一海洋一
范文一：理论力学基础知识
《理论力学教程》基础知识
第一章 质点力学
1. 在求解平面曲线运动问题时，可采用平面极坐标系，常将速度矢量分解为径
，，向速度和横向速度，其表达式分别为:;;将加速度矢量分解v,r,v,rr,
2，，，，为径向加速度和横向加速度，其表达式分别为; 。 ，，，,,,,,arra,r，2r,r
第2题图
2. 求解线约束问题，通常用内禀方程，它的优点是运动规律和约束反作用力可
2dvvm,F以分开解算，这套方程可表示为，切向:;法向:;m,F，R,nndt,
副法向:。 0,F，Rbb
，，，，，，my,F3. 试写出直角坐标系表示的质点运动微分方程式mx,F、、。 mz,Fyxz
,
J4. 质点在有心力作用下，只能在垂直于动量矩的平面内运动，它的两个动力学特征是:(1)对力心的动量矩守恒;(2)机械能守恒。
5. 牛顿运动定律能成立的参考系，叫做惯性系;牛顿运动定律不能成立的参考
系，叫做非惯性系，为了使得牛顿运动定律在此参考系中仍然成立，则需加
上适当的惯性力。
dva,6. 在平面自然坐标系中，切向加速度的表达式为，它是由于速度大小改,dt
2v变产生的;法向加速度的表达式为a,，它是由于速度方向改变产生的。 n,
7. 质心运动定理反映了质点组运动的总趋势，而质心加速度完全取决于作用在
质点组上的外力，而内力不能使质心产生加速度。
第8题图
8. 一质量为m的小环穿在光滑抛物线状的钢丝上并由A点向顶点O运动，其
2dvv建立起的运动微分方程为:m,mgsin,;。 m,R,mgcos,dt,
注:此题答案不唯一。
第9题图
,,R,,mkv9(一物体作斜抛运动，受空气阻力为，若采用直角坐标系建立其在任
dvdvyxm,,mkvm,,mg,mkv意时刻的运动微分方程为:;;若采用自xydtdt
dvm,,mkv,mgsin,然坐标系建立其在任意时刻的运动微分方程为:; dt
2v m,mgcos,。
,
,,,J,r，mv10(动量矩定义表达式为，它在直角坐标系中的分量式为
，，，，，，，，，，J,**,xzJ,myz,zy，，J,mxy,yx、、。 yxz
2
11.如果某个力所做的功与中间路径有关，这种力叫做非保守力，也叫做涡旋力。 12.质点运动学的三个基本定律分别是:动量定理、动量矩定理、动能定理。与
其对应的三个守恒定律成立的条件分别是:质点不受外力作用或受到的合外
力为零、诸外力对某点的合力矩恒为零、质点所受的力都是保守力。 13. 在采用自然坐标系表示质点运动微分方程时，试写出两种求曲率半径的方,
322,，y，，ds1,,法:; 。 ,,,,d,y
14(惯性力既没有施力物体，因而也不存在反作用力。
15. 有心力的三点性质分别是:有心力是保守力、动量矩守恒、质点在一平面上
运动。
16. 沿任何闭合路径运行一周时，力所做的功为零，此力叫保守力。
s，17(质点在有心力作用下做椭圆运动，如及分别为质点在远日点及近日点s，ap
，，。 处的速率，则S:S,(1,e):(1，e)ap
第二章 质点组力学
1在质点组力学中，各质点间的相互作用力称为内力，它的两个主要性质(1)内力的矢量和为零 (2)内力对固定点的力矩的矢量和为零。 2若质点组只在内力作用下运动，此时质点组的动量守恒，而质点组的质心作惯性运动。
3. 质点组的动能为质心的动能与各质点对质心动能之和，这个关系叫做柯尼希
定理。
4. 质点组三个动力学的基本定理中，动量定理及动量矩定理与内力无关。
,ddm,,,,uv5(变质量物体的动力学方程为，若与相等，则方程(mv),u,F
dtdt
,,dv可简化为。 m,F
dt
第三章 刚体力学
1. 确定刚体空间位置的独立变量俗称自由度，通常用符号“S”来表示。刚体作
3
平动时，自由度S=3; 刚体作定轴转动时，自由度S=1; 刚体作平面平行运动
时，自由度S=3; 刚体作定点转动时，自由度S=3; 刚体不受任何约束，在空
间任意运动时，自由度S=6;
2(若选惯量主轴为坐标轴，则刚体对此轴的惯量积等于 零。 3. 半径为的实心圆柱体在固定平面上以角速度作无滑滚动，圆柱体与固定 R,
，平面接触点的速度;其质心速度，质心加速度。 PV,R,,,aRV,0CCP
,,
4(刚体平衡的充要条件是:;。 F,0M,0
25(平行轴定理用公式表示为:，式中是对某轴线的转动惯量，II,I，mdc
为对通过质心并与上述轴线平行的轴线的转动惯量，为两平行轴线间的dIc
垂直距离。
6. 均匀刚体的对称轴就是惯量主轴。
第四章 转动参考系 1(在平面转动参考系中，质点的绝对加速度等于相对加速度、牵连加速度及科
氏加速度三者矢量和。
第五章 分析力学
d,T,T1. 基本形式的拉格朗日方程为:;(。其中，(),,Q,,1,2,3,？,s),，dt,q,q,,
,T，式中qQ叫做广义动量;叫广义速度;叫做广义力。 ,,，,q,
d,L,LL2.保守力系的拉格朗日方程为:(),,Q;(。式中叫 ,,1,2,3,？,s),，dt,q,q,,
做拉格朗日函数，其值等于该力学体系动能与势能之差。
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电厂分散控制系统故障分析与处理
作者:
单位:
摘要:归纳、分析了电厂DCS系统出现的故障原因，对故障处理的过程及注意事项进行了说明。为提高分散控制系统可靠性，从管理角度提出了一些预防措施建议，供参考。
关键词:DCS 故障统计分析 预防措施
随着机组增多、容量增加和老机组自动化化改造的完成，分散控制系统以其系统和网络结构的先进性、控制软件功能的灵活性、人机接口系统的直观性、工程设计和维护的方便性以及通讯系统的开放性等特点，在电力生产过程中得到了广泛应用，其功能在DAS、MCS、BMS、SCS、DEH系统成功应用的基础上，正逐步向MEH、BPC、ETS和ECS方向扩展。但与此同时，分散控制系统对机组安全经济运行的影响也在逐渐增加;因此如何提高分散控制系统的可靠性和故障后迅速判断原因的能力，对机组的安全经济运行至关重要。本文通过对浙江电网机组分散控制系统运行中发生的几个比较典型故障案例的分析处理，归纳出提高分散系统的可靠性的几点建议，供同行参考。
1 考核故障统计
浙江省电力行业所属机组，目前在线运行的分散控制系统，有TELEPERM-ME、MOD300，INFI-90，NETWORK-6000， MACS?和MACS-?，XDPS-400，A/I。DEH有TOSAMAP-GS/C800， DEH-IIIA等系统。笔者根据各电厂安全简报记载，将近几年因分散控制系统异常而引起的机组故障次数及定性统计于表1
表1 热工考核故障定性统计
2 热工考核故障原因分析与处理
根据表1统计，结合笔者参加现场事故原因分析查找过程了解到的情况，下面将分散控制系统异常(浙江省电力行业范围内)而引起上述机组设备二类及以上故障中的典型案例分类浅析如下:
2.1 测量模件故障典型案例分析
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测量模件“异常”引起的机组跳炉、跳机故障占故障比例较高，但相对来讲故障原因的分析查找和处理比较容易，根据故障现象、故障首出信号和SOE记录，通过分析判断和试验，通常能较快的查出“异常”模件。这种“异常”模件有硬性故障和软性故障二种，硬性故障只能通过更换有问题模件，才能恢复该系统正常运行;而软性故障通过对模件复位或初始化，系统一般能恢复正常。比较典型的案例有三种:
(1)未冗余配置的输入/输出信号模件异常引起机组故障。如有台130MW机组正常运行中突然跳机，故障首出信号为“轴向位移大?”，经现场检查，跳机前后有关参数均无异常，轴向位移实际运行中未达到报警值保护动作值，本特利装置也未发讯，但LPC模件却有报警且发出了跳机指令。因此分析判断跳机原因为DEH主保护中的LPC模件故障引起，更换LPC模件后没有再发生类似故障。另一台600MW机组，运行中汽机备用盘上“汽机轴承振动高”、“汽机跳闸”报警，同时汽机高、中压主汽门和调门关闭，发电机逆功率保护动作跳闸;随即高低压旁路快开，磨煤机B跳闸，锅炉因“汽包水位低低”MFT。经查原因系,1高压调门因阀位变送器和控制模件异常，使调门出现大幅度晃动直至故障全关，过程中引起,1轴承振动高高保护动作跳机。更换,1高压调门阀位控制卡和阀位变送器后，机组启动并网，恢复正常运行。
(2)冗余输入信号未分模件配置，当模件故障时引起机组跳闸:如有一台600MW机组运行中汽机跳闸，随即高低压旁路快开，磨煤机B和D相继跳闸，锅炉因“炉膛压力低低”MFT。当时因系统负荷紧张，根据SOE及DEH内部故障记录，初步判断的跳闸原因而强制汽机应力保护后恢复机组运行。二日后机组再次跳闸，全面查找分析后，确认2次机组跳闸原因均系DEH系统三路“安全油压力低”信号共用一模件，当该模件异常时导致汽轮机跳闸，更换故障模件后机组并网恢复运行。另一台200MW机组运行中，汽包水位高?值，?值相继报警后MFT保护动作停炉。查看CRT上汽包水位，2点显示300MM，另1点与电接点水位计显示都正常。进一步检查显示300MM 的2点汽包水位信号共用的模件故障，更换模件后系统恢复正常。针对此类故障，事后热工所采取的主要反事故措施，是在检修中有针对性地对冗余的输入信号的布置进行检查，尽可能地进行分模件处理。 (3)一块I/O模件损坏，引起其它I/O模件及对应的主模件故障:如有台机组 “CCS控制模件故障"及“一次风压高低”报警的同时， CRT上所有磨煤机出口温度、电流、给煤机煤量反馈显示和总煤量百分比、氧量反馈，燃料主控BTU输出消失，F磨跳闸(首出信号为“一次风量低”)。4分钟后 CRT上磨煤机其它相关参数也失去且状态变白色，运行人员手动MFT(当时负荷410MW)。经检查电子室制粉系统过程控制站(PCU01柜MOD4)的电源电压及处理模件底板正常，二块MFP模件死机且相关的一块CSI模件((模位1-5-3，有关F磨CCS参数)故障报警，拔出检查发现其5VDC逻辑电源输入回路、第4输出通道、连接MFP的I/O扩展总线电路有元件烧坏(由于输出通道至BCS(24VDC)，因此不存在外电串入损坏元件的可能)。经复位二块死机的MFP模件，更换故障的CSI模件后系统恢复正常。根据软报警记录和检查分析，故障原因是CSI模件先故障，在该模件故障过程中引起电压波动或I/O扩展总线故障，导致其它I/O模件无法与主模件MFP03通讯而故障，信号保持原值，最终导致
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主模件MFP03故障(所带A-F磨煤机CCS参数)，CRT上相关的监视参数全部失去且呈白色。 2.2 主控制器故障案例分析
