時間：2022-07-10 20:46:59
序論：在您撰寫材料力學(xué)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.綜合性實驗（彎扭組合實驗、等強度梁實驗、壓桿穩(wěn)定實驗等）
此類實驗可以強化學(xué)員對理論知識的理解和應(yīng)用，并了解、掌握電測法實驗的工作原理及各種電橋的組橋方式和使用方法。借助于多媒體實驗教學(xué)手段，使實驗內(nèi)容結(jié)合工程實際，讓學(xué)員更生動具體的了解電測應(yīng)力的測試方法和手段，加深學(xué)員對力學(xué)實驗的正確認(rèn)識。
2.創(chuàng)新設(shè)計性實驗（桁架應(yīng)力綜合分析實驗、疊梁實驗、復(fù)合梁實驗等）
以現(xiàn)場工程實際情況為背景，模擬現(xiàn)場實際問題，讓學(xué)員展開探索、開動腦筋。學(xué)員可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣和能力設(shè)計不同深度的實驗，并親自動手完成各種實驗。例如，根據(jù)學(xué)校操場主席臺的桁架結(jié)構(gòu)，做出相應(yīng)的桁架模型。學(xué)員可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況，模擬、設(shè)計現(xiàn)場各種工況。先進行理論計算，再進行ANSYS的仿真計算，最后進行試驗測試并采集數(shù)據(jù)，把理論數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)并分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)異同的原因，結(jié)合所學(xué)知識開動腦筋解決問題。學(xué)員在實驗過程中可以鍛煉發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，掌握了電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)和測試原理以及更多地了解了電橋電路在實際工程中的應(yīng)用。
二、改進實驗教學(xué)手段和方法，加強自主能力培養(yǎng)
加強實驗教學(xué)方法研究，采用多樣化實驗教學(xué)手段和方法。實驗教學(xué)方法應(yīng)體現(xiàn)三個方面的轉(zhuǎn)移：
1.從單一的驗證性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合設(shè)計性實驗以及開放式實驗
如果說演示性實驗是理論知識的形象化和感性認(rèn)識的增加，驗證性實驗是知識向能力的初步轉(zhuǎn)化，那么綜合性、設(shè)計性實驗則是對學(xué)員知識、能力、素質(zhì)的全面檢驗和提高，是實驗教學(xué)“出彩”的地方。這樣才能把學(xué)員吸引到實驗室中來，充分發(fā)揮他們的聰明才智，真正在實踐中得到鍛煉，把實驗教學(xué)搞活，把所學(xué)的知識用活，使實驗教學(xué)具備不斷發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動力，從而加強學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。開放實驗室是實驗教學(xué)的一次升華，它不僅延長開放時間，更包括內(nèi)容、手段、思想等的全面開放；不能孤立地看待實驗，應(yīng)注意開放實驗與科技創(chuàng)新相結(jié)合，與科研活動相結(jié)合。
2.從講授實驗原理、實驗步驟轉(zhuǎn)變到傳授實驗思想和實驗方法
在教學(xué)方法上應(yīng)從灌輸式轉(zhuǎn)向啟發(fā)式，倡導(dǎo)以學(xué)員為主體的教學(xué)理念，改變以往以教員為中心的教學(xué)模式。在實驗教學(xué)中，教員主要講授實驗原理和實驗方法，實驗方案的選擇、實驗步驟的確定都由學(xué)員完成，這樣學(xué)員可以自主學(xué)習(xí)、獨立思考、自行設(shè)計、自主操作、自由發(fā)揮，極大地提高了他們的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維能力。
3.從理想化的教學(xué)實驗轉(zhuǎn)變到真實環(huán)境的科學(xué)實驗，實現(xiàn)虛
擬實驗和實物實驗有機結(jié)合在校園網(wǎng)上建立了材料力學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室，其建立完全改變了傳統(tǒng)材料力學(xué)實驗的教學(xué)模式。以前采用集中授課方法講授新理論、新知識，現(xiàn)在學(xué)員通過在網(wǎng)上登錄材料力學(xué)虛擬實驗室就可以完成實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí)；以前總是為繁瑣的實驗課預(yù)約而煩惱，現(xiàn)在學(xué)員通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約實驗，極大地提高了預(yù)約效率。學(xué)員可以在自主選擇的時間內(nèi)完成實驗，再由教員進行必要的指導(dǎo)、講評和批復(fù)。
三、改革實驗教學(xué)質(zhì)量評價體系，體現(xiàn)科學(xué)公正性
在實驗考核方面，過去評價的唯一標(biāo)準(zhǔn)是實驗報告，這樣的考核存在很大的弊端。對材料力學(xué)的考核方式做了一些大膽的嘗試：
1.材料力學(xué)實驗課可獨立設(shè)課，單獨考核
由于材料力學(xué)實驗沒有獨立設(shè)課，而是作為材料力學(xué)課程的一部分，導(dǎo)致部分學(xué)員不重視實驗課。為了約束不重視實驗課的學(xué)員，使實驗教學(xué)不再流于形式，必須足夠重視實驗課程。
2.改變過去以實驗報告作為實驗考核的唯一標(biāo)準(zhǔn)
實行出勤率、實驗態(tài)度、實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告及實驗理論考試相結(jié)合的綜合性考核方法。對于實驗考核成績的記入，考試成績（包括筆試和實際操作測試）占總成績的60%，平時成績（主要是出勤率、預(yù)習(xí)報告和實驗報告）占總成績的40%。這樣的實驗考核可以實現(xiàn)實驗教學(xué)質(zhì)量的全過程監(jiān)控。真正體現(xiàn)實驗成績的真實性和公正性，充分反映學(xué)員的綜合能力和創(chuàng)新能力，并同時具有可比性和可操作性。
3.針對不同類型的實驗提出不同的考核標(biāo)準(zhǔn)
