生物力学的应用范例(3篇)

生物力学的应用范文

关键词：探究性实验能力教学思路实施策略

随着新课程改革地不断深入，探究性实验在生物教学过程中奠定了重要地位。探究性实验是指学生在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探究、分析、研究，得出结论，从而形成科学概念的一种认识活动，《全日制普通高级中学生物教学大纲》（试验修订版）在课程目标第3条指出：学生通过高中生物学的学习，“初步学会生物科学探究的一般方法，具有较强的生物学基本操作能力、收集和处理信息的能力、观察能力、实验能力、思维能力和解决问题的能力”。为了更好将课改的理念在生物教学过程中实施和落实，要求教师要不断地吸纳新知识，更新自身的知识结构，提高自身的综合素质，逐步建立新型的师生关系，而学生观察问题、分析问题、解决问题的能力及良好的科学素质及逻辑思维、创造思维能力很大程度提高。那在探究性实验在教学过程中要注重学生哪些能力的培养呢？

1、要注重培养学生的观察能力

在进行探究性实验教学中，我深切地体会到探究性实验教学要注重学生观察能力的培养，观察是科学实验探究活动的基本方法之一，如何培养学生的观察能力呢？

1.1精心地创设教学情境，激发学生进行探究性实验的浓厚兴趣和求知的渴望，适时地引导学生发现问题或提出问题，然后再让学生多思考，多问几个为什么，使他们在兴趣的促动下来进行探究活动。

1.2要有目的，要实事求是。科学实验如果没有目的，是盲目的实践；科学实验倘若不实事求是，则是徒劳无益的活动。一定要让我们的学生明白这个道理。有的学生不明白此理，怕出错、怕批评，甚至于为结果而结果，忽视探究实验的科学性原则――实事求是。

1.3学会表达与交流。这一点尤其重要，它课堂实验教学的一个重要环节，不能轻易地放过。探究性实验做得好还是不好，成功与否？同学之间、小组之间一定要当堂汇报交流，这对学生进一步思考进而达到训练思维具有重要的作用，有时正是经过表达与交流实践经验，学生迸发出新的思想火花。但如果离开了学生敏锐的观察，或者学生没有敏锐的洞察事物的能力，他们就会表达不出，交流不好，甚至道不出个所以然来。

2、要注重培养学生的实践能力

探究性实验教学是在教师指导下的学生自主实践活动，教师在课堂实验教学中一定引导学生去观察、去思考、去发现、去实践。许多事情如果我们的学生不去实际的做一下，亲身的体验一回，是绝不会体会到科学发现的真谛、科学发现的乐趣的。在进行探究性实验教学过程中，教师一定要多为学生提供实践的机会，多让学生去思考自己的科学探究的方案设计，充分调动学生的积极性、主动性和创造性，充分发挥学生的合作精神和集体智慧，甚至我们教师在课堂实验教学过程中可以听取学生的合理意见，但即使学生设计的方案和计划有明显的不足，也不应轻易地来个少数服从多数，可让他们按照自己的实验思路来探究一番，如果失败了还可以进一步引导学生思考和分析失败的原因，达到训练思维和培养实践能力的目的。

例如，某校研究性学习小组的同学以"不同浓度的生长素类似物对植物生长的作用不同"为研究课题。三位同学提出了甲、乙、丙设计方案，其主要步骤如下：

甲方案：将生长素类似物配制成10-8mol・L-1、10-4mol・L-1、10-2mol・L-1三种浓度，剪取某种植株的枝条若干，分为A、B、C三组，A组枝条浸泡在10-8mol・L-1溶液中10min，B组枝条浸泡在10-4mol・L-1溶液中20min，C组枝条浸泡在10-2mol・L-1溶液中30min，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。

乙方案：将生长素类似物配制成10-4mol・L-1浓度，剪取三种植株的枝条若干，分为A、B、C三组，浸泡一定时间，将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。

丙方案：将生长素类似物配制成10-8mol・L-1、10-4mol・L-1、10-2mol・L-1三种浓度，剪取某种植株的枝条若干，分为A、B、C、三组，浸泡一定时间，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。其实，这3种处理方法都各有道理，完全可以学生自己去试一试，教师如果不轻易用一个少数服从多数，否定学生在探究实验中的真实想法，或许探究实验教学的效果会更好。

3、要注重培养学生的创造思维能力

创造性思维能力是人们运用已有的科学知识和实践经验,按照客观规律分析问题和解决问题的思维能力,是创造者以敏锐的感觉,从平凡的事物中发现矛盾,提出问题,产生强烈的探索动机,经过创造想象,推理判断,获得新的、独特的认识的能力。