由于重要系统的主控制器冗余配置，大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。主控制器“异常”多数为软故障，通过复位或初始化能恢复其正常工作，但也有少数引起机组跳闸，多发生在双机切换不成功时，如: (1)有台机组运行人员发现电接点水位计显示下降，调整给泵转速无效，而CRT上汽包水位保持不变。当电接点水位计分别下降至甲-300mm，乙-250mm，并继续下降且汽包水位低信号未发，MFT未动作情况下，值长令手动停炉停机，此时CRT上调节给水调整门无效，就地关闭调整门;停运给泵无效，汽包水位急剧上升，开启事故放水门，甲、丙给泵开关室就地分闸，油泵不能投运。故障原因是给水操作站运行DPU死机，备用DPU不能自启动引起。事后热工对给泵、引风、送风进行了分站控制，并增设故障软手操。
(2)有台机组运行中空预器甲、乙挡板突然关闭，炉膛压力高MFT动作停炉;经查原因是风烟系统I/O站DPU发生异常，工作机向备份机自动切换不成功引起。事后电厂人员将空预器烟气挡板甲1、乙1和甲2、乙2两组控制指令分离，分别接至不同的控制站进行控制，防止类似故障再次发生。
2.3 DAS系统异常案例分析
DAS系统是构成自动和保护系统的基础，但由于受到自身及接地系统的可靠性、现场磁场干扰和安装调试质量的影响，DAS信号值瞬间较大幅度变化而导致保护系统误动，甚至机组误跳闸故障在我省也有多次发生，比较典型的这类故障有:
(1)模拟量信号漂移:为了消除DCS系统抗无线电干扰能力差的缺陷，有的DCS厂家对所有的模拟量输入通道加装了隔离器，但由此带来部分热电偶和热电阻通道易电荷积累，引起信号无规律的漂移，当漂移越限时则导致保护系统误动作。我省曾有三台机组发生此类情况(二次引起送风机一侧马达线圈温度信号向上漂移跳闸送风机，联跳引风机对应侧)，但往往只要松一下端子板接线(或拆下接线与地碰一下)再重新接上，信号就恢复了正常。开始热工人员认为是端子柜接地不好或者I/O屏蔽接线不好引起，但处理后问题依旧。厂家多次派专家到现场处理也未能解决问题。后在机组检修期间对系统的接地进行了彻底改造，拆除原来连接到电缆桥架的AC、DC接地电缆;柜内的所有备用电缆全部通过导线接地;UPS至DCS电源间增加1台20kVA的隔离变压器，专门用于系统供电，且隔离变压器的输出端N线与接地线相连，接地线直接连接机柜作为系统的接地。同时紧固每个端子的接线;更换部份模件并将模件的软件版本升级等。使漂移现象基本消除。
(2)DCS故障诊断功能设置不全或未设置。信号线接触不良、断线、受干扰，使信号值瞬间变化超过设定值或超量程的情况，现场难以避免，通过DCS模拟量信号变化速率保护功能的正确设置，可以避免或减少这类故障引起的保护系统误动。但实际应用中往往由于此功能未设置或设置不全，使此类故障屡次发生。如一次风机B跳闸引起机组RB动作，首出信号为轴承温度高。经查原因是由于测温热电阻引线是细的多股线，而信号电缆是较粗的
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单股线，两线采用绞接方式，在震动或外力影响下连接处松动引起轴承温度中有点信号从正常值突变至无穷大引起(事后对连接处进行锡焊处理)。类似的故障有:民工打扫现场时造成送风机轴承温度热电阻接线松动引起送风机跳闸;轴承温度热电阻本身损坏引起一次风机跳闸;因现场干扰造成推力瓦温瞬间从99?突升至117?，1秒钟左右回到99?，由于相邻第八点已达85?，满足推力瓦温度任一点105?同时相邻点达85?跳机条件而导致机组跳闸等等。预防此类故障的办法，除机组检修时紧固电缆和电缆接线，并采用手松拉接线方式确认无接线松动外，是完善DCS的故障诊断功能，对参与保护连锁的模拟量信号，增加信号变化速率保护功能尤显重要(一当信号变化速率超过设定值，自动将该信号退出相应保护并报警。当信号低于设定值时，自动或手动恢复该信号的保护连锁功能)。
(3)DCS故障诊断功能设置错误:我省有台机组因为电气直流接地，保安1A段工作进线开关因跳闸，引起挂在该段上的汽泵A的工作油泵A连跳，油泵B连锁启动过程中由于油压下降而跳汽泵A，汽泵B升速的同时电泵连锁启动成功。但由于运行操作速度过度，电泵出口流量超过量程，超量程保护连锁开再循环门，使得电泵实际出水小，B泵转速上升到5760转时突然下降1000转左右(事后查明是抽汽逆止阀问题)，最终导致汽包水位低低保护动作停炉。此次故障是信号超量程保护设置不合理引起。一般来说，DAS的模拟量信号超量程、变化速率大等保护动作后，应自动撤出相应保护，待信号正常后再自动或手动恢复保护投运。
2.4 软件故障案例分析
分散控制系统软件原因引起的故障，多数发生在投运不久的新软件上，运行的老系统发生的概率相对较少，但一当发生，此类故障原因的查找比较困难，需要对控制系统软件有较全面的了解和掌握，才能通过分析、试验，判断可能的故障原因，因此通常都需要厂家人员到现场一起进行。这类故障的典型案例有三种: (1)软件不成熟引起系统故障:此类故障多发生在新系统软件上，如有台机组80%额定负荷时，除DEH画面外所有DCS的CRT画面均死机(包括两台服务器)，参数显示为零，无法操作，但投入的自动系统运行正常。当时采取的措施是:运行人员就地监视水位，保持负荷稳定运行，热工人员赶到现场进行系统重启等紧急处理，经过30分钟的处理系统恢复正常运行。故障原因经与厂家人员一起分析后，确认为DCS上层网络崩溃导致死机，其过程是服务器向操作员站发送数据时网络阻塞，引起服务器与各操作员站的连接中断，造成操作员站读不到数据而不停地超时等待，导致操作员站图形切换的速度十分缓慢(网络任务未死)。针对管理网络数据阻塞情况，厂家修改程序考机测试后进行了更换。另一台机组曾同时出现4台主控单元“白灯”现象，现场检查其中2台是因为A机备份网停止发送，1台是A机备份网不能接收，1台是A机备份网收、发数据变慢(比正常的站慢几倍)。这类故障的原因是主控工作机的网络发送出现中断丢失，导致工作机发往备份机的数据全部丢失，而双机的诊断是由工作机向备份机发诊断申请，由备份机响应诊断请求，工作机获得备份机的工作状态，上报给服务器。由于工作机的发送数据丢失，所以工作机发不出申请，也就收不到备份机的响应数据，认为备份机故障。临时的解决方法是
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当长时间没有正确发送数据后，重新初始化硬件和软件，使硬件和软件从一个初始的状态开始运行，最终通过更新现场控制站网络诊断程序予以解决。
(2)通信阻塞引发故障:使用TELEPERM-ME系统的有台机组，负荷300MW时,运行人员发现煤量突减，汽机调门速关且CRT上所有火检、油枪、燃油系统均无信号显示。热工人员检查发现机组EHF系统一柜内的I/O BUS接口模件ZT报警灯红闪，操作员站与EHF系统失去偶合，当试着从工作站耦合机进入OS250PC软件包调用EHF系统时，提示不能访问该系统。通过查阅DCS手册以及与SIEMENS专家间的电话分析讨论，判断故障原因最大的可能是在三层CPU切换时，系统处理信息过多造成中央CPU与近程总线之间的通信阻塞引起。根据商量的处理方案于当晚11点多在线处理，分别按三层中央柜的同步模件的SYNC键，对三层CPU进行软件复位:先按CPU1的SYNC键，相应的红灯亮后再按CPU2的SYNC键。第二层的同步红灯亮后再按CPU3的同步模件的SYNC键，按3秒后所有的SYNC的同步红灯都熄灭，系统恢复正常。
(3)软件安装或操作不当引起:有两台30万机组均使用Conductor NT 5.0作为其操作员站，每套机组配置3个SERVER和3个CLIENT，三个CLIENT分别配置为大屏、值长站和操作员站,机组投运后大屏和操作员站多次死机。经对全部操作员站的SERVER和CLIENT进行全面诊断和多次分析后，发现死机的原因是:1)一台SERVER因趋势数据文件错误引起它和挂在它上的CLIENT在当调用趋势画面时画面响应特别缓慢(俗称死机)。在删除该趋势数据文件后恢复正常。2)一台SERVER因文件类型打印设备出错引起该SERVER的内存全部耗尽，引起它和挂在它上的CLIENT的任何操作均特别缓慢，这可通过任务管理器看到DEV.EXE进程消耗掉大量内存。该问题通过删除文件类型打印设备和重新组态后恢复正常。3)两台大屏和工程师室的CLIENT因声音程序没有正确安装，当有报警时会引起进程CHANGE.EXE调用后不能自动退出，大量的CHANGE.EXE堆积消耗直至耗尽内存，当内存耗尽后，其操作极其缓慢(俗称死机)。重新安装声音程序后恢复正常。此外操作员站在运行中出现的死机现象还有二种:一种是鼠标能正常工作，但控制指令发不出，全部或部分控制画面不会刷新或无法切换到另外的控制画面。这种现象往往是由于CRT上控制画面打开过多，操作过于频繁引起，处理方法为用鼠标打开VMS系统下拉式菜单，RESET应用程序，10分钟后系统一般就能恢复正常。另一种是全部控制画面都不会刷新，键盘和鼠标均不能正常工作。这种现象往往是由操作员站的VMS操作系统故障引起。此时关掉OIS电源，检查各部分连接情况后再重新上电。如果不能正常启动，则需要重装VMS操作系统;如果故障诊断为硬件故障，则需更换相应的硬件。
(4)总线通讯故障:有台机组的DEH系统在准备做安全通道试验时，发现通道选择按钮无法进入，且系统自动从“高级”切到“基本级”运行，热控人员检查发现GSE柜内的所有输入/输出卡(CSEA/CSEL)的故障灯亮, 经复归GSE柜的REG卡后，CSEA/CSEL的故障灯灭，但系统在重启“高级” 时，维护屏不能进入到正常的操作画面呈死机状态。根据报警信息分析，故障原因是系统存在总线通讯故障及节点故障引起。由于阿尔斯通DEH系统无冗余
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配置，当时无法处理，后在机组调停时，通过对基本级上的REG卡复位，系统恢复了正常。
(5)软件组态错误引起:有台机组进行#1中压调门试验时，强制关闭中间变量IV1RCO信号，引起#1-#4中压调门关闭，负荷从198MW降到34MW，再热器压力从2.04MP升到4.0Mpa,再热器安全门动作。故障原因是厂家的DEH组态，未按运行方式进行，流量变量本应分别赋给IV1RCO-IV4RCO，实际组态是先赋给IV1RCO，再通过IV1RCO分别赋给IV2RCO-IV4RCO。因此当强制IV1RCO=0时，所有调门都关闭，修改组态文件后故障消除。
2.5 电源系统故障案例分析
DCS的电源系统，通常采用1:1冗余方式(一路由机组的大UPS供电，另一路由电厂的保安电源供电)，任何一路电源的故障不会影响相应过程控制单元内模件及现场I/O模件的正常工作。但在实际运行中，子系统及过程控制单元柜内电源系统出现的故障仍为数不少，其典型主要有:
(1)电源模件故障:电源模件有电源监视模件、系统电源模件和现场电源模件3种。现场电源模件通常在端子板上配有熔丝作为保护，因此故障率较低。而前二种模件的故障情况相对较多:1)系统电源模件主要提供各不同等级的直流系统电压和I/O模件电压。该模件因现场信号瞬间接地导致电源过流而引起损坏的因素较大。因此故障主要检查和处理相应现场I/O信号的接地问题，更换损坏模件。如有台机组负荷520MW正常运行时MFT，首出原因“汽机跳闸"。CRT画面显示二台循泵跳闸，备用盘上循泵出口阀,86?信号报警。5分钟后运行巡检人员就地告知循泵A、B实际在运行，开关室循泵电流指示大幅晃动且A大于B。进一步检查机组PLC诊断画面，发现控制循泵A、B的二路冗余通讯均显示“出错”。43分钟后巡检人员发现出口阀开度小就地紧急停运循泵A、B。事后查明A、B两路冗余通讯中断失去的原因，是为通讯卡提供电源支持的电源模件故障而使该系统失电，中断了与PLC主机的通讯，导致运行循泵A、B状态失去，凝汽器保护动作，机组MFT。更换电源模件后通讯恢复正常。事故后热工制定的主要反事故措施，是将两台循泵的电流信号由PLC改至DCS的CRT显示，消除通信失去时循泵运行状态无法判断的缺陷;增加运行泵跳闸关其出口阀硬逻辑(一台泵运行，一台泵跳闸且其出口阀开度,30度，延时15秒跳运行泵硬逻辑;一台泵运行，一台泵跳闸且其出口阀开度,0度，逆转速动作延时30秒跳运行泵硬逻辑);修改凝汽器保护实现方式。2)电源监视模件故障引起:电源监视模件插在冗余电源的中间，用于监视整个控制站电源系统的各种状态，当系统供电电压低于规定值时，它具有切断电源的功能，以免损坏模件。另外它还提供报警输出触点，用于接入硬报警系统。在实际使用中，电源监视模件因监视机箱温度的2个热敏电阻可靠性差和模件与机架之间接触不良等原因而故障率较高。此外其低电压切断电源的功能也会导致机组误跳闸，
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如有台机组满负荷运行，BTG盘出现“CCS控制模件故障”报警，运行人员发现部分CCS操作框显示白色，部分参数失去，且对应过程控制站的所有模件显示白色，6s后机组MFT，首出原因为“引风机跳闸”。约2分钟后CRT画面显示恢复正常。当时检查系统未发现任何异常(模件无任何故障痕迹，过程控制站的通讯卡切换试验正常)。机组重新启动并网运行也未发现任何问题。事后与厂家技术人员一起专题分析讨论，并利用其它机组小修机会对控制系统模拟试验验证后，认为事件原因是由于该过程控制站的系统供电电压瞬间低于规定值时，其电源监视模件设置的低电压保护功能作用切断了电源，引起控制站的系统电源和24VDC、5VDC或15VDC的瞬间失去，导致该控制站的所有模件停止工作(现象与曾发生过的24VDC接地造成机组停机事件相似)，使送、引风机调节机构的控制信号为0，送风机动叶关闭(气动执行机构)，引风机的电动执行机构开度保持不变(保位功能)，导致炉膛压力低，机组MFT。
(2)电源系统连接处接触不良:此类故障比较典型的有:1)电源系统底板上5VDC电压通常测量值在5.10,5.20VDC之间，但运行中测量各柜内进模件的电压很多在5V以下，少数跌至4.76VDC左右，引起部分I/O卡不能正常工作。经查原因是电源底板至电源母线间连接电缆的多芯铜线与线鼻子之间，表面上接触比较紧，实际上因铜线表面氧化接触电阻增加，引起电缆温度升高，压降增加。在机组检修中通过对所有5VDC电缆铜线与线鼻子之间的焊锡处理，问题得到解决。2)MACS-?DCS运行中曾在两个月的运行中发生2M801工作状态显示故障而更换了13台主控单元，但其中的多数离线上电测试时却能正常启动到工作状态，经查原因是原主控5V电源，因线损和插头耗损而导致电压偏低;通过更换主控间的冗余电缆为预制电缆;现场主控单元更换为2M801E-D01，提升主控工作电源单元电压至5.25V后基本恢复正常。3)有台机组负荷135MW时，给水调门和给水旁路门关小，汽包水位急速下降引发MFT。事后查明原因是给水调门、给水旁路门的端子板件电源插件因接触不良，指令回路的24V电源时断时续，导致给水调门及给水旁路门在短时内关下，汽包水位急速下降导致MFT。4)有台机组停炉前，运行将汽机控制从滑压切至定压后，发现DCS上汽机调门仍全开，主汽压力4260kpa，SIP上显示汽机压力下降为1800kpa，汽机主保护未动作，手动拍机。故障原因系汽机系统与DCS、汽机显示屏通讯卡件BOX1电源接触点虚焊、接触不好，引起通讯故障，使DCS与汽机显示屏重要数据显示不正常，运行因汽机重要参数失准手动拍机。经对BOX1电源接触点重新焊接后通讯恢复。5)循泵正常运行中曾发出#2UPS失电报警，20分钟后对应的#3、#4循泵跳闸。由于运行人员处理及时，未造成严重后果。热工人员对就地进行检查发现#2UPS输入电源插头松动，导致#2UPS失电报警。进行专门试验结果表明，循泵跳闸原因是UPS输入电源失去后又恢复的过程中，引起PLC输入信号抖动误发跳闸信号。
(3)UPS功能失效:有台机组呼叫系统的喇叭有杂音，通信班人员关掉该系统的主机电源查原因并处理。重新开
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启该主机电源时，呼叫系统杂音消失，但集控室右侧CRT画面显示全部失去，同时MFT信号发出。经查原因是由于呼叫系统主机电源接至该机组主UPS，通讯人员在带载合开关后，给该机组主UPS电源造成一定扰动，使其电压瞬间低于195V，导致DCS各子系统后备UPS启动，但由于BCS系统、历史数据库等子系统的后备UPS失去带负荷能力(事故后试验确定)，造成这些系统失电，所有制粉系统跳闸，机组由于“失燃料”而MFT 。
(4)电源开关质量引起:电源开关故障也曾引起机组多次MFT，如有台机组的发电机定冷水和给水系统离线，汽泵自行从“自动”跳到“手动”状态;在MEH上重新投入锅炉自动后，汽泵无法增加流量。1分钟后锅炉因汽包水位低MFT动作。故障原因经查是DCS 给水过程控制站二只电源开关均烧毁，造成该站失电，导致给水系统离线，无法正常向汽泵发控制信号，最终锅炉因汽包水位低MFT动作。
2.6 SOE信号准确性问题处理
一旦机组发生MFT或跳机时，运行人员首先凭着SOE信号发生的先后顺序来进行设备故障的判断。因此SOE记录信号的准确性，对快速分析查找出机组设备故障原因有着很重要的作用。这方面曾碰到过的问题有:
(1)SOE信号失准:由于设计等原因，基建接受过来的机组，SOE信号往往存在着一些问题(如SOE系统的信号分辨力达不到指标要求却因无测试仪器测试而无法证实，信号源不是直接取自现场，描述与实际不符，有些信号未组态等等)，导致SOE信号不能精确反映设备的实际动作情况。有台机组MFT时，光字牌报警“全炉膛灭火”，检查DCS中每层的3/4火检无火条件瞬间成立，但SOE却未捉捕到“全炉膛灭火”信号。另一台机组MFT故障，根据运行反映，首次故障信号显示“全炉膛灭火”，同时有“DCS电源故障”报警，但SOE中却未记录到DCS电源故障信号。这使得SOE系统在事故分析中的作用下降，增加了查明事故原因的难度。为此我省各电厂组织对SOE系统进行全面核对、整理和完善，尽量做到SOE信号都取自现场，消除SOE系统存在的问题。同时我们专门开发了SOE信号分辨力测试仪，经浙江省计量测试院测试合格后，对全省所属机组SOE系统分辨力进行全部测试，掌握了我省DCS的SOE系统分辨力指标不大于1ms的有四家，接近1ms的有二家，4ms的有一家。
(2)SOE报告内容凌乱:某电厂两台30万机组的INFI-90分散控制系统，每次机组跳闸时生成的多份SOE报告内容凌乱，启动前总是生成不必要的SOE报告。经过1)调整SEM执行块参数， 把触发事件后最大事件数及触发事件后时间周期均适当增大。2)调整DSOE Point 清单，把每个通道的Simple Trigger由原来的BOTH改为0TO1，Recordable Event。3)重新下装SEM组态后，问题得到了解决。
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(3)SOE报表上出现多个点具有相同的时间标志:对于INFI-90分散控制系统，可能的原因与处理方法是:1)某个SET或SED模件被拔出后在插入或更换，导致该子模件上的所有点被重新扫描并且把所有状态为1的点(此时这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM。2)某个MFP主模件的SOE缓冲区设置太小产生溢出，这种情况下，MFP将会执行内部处理而复位SOE，导致其下属的所有SET或SED子模件中，所有状态为1的点(这些点均有相同跳闸时间)上报给了SEM模件。处理方法是调整缓冲区的大小(其值由FC241的S2决定，一般情况下调整为100)。3)SEM收到某个MFP的事件的时间与事件发生的时间之差大于设定的最大等待时间(由FC243的S5决定)，则SEM将会发一个指令让对应的MFP执行SOE复位，MFP重新扫描其下属的所有SOE点，且将所有状态为1 的点(这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM，。在环路负荷比较重的情况下(比如两套机组通过中央环公用一套SEM模件)，可适当加大S5值，但最好不要超过60秒。
2.7 控制系统接线原因
控制系统接线松动、错误而引起机组故障的案例较多，有时此类故障原因很难查明。此类故障虽与控制系统本身质量无关，但直接影响机组的安全运行，如:
(1)接线松动引起:有台机组负荷125MW，汽包水位自动调节正常，突然给水泵转速下降，执行机构开度从64%关至5%左右，同时由于给水泵模拟量手站输出与给水泵液偶执行机构偏差大(大于10%自动跳出)给水自动调节跳至手动，最低转速至1780rpm，汽包水位低低MFT动作。原因经查是因为给水泵液偶执行机构与DCS的输出通道信号不匹配，在其之间加装的信号隔离器，因24VDC供电电源接线松动失电引起。紧固接线后系统恢复正常。事故后对信号隔离器进行了冗余供电。
(2)接线错误引起:某#2 机组出力300MW时,#2B汽泵跳闸(无跳闸原因首出、无大屏音响报警)，机组RB动作，#2E磨联锁跳闸，电泵自启，机组被迫降负荷。由于仅有ETS出口继电器动作记录, 无#2B小机跳闸首出和事故报警，且故障后的检查试验系统都正常，当时原因未查明。后机组检修复役前再次发生误动时，全面检查小机现场紧急跳闸按钮前接的是电源地线，跳闸按钮后至PLC，而PLC后的电缆接的是220V电源火线，拆除跳闸按钮后至PLC的电缆,误动现象消除，由此查明故障原因是是跳闸按钮后至PLC的电缆发生接地，引起紧急跳闸系统误动跳小机。
