前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇運動學的描述范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

運動學的描述范文第1篇

[關鍵詞] 統(tǒng)計教學 描述運動過程 數(shù)學思維

又到復習時,恰逢學校要求我上一堂數(shù)學復習研討課,以作研討。一番思考之后,我選擇了折線統(tǒng)計圖的復習這一內(nèi)容。如何進行折線統(tǒng)計圖的復習設計?如何讓復習上出新意?如何讓復習課真正地促進學生的思維發(fā)展,能力的形成?在引導學生復習整理了統(tǒng)計圖的類別、特點和作用后,我設計了如下幾個教學片斷。

教學片斷一:

例1:小明到6千米遠的桃花島去玩,請根據(jù)折線統(tǒng)計圖回答和計算下面的問題:

(1)小明在路上休息了()分鐘,在桃花島玩了()分鐘。

(2)小明去時平均每小時行多少千米?(休息時間除外)

(3)返回時平均每小時行多少千米?

(4)小明往返的平均速度是多少千米?(休息時間除外)

師:從圖中你可以得到哪些信息?橫軸表示什么?縱軸表示什么?

生1:我看出橫軸上表示時間,1時到2時被分成了3小格,每格表示13時,2時到3時被平均分為2小格,每格表示12時。

生2:我發(fā)現(xiàn)縱軸表示小明走的路程,每個長度單位表示1千米。

師:同學們觀察得很仔細,像這種表示物體運動變化的折線統(tǒng)計圖,我們可以按“橫軸――縱軸――描述運動過程”的順序來有序的觀察。你能描述出小明去桃花島游玩的過程嗎?自己試試看,然后和同桌交流。

師:誰能描述出小明去桃花島游玩的過程嗎?

生3:小明在1時出發(fā),13小時后走了3千米,他在途中休息了13時后繼續(xù)走,又走了13時,走了3千米,這時到達桃花島,小明在島上游玩了12時,然后用了12時,走了6千米回家了。

師:回答得真不錯!接下來請大家解決題目中的問題。

……

教學片斷二:

師:剛才同學們掌握了表示物體運動變化的折線統(tǒng)計圖的觀察方法,接下來請同學們嘗試解決這樣兩道題。教師出示練習題,你能讀懂第一幅圖所表示的含義嗎?

1.甲、乙兩人比賽120米的滑雪,乙讓甲先滑10秒鐘。他們兩人滑的路程與時間的關系如下圖。

(1)在滑雪過程,()滑行的路程與時間成正比例關系。(填“甲”或“乙”)

(2)甲滑行全程比乙多用了()秒鐘。

(3)甲前15秒,平均每秒滑行()米;后50秒,平均每秒滑行()米;滑完全程的平均速度是每秒()米。

2.長、寬、高分別為100厘米、80厘米、60厘米的長方體水箱中裝有A、B兩個進水管,先開A管,過一段時間后兩管齊開。下圖表示水箱中水的深度隨時間變化的情況。

(1)這個()統(tǒng)計圖。

(2)打開A管()秒鐘后兩管齊開。

(3)打開A管20秒鐘,水箱有水()升。

(4)兩管齊開20秒鐘,能注入水箱()升水。

(5)你還能從圖中獲得哪些信息?為什么?

教學思考:

1.數(shù)學復習課上,教師應有怎樣的高度與“架構(gòu)”

筆者以為,復習課的設計,教師首先要對復習內(nèi)容在理解上要有一定高度以及這個高度下的宏觀“架構(gòu)”,即教師必須深刻地理解復習是為了讓學生掌握什么?只有掌握了所復習內(nèi)容的核心所在,那么學生的能力的提高、思維的發(fā)展都將水到渠成,事半功倍。具體地講,在復習“折線統(tǒng)計圖”時,折線統(tǒng)計圖的教學目的究竟是什么?僅僅是讓學生學會繪制、分析折線統(tǒng)計圖嗎?還是通過折線統(tǒng)計圖來發(fā)展學生的思維?如果是后者,那么在這一過程中發(fā)展學生的關鍵又是什么?在這一次次的追問中,我們不斷地逼近教學問題的實質(zhì)。

在上述教學過程中,筆者首先嘗試準確地把握學生的認知起點,學生已經(jīng)知道了什么,是我們有效進行教學設計的前提。在進行折線統(tǒng)計圖的復習前,學生已經(jīng)學會了繪制、簡單分析折線統(tǒng)計圖,然而他們更傾向于繪制與分析一般關于“時間”與“產(chǎn)量”的“靜態(tài)”的統(tǒng)計圖,在解決實際問題中表現(xiàn)出對運動變化的“動態(tài)”的折線統(tǒng)計圖的無奈與無處著手。究其原因,在于學生對運動變化著的折線統(tǒng)計圖在理解上存在著一定的困難,而這個困難直接影響著學生思維活動的正常開展。基于此,如何讓學生更好的讀懂這類蘊含著運動變化的折線統(tǒng)計圖成為我設計本課時首先必須解決的問題。經(jīng)歷了一番思考之后,我豁然發(fā)覺,既然這類折線統(tǒng)計圖是運動變化著的,那么讓學生理解得更深入的唯一方法必然是讓學生學會描述物體(或事件)的運動變化過程,在描述運動變化的過程中更好地理解時間與數(shù)量的變化情況。

2.描述運動過程是將數(shù)學模型“翻譯”為生活現(xiàn)象的核心過程

當我們對折線統(tǒng)計圖的復習目的有了明確指向的時候,我們還必須思考一個問題,即為什么要讓學生描述物體(或事件)的運動變化的過程?這樣的描述是否有其理論上的依據(jù)和支撐。其實,仔細觀察教學片斷一中的例題,我們不難發(fā)現(xiàn),這個折線統(tǒng)計圖將“小明去桃花島游玩”這一事件中的時間與行程進行了抽象的概括,用圖表的形式表示出來。所以,要讓學生解決問題,首先必須讓學生將抽象的數(shù)學模型“翻譯”為生活現(xiàn)象,用數(shù)學語言表達出來,而描述運動過程是實現(xiàn)這一目的的必經(jīng)之路。在描述運動變化的過程中,教師更注重的是學生的自我建構(gòu),即注重學生自我獨立地將數(shù)學模型“還原”、“翻譯”為生活中的數(shù)學,在描述運動過程中充分內(nèi)化對折線統(tǒng)計圖的理解。

可以說,描述運動變化的過程,也是教師注重學法指導的表現(xiàn)。只有讓學生經(jīng)歷“觀察――描述――解決問題”的過程,學生才有機會在解決問題的過程中不斷提煉學法,優(yōu)化思維,形成能力。

3.復習課設計在題材的選擇上要具有“內(nèi)在的結(jié)構(gòu)性”

