些枯燥的概念熟練掌握，讓他們深植于學(xué)生的腦海中。筆者認(rèn)為，在教學(xué)這些概念的時(shí)候，引導(dǎo)學(xué)生讀這些概念，讀出物理含義，通過(guò)閱讀認(rèn)真掌握物理概念及相關(guān)定義，建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。幫助學(xué)生正確閱讀教材，讓教材中的每一個(gè)字都讓學(xué)生理解，吃透。這在學(xué)生今后的學(xué)習(xí)中將起到重要的作用。筆者認(rèn)為可以從以下幾點(diǎn)幫助學(xué)生正確閱讀：
一、樹(shù)立以讀為本的觀念
閱讀過(guò)程包含了感知、理解、思考和評(píng)估甚至創(chuàng)造，它需要口、手、腦并用，這對(duì)提高學(xué)生的素質(zhì)具有重要的作用。教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要資料，值得學(xué)生深入仔細(xì)閱讀。
二、培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力有利于激發(fā)學(xué)生的閱讀興趣
薄薄的一本物理教材涵蓋的內(nèi)容很廣：有現(xiàn)象的描述、現(xiàn)象的分析、現(xiàn)象的概括，有大量圖片、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)等等，內(nèi)容十分豐富。在表述上，有文字語(yǔ)言、圖片語(yǔ)言、實(shí)驗(yàn)語(yǔ)言等等。作為老師要充分利用教材，讓學(xué)生對(duì)教材中的各種語(yǔ)言產(chǎn)生興趣，從而激發(fā)他們想要閱讀想深入其中的興趣。
三、根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容提出不同的閱讀要求
物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生一般比較主動(dòng)想一試身手，這時(shí)就要引導(dǎo)學(xué)生閱讀，要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的目的、原理、器材、操作過(guò)程以及在其中的注意事項(xiàng)，也可先了解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生有目的性地做實(shí)驗(yàn)；概念的閱讀，要求學(xué)生做到“四會(huì)”，即會(huì)重復(fù)、會(huì)舉例、會(huì)判斷，將解釋內(nèi)涵和外延。閱讀定律和公式時(shí)，要求學(xué)生做到會(huì)區(qū)分條件和結(jié)論；會(huì)對(duì)定律、公式的含義進(jìn)行解釋?zhuān)粫?huì)說(shuō)明應(yīng)用范圍及條件，會(huì)應(yīng)用。
四、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的物理閱讀
在教學(xué)過(guò)程中尤其是剛剛學(xué)習(xí)物理的時(shí)候，老師要花費(fèi)一定的時(shí)間教會(huì)學(xué)生該如何閱讀教材，告訴學(xué)生我們要從教材中獲取哪些有用的知識(shí)，告訴學(xué)生自己的關(guān)注點(diǎn)在哪。教師要提醒學(xué)生注意以下幾點(diǎn)：（1）要知道這是什么物理現(xiàn)象，從中能得出什么樣的物理規(guī)律或概念；（2）要了解在這些物理現(xiàn)象中提出了什么樣的問(wèn)題；（3）書(shū)中用了什么方法解決了這個(gè)問(wèn)題，因而得出了什么結(jié)論；（4）對(duì)于概念、規(guī)律要逐字逐句地進(jìn)行分析推敲，全面、準(zhǔn)確地領(lǐng)會(huì)物理含義，特別要明確概念、規(guī)律的適用條件及其范圍；比如，牛頓第一定律，書(shū)中給出的每一個(gè)字對(duì)接下來(lái)的做題環(huán)節(jié)都有至關(guān)重要的作用。
五、帶著問(wèn)題去閱讀
學(xué)生在剛開(kāi)始閱讀教材時(shí)不知道閱讀的目的是什么，比較盲目，教師應(yīng)該在學(xué)生開(kāi)展閱讀前給出閱讀問(wèn)題。如，在教學(xué)“機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化”時(shí)，就可以擬定如下問(wèn)題讓學(xué)生閱讀：（1）什么是機(jī)械能？（2）機(jī)械能包括哪幾種，什么時(shí)候會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。（3）請(qǐng)列舉生活中的一些機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化實(shí)例。通過(guò)閱讀問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生邊閱讀邊思考，幫助他們閱讀教材，在有了一定的能力之后，教師引導(dǎo)學(xué)生列出閱讀問(wèn)題，解決問(wèn)題，從而不斷地提高閱讀能力。
每節(jié)教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步地全面閱讀教材，引導(dǎo)他們?cè)陂喿x過(guò)程中，通過(guò)前后聯(lián)系，縱向、橫向比較使知識(shí)系統(tǒng)化、條理化，讓知識(shí)在腦海中形成一個(gè)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生掌握得更加扎實(shí)。
初中生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，要注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解和鞏固，同時(shí)注意鍛煉自己的邏輯思維能力，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生尋找適合自己的學(xué)習(xí)方法，保證高效的、高質(zhì)量的教學(xué)。本文所述的“讀思練課堂主體導(dǎo)學(xué)模式”中的“讀”在初中物理課堂的應(yīng)用僅僅是物理教學(xué)中的初步探索，還需不斷改進(jìn)。教育教學(xué)研究是一個(gè)永無(wú)止境的過(guò)程，“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”！
參考文獻(xiàn)：