(3)接头松动引起:一台机组备用盘硬报警窗处多次出现“主机EHC油泵2B跳闸”和“开式泵2A跳闸”等信号误报警，通过CRT画面检查发现PLC的 A路部分I/O柜通讯时好时坏，进一步检查发现机侧PLC的3A、4、5A和6的4个就地I/O柜二路通讯同时时好时坏，与此同时机组MFT动作，首出原因为汽机跳闸。原因是通讯母线B路在PLC4柜内接头和PLC5、PLC4柜本身的通讯分支接头有轻微松动，通过一系列的紧固后通讯恢复正常。 针对接线和接头松动原因引起的故障，我省在基建安装调试和机组检修过程中，通过将手松拉接线以以确认接线
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是否可靠的方法，列入质量验收内容，提高了接线质量，减少了因接线质量引起的机组误动。同时有关电厂 制定了热工控设备通讯电缆随机组检修紧固制度，完善控制逻辑，提高了系统的可靠性。
2.8 控制系统可靠性与其它专业的关系
需要指出的是MFT和ETS保护误动作的次数，与有关部门的配合、运行人员对事故的处理能力密切相关，类似的故障有的转危为安，有的导致机组停机。一些异常工况出现或辅机保护动作，若运行操作得当，本可以避免MFT动作(如有台机组因为给煤机煤量反馈信号瞬时至零，30秒后逻辑联锁磨煤机热风隔离挡板关闭，引起一次风流量急降和出口风温持续下跌，热风调节挡板自动持续开至100%，冷风调节挡板由于前馈回路的作用而持续关小，使得一次风流量持续下降。但由于热风隔离挡板有卡涩，关到位信号未及时发出，使得一次风流量小至造成磨煤机中的煤粉积蓄，第5分钟时运行减少了约10%的煤量，约6分钟后热风隔离挡板突然关到位，引起一次风流量的再度急剧下降，之后按设计连锁逻辑，冷风隔离挡板至全开，使得一次风流量迅速增大，并将磨煤机C中的蓄煤喷向炉膛，造成锅炉燃烧产生局部小爆燃，引风机自动失控于这种异常情况，在三个波的扰动后(约1分钟)，炉膛压力低低MFT。当时MFT前7分钟的异常工况运行过程中，只要停运该台磨煤机就可避免MFT故障的发生)。此外有关部门与热工良好的配合，可减少或加速一些误动隐患的消除;因此要减少机组停组次数，除热工需在提高设备可靠性和自身因素方面努力外，还需要热工和机务的协调配合和有效工作，达到对热工自动化设备的全方位管理。需要运行人员做好事故预想，完善相关事故操作指导，提高监盘和事故处理能力。 3 提高热工自动化系统可靠性的建议
随着热工系统覆盖机、电、炉运行的所有参数，监控功能和范围的不断扩大以及机组运行特点的改变和DCS技术的广泛应用，热控自动化设备已由原先的配角地位转变为决定机组安全经济运行的主导因素，其任一环节出现问题，都有导致热控装置部分功能失效或引发系统故障，机组跳闸、甚至损坏主设备的可能。因此如何通过科学的基础管理，确保所监控的参数准确、系统运行可靠是热工安全生产工作中的首要任务。在收集、总结、吸收同仁们自动化设备运行检修、管理经验和保护误动误动原因分析的基础上，结合热工监督工作实践，对提高热工保护系统可靠性提出以下建议，供参考:
3.1 完善热工自动化系统
(1)解决操作员站电源冗余问题:过程控制单元柜的电源系统均冗余配置，但所有操作员站的电源通常都接自本机组的大UPS，不提供冗余配置。如果大UPS电压波动，将可能引起所有操作员站死机而不得不紧急停运机组，但由于死机后所有信号都失去监视，停机也并非易事。为避免此类问题发生，建议将每台机组的部份操作员站与另一台机组的大UPS交叉供电，以保证当本机大UPS电压波动时，仍有2台OIS在正常运行。 (2)对硬件的冗余配置情况进行全面核查，重要保护信号尽可能采取三取二方式，消除同参数的多信号处理和互为备用设备的控制回路未分模件、分电缆或分电源(对互为备用的设备)现象，减少一模件故障引起保护系统误
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动的隐患。
(3)做好软报警信号的整理:一台600MW机组有近万个软报警点，这些软报警点往往未分级处理，存在许多描述错误，报警值设置不符设计，导致操作画面上不断出现大量误报警，使运行人员疲倦于报警信号，从而无法及时发现设备异常情况，也无法通过软报警去发现、分析问题。为此组织对软报警点的核对清理，整理并修改数据库里软报警量程和上、下限报警值;通过数据库和在装软件逻辑的比较，矫正和修改错误描述，删除操作员站里重复和没有必要的软报警点，对所有软报警重新进行分组、分级，采用不同的颜色并开通操作员站声音报警，进行报警信号的综合应用研究，使软报警在运行人员监盘中发挥作用。
(4)合理设置进入保护联锁系统的模拟量定值信号故障诊断功能的处理，如信号变化速率诊断处理功能的利用，可减少因接线松动、干扰信号或设备故障引起的信号突变导致系统故障的发生，未设置的应增加设置。 (5)继续做好热工设备电源回路的可靠性检查工作，对重要的保护装置及DCS、DEH系统，定期做好电源切换试验工作，减少或避免由于电源系统问题引起机组跳机等情况发生。
(6)加强对测量设备现场安装位置和测量管路敷设的检查，消除不满足规程要求隐患，避免管路积水和附加的测量误差，导致机组运行异常工况的再次发生。
(7)加强对电缆防损、和敷设途径的防火、防高温情况检查，不符要求处要及时整改，尤其是燃机机组，要避免因烟道漏气烧焦电缆，导致跳机故障的发生。
(8)电缆绝缘下降、接线不规范(松动、毛刺等)、通讯电缆接头松动、信号线拆除后未及时恢复等，引起热工系统异常情况的屡次发生，表明随着机组运行时间的延伸，电缆原先紧固的接头和接线，可能会因气候、氧化等因素而引起松动，电缆绝缘可能会因老化而下降。为避免此类故障的发生，各电厂应将热工重要系统电缆的绝缘测量、电缆接线和通讯电缆接头紧固、消除接线外露现象等，列入机组检修的热工常规检修项目中，并进行抽查验收，对所有接线用手松拉，确认接线紧固，消除接线松动而引发保护系统误动的隐患。 (9)开展热工保护、连锁信号取样点可靠性、保护逻辑条件及定值合理性的全面梳理评估工作，经过论证确认，进行必要的整改，(如给泵过量程信号设计为开再循环门的，可能会引起系统异常，应进行修改)。完善机组的硬软报警、报警分级处理及定值核对，确保其与经审核颁发的热工报警、保护定值表相符。保警信号综合利用 3.2 加强热控自动化系统的运行维护管理
(1)模件吹扫:有些DCS的模件对灰和静电比较敏感，如果模件上的积灰较多可能会造成该模件的部分通道不能正常工作甚至机组MFT，如我省曾有台机组，一个月内相继5次MFT，前四次MFT动作因GPS校时软件有问题，导致历史库、事故追忆、SOE记录时间不一致，事故原因未能查明。在GPS校时软件问题得到处理后发生第五次MFT时，根据记录查明MFT动作原因系DCS主控单元一内部模件未进行喷涂绝缘漆处理，表面积灰严重使内部模件板上元器件瞬间导通，导致控制单元误发网络信号引起。更换该控制单元模件和更改组态软件后，系统
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恢复正常运行。因此要做好电子室的孔洞封堵，保持空气的清洁度，停机检修时及时进行模件的清扫。但要注意，有些机组的DCS模件吹扫、清灰后，往往发生故障率升高现象(有电厂曾发生过内部电容爆炸事件)，其原因可能与拨插模件及吹扫时的防静电措施、压缩空气的干燥度、吹扫后模件及插槽的清洁度等有关，因此进行模件工作时，要确保防静电措施可靠，吹扫的压缩空气应有过滤措施(最好采用氮气吹扫)，吹扫后模件及插槽内清洁。 (2)风扇故障、不满足要求的环境温湿度和灰尘等小问题，有可能对设备安全产生隐患，运行维护中加强重视。 (3)统计、分析发生的每一次保护系统误动作和控制系统故障原因(包括保护正确动作的次数统计)，举一反三，消除多发性和重复性故障。
(4)对重要设备元件，严格按规程要求进行周期性测试。完善设备故障、运行维护和损坏更换登记等台帐。 (5)完善热工控制系统故障下的应急处理措施(控制系统故障、死机、重要控制系统冗余主控制器均发生故障)。 (6)根据系统和设备的实际运行要求，每二年修订保护定值清册一次，并把核对、校准保护系统的定值作为一项标准项目列入机组大小修项目中。重要保护系统条件、定值的修改或取消，宜取得制造厂同意，并报上级主管部门批准、备案。
(7)通过与规定值、出厂测试数据值、历次测试数据值、同类设备的测试数据值比较，从中了解设备的变化趋势，做出正确的综合分析、判断，为设备的改造、调整、维护提供科学依据。
3.3 规范热工自动化系统试验
(1)完善保护、联锁系统专用试验操作卡(操作卡上对既有软逻辑又有硬逻辑的保护系统应有明确标志);检修、改造或改动后的控制系统，均应在机组起动前，严格按照修改审核后的试验操作卡逐步进行试验。 (2)各项试验信号应从源头端加入，并尽量通过物理量的实际变化产生。试验过程中如发现缺陷，应及时消除后重新试验(特殊试验项目除外)直至合格。
(3)规范保护信号的强制过程(包括强制过程可能出现的事故事前措施，信号、图纸的核对，审批人员的确认把关，强制过程的监护及监护人应对试验的具体操作进行核实和记录等)，强调信号的强置或解除强置，必须及时准确地作好记录和注销工作。
(4)所有试验应有试验方案(或试验操作单)、试验结束后应规范的填写试验报告(包括试验时间、试验内容、试验步骤、验收结果及存在的问题)，连同试验方案、试验曲线等一起归档保存。
3.4 继续做好基建机组、改造机组、检修机组的全过程热工监督工作
(1)对设备选型、采购、验收、安装、调试、竣工图移交等各个环节严把质量关，确保控制系统和设备指标满足要求。
(2)充分做好控制系统改造开工前的准备工作(包括设计、出厂验收、图纸消化等)。
(3)严格执行图纸管理制度，加强检修、改造施工中的图纸修改流程管理，图纸修改应及时在计算机内进行，以
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保证图纸随时符合实际;试验图纸应来自确认后的最新版本。
(4)计算机软件组态、保护的定值和逻辑需进行修改或改进时，应严格执行规定的修改程序;修改完毕应及时完成对保护定值清册和逻辑图纸的修改，组态文件进行拷贝，并与保护修改资料一起及时存档。 (5)机组检修时进行控制系统性能与功能的全面测试，确保检修后的控制系统可靠。
3.5 加强培训交流
(1)定期进行人员的安全教育和专业技术培训，不断提高人员的安全意识和专业水平，提高人员对突发事件的准确判断和迅速处理能力。减少检修维护和人为原因引起的热工自动化系统故障。
(2)加强电厂间交流，针对热工中存在的问题，组织专业讨论会，共同探讨解决问题办法。 (3)完善热工保护定值及逻辑修改制度;认真组织学习、严格执行热工保护连锁投撤制度;实行热工保护定值及逻辑修改、热工保护投撤、热工保护连锁信号强制与解除强制监护制。