運動學的描述范文第2篇

關鍵詞：美國大學；本科；體育專業(yè)；專業(yè)設置

“國以才立，政以才治，業(yè)以才興。”人的發(fā)展是通過人才培養(yǎng)的方式實現(xiàn)的。美國作為當今世界教育發(fā)達國家，高等教育理念和人才培養(yǎng)模式表現(xiàn)出其獨特性和科學性。專業(yè)的發(fā)展與設置作為人才培養(yǎng)過程的重要部分，其設置的科學與否決定著人才培養(yǎng)最終的效果。綜觀美國體育專業(yè)發(fā)展歷史，專業(yè)設置、發(fā)展周期較長，學科、專業(yè)建設及人才培養(yǎng)模式也隨著社會發(fā)展不斷分化改革發(fā)展，其在體育專業(yè)本科人才培養(yǎng)方面創(chuàng)造性地建立的適應社會需求的培養(yǎng)模式，已成為世界各國人才培養(yǎng)模式仿效的樣板。他山之石，可以攻玉。準確描述美國本科體育專業(yè)的現(xiàn)狀，總結(jié)、分析美國本科體育專業(yè)設置的特點、優(yōu)勢與經(jīng)驗，反思我國當前本科體育專業(yè)設置的不足，并得出相應的啟示，以期為改進與完善我國本科體育專業(yè)設置與發(fā)展提供幫助，為我國體育專業(yè)本科人才培養(yǎng)改革的良好開展及人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高提供參考與借鑒。

1.美國體育專業(yè)的發(fā)展

1.1專業(yè)設置適應社會需求而不斷變革

美國大學體育專業(yè)不斷發(fā)展，60年代體育專業(yè)研究方向主要為體育教育，相關專業(yè)數(shù)量為400個左右，選擇體育教育與教練員專業(yè)的學生比例高達60%，只有不到10%的學生選擇繼續(xù)攻讀研究生：到了2010年，運動學與社區(qū)健康研究成為美國體育專業(yè)的主要研究方向，全美體育相關專業(yè)數(shù)量已達到1 200個，且只有不到5%的學生選擇傳統(tǒng)的體育教育與教練員專業(yè)，超過60%的學生在本科畢業(yè)后選擇繼續(xù)參加研究生教育。

從1960年至2010年，體育教師專業(yè)學生人數(shù)由60%降到不足5%，美國體育專業(yè)學生專業(yè)選擇意向發(fā)生了巨大的變化。2010年，在對46所隸屬于美國運動學協(xié)會（AKA）的大學調(diào)查中，絕大多數(shù)體育學專業(yè)的本科生更傾向于將他們大學所學的知識應用于健康方面職業(yè)，如運動醫(yī)師、專業(yè)治療師等，而傳統(tǒng)的體育教師、教練等職業(yè)的從業(yè)率則大大下降。社會發(fā)展與體育功能轉(zhuǎn)換，職業(yè)選擇的需要促使學生專業(yè)選擇興趣發(fā)生轉(zhuǎn)變。美國體育專業(yè)設立之初，以為公立學校培養(yǎng)體育教師、教練員為主要目的，當時，體育教師與教練員擁有大量的就業(yè)機會，相關專業(yè)選修學生數(shù)量多成為必然，當時體育（physical education）作為最適合的專業(yè)名稱也為大家所普遍接受。

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，體育觀念的不斷轉(zhuǎn)變，重視健康已成為當今美國社會大眾所廣泛關注的熱點，美國社會普遍存在的肥胖問題與社會成員老齡化的不斷加劇促使人們更加關注如何進行體育鍛煉與促進身體健康。因此與身體健康、休閑娛樂、鍛煉內(nèi)容相關的體育專業(yè)不斷出現(xiàn)，且體育教師與教練員就業(yè)市場的不斷萎縮，學生們對于專業(yè)選擇的轉(zhuǎn)變就是順理成章的事了。在對美國北德克薩斯大學、愛荷華州立大學和加州州立大學富樂頓分校三所大學的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在三所大學的專業(yè)選擇中，最受學生歡迎的是與健康相關專業(yè)，包括運動醫(yī)療與康復、物理療法工作者、職業(yè)治療師（復健師）和醫(yī)療助理和脊椎推拿治療者等。在加州州立大學富樂頓分校，70.5%的大一、大二學生與52.3%的大三轉(zhuǎn)學生更傾向于選擇與健康相關方向作為自己的研究方向。

1.2美國本科體育專業(yè)的快速發(fā)展

1.2.1入學率的不斷提高

當前，美國共有865個學院提供體育專業(yè)學位教育，70多本期刊出版有關體育專業(yè)的研究。本科體育專業(yè)是全美發(fā)展最迅速的本科專業(yè)之一。近年來，美國體育專業(yè)學生入學人數(shù)快速發(fā)展。在一項對46所隸屬于美國運動學協(xié)會（AKA）的大學調(diào)查中，結(jié)果顯示，在2003-2008五年中，運動學專業(yè)的入學率有明顯增長，其中本科生增長了50%，研究生為20%，博士生為29%。在加利福尼亞洲，21所招收體育專業(yè)的大學2007年秋季的入學人數(shù)達到11 300人，比五年前入學率提高了50.5%，而這21所大學總的入學率比五年前只提高了6.5%；在愛荷華州立大學，全校的學生入學率比五年前下降了8.7%，而體育專業(yè)本科學生入學率則提高了26.6%。

1.2.2美國體育專業(yè)命名趨同性的發(fā)展

2009年分別對Google和PubMed的一項電子調(diào)查顯示（表1），以運動學（kinesiology）、體育（physical education）、體育活動（physical activity）和生物學（biology）作為關鍵詞的點擊次數(shù)，相對于生理學這樣一個傳統(tǒng)的學科名稱而言，在體育領域常用的運動學、體育、體育活動的公眾關注率相對地較低而且力分散。分散的命名會擾亂公眾對專業(yè)的理解，造成認識誤區(qū)，而統(tǒng)一專業(yè)名稱可以更準確地描述專業(yè)領域研究內(nèi)容，提高民眾的關注度，對增進公眾了解，加強學科的學術影響，提高體育學科學術地位有著重要意義。

美國大學強調(diào)大學不僅只有教育的功能，也應具備研究的功能。美國的體育研究學者認為，不應過于強調(diào)體育的應用性，也應注意到其客觀存在的學術性。只有不斷提高體育學科的學術地位，才能獲得更多的學術認可，獲得更多的課題研究機會和研究基金提供給體育工作者支持其研究，加快體育研究的進步。此外，統(tǒng)一專業(yè)名稱可以更準確地描述專業(yè)領域研究內(nèi)容、提高民眾的關注度，對提高專業(yè)學術形象和學術地位有重要意義。

美國運動學協(xié)會（AKA）將運動學（kinesiology）定義為對身體活動以及身體活動對健康、人類表現(xiàn)、社會和生活|量的影響的相關研究。身體活動包括人類日?；顒?、工作、運動、舞蹈、游戲和為了增進健康而做的鍛煉、損傷恢復、殘疾人和疾病、運動員體能訓練、運動員訓練和其他高水平體育活動。美國運動學協(xié)會對運動學的定義表明了運動學所包含范疇的廣泛性，與身體活動相關的都可劃分至運動學范疇，這與美國目前專業(yè)開設涵蓋的廣泛性高度一致。使用運動學命名美國體育領域得到越來越多機構(gòu)、研究者與大學的認可與支持。

