《液压与气动技术》课程教学探索

《液压与气动技术》课程教学探索 摘　要：本文通过以培养学生的应用能力为目标, 通过对《液压传动与气动技术》课程的教学内容、教学方法等方面进行了一些改革探索与实践。

关键词：教学内容　教学方法　应用能力

液压与气动技术虽然只是在上世纪60年代后，随着原子能、空间技术、计算机技术等的发展，渗透到国民经济的各个领域，但其发展迅速、应用广泛，是机械设备中的重要技术之一。因而《液压与气动技术》课程在机械专业中的地位也越发重要。

但由于本课程的理论分析与计算较多，如需要分析液压传动系统的工作原理，需要根据负载来选择有关元件的调定压力等，同时一些元件，尤其是动力元件、调节控制元件等结构复杂。学生由于缺少相应的知识储备，所以难以理解和接受，存在畏难情绪，学习积极性不高。

为了改善这一现象，我们在教学中做了相关尝试。

一、在课程的教学目标上，更加重视应用能力的培养，即培养学生识读系统图、能够安装调试和排除故障的能力

理论知识以必须为原则、以够用为尺度进行取舍。同时，教学内容要和生产实际相联系，并且要及时反映最新技术的发展，从应用的角度合理安排教学内容。本课程主要内容包括液压（气压）传动原理、液压（气压）元件(包括执行元件、动力元件、调节控制元件、辅助元件等)、液压（气压）基本回路、典型液压（气压）传动系统等。其中液压（气压）系统的学习是本课程理论、元件、回路学习的集大成者，是可直接应用于工程实际的部分，是学习的重中之重。而这一部分的学习是在对液压工作原理的了解，对液压元件的工作原理、结构组成、应用的认识的基础上进行的，对前面知识的学习扎实与否直接影响到后面的学习。所以在教学中从一开始就要让学生对本课程的知识体系有一个初步的了解，并且在学习过程中要加以渗透、体现。

如在学习液压元件时，不是孤立地去介绍它们的工作原理、应用，而是放在液压系统中去学习。为此精心选择了几个典型回路作为载体，这几个回路分别为：主要进行速度控制的动力滑台液压传动系统；主要进行压力控制的液压机液压系统；主要进行方向控制的汽车起重机液压系统及进行综合控制的注塑机液压系统。一方面让学生明确该元件在系统中的地位和作用，认识到该元件的重要性，从而认真研究其结构组成、工作原理、功用及其在液压系统中的作用，为系统的设计、安装、调试、使用及故障排除打下良好的基础。另一方面随时培养学生的识图能力，以方便应用。在学习过程中还根据需要增加必要的实用知识、实例，使教学内容更多地和生产实践相联系。

二、为了提高学习效率，获得较好的学习效果，在教学过程中根据课程内容、课程资源及学生的理解接受能力和学习习惯，采用行之有效的教学方法

主要有如下方法：

1问题探究教学法

《液压与气动技术》是一门与生活、生产实际联系紧密的课程，从学生有所了解的实例入手，创设问题情境，提出问题，进行探究，解决问题。在此过程中提高学生的学习兴趣，培养分析问题、解决问题的能力，并养成良好的学习习惯。

例如，在认识液压传动系统的特点时，就以公园中常见的旋转木马为例，提出问题：要使之旋转就得需要能量，一般选什么作为动力源，又如何把动力源和设备连接，如何传递能量？提出问题之后，让学生提出方案并加以分析比较，从而得到相对优良的结果。使学生对液压传动的优点和不足之处有更为直观、全面的认识，以便在应用中能够扬长避短。又比如，在认识液压系统的工作原理及组成时，以磨床工作台液压传动系统为例，创设问题情境，提出问题：磨床工作台如何运动？对此运动有何要求？如何来实现？引导学生提出方案，分析其工作原理，并对元件进行分类。认识到一个完整的液压传动系统由四大类元件组成，将所学内容具体化、目标化，则理解透、认识深刻，有利于后面的学习。 2基于现代信息技术的教学方法

现代信息技术的迅速发展为提高学习效率、增强学习效果提供了有效途径。多媒体教学已成为一种有效的教学方法。充分利用多媒体教学既可以提高课堂容量，扩展知识面，又可以对抽象难以理解的内容进行动画、视频演示，方便学生学习，增强学生对知识的吸收。还可以变抽象为直观，降低学习难度，以吸引学生学习，提升学习兴趣。

例如，在学习液压元件时，在实物认识的基础上，拆装元件，认识内部结构。而对其工作原理则采用多媒体演示，象液压泵的吸油与排油，方向控制阀的液体流动方向与阀口通断的关系，压力控制阀如何改变阀口的通断，通过动画演示让复杂的分析简单化，变抽象为具体。把元件的工作过程清楚地展示出来，学生易理解且感兴趣，就能更好的应用。

3训练与实践式教学方法

实验是学生理解、应用理论知识的重要环节。通过实验让学生探索液压元件的实际应用，设计简单的液压回路，培养学生的安装调试和排除故障的能力。我们学校拥有液压气动实验台及模拟软件。液压元件的认识、拆装，回路的连接，性能的验证都可以完成。因此，在学习过程中充分利用了解实验系统，如在学习液压基本回路时，在认识基本回路的作用、组成、工作原理的基础上，把学生带到实验室中去，让学生在试验台上连接相应回路，并进行回路性能的验证，以加强对基本回路的认识。同时也鼓励学生自己设计回路，先进行模拟演示，再在试验台上验证。通过实验训练，使学生具备利用常见液压元件搭接液压系统回路的能力，初步具备液压回路故障的查找和排除故障的能力。

以上是我对《液压与气动技术》教学工作的总结和探索，实践证明，这样的改变是有效的，教学效果有明显的提高，一方面为学生的后续学习打好了基础；另一方面，学生的动手能力、理论知识在实际中的应用能力得到了提高。

