常見化學計算方法匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇常見化學計算方法范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

在電池電量的計量技術上，常見的方法有4種，但并不是不同品牌本本的電池只采用其中一種方法計算電量，通常都是綜合幾種方法使用，以其中一種為主要計算方法，其余輔助計算的方式實現電量計算、管理。第一種是開路電壓測量法，這種方法是通過測量電池在靜止狀態下的電壓數值來計算電池的剩余容量，不過由于鋰離子電池的靜止時電壓與剩余容量間的關系屬于非線性，因此這種方法的測量值并不準確，絕大部分手機電池都采用這種計算方法；第二種叫庫侖計算法，該方法是通過測量電池充電和放電的電流，將電流值與時間值的乘積進行積分后計算得到電池所充進的電量和所放出的電量，庫侖計算法是一種較為精確的電量計算方法；第三種是阻抗測量法，它通過測量電池內阻值得到電池的剩余容量值；第四種是綜合查表法，通過設置一個相關表，將電壓、電流、溫度等參數輸入，就可以查詢得到電池的剩余容量。

篇（2）

文章編號：1008-0546（2017）05-0035-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.011

“同課異構”就是選用同一知識內容，根據教學實際進行的不同教學設計。它作為一種新的教學研究方式，在近幾年的中小學教科研中經常出現，對提升教師業務水平和學校科研能力有重要推動作用。

“有關相對分子質量的計算”是人教版初三化學計算中的重要基礎知識點之一，是在學生對化學物質有過宏觀和微觀認識的基礎上，通過理解嘗試建立對物質的定量認識。教學的基本要求是“了解相對分子質量的含義，并能利用相對原子質量和相對分子質量計算物質的組成”[1]。通常“有關相對分子質量的計算”教學的重點是在對物質的組成和構成理解之后，掌握有關相對分子質量計算的方法。通過同課異構教學過程中的共性與差異，可以加深教師對教學知識的理解，多角度看待教學，整合多方面資源，創造出更合適學生發展的教學方案。筆者選取本學校所在區的一次優質課賽課中三位有代表性的教學過程簡要羅列，教學方法不同，但都實現了教學目標，拓寬了教師的教學思路，期待能為一線教師提供借鑒。

一、案例呈現

案例1：生活物質貫穿

（1）探索物質構成

始于生活，展示過氧化氫溶液引導學生思考其組成成分，提問H2O和H2O2的微觀構成，并請同學猜測一個水分子和一個過氧化氫分子，哪個質量大？以H2O和H2O2為例計算相對分子質量，進而介紹相對分子質量的概念。學生實戰計算NH4NO3、CO（NH2）2的相對分子質量，公布答案。

（2）探索物質組成

繼續以消毒劑為例，提問H2O和H2O2的組成有什么共同點？其中氫元素、氧元素的質量比關系如何？以H2O和H2O2中mH：mO為例進行計算，講解計算方法。學生實戰計算NH4NO3、CO （NH2）2中各元素的質量比。將學生錯題投影，集體訂正，說明計算中的易錯點。

（3）引出質量分數

以消毒劑為例，展示H2O和H2O2中氫氧元素質量比，提問：現行資料中常會介紹H2O2是含氧量最高的氧化物，這里的含氧量大家猜想指的是什么？提出這種說法的依據是什么？以H2O和H2O2為例計算其中氧元素的質量分數，解決之前的問題。學生實戰NH4NO3、CO（NH2）2中氮元素質量分數，找學生錯題投影，指出易錯點。

（4）知識拓展

投影消毒劑標簽，請同學回答溶液中H2O2的含量，并嘗試計算該瓶消毒劑中H2O2的質量。以“計算3.5g過氧化氫中氫元素的質量，計算96.5g水中氫元素的質量”為例說明元素質量=物質的質量×該元素的質量分數。學生實戰計算160g NH4NO3中含氮多少克？計算120g CO（NH2）2中含氮多少克？集體糾錯。

（5）解決實際問題

回歸生活，以“圣牧有機純牛奶”中主要成分及含鈣量等展開一系列計算。

案例2：水果類比貫穿

課前將學生分為三組

（1）構成類比，計算相對分子質量

以一個盛有“1個火龍果+2個橙子”的果盤與一個水分子（“1個氧原子+2個氫原子”）從“構成、質量”角度類比，引出相對分子質量的概念和計算方法。練習計算H2O、H2SO4、Ca（OH）2的相對分子質量，請不同小組同學黑板演算，糾錯。

（2）組成類比，計算質量比

以果盤中m橙子：m火龍果和水分子中mH：mO進行類比，引出物質中各元素的質量比計算方法。練習C6H12O6、CO（NH2）2、NH4NO3中各元素的質量比，各組出代表黑板演算，集體糾錯。

（3）占比類比，計算質量分數

以果盤中橙子的質量占水果總質量的比和水分子中氫元素的質量分數類比，引出物質中某元素的質量分數計算方法。練習Fe2O3中鐵元素的質量分數，NH4NO3中氮元素的質量分數，小組派代表演算并集體糾錯。

（4）知識順延

提問“100g NH4NO3中氮元素的質量為多少”引出元素質量=物質的質量×該元素的質量分數。練習18g水中氫元素的質量為多少？共同糾錯。

（5）解決實際問題

課堂練習，酒精、某鈣片等展開一系列計算。

案例3：設定未知量貫穿

（1）原子個數的計算

知識回顧，“H2O”化學式表示的意義引出物質AxBy中A、B原子個數比可以表示為x：y。舉例：H2O中氫氧原子的個數比，檢測石英、云母中各原子的個數比是多少？請同學們思考回答。此計算是教師在教材基礎上新增的，為后續計算做鋪墊。