2.美國本科體育專業(yè)設置

2.1專業(yè)名稱的使用

2.1.1與健康相關的專業(yè)命名在美國高校院系中使用頻率最高

美國每年由于大眾不參加體育運動所導致的相關消費高達243億至372億美元，占直接健康衛(wèi)生保健總開支的2.4%-3.7%。調(diào)查顯示，在美國如果10%的成年人開始參加規(guī)律的健步走，每年將節(jié)約56億的衛(wèi)生保健開支。由此可見，更好地促使人們參與體育運動是增進人類健康的最好方法，相應地促成健康保護及疾病預防相關產(chǎn)業(yè)在美國擁有巨大的市場。美國體育健康市場不斷發(fā)展，對口人才需求量逐漸遞增。美國高校體育專業(yè)設置充分適應市場與經(jīng)濟發(fā)展的需要，不斷增加健康相關專業(yè)的設置，如和健康相關的娛樂、休閑、健身、保健、物理治療以及大眾健身等專業(yè)不斷涌現(xiàn)。在對858所美國大學體育專業(yè)名稱的調(diào)查研究中，將全美大學體育專業(yè)名稱按關鍵詞分為七大類，以健康為關鍵詞命名的學校共有261所，占30.1%；以體育教育為關鍵詞命名的學校共有172所，占20.1%；以運動學為關鍵詞命名的學校有145所，占17%；以鍛煉為關鍵詞命名的學校共有112所，占13.1%；以運動為關鍵詞命名的學校有46所，占5.4%；以運動科學為關鍵詞命名的學校有8所，占1%；無法歸入以上六類的，如人類表現(xiàn)、身體治療、運動醫(yī)療與康復等為關鍵詞命名的學校有114所，占13.3%。

2.1.2運動學、運動科學（kinesiology）近年來為越來越多的美國體育工作者認同為體育專業(yè)的統(tǒng)一稱謂

Kinesiology一詞起源于希臘語中的兩個詞“kineis”和“l(fā)ogos”，kineis等同于英語中的“move”代表運動，logos等同于英語中的“study”代表研究。而美國體育工作者將kinesiology解釋為具有更廣泛意義的人類運動的藝術與科學。運動學（kinesiology）最早于1948年出現(xiàn)，1977年成為全美第一個系別名稱。美國運動學協(xié)會（AKA）和美國運動學與體育學會（AAKPE）分別對運動學進行了定義與描述，均認同與身體活動相關的都可劃分至運動學范疇，認定了運動學所包含范疇的廣泛性，這與美國目前專業(yè)開設涵蓋的廣泛性高度一致。

回顧美國體育專業(yè)創(chuàng)立之初至今，對于美國專業(yè)名稱的爭議從未停止，專業(yè)名稱的變換隨著時代進步，社會需要與專業(yè)的增設處于動態(tài)變化中。這種專業(yè)名稱的演變過程不單單是學院名稱和專業(yè)設置的簡單更改，究其本質(zhì)是美國高等教育順應社會發(fā)展需要而調(diào)整辦學方向、變換專業(yè)結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新專業(yè)設置所采取的行動與措施。

2.2專業(yè)開設現(xiàn)狀

2.2.1分屬學院

美國各個學校由于擁有較大的自，可以根據(jù)本校特色開設專業(yè)，因而各校的專業(yè)歸屬學院上有較大不同。主要分屬于以健康為關鍵詞的學院、教育為關鍵詞的學院和以人類科學、應用科學為關鍵詞的學院（表2）。隨著大量跨專業(yè)學科進入體育專業(yè)，體育跨學科特性表現(xiàn)得更為突出，部分院系考慮到原有使用的名稱不能涵蓋當前的教育范圍而更名，或是為了適應市場需要而與其他院系合并。如俄勒岡州立大學學院名稱為公共健康與人類科學學院，明尼蘇達大學的教育與人類發(fā)展學院，俄亥俄州立大學的教育與人類個體生態(tài)學學院，路易斯安那州立大學的人類科學與教育學院，專業(yè)調(diào)整滿足了大學自身發(fā)展，涵養(yǎng)生源及人才培養(yǎng)的需要。

2.2.2專業(yè)開設

美國大學專業(yè)開設豐富多樣，主要開設大量的與健康、健美、鍛煉、運動科學相關的專業(yè)方向，傳統(tǒng)的體育教育專業(yè)也多與健康相結(jié)合而設置。專業(yè)設置數(shù)量多，門類細。其中涉及健康、健身、休閑領域的專業(yè)方向包括運動學、運動醫(yī)療與康復、鍛煉科學、身體治療、（實用）動作科學、社區(qū)健康、鍛煉與運動科學、健康促進、運動學與健康、社區(qū)與公共健康、健康職前培訓、健身研究、人體動作科學、健身與營養(yǎng)、預防治療與健康娛樂、公園及休閑研究等；涉及體育教育領域的包括體育與健康教師教育、體育教師教育、健康與體育教育、體育教育與體育活動、中小學體育教育與健康研究等；其他領域包括體育管理、體育文化與運動、體育產(chǎn)業(yè)、殘疾人體育活動、殘疾人體育教育等。俄勒岡州立大學、路易斯安那州立大學在運動學專業(yè)下又分設出諸多不同的專業(yè)研究計劃供學生選擇（表2）。

2.3美國本科體育專業(yè)設置的特點

2.3.1專業(yè)設置多樣，命名不一

美國大學本科體育專業(yè)設置主要圍繞健康、體育、運動學、鍛煉、運動、運動科學、娛樂休閑等關鍵詞來命名，專業(yè)名稱五花八門。專業(yè)名稱命名的雜亂會阻礙學科的進一步發(fā)展，為了進一步提高體育學科的度、學術地位和被認可程度，美國體育運動協(xié)會與美國體育工作者一直致力于統(tǒng)一體育專業(yè)名稱。在眾多的體育名稱中，運動學（kinesiology）得到越來越多的大學與體育研究者的推崇與認可。

2.3.2專業(yè)設置關注市場變化與社會需要

各個大學在專業(yè)調(diào)整上擁有較大自，適應市場變化，突出學校特色，關注學生需要，結(jié)合體育跨學科特性和實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的原則調(diào)整專業(yè)設置，開設大量與大眾健康、健美、鍛煉、娛樂休閑相關的專業(yè)，表現(xiàn)出美國體育專業(yè)設置順應時代變化，關注市場需求，迎合社會需要?；诮^大多數(shù)體育學專業(yè)的本科生更傾向于將他們大學所學的知識應用于健康方面職業(yè)，如運動醫(yī)師、專業(yè)治療師等，而傳統(tǒng)的體育教師、教練等職業(yè)的從業(yè)率大大下降的就業(yè)期望現(xiàn)狀，刪減體育教師培養(yǎng)的專業(yè)開設數(shù)量或?qū)Ⅲw育教師培養(yǎng)與健康學科結(jié)合，滿足社會需要。