在曼哈顿神奇漫画公司总部，《钢铁侠》漫画主编汤姆·布雷夫特对我简短介绍了托尼·斯塔克：麻省理工学院毕业生、明星科学家/工程师、富有的继承人、花花公子、酒鬼。后来，坏蛋绑架了斯塔克，胁迫他为他们制造一种致命武器。结果，他却建造了一件金属铠甲。逃脱后，他幡然醒悟，改进铠甲，自己也从一个自私的天才变成真正的超级英雄。

铁人的速度超过喷气飞机，可举起1000吨重物，闯入重重设防的电脑。像是天方夜谭？当然，布雷夫特说，这才是幻想的魅力，“铁人必须永远走在现实之前，否则用漫画标准他就成化石了。”

1963年，当这个角色最早出现时，军队也在构想自己的“铁人”。同一年，美国陆军武器研究者谢尔盖·扎鲁德尼发表了一份报告，描述他设计的可穿戴机器外衣，它将使穿着者获得绿巨人式的力量，但是当时还不存在实现这个构想的技术。除了少数非军事设计外，真正超能外衣的前景渺茫，直到2000年，Darpa开始为期7年投资7500万美元的机械外骨骼研究计划。那时，少数机械外骨骼支持者认为———包括美国陆军上校杰克·奥布瑟克———技术终于追赶上构想。从1995年起，奥布瑟克就协助推进外骨骼研究。他说，随着感应器日益变得更小，功能更全面，处理器速度加快，他和其他支持者有理由相信机械外骨骼有可能成为现实。

但是Darpa野心勃勃的目标谁看了都觉得不切实。它想要一种神奇的机器，它能让士兵连续几天拖着几百磅重物奔跑，却不觉疲惫；它能让士兵灵活操作通常需要两人驾驭的武器；能够背着两名负伤的战友轻松撤离战场。他们要求这套机械外衣能附带装甲，让敌人炮火对它无可奈何。他们甚至希望它能帮助士兵跳得更高。总而言之，他们想要漫画中的铁人。

启动计划前，Darpa咨询的一些顾问立刻指出他们的构想不切实际。初期负责Darpa铁人计划的康沃尔大学工程师伊夫拉辛·加西亚说，“我询问的人之中，一半对它笃信不疑，另一半认为它根本就是浪费时间、金钱和资源。”那些泼冷水的人并没有错，他补充说，“这确实是一项艰巨挑战。”机械外骨骼将需要一套轻盈的动力系统，能够连续几天提供电能；它还需要小巧强大的人工肌肉；一套复杂的动作控制系统。它还必须行动灵敏、反应迅速。

外骨骼必须成为士兵的机械影子，能够读懂他的一举一动，及时地模仿他的每个动作，即使是毫秒的迟疑也会造成负担，让士兵感觉像行走在水中一样费力。这套机械外衣的感应器必须能够以每秒几千次的速度读懂施加在它全身的每个轻微动作，它的微处理器必须足够强大，能把这些数据及时转换成指令传送给机械四肢，使它们与内部穿着者的行动协调一致。

解决这些问题，琢磨出如何将这一系统装进一台兼具速度、灵敏、力量、耐力的机器，需要一个像托尼·斯塔克式的天才。但是，这个人并非武器设计者，而是一个以建造机械恐龙为职业的人。 史蒂夫·雅各布森的简历丰富多彩。过去35年里，他的作品包括一只80吨重的机器恐龙，贝拉吉奥赌场的喷泉。可是，他本人看上去更像一位和蔼可亲的教授而不是科学狂人。他高个子、宽肩、腰板笔直、灰白头发。在介绍XOS前，他先领我去参观他所谓的“恐怖隧道”。从外面看，很容易被人当做牙医诊所，但这个洞穴式的房间其实是萨科斯公司总部，也是犹他大学工程学院的研发部。他经常在这里教学。虽然曾经为不少出名挑剔的顾客造机器人———他暗示迪士尼公司和美国军方一样苛刻———在心里雅各布森仍然是一个学术研究者。他把自己的头脑叫做能一起玩耍的朋友，他似乎更关心问题的解决，而不是解决方案最终的应用。经过一个会打乒乓球的人形机器人后，他停留在一对会唱歌的机械犀鸟面前。它们是为当地一家酒店建造的。难度在于让它们的动作栩栩如生，宛如真鸟。他说，“我们只接我们想做的活，因为它们能引起我们的兴趣。”

他侃侃而谈，话题从工程学转到节能生物系统（用胡萝卜为动力的人！）他的健谈可能给人误导。实际上，他是个喜欢保密的人，很少接受媒体采访，甚至不愿意泄露他的年龄。参观的时候，他指着一个无人操作小型地面车辆（外骨骼腿部的一种新设计）兴奋地讲解起来。末了他叮嘱我不要在文章中提到这东西。我想他的顾虑可能因为好多个项目由军队资助，另一方面，他也像个不愿意透露太多秘密的魔术师。

萨科斯的研究项目———也包括假肢和纳米马达———似乎五花八门，毫无规律。但是，伊夫拉辛·加西亚说，正因为兴趣广博，使雅各布森成为接受外骨骼挑战的最理想人选。他在软件和机械工程方面都已证明自己的能力，更难得的是，他还能根据需要不断发明新东西。“他能自己设计传动装置；能设计控制系统；能设计一台机器和它的所有零件。”加西亚说。这样的全能天才绝对是设计XOS所需要的。

“设计像外骨骼一类东西时，”雅各布森说，“有25个亚系统，完成它们才能继续下一步。虽然两大主要设计目标是力量和耐力，但是，它还必须能干75样不同的事情。”在他设计的所有机器人中，XOS由于挑战最大，问题最多，显然是他最喜欢的作品，他视之为自己的“儿子”。“其他的都没有如此宏伟的目标。其他的都不需要如此完备独立的系统，不需要达到这样的力量、速度、耐力和灵敏度。 2000年，萨科斯申请Darpa投资。雅各布森认为他找到了Darpa悬赏解决问题的答案。这个问题是如何让操作者与机器人互动。为证实自己的直觉，雅各布森请公司摄影师乔恩·普莱斯和他的女儿一起帮他做个实验。