機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化范文4
設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低直接關(guān)系機(jī)械產(chǎn)品的性能、成本及經(jīng)濟(jì)效益，機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)方面的基本要求:(1)功能要求設(shè)計(jì)的機(jī)械能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，并在規(guī)定的工作條件下、規(guī)定的工作期限內(nèi)能正常運(yùn)行。(2)可靠性要求可靠性是機(jī)器在使用中性能的穩(wěn)定性，是機(jī)器的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo).機(jī)器是由若干個(gè)零件及部件組成，其可靠度取決于零部件的可靠度。機(jī)械系統(tǒng)的零部件越多，可靠度也就越低，因此在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)要盡量減少零部件的數(shù)目。(3)經(jīng)濟(jì)性要求機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)性要求在滿(mǎn)足功能要求的前提下使機(jī)器的總費(fèi)用最低。(4)工作安全、操作方便安全是指使用機(jī)器的人的安全及機(jī)器工作時(shí)本身的安全。因此要采取各種防護(hù)措施，如暴露運(yùn)動(dòng)構(gòu)件配防護(hù)罩、過(guò)載保護(hù)裝置等。操作系統(tǒng)簡(jiǎn)便有利于減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。(5)造型美觀、減少污染結(jié)合工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)方法對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行工業(yè)造型設(shè)計(jì)，使其外形美觀，富有時(shí)代特點(diǎn)。使產(chǎn)品具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。噪聲也是反映機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)綜合指標(biāo)，所以要盡量降低噪聲，減輕對(duì)環(huán)境的污染。
機(jī)械設(shè)計(jì)的程序
機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)的構(gòu)思、決策與修改的復(fù)雜過(guò)程。對(duì)于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，一般要經(jīng)過(guò)以下階段:計(jì)劃階段即預(yù)備階段.首先要根據(jù)用戶(hù)要求了解所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品在功能、造價(jià)、設(shè)計(jì)期限上的要求，然后進(jìn)行調(diào)查研究、收集資料，對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分析，與用戶(hù)進(jìn)行協(xié)商，使設(shè)計(jì)任務(wù)既合理又先進(jìn)，最后寫(xiě)成任務(wù)書(shū)。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)應(yīng)明確規(guī)定機(jī)械產(chǎn)品的名稱(chēng)、功用、生產(chǎn)效率、主要性能指標(biāo)、可靠性和使用維護(hù)要求、工作條件、生產(chǎn)批量、預(yù)定成本、設(shè)計(jì)和制造完成日期以及其他特殊要求。方案設(shè)計(jì)階段根據(jù)多方面的調(diào)查研究，廣泛收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)的設(shè)計(jì)資料后，設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的工作原理進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思，提出多種設(shè)計(jì)方案對(duì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的條件和技術(shù)限定的少數(shù)幾個(gè)可行方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，綜合比較技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，淘汰較差方案。對(duì)保留下來(lái)的方案同時(shí)展開(kāi)下一階段的設(shè)計(jì)，待進(jìn)行到可以較精確地確定技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)時(shí)，再確定方案的取舍。這一階段設(shè)計(jì)內(nèi)容包括必要的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、機(jī)構(gòu)原理試驗(yàn)等，最后繪制出機(jī)構(gòu)工作原理圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。技術(shù)設(shè)計(jì)階段在機(jī)械產(chǎn)品工作原理圖和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)整機(jī)及其零、部件的形狀、尺寸，選擇零件所用的材料及熱處理、加工裝配和制定試驗(yàn)的技術(shù)條件等。這一階段成果是機(jī)器整機(jī)及部件的裝配圖、零件工作圖以及計(jì)算說(shuō)明書(shū)和其他技術(shù)文件(標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表、外購(gòu)件明細(xì)表、協(xié)作件明細(xì)表、試驗(yàn)和驗(yàn)收條件、檢驗(yàn)合格單、使用說(shuō)明書(shū)等)等。在整個(gè)技術(shù)設(shè)計(jì)階段，不可避免地要反復(fù)修改，與用戶(hù)反復(fù)協(xié)商。