簡介：王常斌2013,,第一章緒論第二章流體靜力學(xué)第三章流體運動學(xué)基礎(chǔ)第四章流體動力學(xué)基礎(chǔ)第五章相似理論與量綱分析,工程流體力學(xué),第六章流動阻力與水頭損失第七章有壓管路、孔嘴計算第八章粘性流體力學(xué)基礎(chǔ)第九章工程湍流及其應(yīng)用第十章流體力學(xué)實驗技術(shù)第十一章氣體的一元流動第十二章縫隙流動,第二章作業(yè),28矩形閘門AB，如圖所示。,求（1）下游無水時的啟門力（2）下游有水時的啟門力,解（1）下游無水時的啟門力,根據(jù)題意，可列關(guān)于A點的力矩平衡方程,,,,,（2）下游有水時的啟門力,,,,,,,作業(yè)解答,31已知不可壓縮流體平面流動流速場VXXT2Y,VYXT2YT；求當(dāng)T1S時，點A1，2處液體質(zhì)點加速。,解,作業(yè)解答,32已知平面不可壓縮流體的流速分量為VX1Y，VYT。求1）T0時過（0，0）點的跡線方程。2）T1時過（0，0）點的流線方程。,解1）,由方程（2）得,代入方程（1）,求解,故跡線方程為,解1）求T1時過（0，0）點的流線方程。,作業(yè)解答,T1時過（0，0）點的流線方程,作業(yè)解答,42如圖示一管路，A、B兩點高差ΔZ1M，A處直徑DA025M，壓強PA78104PA,B處管徑DB05M，壓強PB49104KPA，平均流速VB12M/S，試求平均流速VA和管中水流方向,48一射流在平面上以V5M/S的速度沖擊一斜置平板，射流與平板之間夾角Α60O，射流的過水?dāng)嗝娣eA0008M2，不計水流與平板之間的摩擦力，試求（1）垂直于平板的射流作用力；（2）如圖中所示流量Q1與Q2之比。,作業(yè)解答,X方向動量方程,Y方向動量方程,連續(xù)方程,49如圖示，水流經(jīng)彎管流入大氣，已知D1100MM，D275MM，V223M/S，水的密度為1000KG/M3。不計水頭損失，求彎管上所受的力F。,作業(yè)解答,解由連續(xù)性方程,,,對彎管的進、出口截面列伯努利方程,,選彎管所圍成的體積為控制體，對控制體列動量方程,作業(yè)解答,,合力為,彎管上所受的力與F大小相等，方向相反,57有一水庫模型和實際水庫的線性比例尺為1/225,模型水庫開閘放水4MIN可泄空水庫中的水，求實際水庫水放空所需的時間。,解該問題中重要起主要作用，選弗勞德模型法，則,作業(yè)解答,510RE是流速V、物體長度L、流體密度Ρ及流體動力粘度Μ這四個物理量的綜合表達，用Π定里推出雷諾數(shù)的形達形式。,解根據(jù)題意，雷諾數(shù)為,作業(yè)解答,選擇作為基本單位，于是,61判別流動狀態(tài)（1）某管路的直徑D01M，通過流量QV4103M3/S的水，水溫T20℃（2）條件與上相同，但管中流過的是重燃油，運動粘度是150106M2/S,解（1）水在20℃時的運動粘度為雷諾數(shù)為,作業(yè)解答,解（2）重燃油雷諾數(shù)為,64某輸油管道由A到B長L500M，測得A點的壓強PA3105PA，B點的壓強PB2105PA，通過的流量QV0016M3/S，已知油的運動粘度100106M2/S,密度930KG/M3。求管徑D的大小。,解該問題是一等直徑長管輸送問題，因此伯努利方程為,作業(yè)解答,由題意,假設(shè)流動屬于水力光滑區(qū),作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)不正確,64某輸油管道由A到B長L500M，測得A點的壓強PA3105PA，B點的壓強PB2105PA，通過的流量QV0016M3/S，已知油的運動粘度100106M2/S,密度930KG/M3。求管徑D的大小。,解該問題是一等直徑長管輸送問題，因此伯努利方程為,作業(yè)解答,由題意,假設(shè)流動屬于層流,作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)正確,68圖示管路用一根普通管由A水池引向B水池。已知管長L60M，管徑D02M。彎頭Ξ彎05，閥門Ξ閥2，當(dāng)量粗糙度Δ005MM，水溫T20℃。求當(dāng)水位差Z3M時管中的流量。,解由兩個水面之間列伯努利方程,作業(yè)解答,,,,,,,,,,,,,（1）假設(shè)管道流動屬于層流,作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)不正確,（2）假設(shè)管道流動屬于水力光滑區(qū),作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)不正確,相對粗糙度,作業(yè)解答,（3）假設(shè)管道流動屬于湍流水力粗糙區(qū),作業(yè)解答,湍流水力粗糙區(qū)的條件,故假設(shè)不正確,81以速度V13M/S滑跑的冰球運動員的冰刀長度L250MM，刀刃寬B3MM。設(shè)在滑行中刀刃與冰面間因壓力與摩擦作用而形成一層厚H01MM的水膜，近似計算滑行的冰面阻力。,解由兩個水面之間列伯努利方程,作業(yè)解答,,,王常斌2013,

簡介：第三節(jié)基礎(chǔ)底面尺寸的確定,偏心受壓,基礎(chǔ)底面尺寸的確定,中心受壓,,一、按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸,根據(jù)地基承載力特征值、基礎(chǔ)埋深及作用在基礎(chǔ)上的荷載值，就可以計算出基礎(chǔ)的底面積。,（一）中心荷載作用下,,,FA修正后的地基承載力特征值。,PK基底壓應(yīng)力設(shè)計值（KPA）FK上部結(jié)構(gòu)作用在基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計值（KN；GK基礎(chǔ)自重及其臺階上土的重力（KN）；,方形基礎(chǔ)B≥,B≥,條形基礎(chǔ),BL≥,獨立基礎(chǔ),（二）偏心荷載作用下,,,,,確定基底面積的步驟（1）按中心受壓求A1。（2）考慮偏心荷載，將A1擴大1050得A。（3）驗算,（二）偏心荷載作用下,【例42】下圖為某柱的基礎(chǔ)剖面圖，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載值為470KN/M，室內(nèi)外高差為06M，埋深D15M,地基持力層為中砂,試設(shè)計基底面積。,注具體題解見教材,【例43】已知某廠房柱基礎(chǔ)所受到的荷載如圖所示,地基土為較均勻的粘性土,,試設(shè)計基底面積。,埋深D18M,,【解】1修正后的地基承載力特征值,,2先按軸心受壓基礎(chǔ)估算基礎(chǔ)底面積,,≥,,控制,得,取,＜3M則,3將底面積增大40，,,3將底面積增大40，,,,4驗算基礎(chǔ)底面尺寸取值是否合適,,,,,,,二、地基軟弱下臥層驗算,壓力擴散角法計算簡圖,,,軟弱下臥層頂面處的土中附加應(yīng)力設(shè)計值（KPA）；,軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力設(shè)計值（KPA）。,軟弱下臥層頂面處的土的自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KPA）；,≤,,當(dāng)上層土與下層土的壓縮模量比值≥3時,對條形基礎(chǔ)和矩形基礎(chǔ)可用壓力擴散角法求土中附加應(yīng)力,例45某一磚承重墻下條形無筋基礎(chǔ),上部結(jié)構(gòu)傳來豎向力值FK180KN/M,地質(zhì)資料如圖示，基礎(chǔ)埋置深度10M,基礎(chǔ)底面寬度125M,試驗算基礎(chǔ)寬度及軟弱下臥層強度。,【解】1修正后的地基承載力特征值,,2驗算基底寬度,,說明基礎(chǔ)寬度符合要求,≥,3基底附加壓力,,,,查表412，,,4下臥層頂面處附加壓力設(shè)計值,下臥層頂面處的附加壓力標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計值,,5下臥層頂面處土的自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值,6下臥層頂面以上土的加權(quán)平均重度,7下臥層頂面處修正后的地基承載力特征值,,驗算,下臥層強度也滿足要求。,結(jié)束,

簡介：,土力學(xué)與地基基礎(chǔ)（授課學(xué)時54學(xué)時）,,本課程的參考教材資料）,1、土力學(xué)地基基礎(chǔ)（第4版）陳希哲主編清華大學(xué)出版社，2003年。2、地基及基礎(chǔ)（第三版）華南理工大學(xué)、東南大學(xué)、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)編，中國建筑工業(yè)出版社，1998年。3、相關(guān)的設(shè)計規(guī)范（規(guī)程）,1、建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB5006820012、建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB5022320043、巖土工程勘察規(guī)范GB5002120014、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5000920015、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB5000720026、建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ792002J22020027、建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94948、高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ6999、建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011200110、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB500102002,緒論一、土、土力學(xué)、地基及基礎(chǔ)的有關(guān)概念1土是巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積等物理、化學(xué)、生物作用，在地殼表面形成的各種散粒堆積物。2土力學(xué)研究土的應(yīng)力、變形、強度和穩(wěn)定以及土與結(jié)構(gòu)物相互作用等規(guī)律的一門力學(xué)分支稱為土力學(xué)。3地基支撐建筑物荷載、且受建筑物影響的那一部分地層稱為地基。4基礎(chǔ)建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)就是基礎(chǔ)參看圖01。,01地基、基礎(chǔ)示意圖,4地基基礎(chǔ)設(shè)計的先決條件在設(shè)計建筑物之前，必須進行建筑場地的地基勘察，充分了解、研究地基土巖層的成因及構(gòu)造、它的物理力學(xué)性質(zhì)、地下水情況以及是否存在或可能發(fā)生影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象如滑坡、巖溶、地震等，從而對場地件作出正確的評價。,5地基基礎(chǔ)設(shè)計的兩個基本條件對于地基應(yīng)滿足1要求作用于地基的荷載不超過地基的承載能力，保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備；2控制基礎(chǔ)沉降使之不超過地基的變形允許值，保證建筑物不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。3滿足地基的穩(wěn)定。對于基礎(chǔ)應(yīng)滿足還應(yīng)滿足對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強度，剛度和耐久性的要求。6基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的型式7地基類型按地質(zhì)情況分土基、巖基。按施工情況分天然地基（淺基、深基）、人工地基。8地基基礎(chǔ)設(shè)計方案的選取原則9地基及基礎(chǔ)的重要性工程實例,二、本課程的特點和學(xué)習(xí)要求1、課程的特點（1）地基及基礎(chǔ)課程涉及工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工幾個學(xué)科領(lǐng)域，內(nèi)容廣泛、綜合性強；（2）課程理論性和實踐性均較強。2、學(xué)習(xí)要求1學(xué)習(xí)和掌握土的應(yīng)力、變形，強度和地基計算等土力學(xué)基本原理；2學(xué)習(xí)和掌握淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的設(shè)計方法；3熟悉土的物理力學(xué)性質(zhì)的原位測試技術(shù)以及室內(nèi)土工試驗方法；（4）重視工程地質(zhì)基本知識的學(xué)習(xí)，了解工程地質(zhì)勘察的程序和方法，注意閱讀和使用工程地質(zhì)勘察資料能力的培養(yǎng)。,三、本學(xué)科發(fā)展概況地基及基礎(chǔ)既是一項古老的工程技術(shù)，又是一門年青的應(yīng)用科學(xué)。追本溯源，世界文化古國的遠古先民，在史前的建筑活動中，就已創(chuàng)造了自己的地基基礎(chǔ)工藝。我國西安半坡村新石器時代遺址和殷墟遺址的考古發(fā)掘，都發(fā)現(xiàn)有土臺和石礎(chǔ)。這就是古代“堂高三尺、茅茨土階”語見韓非子建筑的地基基礎(chǔ)型式。作為本學(xué)科理論基礎(chǔ)的土力學(xué)的發(fā)端，始于十八世紀(jì)興起了工業(yè)革命的歐洲。那時，資本主義工業(yè)化的發(fā)展，工場手工業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榻蠊I(yè)，建筑的規(guī)模擴大了。為了滿足向國內(nèi)外擴張市場的需要，陸上交通進入了所謂“鐵路時代”。因此，最初有關(guān)土力學(xué)的個別理論多與解決鐵路路基問題有關(guān)。,1773年，法國的庫倫根據(jù)試驗創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強度公式，提出了計算擋土墻土壓力的滑楔理論。九十余年后，1869年英國的朗肯又從不同途徑提出了擋土墻土壓力理論。這對后來土體強度理論的發(fā)展起了很大的作用。此外，1885年法國布辛奈斯克求得了彈性半空間在豎向集中力作用下的應(yīng)力和變形的理論解答。1922年瑞典費蘭紐斯為解決鐵路坍方問題作出了土坡穩(wěn)定分析法。這些古典的理論和方法，直到今天，仍不失其理論和實用的價值。在長達一個多世紀(jì)的發(fā)展過程中，許多研究者承繼前人的研究，總結(jié)了實踐經(jīng)驗，為孕育本學(xué)科的雛形而作出貢獻。,1925年，太沙基歸納發(fā)展了以往的成就，發(fā)表了土力學(xué)一書，接著，于1929年又與其他作者一起發(fā)表了工程地質(zhì)學(xué)這些比較系統(tǒng)完整的科學(xué)著作的出現(xiàn)，帶動了各國學(xué)者對本學(xué)科各個方面的探索。從此，土力學(xué)及地基基礎(chǔ)就作為獨立的科學(xué)而取得不斷的進展。時至今日，土建，水利、橋梁、隧道、道路、港口、海洋等有關(guān)工程中，以巖土體的利用、改造與整治問題為研究對象的科技領(lǐng)域，因其區(qū)別于結(jié)構(gòu)工程的特殊性和各專業(yè)巖土問題的共同性，已融合為一個自成體系的新專業(yè)“巖土工程”。它的工作方法就是調(diào)查勘察、試驗測定、分析計算、方案論證，監(jiān)測控制、反演分析，修改定案；,它的研究方法是以三種相輔相成的基本手段，即數(shù)學(xué)模擬建立巖土本構(gòu)模型進行數(shù)值分析、物理模擬定性的模型試驗，以離心機中的模型進行定量測試和其它物理模擬試驗和原體觀測對工程實體或建筑物的性狀進行短期或長期觀測綜合而成的。我國的地基及基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)，作為巖土工程的一個重要組成部分，已經(jīng)、也必將繼續(xù)遵循現(xiàn)代巖土工程的工作方法和研究方法進行發(fā)展。,,第一章土的物理性質(zhì)及工程分類11概述1土的定義土是連續(xù)，堅固的巖石在風(fēng)化作用下形成的大小懸殊的顆粒，經(jīng)過不同的搬運方式，在各種自然環(huán)境中生成的沉積物。2土的三相組成土的物質(zhì)成分包括有作為土骨架的固態(tài)礦物顆粒、孔隙中的水及其溶解物質(zhì)以及氣體。因此，土是由顆粒固相、水液相和氣氣相所組成的三相體系。12土的生成與特性一、地質(zhì)作用的概念1、地球的圈層構(gòu)造,外圈層大氣圈、水圈、生物圈；內(nèi)圈層地殼、地幔、地核。構(gòu)成天然地基的物質(zhì)是地殼內(nèi)的巖石和土。地殼的一厚度為30～80KM。2、地質(zhì)作用導(dǎo)致地殼成分變化和構(gòu)造變化的作用。根據(jù)地質(zhì)作用的能量來源的不同，可分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。1內(nèi)力地質(zhì)作用由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能和放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能等，引起地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造以及地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用。如巖漿作用、地殼運動構(gòu)造運動和變質(zhì)作用。1巖漿作用存在于地殼以下深處高溫、高壓的復(fù)雜硅酸鹽熔融體巖漿，沿著地殼薄弱地帶上升侵入地殼或噴出地表且冷凝后生成為巖漿巖的地質(zhì)作用。2地殼運動地殼的升降運動和水平運動。升降運動表現(xiàn),,為地殼的上拱和下拗，形成大型的構(gòu)造隆起和拗陷水平運動表現(xiàn)為地殼巖層的水平移動，使巖層產(chǎn)生各種形態(tài)的褶皺和斷裂．地殼運動的結(jié)果，形成了各種類型的地質(zhì)構(gòu)造和地球表面的基本形態(tài)。3變質(zhì)作用在巖漿活動和地殼運動過程中，原巖原來生成的各種巖石在高溫、高壓下及揮發(fā)性物質(zhì)的滲入下，發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變化的地質(zhì)作用。2外力地質(zhì)作用由于太陽輻射能和地球重力位能所引起的地質(zhì)作用。它包括氣溫變化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、風(fēng)、生物等的作用。