（2）相Ψ腫又柿康募撲

給出相對分子質量的概念，以O2和H2O的相對分子質量為例計算，練習SiO2、Al2O3的相對分子質量，投影學生答案，糾錯。

（3）元素質量比的計算

給出AxBy中mA：mB的計算方法。以CO2中mC：mO為例計算，練習SiO2、Al2O3中各元素的質量比，投影學生答案，糾錯。

（4）元素質量分數的計算

給出某元素質量分數的計算方法并說明其意義，以H2O中氫元素的質量分數為例計算，練習NH4NO3中氮元素的質量分數。

（5）解決實際問題 小結并以“鈣爾奇”為例進行系列計算。

二、案例共性分析

以上三個教學案例均實現了教學目標，其中教學設計的共性有以下幾點：①三種方案在教學組織的邏輯結構上是一致的，知識點走向都是相對分子質量的計算組成元素的質量比的計算元素的質量分數計算元素質量的求法等。教師要勤用教材、善用教材、深刻研究教材、創新教材內容[3]，按照教材中此知識點的介紹方式，知識點螺旋式上升，符合學生的思維邏輯。且符合學生的最近發展區，利于知識的順應和同化。②三種方案都強化了學生的動手計算能力，在體驗中發現問題、總結規律，有利于學生計算能力的提升。③僅就練習習題而言，三種方案均嘗試將計算以生活中的例子為載體。方案中涉及的計算拉近了化學與生活的距離，同時體現了化學在解決生活實際問題中的巨大作用。④方案中教師均重視學生的反饋，均嘗試多角度多方式了解學生的學習效果，并及時對課上學生未完全掌握的知識予以補救。

三、案例比較，啟發教學

上述教學案例在具體操作上各有側重，各有優勢，但也存在不足。下面從以下幾點分析方案的不同點：

1. 知識推進

方案1：以過氧化氫溶液為貫穿線，單個知識點的推進如下：理解物質的微觀構成或宏觀組成舉例如何計算給出知識點概念練習糾錯。貫穿線貼近生活，吸引學生注意力，同時對過氧化氫溶液的研究問題深入透徹，為學生的新知識建構做足了鋪墊。不同知識點之間轉換過程邏輯性強，有利于提高學生對計算知識的整體認知。但是，知識推進速度稍快，學生在最后的知識檢測中總體表現出來的效果不好。

方案2：以水果盤和水分子為類比，單個知識點的推進如下：類比概念練習糾錯；通過類比可以方便學生對知識點的理解，但學生對物質的組成和構成僅通過類比的方法理解過于表面化，讓本次計算缺少了理論支撐。

方案3：回顧化學式意義后，單個知識點的推進如下：概念練習糾錯，教學從原子個數比入手，降低了學生的入門臺階。但是教學設計中以單純計算為主，強調規律的總結，對生活的依附性不高，計算設計略顯蒼白。

智慧的課堂不是把書本知識簡單地搬到學生的頭腦中，而是需要用教師的智慧點燃學生的智慧。[2]比較而言，方案1的知識推進更重視學生的理解，例子先行引出概念，在學生對知識有過理論支撐理解后，用實例促進學生對知識的感性認識，加快學生對知識的認識。

2. 方法引導

課堂教學應以內容為主導，選擇方法。[4]本次同課異構中課題內容相同，方案1強調學生在計算之前對深層次知識的理解；方案2以水果為類比，吸引學生興趣，有利于學生對計算方法的掌握，但這種方法沒有落到物質的組成、構成的基本點上；方案3側重本節課知識，注重學生對新知識的掌握以及規律和方法的掌握，但忽視了與生活的聯系。

3. 練習及效果反饋

方案1中教師主要通過問答及學案投影的方式掌握學生學習效果，方案2中教師組織學生分小組，請組內代表黑板演算，方案3中教師主要通過學案投影方式了解學生學習效果。相較而言，投影學案方便快捷，獲得信息精準，而分小組演算所需時間較長，并不能完全體現合作學習的優勢。

綜上可見，同課是方法構建的基礎，異構是方法構建的差異性體現。課同是教材及教學目標的基本要求而構異是教師個體教學風格的獨特體現。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京：北京范大學出版社，2012

篇（3）

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2015）33-0182-02

任何可逆反應，不管反應的始態如何，在一定溫度下達到化學平衡時，各生成物平衡濃度的冪的乘積與反應物平衡濃度的冪的乘積之比為一常數，稱為化學平衡常數。化學平衡常數分為實驗平衡常數和標準平衡常數，其中實驗平衡常數又稱經驗平衡常數，其數值和量綱隨所用濃度、壓力單位不同而不同，其量綱一般不為1，使用非常不方便，國際上現已統一改用標準平衡常數。標準平衡常數也稱熱力學平衡常數，與實驗平衡常數表達式相比，不同之處在于每種溶質的平衡濃度項應除以標準濃度，每種氣體物質的平衡分壓均應除以標準壓力，所以標準平衡常數的量綱為1。我們在工科大一無機化學教學中，詳細講解標準平衡常數，實驗平衡常數只作簡單介紹。

標準平衡常數知識點是工科大一無機化學教學的難點：一方面標準平衡常數的計算有多種方法，涉及的公式比較多；另一方面標準平衡常數的表現形式有很多種。為了更好地幫助學生理解和掌握標準平衡常數，我們在教學中進行了歸納總結。

一、利用標準平衡常數的定義式計算[1]

標準平衡常數中，一定是生成物相對濃度（或相對分壓）相應冪的乘積作分子；反應物相對濃度（或相對分壓）相應冪的乘積作分母。其中的冪為該物質化學計量方程式中的計量系數。純液體、純固態物質不出現在標準平衡常數表達式中，視為常數。

二、利用多重平衡規則計算

如果一個化學反應式是若干相關化學反應式的代數和，在相同的溫度下，這個反應的標準平衡常數等于各相關反應的標準平衡常數之積（或商）。這個規則叫多重平衡規則。利用多重平衡規則，可以從一些已知反應的標準平衡常數求算未知反應的標準平衡常數，而無需通過實驗。例如：