目前材料力學(xué)實驗主要有三大類型：基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性實驗和開放性實驗。因此根據(jù)課程特點，以及檢驗學(xué)員的實踐動手能力、綜合設(shè)計、創(chuàng)新開發(fā)能力的需要，針對不同類型的實驗提出了不同的考核標(biāo)準(zhǔn)。
4.在加強實驗課程考核的同時，還須加強學(xué)員實踐能力的階段性考核
針對具體專業(yè)學(xué)員的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以在其四年學(xué)習(xí)過程中設(shè)置兩到三次實踐技能考核，分別考核學(xué)員的基本動手能力、綜合實踐能力與創(chuàng)新開發(fā)能力。動手能力考核可以采用實驗操作的形式；綜合實踐能力考核可以采用抽考具體的實驗項目的形式；創(chuàng)新開發(fā)能力考核可以采用綜合創(chuàng)新類實踐活動來實現(xiàn)。要求學(xué)員大學(xué)四年期間必須進行一次綜合創(chuàng)新類活動，如全國性的設(shè)計類競賽、科技創(chuàng)新活動等?？傊@些考核的目的是為了學(xué)員在實踐類課程教學(xué)環(huán)節(jié)中有明確的目的和任務(wù)，促使學(xué)員從實踐到理論、從感性到理性的轉(zhuǎn)變，提高實踐課的層次和實際效果，培養(yǎng)學(xué)員的力學(xué)素質(zhì)、工程素質(zhì)以及創(chuàng)新精神。
四、結(jié)束語
與圖1不同，鐵有三種固態(tài)，分別是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe為密排面心立方結(jié)構(gòu)，α-Fe和δ-Fe為體心立方結(jié)構(gòu)。并且，圖2中有三個三相點，分別為氣-液-δ-Fe；氣-γ-Fe-δ-Fe和氣-γ-Fe-α-Fe。通常情況下，F(xiàn)e是磁性的α-Fe，組織類型有鐵素體、珠光體和貝氏體等；通過成分和工藝控制常溫下可得到γ-Fe，如奧氏體不銹鋼304、310等。Fe的p-T相圖的講解，增強學(xué)生識別單組分相圖的能力。課堂上通過工業(yè)生產(chǎn)實例，加深了同學(xué)們對Fe的認(rèn)識；并建立了物理化學(xué)相圖知識與學(xué)生專業(yè)—金屬材料之間的聯(lián)系。解決學(xué)生“材料專業(yè)為什么學(xué)物理化學(xué)？”的困惑。
2兩組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的相圖
雖然二組分系統(tǒng)的氣—液平衡相圖依據(jù)組分在液態(tài)的互溶情況各有其特點，但液態(tài)完全互溶系統(tǒng)構(gòu)成了這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)[4]。對于這種相圖，我們除了讓學(xué)生掌握相圖中各相區(qū)的組成、相態(tài)和杠桿規(guī)則外，還注重讓學(xué)生學(xué)習(xí)氣相線和液相線的繪制方法和細節(jié)信息。其繪制過程如圖3所示，先配制不同比例的二組分混合物，再升高溫度測試混合物的熔點，通過描點—連線得到相圖。從而培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗繪制相圖讀取相圖細節(jié)信息的全面能力。通過學(xué)習(xí)繪制相圖，可使學(xué)生對相圖的全部信息有較深刻的認(rèn)識、理解及較好的運用。為了便于學(xué)生掌握此類相圖及其應(yīng)用，在教學(xué)中我們通過物相點隨溫度的變化的實例，講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點分析了第一個氣泡點產(chǎn)生的壓力、組成及最后一滴混合液消失的壓力、組成，以及其逆過程這一難點。并將相圖理論與工業(yè)精餾裝置聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)生對該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。
3具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖
具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖，是學(xué)生學(xué)習(xí)中最難掌握的內(nèi)容。我們通過講解物相點的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動畫展示具體過程，使該部分內(nèi)容更加形象和生動，便于理解和掌握。同時，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力。
4相圖在金屬材料中的應(yīng)用
4.1在金屬材料設(shè)計中的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和科研實踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統(tǒng)，所以其相圖更為復(fù)雜。為了得到材料的擬服役性能，需要對材料進行設(shè)計和加工。相圖在材料設(shè)計中起著至關(guān)重要的作用，例如，在設(shè)計奧氏體不銹鋼時，為了得到單一奧氏體組織，需擴大相圖中奧氏體區(qū)，使其在冷卻過程中不發(fā)生γ-Feα-Fe的轉(zhuǎn)變。根據(jù)相圖，改變系統(tǒng)的組成，增加穩(wěn)定奧氏體元素，如Ni、C等是最常用的方法。當(dāng)然，為了系統(tǒng)的平衡，其他元素也需做相應(yīng)的改變。應(yīng)用相圖時，為了提高設(shè)計組織的準(zhǔn)確性，需要考慮平衡相圖與實際相圖的差別。
4.2在金屬材料加工中的應(yīng)用在金屬材料的熱加工過程中，隨著加工溫度的不同，其物相也發(fā)生相應(yīng)的變化?？赏ㄟ^控制軋制參數(shù)和冷卻過程，改變材料的相變溫度和組織類型，得到高性能的金屬材料。例如，在鋼鐵生產(chǎn)中，熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝，通過加大壓下量增加累積位錯，為相變過程提供更多的高能量相變形核點，以得到細小晶粒組織，提高鋼的強韌性。通過控制冷卻速率，可改變相變后的組織形態(tài)，在650℃以上發(fā)生相變得到珠光體和鐵素體組織，在450~600℃區(qū)間主要得到貝氏體組織的鋼材，在更低溫度下發(fā)生相變得到馬氏體組織，不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應(yīng)用相圖不僅在金屬材料的設(shè)計和加工中具有指導(dǎo)下作用，而且在材料的熱處理過程中也具有重要的應(yīng)用價值。例如，在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過程主要是控制冷卻速率，使相變溫度發(fā)生在較低溫度區(qū)，得到低溫轉(zhuǎn)變組織。正火溫度需在γ-Fe相區(qū)，需要根據(jù)相圖和化學(xué)成分判斷其奧氏體化溫度，從而確定正火的加熱溫度。嚴(yán)格的說，確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應(yīng)的相圖。通過相圖在金屬材料領(lǐng)域的應(yīng)用的介紹，學(xué)生對本專業(yè)和學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性均有了清晰的認(rèn)識，他們的學(xué)習(xí)積極性也顯著提高。