这个实验让普莱斯扮演外骨骼，他的女儿扮演内部操作者。她背对父亲，站到他脚上，她的脚趾压在他的脚趾上。他们握着手帮助平衡。她开始朝前行走。普莱斯的任务就是和女儿保持同步，让自己的脚始终保持在她脚下。几分钟后，他们的行动宛如一人。他女儿完全掌握决策———走多快，什么时候转弯———普莱斯只是一步一步地努力模仿她。

该演示向雅各布森证明，只需要几个接触点———比如脚和手———一台聪明的机器就能明白绑在它身上的操作者的动作意图，并配合行动。理论虽然简单，实践却相当困难。在完成XOS的过程中，雅各布森和他的小组重新设计了微型传动装置，改进了压力感应器，发明了更高效的液压阀门，甚至设计了机器人的铝脚板。但是，被设计者叫做“扫清道路”的控制系统才是把所有零件整合一体的关键，是把他设计的又一个机器人提升到“超人外衣”的核心。曾亲身试穿XOS的奥布瑟克完全赞同：“稍微负重，人体就很容易疲劳。”但是，XOS的控制系统让人体负担减轻到接近零。

正是这个控制系统使演示操作员詹姆森能连续50次举起200磅杠铃，心率却不加快。当他从架子上拉下杠铃时，手上的感应器立刻检测到扭矩的变化。假如没有外骨骼帮助，感应器将显示，他每只手试图拉下100磅重量。但是，雅各布森解释说，该系统的目标是让这些感应器感受的压力接近于零，如此才能让XOS发挥作用。

那些手上的感应器以每秒几百次甚至几千次的速度把测量到的数据传给中央处理器。这一系统把数据输入一系列计算外骨骼手臂、腿和背部方位和运动的公式。最终认识到詹姆森想要把手放下，计算出要模仿他的动作，每个关节内的每条人工肌肉需要如何运动。詹姆森从未感到一点儿负担，因为在他真正用力前，系统已经指挥机械手臂代为拿下杠铃。在举动练习后，他卸下XOS，毫无喘气迹象。我问他感觉如何。“很好，”他说着耸了耸肩。

詹姆森演示的XOS大约是第4版。雅各布森带我参观一个房间，里面，前3套机械外衣原型像木偶一样挂在架子上。让我立刻联想到铁人的“装甲厅”———斯塔克保管他的铁甲衣的房间。第一件机械衣建造于2002年，没有动力。萨科斯小组建造它的目的，是证明外骨骼能像人体一样自如行动。雅各布森把一名工程师绑在衣服内，让他尝试各种复杂动作，比如踢球、跑步、爬进汽车驾驶室。通过这一系列实验，他们证实在恰当的地方采用了恰当关节。

让这些关节以恰当的速度和力量开合则比较困难。2003年，萨科斯开始用水压驱动传动器做人工肌肉。这一方法并非他首创。事实上，另一位外骨骼研究者认为，XOS对水压装置的依赖最终将导致它的失败。这位不愿透露姓名的工程师没有亲眼见过XOS，只是在YouTube上见过一个新闻短片。他说，水压装置太耗电。他认为，电传动器比较好，因为它们消耗能量与行动相符。但是，雅各布森不耐烦地反驳了这种批评。“你喜欢你的汽车刹车吗？你是否希望你乘坐的飞机着陆系统正常工作？它们都是水压的。”之后他又补充说，他已经解决了能量浪费问题。但是他不愿解释细节，只是说萨科斯重新设计了控制液体流动的阀门，使之只在需要的情况下才启动，所以在机械衣运动的情况下才消耗能量。

虽然在举重项目上令人刮目相看，XOS并没有达到Darpa的全部目标。它不能使你腾空灌篮，不能帮你跑得更快，还不能把你变成赫拉克勒斯（大力神）。但是，奥布瑟克说，Darpa当初的目标之一就是看它开列的愿望清单上是否有一项能够实现。在3个参加该项目的团队中（萨科斯、奥克里奇国家实验室和加州大学伯克莱分校），XOS于2005年脱颖而出，最接近五角大楼构想的，成为美军批准进入下一阶段研究的全身外骨骼。萨科斯已经获得陆军1000万美元经费，覆盖两年研究。

詹姆森再次穿上XOS，演示放松锻炼。我看着这套150磅重的机器外衣像影子一样模仿他的每个动作，而它们之间只有6个关节互相接触，想象到秒在每个感应器和中央处理器之间流动的海量数据，眼前的情景精彩程度不亚于《钢铁侠》影片中的特效。我几乎忍不住设想詹姆森飞身冲破房顶。但是，这不可能发生。要冲出洞穴，首先得切断连接XOS的电线。 外骨骼研究者的世界狭小、秘密、不乏明争暗斗。虽然，可能并不了解对手装置的工作原理，仍然会不失时机地冷嘲热讽。最常见的攻击方法是，“你问他打算怎么提供动力。”XOS和美国实验室中其他两套比较领先的外骨骼试图从不同的角度攻克这个难题。雅各布森决定，首先建造一套相当能干的衣服，然后再钻研如何给它提供4至24小时动力（Darpa提出的最低动力要求）。在我所见的所有演示中，詹姆森和XOS都连接着一个水力泵，通过它从外部电源获得电能。这套衣服可以用电池驱动，但是每次只能工作40分钟。另外两位外骨骼研究者———麻省理工学院的休·赫耳教授和加州大学伯克莱分校的哈马甬·卡兹鲁尼———已经开始解决动力问题。

