《液压传动的原理和应用》系列教具
液压传动概述 ppt课件
液压传动概述
1
传动
传动—传递运动和动力
◆传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。 ◆流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和 控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。 ◆液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行的传 动方式。 ◆液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；
液体中系统的压力取决于什么？ 系统的工作速度取决于什么？
34
液压传动的基本特征
（1）以液体为工作介质，依靠处于密封工 作容积内的液体压力能来传递能量； （2） 传动过程中必须经过两次能量转换； （3） 压力的高低取决于负载； （4）速度的大小取决于流量； （5）压力和流量是液压传动中最基本、最 重要的两个参数。
挤入液压缸4的体积V2 A2h2。即：A1h1A2h2
两边同除：
则 A1h1 A2h2 t t
30
1
v2
A1 A2
h
12 3
h 2
4
下面介绍一个概念：流量Q(Flow)。
Q 缸
单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸4 的体积称为流量Q(Flow)。那么，上式（A1h1 ） A2h2 实质上就是说排出液压缸2的流量等于挤入液t 压缸4的t流量。
系统的工作状态有很大影响，对液压系统对工作介质的基本 要求如下：
（l）有适当的粘度和良好的粘温特性。 粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减
液压传动系统的工作原理及组成 PPT课件
在用图形符号来绘制系统原理图时，图中的符号只 表示元（辅）件的功能、操作（控制）方法及外部连接 口，不表示元（辅）件的具体结构和参数，也不表示连 接口的实际位置和元（辅）件的安装位置。在用图形符 号绘图时，除非特别说明，图中所示状态均表示元（辅） 件的静止位置或零位置，并且除特别注明的符号或有方 向性的元（辅）件符号外，它们在图中可根据具体情况 水平或垂直绘制。
液压传动系统的工作原理(2/5)
（b）活塞左行
如果将换向手柄1ห้องสมุดไป่ตู้转换成图 1.1（b）所示的状态，则液压泵 4输出的油液将经过开停阀9、节 流阀13和换向阀15进入液压缸18 右腔，对活塞17产生推力。与此 同时，液压缸18右腔的油液可经 换向阀15和回油管14排回开式油 箱。这样，开停阀9的阀芯有两 个（左、右）工作位置，换向阀 15的阀芯有三个（左、中、右） 工作位置。
第1章 概 论
§1.1 液压传动系统的工作原理及组成 §1.2 液压传动的特点 §1.3 液压传动的应用
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§1.1 液压传动系统的工作原理及组成
1.液压传动系统的工作原理
（a）活塞右行 在图1.1（a）中，液压泵4由
电动机驱动旋转，从油箱1中吸油。 油液经滤油器2进入液压泵4，液压 泵输出的压力油经管10、开停阀9、 节流阀13、换向阀15进入液压缸18 左腔，推动活塞17和工作台19向右 移动。这时，液压缸18右腔的油液 可经换向阀15和回油管14排回油箱。
液压传动系统中的能量转换和传递情况如图1.2所示， 这种能量的转换能够满足生产中的需要。
图1.2 液压传动系统中的能量传递和转换图
第24讲 液压传动(共34张PPT)
当液压缸在快速进退时，液压蓄能器与液压泵一起向液压缸供油。
芯架槽孔流入滤油器内，再从上 12 油箱结构示意图
油箱盖板和窗口连接处均需加密封垫，各进、出油管通过的孔都需要装有密封垫。
〔3〕滤芯便于清洗更换。
液压传动
3.过滤器的安装位置
(1) 安装在泵的吸油路上
(2) 安装在泵的出口油路上 (3) 安装在系统的回油管路上 (4) 安装在系统的分支油路上
(5) 安装在系统外的过滤回油路上
液压传动
§7.3 油 箱
液压油箱实物图
液压传动
§7.3 油 箱
1.油箱的功用和分类 油箱的主要功用是：① 储放系统工作用油；② 散发系统工作中
图7.2 液压蓄能器 1－重力式；2－弹簧式；3－活塞式；4
－皮囊式；5－薄膜式 液压传动
(1) 活塞式液压蓄能器
活塞式液压蓄能器中的气体和油液由活 塞隔开，其结构如图7.3所示。活塞1的上部 为压缩空气，气体由气阀3充入，其下部经油 孔a通向液压系统。活塞1随下部压力油的储 存和释放而在缸筒2内来回滑动。为防止活塞 上下两腔互通而使气液混合，在活塞上装有 O型密封圈。这种液压蓄能器结构简单、寿 命长，它主要用于大容量蓄能器。但因活塞 有一定的惯性和因O型密封圈的存在有较大 的摩擦力，所以反响不够灵敏，因此适用于 储存能量。另外，密封件磨损后，会使气液 混合，影响系统的工作稳定性。
