技工学校物理课教学大纲 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国劳动社会保障出版社

作者:劳动和社会保障部培训就业司

出品人:

页数:13

译者:

出版时间:2005-7

价格:2.00元

装帧:

isbn号码:9787504550583

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 技工教育
• 物理教学
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现代工程材料学导论 ——赋能未来工程师的材料知识基石 第一部分：材料科学的宏大图景与基础理论 本书旨在为工程技术领域的初学者和希望系统梳理材料基础知识的专业人士提供一本全面、深入且兼具实践指导意义的教材。我们聚焦于现代工程材料的分类、结构、性能及其应用之间的内在联系，力求构建一个清晰的材料学知识框架。 第一章：工程材料的分类与演进 本章首先界定工程材料的范畴，将其划分为五大核心类别：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料以及智能/功能材料。我们将追溯材料科学的百年发展历程，从早期以经验为主导的冶金和陶艺，到当代以计算模拟和纳米技术驱动的材料设计新范式。重点解析材料在工业革命不同阶段所扮演的关键角色，如钢铁在机械化时代的统治地位，以及聚合物在信息时代的崛起。 第二章：材料的微观结构：从原子到晶体 深入理解材料性能，必须探究其微观结构。本章详细阐述原子键合的类型（离子键、共价键、金属键和范德华力），并探讨这些键合如何决定材料的宏观特性。晶体结构是本章的核心，我们系统介绍晶格常数、晶胞、密堆积等概念，重点分析面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）结构对金属塑性和密度的影响。此外，非晶态和微晶态结构也将被纳入讨论范围，为后续的性能分析打下基础。 第三章：晶体缺陷与材料性能的调控 材料的“不完美”恰恰是其性能可塑性的来源。本章将晶体缺陷视为材料工程的关键变量。我们细致区分点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。通过对位错理论的深入讲解，阐明金属的塑性变形机制（如滑移和孪生）。对这些缺陷的引入（如固溶、沉淀）和消除（如退火）如何有效地调控材料的强度、硬度与韧性，提供详尽的案例分析。 第四章：热力学与相图：材料的平衡与稳定 相变是材料加工和服役过程中最关键的现象之一。本章从热力学基础出发，介绍吉布斯自由能的概念，并阐述相变的驱动力。重点讲解单组元和二元系统的相图（如Fe-C系相图的简化模型），包括固溶体、共晶、共熔等相变点。通过对平衡冷却曲线的解读，帮助读者理解铸造和热处理工艺的基础热力学依据。 第二部分：核心材料的性能与应用 本部分将核心工程材料的性能与制造工艺紧密结合，侧重于其工程应用中的表现。 第五章：金属材料：强度与韧性的平衡艺术 金属因其优异的导电性、导热性和延展性成为工程的主流。本章细分讲解钢铁材料（碳素钢、合金钢）和有色金属（铝合金、铜合金、钛合金）的特性。针对钢铁，我们重点剖析奥氏体、铁素体、渗碳体和马氏体的结构与性能，并详细介绍热处理（淬火、回火、正火、退火）对马氏体转变和硬度-韧性匹配的影响。对于有色金属，则侧重于晶间/晶内沉淀强化机制。 第六章：陶瓷材料：极端环境下的守护者 陶瓷材料以其高硬度、耐高温、耐化学腐蚀的特性，在航空航天、核工业和生物医学领域不可替代。本章区分结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅）和功能陶瓷（如压电陶瓷）。讨论陶瓷材料的离子/共价键合特性，解释其低断裂韧性和脆性失效的微观原因。重点介绍烧结过程，以及如何通过精细的粉末制备和烧结技术来控制孔隙率和最终的机械性能。 第七章：高分子材料：柔性与轻量化的未来 聚合物是现代生活无处不在的材料。本章系统介绍高分子的结构（线型、支化、交联）和聚合反应类型（加成聚合、缩合聚合）。关键在于理解高分子材料的粘弹性行为，包括玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的概念及其对材料使用温度范围的决定性影响。我们将探讨热塑性塑料和热固性塑料的差异，并初步介绍弹性体和纤维的特性。 第八章：复合材料与先进功能材料 随着对性能极限的追求，材料的“定制化”成为必然。本章探讨如何通过组合不同材料以获得单一材料无法比拟的综合性能。重点分析纤维增强复合材料（如碳纤维增强树脂基复合材料, CFRP）的各向异性力学行为。此外，本章还将概述半导体材料的基本导电机制，并简要介绍磁性材料和功能涂层在现代工程中的新兴应用。 第三部分：材料的加工、性能测试与服役行为 第九章：材料的加工成型技术 本章聚焦于如何将原材料转化为可用部件。详细讨论金属的塑性加工（锻造、轧制、拉伸），铸造技术的原理与缺陷控制，以及粉末冶金的独特优势。对于高分子材料，则涵盖注塑、挤出和吹塑等主要成型工艺。强调加工过程对材料微观结构和最终性能的不可逆影响。 第十章：材料性能的表征与失效分析基础 为了保证工程可靠性，必须对材料性能进行量化。本章介绍关键的力学性能测试方法，包括拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、延伸率）、硬度测试（洛氏、维氏）和冲击试验（夏比V型缺口）。此外，还将介绍断裂韧性测试（KIC）的基本概念，并概述疲劳（循环载荷下的失效）和蠕变（高温下的长期变形）等服役失效模式的初步分析方法。 结语：材料工程的未来展望 本书的最后部分展望了材料科学的前沿领域，包括纳米结构材料、自修复材料以及增材制造（3D打印）对传统材料设计和制造流程带来的革命性变革，鼓励读者将所学知识应用于解决实际工程挑战。 --- 适用对象： 机械工程、材料科学与工程、化学工程、土木工程专业本科生，以及从事相关技术岗位的工程师。 主要特点： 结构清晰，理论联系实际，为深入学习材料的特定分支领域打下坚实的通用基础。