2.3.3與健康相關專業(yè)設置呈上升趨勢

美國大眾熱衷追求健康的生活方式使得美國大學體育專業(yè)得到更多的關注與重視。體育專業(yè)需不斷拓寬專業(yè)口徑，吸納更多的跨學科專業(yè)，特別是與一些自然科學及環(huán)境健康學結(jié)合來服務于不斷變化的市場需要的體育專業(yè)建設。因而美國大學普遍將本來屬于二級單位的體育院系與健康、娛樂、休閑相關的公共社會環(huán)境、健康娛樂類院系合并組成新的二級學院，而體育專業(yè)則越來越多地從屬于二級學院成為下屬系，或者專業(yè)。

2.4對我國本科體育專業(yè)設置的啟示

2.4.1給我國大學“松綁”，適度給予自，鼓勵根據(jù)自身條件創(chuàng)辦特色專業(yè)

美國大學注重“市場導向”和“社會傾向”，擁有較大的自，可以及時調(diào)整專業(yè)。我國本科體育專業(yè)設置注重“政府傾向”，在政府的直接管理與引導下進行，大學調(diào)整專業(yè)設置的自由度較小，根據(jù)市場需求而開設專業(yè)的流程長，往往錯過了最佳時機，等我們專業(yè)上馬，已經(jīng)落后于市場需求。建議給予大學一定的自，使學?？梢皂槕袌鲂枨螅囵B(yǎng)社會所需要的人才，靈活設置專業(yè)，新增或調(diào)整專業(yè)。借鑒美國大學開設專業(yè)的個性化，鼓勵高校根據(jù)本校專業(yè)發(fā)展需要及辦學優(yōu)勢，突出特色，開設或調(diào)整專業(yè)，可以更好地開展專業(yè)外，還可吸引更多的生源。

2.4.2構(gòu)建專業(yè)院校與綜合性大學互補設置專業(yè)的最佳組合

我國體育專業(yè)發(fā)展最初以培訓體育教師為主要目標，因而專業(yè)建立之初，體育教育是我國體育專業(yè)唯一的研究方向，隨著我國專業(yè)設置的不斷發(fā)展壯大，越來越多的專業(yè)充實了我國體育專業(yè)設置，但體育教育專業(yè)在我國體育人才培養(yǎng)中的主導性并沒有改變，目前我國開設體育教育的專業(yè)點有242個，占全國602個開設體育專業(yè)點中的40.2%，在所有開設專業(yè)中比例最高，這并不符合我國當前社會對人才的需要。我國大學教育已完成由精英化向大眾化的過渡，學生數(shù)量大幅增加，就業(yè)市場趨向飽和，學生就業(yè)困境日益凸顯。借鑒美國大學專業(yè)調(diào)整的原則，根據(jù)市場需要，對體育教育專業(yè)開設比例適度刪減，建議對具有良好專業(yè)師資和場館等硬件條件的專業(yè)體育院?；驇煼额愒盒?，保留體育教育專業(yè)，而針對一些綜合性大學則建議刪減體育教育專業(yè)，鼓勵它們充分利用跨專業(yè)師資使用的便捷性來大力發(fā)展非體育教育專業(yè)。美國大學體育專業(yè)由于隸屬于綜合大學內(nèi)，因此對新增專業(yè)的師資、教學資源的需求非常容易滿足，這也是美國體育專業(yè)不斷新設專業(yè)、調(diào)整專業(yè)并能較好開展的一個重要原因。而我國的獨立體育院校存在專業(yè)較狹窄，教師專業(yè)水平高但跨專業(yè)學科知識匱乏的現(xiàn)狀，在新增專業(yè)時就不可回避地會遇到各種困難，雖然可借助于外聘綜合類大學的教師，及引進相關人才來解決，但效果相對于綜合大學而言還是會存在差距。建議嘗試構(gòu)建專業(yè)院校與綜合大學互補開設專業(yè)的最佳組合。

2.4.3進一步明確專業(yè)培養(yǎng)目標，保證人才培養(yǎng)的良好開展

進一步明確與改進專業(yè)培養(yǎng)目標，如美國體育教師專業(yè)就將培養(yǎng)目標準確定位為幼兒園、初、高中培養(yǎng)體育教師，因而專業(yè)課程設置中也會開設中小學體育項目介紹、中小學生心理等對應課程，使教學更具有針對性，而我國體育教育專業(yè)目前并沒有特別具體而準確定位的專業(yè)目標，專業(yè)目標模糊，進一步影響相關專業(yè)課程的設置與教學內(nèi)容的確定，不利于人才培B的良好開展。

2.4.4關注大眾健康，重視與健康、健身、鍛煉、娛樂、休閑等相關專業(yè)的全面開展與建設將是我國專業(yè)發(fā)展的新趨勢

根據(jù)社會需要調(diào)整專業(yè)設置，關注大眾健康。隨著人們生活水平提高，大眾越來越注重健康對生活的影響，對體育活動對增進身體健康的作用有了正確的認知，與人體健康相關的市場將進一步擴大。借鑒美國根據(jù)市場變化調(diào)整專業(yè)的理念，我國體育專業(yè)也將呈現(xiàn)出傾向于健康、健身、鍛煉、娛樂、休閑等相關專業(yè)，以及與健康相關的深入的人體研究的專業(yè)發(fā)展趨勢，而傳統(tǒng)的體育教師和教練員專業(yè)培養(yǎng)將會逐漸降溫。

3.結(jié)論與建議

運動學的描述范文第3篇

關鍵詞： 并聯(lián)機構(gòu)； 并聯(lián)機器人； 3自由度； 運動學分析

中圖分類號： TN911⁃34； TH112文獻標識碼： A 文章編號： 1004⁃373X（2014）08⁃0005⁃04

Kinematics research of new spherical parallel sorting mechanism

ZHAO Xiao⁃long1， HE Dong⁃feng1， ZHANG Jun⁃an1， LIN Lin2

（1. College of Mechanical and Electrical Engineering， Xi’an Technological University， Xi’an 710000， China；

2. Shenzhen Hi⁃Text of semiconductor equipment co.， Ltd， Shenzhen 518000， China）

Abstract： A new 3⁃DOF （degrees of freedom） parallel mechanism is proposed in this paper to solve the sorting problem of LED high⁃speed sorter. DOF of the parallel mechanism is studied first in this paper. The parallel mechanism can provide pure rotation in three directions. In combination with DOF properties analysis， a constraint equation is established to analyze the kinematics pros and cons solutions. The Newton iteration method is used to solve the motion parameters at each location point， and analyze the problem of multiple solutions and the related treatment methods in the actual motion control. The corresponding numerical examples are offered. The example analysis data shows that， with the change of executive body target position， the each crank turning angle relative to the base can be calculated， and when the turning angles of two cranks increase， the turning angle of the third crank must decreases. It is in line with the actual motion law.