1風(fēng)化作用外力包括大氣、水、生物對原巖發(fā)生機械破碎和化學(xué)變化的作用。2沉積巖和土的生成原巖風(fēng)化產(chǎn)物（碎屑物質(zhì)），在雨雪水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或風(fēng)等,外力作用下，被剝蝕，搬運到大陸低洼處或海洋底部沉積下來，在漫長的地質(zhì)年代里，沉積的物質(zhì)逐漸加厚，在覆蓋壓力和含有碳酸鈣、二氧化硅、氧化鐵等膠結(jié)物的作用下，使起初沉積的松軟碎屑物質(zhì)逐漸壓密、脫水、膠結(jié)、硬化生成新的巖石，稱為沉積巖。未經(jīng)成巖作用所生成的所謂沉積物，也就是通常所說的“土”。3）風(fēng)化、剝蝕、搬運及沉積－外力地質(zhì)作用過程中的風(fēng)化、剝蝕、搬運及沉積，是彼此密切聯(lián)系的。風(fēng)化作用為剝蝕作用創(chuàng)造了條件，而風(fēng)化、剝蝕、搬運又為沉積作用提供了物質(zhì)的來源。剝蝕作用與沉積作用在一定時間和空間范圍內(nèi)，以某一方面的作用為主導(dǎo)，例如河流上游地區(qū)以剝蝕為主，下游地區(qū)以沉積為主，山地以剝蝕占優(yōu)勢，平原以沉積占優(yōu)勢。,4）風(fēng)化作用的類型風(fēng)化作用根據(jù)其性質(zhì)和影響因素的不同分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化三種類型。I物理風(fēng)化作用地表巖石由于溫度變化和裂隙中水的凍結(jié)以及鹽類的結(jié)晶而逐漸破碎崩解，但其化學(xué)成分尚未發(fā)生變化，這種過程稱為物理風(fēng)化作用。例如由于溫度變化引起巖體膨脹所產(chǎn)生的壓應(yīng)力和收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力的頻繁交替，遂使巖石表層產(chǎn)生裂縫而崩解。另一方面，巖石中的不同礦物各有其不同的膨脹系數(shù)，所以當(dāng)溫度反復(fù)變化時，巖石內(nèi)部就會產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，久而久之，堅硬完整的巖石就逐漸崩解成碎塊了。特點只改變顆粒的大小與形狀，不改變原來的礦物成分。,2化學(xué)風(fēng)化作用地表巖石在水溶液、大氣以及有機體的化學(xué)作用或生物化學(xué)作用下所引起的破壞過程稱為化學(xué)風(fēng)化作用。它不僅破壞巖石的結(jié)構(gòu)，而且使其化學(xué)成分改變，而形成新的礦物次生礦物?；瘜W(xué)風(fēng)化的主要方式有下列幾種氧化作用、水化作用、水解作用、溶解作用。特點改變原來的礦物成分，形成新的礦物成分。3生物風(fēng)化作用它是指在生物活動過程中對巖石產(chǎn)生的破壞作用。這種作用可以引起巖石的機械破壞，如樹根生長時施加于周圍巖石的壓力可達10～15KG/CM2，穴居地下的蚯蚓；鼠類等的活動，破壞性也很大。此外，在巖石表面的細菌、苔蘚之類分泌出的有機酸溶液能分解巖石的成分，促使巖石破壞。,上述三種風(fēng)化作用，實際上不是孤立進行的。例如物理風(fēng)化使巖石逐漸破碎，增大了巖石的孔隙率和表面積，為化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造了有利的條件；反過來，化學(xué)風(fēng)化則使所形成的碎屑發(fā)生質(zhì)的變化，顆粒變得更小并使巖石松軟、體積膨脹，從而促進物理風(fēng)化的進行。但在某一地區(qū)的特定自然地理壞境下，通常以一種風(fēng)化作用占主導(dǎo)地位。,二、土的工程特征1、固體顆粒、水、氣體三相集合體；2、透水性；3、變形大（壓縮性大）；4、固結(jié)性；5、具有彈性變形和不可恢復(fù)的殘余變形。,三、礦物與巖石的概念巖石一種或多種礦物的集合體。礦物地殼中天然生成的自然元素或化合物，它具有一定的物理性質(zhì)、化學(xué)成份和形態(tài)．一造巖礦物組成巖石的礦物稱為造巖礦物。礦物按生成條件可分為原生礦物和次生礦物兩大類。區(qū)分礦物可以礦物的形狀、顏色、光澤、硬度、解理、比重等特征為依據(jù)。（二）巖石巖石的主要特征包括礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造三方面。巖石的結(jié)構(gòu)巖石中礦物顆粒的結(jié)晶程度、大小和形狀、及其彼此之間的組合方式。巖石的構(gòu)造巖石中礦物的排列方式及填充方式。,巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖是按成因劃分的三大巖類，其亞類劃分列于表13、表14、表15。四、地質(zhì)年代的概念地質(zhì)年代地殼發(fā)展歷史與地殼運動，沉積環(huán)境及生物演化相對應(yīng)的時代段落。相對地質(zhì)年代根據(jù)古生物的演化和巖層形成的順序，所劃分的地質(zhì)年代。在地質(zhì)學(xué)中，根據(jù)地層對比和古生物學(xué)方法把地質(zhì)相對年代劃分為五大代太古代、元古代、古生代、中生代和新生代，每代又分為若干紀(jì)，每紀(jì)又細分為若干世及期。在每一個地質(zhì)年代中，都劃分有相應(yīng)的地層（參見表16）在新生代中最新近的一個紀(jì)稱為第四紀(jì)，由原巖風(fēng)化產(chǎn)物（碎屑物質(zhì)），經(jīng)各種外力地質(zhì)作用剝蝕、搬運、沉積形成尚未膠結(jié)硬化的沉積物層，通稱,“第四紀(jì)沉積物層”或“土”。五、第四紀(jì)沉積物層不同成因類型的第四紀(jì)沉積物，各具有一定的分布規(guī)律和工程地質(zhì)特征，以下分別介紹其中主要的幾種成因類型。一殘積物、坡積物和洪積物1、殘積物殘積物是殘留在原地未被搬運的那一部分原巖風(fēng)化剝蝕后的產(chǎn)物，而另一部分則被風(fēng)和降水所帶走。2、坡積物坡積物是雨雪水流的地質(zhì)作用將高處巖石風(fēng)化產(chǎn)物緩慢地洗刷剝蝕、順著斜坡向下逐漸移動、沉積在較平緩的山坡上而形成的沉積物。,,,3、洪積物Q”由暴雨或大量融雪驟然集聚而成的暫時性山洪急流，具有很大的剝蝕和搬運能力。它沖刷地表，挾帶著大量碎屑物質(zhì)堆積于山谷沖溝出口或山前傾斜平原而形成洪積物圖14。由相鄰溝谷口的洪積扇組成洪積扇群圖L5。如果逐漸擴大以至連接起來，則形成洪積沖積平原的地貌單元。洪積物常呈現(xiàn)不規(guī)則交錯的層理構(gòu)造，如具有夾層、尖滅或透鏡體等產(chǎn)狀圖16。,,二沖積物Q沖積物是河流流水的地質(zhì)作用將兩岸基巖及其上部覆蓋的坡積、洪積物質(zhì)剝蝕后搬運、沉積在河流坡降平緩地帶形成的沉積物。,,1、平原河谷沖積物平原河谷除河床外，大多數(shù)都有河漫灘及階地等地貌單元圖17。2、山區(qū)河谷沖積層在山區(qū)，河谷兩岸陡削，大多僅有河谷階地圖18。,三其它沉積物除了上述四種成囚類型的沉積物外，還有海洋沉積物、湖泊沉積物、冰川沉積物及風(fēng)積物等，它們是分別由海洋，湖泊、冰川及風(fēng)等的地質(zhì)作用形成的。,13土的三相組成,一土的固體顆粒土中的固體顆粒簡稱土粒的大小和形狀、礦物成分及其組成情況是決定土的物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。一土的顆粒級配在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒組成的。土粒的粒徑由粗到細逐漸變化時，土的性質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生變化，例如土的性質(zhì)隨著粒徑的變細可由無粘性變化到有粘性。將土中各種不同粒徑的土粒，按適當(dāng)?shù)牧椒秶?，分為若干粒組，各個粒組隨著分界尺寸的不同而呈現(xiàn)出一定質(zhì)的變化。劃分粒組的分界尺寸,稱為界限粒徑。表L8提供的是一種常用的土粒粒組的劃分方法。表中根據(jù)界限粒徑200、20、2、0．05和0．005MM把土粒分為六大粒組漂石塊石顆粒、卵石碎石顆粒、圓礫角礫顆粒、砂粒、粉粒及粘粒。土粒的大小及其組成情況，通常以土中各個粒組的相對含量各粒組占土粒總量的百分?jǐn)?shù)來表示，稱為土的顆粒級配。顆粒分析試驗篩分法；比重計法根據(jù)顆粒大小分析試驗成果，可以繪制如圖110所示的顆粒級配累積曲線由曲線的坡度可判斷土的均勻程度有效粒徑；限定粒徑。,,,,,,利用顆粒級配累積曲線可以確定土粒的級配指標(biāo)，如與的比值稱為不均勻系數(shù)又如曲率系數(shù)用下式表示不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況，越大表示土粒大小的分布范圍越大，其級配越良好，作為填方工程的土料時，則比較容易獲得較大的密實度．曲率系數(shù)描寫的是累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。顆粒級配可在一定程度上反映土的某些性質(zhì)。,,,,,二土粒的礦物成分土粒的礦物成分主要決定于母巖的成分及其所經(jīng)受的風(fēng)化作用。不同的礦物成分對土的性質(zhì)有著不同的影響，其中以細粒組的礦物成分尤為重要。1、六大粒組的礦物成分漂石、卵石、圓礫等粗大顆粒；砂粒；粉粒；粘粒。2、粘土礦物的比表面由于粘土礦物是很細小的扁平顆粒，顆粒表面具有很強的與水相互作用的能力，表面積愈大，這種能力就愈強。粘土礦物表面積的相對大小可以用單位體積或質(zhì)量的顆粒總表面積稱為比表面來表示。由于土粒大小不同而造成比表面數(shù)值上的巨大變化，必然導(dǎo)致土的性質(zhì)的突變，所以，土粒大小對土的性質(zhì)起著重要的作用。,二、土中的水和氣一土中水在自然條件下，土中總是含水的。土中水可以處于液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)。存在于土中的液態(tài)水可分為結(jié)合水和自由水兩大類1．結(jié)合水結(jié)合水是指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。這種電分子吸引力高達幾千到幾萬個大氣壓，使水分子和土粒表面牢固地粘結(jié)在一起。由于土粒礦物顆粒表面一般帶有負(fù)電荷，圍繞土粒形成電場，在土粒電場范圍內(nèi)的水分子和水溶液中的陽離子如NA’、CA”、A1”等一起吸附在土粒表面。因為水分子是極性分子氫原子端顯正電荷，氧原子端顯負(fù)電荷，它被土粒表面電荷或水溶液中離子電荷的吸引而定向排列。雙電子層,1強結(jié)合水強結(jié)合水是指緊靠土粒表面的結(jié)合水。2弱結(jié)合水弱結(jié)合水緊靠于強結(jié)合水的外圍形成一層結(jié)合水膜。2自由水自由水是存在于土粒表面電場影響范圍以外的水。它的性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水壓力，冰點為0℃，有溶解能力。自由水按其移動所受作用力的不同，可以分為重力水和毛細水。1重力水重力水是存在于地下水位以下的透水層中的地下水，它是在重力或壓力差作用下運動的自由水，對土粒有浮力作用。,2毛細水毛細水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水。毛細水存在于地下水位以上的透水土層中。毛細水按其與地下水面是否聯(lián)系可分為毛細懸掛水與地下水無直接聯(lián)系和毛細上升水與地下水相連兩種。當(dāng)土孔隙中局部存在毛細水時，毛細水的彎液面和土粒接觸處的表面引力反作用于土粒上，使土粒之間由于這種毛細壓力而擠緊圖114，土因而具有微弱的粘聚力，稱為毛細粘聚力。,二土中氣。土中的氣體存在于土孔隙中未被水所占據(jù)的部位。三、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。一般分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。,1、單粒結(jié)構(gòu)是由粗大土粒在水或空氣中下沉而形成的。全部由砂粒及更粗土粒組成的土都具有單粒結(jié)構(gòu)。因其顆粒較大，土粒間的分子吸引力相對很小，所以顆粒間幾乎沒有聯(lián)結(jié)，至于未充滿孔隙的水分只可能使其具有微弱的毛細水聯(lián)結(jié)。單粒結(jié)構(gòu)分為疏松的、緊密的。呈緊密狀單粒結(jié)構(gòu)的土，由于其土粒排列緊密，在動、靜荷載作用下都不會產(chǎn)生較大的沉降，所以強度較大，壓縮性較小，是較為良好的天然地基。具有疏松單粒結(jié)構(gòu)的土，其骨架是不穩(wěn)定的，當(dāng)受到震動及其他外力作用時，土粒易于發(fā)生移動，土中孔隙劇烈減少，引起土的很大變形，因此，這種土層如未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。,,土的單粒結(jié)構(gòu),土的蜂窩結(jié)構(gòu),土的絮狀結(jié)構(gòu),土的構(gòu)造在同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等都相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征稱。土的構(gòu)造最主要特征就是成層性即層理構(gòu)造。土的構(gòu)造的另一特征是土的裂隙性。,14土的物理性質(zhì)指標(biāo),上節(jié)介紹了土的組成，特別是土顆粒的粒組和礦物成分，是從本質(zhì)方面了解土的性質(zhì)的根據(jù)。但是為了對土的基本物理性質(zhì)有所了解，還需要對土的三相土粒固相、土中水液相和土中氣氣相的組成情況進行數(shù)量上的研究。土的三相比例指標(biāo)土粒比重、含水量、密度、干密度、飽和密度、有效密度、孔隙率、孔隙比、飽和度。土的三相草圖（見下圖）。一、土的物理性質(zhì)指標(biāo)的定義,,,,土粒比重在數(shù)值上就等于土粒密度，但前者無因次。土粒比重決定于土的礦物成分，它的數(shù)值一般為26～28；有機質(zhì)土為24～25；泥炭土為15～18。同一種類的土，其比重變化幅度很小。土粒比重測定方法比重瓶法測定。,1、土粒比重土粒相對密度,土粒質(zhì)量與同體積的4℃時純水的質(zhì)量之比，稱為土粒比重?zé)o量綱，即,含水量W是標(biāo)志土的濕度的一個重要物理指標(biāo)。天然土層的含水量變化范圍很大，它與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。土的含水量測定方法用“烘干法”測定。先稱小塊原狀土樣的濕土質(zhì)量，然后置于烘箱內(nèi)，維持100～105℃烘至恒重，再稱于土質(zhì)量，濕、干土質(zhì)量之差與干土質(zhì)量的比值，就是土的含水量。,2、土的含水量,,,,,,,天然狀態(tài)下土的密度變化范圍較大。一般粘性土P18～20G／CM3；砂土Ρ16～20G/CM3；腐殖土Ρ15～17G/CM3。土的密度測定方法“環(huán)刀法”測定，用一個圓環(huán)刀（刀刃向下）放在削平的原狀土樣面上，徐徐削去環(huán)刀外圍的土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)的土洋壓滿環(huán)刀內(nèi)，稱得環(huán)刀內(nèi)土樣質(zhì)量，求得它與環(huán)刀容積之比值即為其密度。以上三個指標(biāo)為土的最基本指標(biāo)。,3、天然密度天然狀態(tài)下，土單位體積的質(zhì)量，單位為G/CM3或T/M3，即,4、土的孔隙比和孔隙率（1）土的孔隙比土中孔隙體積與土體積之比，孔隙比用小數(shù)表示。即天然狀態(tài)下土的孔隙比稱為天然孔隙比，它是一個重要的物理性指標(biāo)，可以用來評價天然土層的密實程度。一般10的土是疏松的高壓縮性土。（2）土的孔隙率土中孔隙所占體積與總體積之比，用以百分?jǐn)?shù)表示，即一般粘性土的孔隙率為30～60，無粘性土為25～45。,5、土的飽和度土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比，稱為土的飽和度，以百分率計，即砂土根據(jù)飽和度的指標(biāo)值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)，其劃分標(biāo)準(zhǔn)見下表。完全飽和時，土的飽和度等于100％。,,6、土的干密度土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量，稱為土的干密度，即在工程上常把干密度作為評定土體緊密程度的標(biāo)準(zhǔn)，以控制填土工程的施工質(zhì)量。7、土的飽和密度土孔隙中充滿水時，單位體積質(zhì)量，即土的天然密度、干密度、飽和密度數(shù)值上的比較,,,8、土的重度（四個）在實際應(yīng)用中，經(jīng)常采用土的容重，即土的重力密度，其數(shù)值上等于相應(yīng)土密度與重力加速度的乘積，分為四個天然容重Γ干容重ΓD飽和容重ΓSAT有效容重ΓˊΓˊ＝ΓSAT－ΓW式中G為重力加速度，各指標(biāo)的單位KN/M3。注（1）土的有效容重（浮重度）在地下水位以下，單位體積所受的重力再扣除浮力。（2）天然容重Γ、飽和容重ΓSAT、有效容重Γˊ用于計算土的自重應(yīng)力。,,綜上所述土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的密度、土粒比重、土的含水量（以上三個指標(biāo)為土的最基本指標(biāo)）、土的孔隙比、土的孔隙率、土的飽和度、土的干密度、土的飽和密度，一共八個，其中前三個由試驗測定，其余五個可以通過三相草圖換算求得。,二、指標(biāo)的換算,利用三相圖進行各指標(biāo)間關(guān)系的推導(dǎo)令則,,,,,推導(dǎo)舉例,15無粘性土的密實度,無粘性土的密實度與其工程性質(zhì)有著密切的關(guān)系，呈密實狀態(tài)時，強度較大，可作為良好的天然地基，呈松散狀態(tài)時，則是不良地基。對于同一種無粘性土，當(dāng)其孔隙比小于某一限度時，處于密實狀態(tài)，隨著孔隙比的增大，則處于中密、稍密直到松散狀態(tài)。以下介紹與無粘性土的最大和最小孔隙比、相對密實度等有關(guān)密實度的指標(biāo)。1、無粘性土的相對密實度為,,根據(jù)值可把砂土的密實度狀態(tài)劃分為下列三種密實的中密的松散的,,,,,2、以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)N評價砂土的密實度,標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備見教材第255頁。,3、以野外鑒別的方法評價碎石的密實度,16粘性土的物理特征,一粘性土的界限含水量粘性土由于其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài)粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量，叫做界限含水量。