时间：2022-07-10 20:46:59
序论：在您撰写材料力学论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
1.综合性实验（弯扭组合实验、等强度梁实验、压杆稳定实验等）
此类实验可以强化学员对理论知识的理解和应用，并了解、掌握电测法实验的工作原理及各种电桥的组桥方式和使用方法。借助于多媒体实验教学手段，使实验内容结合工程实际，让学员更生动具体的了解电测应力的测试方法和手段，加深学员对力学实验的正确认识。
2.创新设计性实验（桁架应力综合分析实验、叠梁实验、复合梁实验等）
以现场工程实际情况为背景，模拟现场实际问题，让学员展开探索、开动脑筋。学员可以根据自己的学习兴趣和能力设计不同深度的实验，并亲自动手完成各种实验。例如，根据学校操场主席台的桁架结构，做出相应的桁架模型。学员可以根据现场实际情况，模拟、设计现场各种工况。先进行理论计算，再进行ANSYS的仿真计算，最后进行试验测试并采集数据，把理论数据、仿真数据和试验数据进行对比，发现并分析数据出现异同的原因，结合所学知识开动脑筋解决问题。学员在实验过程中可以锻炼发现问题和解决问题的能力，掌握了电阻应变片的粘贴技术和测试原理以及更多地了解了电桥电路在实际工程中的应用。
二、改进实验教学手段和方法，加强自主能力培养
加强实验教学方法研究，采用多样化实验教学手段和方法。实验教学方法应体现三个方面的转移：
1.从单一的验证性实验转变为综合设计性实验以及开放式实验
如果说演示性实验是理论知识的形象化和感性认识的增加，验证性实验是知识向能力的初步转化，那么综合性、设计性实验则是对学员知识、能力、素质的全面检验和提高，是实验教学“出彩”的地方。这样才能把学员吸引到实验室中来，充分发挥他们的聪明才智，真正在实践中得到锻炼，把实验教学搞活，把所学的知识用活，使实验教学具备不断发展的内在驱动力，从而加强学员自主学习能力的培养。开放实验室是实验教学的一次升华，它不仅延长开放时间，更包括内容、手段、思想等的全面开放；不能孤立地看待实验，应注意开放实验与科技创新相结合，与科研活动相结合。
2.从讲授实验原理、实验步骤转变到传授实验思想和实验方法
在教学方法上应从灌输式转向启发式，倡导以学员为主体的教学理念，改变以往以教员为中心的教学模式。在实验教学中，教员主要讲授实验原理和实验方法，实验方案的选择、实验步骤的确定都由学员完成，这样学员可以自主学习、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥，极大地提高了他们的创新意识、创新思维能力。
3.从理想化的教学实验转变到真实环境的科学实验，实现虚
拟实验和实物实验有机结合在校园网上建立了材料力学网络虚拟实验室，其建立完全改变了传统材料力学实验的教学模式。以前采用集中授课方法讲授新理论、新知识，现在学员通过在网上登录材料力学虚拟实验室就可以完成实验内容的预习；以前总是为繁琐的实验课预约而烦恼，现在学员通过网络预约实验，极大地提高了预约效率。学员可以在自主选择的时间内完成实验，再由教员进行必要的指导、讲评和批复。
三、改革实验教学质量评价体系，体现科学公正性
在实验考核方面，过去评价的唯一标准是实验报告，这样的考核存在很大的弊端。对材料力学的考核方式做了一些大胆的尝试：
1.材料力学实验课可独立设课，单独考核
由于材料力学实验没有独立设课，而是作为材料力学课程的一部分，导致部分学员不重视实验课。为了约束不重视实验课的学员，使实验教学不再流于形式，必须足够重视实验课程。
2.改变过去以实验报告作为实验考核的唯一标准
实行出勤率、实验态度、实验预习、实验操作、实验报告及实验理论考试相结合的综合性考核方法。对于实验考核成绩的记入，考试成绩（包括笔试和实际操作测试）占总成绩的60%，平时成绩（主要是出勤率、预习报告和实验报告）占总成绩的40%。这样的实验考核可以实现实验教学质量的全过程监控。真正体现实验成绩的真实性和公正性，充分反映学员的综合能力和创新能力，并同时具有可比性和可操作性。
3.针对不同类型的实验提出不同的考核标准
目前材料力学实验主要有三大类型：基础性实验、综合设计性实验和开放性实验。因此根据课程特点，以及检验学员的实践动手能力、综合设计、创新开发能力的需要，针对不同类型的实验提出了不同的考核标准。
4.在加强实验课程考核的同时，还须加强学员实践能力的阶段性考核
针对具体专业学员的学习目标，可以在其四年学习过程中设置两到三次实践技能考核，分别考核学员的基本动手能力、综合实践能力与创新开发能力。动手能力考核可以采用实验操作的形式；综合实践能力考核可以采用抽考具体的实验项目的形式；创新开发能力考核可以采用综合创新类实践活动来实现。要求学员大学四年期间必须进行一次综合创新类活动，如全国性的设计类竞赛、科技创新活动等。总之，这些考核的目的是为了学员在实践类课程教学环节中有明确的目的和任务，促使学员从实践到理论、从感性到理性的转变，提高实践课的层次和实际效果，培养学员的力学素质、工程素质以及创新精神。