图7.8所示为纸质滤油器的结构，滤芯由三层组成：外层2为粗眼钢 板网，中层3为折叠成星状的滤纸，里层4由金属丝网与滤纸折叠 组成。这样就提高了滤芯强度，延长了使用寿命。纸质滤油器的 过滤精度高〔5 ~ 30 m〕，可在高压〔38 MPa〕下工作，它结构 紧凑、通油能力大，一般配备壳体后用作压滤器。其缺点是无法 清洗，需经常更换滤芯。
中职液压传动原理及组成公开课精品课件
课堂小结
动力部分
将机械能转换 为液压能
执行部分
将液压能转换 为机械能
控制部分
控制液体压力、 流量、流动方 向
辅助部分
保护系统、正 常工作
专业小谈
Q1:本节课你学到了什么？ Q2：你觉得还可以怎么学习这一堂课 的知识？
探索提升
Q1:本你在生活中见过哪些液压传动装 置？ Q2：你能识别该装置的组成吗？（请 搜集图片下节课分享） Q3：为什么这些场合要用液压传动呢？
液压传动与气压传动
液压传动的原理与组成
目
标
一、理解液压传动的原理 二、了解液压传动的组成 三、举一反三
液压千斤顶
液压千斤顶的工作原理
1一杠杆手柄 2一泵体（油腔） 3—排油单向阀 4一吸油单向阀 5一油箱 6、7、9、10一油管 8—放油阀 11一液压缸（油腔） 12—重物
知识快闪
Q:什么是液压传动？
提交
液压传动系统组成
液压传动： 动力部分 执行部分 控制部分 辅助部分
液压油 传递压力
直接接触 传递动力
机器组成： 原动机部分 执行部分 操纵控制部分 传动部分
火眼金睛找组成
1.快速识别液压千 斤顶原理图中各组 成部分的位置
执行元件 控制元件
动力元件
火眼金睛找组成
2.讨论识别道具中 存在的各组成部分
液压传动是以液体作为工作介质进行能量传递 的传动方式。
液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量。
巧动手，找原理
容积：注射器内液体容积是如何变化？ 压力：力是如何传递的？ 能量：有无能量的转换？
巧动手，找原理
（1） 传动必须在密封容器内进行，而且容 积要进行变化 。 （2） 用具有一定压力的液体来传动； （3） 传动过程中必须经过能量转换；
基于液压传动的原理自制三种创新教具
基于液压传动的原理自制三种创新教具作者：刘晓利张军朋来源：《物理教学探讨》2018年第11期摘要：本文以液压传动的原理为知识载体，自制三种创新教具：液压千斤顶模型、汽车刹车系统模型和碎核桃神器。
并将其应用于高中物理研究性课堂的教学中，从技术应用的角度展示物理学，突出物理学的实践性和应用性，并取得了良好的教学效果。
关键词：液压传动；创新教具；高中物理中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）11-0053-3液压传动是机械传动方式中的一种，具有省力、传动平稳等特点，是现代自动化机械装备中必不可少的关键技术之一，在生产生活中有着广泛的应用。
学生对日常生活中的液压传动装置有一定的感性认识，为了使学生更好地观察液压传动装置，了解液压传动装置的工作原理和内部结构，笔者利用生活中常见的材料自制三种创新教具，将其应用于高中物理研究性课堂的教学中，激发学生动手制作的兴趣，培养学生的创新精神和实践能力。
1 液压传动的原理2 自制三种创新教具2.1 液压千斤顶模型液压千斤顶是生活中常见的起重装置。
本文通过设计和制作液压千斤顶模型，不仅实现液压千斤顶的内部结构和工作过程可视化，同时实现用小力就能把人顶起来的演示效果，让学生体会液压传动的神奇魅力。
（1）所需材料1个20 mL的塑料针筒，4个200 mL的塑料针筒，1个塑料单向阀（开启压力趋近于0 MPa），1个304不锈钢材质的单向阀（通径3 mm、开启压力0.1 MPa），1个304不锈钢材质的截止阀（通径3 mm、耐压≤6.4 MPa），4个304不锈钢六角宝塔接头（通径3 mm，外接6 mm、8 mm），1个等径T型三通宝塔塑料接头（最小外径5.6 mm），2个等径宝塔塑料弯接头（最小外径5.6 mm），1个六通宝塔塑料接头（最小外径6.4 mm），1个储水容器，3 m 耐压硅胶软管，1个50 cm×40 cm×50 cm的木质框架，1个20 cm×20 cm×1 cm的木板。
液压传动概述ppt课件
包括压力、流量、转速、扭矩等，确保所选元件满足系统性能要求。
考虑元件的互换性和标准化
选择符合国际或行业标准的元件，以便在维修和更换时具有更好的互 换性。
考虑元件的可靠性和寿命
选择经过验证的、具有高可靠性和长寿命的元件，以降低维护成本和 提高系统可用性。
液压系统设计与优化建议
采用模块化设计
执行元件：液压缸与液压马达
1 2
液压缸的工作原理 将液压能转换为机械能，实现往复直线运动或摆 动
液压马达的工作原理 将液压能转换为机械能，实现连续旋转运动
3
液压缸与液压马达的性能参数 压力、流量、转速、扭矩、效率等
控制元件
方向控制阀
流量控制阀
控制液流的通断及改变液流的方向， 如单向阀、换向阀等
控制液压系统中的流量，如节流阀、 调速阀等
整理实验数据，撰写 实验报告
清洗实验设备和工具， 归位存放
对实验结果进行讨论 和分析，提出改进意 见
案例分析与讨论
案例一
液压系统泄漏故障分析与排除
故障现象描述
液压系统压力不稳定，存在泄漏现象
故障原因分析
密封件老化、损坏或安装不当；液压元件磨损或损坏；油管破裂 或接头松动等
案例分析与讨论
故障排除方法
