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緒論教案(文件)

2024-11-04 12:30 上一頁面

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【正文】 構(gòu)件選擇適宜的材料,確定合理的形狀和尺寸,并提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。這種相互作用的效果有:一是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化(外效應(yīng))。分布力是連續(xù)作用于構(gòu)件表面的力,如作用于船體上的水壓力。按載荷隨時(shí)間變化的情況可分為靜載荷與動(dòng)載荷。布力是沿桿件的軸線作用的,如樓板對屋梁的作用力。若這種變形在外力撤除后能完全消除,則稱之為彈性變形;若這種變形在外力撤除后不能消除,則稱之為塑性變形(或永久變形)。例如,構(gòu)件工作時(shí)發(fā)生意外斷裂或產(chǎn)生顯著塑性變形是不容許的。(3)穩(wěn)定性:構(gòu)件保持原有平衡形式的能力稱為穩(wěn)定性。因此,構(gòu)件必須具有足夠的穩(wěn)定性。根據(jù)這一假設(shè),物體內(nèi)因受力和變形而產(chǎn)生的內(nèi)力和位移都將是連續(xù)的,因而可以表示為各點(diǎn)坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù),從而有利于建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)該指出,對于實(shí)際材料,其基本組成部分的力學(xué)性能往往存在不同程度的差異,但是,由于構(gòu)件的尺寸遠(yuǎn)大于其基本組成部分的尺寸,按照統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn),仍可將材料看成是均勻的。本書僅研究各向同性材料的構(gòu)件。當(dāng)外力增加,使內(nèi)力超過某一限度時(shí),構(gòu)件就會(huì)破壞,因而內(nèi)力是研究構(gòu)件強(qiáng)度問題的基礎(chǔ)。顯然,B 部分在截開面上的內(nèi)力與A部分在截開面上的內(nèi)力是作用力與反作用力,它們是等值反向的。(3)由理論力學(xué)的靜力平衡條件,求出該截面上的內(nèi)力。如下圖所示,在受力構(gòu)件截面上任一點(diǎn)K 的周圍取一微小面積Δ A,并設(shè)作用于該面積上的內(nèi)力為Δ F,則Δ A上分布內(nèi)力的平均集度為:Pm稱為Δ A上的平均應(yīng)力。而單元體的變形只表現(xiàn)為邊長的改變與直角的改變兩種。 桿件變形的基本形式工程實(shí)際中的構(gòu)件是各種各樣的,但按其幾何特征大致可以簡化為桿、板、殼和塊體等。桿件受到與桿軸線重合的外力作用時(shí),桿件的長度發(fā)生伸長或縮短,這種變形形式稱為軸向拉伸或壓縮。工程中常將發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形的桿件稱為軸。凡是以彎曲為主要變形的桿件,稱為梁。人體絕大部分是由有機(jī)物組成的。例如,糖類及其代謝產(chǎn)物的測定、血紅蛋白及其代謝產(chǎn)物的測定等等都離不開有機(jī)化學(xué)的知識(shí)。也是就說,有機(jī)化學(xué)的這門學(xué)科的研究對象是有機(jī)化合物。生物體內(nèi)的新陳代謝和生物的遺傳現(xiàn)象,都涉及到有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)變。衍生物是指碳?xì)浠衔镏械臍湓颖黄渌踊蛟訄F(tuán)取代而衍生出來的化合物。無機(jī)化學(xué),是研究元素、單質(zhì)和無機(jī)化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化和應(yīng)用的一門化學(xué)分支,它的研究對象是無機(jī)化合物。從十九世紀(jì)初到現(xiàn)在,已經(jīng)經(jīng)歷了兩個(gè)多世紀(jì),人們對于有機(jī)化學(xué)的認(rèn)識(shí)取得了哪些進(jìn)步呢?下面我們將系統(tǒng)的介紹一下:有機(jī)化學(xué)的發(fā)展簡史 【板書】:二:有機(jī)化學(xué)發(fā)展簡史 【教師】:1806年,由瑞典化學(xué)家伯則里首次提出“有機(jī)化學(xué)”的概念。