四、结束语
与图1不同，铁有三种固态，分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe为密排面心立方结构，α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且，图2中有三个三相点，分别为气-液-δ-Fe；气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下，Fe是磁性的α-Fe，组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等；通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe，如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解，增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例，加深了同学们对Fe的认识；并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学？”的困惑。
2两组分液态完全互溶系统的相图
虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点，但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图，我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外，还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示，先配制不同比例的二组分混合物，再升高温度测试混合物的熔点，通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图，可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用，在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例，讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成，以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来，激发学生对该部分内容的学习兴趣。
3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图
具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图，是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制，并借助动画展示具体过程，使该部分内容更加形象和生动，便于理解和掌握。同时，提高了学生的学习兴趣和动手能力。
4相图在金属材料中的应用
4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统，所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能，需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用，例如，在设计奥氏体不锈钢时，为了得到单一奥氏体组织，需扩大相图中奥氏体区，使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图，改变系统的组成，增加稳定奥氏体元素，如Ni、C等是最常用的方法。当然，为了系统的平衡，其他元素也需做相应的改变。应用相图时，为了提高设计组织的准确性，需要考虑平衡相图与实际相图的差别。
4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中，随着加工温度的不同，其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程，改变材料的相变温度和组织类型，得到高性能的金属材料。例如，在钢铁生产中，热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺，通过加大压下量增加累积位错，为相变过程提供更多的高能量相变形核点，以得到细小晶粒组织，提高钢的强韧性。通过控制冷却速率，可改变相变后的组织形态，在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织，在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材，在更低温度下发生相变得到马氏体组织，不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用，而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如，在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率，使相变温度发生在较低温度区，得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区，需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度，从而确定正火的加热温度。严格的说，确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍，学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识，他们的学习积极性也显著提高。
5结语
完整的B/S系统是由前台界面、功能代码、和后台数据库组成。在本系统的开发中，使用AdobeDreamweaver进行前台界面设计，采用DIV+CSS方式进行页面布局，应用JavaScript进行界面验证；以MyEclipse作为系统主要开发工具，其中功能代码使用Java语言编程完成；以MySQL作为后台数据库，由于MySQL是开放源代码的，因此任何人都可以在GeneralPub⁃licLicense的许可下下载并根据个性化的需要对其进行修改。整个系统的开发采用MVC（Model-View-Control）设计模式，运用Strut2的开源Web框架，通过Action类完成具体的功能。
2体系结构与功能设计
本系统主要是根据用户的不同权限对评估支撑材料进行管理和共享，在功能实现上，根据教育部《普通高等学校本科教学工作合格评估指标和基本要求（试行）》和《全国高校教学基本状态数据库填报表格》的要求，切合兰州城市学院的实际情况，进行了任务分解，具有7个一级指标，20个二级指标，39个观测点，所有的支撑材料都具有确定的目录和编号，一级和二级指标采用下拉列表框的形式进行选择，并根据一、二级指标进行材料目录形式的编号，这样材料的存放位置都很精准，不会发生材料混乱的问题。鉴于此，本系统主要有用户管理和材料管理两大块，具体如图1所示。在用户管理中，系统管理员是本系统的管理者，可以对整个系统的用户进行管理，增加、删除用户，设置模块管理员和普通用户的权限，审核上传模块支撑材料、下载支撑材料、打印支撑材料、预览支撑材料等，如图2所示。而模块管理员是本系统的主要使用者，在登录后可以对自己所属模块进行所有操作，而对其他模块只有部分操作权限，
3数据库设计
依据系统开发技术的选择，数据库采用MySQL进行设计，建立了一个数据库（pgxt.myd），库中总共有4张表：登录表（admin）：存储用户登录的相关信息。用户类型表（usertype）：用来记录用户登录身份数据，即系统管理员、模块管理员、普通用户。审核表（checked）：用来记录有关审核的具体信息数据，主要是针对材料编号，给出是否通过的结果。登录表、用户类型表对应功能结构中的用户管理.上传支撑材料表（upload）：用来记录上传的支撑材料信息数据，主要有上传支撑材料编号、文件名、文件路径；上传支撑文件的时间、上传支撑材料的用户编号；一级指标编号、二级指标编号、三级指标编号、审核状态等。上传支撑材料表和审核表对应功能结构中的材料管理。
4系统实现
本系统设有三个不同的角色，分别是普通用户，模块管理员、系统管理员，不同的用户经过登录后，所进入的主界面也不相同，登录界面用AdobeDreamweaver来设计完成（创建Struts2.xml文件），登陆的实现使用Struts2里的Action类里的ActiongSupport类中定义的方法，不同用户都可以查看和修改自己的个人资料，但是由于账号是实行系统管理员分配，所以不允许进行二次修改。在预览中，系统会根据上传的文件选择不同的预览方式，并同时实现了下载功能和数据库进行连接。
5总结
关键词 材料力学 理论体系 教学方法 化繁为简
中图分类号：G424 文献标识码：A
1 建立科学的理论体系
在教学实践中，一般院校采用模块化教学，即将内容模块化，分为杆件的基本变形与组合变形、静载荷与动载荷、能量方法与超静定三大模块，各模块之间虽各有其内在规律，但却存在本质联系，这集中体现在一个核心、一条主线上。