,1、液限、塑限、縮限含水量A、液限液態(tài)與塑態(tài)的分界含水量。測定方法錐式液限儀（圖122所示）,B、塑限土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量。,測定方法“搓條法”測定。缺點主要是由于采用手工操作，受人為因素的影響較大，因而成果不穩(wěn)定。近年來許多單位都在探索一些新方法，以便取代搓條法，如以“聯(lián)合法”測定液限和塑限。,二、粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)1、塑性指數(shù)是指液限和塑限的差值省去％符號，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。,,,塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的含量有關(guān)2、液性指數(shù)是指粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比。,,用液性指數(shù)可表示粘性土的軟硬狀態(tài)，見表414,塑性指數(shù)的影響因素,影響因素與土的顆粒組成，土粒的礦物成分以及土中水的離子成分和濃度等因素有關(guān)。（解釋）從土的顆粒來說，土粒越細、且細顆粒（粘粒）的含量越高，則其比表面和可能的結(jié)合水含量愈高，因而塑性指數(shù)也隨之增大；從礦物成分來說，粘土礦物可能具有的結(jié)合水量大（其中尤以蒙脫石類為最大），因而塑性指數(shù)也大；從土中水的離子成分和濃度來說，當(dāng)水中高價陽離子的濃度增加時，土粒表面吸附的反離子層的厚度變薄，結(jié)合水含量相應(yīng)減少，塑性指數(shù)也小；反之隨著反離子層中的低價陽離子的增加，塑性指數(shù)變大。,3、粘性土軟硬程度的劃分,三、粘性土的靈敏度和觸變性天然狀態(tài)下的粘性土、通常都具有一定的結(jié)構(gòu)性，當(dāng)受到外來因素的擾動時，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒，離子、水分子所組成的平衡體系受到破壞，土的強度降低和壓縮性增大．土的結(jié)構(gòu)性對強度的這種影響，一般用靈敏度來衡量。土的靈敏度是以原狀土的強度與同一土經(jīng)重塑指在含水量不變條件下使土的結(jié)構(gòu)徹底破壞后的強度之比來表示的。,,土的觸變性飽和粘性土的結(jié)構(gòu)受到擾動，導(dǎo)致強度降低，但當(dāng)擾動停止后，土的強度又隨時間而逐漸增長。粘性土的這種抗剪強度隨時間恢復(fù)的膠體化學(xué)性質(zhì)稱為土的觸變性。,17土的滲透性,土的滲透性是指水流通過土中孔隙難易程度的性質(zhì)，或稱透水性。地下水的補給與排泄條件，以及在土中的滲透速度與土的滲透性有關(guān)。在計算地基沉降的速率和地下水涌水量時都需要土的滲透性指標(biāo)。一、地下水的運動形式層流水流線相互平行的水流。地下水在土中孔隙或微小裂隙中以不大的速度連續(xù)滲透時屬層流運動。紊流水流線互相交錯的水流。地下水在巖石的裂隙或空洞中流動時，速度較大，會有紊流發(fā)生。,,,二、達西定律,1、砂土達西定律地下水在土中的滲透速度一般可按達西DARCY根據(jù)實驗得到的直線滲透定律計算，其公式如下圖125,2、粘性土的達西定律,,實驗證明在砂士中水的流動符合于達西定律（圖126中A線）；而在粘性土中只有當(dāng)水力梯度超過所謂起始梯度后才開始發(fā)生滲流。如圖126中B線所示，當(dāng)水力梯度I不大時，滲透速度V為零，只有當(dāng)I＞I1（起始梯度）時，水才開始在粘性土中滲透（V≠0）。在滲透速度V與水力梯度I的關(guān)系曲線上有1和2二個特征點。點1相應(yīng)于起始梯度I，在點1與點2之間滲透速度與水力梯度成曲線關(guān)系，達到點2（相應(yīng)梯度為I2）后轉(zhuǎn)為直線（圖中

簡介：土力學(xué),城建學(xué)部土木工程系主講杜娟,緒論,§01土力學(xué)的概念及學(xué)科特點§02土力學(xué)的發(fā)展簡史§03本課程內(nèi)容、要求和學(xué)習(xí)方法,01土力學(xué)的概念及學(xué)科特點,1土力學(xué)的研究對象,土是巖石經(jīng)過風(fēng)化以及剝蝕、搬運、沉積作用交錯復(fù)雜的自然環(huán)境中所生成的各類沉積物。,,搬運、沉積,風(fēng)化,土的特征,非連續(xù)介質(zhì),巖石風(fēng)化的產(chǎn)物,,土具有碎散性,土是三相體系,固相土骨架液相水氣相空氣,,多相介質(zhì),土有自然變異性,區(qū)別于以往的連續(xù)、均勻、各向同性的固體研究對象,,力學(xué)特性復(fù)雜,2學(xué)習(xí)土力學(xué)的目的,1土的工程應(yīng)用,土工建筑材料建筑物基礎(chǔ)之地基建筑環(huán)境,2與土有關(guān)的工程問題,與土有關(guān)的工程事故,A加拿大特朗斯康谷倉,事故1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822Ｔ谷物時，1小時豎向沉降達305CM24小時傾斜26°53ˊ西端下沉732M東端上抬152M上部鋼混筒倉完好無損,概況長594M，寬235M，高310M，共65個圓筒倉。鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61CM，埋深366M。1911年動工，1913年完工，自重20000T。,A加拿大特朗斯康谷倉,原因地基土事先未進行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗結(jié)果，計算地基承載力應(yīng)用到此谷倉。1952年經(jīng)勘察試驗與計算，地基實際承載力遠小于谷倉破壞時發(fā)生的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動。,處理事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個50T千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉體逐漸糾正過來，但其位置比原來降低了４米。,B香港寶城滑坡,原因山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲使其強度進一步大大降低，土體滑動力超過土的強度，于是山坡土體發(fā)生滑動。,1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡67人。,,,,,,,,滑動面,雨水,建筑,G,,F,,EARLY1972滑坡前,,,C阪神大地震中地基液化,地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到嚴(yán)重?fù)p傷,液化松砂地基在振動荷載作用下喪失強度變成流動狀態(tài)的一種現(xiàn)象,以上幾個實例可歸結(jié)為與土有關(guān)的強度及穩(wěn)定性問題,A比薩斜塔,目前塔向南傾斜，南北兩端沉降差180M，塔頂離中心線已達527M，傾斜55°1360再復(fù)工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55M1272復(fù)工，經(jīng)6年，至7層，高48M，再停工1178至4層中，高約29M，因傾斜停工1173動工,原因地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，強度較低，變形較大。,,,,,A比薩斜塔,19331935基坑防水處理基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月封閉1992年7月加固塔身，用壓重法和取土法進行地基處理目前正常向游人開放。,處理措施,B虎丘塔,問題塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離中心線已達231M，底層塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險建筑物而封閉。,概況位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7層，高475M，塔的平面呈八角形。,原因坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上，產(chǎn)生不均勻沉降。,地基的沉降及不均勻沉降（墨西哥城）,以上幾個實例可歸結(jié)為與土有關(guān)的變形問題,TETON壩（美國IDAHO州）,概況土壩，高90M，長1000M，建于197275年，1976年6月失事。,損失直接8000萬美元，起訴5500起，25億美元，死14人，受災(zāi)25萬人，60萬畝土地，32公里鐵路。,原因地震引發(fā)的滲透破壞,TETON壩,1976年6月5日上午1030左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。,,TETON壩,,1100左右洞口不斷擴大并向壩頂靠近，泥水流量增加,TETON壩,1130洞口繼續(xù)向上擴大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出的泥水開始沖擊壩趾處的設(shè)施。,,,1150左右洞口擴大加速，泥水對壩基的沖蝕更加劇烈。,TETON壩,,1157壩坡坍塌，泥水狂瀉而下,TETON壩,,1200過后坍塌口加寬,TETON壩,,洪水掃過下游谷底，附近所有設(shè)施被徹底摧毀,TETON壩,失事后現(xiàn)場狀況,TETON壩,以上實例可歸結(jié)為與土有關(guān)的滲透問題,土工結(jié)構(gòu)物或地基,土,強度問題變形問題滲透問題,強度特性變形特性滲透特性,,,,土力學(xué)可以解決工程實踐問題，這正是土力學(xué)存在的價值以及我們學(xué)習(xí)土力學(xué)的目的。,3土力學(xué)研究土的變形、強度和滲透特性以及與此有關(guān)的工程問題的學(xué)科。,4土力學(xué)的特點,區(qū)別于以往學(xué)習(xí)的固體力學(xué)和流體力學(xué)。在經(jīng)典土力學(xué)理論中，對土體作出必要的簡化和假設(shè)。實踐與理論相結(jié)合，土工試驗是研究土體物理、力學(xué)性質(zhì)的重要手段。,02土力學(xué)發(fā)展簡史,1922，瑞典弗蘭紐斯（FELLENIUS）土坡穩(wěn)定分析法,1773，法國庫侖（COULOMB）土壓力理論,1869，英國朗肯（RANKINE）土壓力理論,1925，太沙基（TERZAGHI）一維固結(jié)理論，有效應(yīng)力原理,1929，太沙基（TERZAGHI）工程地質(zhì)學(xué),1936，第一屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程（現(xiàn)改為巖土工程）會議（ICSMFE→ICSMGE）在美召開，這是本學(xué)科最高級別的學(xué)術(shù)會議，每四年召開一次，至2014年已經(jīng)召開了18屆。,1古典土力學(xué),2現(xiàn)代土力學(xué),03土力學(xué)的主要內(nèi)容,第1、2章土的物理及工程性質(zhì)第3章土的滲流第4章土中應(yīng)力計算第5章地基沉降計算第6章土的抗剪強度理論第7章土壓力第8章地基承載力第9章邊坡穩(wěn)定性,第二章地基土的物理性質(zhì)和工程分類,§21土的組成及其結(jié)構(gòu)構(gòu)造,§23土的物理狀態(tài)指標(biāo),§22土的物理性質(zhì)指標(biāo),§24土的工程分類,形成過程,物理力學(xué)性質(zhì),,影響,概述,,搬運、沉積,風(fēng)化,生物風(fēng)化,物理風(fēng)化,化學(xué)風(fēng)化,,無粘性土,,原生礦物,,粘性土,次生礦物,1風(fēng)化作用分類,有機質(zhì),,,巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎。特點只改變顆粒的大小和形狀，不改變礦物顆粒的成分。,母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物的化學(xué)成分，形成新的礦物。經(jīng)化學(xué)風(fēng)化生成的土為細粒土，具有粘結(jié)力。,動植物活動引起的巖石和土體粗顆粒的粒度或成分的變化,2土的三相組成,氣相,固相,液相,,,,構(gòu)成土骨架，起決定作用,,,重要影響,,土體,次要作用,,,21土粒的粒度成分,粒度土粒的大小，以粒徑表示。粒組介于一定粒度范圍內(nèi)的土粒。界限粒徑劃分粒組的分界尺寸200、60、2、0075、0005MM。六大粒組漂石或塊石、卵石或碎石、圓礫或角礫、砂粒、粉粒、黏粒。,§21土中固體顆粒,1基本概念,小于某粒徑之土重含量（％）,,,D60,,2、土的顆粒級配,（1）粒徑累計曲線圖解法描述土的顆粒級配,,坐標(biāo)系半對數(shù)坐標(biāo)系橫坐標(biāo)粒徑縱坐標(biāo)小于某粒徑的土重含量（累計百分比）意義判斷顆粒級配是否良好,,,,,,,D60,D10,D30,,,,,,,不均勻系數(shù),曲率系數(shù),,（2）級配的判斷,曲線越陡，土粒均勻，級配不良；曲線平緩，土粒粒徑懸殊，級配良好。,結(jié)論1砂、礫滿足CU5和CC＝1～3兩個條件，為級配良好。2級配良好的土密實度較好，透水性和壓縮性較小。,,,（1）篩分法（粒徑大于0075MM的粗粒土）,標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑20、10、5、2、1、05、025、01、0075試樣烘干200G土樣稱重篩上土重計算各粒組相對含量,3粒度成分分析試驗,,,,,,,,,,,105020100502501,200G,10161824223872,P958778665536,沉降分析法理論基礎(chǔ)都是依據(jù)STOKES司篤克斯定律，即球狀的細顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。,（2）沉降分析法（粒徑小于0075MM的細粒土）,例土工試驗顆粒分析的留篩質(zhì)量見表，底盤內(nèi)試樣質(zhì)量20G，試計算試樣的不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)。,1土的特點,2土粒粒組的劃分,3級配的判別,22土粒的礦物成分,1礦物成分分類,,原生礦物,次生礦物,,性質(zhì)穩(wěn)定,長石,云母,（物理風(fēng)化）,（化學(xué)風(fēng)化）,,粗粒土,,高嶺石,伊利石,蒙脫石,,細粒土,石英,性質(zhì)不穩(wěn)定親水性,蒙脫石,9克蒙脫土的總表面積大約與一個足球場一樣大,硅片的結(jié)構(gòu),鋁片的結(jié)構(gòu),2粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu),（1）粘土礦物單元,（2）粘土礦物的構(gòu)造單元,高嶺石,蒙脫石,伊利石,結(jié)論親水性、膨脹性、收縮性蒙脫石伊利石高嶺石,試樣裝置粘土塊、玻璃器皿、無底玻璃筒、電極試驗結(jié)果粘土顆粒帶負(fù)電荷在電場作用下向陽極移動（水變混）水分子在電場作用下向負(fù)極移動（水面升高）,3粘土顆粒的帶電性,1土中水的存在形態(tài)固態(tài)水礦物內(nèi)部結(jié)晶水、內(nèi)部結(jié)合水液態(tài)水結(jié)合水自由水氣態(tài)水,§23土中水,,強結(jié)合水,弱結(jié)合水,毛細水,重力水,,強結(jié)合水（吸著水）排列致密、定向性強密度1G/CM3冰點處于零下幾十度具有固體的的特性只有吸熱變成蒸汽才能移動,弱結(jié)合水（薄膜水）位于強結(jié)合水之外，電場引力作用范圍之內(nèi)外力作用下可以移動不因重力而移動，有粘滯性粘性土在一定含水量范圍內(nèi)表現(xiàn)出可塑性而砂土不具可塑性的原因。,2結(jié)合水,重力水在重力或水頭壓力作用下運動的自由水對土粒有浮力作用滲流對土體穩(wěn)定有重大影響,毛細水存在于水與空氣交界面在重力和表面張力作用下自由移動上升高度與顆粒粒徑有關(guān),3自由水,§24土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,241土的結(jié)構(gòu),1單粒結(jié)構(gòu),粗大土粒在水或空氣中下沉顆粒間位置穩(wěn)定碎石土和砂土的結(jié)構(gòu)特征密實的單粒結(jié)構(gòu)土是良好的天然地基,2蜂窩結(jié)構(gòu),粉粒（0075～0005MM）的結(jié)構(gòu)形式孔隙大受動力荷載，結(jié)構(gòu)破壞,3絮狀結(jié)構(gòu),黏粒（0005～00001MM）的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,242土的構(gòu)造,層理構(gòu)造裂隙性,在取土試驗或施工過程中都必須盡量減少對土的擾動，避免破壞土的原狀結(jié)構(gòu)。,小結(jié),土粒粒度與粒組土的顆粒級配顆粒分析試驗土的礦物成分土中水的存在形態(tài)土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,第二章土的物理性質(zhì)及分類,§21土的三相比例指標(biāo)§22粘性土的物理特性§23無粘性土的密實度§24土的分類,21土的三相比例指標(biāo),211土的三相比例關(guān)系圖,質(zhì)量,體積,212指標(biāo)的定義,1三個基本的三相比例指標(biāo),1土粒比重,?S土粒的密度,（無量綱）,土粒比重一般范圍粘性土270～275砂土265有機質(zhì)、泥炭土較小,4?C時純水的密度1G/CM3,土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度。,定義土粒質(zhì)量與同體積的4℃時純水的質(zhì)量之比。,2土的含水量,定義土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分?jǐn)?shù)記。,一般范圍160～220G/CM3,環(huán)刀法,3土的密度,定義土單位體積的質(zhì)量，G/CM3。,2特殊條件下土的密度,1土的干密度RD,定義土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量,G/CM3。,2土的飽和密度RSAT,定義土孔隙中充滿水時的單位體積質(zhì)量,G/CM3。,3土的有效密度（浮密度）R’,定義土單位體積中土粒的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差,G/CM3。