維勒把這一重要的發(fā)現(xiàn)告訴了伯則里:“我應(yīng)當(dāng)告訴您,我制造出了尿素,但是并不求助于動(dòng)物的腎”。但是“有機(jī)化學(xué)”這個(gè)名詞沿用至今。幾個(gè)標(biāo)志性的事件:1858年,德國化學(xué)家凱庫勒(,1829—1896)等提出了“價(jià)鍵學(xué)說”,該學(xué)說認(rèn)為,碳是四價(jià)的,并第一次用一條短線“—”表示“鍵”。t Hoff, 1852—1911)和法國化學(xué)家列別爾( Bel,1847—1930)分別獨(dú)立地提出了碳價(jià)四面體學(xué)說,即碳原子占據(jù)四面體的中心,它的4個(gè)價(jià)鍵指向四面體的4個(gè)頂點(diǎn)。他們認(rèn)為,各原子外層電子的相互作用是使原子結(jié)合在一起的原因。價(jià)鍵的電子理論的運(yùn)用,賦予經(jīng)典的價(jià)鍵圖像表示法以明確的物理意義。在這個(gè)時(shí)期的主要成就還有取代基效應(yīng)、線性自由能關(guān)系、構(gòu)象分析,等等。構(gòu)成有機(jī)化合物的元素雖然種類不多,但有機(jī)化合物的數(shù)量卻非常龐大。這是有機(jī)化合物的一個(gè)重要的特性,也是造成有機(jī)化合物數(shù)目極多的重要原因。人們常利用這 3 個(gè)性質(zhì)來初步區(qū)別有機(jī)化合物和無機(jī)化合物。這是因?yàn)?,有機(jī)物的晶體排列是靠分子間的范德華力來維系的,只需較低能量就可以破壞這種有規(guī)律的排列。大多數(shù)的有機(jī)物都難溶于水,而易溶于有機(jī)溶劑。所以大多數(shù)非極性或弱極性的有機(jī)物難溶于水,但可以溶于極性相近的有機(jī)溶劑中。例如地下的石油和煤是動(dòng)植物遺體在地層下經(jīng)歷千百年的變化而形成的。有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,在發(fā)生反應(yīng)時(shí),并不局限于分子的某一特定部位的共價(jià)鍵斷裂,除主要反應(yīng)外,常伴有副反應(yīng),產(chǎn)物往往也是復(fù)雜的混合物,使主要產(chǎn)物的收率較低?!窘處煛浚阂陨狭c(diǎn)是有機(jī)化合物特有的一些性質(zhì),但是實(shí)際上,有機(jī)與無機(jī)化合物的性質(zhì)差別并不是絕對的。【教師】:結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。最開始的時(shí)候,科學(xué)家是在有關(guān)結(jié) 4 構(gòu)學(xué)說的基礎(chǔ)上,發(fā)展的經(jīng)典結(jié)構(gòu)學(xué)說。特別是范霍夫?yàn)樘荚幼隽艘粋€(gè)正四面體的模型,碳原子占據(jù)四面體的中心,它的4個(gè)價(jià)鍵指向四面體的4個(gè)頂點(diǎn)?!窘處煛浚弘S著20世紀(jì)人們對原子一般性質(zhì)的認(rèn)識(shí)有了提高之后,路易斯提出了共價(jià)鍵的概念。這種通過共用電子對形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。一對非成鍵電子常常被稱為孤對電子。【教師】:路易斯理論有助于了解有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系,但是未能說明共價(jià)鍵究竟是如何形成的?!景鍟浚涸榆壍?【教師】:原子是由原子核和核外電子兩部分組成的。電子云圖像中每一個(gè)小黑點(diǎn)表示電子出現(xiàn)在核外空間中的一次概率(不表示一個(gè)電子!)概率密度越大電子云圖像中的小黑點(diǎn)越密,離核近處,黑點(diǎn)密度大,電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)多,離核遠(yuǎn)處,電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)少。原子軌道重疊后,兩個(gè)原子核間電子云密度較大,因而降低了兩核之間的正電排斥,增加了兩核對負(fù)電的吸引,使整個(gè)體系的能量降低,形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。如果兩個(gè)原子各有一個(gè)未成對電子且自旋方向相反平行,就可以耦合配對,成為一個(gè)共價(jià)鍵。第三點(diǎn),共價(jià)鍵具有方向性。這樣可使成鍵能力更強(qiáng),成鍵后可達(dá)到最穩(wěn)定的分子狀態(tài)?!