赫耳正试图建造一台脚力驱动的机器，尽可能节省能源———启动时只需2瓦特，相当于便携收音机的耗能———但却能支持穿戴者所背负80磅重量的80%设计由于会影响穿着者的步态，穿上后消耗能量比没有穿时略多。但是，赫耳相信，在不久的未来，他能够改进机械结构，让机器最终帮助节省而不是消耗穿着者的体力。最终，他设想这套装置被用于娱乐，周末时，人们穿着它去爬山，奔跑一天也不觉得累。如果说赫耳的设想还比较遥远，卡兹鲁尼则向我暗示，在解决动力方面，他已经走到一半。

卡兹鲁尼说他的“人载重器”（HULC）下肢外骨骼可以连续工作20小时。它使穿着者能背负100磅重物，但却少消耗15%的氧气。

卡兹鲁尼的装置还不能对外演示。他只肯透露该系统的原理类似混合动力汽车。混合动力车转化刹车产生的能量用于给电池充电。HULC利用步行者换脚时地面传回的能量。行走这一动作本身就足以产生源源不断的动能。他已获得国家标准和技术学院提供的200万美元经费，用于改进系统。最终，HULC将帮助有行动障碍的人恢复行走。“这不是一台战争机器，”他说，“我们的机器可能替代轮椅。”

XOS最有力的竞争者也是一台医疗设备，但是位于太平洋彼岸的日本。2004年日本机器人专家山海嘉之创建了一个叫Cyberdyne的公司（和**《终结者》中导致机器人革命的公司同名），推销他的全身机械外骨骼HAL-5它没有采用XOS式的压力感应器，而是把感应器附着到穿着者身上，接收他（她）的肌肉信号，以确定他的行动意图。这套机械外衣的控制系统能够学习、模仿穿着者的自然姿态。这意味着，至少需要30分钟时间，两者才能协调一致———不能指望一穿上就行动自如。但是，HAL-5的主要用途是康复治疗辅助工具和护士的助手，所以半个小时的培训时间不构成问题。穿上这套电池驱动的大力服后，护士们能轻松抱起粗壮的病人，仿佛抱小孩一样轻松。山海嘉之已开始将HAL-5出租给顾客。 在《钢铁侠》漫画中，超级英雄被打倒，躺在敌人老巢的地板上，头盔内的显示器向他通报糟糕消息———电快用完了。但是仍然还有希望。他把手指插进混凝土地板，找到一条电线，迅速完成充电。

不幸的是，在现实世界，外骨骼充电要麻烦得多。因此，战场上的第一个XOS甚至可能是连接电缆的。奥布瑟克设想，这个原始版本更可能是一名工兵而非战士。连接上军舰或军车上的电源后，XOS可帮助一名士兵迅速从装载重武器的直升飞机上卸货，或者修复履带断裂的坦克。虽然美国陆军希望在2009年前，在战场上实验有线版的XOS，雅各布森和同事们仍在紧张研制自带电力版。

今年夏天，萨科斯将和一家引擎设计公司合作，开发一台能够连续几小时给XOS供电的发动机。此外，雅各布森不愿透露更多。他更愿意谈论另一个更有意思的挑战———与其建造强大发动机，不如减少XOS的能源胃口。

雅各布森给我演示了一台新的节省能量的机械腿，它模仿人腿驱动方式设计。行走时，我们的髋部产生了最大部分能量，当腿超前迈时，膝盖和其部位的小肌肉完全放松，确保我们的脚落到地面理想的位置。这种自由摆动技巧相当节省能量。卡兹鲁尼和赫耳已经把它设计进各自的下肢外骨骼中。雅各布森正将它设计进未来版本的XOS“下一步，”他说，也许在几年后，“将实现用1至3马力实现行走的目标。”此时只需要一个便携电池组就能提供持久动力。

雅各布森把今天的版本看成一个基础模型，最终它将改造成各种版本，执行不同任务，无论是在医院里还是战场上。未来的模型甚至可能完全自动。“你走出去，告诉它，‘你自己走去那幢大楼吧，因为我懒得走’。”

后来，走过萨科斯公司大厅时，我看见平板电视上正放映用动画片描绘的未来XOS在一个片段中，穿着XOS的士兵肩扛导弹，飞身跳过高墙，甚至能做优雅的后空翻。虽然包裹在机械骨骼中，他们看上去像橄榄球侧卫一样灵活。他们看上去像铁人。

2008年山东省初二下学期期末考试物理试卷

（答题时间：60分钟；满分：100分）

一、选择题（每小题3分，共33分）每个题中只有一个符合题意的选项，请将符合题意的选项前面的字母序号填在下面的表格内。

1．在物理学中，牛顿第一运动定律是用什么方法获得的

A．单纯的实验方法B．单纯的推测方法

C．数学推导的方法 D．实验加推测的方法

2放在水平桌面上的电视机，受到彼此平衡的力是

A．电视机受到的重力和桌面对电视机的支持力

B．电视机受到的重力和电视机对桌面的压力

C．电视机对桌面的压力和桌面对电视机的支持力

D．电视机对桌面的压力和桌子受到的重力

3某农户生绿豆芽时，将绿豆倒入盛水的容器中，发现成熟饱满的绿豆沉入水底，干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上，产生这一现象的原因是

