生活中的物理一.docx

1、一、課程開發(fā)背景： 校本課程是基礎(chǔ)教育課程改革的組成部分，是實(shí)施素質(zhì)教育的有效途徑。我校依據(jù)黨的教育方針，國(guó)家課程實(shí)施計(jì)劃的要求，為尊重學(xué)生個(gè)性發(fā)展與文化需求，充分發(fā)掘利用生活中的教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活，學(xué)以致用，培養(yǎng)一種科學(xué)探究事物規(guī)律的精神，積極做好我校校本課程開發(fā)的研究和實(shí)驗(yàn)工作。 物理規(guī)律現(xiàn)象可以說處處貫穿于我們的生活中。而長(zhǎng)期以來傳統(tǒng)教學(xué)中關(guān)于物理知識(shí)的仁愛都忽略了生活這一環(huán)節(jié)，以致使許多人認(rèn)為物理學(xué)而無用，因而對(duì)生活中的物理現(xiàn)象也就理所當(dāng)然的視百不見，從而造成了實(shí)際生活與書本知識(shí)的脫離，以及探索精神的匱乏。 校本課程方案的擬定和課程的開發(fā)是以“關(guān)注生活，勇于探究 ，學(xué)以致用，促

2、進(jìn)發(fā)展”為宗旨，以生活為對(duì)象，以物理探究方法，積極組織引導(dǎo)全校學(xué)生親近生活，了解生活，探究生活。營(yíng)造良好的探究學(xué)習(xí)的氛圍，讓學(xué)生感到物理離我們很近，并會(huì)從日常生活中發(fā)現(xiàn)知識(shí)、發(fā)掘知識(shí)。 二、課程開設(shè)指導(dǎo)思想： 校本課程首先要體現(xiàn)以校為本的原則，這也是我們進(jìn)行校本課程開發(fā)的根本指導(dǎo)思想。根據(jù)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本校學(xué)生發(fā)展的實(shí)際狀況，教師的課程開發(fā)能力、興趣、愛好及本校的課程資源等要素，本著盡可能滿足每個(gè)學(xué)生自我發(fā)展的需要，貫穿本校辦學(xué)理念和傳統(tǒng)文化，從而形成具有本校特色的具有延續(xù)性的課程體系。 三、課程開發(fā)目標(biāo) ： 本課程以課改為載體，以“關(guān)注生活，勇于探究，學(xué)以致用，促進(jìn)發(fā)展”為宗旨，全面落實(shí)

3、素質(zhì)教育，讓師生與課改共同成長(zhǎng)。具體目標(biāo)如下： （ 1 ）知識(shí)與技能：激勵(lì)同學(xué)們認(rèn)真研究生活，并在研究過程中積累知識(shí)，拓展視野，形成務(wù)實(shí)的探索精神。讓教師在校本課程開發(fā)和實(shí)施中，發(fā)展教研和科研水平，形成一支良好的校本課程開發(fā)和實(shí)施的教師隊(duì)伍。 （ 2 ）過程與方法：通過提供信息資源，創(chuàng)設(shè)情境，進(jìn)行課堂教學(xué)及課后活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理與生活的關(guān)系。掌握探究問題的方法，學(xué)會(huì)素材收集整理，學(xué)會(huì)原理分析，提高處理信息的能力和解決問題的能力。 （ 3 ）情感與價(jià)值觀：積極營(yíng)造探究學(xué)習(xí)的氛圍，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。 第一課 過山車中的物理知識(shí)過山車是一項(xiàng)富有刺激性的娛樂工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無險(xiǎn)的快感令不少人著

4、迷。如果你對(duì)物理學(xué)感興趣，那幺在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗(yàn)到冒險(xiǎn)的快感，還有助于理解力學(xué)定律。實(shí)際上，過山車的運(yùn)動(dòng)包含了許多物理學(xué)原理，人們?cè)谠O(shè)計(jì)過山車時(shí)巧妙地運(yùn)用了這些原理。如果能親身體驗(yàn)一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果，那感覺真是妙不可言。這次同物理學(xué)打交道不用動(dòng)腦子，只要收緊你的腹肌，保護(hù)好腸胃就行了，當(dāng)然，如果你的身體條件和心理承受能力的限制，無法親身體驗(yàn)過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁仔細(xì)觀察過山車的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反應(yīng)。 在開始旅行時(shí)，過山車的小列車是靠一個(gè)機(jī)械裝置的推力推上最高點(diǎn)的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動(dòng)力了。事實(shí)上，從這時(shí)起，帶動(dòng)它沿