如何培养学生的思维能力？在生物实验教学中,可以通过创新思维方法的训练,鼓励学生主动参与实验并关注实验过程,增加实验探索机会,引入多样化的实验评价方式等途径,来培养学生的创新思维能力.其中探究性实验是一种极好的形式，首先从探究活动本身或者其一般的过程来说，它就是从发现问题、提出问题开始的，学生可以根据自己的感性生活经验和知识，尝试着对某一种现象或问题作出某种假设，然后设计自己的探究方案，包括选择材料、设计方法步骤等，这本身对学生的思维能力就是一种考验。其次我们从进行探究性实验的结果来说，学生进行探究性实验他们得出的结论正确与否？与假设是否相符？都有待于学生进一步思考，他们的思维能力在这个过程当中就会有所提高，当然这种提高不是自发的提高、更不是“望天收”，而是要靠教师去引导、去发现，帮助学生达到训练思维，提高实践能力的目标。甚至于有些问题不是通过一次科学探究实验就能解决，就能得出正确的结论。因为在进行探究性实验的任何一个环节上出现失误，都可能导致科学探究活动的失败。因此在得出结论后还需要对整个探究活动的过程进行反思，而这种反思能力从某种程度上可以体现思维的深刻性。

例如，鼠妇是一种小型的陆生节肢动物。现计划对鼠妇的某些生活习性进行实验，请你根据需要选择材料用具设计一个简单的实验方案，以了解鼠妇是否喜欢生活在阴暗环境。

实验方案的设计要求学生能够紧紧围绕所提出的问题和假设来进行实施，那么对学生的思维在无形中就是一种训练，在这个过程中要让学生学会思考：本实验研究的是水分和光对鼠妇生活的影响，作出的假设是鼠妇适于生活在阴暗的环境中，光会影响鼠妇的生活。这就需要在设计实验时给鼠妇提供明亮和黑暗两种环境，观察鼠妇对环境的选择。学生为了确保实验结果只能是由光照的不同而引起的，就应当使这两种环境中除光照以外，其他非生物因素如湿度、温度等条件都保持相同。也就是说，只有光照是这个探究实验中的变量。通过这个实验对学生的科学思维和科学素养的形成与提高，从某种程度上是一个极大的促进。

4、要注重培养创新操作能力和创新精神

谈到创新，学生往往有一种神秘感和可望不可及的惧怕心理，认为那是科学家的事，自己没有资格、也没有能力去创新。其实，人人都有创新的潜能，教师在教学过程中适当的加以引导，就能使学生在获得知识的同时，培养了创新意识。

例如某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟对水蚤的影响”的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照1∶1的重量比浸泡24h，过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答：采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响？(只要一种指标)学生通过观察比较和讨论，得出结论：可向不同浓度组(含对照组)的香烟浸出液中置入同等数量的水蚤后，通过检测水中水蚤数量变化(死亡)或水蚤心率的变化指标来完成题目要求。这样，在实验中鼓励学生质疑、讨论、解疑，不仅提高了实验效果，培养了学生动手、动脑、观察能力，同时激发了学生的思维兴趣，培养了学生的创新意识。

生物力学的应用范文

【关键词】三维有限元法；口腔正畸生物力学；应用

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（x）.2013.06.067文章编号：1004-7484（2013）-06-2926-02

口腔正畸生物力学是临床对错颌畸形进行矫正的研究学术，患者由于先天因素或后天发展颌骨、牙齿以及颅面出现畸形，临床发病率较高，通过矫正装置对患者畸形可以进行矫正，改善面型，将患者牙齿排齐[1]。三维有限元法是将无限维空间转变为三维空间，对有限单元的弹性体进行逐个研究治疗，应用外力使结构内部出现应力与位移。为提高口腔正畸生物力学的临床治疗效果，笔者选取我院2010年12月至2012年12月之间接收诊治的口腔正畸患者98例进行分组治疗研究，对比分析应用三维有限元法与常规治疗方法的疗效，现将具体情况报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料本研究选取的研究对象来自我院2010年12月至2012年12月之间接收诊治的口腔正畸患者98例，其中男性患者54例（55.1%），女性患者44例（44.9%），患者年龄介于21岁至48岁之间，平均年龄（35.2±3.5）岁，统计学分析研究组与对照组患者年龄、性别、牙齿畸形情况无显著性差异（P>0.05），可以进行对比研究。

1.2治疗方法

1.2.1常规治疗[2]临床根据对照组患者畸形情况以及患者矫正愿望制定矫正方案，照像、X线片与牙模准备，分牙、拔牙，然后进行上牙套矫正，牙齿干燥后进行蚀刻，添加粘结材料，将牙套上结扎弓丝，矫正一个月后入院复诊，调整并定型后将牙套摘除，评价疗效。