广义胡克定律又称为本构方程，它反映出线弹性条件下变形与受力的本质关系。“变形”是研究强度、刚度以及稳定性的前提，而工程实际中构件受力往往易知，变形却需要求解计算，本构方程在其中发挥着桥梁作用，故它是一切公式的根本，是材料力学理论体系的核心。
三大模块的内容遵循相似的分析思路，即首先通过外力分析确定构件发生基本变形还是组合变形；随后根据构件外在的变形特点，进一步分析杆件横截面间的内力，并结合杆件形状特点确定危险截面；最后根据构件的变形内在规律确定应力和变形计算公式，若横截面只有一种应力，直接由该应力最大值建立强度条件，若正应力切应力同时存在，则需计算危险点的主应力，由强度理论建立强度条件，因此，“外力—内力—应力与变形”是材料力学理论体系的主线。
动载荷、能量方法、超静定属于三个专题，与工程实际联系更为紧密，可利用前面的基本理论解决此类实际问题。其中，动载荷的关键就是转化为静载荷，便可同样仿照前面外力—内力—应力的思路分析强度了；能量方法用以解决复杂结构的复杂变形，是基本力学知识的综合应用，同样遵循外力—内力—变形这一主线；材料力学的研究对象决定了其基本理论可解超静定结构，而在具体求解及进一步解决实际问题时，同样遵循这一主线。可见，后续三个专题在理论体系上是前面基本内容的延伸与综合。在授课实践中，教师需围绕一个核心（本构方程），由一条主线（外力—内力—应力与变形—强度与刚度）将各模块的知识有机连接，帮助学生建立一个整体化、系统化的理论体系。这样，有助于使学生加深对材料力学知识的理解，从而达到对基本知识举一反三、灵活运用的目的。
2 采用恰当的教学方法
对于基本变形部分，鼓励学生对比四种基本变形的特点，总结公式与分析思路的共性与个性，帮助学生由研究方法的相似性和公式的类比性理解内容、记忆公式，提高学生对问题的归纳能力。
复杂应力状态与强度理论，首先需帮助学生理解应力状态分析的意义在于解释构件破坏的原因以及研究组合变形杆件的强度。强度理论在讲解时，要体现其哲学内涵，一方面抓住主要矛盾，从而将复杂问题简单化；一方面，体现在“实践是检验真理的唯一标准”，推测强度失效的假说，经长期的实践检验才能确定该理论的实用性和适用范围。
组合变形在基本变形基础上讲授，采用类比方式重点强调在分析方法上与基本变形的异同点，即同样遵循外力—内力—应力的主线，但每一过程都需在基本变形分析结果基础上更进一步。外力分析除计算约束力外，更需将力平移、分解，而使每一类外力只对应一种基本变形；内力分析应综合考虑多种基本变形确定危险截面；应力分析在计算出每一种基本变形的应力后，更要将他们叠加以找出危险点，对于复杂的应力状态由强度理论建立强度条件。组合变形虽看似复杂，但有规律可循，故要将基本理论讲深讲透，从而启发学生归纳普遍规律与通用公式，做到“深入浅出”是讲好组合变形的关键。
稳定问题需强调其非常规特点，即压杆的外力与压缩相同、变形形式与弯曲相同、压杆失稳是整体效应，故被压弯变为了主要矛盾，原始尺寸原理此时不再适用，而应考虑变形后的尺寸分析内力，这样就使压杆稳定的分析过程比强度、刚度复杂了。由于压杆稳定理论的复杂性，公式推导时要启发学生寻找通用方法，归纳不同约束类型与不同柔度对临界力的影响；启发学生体会稳定问题与强度、刚度问题研究方法的异同点，通过不同类型的例题加深对稳定问题的理解。
动载荷需特别强调动载荷与静载荷之间的转换方法，这是动载荷问题的核心。能量方法和超静定以案例式为主，通过例题提高学生运用基本理论和方法解决实际问题、综合问题的能力。
无论哪类教学方法，目的都在于培养学生的创新精神，激发学生的创造性思维，科学思维方式的养成和科学方法论教育是教学的根本落脚点，故在材料力学的教学中，要始终贯穿“具体—抽象—具体”的思维模式，对于实际问题，首先抓住主要矛盾及控制因素建立力学模型，将复杂的实际问题简单化，然后用材料力学的相关理论分析问题、解决问题，挖掘问题的实质，总结普遍规律，最后用所得结论指导新的实际问题，也是“提出问题—解决问题—总结升华”的思维过程，这是解决一切实际问题的根本方法。
3 复杂问题化整为零、化难为简
对于一些复杂问题、综合问题，可将问题串化整为零、化难为简，将综合问题分解为一个个基本问题，应用前面的基本理论各个击破，从而降低难度便于学生接受。
例如对于扭弯组合变形，教材[4]上讲述的内容实质是圆截面杆斜弯曲与扭转变形的组合。而前面学习的是对称弯曲，没有详细讲过斜弯曲，再组合扭转变形，问题是复杂的，课本中对于这一问题直接给出结论“对截面为圆形的轴，包含轴线的任意纵向面都是纵向对称面。所以，把两个方向的弯矩合成后，仍可按照对称弯曲的公式计算正应力。”直接讲述学生一般难以理解。可在讲完拉（压）弯组合变形后，紧跟讲述斜弯曲（包括圆截面梁、矩形截面梁等），把斜弯曲的理论讲清讲透，然后再讲课本中的扭（斜）弯组合一节，就水到渠成了。
对于能量方法和超静定，重在强调问题的主要分析方法以及与基本问题的联系，运用“化难为简”的方法，帮助学生克服畏难情绪，使学生掌握将工程中的复杂问题分解为简单问题的方法。