液压传动概述ppt课件
目 录
• 液压传动基本概念与原理 • 液压元件结构与功能 • 液压基本回路与典型系统 • 液压传动性能评价与选型 • 液压传动技术应用与发展趋势 • 实验与案例分析
01
液压传动基本概念与原理
液压传动定义及特点
液压传动定义：液压传动是利用
液体作为工作介质来传递动力和
运动的传动方式。
间的自动切换。
11液压传动的基本原理精品PPT课件
第二阶段：20世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开 始生产液压元件，并率先应用于机床
1.1.4 液压传动的优缺点
（1）优点
1）可以在运行过程中实现大范围的无极调速； 2）在同等输出功率下，液压传动装置体积小、重量轻、运 动惯量小、动态性能好； 3）无间隙传动，运动平稳；
4）便于实现自动工作循环和自动过载保护； 5）液压元件有自我润滑作用，延长使用寿命；
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
5）传动介质：指工作液体，它可作为传递运动和 动力的载体。
（2）液压传动系统的图形符号要求 图1.5 1）符号只能表示元件的职能，连接系统的通路，不表 示元件具体的结构和参数，也不表示元件在机器中的 实际安装位置。
2）元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端 都有箭头的，表示流动方向可逆。
3）符号表示的是元件的静止位置或中间零位置，当系 统的动作另有说明时除外。
1.1 液压传动的基本原理
液压传动：
液压油作为工作介质，通过动力元件（油泵），将 机械能转换为密封系统中油液的压力能，通过管道、控制 元件，借助执行元件，并将油液的压力能又转换为机械能 驱动负载，实现动力传动的一种传动方式。
1.1.1 液压传动的发展与应用
(1)液压传动的发展史
第一阶段：17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而 发展起来的一门新兴技术。
机械基础(液压传动)课件
挖掘机液压系统具有高效率、高精度 、高可靠性等特点，能够满足挖掘机 在各种复杂工况下的作业需求。
起重机液压系统
起重机液压系统是通过液 压泵、油缸、阀等元件的 组合，实现起重机的起升 、回转、变幅、伸缩等动 作。
起重机液压系统具有高输 出力矩、高稳定性等特点 ，能够满足起重机在各种 重量和高度下的作业需求 。
液压传动的发展趋势
高效节能技术
随着环保意识的提高，高效节能的液压技术成为未来的发展趋势，如 采用新型液压元件和优化系统设计，降低能耗和提高效率。
智能化和自动化技术
结合传感器、控制器和人工智能技术，实现液压系统的智能化和自动 化控制，提高生产过程的自动化水平。
新材料和新工艺的应用
采用新型材料和加工工艺，提高液压元件的性能和使用寿命，如高强 度轻质材料、表面涂层技术等。
双杆活塞缸
由双侧的活塞杆和活塞组成，适用于双向 推动负载的情况。
柱塞缸
利用柱塞在压力油的作用下产生直线运动 ，适用于需要较大推力和行程的情况。
液压阀
01
02
03
方向阀
控制液压油的流动方向， 实现执行元件的正反转控 制。
压力阀
控制液压油的出口压力， 保证系统的压力稳定。
流量阀
控制液压油的流量大小， 调节执行元件的运动速度 。
机械基础(液压传动)课件
CONTENTS
• 液压传动概述 • 液压元件 • 液压系统 • 液压传动的优缺点 • 实际应用案例
01
液压传动概述
液压传动的定义
液压传动是一种利用液体压力能进行 能量转换和传递动能的传动方式。
它通过密封容积内液体的压力能，将 机械能转换为液体压力能，并通过液 压元件将压力能进行传递和放大，实 现机械设备的运动和动力输出。
液压原理PPT教学课件完整版
5.1.2 液控单向阀 (1)液控单向阀的工作原理和图形符号
(1)简式内泄型液控单向阀
此类阀不带卸荷阀芯，无专门的泄油口。
A—正向进油口; B —正向出油口
K —控制口
简式内泄型液控单向阀 1 —阀体；2 —阀芯；3 —弹簧；
4 —阀盖；5—阀座； 6 —控制活塞；7 —下盖。
A
内 泄 式
1 (3)带卸荷阀的液控单向阀
AB
PT
A
B
T
P
下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力 油经P、A到其它元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T 回油箱。
AB
左位
PT
A
B
T
P
下图表示人向另一侧搬动控制手柄阀芯右移， 或者说阀芯处于右位时的情况。此时，从P口进 来的压力油经P、B 到其它元件。从其它元件回来的油经A、T回油箱。
• 泵在转子转一转的过程中，吸 油、压油各一次，故称单作用叶 片泵。
•转子单方向受力，轴承负载大。
•改变偏心距，可改变泵排量， 形成变量叶片泵。
e
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2.3.2.1 工作原理 图中，当转子顺时针方向旋转时， 密封工作腔的容积在左上角和右 下角处逐渐增大，为吸油区，在 左下角和右上角处逐渐减小，为 压油区；吸油区和压油区之间有 一段封油区将吸、压油区隔开。