5、著軌道行駛的惟一的發(fā)動(dòng)機(jī)將是引力勢(shì)能，即由引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、又由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為引力勢(shì)能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成的。第一種能，即引力勢(shì)能是物體因其所處位置而自身?yè)碛械哪芰?，是由于它的高度和由引力產(chǎn)生的加速度而來的。對(duì)過山車來說，它的勢(shì)能在處于最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到山丘的頂峰時(shí)最大。當(dāng)過山車開始下降時(shí)，它的勢(shì)能就不斷地減少（因?yàn)楦叨认陆盗耍?，但它不?huì)消失，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，也就是運(yùn)動(dòng)能。不過，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）。這就是為什幺要設(shè)計(jì)成隨后的小山丘比開始時(shí)的小山丘要低的原因：過山車已經(jīng)沒有上升到像前一個(gè)小山

6、丘那樣的高度所需要的機(jī)械能了。過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈(zèng)送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實(shí)上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強(qiáng)烈。因?yàn)樽詈笠还?jié)車廂通過最高點(diǎn)時(shí)的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過山車中部的質(zhì)量中心的緣故。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能快速地達(dá)到和跨越最高點(diǎn)，從而產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，因?yàn)橘|(zhì)量中心正在加速向下。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達(dá)頂峰附近時(shí)，小車廂就可能脫軌甩出去。車頭部的車廂情況就不同了，它的質(zhì)量中心在“身后”，在短時(shí)間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要等待質(zhì)量中心越過高點(diǎn)被引力推動(dòng)。 到達(dá)“瘋狂之圈”時(shí)，沿直線軌道行進(jìn)的過山

7、車突然向上轉(zhuǎn)彎。這時(shí)，乘客就會(huì)有一種被擠壓到軌道上的感覺，因?yàn)檫@時(shí)產(chǎn)生了一種表觀的離心力。事實(shí)上，在環(huán)形軌道上由于鐵軌與過山車相互作用產(chǎn)生了的一種向心力。這種環(huán)形軌道是略帶橢圓形的，目的是為了平衡引力的制動(dòng)效應(yīng)。當(dāng)過山車達(dá)到圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，事實(shí)上它會(huì)慢下來，但如果彎曲的程度較小時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)減弱。一旦過山車走完了它的行程，機(jī)械制動(dòng)裝置就會(huì)非常安全地使過山車停下來。減速的快慢是由氣缸來控制的。第二課 自行車中的物理知識(shí)自行車是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N普遍的交通工具，常見的有普通載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動(dòng)自行車等它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，下面分別介紹自行車的有關(guān)原理和其中涉及到

8、的相關(guān)物理知識(shí)。 （一）自行車的有關(guān)原理一、 車體設(shè)計(jì)原理：手把連接前輪的轉(zhuǎn)向機(jī)制是輪軸的運(yùn)用，一般女裝車手把大多比較寬，就是因?yàn)榘选拜啞钡陌霃郊哟?，可以更省力，騎起來很優(yōu)雅：剎車把手是一個(gè)簡(jiǎn)單的杠桿，使用者用很小的力就可對(duì)剎車片產(chǎn)生很大的壓力：前剎片是利用摩擦力使車輪減速，同時(shí)在接地點(diǎn)產(chǎn)生向后的摩擦力來使車體減速以前輪夾式剎車和傳統(tǒng)后輪軸心的盤式剎車來比較，對(duì)同樣大小的剎車壓力而言，前者因力臂較長(zhǎng)，會(huì)比后者有較大的力矩，效果較佳：接地的輪胎也是靠摩擦力使車子前進(jìn)，剎車也是同樣道理：輪軸中央用滾珠軸承加黃油來減少摩擦，提高傳動(dòng)效率：踏板是輪軸的運(yùn)用：前后齒輪是利用鏈條傳動(dòng)的齒輪系統(tǒng)，因?yàn)榍按蠛?/p>

