欧姆定律变化量

欧姆定律变化量（精选8篇）

欧姆定律变化量 第1篇

第3节 能量守恒定律

说课稿

沈天留

本节课的设计，教材继续沿用了前几节的课程模式，先由生活中的实例引出研究问题，然后用实验加以证实，让学生接受这个物理事实.接着再从理论上推导、证明，从而得出结论.这节课教材是从生活中骑自行车上坡的实例入手，引出动能和重力势能在此过程中是在相互转化的.接着通过实验来证实这个转化过程中的守恒结论.最后提出了自然界中最普遍、最基本的规律之一能量转化和守恒定律.机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础.各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在整个物理学中，是物理学的基本规律之一.能量守恒定律是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学和动力学知识的进一步综合和展开的重要基础.所以这一节知识是本章重要的一节.机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能.分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一.在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的.在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面.教学重点1.理解机械能守恒定律的内容；

2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式；

3.理解能量转化和守恒定律.教学难点1.从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；

2.能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒.教具准备自制投影片、CAI课件、重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子.课时安排1课时

三维目标

一、知识与技能

1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；

2.理解机械能守恒定律的内容；

3.在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式；

4.理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子.二、过程与方法

1.初步学会从能量转化和守恒的观点解释现象、分析问题；

2.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法.三、情感态度与价值观

1.通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题；

2.通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度.教学过程

导入新课

［实验演示］

动能与势能的相互转化

教师活动：演示实验1：如下图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验.把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化.我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点，如图甲.如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图乙.问题：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？

学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解.小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用.拉力和速度方向总垂直，对小球不做功。

二、能源和能量耗散：

1、内容:

2、节约能源的重要意义：

三、小结

四、布置作业。

欧姆定律变化量 第2篇

【教学设计理念】

通过课堂教学，让学生体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实验能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；促使学生进一步形成守恒的思想，使学生了解守恒思想的重要性。认识能量守恒思想对社会发展的影响，为形成科学世界观和科学价值观打下基础。【章节内容分析】

在老教材中，本章的教学流程主线是：先学习功的概念，再了解功和能的关系，然后学习能量的概念以及能量转化过程中的规律。但实际上，在物理学的发展过程中，能量的概念几乎是与人类对能量守恒的认识同步发展起来的，能量的概念之所以重要，就是因为它是个守恒量。守恒关系是自然界中十分重要的一类关系，我们强调方法的教育、观念的教育，就要从中学时代开始加强学生对守恒关系的认识。根据这样的思想，新教材把守恒思想的提出放到了具体的能量概念之前，并把它渗透在能量学习的全过程。这实际上是还原了能量概念在科学史上本来的位置。

（一）知识与技能

1、知道自然界中存在着多种守恒的因素，守恒是自然界的重要规律。

2、知道自然界中存在着一种被命名为能量的守恒量。

3、知道相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能。

4、知道物体由于运动而具有的能量叫动能。

5、能分析生活中涉及机械能转化的问题。【教学重点难点】

重点：对守恒思想的领会，对科学研究过程的体验，对能量、动能、势能等概念的理解。【教学用具器材】

多媒体，铁架台，小球与细线，滚摆。【教学过程设计】

(一)课前练习

1、寒假期间，邻居的两个小孩被你领进一个小房间里下棋。你关上房门外出办事回来后，发现棋子散了一地。你带领两个孩子一起收拾棋子，把棋子在盒子里排放整齐后，发现还缺少6颗。你们一起找啊找，门后有1颗，墙角有1颗，杯子里面也有1颗，还有3颗就是找不到。但是你们还是继续找，地毯下又找到了2颗。最后一颗在哪里呢？你发现窗户打开着，探出头一看，草地上还有一颗！

支撑你们继续寻找的信念是什么？

2、如右图所示，小球从斜面A上距地面高度为H处滚下来，又滚上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，两个斜面的倾角都未知，试用我们学过的知识证明：小球滚上斜面B的最大高度也一定等于H!〈设计说明〉第1个问题选自浙江省编的《作业本》，本人认为是个非常经典的守恒问题，所以拿来让学生在新课之前先预热一下，既有趣，又可以强化学生对新课的期待。

第2个问题也可以在新课中直接给出，不要求在课堂上进行证明，只是关注一下：用牛顿定律与运动学知识，是可以进行证明的，然后马上提出如果斜面是曲面的问题。但在课堂上，学生可能会有一种想要证明的冲动，这会使下面的课堂过程难以顺利的进行下去。而作为课前练习，由于是针对著名的“伽利略斜面理想实验”的问题，又是利用已学的牛顿定律与运动学知识，学生运用已掌握的知识和方法解决著名的问题应该是有兴趣的。再说，让学生事先证明过之后，课堂上提出“小球滚上斜面B的最大高度也一定等于H”时，学生心里也更踏实了。

