第4章 结构变化
心理学知识指导：第四章知识的建构
第四章知识的建构 第⼀节：知识获得概述 ⼀、知识的含义与作⽤： （⼀）什么是知识？从本质上来说，知识是⼈对事物属性与联系的能动反映，它是通过⼈与客观事物的相互作⽤⽽形成的。
知识具有⼀定的稳定性和明确性，但这些知识并不是千真万确、不可质疑的定论，应该把知识当成是⼀种看法，⼀种解释，让学⽣去理解、去分析、去鉴别。
（⼆）陈述性知识与程序性知识：安德森根据知识的状态和表现⽅式把知识分成两类。
陈述性知识说明事物、情况是怎样的，是对事实、定义、规则、原理等的描述；程序性知识则是关于怎样完成某项活动的知识，⽐如怎样进⾏推理、决策或者解决某类问题。
学习常是从陈述性知识的获得开始的。
联系：在实际活动中，陈述性知识常常可以为执⾏某个实际操作程序提供必要的信息资料；在学习中，陈述性知识常常是学习程序性知识的基础。
反过来，程序性知识的掌握也会促进陈述性知识的深化。
在解决问题的过程中，个体把陈述性知识转化成程序性知识，安德森把这⼀过程叫知识编辑。
（三）知识的作⽤：辨别功能、预期功能、调节功能。
⼆、知识的表征存储： （⼀）陈述性知识的表征形式：命题络。
两个或多个命题常常因为有某个共同的成分⽽相互联系在⼀起，从⽽构成了命题络（或语义络）。
（⼆）程序性知识的表征形式：产⽣式系统。
产⽣式系统由⼀系列“条件—⾏动”规则构成，产⽣式以“如果…就…”的形式存在。
能⾃动激活。
（三）成块知识的组织：图式。
所谓图式，就是关于某个主题的⼀个知识单元，它包括与某主题相关的⼀套相互联系的基本概念，构成了感知、理解外界信息的框架结构。
(四)认知结构：不管是命题络、产⽣式系统还是图式，它们都强调知识间的联系，强调知识的组织结构。
⼈的知识不是零乱地“堆积”在⼈的头脑中，⽽是按照⼀定的逻辑联系“集成”在头脑中，形成⼀定的认知结构。
所谓认知结构，就是学⽣头脑⾥的知识结构，⼴义⽽⾔，它是某⼀学习者的全部观念及其组织；狭义地说，它可以是学习者在某⼀特定知识领域内的观念及其组织。
第4章：固溶体
第4章，固溶体(Solid Solution)掺杂通常不改变（被掺杂）材料的结构类型。
因此掺杂即“固溶”（固溶体——原子水平均匀分散的固态溶液。
掺杂有间隙掺杂（间隙固溶体）和取代掺杂（代位固溶体），有原子掺杂（原子固溶体）和离子掺杂（离子固溶体）。
本章重点讨论形成固溶体的条件及规律。
“固溶体”科学，尚处于“经验总结”的发展阶段。
因此，对于相关“结论”/“总结”，不能绝对化。
杂质原子导入引起晶格畸变，一定区域内的原子拉或压应力，系统能量增加。
当能量增加到一定程度，主体结构不再稳定，这就是固溶极限。
“15％规律”的不严格性：掺杂导致晶格畸变和能量升高，从而限制了极限掺杂量。
晶格畸变和能量升高，不但与尺寸差（ΔR）有关，同时与掺杂原子或离子的性质有关（例如可变形性），以及主结构的键合力（材料的理论弹性模量E）有关。
材料的E 越大，掺杂原子的尺寸限制就越严格，这时ΔR可能降低到8～10％。
相反，若主体结构较为开放，E较小，ΔR可能增大到21％。
一般而言：ΔR<15%：形成连续固溶体（必要条件，而非充要条件）；15%～30%：形成有限固溶体；ΔR>30%，固溶度很低或不能形成固溶体。
b) 电负性因素：掺杂原子和主结构原子的Pauling 电负性差别越大，元素周期表中距离越远，元素间易形成化合物（ΔE > 0.4)，而不易形成固溶体。
另一较普遍的规律：当掺杂原子在体系中可以多种状态存在是，它的固溶度将发生改变。
物种越稳定，固溶度越小。
例如，Fe-C固溶体中，碳可有两种形态——FeC3或石墨，石墨远比FeC3稳定，因此，FeC3在Fe中的固溶度远大于C。
二元合金体系：掺杂金属原子的价电子数与主体金属 原子的价电子数差别越大，固溶度越低。
例如：Zn （二价）、Ga（三价）、Ge（四价）、As（五价）在 一价金属（Cu、Ag、Au）中的固溶度分别为38.5 at％、 19.5 at%、11.8 at％、7 at％。
土木工程概论 第4章 建筑工程
土木工程概论
（1）简支梁[（a）]：两端支座仅提供竖向约束，而不提供转角 约束的支撑结构。简支梁仅在两端受铰支座约束，主要承受正弯 矩，一般为静定结构。体系温变、混凝土收缩徐变、张拉预应力 、支座移动等都不会在梁中产生附加内力，受力简单，简支梁为 力学简化模型。 （2）悬臂梁[（b）]：梁的一端固定在支座上，使该端不能转动 ，也不能产生水平和垂直移动（称为固定支座），另一端可以自 由转动和移动（称为自由端）的梁称为悬臂梁。
河南省南阳鸭河口电厂干煤棚
土木工程概论
剪力墙