窘處煛浚憾x:用來表示組成有機(jī)物分子的原子種類和數(shù)目,以及分子內(nèi)各原子的連接順序和連接方式的式子稱為結(jié)構(gòu)式,又稱為構(gòu)造式。為了書寫方便,可以省略部分代表單鍵的短線,一般是碳原子或者是其他原子與氫原子之間的短線,就是簡寫式。在鍵線式中,碳原子和氫原子的元素符號(hào)都被省略?!窘處煛浚阂掖己图酌丫哂邢嗤姆肿邮紺2H6O,但它們具有不同的結(jié)構(gòu)。同分異構(gòu)體:分子式相同而化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的化合物互為同分異構(gòu)體。乙醇常溫下是液體,能與金屬鈉反應(yīng);甲醚在常溫下是氣體,不與金屬鈉反應(yīng)。如果碳原子上有其他原子或基團(tuán),就把那個(gè)原子或者基團(tuán)寫出。但是簡寫式較蛛網(wǎng)式簡單,一般常采用結(jié)構(gòu)簡式表示有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)。蛛網(wǎng)式是將原子與原子用短線連接代表共價(jià)鍵,一條短線代表一個(gè)共價(jià)鍵?!窘處煛浚阂陨辖榻B了關(guān)于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的幾種不同的理論學(xué)說,現(xiàn)在有機(jī)化學(xué)中,對有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)的表示方法,是利用結(jié)構(gòu)式。因此,要盡可能的在電子云密度最大的地方重疊,形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。同時(shí),共價(jià)鍵具有飽和性。(atomic orbital 原子軌道)氫分子,圖中電子出現(xiàn)幾率較大處為共價(jià)鍵【教師】:價(jià)鍵理論主要包括四個(gè)要點(diǎn)。1s電子云【教師】:在了解了原子軌道之后,我們再來學(xué)習(xí)現(xiàn)代價(jià)鍵理論?;瘜W(xué)反應(yīng)主要涉及原子外層電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。從而建立了現(xiàn)代共價(jià)鍵理論。為了方便,路易斯結(jié)構(gòu)通常用一短線表示成鍵電子,孤對電子可以省略。【板書】:路易斯結(jié)構(gòu) 【教師】:通常兩個(gè)原子間的一對電子表示共價(jià)單鍵,兩對或三對電子表示雙鍵或三鍵。這樣,氫的外層具有兩電子的惰性氣體氦的結(jié)構(gòu),氟、碳外層具有八個(gè)電子的氖結(jié)構(gòu)。甲烷的五個(gè)原子并不在一個(gè)平面上,而是呈現(xiàn)正四面體的結(jié)構(gòu),碳原子處于正四面體的中心,而氫原子位于正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上。1874年荷蘭化學(xué)家范霍夫(39。了解有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu),對于弄清有機(jī)化合物之間的千差萬別和有機(jī)化學(xué)的基本規(guī)律,是十分重要的。有些材料可耐高溫,有些化合物可以作為超導(dǎo)的材料。因此,在進(jìn)行有機(jī)合成時(shí),需要選擇適當(dāng)?shù)脑噭?,選擇最佳的反應(yīng)條件,減少副反應(yīng),提高產(chǎn)率。因此,許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)常常需要加熱、加壓或應(yīng)用催化劑來加快反應(yīng)速度?!景鍟浚弘y溶于水 【教師】:有機(jī)化合物的的第五個(gè)特性是化學(xué)反應(yīng)速度慢。這是由于有機(jī)物通常呈非極性或弱極性,而水是一種極強(qiáng)性的液體。純的有機(jī)物的熔點(diǎn)是重要的物理常量之一,實(shí)驗(yàn)中常測定熔點(diǎn)以鑒別有機(jī)化合物或判斷化合物的純度。有機(jī)物的熔點(diǎn)一般在400℃以下,許多有機(jī)化合物在常溫下為氣體或者液體,如甲烷、乙醇等。碳和氫容易與氧結(jié)合而形成能量較低的二氧化碳和水,所以絕大多數(shù)有機(jī)物受熱容易分解,切容易燃燒。有機(jī)化合物的數(shù)量龐大與其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性密切相關(guān)。