樣機(jī)試制和鑒定階段根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)所提供的圖樣等技術(shù)文件進(jìn)行樣機(jī)試制，并對(duì)試制提供的樣機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試，組織鑒定，進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，主要包括動(dòng)力特性審查、標(biāo)準(zhǔn)化審查、工藝審查、成本預(yù)測(cè)等。同時(shí)可對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)修改，以完善設(shè)計(jì)方案。產(chǎn)品投產(chǎn)階段在樣機(jī)試制與鑒定通過(guò)的墓礎(chǔ)上，將機(jī)械的全套設(shè)計(jì)圖樣(總裝圖、部裝圖、零件圖、電氣原理圖、安裝地基圖、備件圖等)和全套技術(shù)文件(設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)、試驗(yàn)鑒定報(bào)告、零件明細(xì)表、產(chǎn)品質(zhì)盆標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)范、包裝運(yùn)輸技術(shù)條件等)提交產(chǎn)品定型鑒定會(huì)評(píng)審。評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)后，進(jìn)行批量生產(chǎn)并投放市場(chǎng)，交付用戶(hù)使用。
優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的分類(lèi)及其特點(diǎn)
有約束優(yōu)化設(shè)計(jì)法機(jī)械優(yōu)化問(wèn)題大多數(shù)都是有約束的優(yōu)化問(wèn)題,根據(jù)處理約束條件的方法的不同可以分為間接法和直接法。間接法常見(jiàn)的方法有增廣拉式乘子法、罰函數(shù)法。它是將有約束優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題,再通過(guò)無(wú)約束優(yōu)化方法來(lái)求解。或者將非線性約束優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問(wèn)題來(lái)處理。直接法常用的方法有復(fù)合形法、約束坐標(biāo)輪換法、網(wǎng)絡(luò)法等。其內(nèi)涵是構(gòu)造一個(gè)迭代過(guò)程,使每次的迭代點(diǎn)都在可行域中,同時(shí)逐步降低目標(biāo)函數(shù)值,直到求得最優(yōu)解。無(wú)約束優(yōu)化設(shè)計(jì)法無(wú)約束化優(yōu)化設(shè)計(jì)就是沒(méi)有約束函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。無(wú)約束優(yōu)化設(shè)計(jì)法很多,包括牛頓法、坐標(biāo)輪換法、共扼方向法、單純形法、變尺度法、梯度法等。在尋優(yōu)過(guò)程中是否利用到目標(biāo)函數(shù)的性態(tài)(如可微性)是區(qū)別無(wú)約束優(yōu)化設(shè)計(jì)法中直接法和間接法的標(biāo)準(zhǔn)。此法具有計(jì)算效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)法是將模糊信息和因素量化,建立由模糊約束條件、模糊變量以及模糊目標(biāo)函數(shù)組成的模糊數(shù)學(xué)模型,再通過(guò)從模糊到非模糊的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)模糊數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)化,最終利用優(yōu)化算法進(jìn)行求解。
機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化范文5
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；調(diào)速型液力偶合器
中圖分類(lèi)號(hào)：TD528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0．前言
大功率、長(zhǎng)運(yùn)距帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中,因多機(jī)驅(qū)動(dòng),應(yīng)用軟啟動(dòng)技術(shù)是改善其啟動(dòng)條件的主要手段,而調(diào)速型液力偶合器是理想的元部件。原先大功率、長(zhǎng)運(yùn)距帶式輸送機(jī)多采用多電機(jī)配限矩型液力偶合器的驅(qū)動(dòng)方式。多電機(jī)的同時(shí)啟動(dòng),使啟動(dòng)電流過(guò)大,對(duì)電網(wǎng)的沖擊增大,壓降增加,造成啟動(dòng)困難。且電機(jī)直接啟動(dòng),輸送機(jī)起動(dòng)加速度過(guò)快,使膠帶松邊拉緊裝置反應(yīng)速度滯后,膠帶下垂度加大,使儲(chǔ)帶倉(cāng)內(nèi)多層膠帶層間相互碰撞、摩擦,導(dǎo)致膠帶磨損快、壽命短、傳動(dòng)不平衡。帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)技術(shù)就是在一定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi),控制啟動(dòng)加速度,確保帶式輸送機(jī)按所要求的速度曲線平穩(wěn)地起動(dòng),達(dá)到額定運(yùn)行速度,同時(shí)使電機(jī)的啟動(dòng)電流和輸送帶的啟動(dòng)張力控制在允許范圍內(nèi)。采用調(diào)速型液力偶合器配電氣調(diào)節(jié)裝置,可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)。
1．液力偶合器的工作原理
液力偶合器的實(shí)質(zhì)是離心式水泵與渦輪機(jī)的組合。主要由輸入軸、輸出軸、泵輪、渦輪、外殼、輔助腔及安全保護(hù)裝置等組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示.