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范文二：力学基础知识
质量和密度
1、物质的组成;宇宙 -物质 -分子 -原子
3、质量 m :物体中所含物质的多少叫质量。主单位:千克(kg ) ;常用单位:吨(t ) 、 克(g ) 、毫克(mg ) ;换算关系:1t=1000kg 1kg=1000g 1g=1000mg
质量是物体的属性,不随物体的形状、状态、位置的改变而改变。
测量工具:托盘天平 使用方法:把天平放在(水平台)上,把游码放在标尺左端的 (零刻线处) ;调节横梁两端的 (平衡螺母 ) ,直到指针指在分度盘的 (中线处 ) ;左盘放物 体, 用镊子在右盘中加减砝码并调节游码在标尺上的位置, 直到横梁平衡; 盘中砝码总 重量加游码所对刻度就是被测物体质量
4、密度 ρ:某种物质单位体积的质量,密度是物质的一种特性,与物体的质量、体积、 形状、位置无关,与物体的温度和状态有关。 公式:ρ= m /V
单位:千克/米 3、克/厘米 3, 换算 1克/厘米 3=1×103千克/米 3;
水的密度 ρ水=1×103千克/米 3; 表示体积为 1立方米水的质量为 1.0×103千克。 体积单位换算:1厘米 3=1×10-6米 31升 =1000毫升 1毫升 =1厘米 31升 =1分米 3固体密度测定:1)用调好的天平测出物体质量 m 2)在量筒中到入适量的水,记 下体积 v1 3)用细线吊着物体浸没在水中,记下体积 v2 4)计算固体密度 ρ= m /(v2-v1)
液体密度测定:1)用调好的天平测出液体和烧杯质量 m1 2)将烧杯中液体倒入量 筒中一部分,记下体积 V 3)用天平测出剩余液体和烧杯质量 m2 4)计算液体密 度 ρ= (m1- m2) /V
5、水的反常膨胀:水凝固时,体积变大,密度变小。 4℃时,水的密度最大
运动和力
1. 机械运动:物体位置发生变化的运动。
参照物:判断一个物体运动要选取另一个物体作标准, 这个被选作标准的物体叫参照物。 运动和静止的相对性:物体是运动还是静止取决于所选取的参照物。
2. 匀速直线运动:快慢不变,经过的路线是直线的运动
3. 速度:V=S/t 1米/秒=3.6千米/时。
比较物体运动快慢的方法:a 在相等时间里比较通过的路程。 b 通过相等路程比较所用 的时间。 C 比较速度的大小
4. 长度:主单位 :米;常用单位:Km dm 、 cm 、 mm 、 μm (1m=106μm ) 、 nm (1m=109nm )
测量工具 :刻度尺;测量时要估读到最小刻度的下一位;光年是长度单位。
5. 时间 t :单位 :秒;测量工具 :钟表、停表。 1时=60分 =3600秒, 1分=60秒。
6. 力:力是物体对物体的作用。物体间力的作用总是相互的。 力的单位:牛顿(N ) 。 测量力的工具:弹簧测力计。制作原理:弹簧的伸长与受到的拉力成正比。
力的作用效果:1改变物体形状 2改变物体的运动状态 (物体运动状态改变是指物体的
速度大小或运动方向改变) 。
7. 力的三要素:力的大小、方向、作用点。
力的示意图:用带箭头的线段把力的三要素表示出来
8.牛顿第一定律也称为惯性定律,其内容是:一切物体在不受外力作用时,总保持静 止或匀速直线运动状态。 惯性:物体具有保持原来运动状态不变的性质叫做惯性 9. 二力平衡条件:作用在同一物体;两力大小相等,方向相反;作用在一直线上。 物体在二力平衡下,可以静止,也可以作匀速直线运动。 物体做匀速直线运动和保持 静止一定受平衡力
物体的平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。 处于平衡状态的物体所受外力 的合力为零
合力:几个力的共同作用在一个物体上效果如果和一个力作用在这个物体的效果相同 时, 这一个力就叫做那几个力的合力。
10. 同一直线二力合成:方向相同时:合力 F=F1+F2 ;合力方向与 F1、 F2方向相同; 方向相反:合力 F=F1-F2,合力方向与大的力方向相同。
力和机械:
1、 弹性:物体受力发生形变, 不受力时又可恢复原状的特性; 物体的弹性有一定的限 度,叫做弹性限度。超过弹性限度后, 物体就不能恢复原状
塑性:物体受力变形后不能恢复原状的特性
2. 重力 G :由于地球吸引而使物体受到的力。方向:竖直向下。
重力和质量关系:G=mg g=9.8牛/千克。读法:9.8牛每千克,表示质量为 1千克 物体所受重力为 9.8牛。
重心:重力的作用点 形状规则,质地均匀的物体重心在物体的几何中心。
3. 摩擦力与压力大小,接触面粗糙程度有关 方向:与物体发生相对运动方向相反。 简单机械 1. 杠杆的五要素:支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂
4. 杠杆平衡条件:F1L1=F2L2。力臂:从支点到力的作用线的垂直距离
通过调节杠杆两端螺母使杠杆处于水平的目的:便于直接测定动力臂和阻力臂的长度。 杠杆的分类:省力杠杆(L1>L2) 费力杠杆 L1
5. 滑轮、滑轮组:定滑轮:相当于等臂杠杆,不能省力,但能改变用力的方向。
动滑轮:相当于动力臂是阻力臂 2倍的杠杆,能省一半力,但不能改变用力方向。 滑轮组:既能改变力的方向,又能省力 F=G /n S=nh(n 代表分担物重的绳子股数) 斜面(高度一定, 斜面越长越省力) 、轮轴(轴半径一定, 轮半径越大越省力)
压强和浮力
1、压力 F :垂直作用在物体表面上的力,单位:牛(N ) 。 方向:垂直指向被压物体
2、压强表示压力的作用效果的物理量。用 P 表示。
压强等于物体单位面积上受到的压力叫做压强。 它跟压力大小、受力面积大小有关。 压强单位:帕斯卡(1Pa=1牛 /米 2)
公式:P=F/S S 受力面积, 两物体接触的公共部分; 单位:米 2。 1cm 2=1×10-4 m2 1dm 2=1×10-2 m2
改变压强大小方法:①减小压力或增大受力面积, 可以减小压强; ②增大压力或减小受 力面积,可以增大压强。
3、液体内部压强:【测量液体内部压强:使用液体压强计(U 型管压强计) 。 】
产生原因:由于液体有重力,对容器底产生压强;由于液体流动性,对容器侧壁产生压
强。
液体压强规律:①同一深度处, 各个方向上压强大小相等②深度越大, 压强也越大③不 同液体同一深度处, 液体密度大的, 压强也大。 [深度 h , 液面到液体某点的竖直高度。 ] 公式:P=ρghh :单位:米; ρ:千克/米 3; g=9.8牛/千克。
4、大气压强:大气受到重力作用产生压强。
证明大气压存在且很大的是马德堡半球实验,
测定大气压强数值的是托里拆利(意大利科学家) 。
1个标准大气压=1.01×105帕 相当于 76厘米高水银柱产生的压强 相当于 10.3米高水 柱产生的压强
测定大气压的仪器:气压计(水银气压计、盒式气压计) 。
大气压强随高度变化规律:海拔越高,气压越小,即随高度增加而减小。 (气压减小, 液体沸点也降低) 。
5、流体压强与流速的关系 :流速越快,压强越小
6、浮力:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力。
浮力方向:竖直向上。
浮力计算:1)示数差法 F 浮=G-F 、
2) 公式法 (阿基米德原理) :浸在液体里的物体受到向上的浮力, 浮力大小等于物体排 开液体所受重力。 即 F 浮=G 排=ρ液 gV 排。 (V 排表示物体排开液体的体积) 3)二力平衡法:F 浮=G 物(漂浮、悬浮)
7、浮沉条件
当物体漂浮时:F 浮=G 物 且 ρ物 <ρ液 当物体悬浮时:f="" 浮="G" 物="" 且="" ρ物="ρ液" 当物体上浮时:f="" 浮="">G物 且 ρ物 <ρ液 当物体下沉时:f="" 浮=""> 功和机械能 1、 功:两个必要因素:①作用在物体上的力;②物体沿力的方向上通过的距离。 计算公式:W =FS 功的单位:焦耳 2、功的原理 :使用任何机械都不能省功 3、功率:物体在单位时间里所做的功。表示物体做功的快慢的物理量,即功率大的物 体做功快。 4、计算式:P=W/t 单位:瓦(w ) 千瓦(kw ) 5、机械效率 η=W有用 /W总 =Gh/FS 任何机械的 η<> 6、 机械能:动能和势能的总和。 动能:物体由于运动而具有的能量。与物体的质量和运动速度有关 重力势能:物体由于被举高而具有的能量。与物体的质量和高度有关。 弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量。与物体的形变程度有关 7、机械能守恒:物体具有的动能与势能可以相互转化,不考虑能量损失时,机械能守 恒 热和能: 1. 分子热运动:物质是由分子组成的;一切物质的分子都在不停的做无规则运动;分子 见存在相互作用的引力和斥力 2. 扩散现象:表明组成物质的分子在不停的做无规则运动 3. 内能:物体内所有分子的动能和分子势能的总和。一切物体都有内能。 内能单位:焦耳。 物体的内能与物体的温度有关。物体温度升高,内能增大;温度降 低内能减小。 4. 改变物体内能的方法:做功和热传递(对改变物体内能是等效的) 5. 热量计算:Q =cm ⊿ t Q 表示热量,单位是焦耳; c 表示比热,单位 J/kg 0c; ⊿ t 表示变化的温度 6. 水的比热为 4.2×103J/kg 0c ,物理含义:质量为 1千克水温度升高 1℃吸收热量为 4.2×103焦 7. 热机:内能转化为机械能的机器 8. 汽油机的四个冲程:吸气、压缩、做功、排气。内能转化为机械能是在做功冲程 9. 热值及计算:Q=mq. q 表示燃料的热值,单位是 J/kg 10. 能的转化和守恒定律:能量即不会凭空产生, 也不会凭空消失,它只会从一种形式 转化为其它形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而能的总量保持不变。 能源和可持续发展 1、能源分类: 1)化石能源:经过漫长地质年代生成的 生物质能源:由生命物质提供的 2) 一次能源:可以从自然界直接获取的 二次能源:不能从自然界直接获取, 必须通 过一次能源的消耗才能获得的 3) 可再生能源:可以从自然界源源不断获取的 不可再生能源:不能再短期内从自然 界获取的 2、核能:原子核被分裂和聚合时放出的巨大能量。核能包括核裂变能与核聚变能 核裂变能:核发电 、原子弹 核聚变能:氢弹 3、太阳能的两种应用:太阳能电池和太阳能集热板 4、三次能源革命: 第一次钻木取火,导致柴薪能源时代的开始 第二次蒸汽机的发明,导致化石能源时代的开始 第三次核反应堆的发明,导致核能时代的开始 5、能量转移和转化具有方向性,要合理利用能源,要节约使用能源 6、未来的理想能源:1)足够丰富 2)足够便宜 3)技术成熟 4)足够安全清洁 力学基础知识 1、力是对用是 的。