A沉底的绿豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的绿豆受到浮力大于重力

B沉底的绿豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的绿豆受到浮力等于重力

C沉底的绿豆受到的浮力大于重力，漂浮在液面的绿豆受到浮力等于重力

D沉底的绿豆受到的浮力等于重力，漂浮在液面的绿豆受到浮力小于重力

4下列说法中正确的是

A机械效率越高，机械做功一定越快 B做功越多的机械，机械效率一定越高

C功率越大的机械做功一定越多 D做功越快的机械，功率一定越大

5能够说明组成物质的分子，处在永不停息的运动之中的事实依据有

A将一杯芝麻与一杯黄豆混合后体积只有一杯半

B每到第四节课，坐在教室里就能闻到厨房飘来的阵阵饭香

C先后向一端封闭玻璃管中注入等量水和酒精，充分混合后酒精和水总体积变小

D用力压两个表面光滑的铅块，铅块会黏到一起

6在下列估测中，基本符合实际的是

A一个中学生的体重大约为50N B．一只鸡的质量大约为50kg

C．人体的密度大约为10 ×103 kg/m3

D．一个中学生站立时，对地面的压强约1千帕

7．有一种用塑料或橡皮制造的挂衣钩，中间是一个空的“皮碗”，如图1所示，可以把它按在光滑的墙或玻璃上，在钩上再挂上几件衣服也不会掉下来，这是因为

A墙对它有吸力 B玻璃对它有吸力

C衣钉对墙或玻璃有附着力 D大气压的作用

8．如图2，小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中，体积会逐渐变大，则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是

A．浮力不变，压强不变 B浮力变小，压强变小

C．浮力变大，压强变大 D浮力变大，压强变小

9请将地球、银河系、太阳系、太阳按尺度大小由小到大进行排列，其中排列正确的是

A地球、银河系、太阳系、太阳 B太阳、太阳系、地球、银河系

C地球、太阳、太阳系、银河系 D．太阳、地球、银河系、太阳系

10在图3所示的简单机械中，属于费力杠杆的是

11．在苹果从树上落向地面的过程中，下列说法正确的是

A．苹果的势能增大，动能减小 �B．苹果的势能减小，动能增大

C．苹果的势能不变，动能增大 �D．苹果的势能不变，动能减小

二、填空题（每空2分，共30分）

12生物课本上对血压做了如下定义：“血液在血管内向前流动时对血管壁造成的侧压力，叫做血压……健康成年人收缩压正常值的变动范围为12Kpa～187KPa…”这里“血压”的“压”是指的_______（选填“压强”或“压力”）。

13假期，小明帮爸爸干农活，他们沿着小路拉车，爸爸用400N的力水平向南拉车，小明用200N的力水平向南推车，这二个力的合力大小是 N，合力的方向是 。

14两小滴水银靠在一起，就变成一大滴水银，这说明水银分子间存在_______力，水银不易被压缩，这说明分子间存在______力，酒精和水混合后总体积会变小，这说明分子间有__________。

15如图4所示，机翼上方的形状为曲线，下方形状近似于直线，则在相同时间内，机翼上方的气流通过的路程比下方气流通过的路程________，因而，机翼上方空气流动速度比下方流速_______，机翼上方受到大气的压强比机翼下方受到的压强______，形成的压强差使飞机获得竖起向_____ 的升力。

16在图5中，A装置是___________滑轮（选填“定”或“动”）。若用30牛的拉力将旗帜匀速提升10米，则拉力所做的功为____ _______焦。

17一台液压机小活塞与大活塞面积之比为1：20，如果在小活塞上加15N的力，则在大活塞上可以产生 N的力。

18在水平地面上，用60N的水平拉力拉重100N的木箱，使木箱沿拉力方向前进3m，拉力所做的功等于 J，重力所做的功等于 J。

三作图实验题（19题3分，20题7分，3题5分，4题4分，共19分。）

19在图6中，画出作用在“开瓶起子”上动力F1的力臂和阻力F2的示意图。

20 妈妈在做菜时问小刚，你知道花生油的密度是多大？

（1）小刚想，花生油是油类，它的密度应该比水小，于是他滴了一滴油在水中，发现油浮在水面上，由此可以证明他的猜想是 的。

（2）到学校后，他做了如下实验：先用调好的天平测出烧杯和花生油的总质量150g，然后将一部分花生油倒入量筒中，再测出剩余花生油和烧杯的质量为1076g，读出量筒中花生油的体积，如图7甲所示，最后算出花生油的密度，请你将测得的结果填入下表。

烧杯和花生油的总质量（g） 烧杯和剩余花生油的质量（g） 量筒中花生油的质量（g） 量筒中花生油的体积（cm3） 花生油的密度（g/ cm3）

150 1076

（3）图7乙是他在实验结束后整理器材的情景，其中操作不规范的是____________。

21小明和小华合作做“研究杠杆平衡条件”的实验

（1）实验时，小明先调节杠杆在水平位置平衡，你认为这样做的好处是 ______ 。

（2）小华将四个重力均为05N的钩码挂在杠杆左端后，又将弹簧测力计钩在杠杆A处的细线上（如图8所示）。要使杠杆在水平位置平衡，且弹簧测力计的示数最小，则小华应沿 _________ 方向拉弹簧测力计在此情况下，小华读出弹簧测力计示数为42N小明和小华对实验数据分析后得到的结论是：在误差允许的范围内，动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。你认为他们这样就得出结论是否合理？ ____________ ；

简述理由： __________________________________________________________。

22某同学用如图9装置测定滑轮组机械效率，在实验前，请你帮他猜想该装置中可能影响其效率高低的主要因素有哪些？（要求写出两种即可）

猜想（1）

猜想（2）

四、计算题（23题9分，24题10分，共19分）

23 如图10所示，某工人利用滑轮组提升矿井中质量为42kg的重物，用250N的水平力匀速拉动绳子，在10s内将重物提升5m至井口（取g=10N/kg）。求：

⑴ 工人做功的功率。

⑵ 该滑轮组的机械效率。

24．小亮在学习了“浮力”之后，做了一个观察鸡蛋悬浮的实验，主要操作步骤如下：如图11所示，先在水平桌面上放置一个底面积为100cm2的圆筒形容器（厚度可忽略），向容器中注入10cm深的水，再取一个鸡蛋，称得其质量为55g,将它轻轻放入水中，发现鸡蛋沉至容器底部，此时测得水面升高了5mm，然后，向容器中加食盐并不停地搅动，直到鸡蛋恰好悬浮起来为止，请计算：