經過多年的教學實踐證明：我們對無機化學教材中標準平衡常數的各種計算方法、計算公式及其常見的形式進行總結，有助于學生更好地理解和掌握標準平衡常數。

篇（4）

1 初中學生計算能力低原因分析

1.1 沒有養成良好的學習習慣。特別是在考試期間，時間緊迫，精神過于緊張，更容易犯類似的錯誤。分析原因，沒有養成良好的學習習慣是重要誘因。培養學生良好學習習慣是素質教育的要求，也是提高計算能力的重要前提。

1.2 小學基礎不扎實。計算能力的培養應該從小學開始，也是小學數學教育的重要任務，但是在目前九年義務教育的背景下多數學生沒能完成應該達到的計算要求，到中學里再來培養計算能力有一定的困難。一方面是很難有時間進行專門訓練，第二學生多年積累下的問題，不是一下就可解決的，它需要相當長的時間，正所謂積重難返。

1.3 不重視計算能力。計算是學習數學學科的基石，掌握了計算，對初中后期物理、化學等學科的學習也大有裨益。在后期高中、大學、以及后期的研究過程中，都需要大量的計算。如果學生數學成績不好，往往其物理、化學等科目的成績也不理想。但學生都不能意識到這些問題的嚴重性。

1.4 電子計算器的泛濫。由于時代的進步，電子計算器日益普及，在中學學生中廣泛使用，學生對計算口訣、紙張演算的能力逐步退化，使得在部分不允許使用計算器的場合（如考試），計算能力不足的缺點日益凸顯。

2 提高計算能力的措施

教學，是一個教師和學生互動的課題，需要教師和學習的共同努力。提高計算能力在教師方面需要注意以下幾點：

2.1 做好必要的引導與示范。在教學中，教師要做好必要的引導與示范，注重計算方法研究，計算方法的不恰當也影響著計算的準確性，選擇最佳的計算方法，可以減少不必要的環節，起到事半功倍的效果；正確方法的選擇取決于科學的分析和思考，所以要培養學生科學有效的思考方法，因為科學有效的思考方法可節省時間，提高準確率。訓練時，要讓學生看題目，想算法，選擇正確的計算方法，做完后，讓學生交流自己的思維過程，教師給予及時的糾正和補充，從而讓學生學會科學的計算方法。

2.2 做好示范，言傳身教。教師是學生的榜樣，在課堂上，日常的板書符合規范，做到既言傳又身教。講評、作業和試卷批改等都要做好學生的表率，要求學生做到的老師一定要首先做到。

2.3 提高學生的興趣。計算是枯燥的，如何提高學生參入的積極性，也是提高計算能力的一個重要問題。學生計算水平的提高不可能一蹴而就，因此加強平時的訓練是十分有必要的。為了提高學生的計算能力，可以安排“天天練”，每天2～3道題，適當減少課后作業，防止作業和練習的題目過多，出現計算疲勞，計算失誤過多。

練習題的設計要精心到位，要注意橫向知識與縱向知識的對比，切忌遺漏知識點，要以點帶面培養學生觸類旁通的能力和新舊知識的聯系。

2.4 經常鼓勵，持之以恒。養成良好的計算習慣不是一朝一夕的事，需要一個較長過程，要使嚴格要求能夠堅持下去，還必須經常激勵學生，使他們對教師的嚴格要求給予認同，并對執行計算規范保持持久的興趣，這樣才能逐漸形成習慣。

同時不斷的強調計算能力的重要性，使學生意識到計算能力不提高，在今后的學習中仍舊會遇到困難。

篇（5）

一、初高中化學的差異

1.1 教學目標上的差異

初中化學屬于九年義務教育階段的教育，主要側重于學生對基本化學知識和概念的理解，并讓學生初步掌握化學基本實驗技能和計算方法，而將其應用于生活實際中則屬于較深層次的要求了。而高中化學則是在初中化學基礎上的更高層次的現代技術學科的基礎教育，主要側重于學生對化學知識和概念的理解、深化和發散，通過教學逐漸培養學生的化學素養。

1.2 學習方式上的差異

由于初中化學側重于對基礎知識和概念的理解，因此，學生學習化學以記憶和模仿為主，而高中化學側重于學生對化學知識的運用。高中化學相較于初中化學更需要學生具有自主學習和獨立思考能力。

1.3知識系統上的差異

初中化學知識主要是在對日常生活中的化學現象出發，通過一系列簡單的化學實驗讓學生學習基礎的化學知識，其知識系統主要為：感性認識歸納總結理性認識。而高中化學則以化學實驗為基礎，側重于對學生化學知識系統的構建，讓學生在學習基礎化學知識的基礎上，掌握化學知識的內在聯系。與此同時，高中化學相比于初中化學，更側重于對化學知識和技能的運用，其知識系統主要為：觀察生活現象開展化學實驗學習化學基本原理學習化學探究方法摸索和總結化學規律。

二、初高中化學主要內容的過渡和銜接方法

2.1 化學反應規律知識點的銜接

初中化學主要學習兩種化學反應：①置換反應規律；②復分解反應規律，學習盲點在于：單支、氧化物和酸堿鹽相互關系及其反應規律。高中化學在學習置換反應和復分解反應規律的基礎上，重點學習以下化學反應：①氧化還原反應規律；②離子的放電順序規律；③強制弱規律；④相似溶解規律；⑤等效平衡規律；⑥燃燒規律；⑦有機反應規律。