,（4）土的重度G,定義土單位體積的重力稱為土的重力密度，簡稱重度。,G重力加速度，取10M/S2。,在計算土的應(yīng)力時，將采用重度G指標(biāo)。,土的四個密度R、RD、RSAT、R’，與之相對應(yīng)四個重度指標(biāo)G、GD、GSAT、G’。,單位KN/M3,例題分析,【例】某土樣經(jīng)試驗測得體積為100CM3，濕土質(zhì)量為187G，烘干后，干土質(zhì)量為167G。若土粒的相對密度DS為266，求該土樣的含水量Ω、密度Ρ、重度?、干重度?D。,【解答】,3反映土的孔隙特征、含水程度的指標(biāo),1土的孔隙比E,定義土的孔隙體積與土粒體積之比,無量綱。,2土的孔隙率N,定義土中孔隙體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)（）計。,E、N是反映土體密實程度的重要指標(biāo)。E1的土是疏松的高壓縮性土。,3土的飽和度SR,定義土中水體積與土中孔隙體積之比，無量綱。,若SR＝100％，土孔隙中充滿水若SR＝0，土是完全干燥,砂土濕度劃分,已知關(guān)系四個,共有八個參數(shù)VVVVSVAVΩ/MSMΩM,剩下三個獨立變量,物性指標(biāo)是比例關(guān)系可假設(shè)任一參數(shù)為1,實驗室測定,其它指標(biāo),,,,213指標(biāo)的換算（重難點）,1三個基本指標(biāo)R、W、DS推算其余指標(biāo),質(zhì)量M,體積V,令VS1,則VVE,,V1E,2其余指標(biāo)的推算RSAT、R’、E、SR,3例題分析,某土樣經(jīng)試驗測得體積為100CM3，濕土質(zhì)量為187G，烘干后，干土質(zhì)量為167G。若土粒的相對密度DS為266，求該孔隙比E、飽和度SR、飽和重度?SAT和有效重度??。,【解答】,質(zhì)量MG,體積VCM3,某土樣經(jīng)試驗測得體積為100CM3，濕土質(zhì)量為187G，烘干后，干土質(zhì)量為167G。若土粒的相對密度DS為266，求該孔隙比E、飽和度SR、飽和重度?SAT和有效重度??。,【解答】,已知土的試驗指標(biāo)為G18KN/M3，DS27和Ω12％，求E，SR和?D。,例某一完全飽和黏性土試樣的含水量為30，土粒相對密度為273，試求孔隙比、干密度和飽和密度。,23粘性土的物理特性,1、粘性土的界限含水量,,塑限WP,液限WL,土由可塑狀態(tài)到流動狀態(tài)的界限含水量液限ΩL土由半固態(tài)到可塑狀態(tài)的界限含水量塑限ΩP,縮限,,,,2液限和塑限測定方法液限錐式液限儀、碟式液限儀塑限搓條法,液塑限聯(lián)合測定儀,下沉深度為17MM10所對應(yīng)的含水量為液限下沉深度為2MM處所對應(yīng)的含水量為塑限。,3粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)1塑性指數(shù)IP液限和塑限的差值（省去％）IP越大，土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍越大。土的粘粒含量越多。IP作為細粒土工程分類依據(jù)。2液性指數(shù)IL,,粘性土在某含水量范圍內(nèi)，用外力塑成任何形狀而不發(fā)生裂紋，外力移去后仍能保持既得形狀。,評判土的軟硬程度,由此可見當(dāng)0≤W≤WP，IL≤0，土處于固態(tài)或半固態(tài)當(dāng)WPWL，IL1，土處于流態(tài)故可根據(jù)IL的大小評判土的軟硬程度，分為如下5種,粘性土軟硬狀態(tài)的劃分,4、粘性土的活動度、靈敏性和觸變性,（1）粘性土的活動度,,塑性指數(shù),粒徑全部土粒質(zhì)量的50％細粒土土中顆粒直徑大于0075MM的質(zhì)量10的土。,3粉土,4粘性土,（1）軟土孔隙比大（E1），含水量高（WWL）、壓縮性高（A1205MPA1）、滲透性低、強度低、靈敏度高。包括淤泥E15，WWL的粘性土淤泥質(zhì)土1WL的粘性土有機質(zhì)土有機質(zhì)含量超過5％的土泥炭有機質(zhì)含量大于60％的土,特殊土,（2）人工填土人類活動所形成的土。A素填土碎石、砂或粉土、粘性土等組成的填土，壓實則稱壓實填土。B雜填土含建筑、生活垃圾、工業(yè)廢料等雜物的填土。C沖填土水力沖填泥砂形成的填土（如開挖河道、竣疏運河等形成）,（3）其他濕陷性土（黃土）遇水浸濕后即下陷。膨脹土由親水性粘土礦物（蒙、伊為主）組成；吸水膨脹、失水收縮。多年凍土冰凍三年以上，凍脹、融陷。等等。,【例】下圖為A、B土的顆粒級配曲線,試按地基規(guī)范分類法確定土的名稱,A土從A土級配曲線查得,粒徑小于2MM的占總土質(zhì)量的67、粒徑小于0075MM占總土質(zhì)量的21,滿足粒徑大于2MM的不超過50,粒徑大于0075MM的超過50的要求,該土屬于砂土；又由于粒徑大于2MM的占總土質(zhì)量的33,滿足粒徑大于2MM占總土質(zhì)量25～50的要求,故此土應(yīng)命名為礫砂,B土粒徑大于2MM的占總土質(zhì)量的67,粒徑大于20MM的占總土質(zhì)量的13,按碎石土分類表可得,該土應(yīng)命名為圓礫或角礫,小結(jié),,指標(biāo)的定義,指標(biāo)的轉(zhuǎn)換（重難點）,土的三相比例指標(biāo),,粘性土的物理特性,界限含水量,塑性指數(shù),,液性指數(shù),無粘性土的密實度,孔隙比,相對密實度,,標(biāo)準(zhǔn)密實度,土的分類,,（重點）,

簡介：§14荷載的分類,§12結(jié)構(gòu)的計算簡圖及簡化要點,§13桿件的結(jié)構(gòu)分類,§11結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對象及任務(wù),第一章緒論,§11結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對象及任務(wù),結(jié)構(gòu)的概念建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu)，簡稱為結(jié)構(gòu)。,如房屋結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)。,房屋結(jié)構(gòu),廣西大學(xué)圖書館,廣西大學(xué)綜合實驗大樓,南寧國際會展中心,房屋結(jié)構(gòu),返回,橋梁結(jié)構(gòu),趙州橋,橋梁結(jié)構(gòu),南寧邕寧大橋,南寧邕江三岸大橋,重慶長江大橋,虎門大橋,斜拉結(jié)構(gòu)－上海南浦大橋,橋梁結(jié)構(gòu),懸索結(jié)構(gòu)倫敦塔樓,橋梁結(jié)構(gòu),返回,水工大壩結(jié)構(gòu),返回,特種結(jié)構(gòu),冷卻塔,薄殼結(jié)構(gòu),會展中心薄膜結(jié)構(gòu),特種結(jié)構(gòu),東方明珠電視塔,空間框架結(jié)構(gòu),金字塔－砌體結(jié)構(gòu),返回,結(jié)構(gòu)的分類桿件結(jié)構(gòu)由桿件組成的結(jié)構(gòu)（橫截面尺寸比長度小很多）。如梁、拱、桁架、剛架。板殼結(jié)構(gòu)形狀是平面或曲面的結(jié)構(gòu)（厚度比長度和寬度小得多）。如樓板、地下連續(xù)墻、殼體屋蓋。,桿件結(jié)構(gòu)剛架大跨廠房,桿件結(jié)構(gòu)－桁架南京長江大橋,薄殼結(jié)構(gòu)悉尼歌劇院,實體結(jié)構(gòu)長、寬、厚三個方向尺寸相當(dāng)。如大壩、擋土墻。,三峽工程,某移動式醫(yī)院,薄膜結(jié)構(gòu)將薄膜材料通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，以形成某種空間結(jié)構(gòu)形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。其可分為張拉式薄膜結(jié)構(gòu)也稱帳篷結(jié)構(gòu)又稱預(yù)應(yīng)力薄膜結(jié)構(gòu)、充氣式薄膜結(jié)構(gòu)。,3、結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù),理論力學(xué)研究剛體的運動，不考慮物體本身的變形。,材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)都是討論結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性和動力反應(yīng)等問題材料力學(xué)只研究單根桿件，結(jié)構(gòu)力學(xué)以桿件結(jié)構(gòu)為研究對象，彈性力學(xué)以實體結(jié)構(gòu)和板殼結(jié)構(gòu)為主要研究對象。,注結(jié)構(gòu)力學(xué)只研究桿件結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)力學(xué)與理力、材力、彈力的任務(wù)基本相同，但研究對象和側(cè)重點有所區(qū)別,1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象,2）結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù),理論分析、實驗研究和數(shù)值計算三方面。要考慮下列三方面的條件,討論結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和合理形式,確定結(jié)構(gòu)的計算簡圖。討論結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計算方法,以進行結(jié)構(gòu)的強度和剛度驗算。討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在動力荷載作用下的響應(yīng)。,（1）力系的平衡條件及運動條件（2）變形的幾何連續(xù)條件（3）應(yīng)力與變形間的物理條件（本構(gòu)方程）。,3）結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究方法,4、課程教學(xué)中的能力培養(yǎng),1分析能力,選擇結(jié)構(gòu)計算簡圖的能力力系平衡分析和變形幾何分析的能力選擇計算方法的能力,2計算能力,對各種結(jié)構(gòu)進行計算或確定計算步驟的能力對計算體系進行定量校核或定性判斷的能力初步具有使用結(jié)構(gòu)計算程序的能力。,3自學(xué)能力,復(fù)習(xí)已學(xué)的知識即精讀教材；攝取新的知識即閱讀參考書理解、分析、概括、整理、運用所學(xué)知識。,4表達能力,作業(yè)條理清楚，步驟整齊，計算書書寫整潔。,5、思考題,1桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)與實體結(jié)構(gòu)的主要差別是什么,2結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)的研究對象的主要差別是什么,3常見的雨傘、降落傘和氣球各屬于那種（張拉式薄膜結(jié)構(gòu)充氣式薄膜結(jié)構(gòu)）薄膜結(jié)構(gòu),計算簡圖可以代替某一實際結(jié)構(gòu)用一個簡化的簡化圖形。,一、確定計算簡圖的原則,（1）從實際出發(fā)計算簡圖要反映結(jié)構(gòu)的主要性能。,（2）分清主次,略去細節(jié)計算簡圖要便于計算。,二、計算簡圖的簡化要點,多數(shù)情況下，可以忽略一些次要的空間約束，將實際空間結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)。,1結(jié)構(gòu)體系的簡化,§12結(jié)構(gòu)的計算簡圖及簡化要點,注意有些結(jié)構(gòu)具有明顯的空間特征而不宜簡化成平面結(jié)構(gòu)。,2桿件的簡化,由于桿件的截面尺寸通常比桿件長度小得多，因此在計算簡圖中，用軸線代替實際桿件。,鉸結(jié)點,注意當(dāng)截面尺寸增大時（如超過長度的1／4）,桿件用其軸線表示的簡化，將引起較大的誤差。,3桿件間連接的簡化桿件間的連接區(qū)簡化為結(jié)點,1鉸結(jié)點,桿件間不能相對平動，但可以相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點具有X向和Y向反力，但無彎矩。,2剛結(jié)點,桿件間不能相對平動，也不能相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點處既有X和Y向反力，也有彎矩。,3組合結(jié)點,同一結(jié)點處，有些桿件為剛結(jié)，有些為鉸接。,組合梁（加勁梁）,計算簡圖,組合結(jié)點,4結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化,1滾軸支座,可以水平移動和轉(zhuǎn)動，不能豎向移動；具有豎向反力。,計算簡圖,滾軸支座,2鉸支座,鉸支座,3定向支座,4固定支座,,固定支座,5材料性質(zhì)的簡化,6荷載的簡化,荷載按其分布情況可以簡化為集中荷載和分布荷載。,在結(jié)構(gòu)計算中，對組成各構(gòu)件的材料一般都假設(shè)為連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。,例廠房結(jié)構(gòu)的簡化,原結(jié)構(gòu),平面簡化,屋頂計算簡圖,計算簡圖,例桁架橋結(jié)構(gòu)的簡化,三、思考題,1什么是結(jié)構(gòu)的計算簡圖,2如何選擇結(jié)構(gòu)的計算簡圖,3將下簡化成計算簡圖。,2拱軸線為曲線，其力學(xué)特點是在豎向荷載作用下能產(chǎn)生水平推力。,,1按幾何形狀分類,1梁受彎構(gòu)件，但在豎向荷載作用下不產(chǎn)生水平力；其軸線通常為直線（有時也為曲線）。,§13桿件結(jié)構(gòu)的分類,3桁架由多根直桿組成，且所有結(jié)點都是鉸結(jié)點；其受力特點是各桿只受軸力。,5組合結(jié)構(gòu)由多根桿件組成，其中含有組合結(jié)點各桿中有的桿件可產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，有的則只產(chǎn)生軸力。,4剛架也由直桿組成，但結(jié)點中含有剛結(jié)點；各桿均有可能產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，但主要以受彎為主。,2按計算特點分類,2超靜定結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)力由平衡條件不能唯一確定，而必須同時考慮變形條件才能唯一確定。,1靜定結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)力可由平衡條件唯一確定。,思考題識別下列桿系結(jié)構(gòu),梁,剛架,剛架,組合結(jié)構(gòu),桁架,拱,返回,活載在建筑物施工和使用期間，大小、位置會發(fā)生變化的荷載。對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不確定的。,一、荷載的概念,二、荷載的分類,1、按作用時間的長短分類,恒載長期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載（如結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重、土壓力等）。對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是確定的。,荷載是主動作用于結(jié)構(gòu)的外力。例如，結(jié)構(gòu)的自重、水壓力、土壓力、風(fēng)載等，廣義的荷載還包括使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力的其他因素（如溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料脹縮等）。,§14荷載的分類,移動荷載在結(jié)構(gòu)上的作用位置是移動的（如汽車荷載，吊車荷載）。,2、按作用位置是否固定分類,固定荷載在結(jié)構(gòu)上的作用位置是固定的（如恒載、風(fēng)載、雪載）。,動力荷載隨時間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著振動，因而慣性力的影響不能忽略（如沖擊荷載、地震荷載等。車輛荷載、風(fēng)荷載在通常的設(shè)計中視為靜載,但在特殊情況下按動載考慮）。,靜力荷載數(shù)量、位置、大小等不隨時間變化或變化極為緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的振動，因而慣性力的影響可以忽略（如恒載、雪載）。,3、按荷載作用的性質(zhì)分類,4、按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況分類,間接荷載（結(jié)點荷載）荷載不是直接作用而是通過縱橫梁系間接地作用于結(jié)構(gòu)（主梁上的荷載）。,直接荷載直接作用于結(jié)構(gòu)上的荷載（縱梁上的荷載）。,三、思考題,1移動荷載與動力荷載的主要區(qū)別是什么,2恒載和活載對結(jié)構(gòu)的影響有何不同,答恒載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是確定的，內(nèi)力計算時只需要將恒載按固定荷載作用于結(jié)構(gòu)上，再進行計算即可；活載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不確定的，由于活載的大小和位置是變化的，因此內(nèi)力計算時應(yīng)將活載作用于結(jié)構(gòu)不同的位置分別計算，經(jīng)比較找出對結(jié)構(gòu)最不利的作用位置，再計算此時的內(nèi)力。,楊弗康等編的結(jié)構(gòu)力學(xué),幾點說明,主要教學(xué)參考書有面向21世紀(jì)結(jié)構(gòu)力學(xué)I,龍馭球等編的結(jié)構(gòu)力學(xué)教程I,,李廉坤等編的結(jié)構(gòu)力學(xué),課程成績組成,課堂討論成績10分平時作業(yè)成績20分期末考試成績70分,小論文加分成績,,,第一組1班123,第二組1班2446第三組2班122,第四組2班2344。,,,從下一次課開始，每次一組同學(xué)準(zhǔn)備參加課堂討論（被提問），其他同學(xué)自由參加。有作業(yè)的話也按組批改，也即每次只改一組。,兩個班的同學(xué)分成4組,平時作業(yè)可以討論，但應(yīng)該獨立完成。作業(yè)抄襲的話扣一次作業(yè)成績。,,,將不定期（可能通知也可能不通知）有一些小測驗，既起到點名的作用，也是一次平時成績。三次無故曠課取消考試資格，總成績按0分登記。,,,部分內(nèi)容要求大家自學(xué)，并要求寫讀書摘記作成績的一部分。而且一些內(nèi)容期末考試是要考的。,無數(shù)經(jīng)驗證明，多做作業(yè)、勤思考總結(jié)才能較好掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)。不做作業(yè)是不可能掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的EMAILGHBXYTC126COM,