當(dāng)動(dòng)力機(jī)通過(guò)輸入軸帶動(dòng)偶合器泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，充填在耦合器工作腔內(nèi)的工作液體受到離心力和工作輪葉片推動(dòng)的雙重作用，從半徑小的泵輪入口被加速加壓拋向半徑
較大的泵輪出口，同時(shí)，液體的動(dòng)量矩獲得
增量，即泵輪將動(dòng)力機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成
了液體動(dòng)能。當(dāng)具有液體動(dòng)能的工作液體由
泵輪出口沖向?qū)γ娴臏u輪時(shí)，液流便沖擊渦
圖1.液力偶合器結(jié)構(gòu)示意圖
1-主動(dòng)軸；2-從動(dòng)軸；3-轉(zhuǎn)動(dòng)外殼；
4-葉片；B-泵輪；T-渦輪
輪葉片，使之與泵輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是說(shuō)液體動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)工作機(jī)做功。釋放完液體動(dòng)能的工作液體由渦輪入口流向渦輪出口并再次進(jìn)入泵輪入口，開(kāi)始下一次循環(huán)流動(dòng)。就這樣，工作液體在泵輪與渦輪間周而復(fù)始不停地作螺旋環(huán)流運(yùn)動(dòng)，于是輸入與輸出在沒(méi)有任何機(jī)械連接的情況下，僅靠液體動(dòng)能便柔性地連接在一起了。
2．液力偶合器的選型匹配原則
（1）滿(mǎn)足工作機(jī)最高轉(zhuǎn)速要求
由于液力偶合器輸出與輸入之間存在轉(zhuǎn)差率，所以偶合器最高輸出轉(zhuǎn)速總是低于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即
式中—工作機(jī)最大轉(zhuǎn)速；
—偶合器最大輸出轉(zhuǎn)速（渦輪轉(zhuǎn)速）；
—偶合器輸入轉(zhuǎn)速（泵輪轉(zhuǎn)速）；
—電機(jī)轉(zhuǎn)速。
實(shí)際上，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速確定以后，偶合器的最高輸出轉(zhuǎn)速也就確定了，見(jiàn)表1。
表1.不同輸入轉(zhuǎn)速下的偶合器最高
輸出轉(zhuǎn)速
（2）滿(mǎn)足工作機(jī)最高耗用功率要求
液力偶合器泵率必須大于工作機(jī)最大耗用功率與液力偶合器再次工況下的最大功率損失之和，即
式中， —工作機(jī)最大耗用功率，
—偶合器泵率，
—偶合器在工作機(jī)最大耗用功率工況時(shí)的最大功率損失，
（3）滿(mǎn)足工作機(jī)調(diào)速范圍要求
液力偶合器的調(diào)速范圍主要取決于載荷特性，對(duì)于恒力矩負(fù)載，調(diào)速范圍為1~1/3;對(duì)于直線型負(fù)載或拋物線型負(fù)載，調(diào)速范圍為1~1/5。
（4）滿(mǎn)足工作機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行要求
工作機(jī)經(jīng)液力偶合器調(diào)速后，要求任意工況點(diǎn)均能穩(wěn)定運(yùn)行。液力偶合器傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是液力偶合器某一沖液量的特性曲線能與載荷特性曲線相交，兩曲線交角越大，運(yùn)行越穩(wěn)定。若曲線接近于平行，則運(yùn)行不穩(wěn)定。
（5）滿(mǎn)足工作機(jī)調(diào)速時(shí)間要求
大部分工作機(jī)對(duì)調(diào)速過(guò)程的時(shí)間沒(méi)司馬要求，但也有些工作機(jī)對(duì)完成調(diào)速的時(shí)間有要求。
（6）滿(mǎn)足熱平衡要求
液力偶合器在調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)中存在轉(zhuǎn)差率損失、鼓風(fēng)損失、軸承摩擦損失、供油油路損失等，這些損失轉(zhuǎn)化成熱量，使偶合器工作液體溫度升高，如不能及時(shí)散熱，就會(huì)影響正常工作。
（7）滿(mǎn)足工作環(huán)境要求
當(dāng)偶合器工作在潮濕、戶(hù)外、煤礦井下、易燃易爆、寒冷等條件時(shí)，應(yīng)考核偶合器適應(yīng)環(huán)境要求的能力。
（8）滿(mǎn)足工作機(jī)調(diào)速控制要求
調(diào)速型液力偶合器有現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、控制室收操電動(dòng)控制和控制室自動(dòng)控制三種，選型時(shí)要明確控制方式。
（9）滿(mǎn)足工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向要求
調(diào)速型液力偶合器的轉(zhuǎn)向雖然可以正轉(zhuǎn)也可以反轉(zhuǎn)，但是已經(jīng)調(diào)定后，在工作中就無(wú)法改變，因此要注意把轉(zhuǎn)向搞準(zhǔn)。
（10）滿(mǎn)足工作機(jī)其他要求
包括動(dòng)力機(jī)、工作機(jī)的安裝要求、偶合器為電機(jī)、減速器集中供油，設(shè)立高位油箱、改型，改變連接尺寸等。
（11）滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)適用要求
液力偶合器合理選型匹配除上述要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)、高效、適用要去。包括兩點(diǎn)：
①合理經(jīng)濟(jì)地確定電機(jī)型號(hào)和功率
②合理經(jīng)濟(jì)地選擇偶合器規(guī)格和運(yùn)行工況。
3．調(diào)速型液力偶合器的應(yīng)用實(shí)例
（1）在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用