(二)课的引入

提出课前练习中的第1个问题，学生说出自己的答案：“支撑我继续寻找下去的信念是：棋子的个数是不变的，是守恒的。”

给出以下问题：

1、一个采购员，带着1000元现金到一些商店采购了几样物品，但未即时把购买每件物品所用的钱记在笔记本上，回单位报帐时，从口袋时搯出了6张发票，合计金额为650元，而剩下的现金只有280元。你认为他将会去做什么？促使他去这样做的依据是什么？

〈设计说明〉这里不要在学生提出采购员“可能要做哪些事情”上消耗时间，要很快地转入后一个话题，得出采购员的思想依据是“现金与花出去的钱的总量应该不变”。设计本问题的意图是渗透“守恒”思想，同时对后面将要发现的“伽利略斜面理想实验”中的小球运动过程中“存在某种不变的因素”起到暗示作用。最终还要让学生意识到自然界中可能存在着许多种守恒的因素。

2、在研究运动和力的关系时，伽利略曾用“斜面理想实验”说明小球在不受摩擦等阻力的理想条件下，小球将在水平面上永远运动下去，他的依据是什么？

〈设计说明〉复习已学过的伽利略的“理想实验”研究方法，通过学生回忆或教师提示，回想起伽利略的依据是小球总要上升到原来的高度，教师还可以用风趣的语言来描述这个“伽利略小球”是有某种 “灵性”的小球，是“有记忆”、“有愿望”的小球，当它从斜面滚到水平面上时，总是“想着”回到原来的高度，当前方存在上倾的斜面时，小球的“愿望”得以实现，如果一直都是水平面，那么小球就一直带着这个“想要”回到原来高度的“愿望”一直运动下去„„但是这些说法都不是物理学的语言，在物理学中，这一事实被说成是“有某一量是守恒的”。

3、如右图所示，小球从斜面A上距地面高度为H处滚下来，又滚上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，两个斜面的倾角都未知，．．（1）能不能用我们学过的什么知识求出小球到达在各个位置的运动情况？你能证明小球滚上斜面B的最大高度也一定等于H吗？

（2）如果两个斜面是曲面呢？

〈设计说明〉可课前让学生先研究第一个问题的后一问。第二问有难度，教科书中并没有提出这个问题，但作为一个难题，让学生难住了，或者是让他们觉得要用微元法求解太繁琐，从而引出是否存在其他解决问题的捷径的问题，可以激发学生更强的求知欲。可以想象，伟大的牛顿正是在研究这类问题时发明了微积分的，也许正因为牛顿有非常好的数学天赋，反而使他没有发现更简单的解决问题的方法——一个神奇的规律——能量守恒！

本问题的关注点是：小球在整个运动过程中处于各个位置时“是否始终存在某种不变因素？”

(三)新的探究

一、提出问题

牛顿定律很神奇，因它阐明了自然界的前因后果关系，人们还可用它预见一些简单事物的未来！但是牛顿定律在解决实际问题时是否遇到困难？物理学产生于对自然现象的研究，也要能运用于对自然现象的研究，可是自然界的运动千变万化，如果都用牛顿定律来研究，有时存在很大的困难，我们现在就开始寻找新的解决问题的捷径吧。

二、初步猜想与实验“验证”

你对刚才的问题有什么猜想？你能证明这一猜想吗？ 学生很自然地还会猜想：小球上升的最大高度仍是H 有部分学生提出：可用微元法证明，但很麻烦。课件展示：伽利略的斜面（曲面）理想实验的动画

〈设计说明〉用微元法证明的过程在本节课中没必要进行，学生有这个思路就可以了，本节课的主要任务在于产生创新思维——追寻守恒量。

演示：由于实际的斜面（曲面）存在摩擦阻力，实验结果难以达到比较理想的程度，我们可以用类似的实验来说明问题：如右图装置中，小球所受的阻力很小，大家看到什么规律？

学生可能回答：高度不变，或说高度守恒。

三、设置疑点

教师引导：这一说法只是关注小球在整个运动过程中的初、末两个状态，实际上小球在整个运动过程中高度是在变化的，怎么能说“高度守恒”？

四、重要探究点1——小球运动过程中的什么因素是守恒的？

〈设计说明〉这个探究点是教材中没有提及的，是教材内容的一个拓展点或者说是一个加探点，经教学实践，许多学生由衷地感叹说：物理学怎么这样有趣！分析来分析去的居然发现了许多自然界的奥秘，原来能量的概念与力的概念是可以这样联系起来的！

学生小组活动：

〈设计说明〉教师可以暗示：在“课的引入”问题1中，采购员不但是最终余下的现金与所花的钱之和应该等于起初所带的钱，其实在他不断花钱过程中的每一个状态下，这个和总是不变的，也就是守恒的！