簡介：復(fù)合材料力學(xué),黃爭鳴,參考書黃爭鳴，復(fù)合材料細觀力學(xué)引論，科學(xué)出版社，北京，2006,沈觀林，復(fù)合材料力學(xué)，清華大學(xué)出版社，北京，1995,HUANGZM，ZHOUYX,STRENGTHOGFOBROUSCOMPOSITES,ZHEJIANGUNIVPRESS,3增強體的含量,復(fù)合材料的理論分析方法分為宏觀力學(xué)理論與細觀力學(xué)理論。,4增強體的排列方式。,宏觀力學(xué)MACROMECHANICALORPHENOMENOLOGICAL理論根據(jù)沿某些特定方向測試得到的復(fù)合材料的宏觀力學(xué)性能預(yù)報其受其它任意載荷的力學(xué)特性。,細觀力學(xué)MICROMECHANICAL理論僅僅根據(jù)組成材料的力學(xué)性能預(yù)報復(fù)合材料受任意載荷作用的力學(xué)特性。,細觀理論與宏觀理論相比的優(yōu)點,可以事先由組成材料設(shè)計復(fù)合材料的性能。,12復(fù)合材料的分類,基于增強結(jié)構(gòu)形式的分類,復(fù)合材料,UD單向UNIDIRECTIONAL,2D二維,3D三維,單向纖維,短纖維,機織布,編織布,針織布,典型的增強結(jié)構(gòu)形式,在各種復(fù)合材料中，單向纖維增強復(fù)合材料UDCOMPOSITESORUDLAMINAS是最重要的。,1它們被用來構(gòu)造層疊復(fù)合材料；,,,,如果對單向復(fù)合材料的細觀力學(xué)分析能夠?qū)崿F(xiàn)的話，則對任意連續(xù)纖維增強復(fù)合材料也能夠進行。,另外一種對復(fù)合材料進行分類的方法是基于基體材料。我們有金屬基復(fù)合材料MMC、陶瓷基復(fù)合材料CMC以及聚合物基復(fù)合材料PMCORFRP。,聚合物基復(fù)合材料是應(yīng)用最廣的復(fù)合材料。,聚合物基復(fù)合材料可以分為熱固性與熱塑性兩類。,熱固性復(fù)合材料的成型可以不借助于溫度，并且一旦成型將不可再改變其形狀不能通過加溫使其軟化。,熱塑性復(fù)合材料的成型必須通過加溫熔化，而且可以通過反復(fù)加溫使其形狀改變。,13組成材料,131增強體,典型增強纖維,1玻璃纖維（GLASSFIBER）,分為E型、S型、A型和C型，主要成份為SIO2,另含有些其它氧化物。,EELECTRICALINSULATOR型玻璃纖維應(yīng)用最廣,1938年實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)?，F(xiàn)代復(fù)合材料誕生于1940年。,S型玻璃纖維比E型纖維的模量、強度及韌性都高，但價格更高，最初主要是軍用。,AFORALKALI、CFORCORROSION分別具有優(yōu)異的抗堿、抗腐蝕性能。,一根玻璃纖維絲束內(nèi)一般含有2001000根纖維絲。,玻璃纖維的生產(chǎn)一般是將原料熔化、通過細孔拉絲再集成絲束使用。,玻璃纖維一般是各向同性的。,2碳纖維（CARBONFIBER）,是最重要的先進纖維材料，1959年實現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)，故先進復(fù)合材料誕生于60年代。,碳纖維的生產(chǎn)由兩步法實現(xiàn)紡絲（拉絲）和碳化,文獻中，除了碳纖維，還有石墨GRAPHITE纖維，實際上，兩者概念相同石墨纖維的碳化溫度比碳纖維更高。,碳纖維的源絲材料PAN、PITCH、RAYON,PAN碳纖維強度高；PITCH碳纖維模量高；RAYON碳纖維主要用于制備碳/碳復(fù)合材料,碳纖維是橫觀各向同性的，有5個獨立的彈性常數(shù)。,同樣，應(yīng)用中的碳纖維為絲束形式，分別用3K、6K、12K等表示碳纖維絲束中纖維絲的含量，1K1000,絲束越小如3K，碳纖維的性能越穩(wěn)定，價格越高。,盡管碳纖維實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)已有40多年的歷史，但國產(chǎn)碳纖維、尤其小絲束的碳纖維還沒有完全過關(guān)。,由于碳纖維是十分重要的國防工業(yè)原料（復(fù)合材料在國防領(lǐng)域有重要和廣泛的應(yīng)用），因此，一旦有戰(zhàn)事，就有可能受制于人。,3芳綸纖維（ARAMIDFIBER）,是一種先進的聚合物纖維。,美國、日本、歐洲包括國內(nèi)都可以生產(chǎn)芳綸纖維，但美國杜邦生產(chǎn)的最為有名，其商標(biāo)KEVLAR（凱芙納）幾乎成了芳綸纖維的代名詞，具有不同的型號KEVLAR29,KEVLAR49,等,芳綸纖維強度高、韌性高、比重輕、延性好，具有很好的耐沖擊性能，但在可見光或紫外線照射下性能會退化。,4其它纖維,硼纖維具有很好的力學(xué)性能，在航空、航天領(lǐng)域發(fā)揮過重要作用，但與碳纖維相比，比重大、價格高。,碳化硅SIC纖維陶瓷纖維，高溫穩(wěn)定性好，碳化硅SIC纖維增強金屬或陶瓷基復(fù)合材料是航空、航天發(fā)動機等的極好用材。,超高分子量聚乙烯UHMWPE纖維目前已知最輕的一種高強度纖維，化學(xué)穩(wěn)定性好。但很遺憾，與樹脂基結(jié)合界面差、所得復(fù)合材料性能較低，與金屬或陶瓷基則難以復(fù)合。,其他更多聚合物纖維如PET、NYLON、PU、PGA等纖維，在工程結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料中用量不多，但在生物復(fù)合材料中有較多應(yīng)用。,需要指出的是，近20年才商業(yè)化生產(chǎn)的玄武巖纖維（BASALT）纖維，將有可能成為繼玻璃纖維、碳纖維后的第三大用途纖維。,一些典型增強纖維的性能,其它增強材料,1短纖維由連續(xù)纖維切短；,2顆粒/粉末,一些典型陶瓷顆粒的性能,一般來說，直徑小于100NM,具有和其它材料形式相比更高的力學(xué)性能,比表面積面積與體積之比大,其它一些獨有的物理性能。,納米纖維仍然處在實驗室階段；,納米顆粒許多已經(jīng)實現(xiàn)商品化生產(chǎn)。,基體所起的作用,1支撐和固定纖維材料，將眾多纖維“捆綁”到一起形成一個整體；,2保護纖維不受外部損傷,3將外載傳遞給纖維,4提供其它所需要的特殊功能。,聚合物是使用最為廣泛的基體材料；,環(huán)氧EPOXY和聚脂POLYESTER則是主要的聚合物基體材料，為熱固性的；,132基體材料,與環(huán)氧相比，聚脂的綜合力學(xué)性能要差些，成型后會產(chǎn)生收縮變形。,聚脂的最主要優(yōu)點是價格便宜，每公斤15元左右，常用作玻璃纖維的基體材料。,E型玻璃纖維每公斤12元左右，因而，玻璃纖維增強聚脂復(fù)合材料的材料成本一般不超過每公斤20元，低于鋁合金。,環(huán)氧的價格為每公斤2580元，高等級的環(huán)氧用作為碳纖維的基體材料。,大絲束普通碳纖維每公斤300元左右，小絲束國防用碳纖維900元或更高。因而，碳纖維復(fù)合材料的材料成本一般高達每公斤250元，高于玻璃纖維復(fù)合材料一個數(shù)量級。,此外，聚脂一般只需在室溫下固化，而環(huán)氧則可以在較大溫度范圍下固化，并且環(huán)氧在室溫下固化后一般要在中溫下后處理。,PEEK、PS、PE、NYLON等為熱塑性基體材料。,133填充材料,它們可以被當(dāng)作復(fù)合材料的第三種組分材料,一種復(fù)合材料下水管的橫截面,134纖維/基體界面,碳纖維、玻璃纖維、金屬和陶瓷纖維一般都能與聚合物基體間有良好界面結(jié)合。,纖維和基體之間的載荷傳遞由界面來實現(xiàn)。,聚合物纖維如ARAMID和UHMWPE纖維則很難與另外一種聚合物基體之間實現(xiàn)理想粘結(jié)。,人們進行了許多努力以便改進聚合物纖維與聚合基體間的界面結(jié)合性能。,表面改性方法可分為化學(xué)的或物理的?；瘜W(xué)手段旨在提高兩者間的范德華斯結(jié)合力，物理手段則增加纖維與基體的接觸面積。,14復(fù)合材料的特性,優(yōu)點,1高比強度、比模量,2可設(shè)計性好；,3疲勞強度高、斷裂韌性好,4對復(fù)雜構(gòu)件可以整體成型,5卓越的抗腐蝕能力,1成型后的復(fù)合材料構(gòu)件之間彼此連接困難,2加工性能差（主要指加工后性能大大降低）,3成本一般較高，但對一些批量大的民品如風(fēng)力發(fā)電機葉片，采用復(fù)合材料則具有很好的性價比。,缺點,15復(fù)合材料的應(yīng)用,紐約時報在1990發(fā)表過一篇關(guān)于復(fù)合材料應(yīng)用的統(tǒng)計文章,151航空航天器,國產(chǎn)戰(zhàn)機上只應(yīng)用有限量的復(fù)合材料殲8II1995年服役占2,殲102002年服役占5,殲11占11。,減重是永恒的追求，應(yīng)用復(fù)合材料可以減輕超過30的總重量。,AIRCRAFTB2,ONSERVICEIN1990S,CONSUMEDMORETHAN50OFITSTOTALWEIGHTWITHCOMPOSITES,A380使用超過25的復(fù)合材料，節(jié)省25的重量。,在航天工程中，先進復(fù)合材料是首選材料,152文體用品,是先進復(fù)合材料的第二大應(yīng)用領(lǐng)域,在該領(lǐng)域,減重同樣是首先需要考慮的一個因素,153工業(yè)應(yīng)用,1、常見的復(fù)合材料有哪些種類,2、影響纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的因素有哪些,3、為什么單向復(fù)合材料特別重要,4、何為現(xiàn)代復(fù)合材料何為先進復(fù)合材料,5、請解釋復(fù)合材料中宏觀與細觀力學(xué)分析方法的異同,6、請列出復(fù)合材料的組成材料的主要種類,7、復(fù)合材料有哪些特點,ENDOFCHAPTERONE,

簡介：量子力學(xué),目錄,第一章量子力學(xué)的誕生第二章波函數(shù)和SCHRODINGER方程第三章一維定態(tài)問題第四章量子力學(xué)中的力學(xué)量第五章態(tài)和力學(xué)量表象第六章近似方法第七章量子躍遷第八章自旋與全同粒子附錄科學(xué)家傳略,,,,,,,第一章量子力學(xué)的誕生,§1經(jīng)典物理學(xué)的困難§2量子論的誕生§3實物粒子的波粒二象性,,,,,,,§1經(jīng)典物理學(xué)的困難,一）經(jīng)典物理學(xué)的成功19世紀(jì)末，物理學(xué)理論在當(dāng)時看來已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)完善的階段。主要表現(xiàn)在以下兩個方面1應(yīng)用牛頓方程成功的討論了從天體到地上各種尺度的力學(xué)客體體的運動，將其用于分子運動上，氣體分子運動論，取得有益的結(jié)果。1897年湯姆森發(fā)現(xiàn)了電子，這個發(fā)現(xiàn)表明電子的行為類似于一個牛頓粒子。2光的波動性在1803年由楊的衍射實驗有力揭示出來，麥克斯韋在1864年發(fā)現(xiàn)的光和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系把光的波動性置于更加堅實的基礎(chǔ)之上。,,,,,,,（二）經(jīng)典物理學(xué)的困難,但是這些信念，在進入20世紀(jì)以后，受到了沖擊。經(jīng)典理論在解釋一些新的試驗結(jié)果上遇到了嚴(yán)重的困難。（1）黑體輻射問題（2）光電效應(yīng)（3）氫原子光譜,,,,,,黑體能吸收射到其上的全部輻射的物體，這種物體就稱為絕對黑體，簡稱黑體。,黑體輻射由這樣的空腔小孔發(fā)出的輻射就稱為黑體輻射。,實驗發(fā)現(xiàn),輻射熱平衡狀態(tài)處于某一溫度T下的腔壁，單位面積所發(fā)射出的輻射能量和它所吸收的輻射能量相等時，輻射達到熱平衡狀態(tài)。,熱平衡時，空腔輻射的能量密度，與輻射的波長的分布曲線，其形狀和位置只與黑體的絕對溫度T有關(guān)而與黑體的形狀和材料無關(guān)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,WIEN公式在短波部分與實驗還相符合，長波部分則明顯不一致。,,1WIEN公式,從熱力學(xué)出發(fā)加上一些特殊的假設(shè)，得到一個分布公式,,,,,1WIEN公式,WIEN公式在短波部分與實驗還相符合，長波部分則明顯不一致。,,,,,,,（2）光電效應(yīng),光照射到金屬上，有電子從金屬上逸出的現(xiàn)象。這種電子稱之為光電子。試驗發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)有兩個突出的特點,1臨界頻率V0只有當(dāng)光的頻率大于某一定值V0時，才有光電子發(fā)射出來。若光頻率小于該值時，則不論光強度多大，照射時間多長，都沒有電子產(chǎn)生。光的這一頻率V0稱為臨界頻率。,2電子的能量只是與光的頻率有關(guān)，與光強無關(guān)，光強只決定電子數(shù)目的多少。光電效應(yīng)的這些規(guī)律是經(jīng)典理論無法解釋的。按照光的電磁理論，光的能量只決定于光的強度而與頻率無關(guān)。,,,,,,,（3）原子光譜，原子結(jié)構(gòu),氫原子光譜有許多分立譜線組成，這是很早就發(fā)現(xiàn)了的。1885年瑞士巴爾末發(fā)現(xiàn)紫外光附近的一個線系，并得出氫原子譜線的經(jīng)驗公式是,這就是著名的巴爾末公式（BALMER）。以后又發(fā)現(xiàn)了一系列線系，它們都可以用下面公式表示,,,,,,,人們自然會提出如下三個問題,1原子線狀光譜產(chǎn)生的機制是什么2光譜線的頻率為什么有這樣簡單的規(guī)律,3光譜線公式中能用整數(shù)作參數(shù)來表示這一事實啟發(fā)我們思考怎樣的發(fā)光機制才能認(rèn)為原子的狀態(tài)可以用包含整數(shù)值的量來描寫。,,,,,,,從前，希臘人有一種思想認(rèn)為自然之美要由整數(shù)來表示。例如奏出動聽音樂的弦的長度應(yīng)具有波長的整數(shù)倍。,這些問題，經(jīng)典物理學(xué)不能給于解釋。首先，經(jīng)典物理學(xué)不能建立一個穩(wěn)定的原子模型。根據(jù)經(jīng)典電動力學(xué)，電子環(huán)繞原子核運動是加速運動，因而不斷以輻射方式發(fā)射出能量，電子的能量變得越來越小，因此繞原子核運動的電子，終究會因大量損失能量而“掉到”原子核中去，原子就“崩潰”了，但是，現(xiàn)實世界表明，原子穩(wěn)定的存在著。除此之外，還有一些其它實驗現(xiàn)象在經(jīng)典理論看來是難以解釋的，這里不再累述?？傊?，新的實驗現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，暴露了經(jīng)典理論的局限性，迫使人們?nèi)ふ倚碌奈锢砀拍睿⑿碌睦碚?，于是量子力學(xué)就在這場物理學(xué)的危機中誕生。,,,,,,,§2量子論的誕生,（一）PLANCK黑體輻射定律（二）光量子的概念和光電效應(yīng)理論（四）波爾（BOHR）的量子論,（三）COMPTON散射光的粒子性的進一步證實,,,,,,,§2量子論的誕生,（一）PLANCK黑體輻射定律（二）光量子的概念和光電效應(yīng)理論（四）波爾（BOHR）的量子論,（三）COMPTON散射光的粒子性的進一步證實,,,,,,,（一）PLANCK黑體輻射定律,究竟是什么機制使空腔的原子產(chǎn)生出所觀察到的黑體輻射能量分布，對此問題的研究導(dǎo)致了量子物理學(xué)的誕生。,1900年１２月１４日PLANCK提出如果空腔內(nèi)的黑體輻射和腔壁原子處于平衡，那么輻射的能量分布與腔壁原子的能量分布就應(yīng)有一種對應(yīng)。作為輻射原子的模型，PLANCK假定,,該式稱為PLANCK輻射定律,（1）原子的性能和諧振子一樣，以給定的頻率V振蕩；,（2）黑體只能以EHV為能量單位不連續(xù)的發(fā)射和吸收輻射能量，而不是象經(jīng)典理論所要求的那樣可以連續(xù)的發(fā)射和吸收輻射能量。,,,,,,,對PLANCK輻射定律的三點討論,（1）當(dāng)V很大（短波）時，因為EXPHV/KT1≈EXPHV/KT，于是PLANCK定律化為WIEN公式。,,（2）當(dāng)V很小（長波）時，因為EXPHV/KT1≈1HV/KT1HV/KT，則PLANCK定律變?yōu)镽AYLEIGHJEANS公式。,,,,,,,,對PLANCK輻射定律的三點討論,（1）當(dāng)V很大（短波）時，因為EXPHV/KT1≈EXPHV/KT，于是PLANCK定律化為WIEN公式。,,（2）當(dāng)V很?。ㄩL波）時，因為EXPHV/KT1≈1HV/KT1HV/KT，則PLANCK定律變?yōu)镽AYLEIGHJEANS公式。,,,,,,,,（二）光量子的概念和光電效應(yīng)理論,（1）光子概念（2）光電效應(yīng)理論（3）光子的動量,,,,,,,1光子概念,第一個肯定光具有微粒性的是EINSTEIN，他認(rèn)為，光不僅是電磁波，而且還是一個粒子。根據(jù)他的理論，電磁輻射不僅在發(fā)射和吸收時以能量HΝ的微粒形式出現(xiàn)，而且以這種形式在空間以光速C傳播，這種粒子叫做光量子，或光子。由相對論光的動量和能量關(guān)系PE/CHV/CH/Λ提出了光子動量P與輻射波長Λ（C/V）的關(guān)系。,,,,,,,（2）光電效應(yīng)理論,用光子的概念，EINSTEIN成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律。,當(dāng)光照射到金屬表面時，能量為HΝ的光子被電子所吸收，電子把這份能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引，另一部分用來提供電子離開金屬表面時的動能。其能量關(guān)系可寫為,從上式不難解釋光電效應(yīng)的兩個典型特點,,,,,,,光電效應(yīng)的兩個典型特點的解釋,1臨界頻率V0,2光電子動能只決定于光子的頻率,由上式明顯看出，能打出電子的光子的最小能量是光電子V0時由該式所決定，即HVA0，V0A/H，可見，當(dāng)VΛ；,2波長增量ΔΛΛ’–Λ隨散射角增大而增大。這一現(xiàn)象稱為COMPTON效應(yīng)。,X射線被輕元素如白蠟、石墨中的電子散射后出現(xiàn)的效應(yīng)。