5結(jié)語
完整的B/S系統(tǒng)是由前臺界面、功能代碼、和后臺數(shù)據(jù)庫組成。在本系統(tǒng)的開發(fā)中，使用AdobeDreamweaver進行前臺界面設(shè)計，采用DIV+CSS方式進行頁面布局，應(yīng)用JavaScript進行界面驗證；以MyEclipse作為系統(tǒng)主要開發(fā)工具，其中功能代碼使用Java語言編程完成；以MySQL作為后臺數(shù)據(jù)庫，由于MySQL是開放源代碼的，因此任何人都可以在GeneralPub⁃licLicense的許可下下載并根據(jù)個性化的需要對其進行修改。整個系統(tǒng)的開發(fā)采用MVC（Model-View-Control）設(shè)計模式，運用Strut2的開源Web框架，通過Action類完成具體的功能。
2體系結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計
本系統(tǒng)主要是根據(jù)用戶的不同權(quán)限對評估支撐材料進行管理和共享，在功能實現(xiàn)上，根據(jù)教育部《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作合格評估指標(biāo)和基本要求（試行）》和《全國高校教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫填報表格》的要求，切合蘭州城市學(xué)院的實際情況，進行了任務(wù)分解，具有7個一級指標(biāo)，20個二級指標(biāo)，39個觀測點，所有的支撐材料都具有確定的目錄和編號，一級和二級指標(biāo)采用下拉列表框的形式進行選擇，并根據(jù)一、二級指標(biāo)進行材料目錄形式的編號，這樣材料的存放位置都很精準(zhǔn)，不會發(fā)生材料混亂的問題。鑒于此，本系統(tǒng)主要有用戶管理和材料管理兩大塊，具體如圖1所示。在用戶管理中，系統(tǒng)管理員是本系統(tǒng)的管理者，可以對整個系統(tǒng)的用戶進行管理，增加、刪除用戶，設(shè)置模塊管理員和普通用戶的權(quán)限，審核上傳模塊支撐材料、下載支撐材料、打印支撐材料、預(yù)覽支撐材料等，如圖2所示。而模塊管理員是本系統(tǒng)的主要使用者，在登錄后可以對自己所屬模塊進行所有操作，而對其他模塊只有部分操作權(quán)限，
3數(shù)據(jù)庫設(shè)計
依據(jù)系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的選擇，數(shù)據(jù)庫采用MySQL進行設(shè)計，建立了一個數(shù)據(jù)庫（pgxt.myd），庫中總共有4張表：登錄表（admin）：存儲用戶登錄的相關(guān)信息。用戶類型表（usertype）：用來記錄用戶登錄身份數(shù)據(jù)，即系統(tǒng)管理員、模塊管理員、普通用戶。審核表（checked）：用來記錄有關(guān)審核的具體信息數(shù)據(jù)，主要是針對材料編號，給出是否通過的結(jié)果。登錄表、用戶類型表對應(yīng)功能結(jié)構(gòu)中的用戶管理.上傳支撐材料表（upload）：用來記錄上傳的支撐材料信息數(shù)據(jù)，主要有上傳支撐材料編號、文件名、文件路徑；上傳支撐文件的時間、上傳支撐材料的用戶編號；一級指標(biāo)編號、二級指標(biāo)編號、三級指標(biāo)編號、審核狀態(tài)等。上傳支撐材料表和審核表對應(yīng)功能結(jié)構(gòu)中的材料管理。
4系統(tǒng)實現(xiàn)
本系統(tǒng)設(shè)有三個不同的角色，分別是普通用戶，模塊管理員、系統(tǒng)管理員，不同的用戶經(jīng)過登錄后，所進入的主界面也不相同，登錄界面用AdobeDreamweaver來設(shè)計完成（創(chuàng)建Struts2.xml文件），登陸的實現(xiàn)使用Struts2里的Action類里的ActiongSupport類中定義的方法，不同用戶都可以查看和修改自己的個人資料，但是由于賬號是實行系統(tǒng)管理員分配，所以不允許進行二次修改。在預(yù)覽中，系統(tǒng)會根據(jù)上傳的文件選擇不同的預(yù)覽方式，并同時實現(xiàn)了下載功能和數(shù)據(jù)庫進行連接。
5總結(jié)
關(guān)鍵詞 材料力學(xué) 理論體系 教學(xué)方法 化繁為簡
中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A
1 建立科學(xué)的理論體系
在教學(xué)實踐中，一般院校采用模塊化教學(xué)，即將內(nèi)容模塊化，分為桿件的基本變形與組合變形、靜載荷與動載荷、能量方法與超靜定三大模塊，各模塊之間雖各有其內(nèi)在規(guī)律，但卻存在本質(zhì)聯(lián)系，這集中體現(xiàn)在一個核心、一條主線上。
廣義胡克定律又稱為本構(gòu)方程，它反映出線彈性條件下變形與受力的本質(zhì)關(guān)系?！白冃巍笔茄芯繌姸?、剛度以及穩(wěn)定性的前提，而工程實際中構(gòu)件受力往往易知，變形卻需要求解計算，本構(gòu)方程在其中發(fā)揮著橋梁作用，故它是一切公式的根本，是材料力學(xué)理論體系的核心。
三大模塊的內(nèi)容遵循相似的分析思路，即首先通過外力分析確定構(gòu)件發(fā)生基本變形還是組合變形；隨后根據(jù)構(gòu)件外在的變形特點，進一步分析桿件橫截面間的內(nèi)力，并結(jié)合桿件形狀特點確定危險截面；最后根據(jù)構(gòu)件的變形內(nèi)在規(guī)律確定應(yīng)力和變形計算公式，若橫截面只有一種應(yīng)力，直接由該應(yīng)力最大值建立強度條件，若正應(yīng)力切應(yīng)力同時存在，則需計算危險點的主應(yīng)力，由強度理論建立強度條件，因此，“外力—內(nèi)力—應(yīng)力與變形”是材料力學(xué)理論體系的主線。