例1、運用復分解反應規律判斷下列化學反應式是否成立？

①Ag2SO4+2NaCl=2AgCl+Na2SO4 ；

②2NaCl+H2SO4（濃） Na2SO4+2HCl；

③HCl+CH3COONa=NaCl+CH3COOH ；

④NaOH+NH4Cl=NaCl+NH3H2O ；

2.2 化學實驗方法的銜接

初中化學學生需要學習的主要實驗方法如下：①化學實驗的基本操作，包括常見儀器的認識、藥品的取用、物質的稱量和物質的分量等；②物質性質實驗，包括氫氣的性質實驗、燃燒條件的性質實驗等；③物質制備實驗，包括氫氣的提取、氧氣的提取等。高中化學在初中化學實驗方法的基礎上，重點學習以下方法：①化學實驗的基本操作，包括試紙的使用、物質的保存方法和物質的分離提純等；②物質性質實驗，包括主族元素單質、氧化物等的性質實驗；③物質制備實驗，包括CH3COOC2H5；④定量實驗，包括酸堿中和滴定、燃燒物的滴定等。

2.3 化學計算方法的銜接

初中化學計算主要側重于依據化學方程式的計算，主要包括：規范計算步驟和掌握利用比例關系計算的方法。而高中化學主要側重于進行物質的量的有關計算，主要包括：①求化學式和分子式的計算；②多步反應式的計算；③混合物的計算和反應熱的計算。主要的計算方法有：①差量法；②守恒法；③比例式關系計算法；④特值法。

三、初高中化學學習方法的過渡和銜接

由于初中化學主要以化學知識的記憶為主，因而學生學習化學主要以機械記憶為主，高中化學則側重于對知識點的概括和運用，因而學生學習高中化學應在記憶的基礎上運用類比法、歸納法和實驗法。

3.1類比學習法

高中化學階段涉及的知識點遠比初中化學多，學生在接受新知識的時候，經常會遇到很多性質和結構相似的物質，因此，學生在學習這些新物質的時候，應該采用類比法，從已學物質的性質和結探討新物質的結構和性質。

例2、在初中化學中，我們知道Na2O+CO2=Na2CO3反應能夠發生，如果Na2O和Na2S、CS2與CO2的性質和結構相似，則Na2S+CS2的化學反應式是什么？

3.2歸納學習法

高中化學相較于初中化學更側重于歸納法的學習和運用。很多初中學習到的化學知識，在高中化學中仍需進一步學習，這就要求，學生在學習高中化學的時候將初中化學和高中化學中同時出現的知識點進行歸納總結。例如，氧化還原反應是初中和高中化學中的相同知識點，但是運用歸納法可以總結出初中化學和高中化學在此知識點學習上的側重點不同：①初中化學，從得氧失氧的角度分析氧化還原反應，理解相關概念；②高中化學，從化合價升降或電子得失角度分析氧化還原反應，理解相關概念，側重于氧化還原反應方程式的配平及其在電化學中的應用。

3.3 實驗法

初中化學中的實驗屬于基礎性實驗，學生的實驗操作能力和設計能力均處于初級階段。學習高中化學時，學生在學習教材上的實驗的基礎上，應加強課外實驗的探索，并加強自身的實驗設計和分析能力。

三、結論

綜上所述，由于知識結構、教學目標和學習方法上的差異，初中和高中化學均存在較大差異。為做好初高中化學的過渡和銜接，教師應認真研究，積極探索，使學生運用歸納法、總結法和實驗法等方法，盡快進入高中化學學習的節奏，以提高高中化學的課堂教學質量。

參考文獻

篇（6）

1.目的性原則.高中化學知識點內容多、種類繁.要想實現習題訓練的有效性，教師必須在習題匯編上注重目的性.在選取習題時，圍繞化學課程總體教學目標、章節目標、單元目標，選取合適的訓練題.同時，圍繞教學目標，著眼于學生基礎知識和基本方法的教學.例如，在講“化學能與電能”時，為了幫助學生認識到化學能與電能的相互轉化關系，教師可以選取新型化學電源訓練題，幫助學生認識到化學學科的實用性和創造性.

2.可行性原則.在傳統的化學習題教學中，教師往往會通過大量的習題訓練來達到教學目的.但在新課改背景下的習題教學中，這樣的做法缺乏可行性.受到教學時間的限制，化學訓練必須精簡而高效，除了要具備針對性原則外，還必須具有可行性.在習題難度的制定上，要采用分層策略，保證中等生跟得上，優等生吃得飽.在習題教學訓練伊始，教師需要對學生的知識掌握程度進行摸底，在不同學習階段選取不同難度的訓練習題.

二、課堂訓練有效性策略

1.注重引導，調動學生的思維.受到傳統化學習題教學的影響，學生在習題教學上缺乏主動性，習慣了教師的主體作用，更愿意扮演聽眾和觀眾的角色.對此，化學教師必須注重對學生的引導，調動學生的課堂參與積極性.例如，在講“銅及其氧化物”時，教師可以設計如下訓練：足量銅與一定量的濃硝酸反應，生成硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與1.68升標況下的O2反應混合后通入水中，全部生成硝酸.若向所得硝酸銅溶液中加入5mol/L的NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，則消耗的NaOH溶液的體積是多少？對于本題，很多學生被它的復雜性所限制，難以下手.對此，教師可以利用問答式的引導策略，幫助學生發現其中的解題思路.教師提問：在整個反應過程中變化了什么，什么沒有變化？學生依然存在較大的困惑.教師進一步引導：可以從電子轉移的角度尋找突破口.學生在教師的引導下發現，硝酸在反應前后沒有變化，Cu失去的電子都被O2得到了.此時，實現了解題的簡化，利用電子守恒可以迅速求解.根據得失電子守恒可得：n（Cu）×2=n（O2）×4=1.6822.4×4mol，可知n（Cu）=0.15mol.由于Cu2+在NaOH溶液作用下恰好完全沉淀，由Cu2+～2OH-可知，n（NaOH）=2×0.15mol=0.3mol.則消耗NaOH溶液的體積為V=0.355=0.06L.在教師的引導下，學生結合自身知識，順利求出該題，實現了化學習題教學的有效性原則.