“化整为零、化难为简”也是解决复杂难题的基本思想，尤其对于综合了“动载荷、超静定、能量方法、压杆稳定”等几块知识的“大题目”，可从问题入手，围绕每一步的待求量，按照“提出基本问题—寻找基本方法—应用基本理论”的分析过程，层层递进逐级分析，最终可整理出清晰的解题思路。可见，所谓难题就是若干基本问题的综合，而“化整为零”的方法便可突破这类问题的瓶颈，达到“化难为简”的效果。
总之，材料力学决不能教学生记公式、套用解题模式，而是激发学生的探索欲望，提高工程素养，提升解决实际问题的能力。为此，材料力学老师应结合课程特点不断研究教学规律，进行教学创新，应用恰当的教学方法培养学生科学的思维方式，把科学方法论渗透在材料力学的教学中。
参考文献
[1] 刘桂荣，韩立新.“材料力学”教学方法探讨.中国电力教育，2011.25：114.
[2] 杨志军，赵学友.材料力学课程教学改革与创新.中国冶金教育，2011.3：25-26.
一、从天然树脂到合成树脂
一些树木的分泌物常会形成树脂，不过琥珀却是树脂的化石，虫胶虽然也被看成树脂，但却是紫胶虫分泌在树上的沉积物。由虫胶制成的虫胶漆，最初只用作木材的防腐剂，但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入20世纪后，天然产物已无法满足电气化的需要，促使人们不得不寻找新的廉价代用品。
早在1872年德国化学家拜耳（A．Bayer）首先发现苯酚与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物，但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后，苯酚已经能从煤焦油中大量获得，甲醛也作为防腐剂大量生产，因此二者的反应产物更加引人关注，希望开发出有用的产品，尽管先后有许多人为之花费了巨大劳动，但都没有达到预期结果。1904年，贝克兰和他的助手也开展这项研究，最初目的只是希望能制成代替天然树脂的绝缘漆，经过三年的艰苦努力，终于在1907年的夏天，不仅制出了绝缘漆，而且还制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite，它就是人们熟知的“电木”、“胶木”或酚醛树脂。
Bakelite一经问世，很快厂商发现，它不但可以制造多种电绝缘品，而且还能制日用品，爱迪生（T．Edison）用于制造唱片，不久又在广告中宣称：已经用Bakelite制出上千种产品，于是一时间把贝克兰的发明誉为20世纪的“炼金术”。
以煤焦油为原粒的酚醛树脂，在1940年以前一直居各种合成树脂产量之首，每年达20多万吨，但此后随着石油化工的发展，聚合型的合成树脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的产量也不断扩大，随着众多年产这类产品10万吨以上大型厂的建立，它们已成当今产量最多的四类合成树脂。合成树脂再加上添加剂，通过各种成型方法即得到塑料制品，到今天塑料的品种有几十种，世界年产量在1．2亿吨左右，我国也在500万吨以上，它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。
二、从天然纤维到合成纤维
人类使用棉、毛、丝、麻等天然纤维的历史已经有几千年，但由于全球人口的不断增加和对纺织品质量的更高要求，从19世纪起，人们就为寻求新的纺织品原料而努力。
1846年制成硝化纤维；1857年制成铜氨纤维；1865年制成醋酸纤维；1891年制成粘胶纤维。由于粘胶纤维的原料是来源丰富的木材浆粕、棉短绒及棉纱下脚料等，再加上制成的纤维性能好，以至它的产量到20世纪50年代已经超过羊毛。
尽管上述几种称为“纤维素纤维”或“人造纤维”的出现是继纺织机械发明之后的又一次纺织革命，但它仍意味着人只是用化学方法，对天然植物纤维的再加工，而通过化学方法，制取全合成的、性能更为优异的纺织纤维阶段，才迎来了第三次纺织革命。
1928年32岁的美国化学家卡罗塞斯（W．H．Carothers）博士从大学岗位上应聘到杜邦公司，负责对不久前才兴起的高分子化学的基础研究，他们研究了多种脂肪族二元酸与二醇或二元胺的缩合反应，由于保证了反应物料的严格配比，从而获得分子量很高的缩聚物，但大多数产物的熔点偏低、不耐水，虽然有的可以抽丝，但不适于用做纺织纤维。反复不断地失败使卡罗塞斯在精神上受到很大打击，以至身上经常携带着一小瓶准备自杀的氰化钾。一直到工作6年后的1934年，终于在合成的数百种产品中，找到有希望成为优良纺织纤维的聚酰胺－66，尼龙（Nylon）是它在投产时公司使用的商品名。
杜邦公司为了使它工业化，动员了230多名各方面专家，花费2200万美元，到1939年始正式投产。这一成功不仅是合成纤维的第一次重大突破，也是高分子科学的重要进展。