力的国际单位是 ，简称 ，用符号 来表示。 2、力的作用效果是改变物体的。物体运动 状态的改变是指物体运动 的改变或运动 的改变。 3、力的三要素是指力的、，他们都能影响力 的 。 4、通常在受力物体上沿着力的画一条线段，在线段的末端画一个 表示力的方向，线段的 或 表示力的作用点，这种表示方法叫 做力的示意图。 5、直尺、橡皮筋、撑杆等受力会发生，不受力时又恢复到，物 体的这种性质叫做弹性，物体在弹性限度范围内发生的形变叫做 。物体 由于发生 而产生的力叫做弹力。常见弹力有： 。 6、测量力的大小的工具叫做。实验室常用簧测力计是根据在弹簧的 内弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就 的的原理制成的。弹簧测力计的刻度是的。 7、弹簧测力计的使用方法：（1）被测的力的大小不能超过弹簧测力计的， （2）认清弹簧测力计上的 ，（3）测量前要把指针调到 ，（4）读 数时，视线要与指针 ，（5）测量时，要使测力计内 的方向跟所测 力的方向一致。 8、宇宙间两个物体，都存在互相的力，这就是万有引力。 9、由于地球的而使物体受到的力叫重力。地球之所以能够吸引它表面上 的物体就是 作用的结果。重力的方向是 的。 10、物体所受的重力跟它的质量成。可用公式g 是一个定值，大小为 ，表 示。 11、重力的叫重心，质地均匀、形状规则的物体的重心在它的上。 基础训练 1、踢球时，球受到的力是由____________施加的，这时____________也受到球 的作用力。 2、如图示，足球运动员A 开任意球，把球踢到球门前方，队友B 用头将球顶向 球门，守门员C 鱼跃接接住。由图可见，运动员A 的脚对球的作用力使球由 ____________到运动；运动员B 的头对球的作用力使球的运动____________发生 改变；守门员C 的手对球的作用力又使球由____________到静止。上述事例说明， 力的作用效果可以使物体的____________发生变化。 3、用手拿住拴着钢球的绳子，使钢球在光滑的水平桌面上做曲线运动，这时，手还必须不断用力牵引着绳子，这个力的作用_______ __ 发生变化。 4、穿旱冰鞋的小孩用手推墙, 会感到墙也在推他，他自己也会后退。这表明，物体间力的作用是____________的；用力弯锯条，锯条变弯了，说明力可以改变物体的____________。 5、用手向上提水桶，手对水桶有力的作用。其中__________是施力物体，__________是受力物体；同时手会感到水桶向下拉手，这里的施力物体是_________，受力物体是__________。 6、力作用在物体上可以产生两种效果，在下列各题后的横线上填上属于哪种效果（a ）手用力捏纸盒，纸盒瘪了： ；（b ）小球沿圆环轨道运动： ；（c ）两只手用力拉弹簧拉力器： ；（d ）骑车沿平直公路加速行驶： 。 7、使用弹簧测力计时应注意观察它的________、________和_______4、某一弹簧不挂物体时，长度为12cm ，受2N 的拉力时，长度为14cm ，此时弹簧伸长了_________。若受6N 的拉力时，弹簧伸长_________，此时弹簧长度为________。 8、下列各种情况中，物体运动状态没有改变的是（ ） A 、小朋友在荡秋千 B、雨滴从空中竖直匀速下落 C 、关闭发动机后，正在向前滑动的汽车 D、停靠在路旁的自行车 9、俗话说“一个巴掌拍不响”，这是因为（ ） 10、A 、一个巴掌的力太小 B、力是物体对物体的作用 C 、人不会只有一个巴掌 D、一个物体也能产生力的作用 11、若在弹簧测力计的吊环上安装一挂钩，把弹簧测力计倒过来悬挂，对新安的挂钩上施加5N 的拉力，则弹簧测力计的示数（ ） A. 大于5N B. 等于5N C. 小于5N D. 不能确定 12、下列哪个力的大小最接近1N ( ) A．搬一辆自行车所用的力 B．拎一桶水所用的力 C．托起2只鸡蛋所用的力 D．举起一只铅球所用的力 13、测量力的常用工具是 ( ) A．托盘天平 B．电子台秤 C．弹簧测力计 D．磅秤 质量密度 1. 1kg的水结成冰, 它的质量为1kg ，这说明质量与状态无关。1kg 的书本从地球上带到太空上，它的质量为1kg ，这说明质量与位置无关。将1kg 的铁块从20℃加热至800℃后的质量为1kg, 说明质量与温度无关; 将一橡皮泥捏成不同形状，它的质量不变，这说明质量与形状无关。 2. 中学生质量约为50kg, 物理书质量约为0.2kg ；1.5L 的矿泉水质量为1.5kg, 500ml水质量为500g 3. 质量的测量工具是天平，使用时，应将托盘天平放在水平台面，游码要放在标尺左端的零刻度线上, 调节平衡螺母，使天平的横梁平衡，若指针左偏，则平衡螺母向右调, 使指针位于分度盘的正中央或左右摆动幅度相同。 天平的左盘放物体，右盘放砝码（即左物右砝）。用镊子夹取砝码，若在测量的过程中不能使天平平衡，必须通过移动游码(不能再动平衡螺母), 使天平再次平衡。 4. 密度是物质本身的一种属性。密度与物体的质量和体积无关，一桶水的密度为1.0×103kg/m3=1g/cm3, 倒掉一半后的密度不变，若水结成冰后，它的密度改变，这说明密度与物体的状态有关。若一块铁，加热后，它的质量不变, 体积变大, 密度变小，这说明密度与物体的温度有关. 5. 铁的密度为7.9×103kg/m3=7.9g/cm3 铜的密度为8.9 g/cm3=8.9×103 kg/m3 6. 一般情况下，同种物质质量与体积的比值是相同; 不同同种物质质量与体积的比值是不同。 7. 测量小石块的密度，1）用天平测量小石块的质量，记为m ，2）在量筒中装入适量的水，记为V1，3）用细线捆住小石块慢慢放入水中，记录它的体积为V2，则小石块的密度的表达式为p=m/(v2-v1)。注意： 1）适量的水的意思是水不能太少，要将石块完全淹没，也不能太多，放入石块后不能超过量筒的最大量程。2）若先测体积再测质量，由于石块上有水，将会导致质量偏大，最终会导致密度偏大. 8．测量牛奶的密度，1）用天平测量烧杯和牛奶的总质量，记为m1，2）将烧杯中的一部分牛奶倒入量筒中，记录它的体积为V, 3) 再用天平测出剩余牛奶和烧杯的质量，记为m2，则牛奶密的度表达式为p=(m1-m2)/v，注意：1）若先测空烧杯的质量m ，将牛奶倒入量筒中，再将牛奶全部倒入烧杯中测总质量m2, 由于量筒中的牛奶不可能完全倒干净，将导致质量偏小，最终会导致密度偏小。2）若先测空烧杯的质量m ，再将牛奶倒入烧杯中测总质量m1，再将牛奶全部倒入量筒中，由于烧杯中的牛奶不可能完全倒干净，将导致体积偏小，最终会导致密度偏大. 9. 教室空气的质量约为250kg,(m=pV=1.29Kg/m3×200m 3); 一瓶氧气的密度为8kg/m3, 用完1/4,剩下空气的密度为6 kg/m3,( 氧气体积不变, 质量减小，密度变小) . 10. 用天平测质量，若砝码生锈，测量的质量会偏小, 若砝码磨掉了一点，测量的质量会偏大. 11、冰化水，质量不变，密度变大，体积变小；水结冰，质量不变，密度变小，体积变大。瓶内液体用掉一半后, 质量变小, 体积变小, 密度不变; 瓶内气体用掉一半后, 质量变小, 体积不变, 密度变小 公式：密度ρ=m/v; 推导算质量m=ρv; 算体积v=m/ρ; 请注意密度单位换算 ： 1 g/cm =10 kg/m 物质属性和新材料 1、物质四种属性：磁性、导电性、导热性、硬度. 2、磁性是指物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质 具有磁性的物体叫磁体，磁体有两个极：南极（S ）和北极（N ）, 磁体的磁性中间弱，两极强。两极之间的相互作用表现为：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 磁性材料的应用：指南针，磁带、磁卡、磁盘、磁头、磁悬浮列车 等 333 地球是一个大磁体。磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理工作 3、容易导电的物体叫导体，常见导体有各种金属、石墨、、人体、大地、酸碱盐溶液等；不容易导电的物体叫绝缘体，常见绝缘体有塑料、陶瓷、玻璃、橡胶、油、纯净水、干燥的空气等， 玻璃在常温下是绝缘体，在高温下是导体，说明导体电阻与温度有关。 4、材料的导电性介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体材料，有：锗、硅、砷化镓 。半导体具有单向导电性。当温度降到一定低时，材料的电阻变为零的特性称为超导性，若用超导材料来输电可大大节约能源和材料 5、容易导热的物体叫热的良导体，常见热的良导体：各种金属 不容易导热的物体叫热的不良导体，常见热的不良导体：空气、木块、塑料 6、物质硬度的比较方法：相互“较量”：如果一种物质组成的物体能划破另一种物质组成的物体的表面，我们就说这种物质的“硬度”比另一种物质的“硬度”大。自然界中最硬的物质是金刚石（钻石）。铅笔硬度大小排列：6B-9H 等十七种。测量硬度的工具是硬度机 7、新材料：纳米材料、超导材料、形状记忆合金、隐性材料。 8隐性材料应用于隐形飞机、隐形坦克等军事上; 半导体材料应用于二极管、三极管; 半导体具有单向导电性。超导材料应用于磁悬浮列车 ;形状记忆材料应用于月面天线; 纳米技术应用于“量子磁盘” 力, 运动, 简单机械 1. 用脚踢球，其中脚是施力物体，球是受力物体。这说产生力必须有2个物体，也能说明力是物体对物体的作用。用脚踢球，脚会很痛，这说明力的作用是相互的, 此时的施力物体是球，受力物体是脚，重力是由于地球的吸引而产生，此时的施力物体是地球, 地球吸引物体，物体吸引地球，这说明了力的作用是相互的. 力的三个要素是力的大小, 方向, 作用点，改变其中任何一个，物体的运动状态一定发生改变。熊猫将竹子拉弯说明力可以改变物体的形状, 用力可以将静止的足球踢飞，这说明力可以改变物体的运动状态, 足球在空中受到重力（不计空气阻力），能在空中继续飞行是由于足球具有惯性, 足球在草地上滚动一段时间会停下来，原因是受到摩擦阻力, 此时摩擦做功, 机械能转化为内能. 2. 重力的方向是竖直向下，探究重力与质量的关系的测量工具是天平, 弹簧测力计，实验结论是重力与质量成正比. 公式是G=mg; 提高物体稳度(稳定性) 的方法有：降低重心位置、增大底部支撑面 3. 测量力的工具是弹簧测力计， 在探究弹簧的伸长与所受到拉力的实验中结论是在一定范围内, 弹簧的伸长与所受到拉力成正比. 若两边各用一个4N 的力拉弹簧测力计，弹簧测力计的示数为4N ，弹簧测力计的合力为0. 