2.注重整理，總結思維方法.要想實現習題教學的有效性，教師必須注重對習題的總結和整理，幫助學生養成良好的思維方法.教師可以對各個章節的常見知識點、考點進行歸納，為學生總結出一些常見的化學屬性和思路.例如，在講“化學燃燒類計算”時，教師可以選取如下訓練題：一定量的乙醇在氧氣不足的情況下燃燒，得到一氧化碳、二氧化碳的總質量為16.8g，若其中水的質量為10.8g，則CO的質量是多少克？在本題的求解中，教師要注重對學生計算方法的整合，將差量法等計算方法貫穿其中.差量法：通過觀察，發現一氧化碳與二氧化碳的差異性在于其氧原子個數，當兩者的物質的量各為1mol時，則兩者相差1mol氧原子.我們不妨按照缺氧的質量求解燃燒的CO的物質的量.差氧的物質的量為（17.6―16.8）÷16mol=0.05mol，則CO的質量為m（CO）=28×0.05g=1.4g.對于本題，還可以使用極限法、二元一次方程組法和十字交叉法求解.通過本題的訓練，學生再遇到類似的計算題時便可以輕松求解.

篇（7）

一、專業知識及相關知識

要想取得較好的教學效果，了解和掌握專業知識及相關知識是基礎。常言道：“巧婦難做無米之炊。”如果學生沒有掌握一定量相關知識和專業知識，就不具備較寬的知識面，就不能對一些專業性的實際問題有正確認識，就找不到解決問題的正確方法，不能達到提高教學質量的目的。例如在無機化學中，利用計算機完成化學反應式的配平來解決學生在學習過程中的實際問題，如果學生不懂得配平原理，怎能利用計算機知識去解決這一具體問題呢？筆者通過近幾年的教學實踐，用計算機知識解決了這類問題，不但使學生的專業知識得到鞏固，還讓學生對計算機應用有了較深的認識，取得了較好的教學效果。

二、教學方法

教學方法是提高教學質量的關鍵因素之一。利用計算機進行模擬設計需將教學、計算機及專業知識結合題意，通過專業課教學及畢業環節應用于實際，這對教、學兩個方面要求較高。筆者通過幾年的摸索、總結，認為只要遵循由易到難、循序漸進的教學節奏，著重利用和圍繞基本的專業問題的處理方法、相應教學處理方法及程序實現方法，把握好各學習階段的難度、深度，加強各環節輔導，就能很好地完成這項教學工作。

三、教學節奏

在教學節奏上把整個專業教學過程分成以下四個步驟。

第一步，針對不同專業，找出其重要的專業課程，在完成本課程任務的同時，結合本課程，就不同學科，全面深入地介紹有關知識方法及其應用。例如就“化學工程”學科，介紹教學模型方法及其應用，介紹最優化及系統分析等基本概念，強化學生的專業知識，使學生掌握先進的專業研究方法。

第二步，以課外興趣小組的形式，選擇、選拔不同專業的部分優秀學生，學習基本的數值計算方法、最優化方法、模擬方法、繪圖法等，完成上述方法的相應的程序設計。通過這樣的形式有助于增強學生利用計算機處理常見的教學問題的能力。

第三步，在畢業實習過程中，深入研究各專業、各畢業專題的各單元操作特性，選擇合適的教學模型。建立各單元間的模塊關系，進一步增強學生利用計算機處理化工問題的實際能力。

第四步，在畢業設計過程中，選擇實際的化工過程，讓學生結合化工實例，在計算機上進行化工過程的模擬設計，并將結果和常規設計比較。讓學生自己體會采用先進方法、先進手段的優越性。

四、處理教材

掌握教學內容的深淺度是取得較好教學效果的基本保障，在整個教學過程中較難處理是教材教學難度的問題。教師既要考慮有效地處理實際問題所需要的思想、方法、知識及教學內容的系統性，又要照顧學生能否較好地接受。考察化工中數據處理、數據庫、單元模擬、優化設計及優化操作、系統分析等典型問題，要針對專業問題，選擇基本的教學處理方法和程序設計語言（如：C語言和FOXBASE）。使學生在有限時間內，通過努力學習就能掌握針對化工生產問題的計算機應用知識。像多維最優化方法有好幾種，其中重點介紹的序貫單純形方法，雖然有時速度較差，但處理通常化工優化問題很有效，而且學生較容易接受。

五、提高上機操作質量

強化上機操作的質量，是培養學生實際動手能力的唯一途徑。在教學過程中要保證學生有足夠的上機時間，以幫助學生建立教學模型，選擇合適的數值計算方法、編制程序，并解決程序調試過程中遇到的問題。使學生在學習先進方法的同時，通過足夠時間的練習，對新方法、新手段進行消化，再組織并有所創新地通過程序解決化工實際問題，培養學生這種較高水平的操作動手能力。

總之，利用計算機進行模擬設計，比常規設計選用的教學模型更準確、細致，處理方法更先進，設計結果精確。例如精餾塔的常規設計，由于缺乏平衡數據，往往將非理想物系當作理想物系，由于受計算方法和手段的限制，只能將多組分物系清晰分割成雙分，將各塔板上上升蒸汽量和下降液量的不相等情況處理成恒摩爾系統、用簡捷計算代替嚴格的逐板計算。這種近似再近似的設計結果和實際情況相差很遠。而應用UNFAC模型計算所缺少的平衡數據，可以快速準確地完成設計工作。

通過幾年來的教學改革，不僅能使學生接受了系統的計算機應用知識，還讓學生能從系統觀點來處理化工問題。可以肯定，如果繼續深化教學改革，一定能完善化工系統設計和調優工作，教學水平還能夠得到不斷提高。