（1）容器中放入鸡蛋时，水对容器底部的压强是多大（g=10N/kg）。

（2）当鸡蛋悬浮起来时，盐水的密度是多少？

参考答案

一、选择题（每题3分，共33分）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

答案 D A B D B C D D C B B

二、填空题（每空2分，共30分）

12压强。

13 600，向南。

14引，斥，间隙。

15长，大，小，上。

16定，300。

17300N。

18180，0．

三、作图实验题（19题3分，20题7分，3题5分，4题4分，共19分。）

19说明：全对得3分，只画对1处得1分。

20（1）正确或对（2）424；53；08（3）用手直接拿砝码

21（1）便于测量力臂。（2）竖直向下，不合理，仅依据一次测量数据得出结论没有说服力。

22 （1）动滑轮重力可能影响滑轮组的机械效率。

（2）摩擦及绳重可能影响滑轮组的机械效率。

（3）提升物体的重力可能影响滑轮组的机械效率。

四、计算题（23题9分，24题10分，共19分）

23 解：⑴ 工人做功的功率： ＝ 250W┄┄┄4分

⑵ 滑轮组的机械效率： 84%┄5分

答：工人做功的功率为250W；滑轮组的机械效率为84％。

24 解：（1）P=ρ水gh=10×103㎏/m3×10N/㎏×015m=15×104Ρa┄┄┄3分

（2）V蛋=Sh=100㎝2×5㎝=5×10-4m3┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2分

∵鸡蛋恰好悬浮┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1分

∴V排=V蛋=5×10-4m3┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1分

由F=ρ盐水g V排得┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1分

ρ盐水=F/g V排=G/ g V排=m/ V排=0055㎏/5×10-4m3=11×103㎏/m3┄┄┄┄┄┄2分

答：容器中放入鸡蛋时，水对容器底部的压强是15×104Ρa 当鸡蛋悬浮起来时，盐水的密度是11×103㎏/m3

　　每个人都曾经去过健身房，去到健身房锻炼身体可以让自己陶冶身心，而且健身房也有很多的运动项目。下面就跟着我一起来看看吧。

　　健身房十大必做健身项目

　TOP10、平衡板

　上榜理由：锻炼人的平衡能力，不给呼吸器官增加负担，热门的塑形课程。用最简单的器械帮助把握肌肉的用力方向，提高控制力，对腰部和大腿这两个关键部位的塑造很有帮助。平衡板是一个可晃动的木板，可以用于训练病患者的平衡功能，通常面板长度为60～180厘米，宽度是60～90厘米;面板距地面高度10～16厘米，有上面的面板和下部的弧形板两部分组成，有的平衡板下部为一个半球，这种平衡的把握比较难。

　TOP9、杠铃操

　杠铃操是一项非常快的瘦身运动，一个小时的杠铃操课能够让男性消耗556卡的热量，女性消耗到390卡的热量。因此，它是瘦身减肥的热门课程，自然排行榜上肯定不能少了它。

　有氧杠铃操在英文中的含义是“身体充电”，课程选择适当重量的杠铃，配以节奏感强的音乐，在减友们的呐喊声中不断为自己注入活力。它把杠铃负重和 健身操 进行了组合。强度虽低，但十分有趣。

　每个人可根据自己的身体情况来选择不同重量的杠铃片。锻炼的主要动作是把杠铃在胸前反复上下举动，然后举过头顶放在后背，在身后重复举上举下。通常杠铃操都使用一个标准化的训练 方法 ，进行一系列的自由负重练习，可以让训练者从群体杠铃训练中获取更多的激情。

　TOP8、swithing

　上榜理由：在欧美已经颇具人气，北京人正在学习。8~15个人一起和教练做游戏，“玩”遍10部器械，从肌肉锻炼到心肺功能锻炼都涉及。10部器械的设计基于人体解剖学和生理学，模拟日常做的动作，比如拉、推、上举、下蹲等，有顺序地刺激僵硬的肌肉和关节。

　在器械中间加上有氧训练站，强调腹部中心的稳定性和稳定肌肉的加强;以站姿训练为主，减轻对脊柱的压迫;多人互动，分组训练，器械训练区、集中训练营、有氧训练站配合进行，充满乐趣。

　TOP7、搏击操

　上榜理由：强调瞬间爆发力，宣泄情绪，快速瘦身，帅气而且动感十足。一节完整的有氧搏击操会消耗(通常1个小时)600卡的热量。

　有氧搏击操融合了 拳击 、空手道、 跆拳道 、中国功夫，甚至一些舞蹈动作，速度和节拍都比较劲爆。在挥拳、出腿、呐喊中，边发泄边瘦身。运动者需仿效拳击选手，保持灵活的下肢移动及敏捷的左右挥拳，在课程中不断重复高频率的拳击、踢腿动作。

　有氧搏击操健身者在伸展拳脚时，要求速度和力度的完美结合。所以，在直拳、勾拳、摆拳、正踢、侧踢、侧蹬等搏击动作中，身体的侧腰、腹部、大腿、手臂、肩背等区域的每一块肌肉都参与了运动，而且发力要求迅猛、有爆发力，所以身体的弹性、柔韧性及灵敏度都得到了提高。

　TOP6、踏板操

　上榜理由：突然从美国就流行过来了，在踏板上玩身体跳跃和旋转动作，对于下肢缺乏锻炼的人很适用。

　踏板操是一项中等强度的运动，它把体能测试中的台阶练习与 健美操 的动作和步伐结合，放在特制踏板上完成。踏板通常长100厘米，宽35厘米，高8厘米。踏板的高度根据运动水平、踏板技术、膝关节的弯曲度调节，健身者可以有效主动地控制运动减肥的有效强度。踏板操的最基本动作就是上板、下板，臀部肌肉可以得到充分的按摩，对于长期坐着工作的人特别有好处，在改善大腿形状的同时可以使臀部更加紧致结实。通过各种踏上踏下带有转体和跳跃的动作，达到心肺功能的锻炼。在重心的移动过程中，腰腹可以得到有效锻炼。