4. 滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验方法：控制变量法。 滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度和压力大小有关，实验应拉着弹簧测力计做水平匀速直线运动运动，这是根据二力平衡原理得出，摩擦力等于拉力的大小。 在探究滑动摩擦力大小与压力的大小的实验中，结论是在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大. 在探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的实验中，结论是在压力大小相同的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大. 5. 若要探究摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关，可以选用一个长方体（长方体/正方体）木块，分别平放、侧放，用弹簧测力计拉着木块做水平匀速直线运动运动，分别记录它们的示数为F1和F2，若 F1=F2，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关 6. 若在探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系的实验中，将物体切掉一半后，发现摩擦力减小一半，得出滑动摩擦力大小与接触面的大小有关，结论是不正确. 原因是没有控制压力的大小相等 7. 若要探究摩擦力的大小与物体的运动速度的大小是否有关，可分三次，一次慢、一次较慢，一次快，都做水平匀速直线运动，分别记录三次的读数为F1、F2、F3，若 F1=F2=F3，则说明滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关。 若用5N 的力拉一重物，物体静止，则摩擦力为5N, 若用10N 的力拉一重物，物体仍静止，则摩擦力为10N ，用力推桌子，桌子静止，则推力等于摩擦力。若用15N 的力拉一重物，物体处于匀速直线运动，则摩擦力为15N ，若将力增大为25N ，此时的摩擦力为15N ，则说明摩擦力的大小与物体的运动速度无关 8. 若要探究铁块和木块的粗糙程度，可分别将铁块放在木块上和木块放在铁块上(目的是控制压力的大小相等) ，然后用弹簧测力计拉做水平匀速直线运动，读数分别为F1和F2, 若F1<> 9. 一个人向上匀速爬杆, 人重力为500N, 则人受到的摩擦力为500N ,摩擦力的方向:竖直向上. 10. 一个人沿杆匀速向下滑, 人重力为500N, 则人受到的摩擦力为500N , 摩擦力的方向竖直向上. 11. 用10N 力将50N 重物压在竖直的墙壁上静止，受到的摩擦力为50N N ， 摩擦力的方向竖直向上. 12. 在探究杠杆的平衡条件的实验中，应将杠杆的中点放在支架上，目的是削除杠杆自重对平衡的影响. 调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是方便测量力臂, 若杠杆左端下沉，则左边或右边的平衡螺母要向右调. 实验的结论是动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2)（文字和字母都写上）, 实验要进行三次以上的目的是总结实验规律。 13. 杠杆在倾斜位置静止，是(是/不是) 平衡状态。但此时力臂不在杠杆上。 14. 若倾斜用弹簧测力计拉杠杆, 若F1×L1≠F2×L2, 原因是读错了力臂的长度； 若弹簧测力计倾斜拉比竖直方向拉，弹簧测力计的示数变大(变大/不变/变小) 因为阻力与阻力臂不变时，动力臂变小，动力就变大了。 15. 若有同学做三次实验得出F1+L1=F2+L2,正确吗? 为什么? 不正确, 原因是不同单位的物理量不能相加, 且数据太少使结论具有偶然性. 16. 动力臂指支点到动力作用点的距离, 这是不正确的, 因为动力臂是指支点到动力作用线的距离 17. 国旗杆上的滑轮是定滑轮. 它的作用是改变拉力的方向, 它不能省力. 动滑轮的特点是省力, 但不能改变拉力的方向. 18. 轮轴不一定省力, 若动力作用轮上，则是省力杠杆，例汽车方向盘, 节水龙头, 井是的辘轳, 锁匙; 若作用在轴上则是费力杠杆, 例汽车的乱水器; 自行车通过链条带动车轮转动. 斜面是省力杠杆，斜面有斜坡、盘山公路. 19. 钢丝钳的物理知识：它是一个省力杠杆，刀锋很尖这是利用减小受力面积增大压强，手柄很粗糙目的是增大摩擦, 手柄是绝缘体，是防止触电. 20. 自行车的物理知识：轮子凹凸不平的目的是增大摩擦, 自行车的坐垫做的很宽的目的是减小压强, 自行车的刹车是省力杠杆, 若用力捏刹车，这是通过_增大压力来增大摩擦。自行车在行走时，后轮受到的摩擦向前（前/后），人走路时是静(静/动) 摩擦 21. 划船有两个物理现象力可以改变运动状态、物体间力的作用是相互的，船桨是费力杠杆，它的好处是省距离， 22. 在行驶的汽车中，若人以车厢为参照物，人是静止(静止/运动) 的，若以地面为参照物，则人是运动(静止/运动) 的，这说明选择不同的参照物，物体的运动状态可以不同，这就是运动的相对性(相对性/绝对性) 。 23. 比较物体运动快慢的两种方式(控制变量法):（1）相同时间比路程(观众和即物理学采用) ：相同时间，路程越长，运动越快，速度越大，（2）相同路程比时间(裁判采用) ：相同路程，时间越短，运动越快，速度越大。 人的步行速度为1.4m/s=5Km/h, 自行车的速度约为15Km/h=4.17m/s, 20 m/s=72km/h，54 km/h=15m/s 24. 在探究牛顿第一定律的实验中，应该让同一个小车从相同的高度自由滑下，目的是使小车到达水平面的速度相同，小车滑行的距离越远，说明受到的摩擦力就越小，若水平面绝对光滑，小车将做匀速直线运动运动，由于现实生中无绝对光滑的表面，所以这种方法叫理想实验法. 这说明没有力，物体也可以运动，所以说力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。 一切物体无论是否运动、无论质量大小都有惯性。惯性只与质量有关，质量越大，则惯性越大。惯性与速度无关。物体原来是静止的，不受外力时，它就是静止的，物体原来是运动的，不受外力它将匀速直线运动。 25. 物体处于静止或匀速直线运动状态叫平衡状态，平衡状态时合力为0。物体处于静止或匀速直线运动时，可能不受力，也可能受到平衡力的作用。 公式：（1）重力G=mg;（2）摩擦力（据二力平衡分水平匀速和竖直匀速，或静止时二力相等; （3）杠杆平衡条件F1L1=F2L2 （4）速度V=S/t 请注意：1m/s=3.6Km/h 压力, 压强 1. 压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关, 通过观察小方桌陷入沙子的深度来显示压力的作用效果(叫转换法) ，在探究压力的作用效果与压力大小的关系的实验中(实验方法:控制变量法) ，结论是在受力面积相同的情况下，压力越大，压力的作用效果越明显, 在探究压力的作用效果与受力面积大小的关系的实验中，结论是在压力大小相同的情况下，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 2. 物体对接触面的压力只有在水平面上才等于重力， 在斜面和竖直面上压力与重力一般不相等。 对于形状规则的物体（如长方体、正方体，圆柱体）的压强取决于物体的高度和物体的密度，推导公式:P=F/S=G/S=mg/s=ρVg/s=ρShg/s=ρhg 3. 一张报纸对桌面的压强约为0.5 Pa；人双脚站立时对地面的压强约为104Pa, 测量人对地面的压强（原理P=F/S）：用磅秤(体重计) 测量人的质量, 记为m , 用方格纸(坐标纸) 测量人的双脚与地面的接触面积, 记为S , 则人对地面的压强表达式为：P=mg/s 4、增大压强的方法增大压力大小；减小受力面积 ；减小压强的方法增大受力面积；减小压力大小 。 5. 由于液体有重力, 所以对容器的底部有压强, 由于液体有流动性, 所以对容器的侧壁有压强. 测量液体压强的仪器是 U型压强计, 放入水中的U 型压强计的示数不发生变化的原因是橡皮膜漏气, 压强计还没有放入水中,U 型压强计的左端低, 右端高, 这说明左边的大气压强大, 解决的方法取下重新安装; 6. 液体压强的公式为 P=ρ液gh （深度h 是指被研究处到液面的竖直距离），由公式（或实验）可知：液 体内部的压强与液体的密度和深度有关, （1）在同种液体中, 深度越深, 液体内部压强越大, （2）在不同种液体的同一深度, 液体密度越大液体内部压强越大；（3）在同种液体同一深度, 液体内部各个方向压强 相同。测量液体压强的仪器是 U 型压强计, 通过观察U 型压强计两端的液面高度比较液体压强的大小, 要增大水对容器底部的压强, 可采_加水和加盐方法 7. 一般来说, 压力是不会增大或减小了, 改变的通常只是压强。 容器内装满水后, 放入木块后, 对容器底部的压强和压力都不变。这是因为据P=ρ 密度ρ液 液gh 可知深度h 和液体 不变，则压强都不变，则压强不变，再据F=PS可知，底面积不变，所以压力不变。 液没装满放木块后, 压强和压力都变大。这是因为据P=ρ P 变大，再据F=PS可知，底面积不变，则压力变大。 gh 可知深度h 变大，液体密度ρ液 8. 大坝做成梯形的原因是同种液体压强随深度的增加而增大, 连通器是指上端开口，下部连通的仪器，船闸的原理是连通器, 常见的连通器有茶壶、船闸、锅炉水位计、涵洞 9. 大气压强产生的原因有受到重力和流动性。马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在，托里拆利实验准确测出了大气压的值。1atm=760mmHg=1.013 ×105 Pa 。 10. 证明或利用大气压强的实验或生活实例：钢笔吸墨水, 吸盘, 用吸管喝饮料 ,注射器吸药液，覆杯实验； 输液瓶上一根管“不用”,它是利用大气压强原理、 11. 用吸盘测大气压：先将吸盘蘸点水，用力将吸盘压在桌面上, 目的是排尽空气；用弹簧测力计拉动吸盘, 当吸盘刚开始运动时, 记下弹簧测力计的示数为F （据二力平衡，大气压力等于弹簧测力计的拉力）, 用刻度尺测量吸盘的直径, 记为d , 测大气压的值为P=4F/d2, 若测量的值有误差，原因是吸盘内空气没有完全排尽; 吸盘与桌面之间有摩擦 12. 大气压强与海拔高度有关, 高度越高, 大气压越低, 大气压还与温度、季节和气候有关, 大气压与试管的粗细、倾斜程度等无关。 