超导磁分离

高中物理概念切入课堂教学的探究

摘要：物理概念的教学很关键，它是物理知识的基础，是学生学习物理知识必须掌握的重点、难点之一，学生难理解、易糊涂，教师难物理概念是学生难已掌握理解的重要

关键词：物理概念、课堂教学、本身特点、各种关系、形象描述

从事物理教学的人们都知道，物理概念是物理学的基础，也是中学物理教学的重点、难点。搞好物理概念教学是中学物理教学成功的关键。因此，在课堂教学中，寻找物理概念的切入点很重要。寻找物理概念的切入点的方法有很多种，在课堂教学中应用应随机变化，就其概念的特点我们可以用以下的方法对物理概念进行引导教学，在教学课堂中去启发学生理解物理概念。

1.每个物理概念都有其本身的特点，在课堂教学中应抓住概念本身特点，从学生原有的物理知识和兴趣方面去寻找物理概念的切入点。物理是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。因此，物理学科中的概念，它具有客观性和抽象性。在课堂中引导学生了解物理概念时，首先从观察、实验作为概念理解解的突破口，让学生在观察、实验中通过所得到的事实，去掌握和理解物理概念。例如：在学习牛顿第一运动定律时，利用伽利略的斜面实验中，在水平面上依次铺上毛巾、棉布、木板、玻璃板，测量其小车滑行的距离，再得出结论：平面越光滑，小车运动的距离越远。根据实验事实推理：若平面完全光滑，小车将运动到无穷远，即一直运动下去不会停下来。通过对小车在不同表面上运动的不同现象的认真观察和分析，才能最后推出：物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态这一结论。其次，利用物理概念有定量性和可测性，在测定物理量中作为学生掌握物理概念的切入点来进行教学，学生能事半功倍地了解这些概念，并能正确地延伸性的理解这些概念。例如：速度、加速度、电阻、电压等这些概念。利用物理量定量和可测的特点，在课堂中对学生进行引导，达到真正理解物理概念的目的。其三，利用物理概念具有发展性作为物理概念的教学切入点，学生会以旧知识承接新知识，以窄面知识延伸宽面知识，以片面知识深入全面知识，这样会使学有层次地接受新物理概念，会促使这些概念在学生脑海中正确的形成和本质的理解。例如，速度这一概念，初中是浅显的路程除以时间，单纯的了解直线运动形式，高中以后，是位移除以时间，是矢量，还加上瞬时速度和平均速度等，从这一关系切入进行教学，学生既承前又启后，就能深刻地了解这些概念。

活到老学到老还要博到老——记重庆市科学技术研究院首席科学家范江弟

作者：鲁长国

来源：《科学中国人》 2018年第8期

201 7年，第六届中国创新创业大赛（重庆赛区）暨第三届重庆市”高新杯”众创大赛落下帷幕，涉及新能源、节能环保、电子信息、新材料等6大行业的48家企业脱颖而出。在众多创业者中，一位老人格外引人注目，作为重庆市参与”双创”大赛年龄最长的一位，他带着“真空管道磁悬浮物流系统”，一路过关斩将闯入了总决赛。这位老者就是重庆市科学技术研究院首席科学家、重庆超导科技研发中心主任范江弟教授。

有30多年海外经历的范江弟，称自己是个“三老”海归，即：老人，老早出国，老不放弃。自201 0年回国至今，一直潜心于超导及磁悬浮工业和民品领域应用研究的他，其实并不愿意在“台前”过多地抛头露面。这样一位高龄科学家为什么要参加众创大赛?记者为此采访了范江弟，并得悉了他的坎坷经历与梦想。为祖国打造一张新名片

201 4年，范江弟获得科技部国际合作立项支持，在国内率先开展了“高温超导强磁分离选矿机”的研发工作。目前选矿机主机已经完成，正处于调试阶段，可以全部按期完成。

项目实现产业化后，高温超导强磁分离选矿机可以利用强磁场吸附铁等磁性材料的特性，在去除矿物中磁性杂质、提高纯度方面发挥巨大作用。 “该产品将填补中国高温超导选矿机这一空白．其价格只有国外同类产品的1／4到1／3。相比传统的化学或者电磁选矿法．高温超导磁选机不仅不会产生污染，在同样的除杂效果下，其能耗仅为电磁选矿法的1／10。”范江弟向记者介绍。

此后，以范江弟作为首席科学家的超导团队，又加入了航天科工集团牵头负责的时速2000公里／小时“超高速超导磁悬浮真空管道列车”的研发工程，与西南交大共同负责项目的关键部分——超导磁悬浮技术的工程设计和实施。

他告诉记者， “我当前最大的愿望，是想把西南交大王家素教授和王素玉教授1 7年前研制出的世界首辆高温超导磁悬浮样车推广出去走向市场。”但这条推广之路走得却并不顺畅，他两次联名向重庆市政府上书，希望得到有关部门的支持。