動載荷、能量方法、超靜定屬于三個專題，與工程實際聯(lián)系更為緊密，可利用前面的基本理論解決此類實際問題。其中，動載荷的關(guān)鍵就是轉(zhuǎn)化為靜載荷，便可同樣仿照前面外力—內(nèi)力—應(yīng)力的思路分析強度了；能量方法用以解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)雜變形，是基本力學(xué)知識的綜合應(yīng)用，同樣遵循外力—內(nèi)力—變形這一主線；材料力學(xué)的研究對象決定了其基本理論可解超靜定結(jié)構(gòu)，而在具體求解及進一步解決實際問題時，同樣遵循這一主線?？梢姡罄m(xù)三個專題在理論體系上是前面基本內(nèi)容的延伸與綜合。在授課實踐中，教師需圍繞一個核心（本構(gòu)方程），由一條主線（外力—內(nèi)力—應(yīng)力與變形—強度與剛度）將各模塊的知識有機連接，幫助學(xué)生建立一個整體化、系統(tǒng)化的理論體系。這樣，有助于使學(xué)生加深對材料力學(xué)知識的理解，從而達到對基本知識舉一反三、靈活運用的目的。
2 采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法
對于基本變形部分，鼓勵學(xué)生對比四種基本變形的特點，總結(jié)公式與分析思路的共性與個性，幫助學(xué)生由研究方法的相似性和公式的類比性理解內(nèi)容、記憶公式，提高學(xué)生對問題的歸納能力。
復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與強度理論，首先需幫助學(xué)生理解應(yīng)力狀態(tài)分析的意義在于解釋構(gòu)件破壞的原因以及研究組合變形桿件的強度。強度理論在講解時，要體現(xiàn)其哲學(xué)內(nèi)涵，一方面抓住主要矛盾，從而將復(fù)雜問題簡單化；一方面，體現(xiàn)在“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，推測強度失效的假說，經(jīng)長期的實踐檢驗才能確定該理論的實用性和適用范圍。
組合變形在基本變形基礎(chǔ)上講授，采用類比方式重點強調(diào)在分析方法上與基本變形的異同點，即同樣遵循外力—內(nèi)力—應(yīng)力的主線，但每一過程都需在基本變形分析結(jié)果基礎(chǔ)上更進一步。外力分析除計算約束力外，更需將力平移、分解，而使每一類外力只對應(yīng)一種基本變形；內(nèi)力分析應(yīng)綜合考慮多種基本變形確定危險截面；應(yīng)力分析在計算出每一種基本變形的應(yīng)力后，更要將他們疊加以找出危險點，對于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)由強度理論建立強度條件。組合變形雖看似復(fù)雜，但有規(guī)律可循，故要將基本理論講深講透，從而啟發(fā)學(xué)生歸納普遍規(guī)律與通用公式，做到“深入淺出”是講好組合變形的關(guān)鍵。
穩(wěn)定問題需強調(diào)其非常規(guī)特點，即壓桿的外力與壓縮相同、變形形式與彎曲相同、壓桿失穩(wěn)是整體效應(yīng)，故被壓彎變?yōu)榱酥饕?，原始尺寸原理此時不再適用，而應(yīng)考慮變形后的尺寸分析內(nèi)力，這樣就使壓桿穩(wěn)定的分析過程比強度、剛度復(fù)雜了。由于壓桿穩(wěn)定理論的復(fù)雜性，公式推導(dǎo)時要啟發(fā)學(xué)生尋找通用方法，歸納不同約束類型與不同柔度對臨界力的影響；啟發(fā)學(xué)生體會穩(wěn)定問題與強度、剛度問題研究方法的異同點，通過不同類型的例題加深對穩(wěn)定問題的理解。
動載荷需特別強調(diào)動載荷與靜載荷之間的轉(zhuǎn)換方法，這是動載荷問題的核心。能量方法和超靜定以案例式為主，通過例題提高學(xué)生運用基本理論和方法解決實際問題、綜合問題的能力。
無論哪類教學(xué)方法，目的都在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，科學(xué)思維方式的養(yǎng)成和科學(xué)方法論教育是教學(xué)的根本落腳點，故在材料力學(xué)的教學(xué)中，要始終貫穿“具體—抽象—具體”的思維模式，對于實際問題，首先抓住主要矛盾及控制因素建立力學(xué)模型，將復(fù)雜的實際問題簡單化，然后用材料力學(xué)的相關(guān)理論分析問題、解決問題，挖掘問題的實質(zhì)，總結(jié)普遍規(guī)律，最后用所得結(jié)論指導(dǎo)新的實際問題，也是“提出問題—解決問題—總結(jié)升華”的思維過程，這是解決一切實際問題的根本方法。
3 復(fù)雜問題化整為零、化難為簡
對于一些復(fù)雜問題、綜合問題，可將問題串化整為零、化難為簡，將綜合問題分解為一個個基本問題，應(yīng)用前面的基本理論各個擊破，從而降低難度便于學(xué)生接受。
例如對于扭彎組合變形，教材[4]上講述的內(nèi)容實質(zhì)是圓截面桿斜彎曲與扭轉(zhuǎn)變形的組合。而前面學(xué)習(xí)的是對稱彎曲，沒有詳細講過斜彎曲，再組合扭轉(zhuǎn)變形，問題是復(fù)雜的，課本中對于這一問題直接給出結(jié)論“對截面為圓形的軸，包含軸線的任意縱向面都是縱向?qū)ΨQ面。所以，把兩個方向的彎矩合成后，仍可按照對稱彎曲的公式計算正應(yīng)力?！敝苯又v述學(xué)生一般難以理解。可在講完拉（壓）彎組合變形后，緊跟講述斜彎曲（包括圓截面梁、矩形截面梁等），把斜彎曲的理論講清講透，然后再講課本中的扭（斜）彎組合一節(jié)，就水到渠成了。
對于能量方法和超靜定，重在強調(diào)問題的主要分析方法以及與基本問題的聯(lián)系，運用“化難為簡”的方法，幫助學(xué)生克服畏難情緒，使學(xué)生掌握將工程中的復(fù)雜問題分解為簡單問題的方法。
“化整為零、化難為簡”也是解決復(fù)雜難題的基本思想，尤其對于綜合了“動載荷、超靜定、能量方法、壓桿穩(wěn)定”等幾塊知識的“大題目”，可從問題入手，圍繞每一步的待求量，按照“提出基本問題—尋找基本方法—應(yīng)用基本理論”的分析過程，層層遞進逐級分析，最終可整理出清晰的解題思路?？梢?，所謂難題就是若干基本問題的綜合，而“化整為零”的方法便可突破這類問題的瓶頸，達到“化難為簡”的效果。
總之，材料力學(xué)決不能教學(xué)生記公式、套用解題模式，而是激發(fā)學(xué)生的探索欲望，提高工程素養(yǎng)，提升解決實際問題的能力。為此，材料力學(xué)老師應(yīng)結(jié)合課程特點不斷研究教學(xué)規(guī)律，進行教學(xué)創(chuàng)新，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式，把科學(xué)方法論滲透在材料力學(xué)的教學(xué)中。
參考文獻
[1] 劉桂榮，韓立新.“材料力學(xué)”教學(xué)方法探討.中國電力教育，2011.25：114.
[2] 楊志軍，趙學(xué)友.材料力學(xué)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新.中國冶金教育，2011.3：25-26.