在后面的一系列探究过程中，教师还应抓住一些恰当的时机进行引导，否则很可能得不到比较理想的探究结果。不过在学生探究过程中，教师不要动不动就“横加干涉”，要把握好引导的度。

学生经探究发现：小球高度减小时，速度就增大；反之，高度增大时，速度就减小。似乎“高度”和“速度”可以相互转化？似乎存在一个什么不变的因素？ 在较短时间内，若没有学生提出，则由教师提出：是不是高度与速度加起来是守恒的？（多数学生表现：？）

〈设计说明〉学生已经有了单位制的概念，即使有了这个灵感，也不太可能会提出这个想法，灵感在瞬间被抹杀！所以，必要时教师可以替学生再次提出这一想法，目的是让学生提出疑义，同时激发他们产生更深入层次的灵感——“高度”与“速度”以某种方式加起来应该是守恒的——这实际上已经为本章第八节“机械能守恒定律”的教学做好了铺垫。

关键问题：高度与速度以什么样的方式加起来是守恒的？或者说以什么样的方式进行转化？

〈设计说明〉从“加起来守恒”的思想，变成“相互转化”的思想，从而在稍后的探究中想到速度平方公式，这是一个思维转换的过程，需要在设计问题时做一些铺垫。后一问就是为此而设计的。

学生继续探究：„„

教师视学生的进展情况，必要时可进行如下思路的引导，这些引导遵循一定的思维逻辑关系，使思维一步一步地逼近目标：

参考引导1：人们在研究某些复杂问题时，可能很难找出其中的规律，很自然就想到在这些问题中是否存在某种守恒的量，如果存在，则可能给问题的解决带来极大的方便。刚才我们考虑小球高度与速度大小之和守恒，是个有创意的想法，只是两者不属于同一类物理量，其大小之和是没有意义的。能否想办法联系到同一类物理量上去？

参考引导2：若在已知的量中找不出合适的，就可以考虑再定义一个新物理量，这是科学研究的常用方法。

参考引导3：根据我们已学的物理知识，高度可以联系到位移量上去，而位移与速度是否存在某种联系？

参考引导4：我们寻找的是某种守恒量，而守恒（或说不变）就意味着存在某种等式，所以我们所要寻找的“某种联系”应该可以用等式（公式）来表达，如果存在这种等式，那这个等式的两边所对应的“量”必然是单位相同的，是同一类的“物理量”。请问：在我们已知的物理公式中是否有涉及位移与速度关系的？

学生探究结果的演进： „„v2－v1＝2ax„„

„„小球从静止开始运动，有v＝2ax„„ „„在斜面上有v＝2gh„„

„„进一步猜想： 2gh与v之和是守恒的„„

教师赞扬：非常好！这个猜想是否合理，我们以后有机会再研究，但至少我们已经有了一个创新的想法。

五、了解科学家的研究结果

科学发展到今天，人们发现，一切变化无论属于什么运动形式，反映什么样的物质特性，都要满足一定的守恒规律。例如刚才讨论的问题，科学家们是怎样研究这个守恒规律的？现在请大家阅读教材P2的第四~六自然段（约2分钟），并回答以下问题：

①刚才所研究的问题中的“守恒量”叫做什么？（能量或机械能）

2222②当把小球从桌面提高到一定高度时，我们赋予小球什么能？（势能）

③小球沿斜面A往下滚时高度在减小，它的势能守恒吗？怎样解释？沿斜面B往上滚时又怎样？（不守恒，势能在减小，但动能在增加。沿斜面B往上滚时，动能在减小，而势能在增加。在这些变化过程中，能量只是在转化来转化去，但并未丢失。）

六、联系生活实际与解题应用

举出生活中的一个例子，说明不同形式的机械能之间可以相互转化。你的例子是否向我们提示，转化过程中能的总量保持不变？ 学生举例：„„

参考例子：游乐园中的海盗船，如果没有摩擦和空气阻力，船在摇摆时都能达到一定的高度„„。

演示：滚摆实验

教师：通过本章节的学习，同学们将会发现，有了能量观念，在解决某些力学问题时，常常会给我们带来惊喜！

七、重要探究点2——造成能量转化的原因是什么？

〈设计说明〉这个内容也是教材中没有提及的。但是，关于“功是能量转化的量度”的问题，学生通过初中学习是知其而不知其所以然，当学了动能定理后，有些学生会为功、能这些概念的抽象而感到头痛，所以在本节课内容不多的情况下，让学生讨论一下造成势能和动能相互转化的原因，从而对“功是能量转化的原因”，直到后来得出“功是能量转化的量度”打下基础。再说，在接下来的一节课就要学习功的计算了，所以在本节课中，在时间允许的条件下，有必要探究一下，“为什么要建立功的概念？”，至于负功问题可以留到下一节再考虑。