例如某煤礦井下南翼運(yùn)輸大巷的高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)，輸送距離為1637 ，帶速為3.5 ，設(shè)計(jì)輸煤量為1750 ，由三臺(tái)電機(jī)通過(guò)三臺(tái)YOT 650B調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，對(duì)機(jī)組進(jìn)行了工業(yè)性運(yùn)行測(cè)定，其測(cè)定結(jié)果表明：
①三臺(tái)調(diào)速型液力偶合器自投入運(yùn)行以來(lái)已連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行14個(gè)月，其可靠性和安全性符合要求；
②該帶式輸送機(jī)位于地下600 深，環(huán)境潮濕，實(shí)踐證明，液力偶合器適合在煤礦井下惡劣環(huán)境下工作；
③液力偶合器堅(jiān)實(shí)可靠，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)容易，不需要特殊技術(shù)；
④調(diào)速型液力偶合器對(duì)均衡各電機(jī)功率有良好作用，三臺(tái)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流穩(wěn)定在19~20 范圍內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求；
⑤設(shè)計(jì)帶速為3.15 ，實(shí)際帶速為3.2 ，符合控制帶速要求；
⑥啟動(dòng)柔和平穩(wěn)，軟啟動(dòng)延長(zhǎng)時(shí)間8~10 ，對(duì)輸送帶有明顯的保護(hù)作用；
⑦防爆性能好，符合井下安全生產(chǎn)要求。
（2）與其他軟啟動(dòng)裝置的比較
對(duì)調(diào)速型液力偶合器、CST 液黏調(diào)速裝置、軟啟動(dòng)電控器在帶式輸送機(jī)上應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如下：
①調(diào)速型液力偶合器軟啟動(dòng)性能優(yōu)于軟啟動(dòng)電控器，基本無(wú)故障，滿(mǎn)足使用要求，價(jià)格合理，性?xún)r(jià)比高。
②軟啟動(dòng)電控器價(jià)格低于調(diào)速型液力偶合器，但啟動(dòng)性能不如偶合器，且故障率較高。
③CST液黏調(diào)速裝置，其啟動(dòng)性能優(yōu)于調(diào)速型液力偶合器，但是進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格太高，對(duì)工作油的清潔度要求極高，需經(jīng)常換油，維修不便。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品故障率高，摩擦片易磨損，污染工作油，需經(jīng)常更換，使用不便。
帶式輸送機(jī)屬于恒力矩機(jī)械，因而理論上，調(diào)速型液力偶合器在帶式輸送機(jī)上應(yīng)用不節(jié)能，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不要求偶合器作答轉(zhuǎn)差調(diào)速，只是在啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)差達(dá)，而正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差不大，所以電能損耗較少。
4．結(jié)語(yǔ)
對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中常用的調(diào)速型液力偶合器進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，分析了其節(jié)能運(yùn)行效率，結(jié)合實(shí)際的例子，從結(jié)果可以看出使用調(diào)速型液力偶合器后，能耗被大大降低，起到了明顯的節(jié)能效益。
參考文獻(xiàn)：
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機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化范文6
【關(guān)鍵詞】新能源，發(fā)電，現(xiàn)狀，情景
引言
在我國(guó)，充足保障電力供應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展必將起到?jīng)Q定性作用，在現(xiàn)有大電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)將是我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。新能源發(fā)電是指某些中小型發(fā)電裝置靠近用戶(hù)側(cè)安裝，它既可以獨(dú)立于公共電網(wǎng)直接為少量用戶(hù)提供電能，也能直接接入配網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為用戶(hù)提供電能。它是以資源和環(huán)境效益最大化、能源利用效率最優(yōu)化來(lái)確定方式和容量的新型能源系統(tǒng)。
一、我國(guó)能源和發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀
我國(guó)作為工業(yè)大國(guó)和人口大國(guó)，對(duì)能源的消耗量非常大。近年來(lái)，消耗總量的增長(zhǎng)速度也非常快：標(biāo)準(zhǔn)煤從2001年的14億噸增長(zhǎng)到2005年的22億噸，原油進(jìn)口從2001年7300萬(wàn)噸增長(zhǎng)到2008年的1.79 億噸。電力電能作為能源輸出的最大方向，其消耗總量從2001年的3．2億千瓦增長(zhǎng)到了2008年的7．9億千瓦。如此巨大的電能消耗，必然會(huì)加劇能源的需求，對(duì)于我國(guó)的能源政策也更加不利。