节能 效率高。
液压传动系统的组成 从上图可以看出，液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几 部分组成：
（l）液压泵（动力元件）：是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用是向液压 系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。
液压传动原理和应用系列教具的设计与应用
第40卷 第10期 高 师 理 科 学 刊 Vol. 40 No.10 2020年 10月 Journal of Science of Teachers′College and University Oct. 2020文章编号：1007-9831（2020）10-0090-05液压传动原理和应用系列教具的设计与应用吴登平（广东石油化工学院 物理系，广东 茂名 525000）摘要：教具的系列化设计突破了技术化和经验化倾向，不仅有助于缓解物理教学中实验仪器匮乏的问题，还对促进学生“物理核心素养”的养成具有重要意义．分析了教具制作与使用的现状及存在的问题，提出了自制系列化教具的概念，并结合液压传动的原理和应用实例对自制系列化物理教具的设计与应用进行说明．关键词：自制教具；系列化；液压传动的原理和应用中图分类号：O4∶G642.423 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2020.10.020Design and application of serialized teaching aids in hydraulic transmissionprinciple and application teachingWU Dengping（Department of Physics，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，China）Abstract：The serialized design of teaching aids breaks through the tendency of technology and experience，which not only helps to alleviate the shortage of experimental instruments in physics teaching，but also has great significance in promoting the cultivation of students′ core physical literacy．Analyzes the present situation and the existing problems of making and using teaching aids，puts forward the concept of self-made serialized teaching aids，and explains the design and application of self-made serialized physical teaching aids by combining the principle of hydraulic transmission and application examples．Key words：self-made teaching aids；serialization；principle and application of hydraulic transmission自制教具是课程资源的重要类别，历来受到教育工作者的关注．自制教具作为低成本实验有助于缓解中学物理教学中实验仪器不足的问题，且具有潜在的深层教育价值和教育功能，有助于学生的发展[1]．关于自制教具的论文和著作数量很多，但研究多集中在自制教具的宏观教育功能的论述和制作方法及使用的技术层面．通过中国知网高级检索功能输入主题词“物理自制教具”（时间限定在2001年1月至2020年），可搜索到203条结果．通过主题词考查其中71篇自制教具论文的研究内容（71篇论文中研究内容有交叉），其中涉及自制教具教育功能等宏观层面研究的有39篇，教具制作方法及改进的有23篇，关于自制教具应用或应用案例的有12篇，而这12篇基本是对单个教具在具体案例中应用的经验性总结．在搜索结果的基础上，利用中国知网高级搜索的“切换到摘要”功能考查自制教具研究的具体内容，发现大多数研究者将自制教具的开发与利用的目的定位为“弥补实验资源或者课程资源的短缺、作为课程资源短缺的补充”；大多数关于自制教具的论述往往只涉及到单一教具的制作和使用等技术和经验性层面，自制教具研究存在收稿日期：2020-06-23基金项目：全国教育科学规划课题“十三五”规划教育部青年课题（EIA160455）——基于“课例研究”理念的职前物理教师培养模式研究 作者简介：吴登平（1982-），男，山东德州人，副教授，硕士，从事物理教学论、教师教育研究．