該效應(yīng)有如下2個特點,,,,,,,（2）定性解釋,根據(jù)光量子理論，具有能量EHΝ的光子與電子碰撞后，光子把部分能量傳遞給電子，光子的能量變?yōu)镋’HΝ’顯然有E’Λ）且隨散射角Θ增大而增大。,,,,,,,（3）證明,根據(jù)能量和動量守恒定律,得,兩邊平方,兩邊平方,（2）式（1）式得,,,,所以,,最后得,,,,,,,（四）波爾（BOHR）的量子論,PLANCKEINSTEIN光量子概念必然會促進物理學(xué)其他重大疑難問題的解決。1913年BOHR把這種概念運用到原子結(jié)構(gòu)問題上，提出了他的原子的量子論。該理論今天已為量子力學(xué)所代替，但是它在歷史上對量子理論的發(fā)展曾起過重大的推動作用，而且該理論的某些核心思想至今仍然是正確的，在量子力學(xué)中保留了下來（1）波爾假定（2）氫原子線光譜的解釋（3）量子化條件的推廣（4）波爾量子論的局限性,,,,,,,（1）波爾假定,BOHR在他的量子論中提出了兩個極為重要的概念，可以認(rèn)為是對大量實驗事實的概括。,1原子具有能量不連續(xù)的定態(tài)的概念。,2量子躍遷的概念,原子的穩(wěn)定狀態(tài)只可能是某些具有一定分立值能量E1,E2,,EN的狀態(tài)。為了具體確定這些能量數(shù)值，BOHR提出了量子化條件,原子處于定態(tài)時不輻射，但是因某種原因，電子可以從一個能級EN躍遷到另一個較低（高）的能級EM，同時將發(fā)射（吸收）一個光子。光子的頻率為,而處于基態(tài)（能量最低態(tài)）的原子，則不放出光子而穩(wěn)定的存在著,,,,,,,（2）氫原子線光譜的解釋,根據(jù)這兩個概念，可以圓滿地解釋氫原子的線光譜。,假設(shè)氫原子中的電子繞核作圓周運動,由量子化條件,,,,,,,,,電子的能量,與氫原子線光譜的經(jīng)驗公式比較,,,根據(jù)BOHR量子躍遷的概念,,,,,,,,（3）量子化條件的推廣,由理論力學(xué)知，若將角動量L選為廣義動量，則Θ為廣義坐標(biāo)。考慮積分并利用BOHR提出的量子化條件，有,索末菲將BOHR量子化條件推廣為推廣后的量子化條件可用于多自由度情況，,這樣索末菲量子化條件不僅能解釋氫原子光譜，而且對于只有一個電子（LI，NA，K等）的一些原子光譜也能很好的解釋。,,,,,,,（4）波爾量子論的局限性,1不能證明較復(fù)雜的原子甚至比氫稍微復(fù)雜的氦原子的光譜；2不能給出光譜的譜線強度（相對強度）；3BOHR只能處理周期運動，不能處理非束縛態(tài)問題，如散射問題；4從理論上講，能量量子化概念與經(jīng)典力學(xué)不相容。多少帶有人為的性質(zhì)，其物理本質(zhì)還不清楚。,波爾量子論首次打開了認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的大門，取得了很大的成功。但是它的局限性和存在的問題也逐漸為人們所認(rèn)識,,,,,,,§3實物粒子的波粒二象性,（一）L．DEBROGLIE關(guān)系（二）DEBROGLIE波（三）駐波條件（四）DEBROGLIE波的實驗驗證,,,,,,,（一）L．DEBROGLIE關(guān)系,假定與一定能量E和動量P的實物粒子相聯(lián)系的波（他稱之為“物質(zhì)波”）的頻率和波長分別為,EHΝ?ΝE/HPH/Λ?ΛH/P該關(guān)系稱為DEBROGLIE關(guān)系。,根據(jù)PLANCKEINSTEIN光量子論，光具有波動粒子二重性，以及BOHR量子論，啟發(fā)了DEBROGLIE，他（1）仔細分析了光的微粒說與波動說的發(fā)展史；（2）注意到了幾何光學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的相似性，提出了實物粒子（靜質(zhì)量M不等于0的粒子）也具有波動性。也就是說，粒子和光一樣也具有波動粒子二重性，二方面必有類似的關(guān)系相聯(lián)系。,,,,,,,（一）L．DEBROGLIE關(guān)系,假定與一定能量E和動量P的實物粒子相聯(lián)系的波（他稱之為“物質(zhì)波”）的頻率和波長分別為,EHΝ?ΝE/HPH/Λ?ΛH/P該關(guān)系稱為DEBROGLIE關(guān)系。,根據(jù)PLANCKEINSTEIN光量子論，光具有波動粒子二重性，以及BOHR量子論，啟發(fā)了DEBROGLIE，他（1）仔細分析了光的微粒說與波動說的發(fā)展史；（2）注意到了幾何光學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的相似性，提出了實物粒子（靜質(zhì)量M不等于0的粒子）也具有波動性。也就是說，粒子和光一樣也具有波動粒子二重性，二方面必有類似的關(guān)系相聯(lián)系。,,,,,,,（二）DEBROGLIE波,因為自由粒子的能量E和動量P都是常量，所以由DEBROGLIE關(guān)系可知，與自由粒子聯(lián)系的波的頻率Ν和波矢K（或波長Λ）都不變，即是一個單色平面波。由力學(xué)可知，頻率為Ν，波長為Λ，沿單位矢量N方向傳播的平面波可表為,寫成復(fù)數(shù)形式,這種波就是與自由粒子相聯(lián)系的單色平面波，或稱為描寫自由粒子的平面波，這種寫成復(fù)數(shù)形式的波稱為DEBROGLIE波,DEBROGLIE關(guān)系ΝE/H??2?Ν2?E/HE/?ΛH/P?K1/?2?/ΛP/?,,,,,,,（三）駐波條件,為了克服BOHR理論帶有人為性質(zhì)的缺陷，DEBROGLIE把原子定態(tài)與駐波聯(lián)系起來，即把粒子能量量子化問題和有限空間中駐波的波長（或頻率）的分立性聯(lián)系起來。,例如氫原子中作穩(wěn)定圓周運動的電子相應(yīng)的駐波示意圖,,要求圓周長是波長的整數(shù)倍,于是角動量,DEBROGLIE關(guān)系,,,,,,,,DEBROGLIE波在1924年提出后，在19271928年由DAVISSON和GERMER以及GPTHOMSON的電子衍射實驗所證實。,,,,,,,作業(yè)周世勛量子力學(xué)教程12、14曾謹(jǐn)言量子力學(xué)導(dǎo)論11、13,第二章波函數(shù)和SCHRODINGER方程,§1波函數(shù)的統(tǒng)計解釋§2態(tài)疊加原理§3力學(xué)量的平均值和算符的引進§4SCHRODINGER方程§5粒子流密度和粒子數(shù)守恒定律§6定態(tài)SCHRODINGER方程,§1波函數(shù)的統(tǒng)計解釋,（一）波函數(shù)（二）波函數(shù)的解釋（三）波函數(shù)的性質(zhì),3個問題,描寫自由粒子的平面波,如果粒子處于隨時間和位置變化的力場中運動，他的動量和能量不再是常量（或不同時為常量）粒子的狀態(tài)就不能用平面波描寫，而必須用較復(fù)雜的波描寫，一般記為,描寫粒子狀態(tài)的波函數(shù)，它通常是一個復(fù)函數(shù)。,稱為DEBROGLIE波。此式稱為自由粒子的波函數(shù)。,1?是怎樣描述粒子的狀態(tài)呢,2?如何體現(xiàn)波粒二象性的,3?描寫的是什么樣的波呢,（一）波函數(shù),返回§1,（1）兩種錯誤的看法,1波由粒子組成,如水波，聲波，由分子密度疏密變化而形成的一種分布。,這種看法是與實驗矛盾的，它不能解釋長時間單個電子衍射實驗。,電子一個一個的通過小孔，但只要時間足夠長，底片上增加呈現(xiàn)出衍射花紋。這說明電子的波動性并不是許多電子在空間聚集在一起時才有的現(xiàn)象，單個電子就具有波動性。,波由粒子組成的看法夸大了粒子性的一面，而抹殺了粒子的波動性的一面，具有片面性。,O,事實上，正是由于單個電子具有波動性，才能理解氫原子（只含一個電子）中電子運動的穩(wěn)定性以及能量量子化這樣一些量子現(xiàn)象。,2粒子由波組成,電子是波包。把電子波看成是電子的某種實際結(jié)構(gòu)，是三維空間中連續(xù)分布的某種物質(zhì)波包。因此呈現(xiàn)出干涉和衍射等波動現(xiàn)象。波包的大小即電子的大小，波包的群速度即電子的運動速度。什么是波包波包是各種波數(shù)（長）平面波的迭加。平面波描寫自由粒子，其特點是充滿整個空間，這是因為平面波振幅與位置無關(guān)。如果粒子由波組成，那么自由粒子將充滿整個空間，這是沒有意義的，與實驗事實相矛盾。實驗上觀測到的電子，總是處于一個小區(qū)域內(nèi)。例如在一個原子內(nèi)，其廣延不會超過原子大小≈1?。電子究竟是什么東西呢是粒子還是波“電子既不是粒子也不是波”，既不是經(jīng)典的粒子也不是經(jīng)典的波，但是我們也可以說，“電子既是粒子也是波，它是粒子和波動二重性矛盾的統(tǒng)一?！边@個波不再是經(jīng)典概念的波，粒子也不是經(jīng)典概念中的粒子。,1入射電子流強度小，開始顯示電子的微粒性，長時間亦顯示衍射圖樣,我們再看一下電子的衍射實驗,2入射電子流強度大，很快顯示衍射圖樣,,結(jié)論衍射實驗所揭示的電子的波動性是許多電子在同一個實驗中的統(tǒng)計結(jié)果，或者是一個電子在許多次相同實驗中的統(tǒng)計結(jié)果。波函數(shù)正是為了描述粒子的這種行為而引進的，在此基礎(chǔ)上，BORN提出了波函數(shù)意義的統(tǒng)計解釋。,R點附近衍射花樣的強度?正比于該點附近感光點的數(shù)目，?正比于該點附近出現(xiàn)的電子數(shù)目，?正比于電子出現(xiàn)在R點附近的幾率。,在電子衍射實驗中，照相底片上,據(jù)此，描寫粒子的波可以認(rèn)為是幾率波，反映微觀客體運動的一種統(tǒng)計規(guī)律性，波函數(shù)ΨR有時也稱為幾率幅。這就是首先由BORN提出的波函數(shù)的幾率解釋，它是量子力學(xué)的基本原理。,假設(shè)衍射波波幅用ΨR描述，與光學(xué)相似，衍射花紋的強度則用|ΨR|2描述，但意義與經(jīng)典波不同。,|ΨR|2的意義是代表電子出現(xiàn)在R點附近幾率的大小，確切的說，|ΨR|2ΔXΔYΔZ表示在R點處，體積元ΔXΔYΔZ中找到粒子的幾率。波函數(shù)在空間某點的強度（振幅絕對值的平方）和在這點找到粒子的幾率成比例，,（三）波函數(shù)的性質(zhì),在T時刻，R點，DΤDXDYDZ體積內(nèi)，找到由波函數(shù)ΨR,T描寫的粒子的幾率是DWR,TC|ΨR,T|2DΤ，其中，C是比例系數(shù)。,根據(jù)波函數(shù)的幾率解釋，波函數(shù)有如下重要性質(zhì),（1）幾率和幾率密度,在T時刻R點，單位體積內(nèi)找到粒子的幾率是ΩR,T{DWR,T/DΤ}C|ΨR,T|2稱為幾率密度。,在體積V內(nèi)，T時刻找到粒子的幾率為WT∫VDW∫VΩR,TDΤC∫V|ΨR,T|2DΤ,（2）平方可積,由于粒子在空間總要出現(xiàn)（不討論粒子產(chǎn)生和湮滅情況），所以在全空間找到粒子的幾率應(yīng)為一，即C∫∞|ΨR,T|2DΤ1,從而得常數(shù)C之值為C1/∫∞|ΨR,T|2DΤ,這即是要求描寫粒子量子狀態(tài)的波函數(shù)Ψ必須是絕對值平方可積的函數(shù)。,若,∫∞|ΨR,T|2DΤ?∞,則C?0,這是沒有意義的。,（3）歸一化波函數(shù),這與經(jīng)典波不同。經(jīng)典波波幅增大一倍（原來的2倍），則相應(yīng)的波動能量將為原來的4倍，因而代表完全不同的波動狀態(tài)。經(jīng)典波無歸一化問題。,ΨR,T和CΨR,T所描寫狀態(tài)的相對幾率是相同的，這里的C是常數(shù)。因為在T時刻，空間任意兩點R1和R2處找到粒子的相對幾率之比是,由于粒子在全空間出現(xiàn)的幾率等于一，所以粒子在空間各點出現(xiàn)的幾率只取決于波函數(shù)在空間各點強度的相對比例，而不取決于強度的絕對大小，因而，將波函數(shù)乘上一個常數(shù)后，所描寫的粒子狀態(tài)不變，即ΨR,T和CΨR,T描述同一狀態(tài),可見，ΨR,T和CΨR,T描述的是同一幾率波，所以波函數(shù)有一常數(shù)因子不定性。,歸一化常數(shù),若ΨR,T沒有歸一化，∫∞|ΨR,T|2DΤA（A是大于零的常數(shù)），則有∫∞|A1/2ΨR,T|2DΤ1,也就是說，A1/2ΨR,T是歸一化的波函數(shù)，與ΨR,T描寫同一幾率波，A1/2稱為歸一化因子。,注意對歸一化波函數(shù)仍有一個模為一的因子不定性。若ΨR,T是歸一化波函數(shù)，那末，EXP{IΑ}ΨR,T也是歸一化波函數(shù)（其中Α是實數(shù)），與前者描述同一幾率波。,（4）平面波歸一化,IDIRAC?函數(shù),定義,或等價的表示為對在XX0鄰域連續(xù)的任何函數(shù)F（X）有,?函數(shù)亦可寫成FOURIER積分形式,令KPX/?,DKDPX/?,則,性質(zhì),（4）平面波歸一化,IDIRAC?函數(shù),定義,或等價的表示為對在XX0鄰域連續(xù)的任何函數(shù)F（X）有,?函數(shù)亦可寫成FOURIER積分形式,令KPX/?,DKDPX/?,則,性質(zhì),II平面波歸一化,寫成分量形式,T0時的平面波,考慮一維積分,若取A122??1，則A12??1/2,于是,,,三維情況,其中,注意這樣歸一化后的平面波其模的平方仍不表示幾率密度，依然只是表示平面波所描寫的狀態(tài)在空間各點找到粒子的幾率相同。,作業(yè)補充題,§2態(tài)疊加原理,（一）態(tài)疊加原理（二）動量空間（表象）的波函數(shù),（一）態(tài)疊加原理,微觀粒子具有波動性，會產(chǎn)生衍射圖樣。而干涉和衍射的本質(zhì)在于波的疊加性，即可相加性，兩個相加波的干涉的結(jié)果產(chǎn)生衍射。因此，同光學(xué)中波的疊加原理一樣，量子力學(xué)中也存在波疊加原理。因為量子力學(xué)中的波，即波函數(shù)決定體系的狀態(tài)，稱波函數(shù)為狀態(tài)波函數(shù)，所以量子力學(xué)的波疊加原理稱為態(tài)疊加原理。,,考慮電子雙縫衍射,ΨC1Ψ1C2Ψ2也是電子的可能狀態(tài)?？臻g找到電子的幾率則是|Ψ|2|C1Ψ1C2Ψ2|2C1Ψ1C2Ψ2C1Ψ1C2Ψ2|C1Ψ1|2|C2Ψ2|2C1C2Ψ1Ψ2C1C2Ψ1Ψ2,Ψ,電子穿過狹縫１出現(xiàn)在Ｐ點的幾率密度,電子穿過狹縫２出現(xiàn)在Ｐ點的幾率密度,相干項正是由于相干項的出現(xiàn)，才產(chǎn)生了衍射花紋。,一個電子有Ψ1和Ψ2兩種可能的狀態(tài)，Ψ是這兩種狀態(tài)的疊加。,其中C1和C2是復(fù)常數(shù)，這就是量子力學(xué)的態(tài)疊加原理。,態(tài)疊加原理一般表述若Ψ1，Ψ2,,ΨN,是體系的一系列可能的狀態(tài)，則這些態(tài)的線性疊加ΨC1Ψ1C2Ψ2CNΨN其中C1,C2,,CN,為復(fù)常數(shù)。也是體系的一個可能狀態(tài)。處于Ψ態(tài)的體系，部分的處于Ψ1態(tài)，部分的處于Ψ2態(tài)，部分的處于ΨN，,一般情況下，如果Ψ1和Ψ2是體系的可能狀態(tài)，那末它們的線性疊加ΨC1Ψ1C2Ψ2也是該體系的一個可能狀態(tài),例,電子在晶體表面反射后，電子可能以各種不同的動量P運動。具有確定動量的運動狀態(tài)用DEBROGLIE平面波表示,根據(jù)疊加原理，在晶體表面反射后，電子的狀態(tài)Ψ可表示成P取各種可能值的平面波的線性疊加，即,而衍射圖樣正是這些平面波疊加干涉的結(jié)果。,Ψ,ΨP,（二）動量空間（表象）的波函數(shù),ΨR,T是以坐標(biāo)R為自變量的波函數(shù)，坐標(biāo)空間波函數(shù)，坐標(biāo)表象波函數(shù)；CP,T是以動量P為自變量的波函數(shù)，動量空間波函數(shù)，動量表象波函數(shù)；二者描寫同一量子狀態(tài)。,波函數(shù)ΨR,T可用各種不同動量的平面波表示，下面我們給出簡單證明。,展開系數(shù),令,則Ψ可按ФP展開,若ΨR,T已歸一化，則CP,T也是歸一化的,,§3力學(xué)量的平均值和算符的引進,（一）力學(xué)量平均值（1）坐標(biāo)平均值（2）動量平均值（二）力學(xué)量算符（1）動量算符（2）動能算符（3）角動量算符（4）HAMILTON算符,（一）力學(xué)量平均值,在統(tǒng)計物理中知道，,當(dāng)可能值為離散值時一個物理量的平均值等于物理量出現(xiàn)的各種可能值乘上相應(yīng)的幾率求和；當(dāng)可能值為連續(xù)取值時一個物理量出現(xiàn)的各種可能值乘上相應(yīng)的幾率密度求積分。基于波函數(shù)的幾率含義，我們馬上可以得到粒子坐標(biāo)和動量的平均值。先考慮一維情況，然后再推廣至三維。,（1）坐標(biāo)平均值,為簡單計，剩去時間Ｔ變量（或者說，先不考慮隨時間的變化）設(shè)ΨX是歸一化波函數(shù)，|ΨX|2是粒子出現(xiàn)在X點的幾率密度，則,對三維情況，設(shè)ΨR是歸一化波函數(shù)，|ΨR|2是粒子出現(xiàn)在R點的幾率密度，則X的平均值為,（2）動量平均值,一維情況令ΨX是歸一化波函數(shù)，相應(yīng)動量表象波函數(shù)為,（二）力學(xué)量算符,簡言之，由于量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)完全不同，它是用波函數(shù)描寫狀態(tài)，所以力學(xué)量也必須改造成與經(jīng)典力學(xué)不同的算符形式（稱為第一次量子化）。,（1）動量算符,既然ΨX是歸一化波函數(shù)，相應(yīng)動量表象波函數(shù)為CPX一一對應(yīng)，相互等價的描述粒子的同一狀態(tài)，那末動量的平均值也應(yīng)可以在坐標(biāo)表象用ΨX表示出來。但是ΨX不含PX變量，為了能由ΨX來確定動量平均值，動量PX必須改造成只含自變量X的形式，這種形式稱為動量PX的算符形式，記為,一維情況,比較上面二式得兩點結(jié)論,而動量PX在坐標(biāo)表象（非自身表象）中的形式必須改造成動量算符形式,三維情況,由歸一化波函數(shù)ΨR求力學(xué)量平均值時，必須把該力學(xué)量的算符夾在ΨR和ΨR之間,對全空間積分，即,F是任一力學(xué)量算符,（2）動能算符,（3）角動量算符,（4）HAMILTON算符,作業(yè)補充題,§4SCHRODINGER方程,（一）引（二）引進方程的基本考慮（三）自由粒子滿足的方程（四）勢場VR中運動的粒子（五）多粒子體系的SCHRODINGER方程,這些問題在1926年SCHRODINGER提出了波動方程之后得到了圓滿解決。,微觀粒子量子狀態(tài)用波函數(shù)完全描述，波函數(shù)確定之后，粒子的任何一個力學(xué)量的平均值及其測量的可能值和相應(yīng)的幾率分布也都被完全確定，波函數(shù)完全描寫微觀粒子的狀態(tài)。因此量子力學(xué)最核心的問題就是要解決以下兩個問題,1在各種情況下，找出描述系統(tǒng)的各種可能的波函數(shù)；2波函數(shù)如何隨時間演化。,（一）引,（二）引進方程的基本考慮,從牛頓方程，人們可以確定以后任何時刻T粒子的狀態(tài)R和P。因為初條件知道的是坐標(biāo)及其對時間的一階導(dǎo)數(shù)，所以方程是時間的二階常微分方程。,讓我們先回顧一下經(jīng)典粒子運動方程，看是否能給我們以啟發(fā)。,（1）經(jīng)典情況,（2）量子情況,3．第三方面，方程不能包含狀態(tài)參量，如P,E等，否則方程只能被粒子特定的狀態(tài)所滿足，而不能為各種可能的狀態(tài)所滿足。,1．因為，TT0時刻，已知的初態(tài)是ΨR,T0且只知道這樣一個初條件，所以，描寫粒子狀態(tài)的波函數(shù)所滿足的方程只能含Ψ對時間的一階導(dǎo)數(shù)。,2．另一方面，Ψ要滿足態(tài)疊加原理，即，若Ψ1R,T和Ψ2R,T是方程的解，那末。ΨR,TC1Ψ1R,TC2Ψ2R,T也應(yīng)是該方程的解。這就要求方程應(yīng)是線性的，也就是說方程中只能包含Ψ,Ψ對時間的一階導(dǎo)數(shù)和對坐標(biāo)各階導(dǎo)數(shù)的一次項，不能含它們的平方或開方項。,（三）自由粒子滿足的方程,這不是所要尋找的方程，因為它包含狀態(tài)參量E。將Ψ對坐標(biāo)二次微商，得,將上式對T微商，得,1–2式,滿足上述構(gòu)造方程的三個條件,討論,通過引出自由粒子波動方程的過程可以看出，如果能量關(guān)系式EP2/2Μ寫成如下方程形式,做算符替換（4）即得自由粒子滿足的方程（3）。,,1–2式,返回,（四）勢場VR中運動的粒子,該方程稱為SCHRODINGER方程，也常稱為波動方程。,若粒子處于勢場VR中運動，則能動量關(guān)系變?yōu)?將