定义： 剪力墙又称抗风墙、抗震墙或结构墙，是房屋或构筑物中主 要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载（重力 ）的墙体，以防止结构剪切（受剪）破坏，一般用钢筋混凝 土做成。
土木工程概论
4.2 建筑结构
1. 建筑结构概述
建筑工程中常提到“建筑结构”一词，就是指建筑物中由若干构 件连接而成的能承受“作用”的平面或空间体系，是建筑物中支 承荷载而起骨架作用的部分，是建筑物赖以生存的物质基础，简 称结构。
主梁与次梁
土木工程概论
柱 定义： 柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构 件。
钢筋混凝土柱
土木工程概论
柱按截面形式可分为方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱 、H形柱、I形柱、十字形柱、双肢柱、格构柱等。 按所用材料可分为石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋 混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱 等。 按柱的破坏特征或长细比可分为短柱、长柱及中长柱。 按受力特点可分为轴心受压柱和偏心受压柱等
网架结构
土木工程概论
哈尔滨会展中心体 育场
土木工程概论
拱 定义：
拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲 线或折线形构件。拱结构比桁架结构具有更大的力学优点。 在外力作用下，拱主要产生压力，使构件摆脱了弯曲变形。
材料科学基础(第04章晶体结构)
化学亲和力（电负性）：化学亲和力越强，倾向于生成化合物而
不利于形成固溶体；生成的化合物越稳定则溶解度越小。只有电 负性详尽的元素才可能具有大的溶解度。
原子价因素：当原子尺寸因素较为有利时，在某些以一价金属为
基的固溶体中，溶质的原子价越高，其溶解度越小。
2.3 合金相结构
2.3.1 固溶体 2. 间隙固溶体： ① ② 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙 固溶体。 影响间隙固溶度的因素
4.2 晶体学基础
4.2.1 空间点阵（ lattice）和晶胞（cell） 1. 为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将 实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其 中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为 阵点。 这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的 周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称 为空间点阵，简称点阵。 具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵 的组成单元，称为晶胞。同一空间点阵可因选取方式 不同而得到不相同的晶胞。
晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶 面。另外，在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只 是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，以{h k l}表示， 它代表由对称性相联系的若干组等效晶面的总和。 正交点阵中一些晶面的面指数
4.2 晶体学基础
第4章_预应力混凝土结构持久状况和短暂状况构件的应力计算
对后张法构件
k cx
N p0 Ms pc yo J0 A0
k cx
N p 0ep 0 J0
Mk y0 y0 J0
M G 2 K M Q1K M Q 2 K M G1 K pc yn y0 Jn J0 Np An N p e pn Jn M G 2 K M Q1k M Q 2 K M G1K yn yn y0 Jn J0
预应力混凝土桥梁结构设计原理
Prestressed Concrete Bridge Structure Design
第4章 预应力混凝土结构持久状况和短暂状况 构件的应力计算
Chapter 4 Employment Capability of Prestressed Concrete Structures
4-2 部分预应力混凝土B类构件开裂后的应力验算
完全消压虚拟状态的实现： 在状态2中，混凝土应力为零，只有普通钢筋和预应力筋受力：