9、小，所以費(fèi)力而省時(shí)，可以把車子加速到很快：后齒輪傳動(dòng)給后輪是一種作用力施在軸上的輪軸系統(tǒng)：有些座墊下方是以彈簧為避震器，是彈簧在日常生活中除了做為彈簧秤外，另一大用途二、為何自行車剛騎動(dòng)時(shí)手把會(huì)不自覺轉(zhuǎn)動(dòng)？自行車基本上是兩點(diǎn)著地，騎動(dòng)時(shí)可以不倒下是因?yàn)閮奢啙L動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水平方向的角動(dòng)量；當(dāng)車子幾乎靜止時(shí)角動(dòng)量消失了，質(zhì)心要通過底座(人和車體在地面的投影)的機(jī)會(huì)非常少，不可避免就要倒下，此時(shí)若轉(zhuǎn)動(dòng)手把就會(huì)產(chǎn)生垂直方向的角動(dòng)量，使車子保持平衡，這點(diǎn)和飛盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以保持平穩(wěn)飛行有異曲同工之妙，但因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)不是很完整，方向又一再改變，所以一般不能撐很久三、變速原理設(shè)前齒輪半徑a、后齒輪半徑b，a/b的比值愈

10、大，可以愈省力，但省力一定較費(fèi)時(shí)，所以車騎得不快，一般在起動(dòng)時(shí)會(huì)把a(bǔ)/b調(diào)小一點(diǎn)，比較容易克服最大靜摩擦力，之后再把比值變大一輛十段變速的自行車有兩個(gè)不同半徑的前輪，后面有五個(gè)，以共有十種組合四、剎車原理從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來看，急剎車車子可能向前翻倒先考慮前輪剎死的情形：此時(shí)以前輪著地點(diǎn)為支點(diǎn)，因車子有向前的慣性(人車的質(zhì)心明顯在支點(diǎn)右上方)，很容易有向前翻的情形發(fā)生；那后輪剎車的情形又如何呢?如果后輪剎死了車子的慣性一樣向前，但此時(shí)前輪對(duì)地面的壓力會(huì)增大，相對(duì)減少后輪的下壓力，所以翻車的機(jī)會(huì)較少，當(dāng)然若是向前的慣性實(shí)在太大，車子一樣會(huì)以前輪為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)而使后輪會(huì)上蹺綜合以上可知：自行車最好不要單獨(dú)

11、剎前輪，若只有一個(gè)剎車系統(tǒng)應(yīng)裝在后輪，當(dāng)然兩輪一起剎車最理想不論用那一輪剎車，前輪的下壓力一定會(huì)增大，后輪的一定減少，所以前輪的剎車摩擦力比后輪的大所以在機(jī)車或汽車上，效果較佳(當(dāng)然也較貴)的碟式剎車裝在前輪，后輪再裝鼓式剎車，此即常在汽車廣告中聽到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎車一定同時(shí)作用，以免翻車第三課 自行車中的物理知識(shí)（二）圖1和圖2是兩種常見的自行車，在其中涉及到很多物理知識(shí)，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強(qiáng)、能量的轉(zhuǎn)化等力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)知識(shí)，下面具體來分析一下一、力學(xué)知識(shí)1摩擦方面(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙程度增大摩擦力(2)

12、車軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油，以減小接觸面粗糙程度，來減小摩擦力(3)所有車軸處均有滾珠，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來減小摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)方便(4)剎車時(shí)，需要纂緊剎車把，以增大剎車塊與車圈之間的壓力，從而增大摩擦力，(5)緊蹬自行車前進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力；自行車靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車前進(jìn)的阻力2壓強(qiáng)方面(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=210Cm5cm=100cm2，當(dāng)一普通的成年人騎自行車前進(jìn)時(shí)，自行車對(duì)地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計(jì)算出自行

13、車對(duì)地面的壓強(qiáng)為6.5104Pa(2)在車軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來增大受力面積，減小壓強(qiáng)(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)，(4)自行車的內(nèi)胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時(shí)，氣體的質(zhì)量越大，壓強(qiáng)越大(5)自行車的車座做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對(duì)身體的壓強(qiáng)3輪軸方面(1)自行車的車把相當(dāng)于一個(gè)輪軸，車把相當(dāng)于輪，前軸為軸，是一個(gè)省力杠桿，如圖3所示(2)自行車的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個(gè)輪軸，實(shí)質(zhì)為一個(gè)省力杠桿(3)自行車的飛輪也相當(dāng)于一個(gè)省力的輪軸4杠桿方面：自行車的剎車把相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿5慣性方面(1)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，停止蹬自行車后

14、，自行車仍然向前走，是由于它有慣性(2)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車，然后再捏緊前剎車，或者前后一起捏緊，這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去6能量轉(zhuǎn)化方面(1)當(dāng)人騎自行車下坡時(shí)，速度越來越快，是由于下坡時(shí)人和自行車的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人和自行車的動(dòng)能(2)當(dāng)人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來增大人和自行車的動(dòng)能，這樣上坡時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，能上得更高一些(3)如圖4所示，自行車的車梯上掛有一個(gè)彈簧，在它彈起時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，車梯自動(dòng)彈起7聲學(xué)方面(1)自行車的金屬車鈐發(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動(dòng)，而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不斷的振動(dòng)