向瓶内打气, 原来沸腾的水停止沸腾了, 原因是气压升高, 沸点增大, 向瓶外抽气, 原来停止沸腾的水再次沸腾了, 这是原因是气压降低, 沸点降低, 高压锅的原理是气压高, 沸点高 ，不是利用大气压。 13. 在大气层的边缘, 大气压的值约为0Pa, 液体的沸点与大气压有关, 气压增大, 沸点增大. 第一个测出大气压的实验是托里拆利实验, 最早证明大气压存在的实验是马德堡半球实验, 一标准大气压约为1.013×105Pa, 能支持76cm 水银柱. 14. 托里拆利实验中应竖直放置玻璃管，如果玻璃管倾斜，则管内水银柱长度将变长, 水银柱的竖直高度差将不变. 假如用水来做托里拆利实验，管内上方为真空，大气压可支持约10. 34米高的水柱 15. 用针筒测大气压，先将活塞推到针筒的底部，目的是排尽筒内空气，然后用橡皮堵住针尖，用弹簧测力计拉活塞，刚开始运动时记下示数为F, 读出针筒的体积记为V, 用刻度尺测出全部刻度线记为L （此时截面积是S=V/L）, 则大气压的表达式为P= FL/V, 测量的误差主要是由于筒内空气没有完全排尽、针筒与活塞之间有摩擦引起的。为了减小针筒和活塞之间的摩擦，可以在针筒和活塞之间加点润滑油。 16. 画出下列图中物体对墙壁压力的示意图。 17、请注意面积S 单位：1cm 2=10m 2, 1dm2=10m 236cm 2=0.0236 m 2, 62dm2=0.62 m2 公式：压强P=F/S （水平面F=G=mg ; m=ρV ）； 液体（或规则固体）压强：P=ρ 液-4-2图5 F 1 F gh 浮力 1. 浮力的方向总是竖直向上的, 浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关, 2. 浮力是由于液体对物体竖直向上和竖直向下的压力差产生的，公式：F 浮= F向上-F 向下。浸没在液体中的物体会受到浮力，是由于物体上、下表面在液体中受到的压强不同，因此液体对物 体上、下表面产生的压力不同，压力的差就是浮力，且浮力的方向总是竖直向上的。 2. 潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮和下沉的，潜水艇在下潜的过程中, 浮力不变, 压强变大, 鱼吐出的气泡在上升的过程中, 压强变小, 浮力变大。 3. 阿基米德原理是浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体的重力, 公式是F 浮=G 排=ρ液V 排g 。它不但适合液体也适合气体体，由公式（和实验）可知浮力的大小只与液体的密 度和排开液体的体积有关。与物体的密度、形状、重力无关；与物体浸没的深度无关。 4. 探究物体受到的浮力是否与物体的密度有关。选择两个体积相同的铁块和铝块（一下要能沉在水里），先分别测出重力记为G1和G2, 再完全浸没在水中，分别记示数为F1和F2，则F 浮= G-F 水示，若G1-F1=G2-F2， 则说明浮力与物体的密度无关。 5、影响物体在液体中受到的浮力大小的因素的三个实验结论： (1)在同种液体中, 物体排开液体的体积越大, 受到的浮力越大. （2）同一物体浸没在不同液体中, 液体密度越大, 受到的浮力越大 （3）浸没在同一液体中的物体, 受到的浮力大小与浸没深度无关. 6、流体的压强和流速的关系是:流速大的地方，压强小；流速小的地方，压强大。与此知识有关的实例: 飞机升空. 火车站设立安全黄线. . 7. 当F 浮>G物时，物体上浮，当F 浮 轮船从河里到海里，浮力不变，轮船会上浮（上浮/下沉）一些。（因为船漂浮：F 浮=G物，而船重力不变， 则浮力不变，又据F 浮=G 排=ρ 浮些。） 密度计在不同液体中受到的浮力相等，在某种液体中密度计露出液面的越多，则这种液体的密度就越大（越大/越小） 8．当ρ液＞ρ物时，物体上浮或漂浮。当ρ液 液V 排g ，从河里到海里，液体密度变大，排开液体的体积变小，所以船体上<> 若已知物体是实心的，物体悬浮在水中，则物体的密度等于液体的密度，切掉一半，由于密度不变，所以切掉一半剩下的一半在液体中处于悬浮状态；物体漂浮在水中，则物体的密度小于液体的密度，切掉一半，由于密度不变，所以物体的密度小于液体的密度，切掉一半剩下的一半在液体中处于漂浮状态。 3. 9. 计算浮力公式：（1）弹簧测力计称重法：F 浮= G-F水示 （2）压力差：F 浮= F向上-F 向下 （3）阿基米德 原理F 浮=G排=ρ 物液V 排（当物体完全浸入（浸没）时，V 排=V物 当物体部分浸入（漂浮）时，V 排〈V g ）（4）物体处于悬浮或漂浮时，F 浮=G物， 功率，机械效率与机械能 1．汽车在水平公路上匀速行驶，汽车重力没有做功； （2）过山车向下运动过程中，乘客所受重力有做功 （3）用力将铅球推出，推力有做功； 铅球在空中运动时推力没有做功 （4）举重运动员把杠铃举起不动，杠铃重力没有做功 （5）人背着书包在水平路面上行走，人对书包没有做功 2. 测滑轮组机械效率实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计；用弹簧测力计测 物重G 和 绳子拉力F ；用刻度尺测 重物上升高度h 和 绳端移动距离s ； 没有刻度尺也可以进行实验，实验中可以不用测重物上升高度h 和 绳端移动距离s ，这是因为 机械效 W Gh Gh G 率公式 有用η====W F S F ?n h n F 总 结论：(1)使用同一滑轮组，增大物重可以提高机械效率；(2)提升相同重物减小动滑轮重可以提高机械效率；（3）减小摩擦力也可以提高机械效率； （4）用同一个滑轮组提升相同的重物，滑轮组的机械效率与高度、提升速度、绳子的股数无关。 （5）使用不同机械将同一物体提升相同的高度，所做的有用功一定相同。此时额外功多, 总功多, 机械效率小；若时间相同时, 总功率大 3. 中学生加速上坡 跳伞运动员做匀速下降时，重力势能将减小，动能将不变，机械能减小。 洒水车匀速行驶在平直公路上，洒水过程中，车的总质量变小，动能变小，重力势能变小，机械能变小。 运动员从山顶加速下滑的过程中，他的重力势能减小 ，动能增大，机械能减小，原因是克服摩擦做功, 机械能转化为内能。 4. 探究动能的大小与物体质量和速度的关系： (1)实验中通过观察，来判断小球动能的大小（叫转换法）。 (2) 研究动能大小与质量关系时，静止释放。 （3）将同一小球分别由斜面的A 处和B 处静止释放，观察纸盒或木块移动的距离，探究的是动能与速度的关系，得出的结论是：质量一定时，物体速度越大，动能越大。 4）让质量不同的两个小球由斜面的同一高度静止释放，观察纸盒或木块移动的距离，探究的是动能与质量的关系，得出的结论是：速度一定时，物体质量越大，动能越大。 （5）上述实验中纸盒或木块的起始位置一定要相同; 本实验中运用了两种研究方法，一是控制变量法；二是转换法，就是用纸盒移动的距离来反映小球动能的大小。 5. 间短的功率大；功率大小与机械效率无关。机械效率大，有用功占总功的比值就大。机械效率总是<> 6. 影响斜面的机械效率的主要因素有斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度 7. 机械功原理：使用任何机械都不省功。 8. 两鸡蛋重力约1N ；一本物理书重力约2N ；人体重约500N ；一层楼高约3m ；一至三层楼楼高算2层；骑自行车速度约5m/s。 9. 形变程度和弹性材料有关。 10. 用皮尺测量爬楼梯的功率：1) 原理: P=W/t; 2) 表达式P=mgh/t, 3) 测量器材：体重计， 秒表，皮尺。 4) 步骤：用体重计测人的质量m ； 用秒表测上楼的时间t ；用皮尺测楼的竖直高度h, 4）若用刻度尺测量爬楼梯的功率的表达式P=nmgh/t; (若记录台阶的个数为n, 一个台阶高为h) 5）若在t 秒做8个引体向上，手臂的长度为L, 则功率为P=8mgL/t。 11. 公式：（水平方向，重力不做功） 功（总功）：W 总 =Fs 。W=Pt ；W 总=W有用 +W额外 ；克服重力(有用功）:W 有用=Gh W 功率： W P=FV； t = P =P t 机械效率： η=W 用功?100% W 总功 23. 密度的引入、定义、计算、单 位 。 4. 密度的测量一般精确测量固体液体方法 1、固体可分为晶体和非晶体(有无熔点) 9m 气体分子间距离>10r 0 气体和液体具有流动性热传递是可行成对流加快热传递速度。 2、单位:t 、 g 、 mg 生活常用单位:11斤 =500g、 1两 =50g 天平(等臂杠杆)使用①②③④注意①②。 (累积法测微小质量)分度值 0.2g 杆秤、案秤等(杠杆原理) m 物 l 1=m砣 l 2 弹簧测力计测重力间接测质量(G/g=m) 。分度值 0.1N 0.1N/10N/kg=0.01kg=10g 浮力秤(阿基米德原理) m 物 =m增排 =ρ水 V 增排 3、密度应用:①鉴别物质种类或液体浓度。 ②分离杂质 ③用于减轻设计质量 m=ρV ④解释流体对流现象和物质分层现象等 4、实验目的:测固体(石块、蜡块、糖块)液体密度 原理:ρ=m/v ;器材:m —天平、弹簧测力计、浮力(漂浮) V —量筒、刻度尺(形状规则) 、水和天平、浮力(下沉物体) 步骤:(略)排水法、针压法(悬垂法) 、埋沙法 表达式:(略) 习题:冰熔化成水后质量 密度 。 蜡烛等拿到月球上 (太空中) 质量 密 度 。当蜡烛燃烧掉一部分后质量 密度 。医院的氧气瓶内氧气用去 一部分后质量 密度 。 1 示意图) 牛顿一、平衡力 1、 运动和静止具有相对性。 先确定研究 的物体。相对速度:物体与参照物同向 V 相 物 — V 参 速度:引入、定义、单位换算、公式(单位统一) 物体运动分 1)匀速直线运动 2)变速运动(速度大小、方向) 2、 3、 4、 各种力的总结 : 一、 a 弹力、弹簧测力计 b 重力 二、 a 摩擦力 b 压强和压力 三、 a 液体压强和压力 b 大气压强和压力 四、 a 浮力 b 浮力的应用 对物体进行受力分析: 重力大小:G=mg=ρ 物 v 物 g (F=PS(有时 F=G) F 液 =ρ浮力大小:F 浮 =G排 =m排 g=ρ 液 v 排 g 各种力的方向:弹力为恢复形变方向、重力为竖直向下、压力为垂直物体表面 摩擦力为与相对运动方向相反、浮力为竖直向上 体的重心上。 重力应用 :重垂线(盖房子) 、增加物体稳定性(降低重心) 压强应用:增大或减小压强〈固体〉 、拦河坝、连通器等〈液体〉 各种力的应用 高度计(金属盒气压计改装) 、抽水机也叫水泵等〈气体〉 飞机机翼等〈流体〉 摩擦力应用:增大或减小摩擦 、潜水艇(水舱)气球和飞艇 第十三章 力和机械范文三：力学基础知识
范文四：力学基础知识
范文五：力学基础知识