目前，集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的電力系統(tǒng)是我國(guó)電能生產(chǎn)、輸送和分配的主要方式。這種大電網(wǎng)的弊端主要有：不能靈活跟蹤負(fù)荷的變化，無(wú)法及時(shí)更改供電量，如冬季取暖負(fù)荷的激增就會(huì)導(dǎo)致電力供應(yīng)短時(shí)不足；另外，電力系統(tǒng)龐大，事故發(fā)生頻率高，在這種大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中局部事故極易擴(kuò)散， 導(dǎo)致大面積的停電，而一旦發(fā)生電網(wǎng)崩潰，其所造成的破壞和影響將十分嚴(yán)重。
電能是國(guó)民生活和生產(chǎn)的根基，因此無(wú)論是從能源角度，還是電力系統(tǒng)自身方面來(lái)看，研究新能源發(fā)電技術(shù)對(duì)于我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活都具有相當(dāng)大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。
二、我國(guó)的新能源發(fā)電技術(shù)及其現(xiàn)狀
目前我國(guó)用于發(fā)電的新能源主要有風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能、核能、地?zé)崮艿龋捎谶@些能源在我國(guó)應(yīng)用起步時(shí)間及其對(duì)技術(shù)的要求不同，其發(fā)展程度也各有深淺，下面坐著就其中幾種主要的性能源的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行具體分析。
2.1 風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用及現(xiàn)狀
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由槳葉、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、電力電子裝置、升壓變壓器等組成，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，風(fēng)的動(dòng)能先被風(fēng)機(jī)的槳葉捕獲轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，直接接入電網(wǎng)或通過(guò)電力電子裝置接入電網(wǎng)。目前風(fēng)機(jī)的輸出電壓多為690 伏，需要經(jīng)變壓器升壓到滿(mǎn)足電網(wǎng)要求的電壓，一般為35 kV 及以上。
自19世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)電力工業(yè)的奠基人查爾斯•弗朗西斯•布拉升安裝了世界上第一臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行且用于發(fā)電的風(fēng)機(jī)，到現(xiàn)在為止，風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，尤其是20 世紀(jì)90 年代以后，世界各國(guó)政府相繼出臺(tái)了風(fēng)電發(fā)展的激勵(lì)政策等，促進(jìn)了風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展。目前已經(jīng)出現(xiàn)了幾種成熟的主流技術(shù)， 包括失速型恒速風(fēng)機(jī)，主動(dòng)失速型恒速風(fēng)機(jī)，雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)機(jī)，直驅(qū)變速風(fēng)機(jī)，半直驅(qū)變速風(fēng)機(jī)。
現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的單機(jī)容量不斷增大， 從幾百千瓦到兆瓦級(jí)。目前市場(chǎng)上的風(fēng)機(jī)單機(jī)容量平均約為2000千瓦，風(fēng)機(jī)單機(jī)容量最高已達(dá)6000千瓦。
1986年4月中國(guó)第一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)在山東榮成并網(wǎng)發(fā)電，1989 年起全國(guó)各地陸續(xù)引進(jìn)風(fēng)機(jī)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量逐年增長(zhǎng)，規(guī)模在1000千瓦以上的電場(chǎng)有新疆達(dá)坂城、內(nèi)蒙古輝騰錫勒、廣東南澳等地的風(fēng)電場(chǎng)。2009年底我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)總?cè)萘繛?613萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)92．26%，截至2010 年底，風(fēng)電并網(wǎng)總量已超過(guò)2000萬(wàn)千瓦，而我國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)潛力超過(guò)25億千瓦。
2.2 太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及現(xiàn)狀