參考文獻：

篇（8）

眾所周知，我國是一個能源消耗大國，隨著經濟不斷發展，人民生活水平的提高，能源相對短缺的現象越來越嚴重。目前，能源短缺問題已經成為世界各國共同關注的一個話題。因此，我國電站熱力系統的節能是關系到今后可持續發展的一件大事。

1、當前存在的問題

1.1　分析方法欠缺

就目前而言，我們對于系統工程的分析方法仍然有所欠缺，所使用的數學工具陳舊，需要進一步的改革，在研究使用計算機進行實際的熱力系統節能分析上還存在著嚴重的問題與缺陷，通常基本采用的仍是原來的局部優化的運行方法，對于系統節能的分析方法研究過少，還需要不斷完善與改進。

1.2　研究具有局限

從本質上講，我們對于相關系統的研究始終處于一個相對固定的狀態，這種穩態研究固然能使發電系統在運行中保持恒定，降低了對其研究的復雜程度，但是同時也存在一定的局限性。這種局限性會制約我們今后的研究，對我國電廠整體的節能降耗工作造成不利的影響。

1.3　沒有深入挖掘

對于不同的熱力系統分析理論，我們都是從各種角度來研究熱力系統這一個對象，在實際研究過程中，我們對于這些不同理論之間的相互關系沒有進一步地把握到位，無論是改善機組現有的運行水平，還是挖掘機組的節能潛力，我們都需要一種準確有效的節能理論進行指導，這樣才能有的放矢地采取相應的節能措施。因此，在具體的研究過程中，我們一定要合理地確定優化的性能指標，深入挖掘分析，從而有效地建立起系統與生產過程的數學模型。

2、熱力系統計算方法

我們對熱力系統進行計算的最終目的是為了明確機組內的各項熱經濟性指標，因此，如果我們要對機組的熱經濟性進行分析，首先要選擇適合的熱力系統計算方法。目前，對于熱力系統的計算方法有很多種，依據它們所依賴的熱力學基礎具體可分為以下幾種：

2.1　常規熱平衡法

熱力系統計算的方法是發電廠系統改進中常見的一項工作，而所謂的常規熱平衡法是在結合質量與能量平衡的基礎上，對實際操作中的熱力系統進行數值計算的方法。在計算時我們需要對熱力系統進行變工況的運算，以此來確定汽輪機各項設備的相應參數，其運算的實質是確定汽輪機膨脹過程線和系統參數。

2.2　等效熱降法

等效熱降法是以內功率的變化來分析熱力系統的熱經濟性的一種計算方法。在熱力系統的局部分析中，通過等效熱降法可以改善常規熱力計算中的不足與缺陷，建立新的熱力系統分析方法，從而使熱力計算具有實際的系統分析功能。

2.3　熵分析法

熵分析法是通過對體系的熵平衡計算來求取與分析影響熵產的相關因素，最終確定熵產與不可逆損失之間關系的一種方法，以此來作為評價過程的完善程度和改進過程的依據。

2.4　火用分析法

火用分析法是在熱力學　2　大定量的基礎上提出的，它結合實際環境情況對能的本性進行了全面地了解、分析，是以其實用性為出發點提出的一種新的思維方法，是從能量轉換的角度表示整個設備熱力過程完善性的科學指標。

2.5　代數熱力學法

我們所講的代數熱力學法是一種分析熱力系統能量的好方法。在具體實踐中，該方法通過運用事件矩陣來對整個系統中各個子系統的能量關系進行描述，最終得到結構矩陣，這個矩陣從全局的高度開拓了研究熱力系統的新趨勢。

2.6　循環函數法

循環函數法是根據熱力學的第二定律制定出來的計算方法，該方法是以循環的不可逆性作為分析汽輪機循環節能定性的判斷依據，通過具體的循環函數式為汽輪機循環節能的定量進行計算的一種好方法。

3、熱力系統節能改進措施

3.1　鍋爐排煙余熱的回收利用技術

對于火力發電廠來講，它的排煙溫度通常都是十分高的，達到了150　至　160　攝氏度，如果在鍋爐上加裝暖風扇，其排煙溫度也能夠高達150　攝氏度左右，所以說，鍋爐熱損失的一個主要部分就是鍋爐排煙熱。那么，如何對這種熱量進行充分的利用就是一個值得研究的問題，鍋爐排煙的余熱利用方法其實有很多種，下面就來介紹一下把鍋爐排煙熱量和電廠熱力系統聯系起來，來使排煙余熱能夠通過熱力系統在現有的汽輪機上轉化成為電能，從而來把排煙溫度大大降低這一方法。低壓省煤器是裝置在鍋爐尾部的一個汽和水的換熱器，就好比是鍋爐省煤器一樣，但是通過它內部的不是高壓給水，而是低壓凝結水。它的系統連接方式主要有兩，也就是低壓省煤器在熱力系統中串聯和低壓省煤器在熱力系統中并聯。低壓省煤器的水源主要及時來自于某一個低壓加熱器的出口，凝結水在低壓省煤器照片那個把排煙的熱量予以吸收，等到溫度升高之后，再通過低壓加熱器系統。通常采用串聯的形式比較適宜，因為串聯的優點就是流經低壓加熱器的水量是最大的。在低壓省煤器的受熱面確定的時候，鍋爐排煙的冷卻程度以及低壓省煤器的熱負荷都比較大，所以，對排煙余熱的利用比較好，從而起到很好的節能效果。