簡介：2熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖,,21埃林漢姆（ELLINGHAM）圖及其應(yīng)用,22相圖分析方法及基本規(guī)則,1,何為熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖,相圖將一定壓力下，溫度與組成的關(guān)系圖，稱為相圖。,參數(shù)狀態(tài)圖從廣義上說，任何物質(zhì)體系中兩物理或化學(xué)量之間的關(guān)系圖，統(tǒng)稱為參數(shù)狀態(tài)圖。,熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖凡能明確指出處于熱力學(xué)平衡的單元及多元體系中各不同相穩(wěn)定存在區(qū)域的幾何圖形，都稱為熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖。,2,21埃林漢姆（ELLINGHAM）圖及其應(yīng)用,211氧勢圖的形成原理；212氧勢圖的熱力學(xué)特征；（特殊的線；直線斜率；直線位置）213氧勢圖的應(yīng)用（氧氣標(biāo)尺；JEFFES圖學(xué)生自學(xué)）,,3,把上式的DRGΘ與溫度T的二項式關(guān)系繪制成圖。該圖又稱為氧勢圖，或稱為埃林漢姆圖，或稱為氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成自由能與溫度的關(guān)系圖。,為了直觀地分析和考慮各種元素與氧的親和能力，了解不同元素之間的氧化和還原關(guān)系，比較各種氧化物的穩(wěn)定順序，埃林漢曾將氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能數(shù)值折合成元素與1MOL氧氣反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化即，將反應(yīng),,211氧勢圖的形成原理,21埃林漢姆（ELLINGHAM）圖及其應(yīng)用,4,,5,因此化學(xué)反應(yīng)自由能變化最常見的形式如下,化學(xué)反應(yīng)自由能變化最常見的獲得方法是由化合物的生成自由能計算的。熱力學(xué)數(shù)據(jù)中化合物的生成自由能基本上都以如下形式列出,212氧勢圖的熱力學(xué)特征,6,直線的斜率,（1）斜率是反應(yīng)的熵變的負(fù)值,（3）CO的特殊斜率具有重要的意義,（2）轉(zhuǎn)折點一定是在該溫度有反應(yīng)物或產(chǎn)物的相變,7,CO直線的斜率,1）斜率是反應(yīng)的熵變的負(fù)值。,2）從統(tǒng)計意義上，物質(zhì)的熵是物質(zhì)體系的混亂度決定的。,3）通常情況下，氣態(tài)物質(zhì)的混亂度比凝聚態(tài)物質(zhì)的混亂度大得多，因此，氣態(tài)物質(zhì)的熵值比凝聚態(tài)物質(zhì)的熵值也大得多。,4）當(dāng)反應(yīng)前后的氣態(tài)物質(zhì)摩爾數(shù)不同時，通常，摩爾數(shù)多的熵值大，即當(dāng)產(chǎn)物氣態(tài)摩爾數(shù)多，熵值為正，斜率為負(fù)，反之，斜率為正。,8,直線的位置,（1）位置越低，表明負(fù)值越大，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所生成的氧化物越穩(wěn)定，越難被其他元素還原。,（1）位置高,（2）位置低,（3）,9,（2）在同一溫度下，若幾種元素同時與氧相遇，則位置低的元素最先氧化。如1673K時，元素SI、MN、CA、AL、MG同時與氧相遇時，最先氧化的是金屬CA,然后依次為MG、AL、SI、MN。,（3）位置低的元素在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可以將位置高的氧化物還原。如1600℃時，MG可以還原SIO2得到液態(tài)硅。,直線的位置,此原理是金屬熱還原的理論基礎(chǔ),注意先氧化是指同樣條件，氧化所需的最低氧分壓低,10,（4）由于生成CO的直線斜率與其他直線斜率不同，所以CO線將圖分成三個區(qū)域。在CO線以上的區(qū)域，如元素FE、W、P、MO、SN、NI、CO、AS及CU等的氧化物均可以被C還原，所以在高爐冶煉中，礦石中若含CU、AS等有害元素將進入生鐵，給煉鋼帶來困難。,11,在CO線以下區(qū)域，如元素AL、BA、MG、CA以及稀土元素等氧化物不能被C還原，在冶煉中它們以氧化物形式進入爐渣。在中間區(qū)域。,12,CO線與其他線相交。當(dāng)溫度高于交點溫度時，元素C氧化，低于交點溫度時，其他元素氧化。這一點在冶金過程中起著十分重要的作用。從氧化角度講，交點溫度稱為碳和相交元素的氧化轉(zhuǎn)化溫度；從還原角度講，稱為碳還原該元素氧化物的最低還原溫度。,（5）必須注意埃林漢圖原則上只適用于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),13,213氧勢圖的應(yīng)用－氧氣標(biāo)尺,14,設(shè)1MOLO2從1標(biāo)準(zhǔn)大壓等溫膨脹到壓力為PO2,1、PO2標(biāo)尺的畫法,15,2、PO2標(biāo)尺與氧化物的分解壓的關(guān)系,16,17,（2）在指定氧分壓下，可以直接得到金屬氧化物的分解平衡溫度,（1）利用PO2標(biāo)尺可以直接得到某一溫度下金屬氧化物的分解壓力,3、PO2標(biāo)尺的作用,18,（3）在指定溫度與氧分壓下，可以直接判定氣氛對金屬性質(zhì)的影響,A指定溫度下，按照1將與T平衡的氧分壓PO2平求出B若PO2平PO2，則氧化物分解。若PO2平PO2時，?G0，則反應(yīng)向生成金屬的方向進行，即氧化物易于分解。若PO2平25,有時要求大于28，甚至在30以上。,106,（3）CAOCAF2相圖,,,CAF2的熔點僅為1390℃,與CAO形成的共晶熔點為1360℃，對CAO來說，隨CAF2成分增加，熔點迅速降低，可見CAF2有利于渣化。,107,（4）CAOAL2O3相圖,,,CAOAL2O3相圖中有12CAO7AL2O3、CAOAL2O3、CAO2AL2O3、CAO6AL2O3等多個穩(wěn)定化合物，這些化合物的熔點隨AL2O3含量增多而升高，以12CAO7AL2O3的熔點最低1455℃。為了防止連鑄鋼水中AL2O3夾雜堵塞水口，可以通過噴粉、喂線等措施生成12CAO7AL2O3加以解決。,108,主要三元相圖,,,（1）CAOFEOSIO2相圖（2）CAOSIO2AL2O3相圖,109,CAOSIO2AL2O3相圖,,,為獲得良好的連鑄結(jié)晶器保護渣的性能、保證爐外精煉渣的熔化以及保證脫氧產(chǎn)物的上浮排出，需要應(yīng)用CAOSIO2AL2O3相圖。具體選擇在CAO/SIO2065～110，AL2O3＜10，熔化溫度在1000℃的范圍較為合適。,110,CAOSIO2AL2O3相圖,圖CAO－SIO2－AL2O3系相圖,該體系生成三個三元化合物。其中，鈣斜長石CAOAL2O32SIO2（CAS2）和鋁方柱石C2AS都是穩(wěn)定化合物。不穩(wěn)定化合物C3AS在圖中沒有標(biāo)明。還有十種二元化合物，它們在相圖中都位于三角形的邊上。,111,CAOSIO2AL2O3系的化合物與熔點,112,在所示相圖中，標(biāo)有數(shù)字的虛線是等溫線，粗實線表示二元共晶線或二元包晶線，線上的箭頭表示溫度下降方向。整個相圖被二元共晶線以及二元包晶線分割成許多小塊，每小塊屬于各化合物的初晶區(qū)，圖內(nèi)已標(biāo)明了各初晶物質(zhì)的名稱。此體系共有十五個初晶區(qū)，即CAO、SIO2、AL2O3三個純組元以及十個二元化合物和兩個三元化合物的初晶區(qū)。除此之外，在CAOSIO2邊附近還出現(xiàn)一個狹長的液相分層區(qū)。,113,用細實線把SIO2、CS和CAS2三個頂點聯(lián)結(jié)起來，得到一個小三角形，把三頂點的組元SIO2，CS和CAS2看作是這個三元系的三個組元。位于上面的屬于SIO2初晶區(qū)，左下方為CS的初晶區(qū)，而右下方則是CAS2的初晶區(qū)。E1是三元共晶點，在此點上，SIO2、CS和CAS2三個固相與組成為E1的液相平衡共存，F(xiàn)＝341＝0。,CAOSIO2AL2O3相圖分析,ASIO2CSCAS2系,CAO－SIO2－AL2O3系初晶區(qū)分布圖,,,,114,BCSCAS2C2AS系聯(lián)結(jié)圖中CS、CAS2、C2AS三點，得到另一小三角形。它屬于CAO－SIO2－AL2O3系中的一個生成簡單共晶的三元子體系。E2是三元共晶點。可用前述辦法可以確定CSCAS2C2AS體系各初晶區(qū)，在圖中已標(biāo)明了這些初晶區(qū)。,115,CCSC2ASC2S系在這個小三元系相圖的CSC2S邊上存在一個不穩(wěn)定的二元化合物C3S2。在圖中以A代替C2S，B代替CS，C代替C-2AS，M代替C3S2。該圖與具有一個二元不穩(wěn)定化合物的三元相圖基本一致。該三元系相圖的AB邊為生成不穩(wěn)定化合物的二元相圖（C2SCS）的投影。N點是A－B二元系的包晶點。N是N在AB邊的投影。NP為三元系相圖內(nèi)的二元包晶線。E3E3是二元共晶線，E3是三元共晶點。各物的初晶區(qū)已在圖中標(biāo)出。,圖C2S－CS－C2AS部分的放大圖,116,冷卻過程分析,（1）設(shè)在圖物系點為M1。開始溫度很高時，體系全部為液相，物系點與液相組成是一致的。溫度下降到液相面時，因M1點位于CS的初晶區(qū)內(nèi)，開始析出固相CS。體系變?yōu)楣滔郈S和組成為M1的熔體兩項平衡共存。當(dāng)溫度繼續(xù)下降時，液相組成沿M1Q變化，達Q點時SIO2開始析出。然后，液相組成沿QE1變化。凝固過程最終結(jié)束在E1點。在E1點的溫度以下，液相消失，體系變?yōu)镃S、SIO2、CAS2三固相平衡共存。,,,,117,（2）設(shè)物系點為M2，位于圖中CSC2ASC2S三角形內(nèi)。當(dāng)溫度下降到液相面時，開始析出C2S。此后隨著溫度的下降，液相組成沿M2K變化。達K點，C2S與液相反應(yīng)生成C3S2，即進行C2S液相→C3S2的包晶反應(yīng)，體系為三相平衡，F(xiàn)＝1。從K點開始，隨著溫度的下降，液相組成沿KP線移動，達三元包晶點P時，出現(xiàn)C2AS，發(fā)生下列反應(yīng)C2S液相→C3S2C2AS，直到液相消失為止。因物系點M2位于以C2S、C2AS、C3S2為頂點的三角形內(nèi)，所以凝固過程將終止于P點，而不會再達到E3點。最終所得固相應(yīng)是這三個頂點的組元。,118,如果物系點位于C2ASC3S2CS的三角形內(nèi)（M3點），可以預(yù)計，冷卻到最后得到的固相是C2AS、C3S2、CS，而得不到C2S，并且凝固過程結(jié)束于E3點。,,,,119,CAOFEOSIO2相圖,煉鋼化渣應(yīng)考慮應(yīng)用CAOFEOSIO2相圖。偏CAO頂角處熔點最高；SIO2角溫度線較密，說明有大范圍的硅酸鹽分熔區(qū)；在兩者之間是煉鋼溫度1600℃以下的兩個液相區(qū)，一個是從CAOSIO2組成點開始伸向FEO角方向，熔點隨FEO含量的升高而降低；另一個是從2CAOSIO2組成點開始，熔點也隨FEO含量的升高而降低，但最低溫度仍在1300℃以上，轉(zhuǎn)爐煉鋼熔渣成分就在此區(qū)域內(nèi)變化。這個相圖中共晶點是一個三元化合物CAOFEOSIO2，熔點約1200℃。FEO含量較高是爐渣容易熔化的主要原因。,120,作業(yè)練習(xí)34,121,

簡介：1,物理化學(xué)電子教案第十一章,,,2,化學(xué)動力學(xué)的基本概念簡單級數(shù)的反應(yīng)特點及實驗測定方法典型復(fù)雜反應(yīng)的特征,3,§117溫度對反應(yīng)速率的影響,速率常數(shù)與溫度的關(guān)系KT,溫度對反應(yīng)速率影響的幾種類型,反應(yīng)速率與活化能之間的關(guān)系,4,（一）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系VAN’THOFF規(guī)則,VAN’THOFF根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)總結(jié)出一條經(jīng)驗規(guī)律溫度每升高10K，反應(yīng)速率近似增加24倍。,這個經(jīng)驗規(guī)律可以用來估計溫度對反應(yīng)速率的影響。,,4,5,例如某乳品在4度（冰箱溫度）時保質(zhì)期為7天，估計在常溫下可保存多久,解取每升高10K，速率增加的下限為2倍。,（一）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系VAN’THOFF規(guī)則,,6,實驗表明反應(yīng)速率與溫度之間常見的類型有,所有的反應(yīng)速率都隨溫度升高而增大嗎,溫度上升，反應(yīng)速率上升，R～T之間是指數(shù)上升的關(guān)系。,（二）溫度對反應(yīng)速率影響的類型,1指數(shù)型,這種類型最常見。,,7,低溫時，T對R的影響不大；超過某一極限，反應(yīng)以爆炸形式進行（H2O2反應(yīng)等）。,（二）溫度對反應(yīng)速率影響的類型,⑵爆炸型,許多可燃物的氣相反應(yīng)均呈此類曲線。,,8,先升高后降低。,（二）溫度對反應(yīng)速率影響的類型,3催化型,多相催化常呈此類型溫度不高時，R隨T增加，達到一定溫度后，催化劑活性受到影響，速率變慢。,酶催化反應(yīng)也如此，這與酶在高溫下失活有關(guān)。,,9,（二）溫度對反應(yīng)速率影響的類型,4復(fù)雜型,先升高后降低，再升高。,某些烴類氣相氧化反應(yīng)呈此類型。,多數(shù)是發(fā)生了副反應(yīng)。,,10,下降。,（二）溫度對反應(yīng)速率影響的類型,5下降型,多分子反應(yīng)的特征之一。,,11,從宏觀角度，溫度對反應(yīng)速率的影響是很復(fù)雜的。,（二）溫度對反應(yīng)速率影響的類型,溫度對反應(yīng)速率的影響存在著多種類型。,最常見的是指數(shù)型反應(yīng)，即馬上要學(xué)習(xí)的ARRHENIUS公式。,應(yīng)用ARRHENIUS公式時，注意不要無限擴大其范圍。,,12,ARRHENIUS做了大量反應(yīng)的速率研究。提出了活化能EA的概念，并揭示了K與T的關(guān)系，即,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,速率常數(shù),表觀指前因子,表觀活化能,,13,只有能量足夠高的分子碰撞才能直接發(fā)生反應(yīng)。,那些能量高到能發(fā)生反應(yīng)的分子稱為活化分子。,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,非活化分子變成活化分子所要的能量稱為活化能。,最初認(rèn)為反應(yīng)的活化能和指前因子只決定于反應(yīng)物質(zhì)的本性,而與溫度無關(guān)。,,14,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,可以根據(jù)不同溫度下測定的K值，以LNK對1/T作圖，從而求出活化能。,ARRHENIUS公式對數(shù)形式為,15,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,,,,EA1較低,EA2較高,EA3更高,,16,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,對于同一個反應(yīng),兩式相減得ARRHENIUS公式的定積分形式，,根據(jù)兩個不同溫度下的K值求EA；或在已知EA的情況下，求解某一溫度下的速率常數(shù)。,17,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,雞蛋中主要成分卵白蛋白的熱變作用為一級反應(yīng)，EA85KJMOL1。在海平面的沸水中煮熟一個蛋需要10分鐘，求在海拔2213M高的山頂上的沸水中煮熟一個蛋需多長時間,解1先用CLAUSIUSCLAPEYRON方程求出高海拔時水的沸點。,得TF2213M3661K計算過程略,05313,一級反應(yīng)有K2/K1T1/T2,,K2/K105879,T22213MT1/K2/K1,10/05879,17MIN,,18,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,ARRHENIUS公式的對數(shù)形式,上式兩端對T微分得微分形式,反映K值隨T的變化率決定于值的大小?；罨艽蟮姆磻?yīng)，K隨溫度變化更為敏感。,19,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,ARRHENIUS微分公式,,VAN’THOFF公式,通常活化能總為正值，所以溫度升高，正向反應(yīng)速率總是增加。,,20,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,,對于不同的反應(yīng),21,（三）速率常數(shù)與溫度的關(guān)系A(chǔ)RRHENIUS公式,,3如果有三個平行反應(yīng)，主反應(yīng)的活化能又處在中間，則不能簡單的升高溫度或降低溫度，而要尋找合適的反應(yīng)T。,1如果，升高溫度，也升高，對反應(yīng)1有利；,2如果，升高溫度，下降，對反應(yīng)2有利。