　踏板操是一项中等强度的运动，它把体能测试中的台阶练习与健美操的动作和步伐结合，放在特制踏板上完成

　TOP5、动感单车

　上榜理由：源于美国的热门 健身运动 。灯光、节奏音乐，模拟户外视觉效果。每45分钟课程可以消耗500卡热量，激情活跃、动感十足，对于腿部减肥尤为有效。

　在教练的煽动下，容易进入运动状态，调动起高昂的情绪。单车虽然固定在地板上，但是车把、车座、蹬板的位置都可以进行调节，从而适合各种身材的人进行练习。随着音乐节奏的感染以及脚上重量的调节，可以模拟在各种环境下骑车飞驰的感觉。

　TOP4、肚皮舞

　上榜理由：充满欢乐的肚皮舞，能增加人体的韧性和柔软度。舞步自然，很容易学习，不需要严格的训练。妩媚、娇柔，充满女性美的柔体舞蹈，今年大出风头。

　肚皮舞的阿拉伯原名为“RaksSharki”，指东方之舞，因此又称“东方舞蹈”。作为一种优美的身体艺术，肚皮舞通过骨盆、臀部、胸部和手臂的旋转以及令人眼花缭乱的胯部摇摆动作，塑造出性感柔美的舞蹈语言。它是一种全身的运动，可以让你的腿部、腹部、肩膀以及颈部都得到充分的活动，提高身体的弹性和柔韧性。

　肚皮舞的阿拉伯原名为“RaksSharki”，指东方之舞，因此又称“东方舞蹈”

　TOP3、普拉提

　上榜理由：专门针对减脂和理疗康复的最科学项目，讲究控制、拉伸、呼吸，对腰、腹、臀等重点部位进行塑造。轻缓的动作，效果却能深入身体的内部，把身体练得修长秀美。

　普拉提训练会使人拥有强壮的中心力量。通过对身体核心部位的锻炼，脊柱变得柔软而有弹性，在美化形体的同时加强肌体器官的功能。训练中肌肉变得修长平滑，动作都着重于“伸展、拉长”，强调静止中的控制过程，遵循”低强度多次数“的方式，令肌肉充满弹性而不加大围度。

　TOP2、 拉丁舞

　上榜理由：没有国际标准舞中的拉丁“学院气质”，它结合了古巴、巴西、西班牙，纽约以及印巴等风情，刚柔并济，热辣火爆，风情万种。在健身房和拉丁酒吧几乎爆棚。

　拉丁舞在腰腹为中心的扭摆中发挥个人想象，跳出大胆、热情、奔放、性感的感觉。其中手位、脚步，扭动方式和幅度没有死规定，每个人都能跳出自己的风格。

　TOP1、 瑜伽

　上榜理由：把瑜伽排在第一位，实在不是我的意思。这个名词在健身领域出现的频率实在过高，看得人厌烦。不过没有办法，受到媒体的吹捧，如今又有铁杆瑜伽迷的坚持，在大小健身馆，都看得出它的火热劲儿。在一项小调查中，当提问者提到“瑜伽”这个名词，几乎没有人不知道;钻研减肥方法的人，没有人没试着练习过。体位法、呼吸法和冥想的结合，使得它不仅仅是冥想、打坐或者高难度的柔体动作，更是精力集中于内心世界、通过意识来引导行为的自然保养科学。

　从古印度发祥并流传发展至今，瑜伽被演绎到极致。各种流派汇集在北京，争创新名词。高温、绳索、流水等瑜伽都是在肢体的舒展、拉伸、扭转、平衡中，循序渐进地锻炼骨骼、肌肉、韧带以及调理内脏器官，完全同源。

健身房运动的分类

　(一)全身性

　属综合性训练器械;可供多人同时在一个器械上进行循环性或选择性练习。这种健身器械体积较大，功能较全，价格不菲，适合健美中心、康复中心及机关或学校健身房使用。应该说明的是，诸如多功能跑步机虽属全身性的健身器械，但它只是在单功能跑步机的基础上增加了划船、蹬车、俯卧撑、腰部旋转、按摩等功能，所以体积并不很大，同样适合家庭健身房。

　(二)局部性

　多属专项训练器械，结构小巧，占地1平方米左右，多数能折叠，有的还兼具趣味性。其功能相对单一，主要侧重局部肌群的锻炼。此类器械既有以配重砝码、液压拉缸为重载的力量型，也有以自身为动力的非力量型，无需拆装组合。有的还配有时间、速度、距离、心率等电子显示装置，使锻炼者可以自己掌握运动量。因此，颇受健身 爱好 者的青睐，是家庭健身房的"主角"。

　(三)小型器械

　体积虽小，可锻炼价值并不低。以可调式哑铃为例，它不仅适合不同年龄、性别和体质的人进行练习，而且可以使全身各部肌肉得到锻炼，更是健美爱好者的必备器械。再比如弹簧拉力器，轻便小巧，价格低廉，既便于存放，又易于携带;同样能达到健身强体的目的。而像健身球一类的小型健身器，、则最适合中老年人使用。

健身房运动常见的错误

　有氧健身器

　经常进行有氧运动对健康大有好处:降低患肥胖症和糖尿病的风险，强化心血管系统，还有可能避免老年痴呆症的发生。而问题在于，很多人在日常运动时，要么是器械操作方法有误，要么是锻炼的节奏不对，并没有获得运动的最大好处。

　比如在使用椭圆机的时候把阻力设的太高，那除非倚在机器上借力，否则你会感到很不舒服。"因阻力设定太高而耸肩驼背外加使劲抓住扶手根本是在欺骗你的身体，此时你的身体不呈直线，很容易损伤脊柱、肩膀和手肘。"努力挑战自我固然能达到足够的运动强度，但并不是说用自然一些的踏步节奏、轻点儿握住把手就没这样的效果，其实任何器械都是如此。