一、從天然樹脂到合成樹脂
一些樹木的分泌物常會形成樹脂，不過琥珀卻是樹脂的化石，蟲膠雖然也被看成樹脂，但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠制成的蟲膠漆，最初只用作木材的防腐劑，但隨著電機的發(fā)明又成為最早使用的絕緣漆。然而進入20世紀(jì)后，天然產(chǎn)物已無法滿足電氣化的需要，促使人們不得不尋找新的廉價代用品。
早在1872年德國化學(xué)家拜耳（A．Bayer）首先發(fā)現(xiàn)苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時能迅速結(jié)成紅褐色硬塊或粘稠物，但因它們無法用經(jīng)典方法純化而停止實驗。20世紀(jì)以后，苯酚已經(jīng)能從煤焦油中大量獲得，甲醛也作為防腐劑大量生產(chǎn)，因此二者的反應(yīng)產(chǎn)物更加引人關(guān)注，希望開發(fā)出有用的產(chǎn)品，盡管先后有許多人為之花費了巨大勞動，但都沒有達到預(yù)期結(jié)果。1904年，貝克蘭和他的助手也開展這項研究，最初目的只是希望能制成代替天然樹脂的絕緣漆，經(jīng)過三年的艱苦努力，終于在1907年的夏天，不僅制出了絕緣漆，而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite，它就是人們熟知的“電木”、“膠木”或酚醛樹脂。
Bakelite一經(jīng)問世，很快廠商發(fā)現(xiàn)，它不但可以制造多種電絕緣品，而且還能制日用品，愛迪生（T．Edison）用于制造唱片，不久又在廣告中宣稱：已經(jīng)用Bakelite制出上千種產(chǎn)品，于是一時間把貝克蘭的發(fā)明譽為20世紀(jì)的“煉金術(shù)”。
以煤焦油為原粒的酚醛樹脂，在1940年以前一直居各種合成樹脂產(chǎn)量之首，每年達20多萬噸，但此后隨著石油化工的發(fā)展，聚合型的合成樹脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產(chǎn)量也不斷擴大，隨著眾多年產(chǎn)這類產(chǎn)品10萬噸以上大型廠的建立，它們已成當(dāng)今產(chǎn)量最多的四類合成樹脂。合成樹脂再加上添加劑，通過各種成型方法即得到塑料制品，到今天塑料的品種有幾十種，世界年產(chǎn)量在1．2億噸左右，我國也在500萬噸以上，它們已經(jīng)成為生產(chǎn)、生活及國防建設(shè)的基礎(chǔ)材料。
二、從天然纖維到合成纖維
人類使用棉、毛、絲、麻等天然纖維的歷史已經(jīng)有幾千年，但由于全球人口的不斷增加和對紡織品質(zhì)量的更高要求，從19世紀(jì)起，人們就為尋求新的紡織品原料而努力。
1846年制成硝化纖維；1857年制成銅氨纖維；1865年制成醋酸纖維；1891年制成粘膠纖維。由于粘膠纖維的原料是來源豐富的木材漿粕、棉短絨及棉紗下腳料等，再加上制成的纖維性能好，以至它的產(chǎn)量到20世紀(jì)50年代已經(jīng)超過羊毛。
盡管上述幾種稱為“纖維素纖維”或“人造纖維”的出現(xiàn)是繼紡織機械發(fā)明之后的又一次紡織革命，但它仍意味著人只是用化學(xué)方法，對天然植物纖維的再加工，而通過化學(xué)方法，制取全合成的、性能更為優(yōu)異的紡織纖維階段，才迎來了第三次紡織革命。
1928年32歲的美國化學(xué)家卡羅塞斯（W．H．Carothers）博士從大學(xué)崗位上應(yīng)聘到杜邦公司，負責(zé)對不久前才興起的高分子化學(xué)的基礎(chǔ)研究，他們研究了多種脂肪族二元酸與二醇或二元胺的縮合反應(yīng)，由于保證了反應(yīng)物料的嚴(yán)格配比，從而獲得分子量很高的縮聚物，但大多數(shù)產(chǎn)物的熔點偏低、不耐水，雖然有的可以抽絲，但不適于用做紡織纖維。反復(fù)不斷地失敗使卡羅塞斯在精神上受到很大打擊，以至身上經(jīng)常攜帶著一小瓶準(zhǔn)備自殺的氰化鉀。一直到工作6年后的1934年，終于在合成的數(shù)百種產(chǎn)品中，找到有希望成為優(yōu)良紡織纖維的聚酰胺－66，尼龍（Nylon）是它在投產(chǎn)時公司使用的商品名。
杜邦公司為了使它工業(yè)化，動員了230多名各方面專家，花費2200萬美元，到1939年始正式投產(chǎn)。這一成功不僅是合成纖維的第一次重大突破，也是高分子科學(xué)的重要進展。
尼龍投產(chǎn)后，杜邦公司馬上宣布他們生產(chǎn)了比蜘蛛絲還細，比鋼還結(jié)實的全新有機纖維。盡管當(dāng)時第二次世界大戰(zhàn)已經(jīng)開始，仍然引起各方面關(guān)注。用它織成的女絲襪，銷售第一天就賣出400萬雙，報紙上還報道了當(dāng)時許多銷售店曾引起“尼龍騷動”的場面，可惜的是卡羅塞斯本人卻沒有看到這種情況。41歲的他，雖然知道尼龍的研究已經(jīng)取得突破性進展，但卻總感到心力交瘁地被失敗所纏繞，終于在1937年服毒自殺，留下深深的遺憾。
1938年德國研制出聚酰胺－6，即聚己內(nèi)酰胺；1941年英國制出了聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，商品名Dacron、“的確涼”、或滌綸；1939年德國人又研制出聚丙烯腈纖維，但到1949年才在美國投產(chǎn)，商品名Orlon，我國稱腈綸，此又出現(xiàn)多種新型合成纖維，滿足了多種需要，但從應(yīng)用范圍和技術(shù)成熟等方面看，仍以上述幾種為主，其產(chǎn)量約占總量的90％。
三、從天然橡膠到合成橡膠
自然界中雖然含有橡膠的植物很多，但能大量采膠的主要是生長在熱帶雨區(qū)的巴西橡膠樹。從樹中流出的膠乳，經(jīng)過凝膠等工藝制成的生橡膠，最初只用于制造一些防水織物、手套、水壺等，但它受溫度的影響很大，熱時變粘，冷時變硬、變脆，因而用途很少。