它作為有機(jī)化合物的主要元素,使得有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有很多特殊性。之后,更多的科學(xué)家通過研究,為價(jià)鍵理論提供更多的補(bǔ)充。通過電子的轉(zhuǎn)移或共用,使相互作用原子的外層電子都獲得稀有氣體的電子構(gòu)型。但價(jià)鍵還只是化學(xué)家在實(shí)踐中得出的一種概念,有關(guān)價(jià)鍵的本質(zhì)問題還沒有得到解決。此外,凱庫勒還提出了苯的結(jié)構(gòu)。19世紀(jì)下半葉,有機(jī)化學(xué)這門學(xué)科得到了快速發(fā)展,進(jìn)入了經(jīng)典有機(jī)化學(xué)時(shí)期?!景鍟浚?824年,維勒實(shí)現(xiàn)無機(jī)物到有機(jī)物的轉(zhuǎn)化 【教師】:越來越多的有機(jī)化合物在實(shí)驗(yàn)室被合成出來,而且絕大部分是在與生物體內(nèi)完全不同的條件下合成的。也就是認(rèn)為,有機(jī)物是通過生物體的生命力來產(chǎn)生有機(jī)物。19世紀(jì)初,當(dāng)時(shí)的化學(xué)家還是認(rèn)為,在實(shí)驗(yàn)室里是不能通過無機(jī)物合成有機(jī)物的?!景鍟坑袡C(jī)化合物的定義 【教師】有機(jī)化學(xué)就是研究有機(jī)化合物的科學(xué),它主要研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備以及應(yīng)用等。根據(jù)對有機(jī)化合物的研究,得知有機(jī)化合物都含有碳元素,覺得多數(shù)還含有氫元素,有的還含有氧、氮、磷、硫等元素。有機(jī)化合物對人類具有重要意義,地球上所有的生命形式,主要是由有機(jī)物組成的?!景鍟浚旱谝徽?緒論 【教師】:通過中學(xué)的學(xué)習(xí),我們知道,化學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的及其變化規(guī)律的科學(xué)。因此,有機(jī)化學(xué)是一門重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論課程。例如,多數(shù)的食物(糖類、蛋白質(zhì)、脂類)、藥物、塑料、汽油、柴油等都是有機(jī)化合物。在垂直于桿件軸線的橫向力,或在作用于包含桿軸的縱向平面內(nèi)的一對大小相等、方向相反的力偶作用下,直桿的相鄰橫截面將繞垂直于桿軸線的軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng),桿件軸線由直線變?yōu)榍€,這種變形形式稱為彎曲((e))。機(jī)械中常用的連接件,如鍵、銷釘、螺栓等都產(chǎn)生剪切變形。所謂桿件是指其長度遠(yuǎn)大于其橫向尺寸的構(gòu)件。線應(yīng)變是指單元體棱邊長度的相對變化量,通常用ε表示。為了更準(zhǔn)確地描述點(diǎn)K的內(nèi)力分布情況,應(yīng)使Δ A趨 于零,由此所得平均應(yīng)力m p 的極限值,稱為點(diǎn)K處的總應(yīng)力(或稱全應(yīng)力),并用p 表示,即 變形與應(yīng)變在外力作用下,構(gòu)件內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力一般是不同的,同樣,構(gòu)件內(nèi)各點(diǎn)的變形程度也不相同。一般情況下,內(nèi)力在截面上并不是均勻分布的。其全部過程可以歸納為如下3 個(gè)步驟:(1)在需求內(nèi)力的截面處,假想地用一平面將構(gòu)件截分為兩部分,任取其中一部分為研究對象。由于整個(gè)構(gòu)件處于平衡狀態(tài),其任一部分也必然處于平衡狀態(tài),故只需考慮A 部分的平衡,根據(jù)理論力學(xué)的靜力平衡條件,即可由已知的外力求得截面上各個(gè)內(nèi)力分量的大小和方向。 內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念構(gòu)件在未受外力作用時(shí),其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間即存在著相互的力作用,正是由于這種“固有的內(nèi)力”作用,才能使構(gòu)件保持一定的形狀。我們把具有這種屬性的材料稱為各向同性材料,如低碳鋼、鑄鐵等。按此假設(shè),從構(gòu)件內(nèi)部任何部位所切取的微元體,
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