　迈阿密普里蒂金(Pritikin)疗养中心健身指导斯考特·丹博格(Scott Danberg)建议，想要增加使用椭圆机时的运动难度， 你可以用一只手轻轻扶着，另一只手呈放开的状态，时不时交替一下就行了。至于那些书或视频，还是留到运动完了再看吧，这样你才能全神贯注于自己的动作。

　而在有氧运动器械上耗时良久也只说明了你不够卖力。一家运动品牌的培训专家兼独立健身顾问莎拉·海利(Sara Haley)建议说:"增大强度、缩短时间，能砍掉你平常花在锻炼上的一半工夫。" 尝试把不同的运动混合起来做，如果你是跑步机的死忠党，那就加点儿高强度器械运动，比如划船机或者爬梯训练器(Jacob's Ladder)。这些器械能让有氧运动的效果更棒，因为你锻炼到了更多的肌肉群，燃烧了更多卡路里。

　"在用侧滑练习板(Ulatraslide)和踏步机一类的水平运动器械时，各个运动平面都用到，也能防止对同一肌肉群练个没完没了。"海利说。让你的锻炼方式多样化，能保证训练到所有肌肉。

　太重、太轻、太快

　许多人练习举重时都对重量的选择判断失误。男性往往选的过重，而女性由于害怕练成肌肉发达的样子又总是挑轻的。但近几年研究表明，想长肌肉，并不是非要用很重的杠铃不可，如果方法正确，轻一些的杠铃也同样有效。健身教练建议选用第一次能举30次，停顿一下后只能再举起15次那么重的杠铃。举够目标次数时，你应该在想"接下来呢"，而不是在达到目标那一刹那累得一塌糊涂，只想着"我的天呀，终于做完了"。这样既能让你免于受伤，又能让你体会到能量燃烧的感觉。健身俱乐部为健身房提供了专业的高端客户vip快速健身课程，为俱乐部带来新的利润增长点，低投入高。

　从本质上来说，要得到最佳的阻力训练，确保动作正确是再重要不过的了。姿势不正确，平衡就容易被破坏，这样你的身体就承受了不必要的负担。

　用正确的方式举重能改善你的整体姿态。"一般来讲，姿势欠佳的人的肌肉不是太松就是太紧，"丹博格教练说，"如果举的时候不考虑动作，那你就是在训练难看的体态。"

　海利教练则说，做慢点儿没问题 ，很多种运动都是慢动作更难做。"在做二头肌训练 时试着慢点儿放下手臂，"她说，"控制关节活动度的动作往往更难，因为确保所有肌肉的全程参与。" 举重小窍门:后背给力，挺胸抬下巴，收紧核心肌肉群。

　丹博格教练说，在健身房里，谁不注意自己的核心肌肉群一眼就能看出来，他们在健身房的姿势就如同站在自家厨房台子前面一样。

　身体中央的肌肉群是全身运动的基点，核心肌肉群包括从胸部以下到臀部以上的全部区域，并非仅指腹部肌肉。而且，强化核心肌肉群还意味着要注意腿部以及整个背部 。

　强壮这些肌肉可以提高其他一切运动能力。很多人只在做腹部运动的时候才注意收紧腹肌，比如仰卧起坐，或是在腹肌练习器上。这固然不错，但如果在仰卧举重、背肌牵拉和推蹬训练时也能收紧腹肌，那会大大增加身体稳定性并降低受伤的风险。

　负责的教练应当告诉他的客户，永远要以"即刻行动的姿势"(sport-ready position)进行锻炼:就是说如果有人朝你扔球，你的站姿足以让你立刻移步。膝盖微弯、腹部收紧，你的体态马上就不一样了，你能感觉到浑身上下都在进行着锻炼。

　人们总是不惜一切代价追求发达的肱二头肌和界限清晰的漂亮腹肌，却忘了那些小的或是看不见的肌肉群，比如关节周围的肌肉。

　很多人喜欢把目标锁定在较大块的肌肉上，它们确实非常重要，我们要靠它们来运动。但我们同样应该关心如臀部和肩膀周围的稳定肌群，锻炼这些肌肉有助于改善我们的动作，进而让我们在锻炼时能做的更多。

　海利教练建议人们应当注意那些内在的、看不见的肌肉，比如控制排尿的肌肉群。凯格尔健肌法(Kegel exercises)--轮番收放骨盆底部的肌肉--就是针对这些深层肌肉的训练。这些骨盆底肌肉早就被证明有助于女性在分娩过程中顺利产出婴儿，同样有研究认为，锻炼这些肌肉可以提高男性性功能，并且对克服两性皆有的失禁问题均有帮助。

　所以，这类锻炼法应当加入到人们的日常健身策略中去，男女都是。

　如果你是个健身房新手或者不经常锻炼，刚开始的时候务必慢慢来。海利说，有些人一开始去健身房就摆开架势准备足足运动一个小时，听着挺吓人，也很难坚持下去。实际上，每天活动半小时，一周坚持3天以上足矣。"

　而且，连这30分钟也都可以分开进行，像每天3次，一次10分钟这样锻炼。"你可以早上跑15分钟步，晚上下班后再做做仰卧起坐和俯卧撑。"海利说，"像我们这些特别喜爱运动的人也可以这么做。我更乐意每天锻炼一小会儿，而不是一口气全做了，接着两天动也不动。"

　同理，一开始尝试新动作或新项目时，先悠着点儿没错，因为新动作需要新的肌肉神经协同合作。"新的协调系统往往需要更多肌肉参与其中，对平衡感和灵活度的要求也更高。"丹博格说:"突然承受了很多新的生理负荷时，缺乏力量的肘关节、手腕、肩膀和膝盖会很容易受伤。"

　这个建议特别适于要用到健身球、实心球或肌肉牵张(如弹跳与投掷)一类的运动 。只有良好的平衡感和协调性才能保护你不易受伤。

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