1839年美國一家小型橡膠廠的廠主古德易（Goodyear）經(jīng)過反復(fù)摸索，發(fā)現(xiàn)生橡膠與硫黃混合加熱后能成為一種彈性好、不發(fā)粘的彈性體，這一發(fā)現(xiàn)推進了橡膠工業(yè)迅速發(fā)展。在這之前，橡膠的年產(chǎn)量只有388噸，但到1937年已增加到100萬噸，即100年間增加了2000倍，這在天然物質(zhì)利用史上是十分罕見的，尤其是1920年以后，由于汽車工業(yè)興起，進一步擴大需求，以致世界各國開始把天然橡膠作為軍用戰(zhàn)略物資加以控制，這就迫使美、德等汽車大國，但卻是天然橡膠的窮國開展合成橡膠的研究，這種研究是以制造與天然橡膠相同物質(zhì)為目的開始的，因為人們已知它是由多個異戊二烯分子通過順式加成形成的聚合體。
1914年爆發(fā)第一次世界大戰(zhàn)，德國由于受到海上封鎖，開展了強制性的合成橡膠研制和生產(chǎn)，終于實現(xiàn)了以電石為原料合成甲基橡膠的工作，到終戰(zhàn)的1918年，共生產(chǎn)出2350噸。
戰(zhàn)后，由于暫時性天然橡膠過剩，使合成橡膠的生產(chǎn)也告中止，但其研究工作仍在進行。先后研制成聚硫橡膠（1931年投產(chǎn)）、氯丁橡膠（1932年）、丁苯橡膠（1934年）、丁腈橡膠（1937年）等。
第二次世界大戰(zhàn)期間，尤其是日本偷襲珍珠港、占領(lǐng)東南亞后，美國開始擴大合成橡膠生產(chǎn)，并納入國防計劃，1942年產(chǎn)量達84．5萬噸，其中丁苯橡膠為70．5萬噸。1950年以后，由于出現(xiàn)了齊格勒納塔催化劑，在這種催化劑的作用下，生產(chǎn)出三種新型的定向聚合橡膠，其中的順丁橡膠，由于它的優(yōu)異性能，到20世紀(jì)80年代產(chǎn)量已上升到僅次于丁苯橡膠的第二位。此后又有熱塑性橡膠、粉末橡膠和液體橡膠等問世，進一步滿足了尖端科技發(fā)展的需要。
回顧過去，展望未來，在新世紀(jì)里新技術(shù)將更加迅猛發(fā)展，與此同時，作為技術(shù)革命物質(zhì)基礎(chǔ)的，以合成高分子為代表的新材料的研制和開發(fā)，也將越來越起著重要作用。
參考文獻
近幾年，我借助地理材料，通過設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生從材料中去獲取有效信息，增長新的知識。實踐證明，這種 題型可引導(dǎo)學(xué)生跳出死記硬背的狹小天地，利于培養(yǎng)學(xué)生能力。
常見的地理材料分析有以下幾類。
(1)運用地理材料，考查學(xué)生對新知識的理解能力。如“熱島效應(yīng)”，一般教學(xué)中未講，但學(xué)生掌握了一定 的地理技能后，便可以獨立分析，拓寬知識。可這樣設(shè)題：
材料1：在一些發(fā)達的工業(yè)區(qū)和大城市，由于人口集中，大量消耗能源，除對大氣造成污染外，還要釋放大 量“廢熱”進入大氣。這種人為釋放的熱，使城市的年平均氣溫比郊區(qū)可高出0.5～3℃，或者更高一些。在人 口密度大，工業(yè)發(fā)達的城市尤為明顯。如1979年12月13日20時，上海市中心的氣溫為8.5℃，近郊為4℃，遠郊 僅為3℃。這樣，城市在溫度的空間分布上，猶如一個溫暖的島嶼，稱為“熱島效應(yīng)”或“火爐效應(yīng)”。在這種 熱島效應(yīng)的影響下，城市上空的霧、云增加，城市上空的風(fēng)、降水也發(fā)生異常。（摘自《新華文摘》1993年8期 ）
閱讀以上材料回答：
①產(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的根本原因是什么？（城市工業(yè)發(fā)達，人口集中。）
②根據(jù)材料內(nèi)容，在下列方框中繪出城市和郊區(qū)之間的大氣環(huán)流，并回答：為何熱島效應(yīng)會導(dǎo)致城市上空 多云？（圖略。城市上空氣溫高，空氣中又多塵埃，上升氣流使水汽凝結(jié)，故常多云。）
（附圖 {圖}）
(2)運用材料設(shè)問，考查學(xué)生對材料中蘊含的地理知識的理解能力。如：
材料2：索菲亞·安蒂波斯技術(shù)開發(fā)區(qū)，位于法國“藍色海岸”之濱，在這里設(shè)立的950家公司共有來自50 個國家的職員1.5萬多人，每年向該地區(qū)的經(jīng)濟注入28億美元。開發(fā)區(qū)建立至今已發(fā)生明顯變化，當(dāng)初索菲亞開 發(fā)區(qū)專門吸引大的公司參與，且以美國公司為主，主要開發(fā)信息技術(shù)，為擴大經(jīng)濟增長，開發(fā)區(qū)積極開拓新的 項目。目前共有202家信息和通信技術(shù)公司、49家衛(wèi)生設(shè)備公司、18家能源公司、64家研究和教育機構(gòu)和617家 服務(wù)性公司。
法國硅谷的經(jīng)驗表明，一個科技開發(fā)區(qū)需要有一個大學(xué)作基礎(chǔ)。尼斯大學(xué)是法國最新的大學(xué)，迄今只有29 年的歷史，但是今天已發(fā)展成設(shè)有許多尖端科目，并擁有2.4萬名學(xué)生的學(xué)校。
索菲亞開發(fā)區(qū)有法國第二大機場和通向意大利的高速公路。去年春天在這里慶祝該開發(fā)區(qū)建立25周年，“ 索菲亞”已成為法國濱海地區(qū)的一大景觀。（選自《地理文摘》1995年第4期）
閱讀以上材料回答：
①開發(fā)區(qū)內(nèi)外籍職員比例較大，反映了法國什么國情？（法國人口增長緩慢，勞動力不足，資源得不到充 分開發(fā)，須引進外籍工人。）
②該開發(fā)區(qū)實現(xiàn)經(jīng)濟增長的措施是什么？（引進外資；開拓新項目）
③該開發(fā)區(qū)在位置分布上反映的要求是(A、D)
A、環(huán)境潔凈優(yōu)美 B、接近消費市場
C、當(dāng)?shù)貏趧恿Y源豐富 D、接近高等教育區(qū)