尼龙投产后，杜邦公司马上宣布他们生产了比蜘蛛丝还细，比钢还结实的全新有机纤维。尽管当时第二次世界大战已经开始，仍然引起各方面关注。用它织成的女丝袜，销售第一天就卖出400万双，报纸上还报道了当时许多销售店曾引起“尼龙骚动”的场面，可惜的是卡罗塞斯本人却没有看到这种情况。41岁的他，虽然知道尼龙的研究已经取得突破性进展，但却总感到心力交瘁地被失败所缠绕，终于在1937年服毒自杀，留下深深的遗憾。
1938年德国研制出聚酰胺－6，即聚己内酰胺；1941年英国制出了聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，商品名Dacron、“的确凉”、或涤纶；1939年德国人又研制出聚丙烯腈纤维，但到1949年才在美国投产，商品名Orlon，我国称腈纶，此又出现多种新型合成纤维，满足了多种需要，但从应用范围和技术成熟等方面看，仍以上述几种为主，其产量约占总量的90％。
三、从天然橡胶到合成橡胶
自然界中虽然含有橡胶的植物很多，但能大量采胶的主要是生长在热带雨区的巴西橡胶树。从树中流出的胶乳，经过凝胶等工艺制成的生橡胶，最初只用于制造一些防水织物、手套、水壶等，但它受温度的影响很大，热时变粘，冷时变硬、变脆，因而用途很少。
1839年美国一家小型橡胶厂的厂主古德易（Goodyear）经过反复摸索，发现生橡胶与硫黄混合加热后能成为一种弹性好、不发粘的弹性体，这一发现推进了橡胶工业迅速发展。在这之前，橡胶的年产量只有388吨，但到1937年已增加到100万吨，即100年间增加了2000倍，这在天然物质利用史上是十分罕见的，尤其是1920年以后，由于汽车工业兴起，进一步扩大需求，以致世界各国开始把天然橡胶作为军用战略物资加以控制，这就迫使美、德等汽车大国，但却是天然橡胶的穷国开展合成橡胶的研究，这种研究是以制造与天然橡胶相同物质为目的开始的，因为人们已知它是由多个异戊二烯分子通过顺式加成形成的聚合体。
1914年爆发第一次世界大战，德国由于受到海上封锁，开展了强制性的合成橡胶研制和生产，终于实现了以电石为原料合成甲基橡胶的工作，到终战的1918年，共生产出2350吨。
战后，由于暂时性天然橡胶过剩，使合成橡胶的生产也告中止，但其研究工作仍在进行。先后研制成聚硫橡胶（1931年投产）、氯丁橡胶（1932年）、丁苯橡胶（1934年）、丁腈橡胶（1937年）等。
第二次世界大战期间，尤其是日本偷袭珍珠港、占领东南亚后，美国开始扩大合成橡胶生产，并纳入国防计划，1942年产量达84．5万吨，其中丁苯橡胶为70．5万吨。1950年以后，由于出现了齐格勒纳塔催化剂，在这种催化剂的作用下，生产出三种新型的定向聚合橡胶，其中的顺丁橡胶，由于它的优异性能，到20世纪80年代产量已上升到仅次于丁苯橡胶的第二位。此后又有热塑性橡胶、粉末橡胶和液体橡胶等问世，进一步满足了尖端科技发展的需要。
回顾过去，展望未来，在新世纪里新技术将更加迅猛发展，与此同时，作为技术革命物质基础的，以合成高分子为代表的新材料的研制和开发，也将越来越起着重要作用。
参考文献
近几年，我借助地理材料，通过设问引导学生从材料中去获取有效信息，增长新的知识。实践证明，这种 题型可引导学生跳出死记硬背的狭小天地，利于培养学生能力。
常见的地理材料分析有以下几类。
(1)运用地理材料，考查学生对新知识的理解能力。如“热岛效应”，一般教学中未讲，但学生掌握了一定 的地理技能后，便可以独立分析，拓宽知识。可这样设题：
材料1：在一些发达的工业区和大城市，由于人口集中，大量消耗能源，除对大气造成污染外，还要释放大 量“废热”进入大气。这种人为释放的热，使城市的年平均气温比郊区可高出0.5～3℃，或者更高一些。在人 口密度大，工业发达的城市尤为明显。如1979年12月13日20时，上海市中心的气温为8.5℃，近郊为4℃，远郊 仅为3℃。这样，城市在温度的空间分布上，犹如一个温暖的岛屿，称为“热岛效应”或“火炉效应”。在这种 热岛效应的影响下，城市上空的雾、云增加，城市上空的风、降水也发生异常。（摘自《新华文摘》1993年8期 ）
阅读以上材料回答：
①产生“热岛效应”的根本原因是什么？（城市工业发达，人口集中。）
②根据材料内容，在下列方框中绘出城市和郊区之间的大气环流，并回答：为何热岛效应会导致城市上空 多云？（图略。城市上空气温高，空气中又多尘埃，上升气流使水汽凝结，故常多云。）
（附图 {图}）
(2)运用材料设问，考查学生对材料中蕴含的地理知识的理解能力。如：
材料2：索菲亚·安蒂波斯技术开发区，位于法国“蓝色海岸”之滨，在这里设立的950家公司共有来自50 个国家的职员1.5万多人，每年向该地区的经济注入28亿美元。开发区建立至今已发生明显变化，当初索菲亚开 发区专门吸引大的公司参与，且以美国公司为主，主要开发信息技术，为扩大经济增长，开发区积极开拓新的 项目。目前共有202家信息和通信技术公司、49家卫生设备公司、18家能源公司、64家研究和教育机构和617家 服务性公司。