E-mail：*********************第10期 吴登平：液压传动原理和应用系列教具的设计与应用 91技术化和经验化的倾向，所蕴含的教育功能有待进一步挖掘．系列化自制教具是依据相关学习理论，为创设一系列有助于激发学习者学习动机、促进概念转变的连续完整的问题情境，并为学习者提供具有持续性的经验支持，按照物理原理而自行设计和制作的教具群．教具的系列化设计有别于单一教具的制作及其在教学中的应用，突破了单纯的技术化和经验化倾向，能够更好地发挥自制教具和物理实验的教育功能，对促进学生“核心素养”的养成具有重要意义．１ 基于学习理论的教具系列化现代学习理论强调学习的情境性，认为创设一系列基于问题解决的情境是促使学习者实现意义建构的必要前提，是教学设计的重要内容之一．陈峰[2]提出了基于“问题串”的情境教学理论，即“在教学中围绕着特定探究目标，通过设置一系列有针对性的问题引导学生，教师在识别学生反应的基础上，采用有效指导策略，促进学生不断达成探究目标的有效方法”．其中，所设置的一系列有针对性的问题，即为“问题串”．自制系列化教具的优势在于能够创设一系列基于问题的教学情境并通过提供系列化的经验支持，帮助学习者解决这些问题．教具的系列化还能避免由于单一教具之间的切换而引起的思维中断和情境破缺．而且，由于自制系列化教具多源于身边易获得的材料而制成，更能置学习者于真实的物理学习环境之中．与单一教具相比，系列教具在激发、指向和强化学习动机及学习效果方面也具有独特作用．物理学习是极为复杂的认识活动，要求学习者能够身心投入、坚持不懈，并具有忍受所遭遇的挫折和失败等意志和情感方面的品质．教具的系列化，一方面通过创设一系列基于问题的物理情境，引发学习者的认知失衡，不断激发学习者的学习动机；另一方面通过为学习者提供系列化的经验支持，帮助学习者顺利从认知失衡过渡到认知平衡，获得心理上的成功感和满足感，不断强化其内在学习动机，促进学生学习行为的触发[3]．系列教具设计和应用基于学习者原有认知结构，既能促使学习者新旧认识的碰撞，又能为学习者提供连贯性支持．一方面，教具系列化在帮助学习者发现原有认知的不足、引发“认知冲突”的同时，通过系列化教具一步步展示新知识的合理性，促进学习者进行理性思维、解决认知冲突，帮助其顺利完成对新知识的“顺应”[4]；另一方面，教具系列化可以在学习者原有认知和学习目标之间提供一系列的经验支持，搭建学生学习的“脚手架”，解决“实际发展水平与潜在发展水平之间的差距”所带来的学习困难，使学习者的认识不断向科学认识发展和拓宽[5]．2 系列教具的设计与应用示例围绕液压传动的原理和应用[6]自制教具的系列化设计与应用为例，说明系列化教具的设计、开发与应用．2.1 系列化教具需求分析通过对课程内容和学生心理特点的分析，说明教学实践中系列化教具设计和应用的必要性．2.1.1 课程内容分析液压传动的原理和应用在课程内容上呈现出从理论建构到实际应用的逻辑主线，需要学习者逐层建构、逐渐深化对液压传动原理及应用的认识．液压传动的原理既是新知识的学习，又是对液体压强内容的巩固深化，是学习机械工作原理的重要基础，对培养学生实验观察能力和理论推导等有重要作用．液压传动的应用有利于培养学生运用已学知识进行综合分析的能力，而且液压传动与生活、生产联系紧密，充分体现了科学、技术与社会之间的联系，从学习中可以让学生领会物理与技术相结合的魅力，学习这部分知识有着重要的现实意义．2.1.2 学习心理分析作为认知主体的高二学生有较强的求知欲和探究问题的积极性，已经具备了一定的抽象思维和分析能力．因此，充分利用学生的这一特点，通过问题情境的创设来激发其学习动机，使学生能够主动思考并积极地参与到学习过程中．此外，学生已经学习了压强和机械传动的相关知识，已经学会利用压力和受力面积来求压强，同时知道常见的几种机械传动方式，在教学过程中要充分利用学生已有知识经验解决问题，让其充分体验到解决问题的成功感和喜悦感．但是，学生虽然对液压传动的应用有一定的了解，但并不能深入理解其工作原理．而且学生综合已学知识进行分析的能力不足，遇到液压千斤顶和92 高 师 理 科 学 刊 第40卷 液压挖掘机这些复杂的机械会感到困惑，难以通过知识经验分析机械传动原理．因此，在教学中必须借助相关教学手段，采用步步诱导的教学策略，将学生的认知不断引向深入．液压传动的原理和应用的内容既涉及科学原理，又有技术应用，充分体现了科学、技术与社会三者之间的联系．但对高二学生来说，从复杂的机械中理解并掌握液压传动原理并不容易，而且在学习过程中，既要动脑，又要动手，对学生的要求较高．因此，教学环节易由浅入深，环环相扣．教学中借助系列化教具创设紧密关联的一系列“问题情境”，为学生提供一系列具有认知支架作用和启发意义的感性材料十分必要．2.2 系列化教具的设计本示例中的自制教具结构由简单到复杂，涉及的问题由浅入深，遵循由原理到应用的主线索，在认知逻辑、结构和技术应用方面都存在承接关系，并通过3方面的承接关系，帮助学生顺利完成认识过程，从而形成教具的系列化．现将教具的设计、使用方法和意图进行介绍．2.2.1 简易帕斯卡实验演示仪 简易帕斯卡实验演示仪利用塑料瓶在其四周扎孔制作而成（见图1）．可以形象直观的展示物理现象，帮助学生认识帕斯卡定律，为后续学习做好知识铺垫．2.2.2 针筒比力器 针筒比力器由大小2个塑料针筒通过PVC 软管连接而成（见图2）．