④該開發(fā)區(qū)工業(yè)部門特點是(B、D)
A、以“勞動密集型”工業(yè)為主
B、以“知識密集型”工業(yè)為主
C、具有“臨海型”布局特點
D、具有“臨空型”布局特點
(3)運用地理材料，考查學(xué)生對所學(xué)地理知識的運用能力。如：
材料3：被譽為“江南明珠”的太湖，即將被藻類所占據(jù)。目前太湖的藻類比十年前增長了5倍，部分監(jiān)測 點的藻類數(shù)量已超過每升1億個，整個湖面已有2/3的面積達到中富至富營養(yǎng)化過渡狀態(tài)。如不加治理，太湖將 面臨因全部富營養(yǎng)化而窒息死亡。
目前，太湖沿岸每年農(nóng)業(yè)中化肥使用量達200～300萬噸，農(nóng)藥5～8萬噸，其中約有50%的化肥和農(nóng)藥隨雨水 流入湖泊河道，僅農(nóng)業(yè)和生活污水足以使太湖水中含氮量超過三類水指標(biāo)。太湖沿岸工業(yè)區(qū)多，每年有近10億 噸未經(jīng)處理的工業(yè)污水排入江河，使每個中小城市周圍的地面水都受到嚴(yán)重污染，形成黑水帶，并隨河網(wǎng)擴散 而影響太湖。此外，太湖還以博大的胸懷容納著養(yǎng)魚、水運和旅游業(yè)帶來的污染。人們在呼喚：救救太湖?。?摘自《地理教學(xué)》1994年第5期）
閱讀上述材料回答。
①文中提到太湖可能窒息衰亡的依據(jù)是什么？（水中富營養(yǎng)化現(xiàn)象）
②為什么說太湖可能窒息衰亡？（水中營養(yǎng)元素增加，引起藻類過度生長，促使浮游生物的過度繁殖，這 樣大量積累了有機物質(zhì)。隨著有機物分解和藻類生長，水中氧氣被大量消耗，使太湖出現(xiàn)缺氧狀態(tài)而窒息衰亡 ）
③文中所列太湖營養(yǎng)元素的積累來自哪些污染方式？（農(nóng)業(yè)和生活污水；工業(yè)污水和養(yǎng)魚、水運、旅游業(yè) 污染）
④太湖水體汛染給沿岸居民帶來哪些不利影響？（使居民飲用水質(zhì)變壞，危害人體健康。若有有害金屬元 素污染物，通過食物進入人體，會導(dǎo)致“公害病”發(fā)生。另外，給養(yǎng)魚、旅游帶來不利影響，影響居民經(jīng)濟收 入。）
(4)通過2～3段相關(guān)地理材料的考查，培養(yǎng)學(xué)生綜合比較、分析的能力。如：
材料4：在一般情況下，天然降水都是偏酸性的。這是因為大氣中的CO[,2]溶于雨水，部分形成碳酸的緣故 。所謂酸雨，指的是PH值小于5.6的酸性降水，其形成原因是：人為排放的SO[,2]進入大氣后，造成局部地區(qū)大 氣中SO[,2]富集，在水汽凝結(jié)過程中溶于水形成亞硫酸、硫酸，然后隨雨降落形成酸雨。（摘自人民教育出版 社《地理》下冊教學(xué)參考書）
材料5：調(diào)查表明，我國酸雨地理分布的總趨勢是由北向南逐漸增加，長江以南已形成相當(dāng)范圍的酸雨帶， 而且明顯地分為三個酸雨片區(qū)：西南酸雨區(qū)（包括重慶和貴陽周圍地區(qū)）、華東酸雨區(qū)（包括上海、蘇杭地區(qū) ）、中南酸雨區(qū)（包括長沙、廣州、南寧地區(qū)）……當(dāng)前，酸雨比較集中且危害較重的是四川省。（摘自郝志 功主編《當(dāng)代環(huán)境問題導(dǎo)論》）
材料6：據(jù)1993年環(huán)境臨測結(jié)果表明，重慶的酸雨頻率為80%，全年酸雨P(guān)H值平均為4.38，最低為2.8。在這 里不僅雨水受到酸化，霧水，露水和雪水也受到嚴(yán)重污染，特別是1994年以來重慶連續(xù)4次出現(xiàn)酸性“黑雨”現(xiàn) 象，尤其是1994年元月上旬的一場“黑雨”，PH值為3.92，與家用食醋相當(dāng)?。ㄕ浴兜乩泶笥^園》1993年總 第50期）
閱讀以上材料回答：
①“酸雨”與自然界的酸性降水在成因上的根本區(qū)別是什么？（前者是人為原因造成，后者是自然原因所 致）
②根據(jù)酸雨形成原因分析，我國酸雨地理分布的總趨勢為什么呈現(xiàn)由北向南逐漸增加的現(xiàn)象？（一是北方 地勢平坦、開闊，冬季風(fēng)強，不利于SO[,2]等酸性氣體富集，二是北方降水頻率較南方小，空氣干燥使酸雨出 現(xiàn)機會少，而南方相反。）
③根據(jù)酸雨形成原因分析，四川?。ㄌ貏e是重慶地區(qū)）為什么酸雨頻率高？（四川省大部位于盆地中，盆 地內(nèi)工業(yè)大量排放硫氧化合物、氮氧化合物等大氣污染物，加之盆地濕度大，靜風(fēng)頻率高，大氣擴散條件差， 利于酸性氣體污染富集，在多雨、多霧的盆地內(nèi)容易形成酸雨。）
材料分析題類型多樣，也可與圖形結(jié)合起來分析，僅舉4例，借以拋磚引玉。在設(shè)計材料分析題時應(yīng)注意兩 點：
1凝聚態(tài)物理學(xué)與材料概述
凝聚態(tài)物理學(xué)，是指研究凝聚態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)等之間的關(guān)系。簡而言之，通過對構(gòu)成凝聚態(tài)物質(zhì)電子、離子等運行形態(tài)、規(guī)律進行探索，充分認(rèn)識物質(zhì)的物理性質(zhì)。隨著研究不斷深入，針對凝聚態(tài)物理學(xué)的研究已經(jīng)由初級層面朝著高級層面發(fā)展。如有固體形態(tài)向外拓展上升至液氮、熔鹽等液態(tài)物質(zhì)，甚至還有氣態(tài)物質(zhì)。另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，一些全新的概念體系逐漸滲透，產(chǎn)生了更多新的研究成果，賦予材料新特點，在很大程度上幫助學(xué)者解決疑難問題提供了極大的支持。
就廣義角度來看，材料是幫助人類生產(chǎn)和生活，制造有用器件的物質(zhì)。隨著人類社會發(fā)展，自然資源和能源日益減少，對于材料概念的理解也發(fā)生了變化，因此材料是人類社會能夠接受、且經(jīng)濟性地創(chuàng)造有用器件的物質(zhì)，更加強調(diào)資源、環(huán)境等因素。從實用層面來劃分，材料分為金屬、無機及有機3種。