思考与讨论：伽利略的斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性，同时也产生了新的问题：势能和动能可以定量地量度吗？这个问题有难度，我们可以先搁置一下。但是我们首先可以考虑一下，造成势能和动能发出转化的原因是什么呢？请针对前面的例子或你自己刚刚举出的例子分析一下。

学生：初中学过，是因为有力（重力）做功。

教师：为什么有力做功能使势能和动能发出转化？仅凭对初中知识的记忆来研究高中问题是不够的，现在还是根据刚学的高中知识来一步一步地推理分析吧！

小组讨论：„„

学生A：是因为有重力的作用，如果没有重力的作用，小球不会滚下来，势能就不会变。学生B：有重力作用不一定就能使小球的高度下降，例如小球放在水平面上。只有放在斜面上的小球在重力作用下势能才会减小，同时动能增加。

教师：有不同意见吗？

学生C：小球不一定要放在斜面上，刚才实验中的摆球，其势能和动能也能相互转化。学生D：小球从空中自由下落时，势能也转化为动能。

学生归纳：当物体受到重力，而且造成物体的高度下降时（也就是有重力方向上的位移时），物体的势能减小，动能增加。也就是说，当重力有做功时，势能和动能相互转化。

教师：很好！大家发现了势能和动能之间的相互转化，需要通过重力做功来实现。我们再来看一个例子：水平面上一个物体受到一个水平推力的作用，速度越来越快，它的动能怎样变化？势能是否减小？怎样解释？

学生E：动能增加，而势能不减小，是因为推力对物体做功，能量来源于施加推力的物体。

教师：看来，能量的转化或转移可能是通过重力做功实现的，也可能是通过其他力做功实现的，总之，为了定量地表示各种能量以及这些能量的转化情况，必须首先研究力以及力的做功情况，因此，我们下节就先来研究力做功的问题。

八、课堂小结 通过这节课的学习：

1、我们了解了自然界的一个重要规律——守恒规律。这种守恒思想也是一种信念，它是科学研究的重要思路。

2、大家还要知道，能量是物理学的重要概念，能量守恒定律不仅在力学中适用，而且在物理学的其他部分，甚至在物理学之外的各个领域都是普遍适用的，所以本章是高中物理中非常重要的内容。

欧姆定律变化量 第3篇

1 研究区与研究数据

研究区位于淮河流域。淮河流域地处我国南北气候过渡带,淮河以北属暖温带区,淮河以南属北亚热带区,气候温和,年平均气温为( 11 ~ 16) ℃。气温变化由北向南,由沿海向内陆递增。极端最高气温达44. 5℃,极端最低气温达 - 24. 1℃。年平均水面蒸发量为( 900 ~ 1 500) mm,多年平均降水量约为920 mm,分布状况大致由南向北递减,山区多于平原,沿海大于内陆。为简化模型和计算,在研究区内选取了砀山、亳州、蒙城、宿县、阜阳五个以耕地为土地利用类型的水文观测站点作为研究对象。

涉及的数据主要包括: 淮河流域2010年MODIS产品数据,包括: 8 d合成的地 表温度数 据( MOD11A2 ) ,16 d合成归一 化植被指 数产品( MOD13A2) 。气象数据包括研究区内国家气象观测站资料,日降水量 由中国气 象数据共 享网( http: / /cdc. cma. gov. cn) 提供。主要用于为模拟淮河流域土壤水分变化量模型计算提供参数。土地利用数据基于MODIS数据,采用中国科学院的中国土地资源分类系统,并通过中国西部环境与生态科学数据中心的1∶100 000土地利用数据集精度评价,得到淮河流域区土地利用/覆盖数据。由联合国粮农组织、全球农业生态评估研究( GAEZ 2008) 、食品和农业组织的联合国家( FAO) 以及国际应用系统分析研究所( IIASA) 联合建立的土壤信息数据库( HWSD) 中的数据获取研究所需的田间持水量、饱和导水率、土壤组成成分等数据。

2 研究方法

2. 1 土壤水分含量变化动态方程原理

将土壤-植被-大气视为一个大系统( soil-plantatmosphere continuum,SPAC系统)[4],这一系统的输入是灌溉和降雨入渗,系统的输出是土壤与植被的实际蒸散和土壤水分的渗漏等散失,系统的状态变化是土壤含水量的变化值。由于作物根系的吸水速率随深度而变化,因此在本模式中把非饱和水分运动的根区分为二层( d1厚及d2厚) ,其中d1层的水分运动方程为

式( 1) 中,θ1表示d1层中单位体积土体内水分所占据的体积; Ib、Ic分别为裸土土壤表层入渗率和植被层下土壤表层入渗率; Eb为裸土蒸发率; ρw为水体密度; σb、σc为裸土覆盖率和植被覆盖率,σb= 1 - σc;U1为根系从表层的吸水速率; q12为第一二层之间的水分通量; Rs1第一层的壤中流。