教学中，可以请2位学生上台比赛，每人自行选取其中一个针筒，同时用力推动针筒的活塞．学生会发现，选取小针筒者总能获胜．针筒比力器的使用可以充分激发学生学习兴趣，活跃课堂气氛，能够直观地让学生感受液压传动中“小力胜大力”的现象，产生认知冲突，激发学习动机，为新课学习有效创设问题情境．2.2.3 液压传动原理演示仪 液压传动原理演示仪在针筒比力器的基础上增加了支架，在结构上承接针筒比力器的设计，并具有定量分析功能（见图3）．学生观察到，放置在10 mL 针筒活塞顶部的50 g 砝码能顶起放置在30 mL 针筒活塞顶部的100 g 砝码．可结合多媒体动画重现这一过程，引导学生进行分析，来解释“小力胜大力”现象，建立对液压传动原理的认知．2.2.4 自制液压千斤顶模型 自制液压千斤顶模型在液压传动原理演示仪的基础上改造而成，两者在结构和技术应用方面具有承接关系（见图4）．因前面的液压传动装置只有少量水封闭在软管内，要实现通过不断抽压小针筒活塞，把液体压进大针筒，从而将放在大活塞平台上的重物轻易顶起来，还需要在结构和技术上加以改造（增加单向阀）．整个装置容易拆装，结合现场组装过程和“问题串”，引导学生对千斤顶内部结构及其工作原理进行思考，帮助学生从原理掌握顺利过渡到知识应用，同时体会技术中蕴含的智慧，感受科学、技术与社会之间的联系．2.2.5 自制液压挖掘机模型 自制液压挖掘机模型是根据液压传动原理结合前面所展示的教具中的技术应用制作出来的（见图5）．运作时能完成基本的挖掘动作，挖掘功能与现实的挖掘机十分接近，能够让学 图1简易帕斯卡演示仪 图2针筒比力器 图3液压传动原理演示仪 图4 自制液压千斤顶模型第10期 吴登平：液压传动原理和应用系列教具的设计与应用 93生直观地认识液压传动的实际应用.综上可见，从简易帕斯卡实验演示仪到针筒比力器，再从针筒比力计到液压挖掘机，都是从利用前一个教具的问题情境中不断产生新的问题，通过问题的不断解决和延伸而形成的系列化教具．2.3 系列化教具应用中“问题串”设计及其意图系列化教具教育功能的有效发挥离不开一系列问题的创设和解决，简单列举液压传动的原理和应用系列教具应用中所涉及的“问题串”的主要内容，并说明其意图（见表1）．表1 系列教具应用中“问题串”设计及其意图系列教具 问题串中的关键性问题 设计意图帕斯卡实验仪 挤压瓶身，在拧紧瓶盖和拧下瓶盖时，你分别发现什么现象？思考压力的传递遵循什么规律？展示现象，引导学生建立帕斯卡定律，做好知识铺垫．针筒比力器 通过比赛，你发现什么问题？产生“小力胜大力”现象的原因是什么？创设问题情境，形成认知冲突，激发 学习动机、定向学习目标．液压传动原理实验仪 观察小砝码把大砝码压起来的现象，思考：这个过程中涉及到哪些物理量？如何利用压强的相关知识解释“小力胜大力”现象？引导分析，搭建学习支架、促进概念转变，掌握原理．自制简易液压千斤顶 有什么办法使大活塞不断上升（即不断有液体压入大活塞）？使用什么器材保证液体不断被小针筒吸上来，而在小针筒下压时不会被压出来（单向阀）？如何在使用完该装置后，使其恢复原状？激发探究动机，并通过“问题串”引导 学生完成简易千斤顶的组装，掌握千斤顶结构和工作原理，再次强化学习动机．自制液压挖掘机 观察工作过程，思考：液压挖掘机是如何工作的？你能够自己自制一台液压挖掘机或者利用液压传动原理工作的机械吗？激发学习动机，拓展学习空间． 2.4 基于系列化教具和“问题串”的教学过程设计基于系列化教具和“问题串”的主要教学环节设计见表2．表2 主要教学过程示例教学环节 教师活动 学生活动设计意图知识铺垫：用自制帕斯卡球实验仪进行实验. 让学生体验并观察实验现象，引导学生对实验现象进行分析、认识帕斯卡定律．观察实验现象，在教师的引导下认识帕斯卡定律．让学生通过体验和自主思考，认识帕斯卡定律，完成知识建构，为后续学习奠定知识基础．创设情境，激发动机：让学生进行互推大小针筒比赛.引入液压传动概念．提出问题：出现小力胜大力现象的原因是什么？参与比赛，发现“小力胜大力”现象，带着问题进入新课学习．活跃气氛，创设问题情境，产生认知冲突，激发学习动机，定向学习目标．实验探究，掌握原理：演示自制液压传动原理实验仪，对实验过程进行定量分析．实验演示．引导学生结合帕斯卡定律和压强相关知识对实验过程进行综合分析、解释产生“小力胜大力”现象的原因，掌握物理原理．观察实验现象，利用已学知识分析实验过程，推导出液压传动原理，认识“小力胜大力”的原因．引导学生运用已学知识进行分析，培养综合分析能力，满足学生的求知欲．学生初步体验成功的喜悦感，强化学习动机．a 模型局部b 模型全貌图5 自制液压挖掘机模型94 高 师 理 科 学 刊 第40卷 续表教学环节教师活动 学生活动设计意图知识升华，了解应用：解决“让大活塞持续上升”问题，并组装液压千斤顶模型． 介绍液压千斤顶及工作原理图．介绍更多液压传动的应用．提出问题：如何让大活塞不断上升？继续以“问题串”引导学生完成模型的改造和组装．向学生介绍液压千斤顶，结合实物原理图讲解其结构、工作过程与原理．介绍更多关于液压传动的应用． 思考问题： 在教师的引导下思考解决方案． 认真观察液压模型的构造和工作过程． 认识液压千斤顶的工作原理及更多液压传动应用． 培养发现问题、解决问题的能力，体会技术中蕴含的智慧，领略科学与技术相结合的魅力．再次强化学习动机． 