Keywords： parallel mechanism； parallel robot； three degrees of freedom； kinematic analysis

目前，常用的分選機構(gòu)大多采用串聯(lián)方式，串聯(lián)機器人因其具有構(gòu)型簡單、工作空間大、操作性好、正向運動學易求解等優(yōu)點在工業(yè)得到了廣泛應用[1]，但針對LED分選機而言，高速，高穩(wěn)定性，高剛度是工業(yè)應用的必然要求。串聯(lián)機器人剛性差、存在誤差積累、剛度和負載驅(qū)動能力差等系列不足[2]，進一步制約了串聯(lián)機器人的工業(yè)應用，故提出一種并聯(lián)機構(gòu)（又稱并聯(lián)機器人）來解決LED分選機高速分選的問題。

并聯(lián)機構(gòu)的研究從提出，一直是一個研究熱點，比較著名的有Stewart機構(gòu)，Stewart機構(gòu)是用作飛行器仿真器的六自由度的并聯(lián)機構(gòu)[3]。在國內(nèi)，燕山大學黃真教授等于 1991 年研制出了我國第一臺6自由度并聯(lián)機器人[4]。3自由度并聯(lián)機器人是少自由度并聯(lián)機器人研究的主要對象，在現(xiàn)有的3自由度并聯(lián)機器人中，有著名的DELTA和STAR并聯(lián)機器人，3⁃RPS并聯(lián)機器人等。

本文提出的3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單對稱，剛度大，且分支中不含移動副，便于使用維護。該并聯(lián)機構(gòu)具備提供純轉(zhuǎn)動、運動學較簡單、可直觀預測動平臺運動等特點，本文在分析其自由度性質(zhì)的基礎上，建立并求解其位姿矩陣方程，設計出了約束其三條運動支鏈曲柄相對基座轉(zhuǎn)角的運動學逆解模型；同時給出了針對該機構(gòu)的運動學正解方程，為推動此類機構(gòu)的應用起到了重要作用。

1機構(gòu)描述

如圖1所示。該并聯(lián)機構(gòu)可稱為3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機構(gòu)（S代表球鉸，R代表轉(zhuǎn)動副），它由3個對稱分布的支鏈和通過機構(gòu)中心的擺桿構(gòu)成。A1，A2，A3構(gòu)成此機構(gòu)的靜平臺，并且繞O點均勻分布，各點和O點連線，相互夾角為120°；B1，B2，B3構(gòu)成動平臺，其分布情況和靜平臺相同；（A1，C1，B1），（A2，C2，B2），（A3，C3，B3）三組支鏈分別與動平臺和靜平臺相連，三組支鏈長度，材料完全相同；機構(gòu)中間擺桿和動平臺固連。圖1中，A1，A2，A3點用轉(zhuǎn)動副連接，其他O，B1，B2，B3，C1，C2，C3各點用球鉸鏈連接。

圖1 并聯(lián)機構(gòu)簡圖

圖2 并聯(lián)機構(gòu)三維模型

2自由度分析

3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機構(gòu)的自由度可以通過空間機構(gòu)的自由度計算公式求解[5]。在三維空間中，如果有n個完全不受約束的構(gòu)件，任選其中一個作為參照物，每個物體都有6個自由度，則n個物體相對參照物共有6（n-1）個運動自由度；若將以上構(gòu)件用運動副連接起來，則他們每個構(gòu)件就有不同的約束數(shù)。所有的運動自由度減去所有的約束數(shù)，就能得到所求空間機構(gòu)的自由度。[F0=6(n-1)-i=1nui-M] （1）

式中：n為構(gòu)件的個數(shù)；[ui]為各運動副的約束數(shù)目； [F0]為總的自由度數(shù)；M為冗余自由度。由圖1得：該機構(gòu)有3個轉(zhuǎn)動副，有7個球鉸，由于[BiCi]（i=1，2，3）兩端都是球鉸，[BiCi]桿各有一個繞自身轉(zhuǎn)動的冗余自由度，[n=8]，[F0=6×(8-1)-(3×5+7×3)-3=3]。

綜上所述，該機構(gòu)具有3個空間自由度，分別是繞x軸轉(zhuǎn)動，繞y軸轉(zhuǎn)動，繞z軸轉(zhuǎn)動。

3 運動學正反解分析

首先建立靜坐標系xyz和動坐標系x′y′z′，由于動平臺繞靜平臺在幾何中心O點轉(zhuǎn)動，為計算方便，將動坐標系建立在靜平臺上，與靜坐標系重合，如圖3所示。過靜平臺幾何中心O點和A3點的方向設為x軸的正方向，過靜平臺幾何中心O點指向動平臺幾何中心O′點的方向設為z軸的正方向，根據(jù)右手法則確定y軸的正方向。

圖3 3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機構(gòu)空間坐標系

3.1運動學反解

設靜平臺O點到[Ai]點的距離為R，動平臺O′點到[Bi]點的距離為r，動平臺中心到靜平臺中心的距離OO′為h，[BiCi]桿的長度為Lbc，[AiCi]桿的長度為Lac。分別可以得到[Ai]點相對靜坐標系的位置坐標，[Bi]點相對于動坐標系的位置坐標。

[A1=[-12R,32R,0]T,A2=[-12R,-32R,0]TA3=[R,0,0]T]（2）

[B1=[-12r,32r,h]T, B2=[-12r,-32r,h]T, B3=[r,0,h]T] （3）

[AiCi]桿在確定平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，設初始位置[AiCi]桿和靜平臺夾角為[θi]，可得到[Ci]點相對于靜坐標系的位置坐標。

[C1=[-12(R+Lac×cosθ1),32(R+Lac×cosθ1),Lac×sinθ1]T][C2=[-12(R+Lac×cosθ2),-32(R+Lac×cosθ2),Lac×sinθ2]TC3=R+Lac×cosθ3,0, Lac×sinθ3T]（4）

通過齊次變換矩陣來描述[Bi]相對靜坐標系的空間位置[6]。然后依次變換可最終推導出末端執(zhí)行器相對于基坐標系的位姿，從而建立機器人的運動學方程：

[Rx,α=1000cosα-sinα0sinαcosαRy,β=cosβ0sinβ010-sinβ0cosβRz,γ=cosγ-sinγ0sinγcosγ0001]（5）

式中：[R(x,α)]為動坐標系相對固定坐標系x軸旋轉(zhuǎn)[α]角的旋轉(zhuǎn)矩陣；[R(y,β)]為動坐標系相對固定坐標系y軸旋轉(zhuǎn)[β]角的旋轉(zhuǎn)矩陣；[R(z,γ)]為動坐標系相對固定坐標系z軸旋轉(zhuǎn)[γ]角的旋轉(zhuǎn)矩陣。則動平臺在空間中的姿態(tài)[Rot]表示為：

[Rot=R(z,γ)R(y,β)R(x,α)]（6）

對于并聯(lián)機構(gòu)動平臺來說，每一個位置對應一組確定的[α,β,γ]，故用齊次變換矩陣的方法能表示動平臺的運動姿態(tài)。由此得到動平臺上各點相對靜坐標系的位置坐標：

[Bi′=Rot×Bi] （7）

由于[BiCi]為初始桿長，不發(fā)生變化，且[AiCi]桿和靜平臺的夾角[θi]，則

[L=Bi′Ci=Ci-Bi′]（8）

結(jié)合式（8）建立方程并化簡為：

[k1icosθi+k2isinθi+k3i=0]（9）

對于已知定平臺姿態(tài)[(α,β,γ)]，則式（9）可求出3個驅(qū)動支鏈各曲柄相對基座旋轉(zhuǎn)的角度。

3.2運動學正解

并聯(lián)機構(gòu)的運動學正解一般較其反解要困難得多，特別是當運動鏈增加時，并聯(lián)機構(gòu)的運動學正解很難得到封閉解，這往往會給并聯(lián)機構(gòu)的進一步研究帶來困難。