法国硅谷的经验表明，一个科技开发区需要有一个大学作基础。尼斯大学是法国最新的大学，迄今只有29 年的历史，但是今天已发展成设有许多尖端科目，并拥有2.4万名学生的学校。
索菲亚开发区有法国第二大机场和通向意大利的高速公路。去年春天在这里庆祝该开发区建立25周年，“ 索菲亚”已成为法国滨海地区的一大景观。（选自《地理文摘》1995年第4期）
阅读以上材料回答：
①开发区内外籍职员比例较大，反映了法国什么国情？（法国人口增长缓慢，劳动力不足，资源得不到充 分开发，须引进外籍工人。）
②该开发区实现经济增长的措施是什么？（引进外资；开拓新项目）
③该开发区在位置分布上反映的要求是(A、D)
A、环境洁净优美 B、接近消费市场
C、当地劳动力资源丰富 D、接近高等教育区
④该开发区工业部门特点是(B、D)
A、以“劳动密集型”工业为主
B、以“知识密集型”工业为主
C、具有“临海型”布局特点
D、具有“临空型”布局特点
(3)运用地理材料，考查学生对所学地理知识的运用能力。如：
材料3：被誉为“江南明珠”的太湖，即将被藻类所占据。目前太湖的藻类比十年前增长了5倍，部分监测 点的藻类数量已超过每升1亿个，整个湖面已有2/3的面积达到中富至富营养化过渡状态。如不加治理，太湖将 面临因全部富营养化而窒息死亡。
目前，太湖沿岸每年农业中化肥使用量达200～300万吨，农药5～8万吨，其中约有50%的化肥和农药随雨水 流入湖泊河道，仅农业和生活污水足以使太湖水中含氮量超过三类水指标。太湖沿岸工业区多，每年有近10亿 吨未经处理的工业污水排入江河，使每个中小城市周围的地面水都受到严重污染，形成黑水带，并随河网扩散 而影响太湖。此外，太湖还以博大的胸怀容纳着养鱼、水运和旅游业带来的污染。人们在呼唤：救救太湖！（ 摘自《地理教学》1994年第5期）
阅读上述材料回答。
①文中提到太湖可能窒息衰亡的依据是什么？（水中富营养化现象）
②为什么说太湖可能窒息衰亡？（水中营养元素增加，引起藻类过度生长，促使浮游生物的过度繁殖，这 样大量积累了有机物质。随着有机物分解和藻类生长，水中氧气被大量消耗，使太湖出现缺氧状态而窒息衰亡 ）
③文中所列太湖营养元素的积累来自哪些污染方式？（农业和生活污水；工业污水和养鱼、水运、旅游业 污染）
④太湖水体汛染给沿岸居民带来哪些不利影响？（使居民饮用水质变坏，危害人体健康。若有有害金属元 素污染物，通过食物进入人体，会导致“公害病”发生。另外，给养鱼、旅游带来不利影响，影响居民经济收 入。）
(4)通过2～3段相关地理材料的考查，培养学生综合比较、分析的能力。如：
材料4：在一般情况下，天然降水都是偏酸性的。这是因为大气中的CO[,2]溶于雨水，部分形成碳酸的缘故 。所谓酸雨，指的是PH值小于5.6的酸性降水，其形成原因是：人为排放的SO[,2]进入大气后，造成局部地区大 气中SO[,2]富集，在水汽凝结过程中溶于水形成亚硫酸、硫酸，然后随雨降落形成酸雨。（摘自人民教育出版 社《地理》下册教学参考书）
材料5：调查表明，我国酸雨地理分布的总趋势是由北向南逐渐增加，长江以南已形成相当范围的酸雨带， 而且明显地分为三个酸雨片区：西南酸雨区（包括重庆和贵阳周围地区）、华东酸雨区（包括上海、苏杭地区 ）、中南酸雨区（包括长沙、广州、南宁地区）……当前，酸雨比较集中且危害较重的是四川省。（摘自郝志 功主编《当代环境问题导论》）
材料6：据1993年环境临测结果表明，重庆的酸雨频率为80%，全年酸雨PH值平均为4.38，最低为2.8。在这 里不仅雨水受到酸化，雾水，露水和雪水也受到严重污染，特别是1994年以来重庆连续4次出现酸性“黑雨”现 象，尤其是1994年元月上旬的一场“黑雨”，PH值为3.92，与家用食醋相当！（摘自《地理大观园》1993年总 第50期）
阅读以上材料回答：
①“酸雨”与自然界的酸性降水在成因上的根本区别是什么？（前者是人为原因造成，后者是自然原因所 致）
②根据酸雨形成原因分析，我国酸雨地理分布的总趋势为什么呈现由北向南逐渐增加的现象？（一是北方 地势平坦、开阔，冬季风强，不利于SO[,2]等酸性气体富集，二是北方降水频率较南方小，空气干燥使酸雨出 现机会少，而南方相反。）
③根据酸雨形成原因分析，四川省（特别是重庆地区）为什么酸雨频率高？（四川省大部位于盆地中，盆 地内工业大量排放硫氧化合物、氮氧化合物等大气污染物，加之盆地湿度大，静风频率高，大气扩散条件差， 利于酸性气体污染富集，在多雨、多雾的盆地内容易形成酸雨。）
材料分析题类型多样，也可与图形结合起来分析，仅举4例，借以抛砖引玉。在设计材料分析题时应注意两 点：
1凝聚态物理学与材料概述