拓展延伸：展示自制液压挖掘机模型．向学生展示自制液压挖掘机模型，并让学生观察其工作过程． 布置课后任务：动手制作液压挖掘机和液压千斤顶，与同学交流讨论，尝试分析液压挖掘机工作过程和传动原理． 认真观察液压挖掘机的工作过程． 完成课后任务． 进一步激发学生的学习动机，把课堂延伸至课外，培养学生综合分析能力、动手能力和交流合作能力．3 对系列化教具设计与应用相关问题的说明3.1 系列教具设计和应用的一般程序系列化教具设计、开发与应用的一般程序概括为：基于目标的课程内容及学习者心理需求分析→基于问题串的系列教具设计与开发→利用系列教具创设基于“问题串”的学习情境，引发认知失衡，激发学习动机→利用系列教具展现现象，产生认知冲突，搭建支架，促进概念转变→问题解决、知识建构→应用（应用中依然可遵循基于“问题串”的情境创设→激发动机→搭建支架→问题解决→学会应用的基本程序）．3.2 系列教具设计和应用基本原则3.2.1 设计性原则 “设计性”意在强调系列教具的设计与应用应超越教具制作的技术层面和经验层面，转向基于学习理论的“以学生为中心、促进学生发展”为核心的教具系列化设计和应用研究．3.2.2 激发和强化动机原则 教具大都能够激发学习者好奇心、兴趣和求知欲，而系列教具不仅能够以其系列化设计实现对学习者外部学习动机的连续性激发，而且还应该能让学习者在使用系列教具的过程中，不断体验到通过动脑动手完善教具和利用教具自主完成知识建构而获得的成功感，使学习动机得以连续强化，更高效地促使学习者的学习行为由外部动机向内部动机转化．3.2.3 促进概念转化原则 系列化教具的设计和应用以学习者的原有认知、新旧认知之间的差距或冲突为前提，结合相应的教学策略，有针对性地为学习者提供连续性经验支持，帮助学生更顺利地完成概念转化．3.2.4 完整性原则 完整性原则，即基于“问题串”的系列化原则．目的是保证创设问题情境的连续性和完整性，尽量避免在教具切换过程中由于问题情境的中断和破缺造成学习思维的中断和学习情境的“失真”，更好地将学习者置于连续、完整和真实的问题情境中，以提高教学和学习效率．参考文献：[1]范增，吴桂平．试论低成本实验在民族地区中学物理教学中的应用[J]．民族教育研究，2013，24（1）：64-67 [2]陈峰．问题串在探究教学中的应用[J]．课程教材教法，2006（11）：59-62 [3]梁树森．物理学习论[M]．南宁：广西教育出版社，1996 [4]阎金铎，郭玉英．中学物理教学概论[M]．北京：高等教育出版社，2009 [5]（美）申克．学习理论：教育的视角[M]．韦小满，译．南京：江苏教育出版社，2003 [6] 广东基础教育课程资源研究开发中心物理教材编写组．物理选修（2-2）[M]．广州：广东教育出版社，2005。
液压传动的原理和应用-粤教版选修2-2教案
液压传动的原理和应用-粤教版选修2-2教案一、液压传动的原理液压传动是指利用液体的压力传递能量和信号的技术。
液压传动与机械传动和电气传动相比，具有很多优点，如传动效率高、可靠性好、噪声小、平稳性好等。
液压传动系统由液压泵、液压阀、液压执行器、油箱、油管和滤油器等组件组成，其基本工作原理如下：当液压泵启动后，通过油管将液体送至液压阀，液压阀通过开合来控制液体流向和液压执行器的工作。
液体驱动液压执行器工作时，会形成一个高压作用力，推动液压执行器完成各种动作。
在液压传动系统中，元件和管路中的液体具有非常重要的作用。
液体的流量、压力和温度等参数会直接影响液压传动系统的工作性能和寿命。
因此，选择合适的液体和管路，常进行液体的过滤和冷却，以维护系统的正常运行。
二、液压传动的应用液压传动应用广泛，如航空、船舶、冶金、矿山、军事、机械、工程机械和农业等领域中均有液压传动的身影。
1.航空领域：航空发动机、起落架、操作系统等大部分都采用液压传动技术，因为液压传动系统具有优异的性能，如可靠性、速度和响应时间等。
2.船舶领域：液压传动系统在船舶、港口机械和油田设备等领域有广泛的应用。
如锚链机、舵机、顶升机等都采用液压传动技术。
3.冶金领域：液压传动系统在冶金设备中应用广泛，如轧机、冲床、钢铁铸造等。
4.矿山领域：液压传动系统在矿山设备上的应用增加了效率。
典型的液压设备包括地面缔造机，推土机，拖拉机和自卸车等。
5.军事领域：液压传动系统在军事机械和武器系统中具有重要的地位，在诸如坦克、军车、战斗机和武器平台上都有广泛应用。
6.机械领域：液压传动系统在各类机械中广泛应用，如工业机械、工程机械等。
7.农业领域：液压传动系统在农业设备中应用广泛，如收割机、插秧机、植保机等。
三、液压传动的教学在高中物理教学中，液压传动可以作为工程力学传递和变换能量的一个典型应用。
教师可以通过学习液压传动，结合机械原理、流体力学和材料力学等基础知识，深刻地理解力学原理及应用。
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《液压传动的原理和应用》系列教具
一、系列教学工具
针筒比力器、液压原理实验仪、自制简易液压千斤顶、自制液压挖掘机模型
二、系列教具特点及使用意图
液压传动原理是液体压强知识的扩充，是学习机械工作原理的重要基础。
但对于高二学生来说，从复杂的机械中理解并掌握液压传动原理并不容易。