'l6A' s 'p0 A' p
N p 0 p 0 Ap l 6 As
N p0
hp0
p 0 Ap l 6 As hp 0 ( p 0 Ap hp l 6 As hs p 0 Ap a p l 6 As as ) / N p 0
按上式计算的混凝土最大压应力，应满足cc≤0.5fck。
预应力混凝土桥梁结构设计原理 Nhomakorabea交通科学与工程学院 桥梁工程系
4-1 全预应力及部分预应力混凝土A类构件使用阶段应力验算
社会学 第4章 社会
（二）社会运行状态的分析
社会运行和发展大体可以分为三种类型： 良性运行、中性运行和恶性运行； 协调发展、模糊发展和畸形发展。 社会的良性运行和协调发展，是指特定社会的经济、政治 和思想文化三大系统之间以及各系统内不同部分、不同层次
之间的相互促进，社会障碍、失调等因素被控制在最小限度
和最小的范围内。这是社会运行的理想模式。
二、社会结构的重要组成部分：地位、角色、群体和 制度。
1、社会地位：先赋地位、后致地位。 2、社会角色：角色是包括职位和由职位发生的权利 义务以及行为规范、行为模式的总和，是由个人与 社会的结合而产生出来而且比个人更具体的概念。 地位与角色的区别：人们占据地位，扮演角色。 3、社会群体 4、社会制度
第四节 基本的社会类型
（一）从文化角度划分 —— “无文字社会” 与“有 文字社会”。 （二）按照人类基本生存方式划分—— 1、狩猎采集社会；2、畜牧社会；3、园艺社会；4、农 业社会；5、工业社会。 （三）历史唯物主义按照物质生产方式划分：原始社会； 奴隶社会；封建社会；资本主义社会；共产主义社会 （社会主义为其初级阶段）。 （四）从社会组织形式上划分：礼俗社会和法理社会。
二、社会的基本特征与功能 （一）社会的基本特征 1、社会以人为主体。 2、社会以人们的物质生产活动为基础。 3、社会以人与人的交往为纽带。 4、社会来源于自然又不同于自然。
（二）社会的基本功能
第一，整合功能。指社会将无数单个的人组织起来， 形成一股合力，调整种种矛盾、冲突与对立，并将其控 制在一定范围内，维护统一的局面。 第二，交流的功能。社会创造了语言、文字、符号等 人类交往的工具，使个人之间、家庭之间、群体之间、 国家之间的交往成为可能。 第三，导向的功能。社会有一整套行为规范，用以维 持正常的社会秩序，调整着人们之间的关系，规定和指 导人们的思想、行为的方向。 第四，继承和发展的功能。人类创造的物质和精神文 化通过社会而得以积累和发展。
系统工程第4章系统结构模型
• 系统结构模型概述 • 系统结构模型的构建 • 系统结构模型的应用 • 系统结构模型的局限性 • 系统结构模型案例分析
01
系统结构模型概述
系统结构模型定义
01
系统结构模型是描述系统各组成部分之间关系的图形表示，通 过节点和边来表示系统中的元素和它们之间的相互关系。
02
难以处理系统中的不确定 性和模糊性。
难以反映系统的实时变化 和动态行为。
难以描述系统与环境之间 的相互作用。
系统结构模型未来的发展方向
结合其他建模方法，如流程 图、数据流图等，形成综合 的建模方法。
结合仿真技术，实现系统结 构模型的动态模拟和预测。
引入人工智能和机器学习技 术，实现自适应的系统结构 建模。
文字表示法
使用文字描述系统各组成部分及其相 互关系，如系统说明、功能说明等。
数学表示法
使用数学符号和公式表示系统各组成 部分及其相互关系，如状态方程、概 率统计等。
系统结构模型的优化方法
模块化优化
结构重组优化
将系统划分为若干个模块，优化模块间的 接口和联系，提高系统的可维护性和可扩 展性。
对系统结构进行重新组合和优化，提高系 统的效率和性能。
比较不同系统
通过比较不同系统的系统结构模型，可以评 估不同系统的性能和优缺点，为决策提供依 据。
04
系统结构模型的局限性
系统结构模型的适用范围
01
02
03
适用于描述简单、静态 的系统结构。
适用于分析系统的组成 和相互关系。
适用于描述系统的功能 和行为。
系统结构模型的局限性分析
难以描述动态、复杂的系 统结构。
分析系统结构
第四章 原子结构和波粒二象性 大单元教学说课-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
• 3、科学探究：物理学史中重要理论和实验的产生有其历史发展的必然性， 这种必然性以及理论与实验的科学性的分析过程就是一种非常可行的科学探 究过程。
• 4、科学态度与责任： 理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的 过程， 这一过程也是辩证发展的过程，通过教学让学生体验科学家所进行 的科学探究，领会科学方法和科学精神。
三、活动设计
活动一