囵宙母圈　施工技术与应用　④陶土板的安装。幕墙作为建筑物的“面子工程”，直接接受观众的检阅，　其外观质量，直接影响施工成败，可谓举足轻重。　首先应确保使用的陶土板尺寸偏差符合要求，不缺棱掉角。　在过程控制中，应确保拼缝横平竖直，宽窄一致，外观的平整度应符合规　范要求。　四、陶土板幕墙节能工程　建筑节能关系到国家战略，其重要性、以及建筑主管部门对其重视程度，　施工现场监理组深有感受。本工程外墙（幕墙）的建筑节能亦颇具特色。　①本工程幕墙为陶土板幕墙，其安装方式为开放式，对节能保温系统的　耐候性提出了更高要求，上海１１．１５大火之后，２０１ｌ￣ｌＺ３月１４日公安部消防局　下发《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》　（简称“６５号文”），要求使用Ａ级保温材料……　为满足上述要求：保温材料为Ａ级，且经过开放式幕墙保温系统的检测与　备案，全上海仅两家厂家能生产该种材料，经选定，使用其中一家为“樱花牌”　保温岩棉。　保温岩棉进场后，监理工程师对进行了见证取样送检，检测其燃烧性能　与节能参数。检测报告ＦＨ０１８—１１０８５１，ＪＮＹＣ２０１１０００１５，燃烧性能达Ａ级，导热　系数０．０３８ｗ／ｍ．Ｋ，满足设计与规范要求。　此外，对节能系统所使用的配套材料，如保温钉、专用粘接剂、抹面砂浆、　网格布，也按照规范要求——进行检测，检测结果均符合规范要求，详见检测　报告ＪＮＪＧ２０１　１０００９５等。　②所有外窗采用断热铝合金低辐射中空玻璃窗（６＋１２Ａ＋６）遮阳型，传热　系数３．０ｗ／（ｒｄ．ｋ），自身遮阳系数０．５０。　监理工程师对节能玻璃进行了见证取样送检，经节能专项检测，其露点，　可见光透射比，遮阳系数，传热系数均符合设计要求，详见检测报告ＢＬ０１８—　１１０１８３。　五、结束语　目前，建筑市场中的新材料、新工艺层不不穷。社会对监理的期望、要求　越来越高，管理层赋予监理的重任，对监理行业的监管日益趋严，我们必须不　断学习，与时俱进，才能适应新的形式。　（上接第３４４页）化污水的目的。超导磁分离技术与传统污水处理方法相比具　有占地面积小、处理效率高、节能等优点。因此，超导磁分离处理污水技术，被　认为是继超导磁体在医用核磁谱仪、矿物磁性杂质分离领域应用后又一有希　望工业应用的新技术。　４结语　采用传统的污水处理工艺，污水处理厂的运行成本过高，导致偷排现象不　止。主要原因是运行中能耗较高。使得建成的污水处理设备无法正常运转，未　发挥作用。通过能耗分析，污水处理厂设计中可采取的节能措施如下：①分析　本地区的污水进水量及成分，选择合理高能效的处理工艺；②改进工艺单元，　选用高能效设备；③合理采用节能新技术、新方法。　通过以上３方面的改进，一定可以达到高效低耗，不仅给企业创造更多效　益外，更减轻了国家污水处理负担，对中国的经济和社会发展都具有重要意　义。　（上接第３４８页）不同的压实遍数。压实方法对压实效果也有影响，压实均匀性　要求控制被碾压路段的压实度一致，不致于出现一部分超密，而另一部分欠　密的不均匀现象。填土表面平整性也是影响压实均匀性的因素之一，因此，严　格控制路基碾压前的填土表面平整性也是很有必要的。　４、控制路基排水。路基遇水浸蚀、软化造成路基下沉、滑坡、坍塌的教训　很多，因此控制路基排水系统的质量对确保路基工程的质量非常必要。路基　排水包括两个方面，一方面是路基与周围排水系统的相关联系，不能因汛期　的到来而使路基长时间受水浸蚀，应形成排水流畅的完整的排水系统，另一　方面是道路本身的排水体系，如分散排水、集中排水、纵坡、横坡等较为完善，　能使道路本身的雨水得到及时排出，保持路基干燥。　５、构造物衔接处回填土的质量控制。有人把构造物衔接处的回填土压实　称为特殊夯实区，它包括桥台台背、通道墙身两侧、拱涵或圆涵两边及挡土墙　壁背面的填土或填砂，这些区域若不采取特殊措施使其密实，常无法达到规　定的压实度，工程竣工后就造成桥头跳车的通病。治理这一通病的关键在于　配备好压实机具、选择合适的填筑材料及填筑时施工质量控制。　参考文献　『１］１黄红．城市道路填土路基的施工质量控相Ｊ措施Ⅱ】中国新技术新产品，　２０１０．１２　（上接第３４９页）内，下部主筋接头要求设在靠近支座１／３跨长内。由于梁内主　筋多，主筋下料时，必须考虑并调整好每根钢筋的接头位置，以保证主筋的焊　接接头相互错开并满足现行规范要求。为方便钢筋的安装就位，满足上述规　范要求，必须对所有梁主筋按就位顺序进行编号。梁箍筋大，下料时要注意对　焊接头位置，避免接头出现在箍筋的弯折处。　（２）各部位钢筋连接方式　转换层中钢筋的种类繁多，不同位置钢筋受力情况也不尽相同，因此，各　部位应综合受力情况、施工难度、经济效益等采用不同的连接方式。　转换层大梁的主筋是转换层中最重要的受力单元，应采用最可靠且对钢　筋无损害的连接方式，通常采用冷挤压连接法。转换层柱钢筋剪力墙竖向分　布筋宜采用电渣压力焊。转换层主粱腰筋及箍筋、联系梁主筋、板钢筋一般采　用闪光焊接。其他受力较次要部位，如联系梁架力筋及箍筋可采用绑扎连接。　五、混凝土浇筑技术交流　转换层混凝土强度等级为Ｃ４ｏ，采用自拌泵送混凝土浇筑，混凝土中掺一　定比例的粉煤灰和ＷＣ—ＨＥＡ高效抗裂减水剂，混凝土坍落度１４０—１８０ｒａｍ，现　场设１台混凝土输送泵，因试配时已考虑了避免混凝土离析的措施，故布料采　用泵管直接下料，为确保模板支撑系统均衡受载，保证支撑系统的整体稳定　性，混凝土采用从中部开始，逐渐向两边扩展的方式进行浇筑。　（１）混凝土浇筑前，应清理干净模板内的杂物，并洒水湿润，第２次浇筑混　凝土前，应剔除表面的浮浆并冲洗干净，再浇上１０—１５ｒａｍ厚的水泥浆。　（２１转换层混凝土浇筑根据设计要求两次浇筑完毕，为防止浇筑过程中产　生冷缝或者施工缝，要严格事先确定的浇筑线路进行浇筑。　（３）混凝土应分层进行浇筑，每层浇筑厚度控制在３５０ｍｍ左右，每层间隔时　间１．５－２．Ｏ小时（初凝时间８小时），以前一层混凝土初凝前浇注后一层为原则，　３５２‘　在钢筋密集处用钢钎配合振捣，确保混凝土密实。　（４）混凝土表面控制，严格控制钢筋绑扎质量，按设计控制好钢筋骨架的　标高；混凝土浇筑前，放线抄平，在预留插筋上弹出５００ｒａｍ标高控制线；由于转　换层面积较大，为确保整个转换层的表面平整度，混凝土收面时要拉通线收　面，以控制其表面平整度。　六、混凝土的裂缝控制措施　混凝土的裂缝控制是一个综合性极强的问题，应采用从原材料、外加剂、　混凝土的配制、浇筑等一系列措施加以解决，工程实际中一般采用的主要措　施是：　（１）为防止温度裂缝，在混凝土中加外加剂和优质磨细粉煤灰，减少水泥　用量，降低水化热。　（２）为防止混凝土沉降而产生的塑性裂缝，在梁柱、梁梁相交的核心区域　混凝土浇筑完毕的１～１．５ｋ后在初凝前，用直径３５ｒａｍ的振动棒二次振捣，加强　混凝土密实度，提高其抗裂性，表层混凝土应收光，以避免水分大量蒸发而引　起收缩裂缝。　（３）控制混凝土坍落度，施工中要求，施工中要求在在满足泵送混凝土的　基础上尽量用小值，现场实测混凝土坍落度不大于１８ｅｍ。　（４１控制入模温度控制在２５摄氏度左右避免内外温差过大导致温度裂　缝。　参考文献：　『１］赵挺生混凝土建筑结构施工设计．北京：中国建筑工业出版社．２００４．　１２１陈洽阳，许桂森．高层建筑板式转换层施工技术建筑施工．２００２　ｆ３１赵世新，向军．高层建筑主体结构施工技术．山西建筑．２００８．　ｆ４１胡玉魁．浅述某大厦高位转换层施工技术．引进与咨询２００５．