2. 2 方程参数求解与率定

所用方法涉及参数众多,各参数求解与率定方法介绍如下。

2. 2. 1 植被覆盖率 σc与裸土覆盖率 σb

计算采用植被指数的方法计算植被覆盖率,所用植被指数为归一化植被指数NDVI,采用李苗苗[5]等在像元二分模型的基础上研究的模型。

2. 2. 2 土壤入渗率

又称土壤渗透速率,是指正常大气压下,单位时间内地表单位面积土壤的入渗水量。按淮河流域降水量观测站提取日值数据,按照旬进行统计,得到降雨量作为研究时间尺度的入渗率数据Ib和Ic。

2. 2. 3 裸土蒸发率和植被蒸腾率

利用计算蒸散量的方法,采用经验公式法[6—8]计算十天内研究区域的蒸散量,以裸土覆盖率和植被覆盖率为权重,作为裸土蒸发量Eb和植被蒸腾率Ec。水分通量q12为毛管水上升和重力水下降的差值。毛管水上升高度采用经验公式( 2) 计算

式( 2) 中,H为毛管水上升高度( mm) ,n为土壤孔隙度( % ) ,de为土的等值粒径( mm) 。土壤孔隙度n用公式( 3) 计算

式( 3) 中ds为土粒密度( g /cm3) ,耕地土壤表土的土粒密度一般取2. 65 g /cm3。rs为土壤容重( g /cm3)可从土壤信息数据库中查到。

2. 2. 4 重力水下降通过饱和导水率、田间持水量等数据计算

假设每天的降雨量达到田间持水量后多余部分都用于重力水下渗,则每天可流走的量a = 降雨量田间持水量,如果a < 0,则说明降雨量达不到田间持水量,无重力水下渗; 另设b为一天中一直按饱和导水率下渗的重力水,则b = 饱和导水率24 h; 若a≥b,则当天的重力水下渗量为b,若a < b,则当天的重力水下渗量为a; 按旬累加十天的重力水下渗量。由于研究区域选择以耕地为主,为简化模型,可以将土壤看作匀质,只考虑水分的垂直运动,不考虑水分的水平运动,因此将壤中流Rs1视为常数0。

土壤水分含量变化动态方程的所有参数已经经过计算和率定得出,带入公式( 1) 中进行计算,d1分别取10 cm、20 cm,得到即为三月下旬至六月下旬淮河流域所选站点的土壤体积含水量变化值

3 结果与分析

根据从中国气象数据共享网上获取的农田土壤湿度旬值数据集数据,统计所选站点从三月下旬至六月下旬土壤含水量相对湿度变化量的实测值,并将其转换为体积含水量的变化量。将估算值与实测值生成折线图统计于表2。如图所示,在10 cm深度处,估算值与实测值的变化趋势基本一致,但估算值明显小于实测值; 20 cm深度处,估算值与实测值的变化趋势相近,并且差距较小。估算值偏小于实测值,且10 cm深度处偏小情况明显于20 cm处的原因可能是因为在模型参数的计算过程中,为了简化模型,系统输入只考虑了降雨的输入,没有考虑灌溉的输入,而灌溉对于土壤湿度的影响随土壤加深而减小。且采取的方法可能使得土壤蒸发量估算值过大或者重力水下渗过多。

对估算值与实测值在excel中计算均方根误差,统计于表3。由统计结果可以看出,在10 cm深度处,根据土壤水分含量变化动态方程估算的土壤含水量变化值均方根误差略大,最小值5. 38% ,最大值12. 33% ,总均方根误差为9. 87% ; 在20 cm深度处均方根误差较小,20 cm处最大值5. 95% ,最小值3. 09% ,总均方根误差为4. 64% ,估算结果较好。

以10 cm深度、20 cm深度处5个站点各35组数据进行分析。以估算值为x,实测值为y在spss中进行一元线性回归分析,生成拟合方程,计算相关系数。得到结果统计与表4。由分析结果可见,在10 cm和20 cm深度处建立的回归方程显著性水平sig. 为0. 001和0. 000,均小于0. 05,可认为建立的线性回归方程有效,估算值与实测值之间存在一元线性关系。