1.2.2三维有限元法治疗[3]研究组患者应用三维有限元法进行口腔正畸治疗，首先进行网格划分，分割待解区域使其成为有限单元集合，主要以四面体为形状，连接单元、节点形成网格，对每个单元进行单元分析，分析节点位移与节点力的关系，对多单元形成的整体进行整体分析，求解节点位移，CT图像建立数学模型，应用CT仪扫描模型后获取二维图像，并将图像数据输入三维有限元分析软件中得出三维有限元模型，根据患者牙体组织、上下颌骨以及颅颌面复合体形态选择固定矫正方法，主要选用MBT直丝弓矫治器，矫正15天后复诊，评价矫正效果。

1.3疗效评价研究组患者矫正15天复诊，对照组患者矫正30天复诊，评价患者矫正后牙齿整齐程度，显著疗效患者牙齿排列整齐，牙缝收缩较好，中线对称，术后完全不影响正常生活；一般疗效患者牙齿排列较整齐，牙缝收缩良好，中线对称，术后牙齿有轻微疼痛感；无效患者牙齿较术前整齐程度无变化，牙缝较大，中线不对称，术后牙周组织有严重疼痛感。治疗有效率为显著疗效率与一般疗效率总和。

1.4统计学方法运用SPSS13.0统计学软件对研究组与对照组患者数据进行统计对比，结果进行t检验，计数资料进行χ2检验，P

2结果

研究组患者经治疗显著疗效24例（48.9%），一般疗效22例（44.9%），无效3例（6.2%），总有效率为93.9%，对照组患者经治疗显著疗效19例（38.8%），一般疗效23例（46.9%），无效7例（14.3%），总有效率为85.7%，对比两组患者疗效有显著性差异（P

3结论

三维有限元法在口腔正畸生物力学中应用效果显著，目前以广泛推广应用，在临床治疗中对比常规治疗方式优势明显，建立的矫治模型精确，由于口腔生物组织形态复杂多样，常规建模效果较差，三维有限元法利用CT技术以及三维激光扫描技术，准确对患者口腔生物组织进行建模，为口腔正畸治疗提供准确模型，是手术取得良好疗效的重要保证[4]。随着计算机技术与生物科学技术的长足进步，三维有限元法在口腔正畸生物力学上取得较快发展，有限元的模型更加精确，本研究中选用的CT图像建模方法在无创伤情况下快速获得患者数据，误差小，加快了矫治治疗速度，选择的MBT直丝弓矫治器高效美观，矫治的力度柔和，保证了患者在矫治的过程中无显著疼痛感，而且缩短了复诊时间，临床治疗效果均显著优于常规治疗。

综上所述，在口腔正畸生物力学研究中应用三维有限元法矫正效果显著，患者治疗依从性良好，临床疗效较其他方法显著，进一步促进了口腔正畸生物力学的发展，在临床中应广泛应用。

参考文献

[1]王红梅.回顾口腔正畸临床与基础研究及进展[J].中国医药科学，2012，2（10）：38-39.

[2]赵玺，韩蕊综述，米丛波审校.三维有限元法在口腔正畸生物力学研究中的应用[J].中国实用口腔科杂志，2011，4（02）：116-118.

生物力学的应用范文篇3

论文关键词：约束约束力铰链应用

论文摘要：对经典力学范围内现行的约束与约束力提出的观点，考虑约束与约束力在生活中的应用；约束力的分类；更深入了解约束力与约束力的概念及相关内容；物理规律的特性与审美性等。

近年来约束力在生活中的应用越来越广泛了，那么，你是否知道生活中那些东西应用了约束力吗？约束力在物理中的定义是什么？在此我将具体举一些有关生活中的约束力。约束力在生活中的应用的重要性等等。让我们对生活有更深入的了解，对约束力也有更深入的认识。

一、约束力

约束力对于我们来说并不陌生，例如我们常说法律对我们有约束力。道德对我们有约束力等。那么，在物理学中约束力的概念是什么呢？

（一）定义

指物体受到一定场力限制的现象。限制物体的位置和运动条件称作物体所受的约束，实现这些约束条件的物体称为约束体.受到约束条件限制的物体叫做被约束体.把约束对物体的作用力称为约束力。按着习惯，把约束体简称为约束，将被约束体简称为物体.约束—阻碍非自由体运动的限制物。约束反力—约束对被约束物体运动的阻碍作用，是一种力的作用，这种力叫约束束反力。柔体约束—绳索、链条、皮带等用于阻碍物体的运动时，叫柔体约束。柔体约束的反力是通过接触点，沿柔体中线作用的拉力。