高温超导材料研究

摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史， 对超导材料的发展现状和用途进 行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。

关键词： 超导材料 研究进展 高温 应用

一、 高温超导材料的发展历史

高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度 77K以上、电阻接近零的超导材

料，通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧

（YBCO和铋锶钙铜氧（BSCCO）钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜， 应用在电子、

通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。

1911年，荷兰莱顿大学的卡末林•昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98 ° 邙寸，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似 的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林•昂尼斯称之为超导 态，他也因此获得了 1913年诺贝尔奖。

1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的 性质， 当金属处在超导状态时， 这一超导体内的磁感应强度为零， 却把原来存在 于体内的磁场排挤出去。 对单晶锡球进行实验发现： 锡球过渡到超导状态时， 锡 球周围的磁场突然发生变化， 磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了， 人们 将这种现象称之为“迈斯纳效应”。

自卡麦林・昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材 料几乎遍布整个元素周期表， 从轻元素硼、 锂到过渡重金属铀系列等。 超导材料 的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至 1973年，

发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nd Sn V3 Ga Nba Ge,其中Nbs Ge 超导体的临界转变温度（Tc）值达到23.2K o以上超导材料要用液氦做致冷剂才能 呈现超导态， 因而在应用上受到很大限制。 1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科 学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物 （La-BaCuO），其Tc为