4 结束语

本文从土壤水分运动角度,以MODIS 16 d合成地表参数产品数据为主要数据源,结合地面实测数据和土壤质地等数据,建立了2010年淮河流域土壤体积含水量变化量方程,估算了淮河流域土壤体积含水量变化量。理论依据充分,驱动因子物理意义明确。从反演结果可以看出,根据土壤水分含量变化动态方程估算的地表土壤含水量变化量,与实测值进行比较,在10 cm深度处两者变化趋势一致,拟合的一元线性回归方程能够通过显著性检验,相关系数R为0. 53,符合显著相关,但绝对误差和均方根误差较大,估算值偏小于实测值。在20 cm深度处变化趋势一致,拟合的一元线性回归方程能够通过显著性检验,相关系数R为0. 62,为显著相关,且相关性高于10 cm深度处的结果。绝对误差和均方根误差都较小。可认为在20 cm深度处,根据土壤水分变化动态方程计算的土壤含水量变化值精度较好。所有数据和公式都采用了具有理论基础的来源,为反演地表土壤体积含水量变化值而进行探索式的研究。今后的研究应着重于充分考虑灌溉因素、充分考虑不同土壤质地和将模型应用到更大范围以及推广到面的区域上去等,使得反演结果能够在干旱预测等方面发挥更大作用。

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工频变化量原理及应用分析 第4篇

关键词:工频变化量;原理;微机保护

中图分类号:TM773文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)05-0040-03

在我国电力系统继电保护领域,南瑞继保公司无疑是占尽技术优势和市场优势的领头羊。之所以能够取得这样辉煌的成就,是与南瑞继保公司董事长、中国工程院院士沈国荣先生和他创立的“工频变化量”理论紧密联系在一起的。基于这种原理的保护装置在安全性、快速性、灵敏性和选择性等各方面都有很大的提高,但是在传统的教科书中并没有具体的理论讲述,厂家的说明书也很不详细。下面将从原理和实际应用方面进行具体地分析。

1 工频变化量Deviation of Power Frequency Component (DPFC)原理分析

工频变化量的理论基础为叠加原理,即电力系统发生故障时,经过渡电阻短路,可认为是过渡电阻下面的一点金属性短路,即该点对系统中性点电压为零,可认为该点与中性点之间串联2个大小相等、相位相反的电压源,依然保持该点与中性点间电压为零,见图1。

(ES:保护背后的电源,ER:保护对侧的电源)

“短路后状态”可以看作是由正常负荷状态和短路附加状态叠加而成,见图2、图3。

“叠加”有2个含义:①短路后任一点的电压,如保护安装处M母线的电压(即M点到中性点电压,是我们关心的,箭头向上表示电位为升,M母线为正,中性点为负,),等于2个图中相应点的电压之和(二种状态)。②短路后某个支路的电流,如流过保护的电流,等于2图中相应支路的电流之和。从重叠原理本身来说,对△UF没有要求,可以任意取值,但在保护装置里△UF取短路点短路以前的电压,Es、ER为电源电势,在短路前后不变,因此,图1称为正常负荷状态,图2称短路附加状态,目的就是凑出这二种状态。

与常规的稳态量保护装置不同,基于工频变化量原理的保护装置只是“考虑”短路附加状态的各种电气量,而不考虑正常负荷状态的各种电气量。在附加状态中,只有短路点有一个电压源,电气量全部为变化量用符号△表示。微机保护中正在采样的U、I减去“历史”上采样出来的U、I,即为加在继电器上的△U、△I。Zs为保护背后电源的等值阻抗,ZR为保护正方向的所有阻抗,S为保护背后中性点,由下图4、图5可得出2个基本关系式:

2 变压器的工频变化量比率差动保护

变压器有70%左右的故障是匝间短路,为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度,常规的比率制动特性差动保护中的起动电流往往整定得较小,例如整定成0.3~0.5倍的额定电流,而且初始部份没有制动特性,见下图6。

但运行实践证明这样的差动保护往往在区外短路或短路切除的恢复过程中由于各侧电流互感器暂态或稳态特性不一致或者2次回路时间常数的差异或者电流互感器饱和造成保护误动。南瑞继保公司RCS978系列保护装置在传统的差动保护基础上另外又增加了工频变化量差动继电器,提高了变压器小匝数的匝间短路时的灵敏度,由于制动系数取得较高,在发生区外各种故障、功率倒方向、区外故障中出现TA饱和与TA暂态特性不一致等状态下也不会误动作。使得保护的安全性与灵敏度同时得到了兼顾。

工频变化量比率差动保护的动作方程为:

式中:ΣΔI:各支路工频变化量电流的向量和;

Σ|ΔI|:各支路工频变化量电流的标量和;

Idth:浮动门槛。浮动门槛的设置可防止在系统发生振荡时或频率有偏移时保护误动。

理论上,工频变化量比率差动制动系数可取较高的数值,这样有利于防止区外故障时电流互感器饱和等因素所造成的差动保护误动。

变压器工频变化量比率差动继电器的动作特性见图7所示,阴影部分为动作区。

工频变化量比率差动继电器的特点:

(1)负荷电流对它没有影响。对于稳态量的比率差动继电器,负荷电流是一个制动量,会影响内部短路的灵敏度。随着内部故障严重程度的增大,其灵敏度会下降。

(2)受过渡电阻影响小。

(3)由于上述原因工频变化量比率差动继电器比较灵敏。提高了小匝数的匝间短路时的灵敏度。由于制动系数取得较高,在发生区外各种故障、功率倒方向、区外故障中出现TA饱和与TA暂态特性不一致等状态下也不会误动作。使得保护的安全性与灵敏度同时得到了兼顾。