3.2　化學補充水系統的節能技術

這一技術主要是對于裝有抽凝汽式機組的火力發電廠來講的，對于這一類型的發電廠來講，化學補充水進入熱力系統主要有兩種方式，一種是把化學補充水補入到除氧器中；另一種是把化學水補充道凝汽器當中，從凝汽器補入的時候，化學補充水能夠在凝汽器中把初步的除氧實現，當補水溫度降低至比汽輪機排汽溫度還要低的時候，可以在凝汽器的喉部加裝上一套裝置，從而來讓補充水通過噴霧的狀態進入到凝汽器的喉部，那么，就可以對一部分的排氣廢熱進行回收利用。把凝汽器的真空加以改善，由于化學補充水經過了低壓加熱器能夠利用低位能進行抽汽，并逐級進行加熱處理，把高位能蒸汽量大大減少了，這就使得裝置的熱經濟性大大提高了。

3.3　除氧器排汽以及鍋爐排污水余熱的回收利用

首先，為了對除氧器的除氧效果進行保證，除氧器就必須要能夠在工作的過程中排出一定量的蒸汽，從而就有工質以及熱量的損失產生。對于除氧器來講，它排除的蒸汽是具有一定的壓力以及溫度的，在具體的熱力系統的設計過程中，必須要把如何采取有效的措施來進行利用和回收進行充分的考慮，從而實現節能的目的。除氧器余熱回收和利用的一種方法就是加裝上一個余熱冷卻器，并通過化學補充水吸收來對排汽余熱進行吸收。其次，對于火力發電廠來講，鍋爐的排污率通常是十分高的，把2%　至　5%左右，這樣，鍋爐的連續不斷的排污，造成了很法的工質損失，并且鍋爐連續排污的熱水會隨著熱量的損失而變得具有較高的壓力和溫度，成為了一種高級的單熱資源，對它的充分利用是十分有必要的。在熱力系統的設計過程中，免不了會有排污擴容器利用系統的存在，利用連續排污擴容器的擴容蒸發來對部分的工質和熱量進行回收，從而實現熱經濟性的提高，達到節約能源的目的。但是對于擴容蒸發之后的污水來講，依然具有一定的溫度，如果在設計中不對此進行考慮并加以充分利用，不僅使得能量失去了，而且還會帶來一定的污染。那么，對于這一部分的能量利用的方法就可以加裝一個排污水冷卻器，運用化學補充水來把其熱量進行充分的吸收，進一步對其廢熱資源進行利用，把熱經濟性予以最大限度的提高了。

4、結語

綜上所述，我國的電廠熱力系統與其他發達國家相比，其還存在著很大的潛力與發展空間，我們通過對其的充分挖掘，可以使相關熱力系統的分析方法逐步改進與完善，從而促進我國整個電廠熱力系統節能降耗工作的長遠發展，為建設和諧社會作出應有的貢獻。

參考文獻

篇（9）

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（b）-0000-00

雷電是自然界中一種常見的自然現象[1]，由于它能在短時間內形成強大的電流，導致雷電每年給電力、建筑等行業帶來巨大的經濟損失和人員傷亡，因此如何開展雷電防護工作一直是人們迫切需要解決的問題。

按照傳播方式，雷電分為直擊雷、感應雷、雷電波入侵三類，其中直擊雷是直接擊中建筑物、其他物體或防雷裝置，能夠產生電效應、熱效應和機械力。防直擊雷的主要措施是合理設置避雷針，而避雷針能否起到保護作用，其保護范圍計算是重要影響因素之一。目前，在避雷針設置教學過程中，學生對單支避雷針保護范圍的分析能在紙上計算與作圖，但對于多支避雷針的保護范圍，缺乏空間想象能力，造成分析上的困難。采用MATLAB工具設計避雷針保護范圍教輔軟件，能夠為避雷針保護范圍的計算和理解提供直觀、可靠的三維圖像顯示，可以有效激發學生的學習熱情。

1避雷針保護范圍教學分析

避雷針保護范圍的計算方法主要有折線法和滾球法兩種[2，3，4]。教學過程中，針對兩種方法涉及的計算原理、計算方法、適用范圍進行分析，并通過實例對折線法和滾球法保護范圍進行對比，使學生能夠在特定地域選擇合適的方法進行避雷針保護范圍計算。

折線法：根據雷電流屏蔽效果的統計規律，采用放電模擬試驗方法確定；保護范圍計算過程中采用不同的避雷針高度影響系數；主要適用于電力系統，例如《DL/T620-1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣》。

滾球法：根據擊距理論，采用計算放電距離方法確定；保護范圍計算過程中采用不同的滾球半徑；主要適用于建筑物，例如《GB50057-94建筑物防雷設計規范》。

2避雷針保護范圍教輔軟件設計

2.1 MATLAB軟件介紹

MATLAB是集計算、可視化和編程功能于一體的工程計算軟件，現已發展成為功能強大的仿真平臺[5]。利用提供的三維圖形函數，可編程繪制三維空間曲線、曲面和網格圖形。同時，顯示圖形可以利用鼠標拖動變換觀察角度。另外，MATLAB還提供了圖形用戶界面制作工具，使用者可以根據自己的需求編寫程序，制作菜單和控件，設計圖形界面。根據建筑物避雷針保護范圍的計算方法，利用MATLAB軟件，設計避雷針保護范圍教輔軟件。

2.2軟件功能設計

避雷針保護范圍教輔軟件功能設計，主要包括顯示模塊、計算模塊、演示模塊、判斷模塊和解釋模塊等五部分，如圖1所示。

顯示模塊：通過輸入建；筑物的長、寬、高，可顯示建筑物三維圖像；通過輸入避雷針與建筑物之間距離，可顯示避雷針三維圖像；通過選擇計算方法、建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數，可自動顯示避雷針保護范圍。

計算模塊：通過選擇計算方法和建筑物防雷類別，輸入建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數，可自動計算避雷針保高度。