所以在这一节课的教学里面，教学环节必须由浅入深，环环相扣，因此，本系列教具根据学生的认知特点，由简单到复杂，让学生由直观体验到实验分析、掌握原理，最后学会运用知识。
大小针筒比力器用于课堂比赛，除了可以活跃课堂气氛、激发学生兴趣之外，最主要的是能让学生直观地感受液压传动中小力胜大力的特点，激发其求知欲。
液压传动原理实验仪的构造与比赛用的大小针筒是一样的，但在这个基础上增加了定量分析的功能，让学生对液压传动从感性认识到定量分析，最后掌握原理。
自制液压千斤顶模型则是在液压传动原理实验仪的基础上改造而成的，能够实现液压千斤顶的一般工作，这样的设计可以引导学生从简单的原理到认识复杂的应用，结合相关的教法可让学生轻松的认识液压传动的应用。
自制液压挖掘机则是根据液压传动原理以及生产应用制作出来的，能够让学生直观地认识液压传动的应用，其直观性是图片和视频无法比拟的。
二、系列教学工具说明
（一）针筒比力器
【制作材料】
30毫升塑料针筒1个、5毫升塑料针筒1个，内径4毫米PVC软管【原理】
根据液压传动原理F1
F2=S1
S2
，由于5毫升针筒的横截面积明显小于30
毫升针筒的横截面积，因此推动小针筒比较省力，推动大针筒则比较费力。
所以在教学活动中，只要推小针筒的就能获得比赛的胜利。
【实验设计图】
【使用方法】
在教学中，请两位学生上台进行比赛，每人选取一个针筒，让他们同时用力推动针筒的活塞，而推小针筒的学生往往会获得比赛的胜利。
教学中可以学生进行多次比赛，以增加对比度。
【使用效果】
针筒比力器在课堂中使用可以激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，更重要的是能够直观地让学生感受液压传动中“小力胜大力”的现象，从而激发学生的求知欲，为新课学习奠定基础。
（二）液压传动原理实验仪
【制作材料】
木架一个、30毫升玻璃针筒一支、10毫升玻璃针筒一支、内径4毫米PVC软管、砝码
【原理】
根据液压传动原理F1
F2=S1
S2
，在30毫升玻璃针筒活塞顶部放上100克
砝码，而在10毫升玻璃针筒活塞顶部放上一个50克的砝码。
若F1为50克
砝码的重力，而F2为100克砝码的重力，由F1
F2=S1
S2
可得F1=S1
S2
×F2，则这时
F1小于50克砝码的重力，显然100克砝码会被压上去。
另外针筒内部也有液体压强，所以当两活塞底部的压强大小相等时，整个系统就处于平衡状态，30毫升针筒的活塞和10毫升针筒的活塞就会静止。
【实验设计图】
【使用方法】
在30毫升针筒活塞顶部放置一个100克的砝码，在10毫升针筒活塞顶部放置一个50克的砝码。
让学生观察小砝码将大砝码压起来的过程。
可根据实际教学情况，对这个过程进行分析，推导出液压传动原理。
【使用效果】
在操作过程中，可以明显地观察到小砝码下降、大砝码上升。
针筒横截面积以及砝码的质量都是可知的，教学过程中引导学生进行分析推导，可以让学生自主认识液压传动的原理。
（三）自制简易液压千斤顶
【制作材料】
方形木架、100毫升塑料针筒一个、10毫升塑料针筒一个、单向阀两个、止流阀一个、内径4毫米PVC软管若干
【原理】
液压千斤顶是根据液压传动原理F1
F2=S1
S2
省力的特点制作而成的，由于
100毫升针筒横截面积比10毫升针筒横截面积要大得多，所以在小针筒活塞上施加比较小的力就可以将大针筒活塞上面比较中的物体顶起来，实现省力的功能。
【实验设计图】
【使用方法】
整个装置是可以拆装的，在拼装好的情况下，可以在大活塞平台上放上重物，然后不断地抽压小针筒活塞，液体就会被压进大针筒，从而将重物轻易地顶起来。
结合这个过程对千斤顶内部结构以及工作过程进行讲解，可引导学生从原理过渡到应用。
若边授课边对千斤顶进行拼装，结合相关教法，可更有效地让学生掌握液压传动原理的同时，体会技术中蕴含的智慧，达到更好的教学效果。
【使用效果】
自制液压千斤顶的使用不是为了顶起重物，而是为了方便学生从原理过度到应用。
让学生在千斤顶讲解的过程中学会解决问题的方法，以及领会机械设计中蕴含的智慧。
（四）自制液压挖掘机
【制作材料】
有机玻璃板、夹板、10毫升塑料针筒4个、微型水泵3个、AA电池盒3个、双路三档扭子开关3个、平头螺丝若干、PVC软管若干、导线若干、AA 电池若干、液槽一个
【原理】
自制液压挖掘机的动力由齿轮式微型水泵提供，齿轮压水面积极小，约为
5×10−8平方米，根据压传动原理F1
F2=S1
S2
，微型水泵的齿轮可以为10毫升
针筒活塞提供一个很大的压力，带动挖掘机的挖臂以及挖斗进行工作。
【实验设计图】
【使用方法】
3个双路三档开关是负责改变微型水泵电机的转向，实现水流方向的改变。
1号开关控制挖掘机主臂的升降，向上闭合开关，主臂上升；向下闭合开关，主臂下降；中间为空挡，电路断开。
2号开关控制挖臂的伸缩，向上闭合开关，挖臂展开；向下闭合开关，挖臂收回原位。
3号开关控制挖斗工作，向上闭合开关，挖斗上翻；向下闭合开关，挖斗做挖掘动作。
三个水泵独立供电，互不影响，可同时工作。
【使用效果】
自制液压挖掘机运作时能完成基本的挖掘动作，由于此教学工具是为了配合教学使用，故不具备底盘转向和行走功能。
而挖掘功能与现实的挖掘机十分接近，在教学中使用能更直观的展现液压传动的应用，这是图片以及视频无法比拟的。