太陽(yáng)能是地球永恒的能源, 我國(guó)陸地面積每年接收的太陽(yáng)輻射得熱量在 3.3×103~ 8.4×106kJ/ ( m2•a)之間，相當(dāng)于2.4×104億t 標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量, 屬太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家。全國(guó)總面積 2/ 3 以上的地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000h,日照得熱量在5×106kJ/ ( m2•a)以上。我國(guó)、青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原的年太陽(yáng)輻射得熱量和日照時(shí)數(shù)均較高，屬太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)；除四川盆地、貴州等地太陽(yáng)能資源稍差外，東部、南部及東北等地區(qū)均為太陽(yáng)能資源較豐富和中等地區(qū)。
太陽(yáng)能發(fā)電有2 種方式，即太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)。我國(guó)在“八五”“九五”“十五”期間，對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了一些研究，但實(shí)際應(yīng)用尚未真正起步。美國(guó)和歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家目前正處于太陽(yáng)能熱發(fā)電商業(yè)化的前夕。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，2020年左右，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)將在發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)商業(yè)化, 并逐步向發(fā)展中國(guó)家擴(kuò)展。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)已日趨成熟，2004 年全球安裝的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量已超過(guò)1000GW。中國(guó)第一座大功率的太陽(yáng)能發(fā)電站建于內(nèi)蒙古巴林右旗古力古臺(tái)村，功率為560W，1982年10月11日正式投運(yùn)。隨后又在建成2座10kW、一座20kW和一座25kW的光伏電池電站。中國(guó)目前裝機(jī)容量最大的太陽(yáng)能發(fā)電工程是安多光伏電站，安多光伏電站于1999年3月建成,，裝機(jī)容量達(dá)100 kW.。該電站自投入運(yùn)行以來(lái)，累計(jì)發(fā)電量達(dá)131280 kW•h，日平均發(fā)電量達(dá)240kW•h。
2.3 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及現(xiàn)狀
所謂的生物質(zhì)指的是農(nóng)林廢棄物、水生植物、油料作物、工業(yè)加工廢棄物和人畜糞便及城市污水和垃圾等。生物質(zhì)能發(fā)電是指利用生物質(zhì)本身的能量，將其轉(zhuǎn)化為可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的能量形式，用來(lái)發(fā)電，然后將所發(fā)電能直接提供給用戶(hù)或并入電網(wǎng)。
目前，美國(guó)在生物質(zhì)發(fā)電領(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和實(shí)際工程，處于世界領(lǐng)先地位，總裝機(jī)容量已達(dá)10 GW。底特律擁有世界上最大的垃圾發(fā)電廠，日處理垃圾量4000t，發(fā)電能力65 MW。在這方面，我國(guó)尚處于起步階段，首座國(guó)產(chǎn)化的垃圾焚燒發(fā)電廠日前已在溫州市甌海區(qū)并網(wǎng)發(fā)電，日處理生活垃圾320t，年發(fā)電量2500萬(wàn)kW•h。
2.4 核能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及現(xiàn)狀
核能自從問(wèn)世以來(lái)就被許多專(zhuān)家認(rèn)為是當(dāng)代可能大規(guī)模開(kāi)發(fā)的新能源，尤其對(duì)于能源資源匱乏的國(guó)家和地區(qū)來(lái)說(shuō)，核能已成為必不可少的替代能源，是解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題和保障能源安全供應(yīng)的有效途徑。
我國(guó)擁有豐富的核能資源，天然鈾提煉及其加工能力已初具規(guī)模，能夠自行設(shè)計(jì)制造300MW壓水堆核電站的成套設(shè)備，正在建造600MW的核電站。我國(guó)目前已形成廣東、浙江、江蘇3個(gè)核電基地，自從1985年秦山一期核電站開(kāi)工至今，我國(guó)現(xiàn)有機(jī)組11臺(tái)、裝機(jī)容量900萬(wàn)kW。
2004 年國(guó)務(wù)院分別批準(zhǔn)了廣東嶺澳二期、秦山二廠擴(kuò)建和浙江三門(mén)、廣東陽(yáng)江4個(gè)核電項(xiàng)目。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)核電裝機(jī)容量將達(dá)到40GW，占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量比例由目前的1.7%上升到4%。
2.5 地?zé)岚l(fā)電的應(yīng)用及現(xiàn)狀