2凝聚態(tài)物理學(xué)與材料研究前沿問題分析
2.1表面與界面方面
表面與界面作為物理學(xué)與材料學(xué)交叉的重要領(lǐng)域，很多相互作用都建立在材料表面和界面基礎(chǔ)之上。物體自身狀態(tài)直接決定材料熱力學(xué)效應(yīng)。作為重點研究領(lǐng)域，界面與表面是當(dāng)今該領(lǐng)域研究的一大難點。凝聚態(tài)物理學(xué)研究成果，在很大程度上為材料界面與表面理論發(fā)展提供了支持，如離子束的提出，使得人們自20世紀(jì)60年代開始運用離子束，注入到材料表面，對材料表面特性進行優(yōu)化和調(diào)整，使其在具體實踐中能夠更好地發(fā)揮積極作用，為人們生產(chǎn)和生活提供便利。
催化和腐蝕是表面控制的2個主要過程。截止到今天，催化和腐蝕機理尚未得到完善的研究成果。此外，薄膜功能材料的提出，也成為該領(lǐng)域研究的重點。如光的干涉效應(yīng)能夠引起透射和反射。表面與界面在為電子學(xué)方面也具有非常重要的作用，如半導(dǎo)體和金屬界面等，能夠?qū)ζ骷阅艿陌l(fā)揮產(chǎn)生不同程度的影響。綜合來看，表面和界面的研究處于前沿地位，且每個關(guān)鍵問題的有效解決都能夠給相關(guān)領(lǐng)域帶來巨大的經(jīng)濟價值。
2.2微結(jié)構(gòu)方面
凝聚態(tài)物理學(xué)很多基本理論，如固體能帶理論、元級法理論等都是建立在粒子數(shù)無限大基礎(chǔ)之上。這些理論證明了銅、鋁具有導(dǎo)電性，為實踐生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)如今，運用能帶理論，能夠?qū)w的參量進行計算，并獲取準(zhǔn)確的結(jié)果。由于該項理論非常成熟，要想進一步突破難度非常大。對此要想發(fā)現(xiàn)全新的結(jié)果，需要從不同的道路著手。正如R.Feynman曾指出當(dāng)我們得以對細微尺度的事物進行操控，將會在很大程度上拓展我們獲得的范圍，其所要強調(diào)的是未來新材料的發(fā)展和研究動向，即通過設(shè)計和控制材料在細節(jié)上的差異性，從而在現(xiàn)有材料中探索出意想不到的物理性能。
2.3理論與模型方面
理論與模型對材料科學(xué)貢獻較大。計算物理學(xué)是材料科學(xué)家運用的主要工具，定量模型的發(fā)展是物理學(xué)與材料科學(xué)交叉的產(chǎn)物，通過構(gòu)建模型能夠?qū)ξ锲返奈锢硇再|(zhì)等進行分析和了解。目前，很多物理學(xué)概念在材料研究中應(yīng)用較廣。如相變、裂變等，與之相對應(yīng)的儀器設(shè)備也層出不窮。如今空間分辨率能夠在特定環(huán)境下觀察到單個原子，因此可以說，沒有這些研究成果，材料科學(xué)就不能夠獲得更大的進步。但是微結(jié)構(gòu)的定量描述始終是材料科學(xué)的主要課題，也是物理學(xué)家和材料學(xué)家合作的重點方向。
2.4材料方面
凝聚態(tài)理論日漸完善，使得我們能夠更加明確材料的物理特性，但是隨著人類社會的發(fā)展，仍然面臨著很多疑難問題。如強關(guān)聯(lián)體系中的材料寶藏。電子關(guān)聯(lián)，是電子之間形成的庫侖作用。就現(xiàn)有理論研究成果來看，處理固體電子系統(tǒng)時，需要適當(dāng)忽略電子之間的相互作用，在理想條件下進行研究。但得出的結(jié)論依舊不能夠掩蓋這一缺陷，且不能夠適用于實踐當(dāng)中?？梢姡娮又g的庫倫作用關(guān)聯(lián)重要性受到了廣泛關(guān)注。
通常來說，強關(guān)聯(lián)物質(zhì)存在于特定范圍當(dāng)中，如金屬與絕緣體界限附近，即電子處于完全離域化拓展?fàn)顟B(tài)。因此要想實現(xiàn)對電子具體狀態(tài)的有效判斷，研究人員需要從其他方面入手，分析各個元素之間的關(guān)系，然后對其形態(tài)進行排序，最后獲取到相應(yīng)的規(guī)則。值得關(guān)注的是，現(xiàn)階段，我們針對強關(guān)聯(lián)體系的認(rèn)知水平處于初級階段，無論是理論、還是實踐方面都有待進一步深入。而從材料方面來說，多元復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氧化物尚未得到開發(fā)和研究，因此，可以將此作為未來全新的研究課題，并利用強關(guān)聯(lián)理論，進而實現(xiàn)對新材料的勘探和開發(fā)，為人類社會進一步發(fā)展提供更多支持和參考。
2.5工藝方面
凝聚態(tài)物理學(xué)發(fā)展建立在新技術(shù)及傳統(tǒng)工藝優(yōu)化進程當(dāng)中。如上文提到的離子束技術(shù)，能夠?qū)Σ牧媳砻娴南嗷プ饔眠M行分析。針對處于溫度較低的條件下，能夠建設(shè)成為不同的材料。因此可以廣泛應(yīng)用于高性能、功能豐富的薄膜當(dāng)中，從而形成全新的材料。另外，激光技術(shù)的提出為科學(xué)研究帶來了諸多發(fā)展契機。如激光拉曼光譜與XRD技術(shù)的有機整合，能夠幫助我們重新認(rèn)識晶體結(jié)構(gòu)，進而為半導(dǎo)體的進一步探索提供相應(yīng)的技術(shù)支持。外延作為一種制作單晶薄膜的技術(shù)，其之所以能夠發(fā)展起來，究其根本是在凝聚態(tài)物理學(xué)的支持存在密不可分的聯(lián)系。隨著社會進步，人們對技術(shù)將會提出更高要求。因此還應(yīng)加大對全新工藝的研究，與此同時，加大對現(xiàn)有工藝不足和缺陷的優(yōu)化和改正，進而為實踐研究做好充分的準(zhǔn)備。