,平行反應(yīng)中的溫度選擇原理,22,（四）反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系,,EA反應(yīng)速率特征,63KJ/MOL室溫下瞬間完成,105KJ/MOL室溫下進行,170KJ/MOL200℃左右進行,300KJ/MOL800℃左右進行,1定性而言,23,2對同一反應(yīng)，K隨T的變化在低溫區(qū)較敏感。,3對不同反應(yīng)，EA大，K隨T的變化也大，如,,,,,,,,,,,,,,,（四）反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系,,,24,§118關(guān)于活化能,活化能概念的進一步說明,活化能與溫度的關(guān)系,活化能的估算,25,活化能概念的進一步說明,在ARRHENIUS經(jīng)驗式中，把活化能看作是與溫度無關(guān)的常數(shù)，這在一定的溫度范圍內(nèi)與實驗結(jié)果是相符的。,對于基元反應(yīng)，活化能有較明確的物理意義，而復(fù)雜反應(yīng)的活化能僅是基元反應(yīng)活化能的特定組合。,如果實驗溫度范圍適當(dāng)放寬或?qū)τ谳^復(fù)雜的反應(yīng)，就不是一條很好的直線，這表明活化能與溫度有關(guān)，而且ARRHENIUS經(jīng)驗式對某些歷程復(fù)雜的反應(yīng)不適用。,26,TOLMAN用統(tǒng)計平均的概念對基元反應(yīng)的活化能下了一個定義活化分子的平均能量與反應(yīng)物分子平均能量之差值，稱為活化能。,正、逆反應(yīng)的活化能和可以用圖表示。,27,,,,,,,作用物,生成物,,,,,,,作用物,生成物,基元反應(yīng)的活化能,28,勢能面,,,,,,,,,,ABC,ABC,ABC,,,,,,,,,,,R,P,,,,,,,,,,,,,,,,,,,29,勢能面投影圖,,,,,,,,,,,,,,≠,,,,,,,,30,從反應(yīng)物到生成物必須越過一個能壘,馬鞍點SADDLEPOINT,31,復(fù)雜反應(yīng)的活化能,復(fù)雜反應(yīng)的活化能無法用簡單的圖形表示，它只是組成復(fù)雜反應(yīng)的各基元反應(yīng)活化能的特定數(shù)學(xué)組合。,組合的方式?jīng)Q定于基元反應(yīng)的速率常數(shù)與表觀速率常數(shù)之間的關(guān)系，這個關(guān)系從反應(yīng)機理推導(dǎo)而得。,已知碘與氫的反應(yīng)是復(fù)雜反應(yīng),總速率表示式為,32,已知反應(yīng)的歷程為,,33,34,活化能與溫度的關(guān)系,ARRHENIUS在經(jīng)驗式中假定活化能是與溫度無關(guān)的常數(shù)，這與大部分實驗相符。,當(dāng)升高溫度，以LNK對1/T作圖的直線會發(fā)生彎折，這說明活化能還是與溫度有關(guān)。,在速率理論中指出速率常數(shù)與溫度的關(guān)系為,式中A0，M和E0都是要由實驗測定的參數(shù)，與溫度無關(guān)。這就稱為三參量公式。,35,三參量公式也可表示為,這兩個都是線性方程，從直線斜率可得,ARRHENIUS公式中，當(dāng)升高溫度，以LNK對1/T作圖的直線會發(fā)生彎折，這說明活化能還是與溫度有關(guān)，所以活化能的定義最好用下式表示,36,活化能的估算,活化能的計算方法有,以LNK對1/T作圖，從直線斜率算出值。,作圖的過程是計算平均值的過程，比較準(zhǔn)確。,（1）用實驗值作圖,37,活化能的估算,活化能的計算方法有,（2）從定積分式計算,測定兩個溫度下的K值，代入計算值,如果已知，也可以用這公式求另一溫度下的K值。,38,活化能的估算,是兩者鍵能和的30，因反應(yīng)中和的鍵不需完全斷裂后再反應(yīng)，而是向生成物鍵過渡。,用鍵能估算活化能的方法是很粗略的。,（1）對于基元反應(yīng),39,活化能的估算,用鍵能估算活化能的方法是很粗略的。,（2）對于有自由基參加的基元反應(yīng),因自由基很活潑，有自由基參加的反應(yīng)，活化能較小。,40,活化能的估算,用鍵能估算活化能的方法是很粗略的。,（3）穩(wěn)定分子裂解成兩個原子或自由基,（4）自由基的復(fù)合反應(yīng),自由基復(fù)合反應(yīng)不必吸取能量。如果自由基處于激發(fā)態(tài)，還會放出能量，使活化能出現(xiàn)負(fù)值,41,42,在海拔2213M高的山頂；空氣組成N280，O220；T2932K，水的氣化熱為2278KJG1。,2213M處的大氣壓,由CLAUSIUSCLAPEYRON方程求水在2213M處的沸點,解得T3661K,

簡介：1662662經(jīng)典力學(xué)的局限性經(jīng)典力學(xué)的局限性第課時課題名稱時間時間第周星期課型習(xí)題課主備課人目標(biāo)目標(biāo)1、知道質(zhì)量與速度的關(guān)系，2、知道高速運動中必須考慮速度隨時間的變化3、進一步認(rèn)識到牛頓力學(xué)的局限性，只適用低速，不適用于高速；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界經(jīng)典力學(xué)具有局限性重點重點進一步認(rèn)識到牛頓力學(xué)的局限性難點難點進一步認(rèn)識到牛頓力學(xué)的局限性我的問題我的問題自主學(xué)習(xí)1、牛頓運動定律和萬有引力定律在、、的廣闊的領(lǐng)域，包括天體力學(xué)的研究中經(jīng)受了實踐的檢驗，取得了巨大的成就2、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍只適合于低速運動，；只適合于宏觀世界，3、經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時間是，質(zhì)量是，空間是經(jīng)典力學(xué)深入到高速領(lǐng)域?qū)⒈凰?，深入到微觀領(lǐng)域?qū)⒈凰?、已知地球半徑為，地面處重力加速度為，地球自轉(zhuǎn)的角速度為Ω，RG則質(zhì)量為的地球同步衛(wèi)星所受的向心力為M5、在地球赤道上，質(zhì)量1KG的物體隨同地球自轉(zhuǎn)需要的向心力最接近的數(shù)值為（）A、103NB、10NC、102ND、104N精講互動2、如圖2所示，有A、B兩個行星繞同一恒星O做圓周運動，運轉(zhuǎn)方向相同，2A行星的周期為T1，B行星的周期為T2，在某一時刻兩行星第一次相遇（即兩行星相距最近）則（）A經(jīng)過時間TT1T2兩行星將第二次相遇B經(jīng)過時間兩行星將第二將相遇1221TTTTTC經(jīng)過時間兩行星第一次相距較遠221TTTD經(jīng)過時間兩行星第一次相距最遠21221TTTTT達標(biāo)訓(xùn)練1、如圖3所示，在同一軌道平面上的幾個人造地球衛(wèi)星A、B、C，在某一時刻恰好在同一直線上，下列正確說法有（）A根據(jù)，可知VA＜VB＜VCGRVB根據(jù)萬有引力定律，F(xiàn)A＞FB＞FCC向心加速度AA＞AB＞ACD運動一周后，A先回到原地點2、如果真空中的光速為C＝3108MS，當(dāng)一個物體的運動速度為V1＝24108MS時，質(zhì)量為3KG，當(dāng)它的速度為V2＝18108MS時，質(zhì)量為多少作業(yè)作業(yè)課后課后小結(jié)小結(jié)如圖2如圖3

簡介：工程力學(xué)（二）試卷第1頁（共7頁）附件2工程力學(xué)（二）參考樣卷20年月高等教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試工程力學(xué)（二）工程力學(xué)（二）試卷試卷（課程代碼2391）本試卷共7頁，滿分100分，考試時間150分鐘?？偡诸}號一二三四核分人題分20202040復(fù)查人得分一、單項選擇題本大題共10小題，每小題2分，共20分在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。1作用在同一個剛體上A、B、C三點的三個共面力，方向如圖，則123FFFF該力系【】A為一平衡力系B可簡化為一合力C可簡化為一合力偶D可簡化為一力螺旋題1圖2圖示鋼楔劈物，若楔和被劈物間摩擦角為，欲使劈入后鋼楔不滑出，則鋼楔頂角應(yīng)不大于【】得分評卷人復(fù)查人鋼楔被劈物ABC060060F2F1F3工程力學(xué)（二）試卷第3頁（共7頁）AB5PLEA3PLEACD2PLEAPLEA題5圖6圖示AB軸為空心圓軸，，其極慣性矩為DDPI【】AB34Π132D43Π132DCD44Π132D44Π164D題6圖7截面形狀和尺寸完全相同的二簡支梁，一為鋼梁，另一為木梁，當(dāng)梁上作用相同的橫向荷載時，關(guān)于梁的應(yīng)力，正確答案是【】A木梁的最大正應(yīng)力大于鋼梁中的最大正應(yīng)力B鋼梁中的最大正應(yīng)力大于木梁中的最大正應(yīng)力C木梁和鋼梁中的最大正應(yīng)力相同D鋼梁中的最大剪應(yīng)力大于木梁中的最大剪應(yīng)力8某點的應(yīng)力狀態(tài)如圖所示，其主應(yīng)力為【】A12330020B12320030C12320300D題8圖123200309圖示結(jié)構(gòu)為【】A靜定結(jié)構(gòu)PP2P2PLLLABCDDABD202030P

簡介：1662662經(jīng)典力學(xué)的局限性經(jīng)典力學(xué)的局限性第課時課題名稱時間時間第周星期課型習(xí)題課主備課人目標(biāo)目標(biāo)1、知道質(zhì)量與速度的關(guān)系，2、知道高速運動中必須考慮速度隨時間的變化3、進一步認(rèn)識到牛頓力學(xué)的局限性，只適用低速，不適用于高速；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界經(jīng)典力學(xué)具有局限性重點重點進一步認(rèn)識到牛頓力學(xué)的局限性難點難點進一步認(rèn)識到牛頓力學(xué)的局限性我的問題我的問題自主學(xué)習(xí)1、牛頓運動定律和萬有引力定律在、、的廣闊的領(lǐng)域，包括天體力學(xué)的研究中經(jīng)受了實踐的檢驗，取得了巨大的成就2、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍只適合于低速運動，；只適合于宏觀世界，3、經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時間是，質(zhì)量是，空間是經(jīng)典力學(xué)深入到高速領(lǐng)域?qū)⒈凰?，深入到微觀領(lǐng)域?qū)⒈凰?、已知地球半徑為，地面處重力加速度為，地球自轉(zhuǎn)的角速度為Ω，RG則質(zhì)量為的地球同步衛(wèi)星所受的向心力為M5、在地球赤道上，質(zhì)量1KG的物體隨同地球自轉(zhuǎn)需要的向心力最接近的數(shù)值為（）A、103NB、10NC、102ND、104N精講互動2、如圖2所示，有A、B兩個行星繞同一恒星O做圓周運動，運轉(zhuǎn)方向相同，2A行星的周期為T1，B行星的周期為T2，在某一時刻兩行星第一次相遇（即兩行星相距最近）則（）A經(jīng)過時間TT1T2兩行星將第二次相遇B經(jīng)過時間兩行星將第二將相遇1221TTTTTC經(jīng)過時間兩行星第一次相距較遠221TTTD經(jīng)過時間兩行星第一次相距最遠21221TTTTT達標(biāo)訓(xùn)練1、如圖3所示，在同一軌道平面上的幾個人造地球衛(wèi)星A、B、C，在某一時刻恰好在同一直線上，下列正確說法有（）A根據(jù)，可知VA＜VB＜VCGRVB根據(jù)萬有引力定律，F(xiàn)A＞FB＞FCC向心加速度AA＞AB＞ACD運動一周后，A先回到原地點2、如果真空中的光速為C＝3108MS，當(dāng)一個物體的運動速度為V1＝24108MS時，質(zhì)量為3KG，當(dāng)它的速度為V2＝18108MS時，質(zhì)量為多少作業(yè)作業(yè)課后課后小結(jié)小結(jié)如圖2如圖3

簡介：謀學(xué)網(wǎng)一、單選題（共50道試題，共100分。）V1下列說法正確的是（）A土的抗剪強度是常數(shù)B土的抗剪強度與金屬的抗剪強度意義相同C砂土的抗剪強度僅由內(nèi)摩擦力組成D黏性土的抗剪強度僅由內(nèi)摩擦力組成滿分2分2砂井預(yù)壓法處理地基中，砂井的作用是（）A與土形成復(fù)合地基一起承載B加快土層的排水固結(jié)C擠密土體D施工中使土振密滿分2分3下列說法中，錯誤的是（）A壓縮試驗的排水條件為雙面排水B壓縮試驗不允許土樣產(chǎn)生側(cè)向變形C在壓縮試驗中土樣既有體積變形，也有剪切變形D載荷試驗允許土樣產(chǎn)生側(cè)向變形滿分2分4有兩個不同的方形基礎(chǔ)，其基底平均壓力相同問在同一深度處A寬度大的基礎(chǔ)產(chǎn)生的附加應(yīng)力大B寬度小的基礎(chǔ)產(chǎn)生的附加應(yīng)力大C兩個基礎(chǔ)產(chǎn)生的附加應(yīng)力相等D無法確定滿分2分5土的壓縮系數(shù)A越大，表示（）A土的壓縮性越高B土的壓縮性越低CEP曲線越平緩DELGP曲線越平緩滿分2分6反映粘性土粘性大小的指標(biāo)是（）A塑限B液限C塑性指數(shù)D液性指數(shù)滿分2分7一般情況下，軟土的不排水抗剪強度值小于A10KPAB20KPAC40KPAD60KPA滿分2分8建筑物的長高比越大，則說明建筑物謀學(xué)網(wǎng)A強夯法B真空預(yù)壓法C振沖法D砂石樁法滿分2分16若某砂土的天然孔隙比與其能達到的最大孔隙比相等則該土A處于最疏松狀態(tài)B處于中等密實狀態(tài)C處于最密實狀態(tài)D處于多孔結(jié)構(gòu)滿分2分17某原狀土樣處于完全飽和狀態(tài)測得含水率W3245土粒相對密度DS265液限WL364塑線WP189此土樣的名稱及其物理狀態(tài)是A粉質(zhì)黏土可塑B粉質(zhì)黏土硬塑C粉土硬塑D黏土軟塑滿分2分18推導(dǎo)淺基礎(chǔ)地基的界限荷載P14公式時，所采用的荷載類型是A均布矩形荷載B均布條形荷載C矩形面積上的梯形荷載D均布圓形荷載滿分2分19樁側(cè)負(fù)摩阻力的產(chǎn)生，將使樁的A豎向承載力增加，樁身軸力加大B豎向承載力減小，樁身軸力加大C豎向承載力減小，樁身軸力減小D豎向承載力增加，樁身軸力減小滿分2分20在土的抗剪強度的影響因素中，最重要的是（）A剪切速率B應(yīng)力歷史C排水條件D應(yīng)力狀態(tài)滿分2分21下列說法中錯誤的是A地下水位上升會使土中自重應(yīng)力減小B地下水位下降會使土中自重應(yīng)力增大C地下水位升降對土中自重應(yīng)力無影響D地下水位升降對土中自重應(yīng)力的影響無法確定滿分2分22標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗所用錘的質(zhì)量為

簡介：1遼寧省沈陽市二十一中高中物理遼寧省沈陽市二十一中高中物理向心力學(xué)案向心力學(xué)案1新人教版新人教版必修必修2【使用說明】【使用說明】1、認(rèn)真閱讀教材內(nèi)容，按層次完成自學(xué)部分；2、通過自學(xué)初步完成探究部分，標(biāo)好疑點，以備展示、討論。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、理解向心力的概念。2、知道向心力大小與哪些因素有關(guān)。理解公式的確切含義，并能應(yīng)用公式進行計算。3、知道在變速圓周運動中，可用上述公式求質(zhì)點在某一點的向心力4、體驗合作探究學(xué)習(xí)的過程?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材56向心力內(nèi)容，完成自主學(xué)習(xí)部分。1、向心力定義物體做勻速圓周運動就是因為受到與線速度方向______沿半徑指向_____的合外力的作用。由于該合外力的方向始終指向圓心，故我們形象的稱其為向心力。2、向心力大小公式FN3、向心力的作用效果是產(chǎn)生___________，它只改變__________，而不改變_________?！咀灾魈骄俊俊咀灾魈骄俊繜o全體都做、B級可做、A級可做。有簡單步驟，問題部分作出標(biāo)記。1、如圖所示，有一個以角速度Ω旋轉(zhuǎn)的圓錐擺，則（1）小球受到的力是（）A、重力B、向心力C、重力和彈力D、重力、彈力和向心力（2）小球做勻速圓周運動的向心力是（）提供的A、重力B、彈力C、重力和彈力的合力D、平衡力（3）小球所受向心力等于（）AMGFBMGCOSΘCMGSINΘDMGTANΘ2、一個圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度是4RADS，盤面上距圓盤中心01M的位置有一個質(zhì)量為01KG的物體隨圓盤一起做勻速圓周運動，求（1）物體所受向心力的大小（2）試分析向心力是由什么力提供的?！竞献魈骄俊俊竞献魈骄俊啃〗M探究，統(tǒng)一答案，進行分組展示。為學(xué)科負(fù)責(zé)人展示。1、甲、乙兩個物體都做勻速圓周運動，其質(zhì)量之比為12，轉(zhuǎn)動半徑之比為12，在相同的時間力甲轉(zhuǎn)過60，乙轉(zhuǎn)過45，則甲、乙兩物體的向心力之比為Θ22、如圖所示，兩個完全相同的小球A、B用長L08M的細繩懸于以速度V4MS向右勻速運動的小車頂部，兩小球分別與小車的前后壁接觸，由于某種原因，小車突然停止，此時懸線的拉力之比FAFB3、如圖所示，長為L的細線拴一個質(zhì)量為M的小球做圓錐擺運動，已知角Θ，求（1）線的拉力F（2）小球的線速度大小（3）小球的角速度（4）小球的周期【課堂檢測【課堂檢測】此部分不可提前完成，不可討論完成。B級可做1、在光滑的水平面上，用長為L的細線拴以一質(zhì)量為M的小球，以角速度Ω做勻速圓周運動，下列說法正確的是A、L、Ω不變，M越大線越易被拉斷B、M、Ω不變，L越小線越易被拉斷C、M、L不變，Ω越大線越易被拉斷D、M不變，L減半且Ω加倍，線的拉力不變【課后小結(jié)】【課后小結(jié)】ΘAB

簡介：陳書67二維勢流的速度勢為式中是極角，為常數(shù)，試計算KK（1）沿圓周的環(huán)量；222XYR（2）沿圓周的環(huán)量。222XAYRRA解（1）1KVRR0RVR則沿圓周的速度環(huán)量222XYRLVDL202VRDK（2）易知此二維勢流除在原點處均有勢，而圓周不含原222XAYRRA點。故沿圓周的速度環(huán)量0陳書68距離的兩平板表面間的速度分布為，式中是兩平2MH221104XVHYXV面間處的速度。試求流函數(shù)的表達式，并繪制流線。Y解因為221104XVHYY所以，3211043YHYFX0YVFXX所以，F(xiàn)XC則，3211043YHYC其中常數(shù)C的取值對流動圖形無影響，可認(rèn)為是0所以3211043YHY陳書69已知某平面流場速度勢函數(shù)為，式中為常數(shù)。試求流函數(shù)。22KXYK解因為2XVKXXY所以2KXYFX又因為22YVKYKYFXYX所以，即FXC2KXYC由于常數(shù)C的取值不影響流動情況，故可取為零。則2KXY