由于知道3個驅(qū)動支鏈各曲柄相對基座旋轉(zhuǎn)的角度，可得動平臺[Ci]點的坐標，由式（4）可得：

[C1=[C1xC1yC1z]T , C2=C2xC2yC2zT，C3=[C3xC3yC3z]T] （10）

由式（5），式（6）可得：

[Rot=Rz,γRy,βRx,α=n1o1a1n2o2a2n3o3a3] （11）

式中：[α]，[β]，[γ]為正解所要求的未知變量。

由式（3）、式（7）得到[Bi′]各位置點的坐標如下：

[B1′T=m1p1q1T，B2′=m2p2q2T，B3′=[m3p3q3]T] （12）

將式（10）、式（12）代入式（8）可得式（13）~式（15）三個方程：

[k11n1+k12o1+k13a1+k14n2+k15o2+k16a2+k17n3+k18o3+k19a3-k1=0]（13）

式中：[k1=C21x+C21y+C21z+r2+h2-L2bc,k11=-C1xr,k12=][k18=3C1zr,k19=2C1zh。]

[k21n1+k22o1+k23a1+k24n2+k25o2+k26a2+k27n3+k28o3+k29a3-k2=0] （14）

式中：[k2=C221x+C22y+C22z+r2+h2-L2bc,k21=-C2xr,k22=][-3C2xr,k23=2C2xh,k24=-C2yr,k25=-3C2yr,][k26=2C2yh]，

[k27=-C2zr,k28=-3C2zr,k29=2C2zh。][k31n1+k33a1+k34n2+k36a2+k37n3+k39a3-k3=0] （15）

式中：[k3=C231x+C23y+C23z+r2+h2-L2bc,k31=2C3xr,k33=2C3xh,]

[k34=2C3yr,k36=2C3yhk37=2C3zr,k39=2C3zh。]

共有9個未知數(shù)，再補充6個約束方程：

[n12+n22+n32=1o12+o22+o32=1n1o1+n2o2+n3o3=0a1=n2o3-n3o2a2=n3o1-n1o3a3=n1o2-n2o1]（16）

由式（13）~式（16）可以最終求解式（11）中的未知量。

4反解控制算法與實例計算

針對式（8），由于[sinθ]（或者[cosθ]）的周期是[2π]，在一個周期內(nèi)，[sinθ]（或者[cosθ]）可以出現(xiàn)2次相同值，所以方程就可能出現(xiàn)2個相同的解，或者2個不同的解，則反解能得到2組不同的解。

對于機構(gòu)而言，一個解就是一個運動狀態(tài)，考慮到實際控制中輸入惟一性，需對方程的根進行選擇。常用的方法就是限制機構(gòu)的運行范圍，設置機械限位，在兩個限位之間的空間內(nèi)運動，能滿足實際需要的運動狀態(tài)。在方程的求解中，常用的方法主要有數(shù)值法和解析法[7]，在數(shù)值法求解中，選擇合適的求解方法，對于方程的收斂速度有很大的影響。

本文選擇用Newton迭代法計算求解，計算該并聯(lián)機構(gòu)運行空間中其中一個位置流程圖，如圖4所示。

結(jié)合表1所給系數(shù)，應用Newton迭代法算法求解，當繞z軸不發(fā)生轉(zhuǎn)動[(γ=0)]時，給定一組確定的角度[α]、[β]時，所求的各曲柄的轉(zhuǎn)角（即電機的轉(zhuǎn)角）見表2。

表1 RSS⁃1⁃S并聯(lián)機構(gòu)實例參數(shù)mm

圖4 Newton迭代法算法流程圖

表2 三電機與基座平臺的夾角 （°）

5結(jié)語

本文針對3⁃RSS⁃1⁃S這一新構(gòu)型，分析其自由度，該機構(gòu)能實現(xiàn)直角坐標內(nèi)繞三個軸的轉(zhuǎn)動，并建立其運動學逆解數(shù)學模型。應用齊次變換矩陣的方法來描述空間坐標下點的位置，研究該機構(gòu)的正反解方法，這種算法所建立方程的復雜度低，計算效率高。同時針對一個給定幾何參數(shù)的3⁃RSS⁃1⁃S并聯(lián)機構(gòu)，進行逆解的求解運算分析。通過實例計算表明：本文所建立算法方程能快速、準確的計算出各曲柄相對基座的轉(zhuǎn)角；由實例分析所得數(shù)據(jù)可看出，隨著執(zhí)行機構(gòu)目標位置的變化，能實時求解出個各曲柄相對基座轉(zhuǎn)角，且當2個曲柄轉(zhuǎn)角增大時，第3個曲柄轉(zhuǎn)角一定減小，符合實際的運動規(guī)律。

參考文獻

[1] 黃真，孔令富，方躍法.并聯(lián)機器人機構(gòu)學理論及控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2] 張宏濤.3⁃3UPSIS并聯(lián)機器人運動學分析與仿真[D].無錫：江南大學，2008.

[3] 李琨杰.3⁃PRS并聯(lián)結(jié)構(gòu)主軸運動學研究與仿真[D].太原：太原理工大學，2007.

[4] 周國義，謝明紅，孫友生，等.6自由度解耦機器人運動學逆解優(yōu)化的研究[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2009，22（5）：21⁃23.

[5] 李禽，黃茂林，黃勇剛.基于Matlab的并聯(lián)機床逆解可視化仿真[J].機械設計與研究，2006（z1）：202⁃204.

[6] 張帆.并聯(lián)機構(gòu)特性分析與綜合研究[D].上海：東華大學，2008.

運動學的描述范文第4篇

1“運動學”中的“第一次”

1.1第一次用物理模型的思想來研究問題

質(zhì)點模型從實際物體運動的復雜性和想要完全精確描述的難度，引發(fā)簡化研究的需要，認識到描述物體的運動，要突出研究對象和問題的主要方面，忽略次要因素，抽象成理想化的“物理模型”，并將其作為研究對象，這樣更深刻的把握了事物的本質(zhì).質(zhì)點模型就是將實際物體忽略形狀大小等次要因素影響抓住物體具有質(zhì)量這個主要方面，抽象成的一個理想化的有質(zhì)量的點.

過程模型在研究小車的運動時，用v-t圖象進行數(shù)據(jù)處理時，觀察那些孤立點的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)大致落在一條直線上，由此設想如果沒有試驗誤差的理想情況，就是一條理想的直線關系，這樣就將實際小車的運動看成理想的勻變速直線運動模型.

實際物體在空氣中自由下落，由于阻力相比于重力很小，可以忽略不計，所以可以理想化為自由落體的運動模型.