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我对这本教材的习题设计给予高度评价，它们的设计思路明显超越了传统的“计算题加选择题”的窠臼。这里的习题兼顾了基础巩固、分析判断和开放性探究三个维度。基础题部分，计算量适中，旨在巩固对公式的记忆和代入能力；而分析判断题则常常设置陷阱或提出一些反直觉的情景，迫使读者必须深入理解物理过程的本质才能做出正确判断。最让我印象深刻的是那些“设计与创新”类的问题，它们通常要求学生结合所学知识，对一个现有设备进行改进设想，或者设计一个简单的物理实验来验证某个原理。这些开放性的挑战，极大地激发了学生们的批判性思维和工程实践的兴趣，真正体现了职业教育应有的培养目标，即培养能够解决实际问题的工程师和技师。

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从排版和阅读体验来看，这本教材无疑是经过精心打磨的。字体选择大气清晰，行距和字距的设置都充分考虑到了长时间阅读的舒适性，这对于需要仔细研读技术资料的学生群体来说，是一个巨大的加分项。更为出色的是它对“关键概念”和“易混淆点”的处理方式。作者采用了特殊的边栏设计，用醒目的颜色和加粗的字体将这些核心信息凸显出来，这极大地提高了信息获取的效率。我发现自己不必从头到尾精读每一个段落，只需快速浏览这些高亮区域，就能迅速掌握本节课的知识框架。这种尊重读者时间的设计理念，在众多教材中是相当少见的。此外，书中的术语注释非常到位，对于一些行业特定词汇，总能在首次出现时给出简洁明了的解释，确保了不同专业背景的学生都能无障碍地进行学习。

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这本教材的编排实在让人眼前一亮，它没有那种传统教科书里堆砌公式和抽象概念的枯燥感。我尤其欣赏它在引入物理概念时所采用的“情境驱动”教学法。比如，在讲授牛顿第二定律时，作者不是直接抛出 $F=ma$，而是先设计了一个关于自行车加速和刹车的实际案例，引导我们思考力、质量和加速度之间的关系。这种方式极大地降低了初学者的学习门槛，让我感觉自己不是在被动接受知识，而是在主动探索物理世界的规律。书中的插图和图表设计也十分精良，色彩搭配合理，用简洁的视觉语言解释了复杂的物理过程，比如电流的磁效应部分，那些动态的示意图简直是教科书级别的范例。章节之间的衔接处理得非常自然流畅，前一章的知识点总能巧妙地作为后一章深入探讨的基础，形成了一个坚实的知识网络，而不是零散的知识点堆砌。对于技工学校的学生来说，这种注重实际应用和直观理解的叙述方式，无疑比纯理论推导要有效得多，它真正做到了“学以致用”的理念。

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整体而言，这本书在保持学术严谨性的同时，成功地做到了“去精英化”的普及工作。它似乎充满了对技工教育工作者的理解与尊重。在内容组织上，它避免了将高深物理学理论不加区分地强加给所有学生，而是选择了一条更具“实用导向”的路径。例如，在讲到力学中的动量守恒时，作者着重强调了其在碰撞、爆炸、喷射推进等工程场景中的应用，而非耗费大量篇幅去证明复杂的数学推导。这种务实的态度，让教材的每一页都充满了“价值感”。阅读过程中，我感受到的不是面对一座知识的高山，而是一张清晰的、通往实用技能的地图。这是一本真正能帮助学生将物理知识转化为车间技能的优秀教辅读物。

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我不得不说，这本书在内容深度上达到了一个微妙的平衡点，既能满足基础教学的要求，又没有过度拔高到让普通技校生感到力不从心。它清晰地认识到目标读者的背景和需求，因此在理论推导的详略上把握得非常精准。例如，在电磁感应这一块，它没有过多纠缠于复杂的麦克斯韦方程组，而是将重点放在了法拉第电磁感应定律的实际应用上，比如变压器的工作原理、发电机和电动机的基本构造与运行逻辑。这种聚焦于“怎么用”而非“为什么是这样”的侧重，对于培养未来技术工人至关重要的动手能力和故障排除思维，具有不可替代的价值。每章末尾设置的“技术应用分析”栏目，更是点睛之笔，将抽象的物理定律与我们日常接触到的工具、设备紧密联系起来，让人在合上书本时，脑海中浮现的不再是公式，而是车间里正在运转的机器。

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