活动二
1897
1909
J.J汤姆逊发 现了电子并建 立了原子的枣 糕式模型
卢瑟福 原子核式 结构模型
活动三
1922
玻尔量子理 论引入原子 结构
三、活动设计
人们对原子组成和原子结构的认识过程
v
e
+F
r
e
枣糕（西瓜）模型
核式结构模型
量子化轨道
电子云
三、活动设计
第二课时 光电效应的专题课 我们安排了三个活动，通过三个活动 使同学们系统掌握了光电效应规律，会利用光电效应方程计算遏止 电压、截止频率、饱和电流，能应对一些简单的计算题，缩短同学 们之间的差距
一、单元设计指导思想
【教材和学情分析】
学生在初中已经学过原子的核式结构，但并不了解这些知识是怎样获得的， 本单元介绍了科学家怎样一步一步深入认识了原子结构，学生通过这段历史可 以进一步了解科学探索的过程，了解人类认识微观世界的方法和途径，有利于 培养他们的学习兴趣。发展他们的思维能力。
教材上本单元有五节内容：第一节 普朗克黑体辐射理论 第二节 光电效应 第三节 原子核式结构模型 第四节 氢原子光谱和玻尔原子模型 第五节 粒子的波动性和量子力学的建立
第4章 平面杆件体系的几何组成分析
第四章平面杆件体系的几何组成分析4.1 几何组成分析的基本概念结构是由若干根杆件通过结点间的连接及与支座连接组成的。
结构是用来承受荷载的，因此必须保证结构的几何构造是不可变的。
例如：4.1.1 几何不变体系和几何可变体系1. 几何不变体系(geometrically unchangeable system)：在不考虑材料应变的条件下，体系的位置和形状不能改变。
2. 几何可变体系(geometrically changeable system)：不考虑材料的变形，在微小荷载作用下，不能保持原有几何形状和位置的体系。
图4-1 几何可变体系和不变体系显然只有几何不变体系可作为结构，而几何可变体系是不可以作为结构的。
因此在选择或组成一个结构时必须掌握几何不变体系的组成规律。
4.1.2 自由度和约束1.自由度(degree of freedom) ：自由度是指体系运动时，可以独立改变的几何参数的数目；即确定体系位置所需（平移和转动）独立坐标的数目。
（1）平面内一质点有2个自由度；x方向和y方向的运动（2）平面内一刚片有3个自由度；任意点的（x，y）坐标一个绕该点的转动角度。
（3）地基是自由度为零的刚片。
图4-2 点和刚体的平面自由度2. 约束：(restraint) ：限制物体自由度的外部条件。
或体系内部加入的减少自由度的装置。
当对刚体施加约束时，其自由度将减少。
能减少一个自由度的约束称为一个联系，能减少n个自由度的约束称为增加了n个联系。
（1）链杆（chainbar）：仅在两处与其它物体用铰相连，不论其形状和铰的位置如何。
一根链杆可以减少体系一个自由度，相当于一个约束。
一根链杆相当于一个约束。
链杆连接的两个刚片（减少一个）有五个自由度。
固定一地基上连杆，被连接的刚片（减少一个）还剩2个自由度。
（2）单铰：连结两个刚片的铰。
加单铰前构成体系的两个刚片共有六个自由度。
加单铰后体系有四个自由度。
一个刚片可以自由运动，但是，另一个刚片只能绕结点转动。
第4章 斜梁桥理论分析
成，二者超静定的次数是完全不同的。
(5) 规则斜梁——对于单跨斜梁来说，如果斜梁的两个斜度均相同，即为规则斜梁。由规则斜梁
组成的桥梁，即为规则斜桥，简称为 RS(Regular Skew Girder)斜梁。
(6) 异形斜梁——斜梁的两个斜度不同，它也称为梯形斜梁。由此构成的斜桥即为异形斜桥，简
称为 IS(Irregular Skew Girder)斜梁。
对于规则斜梁，由于斜度相等，因此有
(4-2)
TA TB RA RB 0
M TB sin
T
TB cos
Q0
有了上面的计算公式后,可以利用它们来计算斜梁在外荷载下的内B 采用结构力学力法进行计算。在基本结构中，B 端绕支承线的转角应为零，根据这一变形协调条
T D(1 2k.ctg 2)]T *
(4-16)
Q T * tg L
下梁的内力图。图中①表示正交简支梁，②
表示斜梁，③表示固端梁的内力图。
从图中的结果可见，单跨斜梁的弯矩图
介于两端固结梁和正交简支梁之间，即斜梁
的正弯矩比同跨径的正交简支梁要小，在梁
端要产生负弯矩，但负弯矩值比同跨径的正
第四章 斜梁桥理论分析
4.1 概述
斜梁桥是指桥梁支承线与桥轴线不垂直的桥梁结构，如图 4-1 所示。在介绍其计算理论之前，首
先介绍几个名词与相关概念。
1) 基本概念
(1) 斜度——指支承边(或支座连
线)与桥轴线法线之间的小于 90°的夹
角 φ ，它表示的是斜桥斜的程度。通常，
一座单跨斜桥可能有 2 个斜度，而 n 跨
连续斜梁桥可能有 n+1 个斜度。斜度有