1.2第一次系統(tǒng)學習一組相關的物理概念，體會邏輯性、準確性、抽象性

機械運動是物體的空間位置隨時間的變化.時刻對應位置，時間對應位置的變化即位移，一段時間內(nèi)，物體發(fā)生一段位移，就產(chǎn)生描述位置變化的快慢即運動快慢的需要，引入速度概念，顯著區(qū)別于初中的速度概念.由物體瞬時速度在一段時間內(nèi)發(fā)生變化，就產(chǎn)生描述速度變化快慢的需要.這些基本的概念都是描述運動的必要物理量，它們之間存在內(nèi)在的邏輯關聯(lián)，必須準確理解它們的物理意義.

位移、速度、加速度的矢量性：第一次明確的引入矢量概念，理解這些矢量的方向的必要意義，即要搞清楚為什么它們必須有方向?qū)傩?，矢量意識初步植入分析物理問題的思維中.

比值定義法用比值定義物理量是物理學中最為常見的定義方法，通過對速度和加速度的定義，理解和體會比值定義法中定義的兩個物理量和被定義的物理量之間物理意義的關聯(lián)和數(shù)學上的定量關系，防止物理公式數(shù)學化的錯誤認識.

1.3第一次將物理和數(shù)學思想、方法緊密結(jié)合，體會數(shù)學的重要作用

極限思想的滲透在理解瞬時速度時，分析在Δt很小時，平均速度能比較精確的描述物體的快慢程度，而且Δt越小，描述越精確，因此當Δt非常非常小時，可以認為平均速度即為時刻t的瞬時速度.這里是滲透極限的思想，而不是一下子要求學生準確的從數(shù)學極限的準確定義上去理解瞬時速度概念.此后用打點計時器或數(shù)字計時器測瞬時速度是這個思想具體應用.對瞬時加速度的理解是同樣道理.最后引出變化率的概念，從而推廣瞬時值的理解.

微積分思想的滲透在尋找勻變速直線運動的位移與時間的關系時，通過對這個過程分割成許多時間很短的小過程，每一個小過程近似看成勻速直線運動.求出所有小過程的位移，并將它們累計相加，這樣就近似得到整個勻變速直線運動的總位移.顯然，分割的小過程越多，結(jié)果越精確.如果分割的非常非常多，則所有小過程的位移相加的結(jié)果就可以作為這個勻變速直線運動的準確的位移.然后利用v-t圖象“面積”對應“位移”的方法求得定量的結(jié)果，巧妙避免數(shù)學微積分的直接應用.

圖象法高中物理第一次明確要求引入圖象法來描述規(guī)律，通過v-t和x-t圖象能夠直觀形象簡便的表述運動規(guī)律.圖象法的優(yōu)勢是與物理公式的抽象性形成形象性的互補，非常有助于學生更好的理解和應用物理規(guī)律.特別是在實驗探究中，進行數(shù)據(jù)處理，一般都是采用圖象的方法，如對小車的運動的研究，得到擬合的v-t圖象是一條傾斜的直線.所以讓學生在運動學中逐步養(yǎng)成讀圖的方法和思想，學會用圖象進行數(shù)據(jù)處理的能力，為今后打下堅實基礎.

函數(shù)思想和方程思想在對勻速直線運動的規(guī)律進行理解時，一方面從函數(shù)角度理解規(guī)律，如v=v0+at，x=v0t+[SX（]12[SX）]at2，對于一個勻變速直線運動，v0，a是定值，則可以理解為瞬時速度和位移關于時間的變化函數(shù).另一方面，每個公式都涉及四個物理量，從方程的角度，可以知道任意三個量可求另一個量.對一個勻變速直線運動，共涉及v0，v，a，t，x共五個物理量，需要知道三個量，根據(jù)兩個基本方程聯(lián)立，可以求得未知的兩個量.這是要求學生逐步形成從已知量和未知量的角度聯(lián)立方程的數(shù)學思想.

1.4第一次經(jīng)歷完整的實驗探究物理問題的過程，了解科學研究的方法，體會實驗在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用

對小車的瞬時速度與時間的關系探討，經(jīng)歷了從實驗探究中獲取數(shù)據(jù)、作出圖象、分析圖象、尋找規(guī)律、表述和理解規(guī)律的過程.對看似簡單的過程卻不簡約其研究過程，這對高一新生的學生養(yǎng)成科學的學習習慣和良好的研究態(tài)度有重要的意義.

通過介紹伽利略對落體運動的研究歷史過程，讓學生領會科學精神、物理思想和研究方法，逐步領會這些“非知識”的東西往往比知識本身更重要，有助于學生提升科學素養(yǎng).

1.5第一次學會理性分析物理問題的思路和方法，掌握解題規(guī)范化的要求和習慣

初中的問題一般過程簡單，形象直觀，運算簡單，以套公式為主.但是高中第一次接觸運動學的定量問題，公式非常多，規(guī)律相對復雜抽象，初中套公式的簡單思維顯然無法很好的解決問題.因此要有意思的強調(diào)和培養(yǎng)學生用物理概念和規(guī)律為理性基礎，明確對象，分析物理過程，結(jié)合形象思維，養(yǎng)成畫示意圖的習慣，圖表分析已知未知量的習慣，逐步養(yǎng)成“講理”的習慣，而不是憑表象聯(lián)系的“直覺”.這樣為今后處理更復雜抽象的問題打下良好的思維和方法的基礎.

2教學策略和方法

2.1遵循學生認知規(guī)律，采用“梯度式”教學

教師要充分研究初中物理教材，了解初中物理教學方法和教材結(jié)構(gòu)，知道初中學生在面對高中學習的“第一次”時的基礎.“第一次”的教學，要充分從學生現(xiàn)有的基礎出發(fā)，從學生熟悉了解的例子引發(fā)思考討論，盡量降低臺階的高度，一步步上升，放慢教學進度，由簡單到復雜，循序漸進，充分考慮學生的可接受性，不要妄求一步到位，否則適得其反，得不償失，要保護好學生物理學習的積極性，使學生樹立起學好物理的信心.

2.2堅持物理與生活、自然的聯(lián)系，激發(fā)和培養(yǎng)學生的學習興趣

“從生活走向物理，從自然走向物理，從物理走向社會”.教學中要堅持從實際中來，并應用到實際中，努力將學生已有的生活經(jīng)驗和認識與物理問題緊密聯(lián)系，才能使學生產(chǎn)生興趣，激發(fā)學生主動參與問題的研究，課堂效率得到提高.

2.3由“物”到“理”，由“感性”到“理性”，逐步培養(yǎng)學生抽象思維能力

物理概念的建立和物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都是在大量事實和現(xiàn)象觀察的基礎上，運用理性思維抽象概況探究得出.這一過程，必須充分利用感性思維，不斷分析思考，逐步形成抽象思維能力.對概念和規(guī)律的理解也需要結(jié)合感性，以形象的實例為依托，在分析和解決問題中提升能力.要非常重視概念和規(guī)律的建立過程，讓學生在物理情景和問題中討論探究，知道概念和規(guī)律的來龍去脈，結(jié)合實例去逐步理解其物理意義，應用的方法，避免從表象上死記硬背，逐步形成抽象思維能力.