有些物体，例如：飞行的飞机、炮弹和火箭等，它们在空间的位移不受任何限制。位移不受限制的物体称为自由体。相反有些物体在空间的位移却要受到一定的限制。如机车受铁轨的限制，只能沿轨道运动;电机转子受轴承的限制，只能绕轴线转动;重物由钢索吊住，不能下落等。位移受到限制的物体称为非自由体。对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。

（二）特点

约束力的特点:约束力的方向与物体被限制的运动方向相反.约束反力—约束对被约束物体运动的阻碍作用，是一种力的作用，这种力叫做约束反力。注意其和约束力的不同点。支承面的约束力：支持力与滑动摩擦力或最大静摩擦力的合力。

（三）分类

1.柔索约束

（1）只能承受拉力，不能承受压力。

（2）限制物体沿柔索伸长方向的运动。属于这类约束的有绳索，链条和带等。约束力常用符号F表示。

2.光华接触面约束

（1）向心轴承(径向轴承)（2）中间铰约束（3）固定铰链支座（4）活动铰链支座（5）二力杆约束。

3.固定端约束

4.其他约束

（1）滚动支座（2）球铰链（3）止推轴承

二、约束力在生活中的应用

（1）压水井的压水手柄：利用杠杆原理制成，支点距水井较近，而手柄较通常由圆柱形的木材、金属或其他材料做的零件，尤指用以将几个单独的物件固定在一起或作为一个物件悬在另一物件上的支撑物。样力臂较长，可以省力。但是由杠杆原理可知，杠杆都是省力但不省功的。

（2）自行车：自行车上有很多小的机械装置，是生活中最典型的机械装置比如车闸，是利用杠杆原理制成的。车蹬实际是一个曲柄机构。前链轮和后链轮之间由铰链连接，从机械原理学上讲，是一个简单的链传动机构

（3）钳子，剪刀：也都是利用杠杆原理制成。实际上就是两个小杠杆结合到一起，就是一个钳子或剪刀了。

（4）扳手：仍然是杠杆原理。

（5）液压小千斤顶：内部结构是一个简单的液压装置。从原理上说也有应用杠杆原理。别看一个液压千斤顶个头很小，但支起一台小轿车很容易的。

（6）电动筛：这东西在农村用的比较多，粮食放在上面，打开电源，电动筛就自动摇摆，把不用的东西筛下来。其原理就是一个双摇杆机构，在大的分类上属于四连杆。大地相当于一个杆，两个摇摆支架是第二、第三个杆，筛子是第四个杆。四连杆机构根据四个杆之间的长短关系，可以形成曲柄摇杆机构，双摇杆机构，双曲柄机构。电动筛就是人为制作形成的一个双摇杆机构。

（7）小轿车的车门：具体结构那当然是很复杂了，但从原理上讲，轿车车门其实就是一个简单的四连杆机构。

（8）柱塞泵：是和自行车的打气筒差不多的，靠里面的柱塞一进一出来抽水或抽油的，其原理实际上是一个曲柄滑块机构，柱塞相当于滑块。曲柄滑块机构实际上是属于曲柄摇杆机构的变种，而前面也说了，曲柄摇杆机构在大的分类上又属于四连杆机构。

（9）电梯：电梯的内部具体结构其实很复杂的，不是像一般人想象的那样，就是一根钢索吊着一个电梯厢。现在的电梯内部集合了各种自动置各种传感器，当然最重要的还有安全保护装置。但是从机械原理上说，电梯其实就是一个蜗轮蜗杆机构。在大的分类上讲，蜗轮蜗杆机构属于齿轮机构的一种。

（10）齿轮泵：一种简单的泵，抽水或者抽油用的，生活中很常见的，是典型的齿轮机构，把齿轮泵拆开，里面其实就是两个齿轮而已。齿轮泵的优点是造价便宜，体积小，缺点是工作噪音大，排量较小！其实生活中简单的机械装置很多很多的，比如汽车的变速箱，你要拆开看看，里面全都是齿轮，这属于轮系，而轮系在大的分类上也属于齿轮机构。建筑工地上的吊车，上面有杠杆，四连杆，齿轮，液压，滑轮组等等。

三、结论

约束力与约束是生活中必不可少的，通过以上的举例，我们可知道约束力与我们的生活息息相关。铰链是其应用于生活的典型例子。约束力将更加有发展与应用生活中的潜力，有更多的秘密需要我们去探索，去专研，通过这些我们可以知道物理是一门有趣而且有切合实际的学科。因此我们应将物理发扬光大。

参考文献：