图8为变压器发生小匝间短路时的实际波形图,可以看出,当变压器C相发生1.5%的匝间短路故障时,常规差动保护(图中直线2)不会动作,而工频变化量差动保护(图中曲线1)要灵敏得多,会正确动作。

(4)不必输入定值。从工频变化量的比率差动保护的动作方程式中可以看出,工频变化量比率差动保护中不必输入定值,其固定门槛与浮动门槛由其他公式得出,是公司的专利技术,在此不作讨论。

3 超高压输电线路保护中的工频变化量差动继电器和阻抗继电器

3.1 输电线路电流纵差保护的主要问题

当重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路时,常规保护的灵敏度可能不够。由于负荷电流是穿越性的电流,它只产生制动电流而不产生动作电流,而此时经高电阻短路,短路电流小而制动电流大,因此保护装置的灵敏度会下降。采用工频变化量比率差动继电器可以有效地解决输电线路的这个老大难问题。

工频变化量分相差动继电器的构成:

动作电流:

工频变化量分相差动继电器的动作特性见下图9。

工频变化量差动继电器的特点:①不受负荷电流的影响。因此负荷电流不会产生制动电流;②受过渡电阻的影响也较小;③在单侧电源线路上发生短路,只要短路前有负荷电流,短路后无电源侧的工频变化量电流也会形成动作电流;

由于上述原因该继电器很灵敏。提高了重负荷线路上发生经高电阻短路时的灵敏度。

3.2 工频变化量阻抗继电器的构成:

用于构成快速的距离Ⅰ段

其动作方程为:

│Uop│>UopM

式中:Uop:保护范围末端电压,上式代表保护范围末端电压变化量大于UopM时继电器动作,否则不动作。

UopM:动作门槛,取故障前工作电压的记忆量。

由图10可以看出,当Zk落在圆内继电器动作。

工频变化量阻抗继电器的特点:①保护过渡电阻的能力很强,该能力有很强的自适应能力。②由于?驻?砖∑与?驻?砖相位相同,所以过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。因此区外短路不会超越。③正向出口短路没有死区。④正向出口短路动作速度很快。保护背后运行方式越大,本线路越长,动作速度越快。⑤系统振荡时不会误动,不必经振荡闭锁控制。⑥适用于串补线路。

南瑞继保公司的RCS931系列保护装置中采用工频变化量距离继电器自适应能力的浮动门槛,对系统不平衡和干扰具有极强的预防能力,因而测量元件能在保证安全性的基础上达到特高速,起动元件有很高的灵敏度而不会频繁起动。由于工频变化量距离继电器动作速度非常快,现场曾有3ms动作出口的记录,因而工频变化量距离I段与纵联电流差保护一起构成线路的主保护。

4 结论

工频变化量保护原理先进、构成简单,便于在微机保护中实现,而且不受负荷电流、非全相运行等方式影响,抗干扰性能非常突出、自适应能力极强,最突出的特点是动作灵敏可靠而速度非常快,在继电保护领域具有很强的竞争优势,是我国继电保护工作者智慧的结晶,体现了我国继电保护的独特风格和先进的技术水平。

参考文献:

[1]戴学安.继电保护原理的重大突破综论工频变化量继电器.新技术新产品,1995

[2]沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化,1983,7(1).

[3]陈松林,李海英,乔勇,等.RCS-978变压器成套保护装置.电力系统自动化,2000,24(22):

[4]李园园,郑玉平,沈国荣.串补电容对工频变化量距离保护的影响.电力系统自动化,2001,25(24):

作者简介:亢建明,男,1975年1月出生,山西原平人,2001年毕业于太原电力高等专科学校,工程师。李凤娥,女,1972年10月出生,山西河曲人,1995年毕业于太原电力高等专科学校,工程师。

Deviation of Power Frequency Component Principle and Application Analysis

Kang Jianming,Li Fenge,Qu Yongjie

Abstract: The paper systematically analyzed theory basis of DPFC technology and its application in all kinds of protection devices, and then summed up the unique advantages of these devices.