2.4重視探究過程，循序漸進，逐步培養(yǎng)和滲透物理、數(shù)學的思想方法

“授人與魚，僅供一飯之需；教人以漁，終身受益”.人類在探究物理學的過程中，形成了很多重要的物理思想方法以及相關的數(shù)學方法.在面對這些“第一次”的教學，不僅僅是教會學生知識本身，更重要的是，在探究過程中有目的有步驟的不斷滲透給學生其中蘊含的各種思想方法，使學生在逐步理解和掌握這些思想方法，解決物理難學、難教的難題.

2.5重視物理實驗，多演示，加強指導，體會和領悟科學方法，提升科學素養(yǎng)

運動學的描述范文第5篇

關鍵詞：仿真 機械 控制

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0104-01

隨著技術的進步，作為機械設計制造的仿真模擬技術得到了快速的發(fā)展，并且廣泛應用于實際當中。計算機仿真技術是以多種學科理論為指導，利用相應的軟件為工具，通過虛擬試驗的方法來解決問題的技術。隨著工程機械產(chǎn)品競爭日益激烈。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低開發(fā)成本。在這種需求下，以仿真技術為代表的技術成為工程領域一種現(xiàn)代化設計手段。運用仿真設計，建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，從實際對象的物理模型出發(fā)。設置不同的激勵信號，利用相應曲線，即可對系統(tǒng)進行辨識?？梢栽诋a(chǎn)品設計設計和評估產(chǎn)品的性能方面，降低開發(fā)風險，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能。工程中的技術問題首先是要仿真技術在各個領域得到了廣泛的應用。

1 計算機仿真的實現(xiàn)

對于需要研究的對象，計算機一般是不能直接認知和處理的，這就要求為之建立一個既能反映所研究對象的實質(zhì)，又易于被計算機處理的數(shù)學模型。數(shù)學模型將研究對象的實質(zhì)抽象出來，計算機再來處理這些經(jīng)過抽象的數(shù)學模型，并通過輸出這些模型的相關數(shù)據(jù)來展現(xiàn)研究對象的特質(zhì)，當然，這種展現(xiàn)可以是三維立體的。由于三維顯示更加清晰直觀，已為越來越多的研究者所采用。通過對這些輸出量的分析，就可以更加清楚的認識研究對象。模型是進行計算機仿真的核心。系統(tǒng)的數(shù)學模型根據(jù)時間關系可劃分為靜態(tài)模型、連續(xù)時間動態(tài)模型、離散時間動態(tài)模型和混合時間動態(tài)模型；根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化方式可劃分為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散事件系統(tǒng)模型。通過這個關系還可以看出，數(shù)學建模的精準程度是決定計算機仿真精度的最關鍵因素。從模型這個角度出發(fā)，可以將計算機仿真的實現(xiàn)分為三個大的步驟：模型的建立、模型的轉(zhuǎn)換和模型的仿真實驗。所謂模型的轉(zhuǎn)換，即是計算機語言轉(zhuǎn)換成能夠處理的形式，“仿真模型”是新的系統(tǒng)，利用已有的仿真軟件，如鑄造過程就常用ADSMS軟件來進行仿真。將仿真模型載入計算機進行使用。

2 計算機仿真在機械行業(yè)的應用

2.1 仿真技術

仿真技術是綜合多學科的技術，以機械系統(tǒng)運動學和控制理論為核心，運用成熟的計算機圖形技術將部件集成在一起，建立機械系研究的問題，根據(jù)仿真所要達到的目的抽象出一個確定的系統(tǒng)，結(jié)合系統(tǒng)的邊界條件和約束條件，利用各種相關學科的知識，把所抽象出來的系統(tǒng)用數(shù)學的表達式描述出來，描述的內(nèi)容，傳統(tǒng)的仿真就是針對單個子系統(tǒng)的仿真，而仿真技術則是強調(diào)整體的優(yōu)化，它通虛擬環(huán)境的耦合，對產(chǎn)品設計方案進行評估，并不斷改進設計方案，直到獲得最優(yōu)化的效果，所以子系統(tǒng)之間的協(xié)同求解，應該快速地建立控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等虛擬樣機。的運用目前市場上一批成熟的分析軟件有ANSYS、PATRAN等。運動學和動力學仿真軟件可采用ADAMS軟件。控制系統(tǒng)仿真軟件可采用MATLAB軟件。通過三維模型和運動學、動力學仿真軟件ADAMS中進行分析，對控制方案進行仿真。使產(chǎn)品設計可擺脫對物理樣機的依賴，給企業(yè)帶來高的經(jīng)濟效益，高效的研發(fā)手段促使產(chǎn)品開發(fā)風險降低，提高生產(chǎn)效率，通過虛擬樣機找到組織生產(chǎn)，使產(chǎn)品制造和市場競爭方面更具靈活性，同時克服企業(yè)資源的局限性，將具有開發(fā)產(chǎn)品技術組成一個臨時的企業(yè)聯(lián)盟。仿真技術必將成為工程機械領域產(chǎn)品研發(fā)的主流。

2.2 機械加工仿真

機械加工過程，是利用計算機仿真，有助于發(fā)現(xiàn)其機理，為提高機械性能。在機械的磨削方面，采用時間變化的描述磨削過程的各個數(shù)學模型，通過優(yōu)化和虛擬磨削創(chuàng)造了必要的前提，在銑削方面，建立多齒端銑切削過程動力學模型，開發(fā)切削振動仿真的微機通用軟件，得出了端銑切削振動的原理和條件。電火花加工的工藝仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)了加工參數(shù)的優(yōu)化。建立了連續(xù)擠壓的計算機仿真模型，通過模擬連續(xù)擠壓全過程的應力場、應變場和溫度場。

2.3 機構(gòu)運動仿真

了解了機構(gòu)需要設定的運動副情況后，進行運動仿真。新建一個運動學仿真，創(chuàng)建連桿，根據(jù)各部件相互運動方式需建立7個連桿，對模型的材料特性進行加載，定位每個運動副的時間函數(shù)，在一個周期內(nèi)完成所有的運動。向機構(gòu)添加一定的外載荷，使整個機構(gòu)工作在真實的工程狀態(tài)下，機構(gòu)的兩連桿之間，模擬兩個零件之間的彈性連接。根據(jù)運動驅(qū)動的形式，取料機械手采用恒定轉(zhuǎn)速驅(qū)動，采用恒轉(zhuǎn)速調(diào)速，要求必須設定運動時間和解算步數(shù)，機構(gòu)做運動仿真分析時，需要詳細記錄整個仿真零件的位移距離，適當縮短機械加工產(chǎn)品開發(fā)周期，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能具有積極的作用。

參考文獻

[1]曾芬芳.虛擬現(xiàn)實技術.上海：上海交通大學出版社，1997.

[2]姜虹，朱文海等.結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)協(xié)同并行設計技術研究.美國MDI公司2001年ADAMS中國用戶年會會議論文.

[3]馮雅麗，李瑞濤等.虛擬樣機技術及其在深海采礦系統(tǒng)開發(fā)中的應用前景.2001年中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)學術研討會論文集.