凝聚态物理学，是指研究凝聚态物质的物理性质、微观结构等之间的关系。简而言之，通过对构成凝聚态物质电子、离子等运行形态、规律进行探索，充分认识物质的物理性质。随着研究不断深入，针对凝聚态物理学的研究已经由初级层面朝着高级层面发展。如有固体形态向外拓展上升至液氮、熔盐等液态物质，甚至还有气态物质。另外，随着技术的发展，一些全新的概念体系逐渐渗透，产生了更多新的研究成果，赋予材料新特点，在很大程度上帮助学者解决疑难问题提供了极大的支持。
就广义角度来看，材料是帮助人类生产和生活，制造有用器件的物质。随着人类社会发展，自然资源和能源日益减少，对于材料概念的理解也发生了变化，因此材料是人类社会能够接受、且经济性地创造有用器件的物质，更加强调资源、环境等因素。从实用层面来划分，材料分为金属、无机及有机3种。
2凝聚态物理学与材料研究前沿问题分析
2.1表面与界面方面
表面与界面作为物理学与材料学交叉的重要领域，很多相互作用都建立在材料表面和界面基础之上。物体自身状态直接决定材料热力学效应。作为重点研究领域，界面与表面是当今该领域研究的一大难点。凝聚态物理学研究成果，在很大程度上为材料界面与表面理论发展提供了支持，如离子束的提出，使得人们自20世纪60年代开始运用离子束，注入到材料表面，对材料表面特性进行优化和调整，使其在具体实践中能够更好地发挥积极作用，为人们生产和生活提供便利。
催化和腐蚀是表面控制的2个主要过程。截止到今天，催化和腐蚀机理尚未得到完善的研究成果。此外，薄膜功能材料的提出，也成为该领域研究的重点。如光的干涉效应能够引起透射和反射。表面与界面在为电子学方面也具有非常重要的作用，如半导体和金属界面等，能够对器件性能的发挥产生不同程度的影响。综合来看，表面和界面的研究处于前沿地位，且每个关键问题的有效解决都能够给相关领域带来巨大的经济价值。
2.2微结构方面
凝聚态物理学很多基本理论，如固体能带理论、元级法理论等都是建立在粒子数无限大基础之上。这些理论证明了铜、铝具有导电性，为实践生产奠定了理论基础。现如今，运用能带理论，能够对晶体的参量进行计算，并获取准确的结果。由于该项理论非常成熟，要想进一步突破难度非常大。对此要想发现全新的结果，需要从不同的道路着手。正如R.Feynman曾指出当我们得以对细微尺度的事物进行操控，将会在很大程度上拓展我们获得的范围，其所要強调的是未来新材料的发展和研究动向，即通过设计和控制材料在细节上的差异性，从而在现有材料中探索出意想不到的物理性能。
2.3理论与模型方面
理论与模型对材料科学贡献较大。计算物理学是材料科学家运用的主要工具，定量模型的发展是物理学与材料科学交叉的产物，通过构建模型能够对物品的物理性质等进行分析和了解。目前，很多物理学概念在材料研究中应用较广。如相变、裂变等，与之相对应的仪器设备也层出不穷。如今空间分辨率能够在特定环境下观察到单个原子，因此可以说，没有这些研究成果，材料科学就不能够获得更大的进步。但是微结构的定量描述始终是材料科学的主要课题，也是物理学家和材料学家合作的重点方向。
2.4材料方面
凝聚态理论日渐完善，使得我们能够更加明确材料的物理特性，但是随着人类社会的发展，仍然面临着很多疑难问题。如强关联体系中的材料宝藏。电子关联，是电子之间形成的库仑作用。就现有理论研究成果来看，处理固体电子系统时，需要适当忽略电子之间的相互作用，在理想条件下进行研究。但得出的结论依旧不能够掩盖这一缺陷，且不能够适用于实践当中。可见，电子之间的库伦作用关联重要性受到了广泛关注。
通常来说，强关联物质存在于特定范围当中，如金属与绝缘体界限附近，即电子处于完全离域化拓展状态。因此要想实现对电子具体状态的有效判断，研究人员需要从其他方面入手，分析各个元素之间的关系，然后对其形态进行排序，最后获取到相应的规则。值得关注的是，现阶段，我们针对强关联体系的认知水平处于初级阶段，无论是理论、还是实践方面都有待进一步深入。而从材料方面来说，多元复杂结构的氧化物尚未得到开发和研究，因此，可以将此作为未来全新的研究课题，并利用强关联理论，进而实现对新材料的勘探和开发，为人类社会进一步发展提供更多支持和参考。
2.5工艺方面
凝聚态物理学发展建立在新技术及传统工艺优化进程当中。如上文提到的离子束技术，能够对材料表面的相互作用进行分析。针对处于温度较低的条件下，能够建设成为不同的材料。因此可以广泛应用于高性能、功能丰富的薄膜当中，从而形成全新的材料。另外，激光技术的提出为科学研究带来了诸多发展契机。如激光拉曼光谱与XRD技术的有机整合，能够帮助我们重新认识晶体结构，进而为半导体的进一步探索提供相应的技术支持。外延作为一种制作单晶薄膜的技术，其之所以能够发展起来，究其根本是在凝聚态物理学的支持存在密不可分的联系。随着社会进步，人们对技术将会提出更高要求。因此还应加大对全新工艺的研究，与此同时，加大对现有工艺不足和缺陷的优化和改正，进而为实践研究做好充分的准备。