动量的变化量等于什么 第5篇

一般而言，一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。动量定理可以由牛顿定律推导而来，但是不能简单将它看做是牛顿定律的推导式。

p(动量)=m(质量)v(速度)。

气体的等温变化玻意耳定律说课稿 第6篇

一、 说教材

1、 教学内容本节教材是人教版高中物理（必修）第一册第八章第二节内容，是本章的重点内容之一。运用实验的方法得出玻耳定律的内容及其数表达式，并给出了玻意耳定律的图象表示法和微观解释。

2、 教材的地位玻意耳定律是学生学习的第一个气体实验定律，第一次分析气体状态参量的定量变化，对学生进一步学习查理定律和理想气体的状态方程都有重要作用，同时也能培养学生通过观察来研究物理问题的思想方法。

3、 教材的特点: 教材突出了得出玻意耳定律的实验过程、思路和方法。用理想化模型代替实际研究的对象，并对有关过程作出一定的简化和假设，抓住了事物的主要矛盾，忽略了次要矛盾。

4、 教材的作用: 本节教材的内容及其安排，既能培养学生从具体事物入手的分析方法，更能提高学生综合运用知识来分析和解决问题的能力，并给学生提供了学习物理知识的一种重要的思维方法。

5、 教学目标

（1） 知识目标  a、 知道等温变化，玻意耳定律的内容和公式及其由来。  b、 知道P-V图上等温变化的图线及其物理意义。  c、 知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释。

（2） 能力目标

a、 培养学生仔细观察实验并得出结论的能力。

b、 运用玻意耳定律解决问题的能力。

（3） 德育目标 : 充分调动学生学习物理的积极性，激发学习物理的兴趣，培养学生认真，仔细观察和实事求是的科学态度以及从具体事物入手，抓住主要矛盾，进行科学抽象的能力和严谨求实的科学态度。

教学目标确立的依据：本节课是《大纲》和《考纲》规定必须完成的教学任务。

6、 教材的重点和难点  （1） 重点  a、 由实验推导出玻意耳定律。  b、 动用玻意耳定律解决有关问题。

确立的依据：①玻意耳定律的得出是本节课必须完成的教学任务。②运用本节内容来解决实际问题在高考、会考中常常见到。

（2） 难点 : 一定质量的气体状态变化过程和初末状态P、V的确定。  确立的.依据：学生在力学中已习惯于对看得见、摸得着的宏观物体进行状态分析和过程分析。是首次接触气体的状态，在感性认识上会不到位。

二、 说教法本节课力求体现学生主体、教师主导的原则，运用观察和实验为主的物理研究方法，引导观察、诱导思维。使学生的思维从形象过滤到抽象。通过一定的逻辑思维和推理，找出内在的物理规律，并结合练习进行教学，能有效地突出重点和突破难点，使学生主动积极地参与整个教学过程，能使教学在学生强烈的求知欲和浓厚的兴趣中完成，可以很好的提高课堂教学效率。

六年级下册数学变化的量教案 第7篇

1)画出线段图，分析题意，寻找解题方法。

2)小组间说出图中各部分表示什么?哪些是已知的，哪些是要求的.，哪一个是表示单位“1”的量?让后把线段图表示完整。

3)四人小组讨论，根据线段图提出不同解决办法，并列式计算。

2、学生汇报：

解法一：8080 =8010=70(分贝)

解法二：80(1)=80 =70(分贝)

3、学生讨论两种解法的不同：两种方法都是从整体与部分的关系入手。第一种思路是从

总量里减去一个部分量;第二种方法是求出部分量与总量的比较关系，再运用求一个数的

几份之几是多少的方法求出这个部分量。

4、巩固练习：P20“做一做”

★ 变化的量 教学反思

★ 认识厘米、用厘米量教案

★ 科学活动教案《量米》

★ 物质的量教案人教版

★ 认识米、用米量参考教案二

★ 量的成语

★ 大气压的变化教案示例之一

★ 每日各种食品量的参考

★ 量的作文经历

电功率变化量解法初探 第8篇

在遵义市的物理中考试题中有这样一道题: 如图所示的电路中,移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数从6V变为5V,电流表的示数变化了0.2A,则该定值电阻所消耗功率的变化量为()

A.0.2W B.1.0W

C.1.2W D.2.2W

错解: △P = IU = △I △U= ( 6V - 5V) × 0. 2A = 0. 2W

原因分析:学生主要是对公式的应用没有理解,误认为电功率的变化量就是电功率的计算,不能灵活运用公式,没有抓住电路中电阻应为不变量,当其电压发生改变时,电流也要发生相应的改变,此解法错将两次的电流认为是不变量,所以结果自然就错了。

笔者经反复琢磨,发现此题可以用以下两种方法求解:

方法①:

定值电阻的阻值不变,则I原=6V/R;

方法②:

∴ △P = ( 6V + 5V) × 0. 2A = 2. 2W

练习1: 如果加在某一定值电阻两端的电压由6V变化到8V,通过该电阻的电流变化了0. 1A,则该电阻的电功率变化了_____W。

同理: 若电路中已知了原来的电流和现在的电流,又知道电压的变化量,就可以求出用电器的电功率的变化量。推导过程如下:

练习2:若某一定值电阻两端的电压变化了3V,通过该电阻的电流由0.3A变化到了0.8A。则该电阻的电功率变化了____W。