地?zé)岚l(fā)電是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，這一點(diǎn)和火力發(fā)電的原理是一樣的，不同的是，地?zé)岚l(fā)電不像火力發(fā)電那樣要有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它利用的是地?zé)崮埽枰休d熱體把地下的熱能帶到地面上來(lái)。目前能夠利用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水， 因此地?zé)岚l(fā)電可分為蒸汽型地?zé)岚l(fā)電和熱水型地?zé)岚l(fā)電兩大類(lèi)。
20世紀(jì)70年代初，我國(guó)各地涌現(xiàn)出大量的地?zé)犭娬荆鐝V東風(fēng)順、山東招遠(yuǎn)、遼寧熊岳、江西溫湯等地，建于1977年的羊八井地?zé)犭娬疚挥谖覈?guó)羊八井地?zé)崽铮責(zé)嵴羝麥囟雀哌_(dá)172℃，是我國(guó)目前已探明的最大高溫地?zé)崽铩?/p>
目前，全球范圍的地?zé)岚l(fā)電每年大約以9%的速度增長(zhǎng)，以此速度推測(cè)，到2020年，全球年地?zé)岚l(fā)電量將達(dá)到3180億千瓦時(shí)。我國(guó)要發(fā)展地?zé)岚l(fā)電，還必須加大對(duì)地?zé)豳Y源的勘查，加強(qiáng)對(duì)地源熱泵技術(shù)的研究。
三、新能源發(fā)電在中國(guó)的應(yīng)用前景
目前，新能源發(fā)電在中國(guó)剛剛起步不久，其特點(diǎn)適應(yīng)中國(guó)電力發(fā)展的需求與方向，在中國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景，具體體現(xiàn)在：
（1）新能源發(fā)電是中國(guó)發(fā)展可再生能源的有效形式。國(guó)家“十二五”規(guī)劃將積極推動(dòng)和鼓勵(lì)可再生能源的發(fā)展作為中國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略之一。一方面，充分利用可再生能源發(fā)電對(duì)于中國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境、開(kāi)發(fā)西部、解決農(nóng)村用能及邊遠(yuǎn)地區(qū)用電、進(jìn)行生態(tài)建設(shè)等均具有重要意義；另一方面，中國(guó)可再生能源的發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆Ｈ欢稍偕茉慈萘啃。β什环€(wěn)定，獨(dú)立向負(fù)荷提供可靠供電的能力不強(qiáng)以及對(duì)電網(wǎng)造成波動(dòng)，影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定的缺點(diǎn)將是其發(fā)展中的極大障礙。若能將負(fù)荷點(diǎn)附近的分布式能源發(fā)電技術(shù)、儲(chǔ)能及電力電子控制技術(shù)等很好地結(jié)合起來(lái)構(gòu)成微電網(wǎng)，則可再生能源，充分發(fā)揮其重要潛力。例如，對(duì)于中國(guó)未通電的偏遠(yuǎn)地區(qū)，充分利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源，設(shè)計(jì)合理的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)供電，將是發(fā)揮中國(guó)資源優(yōu)勢(shì)，加快電力建設(shè)的重要舉措。
（2）由新能源組成的微電網(wǎng)在提高中國(guó)電網(wǎng)的供電可靠性，改善電能質(zhì)量方面具有重要作用。中國(guó)的經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，優(yōu)質(zhì)、可靠的電力供應(yīng)是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要保障。在大電網(wǎng)的脆弱性日益凸顯的情況下，將地理位置接近的重要負(fù)荷組成微電網(wǎng)，設(shè)計(jì)合適的電路結(jié)構(gòu)和控制，為這些負(fù)荷提供優(yōu)質(zhì)、可靠的電力，不僅可省去提高整體可靠性與電能質(zhì)量所帶來(lái)的不必要成本，還可以減少這些重要負(fù)荷的停電經(jīng)濟(jì)損失，吸引更多的高新技術(shù)在中國(guó)發(fā)展。
（3）微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間靈活的并列運(yùn)行方式可使微電網(wǎng)起到消峰填谷的作用，從而使整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)電設(shè)備得以充分利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。此外，對(duì)于中國(guó)已有的眾多獨(dú)立系統(tǒng)，在系統(tǒng)中加入基于電力電子技術(shù)的新能源并配以智能、靈活的控制方式，一方面可提高系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化，另一方面也可為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
四、結(jié)束語(yǔ)
總之，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展促進(jìn)了發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，新能源在我國(guó)未來(lái)的應(yīng)用中前景必將十分廣闊，充分利用好各項(xiàng)電能資源有助于緩解國(guó)內(nèi)用電危機(jī)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展也具有重要的實(shí)際作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙異波.新能源發(fā)電技術(shù)的最新進(jìn)展[J].電工技術(shù), 2004.