演示模塊：通過輸入避雷針的高度及其距墻尺寸，可顯示雙支不等高避雷針保護范圍。

判斷模塊：通過避雷針保護范圍計算及避雷針保護范圍三維圖像進行立體觀察，結合標準程序，判斷現有的避雷針高度能否起到保護作用。

解釋模塊：可對第一類防雷建筑物、第二類防雷建筑物、第三類防雷建筑物的涵蓋范圍進行解釋。

圖1 教輔軟件功能設計框架圖

利用MATLAB的圖形用戶界面制作工具，設計避雷針保護范圍教輔軟件的圖形化界面；利用MATLAB的編程工具，設計避雷針保護范圍工程計算和三維分析的程序。結合程序與界面，實現教輔軟件的參數選擇、工程計算、繪制圖像和判斷分析等功能。教輔軟件界面如圖2所示。

圖2 教輔軟件界面

2.3 軟件功能演示

圖3、圖4和圖5分別是教輔軟件在不同條件下的功能演示。

圖3 建筑物與避雷針三維圖像

圖4 建筑物高8m，寬4m，高4.5m，滾球半徑30m

保護范圍三維圖像（單支避雷針）

圖5 單支避雷針高度20m的三維圖像

上圖為折線法，下圖為滾球法（滾球半徑30m）

3避雷針保護范圍教輔軟件應用

3.1 課堂教學

在講授避雷針設置這一節時，首先簡要介紹折線法、滾球法計算避雷針保護范圍的方法，然后采用該教輔軟件對建筑物形狀、避雷針位置、保護范圍覆蓋等進行三維圖像仿真演示。在演示的過程中，注重啟發學生對避雷針設計注意事項的思考，加深學生對避雷針保護范圍的理解，提高學習效率。在教學實踐過程中，學生可通過教輔軟件輸入實際環境中避雷針相關參數，檢驗其保護范圍的有效性，達到學以致用的目的。

3.2 工程應用

在實際工作中，遇到建筑物有關避雷針保護范圍計算的問題時，運用該教輔軟件可以較容易的根據建筑物的長、寬、高準確計算出能夠保護建筑物的避雷針高度，而不需用去查閱書籍或記住背繁瑣的計算公式。通過輸入相應的參數，點擊相應按鈕可得到計算結果，這為避雷針設計和改造工作帶來極大的方便。在安裝避雷針的過程中，需根據場地的大小對避雷針安裝的位置、數量和高度進行配置，利用該教輔軟件可實況模擬安裝避雷針后的整體狀貌，為避雷針的合理安裝提供參考。

參考文獻

[1] 吳薛紅，濮天偉，廖德利.防雷與接地技術[M].北京：化學工業出版社，2008.

[2]張彼德，周菲菲.避雷針保護范圍教學輔助軟件開發及應用[J].高等教育研究，2008，25（2）.

篇（10）

中圖分類號： V435文獻標識碼： A文章編號： 1673-5048（2015）03-0051-03

The Simulation Study of Inner Flow Field for DualPulse

Solid Rocket Motor with Rigrid Clapboard

Bai Taotao1， Mo Zhan1，2， Zhang Yuefeng1， Fang Lei1， Sun Zhenhua1， Wang Hugan1，2

（1.China Airborn Missile Academy，Luoyang 471009，China；

2. Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Airborne Guided Weapons， Luoyang 471009， China）

Abstract： Studying on the influence of different interstage ports on the ablation of firstpulse’s insulator and flow loss under the same total area of interstage ports，the numerical simulation of inner flow field is applied to dualpulse solid rocket motor with rigrid clapboard. The results show that the backward eddys can enhance the ablation of insulator， and there is the worst ablation at reattachment point. The change of the shape and position of interstage ports have little effect on the flow loss of clapboard， but the optimal design can improve the intake capacity of interstage ports. Reducing the diameter of outer ports and increasing central port can weaken ablation effectively.

Key words： solid rocket motor； dualpulse； rigrid clapboard； flow field； numerical simulation

0引言

導彈采用雙脈沖發動機具有射程更大、 末端速度更高和機動性更強等優勢[1-2]。 常見的雙脈沖發動機多為隔板式， 隔板又分為硬隔板和軟隔板兩種[3]。 在研究硬質隔板的過程中發現， 設計級間隔板開孔布局、 形狀和大小時不但要考慮隔板承

收稿日期： 2015-03-20

基金項目： 國家自然科學基金資助項目（11402283）

作者簡介： 白濤濤（1983-）， 男， 河南洛陽人， 碩士研究生， 研究方向是固體火箭發動機仿真。

壓性能和打開性能， 而且要考慮到點火裝置布局、 發動機熱防護和流動損失的影響[4-5]， 一旦隔板設計不合理， 很容易造成發動機殼體的熱防護失效[6-7]。

本文針對某雙脈沖固體火箭發動機， 在總開孔面積一定時對硬質隔板采用不同開孔形狀和布局情況下的內流場進行了數值計算， 分析了其對發動機絕熱層燒蝕和流動損失的影響。

1物理模型與計算方法

1.1物理模型

1.1.1雙脈沖發動機物理模型

本文涉及的雙脈沖發動機物理模型如圖1所示， 具體由以下幾部分組成： 一脈沖、 第1點火裝置、 隔板結構、 二脈沖、 第2點火裝置和噴管。

圖1雙脈沖發動機模型

1.1.2隔板結構模型

本文涉及的三種隔板幾何模型如圖2所示。 三種隔板結構的總開孔面積相等， 開孔形式和布局方式有所不同， 其中結構A在隔板上開了8個周向均布的等面積花瓣形孔； 結構B在隔板上開了24個周向均布的等面積圓孔； 結構C在結構B基礎上將安裝點火器的位置改為中心孔， 減小了最外層孔面積， 并對所有孔都進行倒角設計。

圖2多脈沖隔板開孔形式

1.2計算方法

1.2.1基本假設

由于多脈沖發動機燃燒室內的流動是一個相當復雜的物理和化學過程， 為簡化計算， 本文模型基于如下假設：

（1） 在燃燒室內流動過程中， 均不再發生化學反應， 也忽略熱輻射的作用；