15、而引起的8齒輪傳動(dòng)方面(1)線速度和角速度的關(guān)系，如圖5所示，設(shè)齒輪邊緣的線速度為v ，齒輪的半徑為R，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，則有v = R二、熱學(xué)知識(shí)在夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因?yàn)閷?duì)于質(zhì)量、體積一定的氣體，當(dāng)溫度越高，壓強(qiáng)越大，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)，若超過了輪胎的承受能力，就會(huì)發(fā)生爆胎的情況三、光學(xué)知識(shí)在日常生活中，自行車的后面都裝有一個(gè)反光鏡，它的設(shè)計(jì)很巧妙，組成如圖6所示，它是由三個(gè)相互垂直的平面鏡組成一個(gè)立體直角，用其內(nèi)表面作為反射面，這叫角反射器當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時(shí)，它都能把光“反向射回”，當(dāng)光線射向反光鏡時(shí)，會(huì)使后面的人很容易看到在夜間，當(dāng)汽

16、車燈光照到它前方的自行車尾燈上，無論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光，就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機(jī)觀察到四、電學(xué)方面在有些自行車上裝有小型的發(fā)電裝置，它利用摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，就像我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中看到的手搖發(fā)電機(jī)一樣，發(fā)出的電能供給車燈工作，起到一定的照明作用第四課 體育中的物理拔河比賽只是比力氣嗎拔河比賽比的是什么？很多人會(huì)說：當(dāng)然是比哪一隊(duì)的力氣大嘍！實(shí)際上，這個(gè)問題并不那么簡(jiǎn)單。 根據(jù)牛頓第三定律（即當(dāng)物體甲給物體乙一個(gè)作用力時(shí)，物體乙必然同時(shí)給物體甲一個(gè)反作用力，作用力與反作用力大小相等，方向相反，且在同一直線上），對(duì)于拔河的兩個(gè)隊(duì)，甲對(duì)乙施加了多大拉力，乙對(duì)甲

17、也同時(shí)產(chǎn)生一樣大小的拉力?？梢?，雙方之間的拉力并不是決定勝負(fù)的因素。對(duì)拔河的兩隊(duì)進(jìn)行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于與地面的最大靜摩擦力，就不會(huì)被拉動(dòng)。因此，增大與地面的摩擦力就成了勝負(fù)的關(guān)鍵。首先，穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，能夠增大摩擦系數(shù)，使摩擦力增大；還有就是隊(duì)員的體重越重，對(duì)地面的壓力越大，摩擦力也會(huì)增大。大人和小孩拔河時(shí)，大人很容易獲勝，關(guān)鍵就是由于大人的體重比小孩大。 另外，在拔河比賽中，勝負(fù)在很大程度上還取決于人們的技巧。比如，腳使勁蹬地，在短時(shí)間內(nèi)可以對(duì)地面產(chǎn)生超過自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助對(duì)方的拉力來增大對(duì)地面的壓力，等等。其目的都是盡量增大地面對(duì)腳底的摩擦力

18、，以?shī)Z取比賽的勝利。為什么滑水運(yùn)動(dòng)員站在滑板上不會(huì)沉下去呢？看到滑水運(yùn)動(dòng)員在水面上乘風(fēng)破浪快速滑行時(shí)，你有沒有想過，為什么滑水運(yùn)動(dòng)員站在滑板上不會(huì)沉下去呢？ 原因就在這塊小小的滑板上。你看，滑水運(yùn)動(dòng)員在滑水時(shí)，總是身體向后傾斜，雙腳向前用力蹬滑板，使滑板和水面有一個(gè)夾角。當(dāng)前面的游艇通過牽繩拖著運(yùn)動(dòng)員時(shí)，運(yùn)動(dòng)員就通過滑板對(duì)水面施加了一個(gè)斜向下的力。而且，游艇對(duì)運(yùn)動(dòng)員的牽引力越大，運(yùn)動(dòng)員對(duì)水面施加的這個(gè)力也越大。因?yàn)樗灰妆粔嚎s，根據(jù)牛頓第三定律（作用力與反作用力定律），水面就會(huì)通過滑板反過來對(duì)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生一個(gè)斜向上的反作用力。這個(gè)反作用力在豎直方向的分力等于運(yùn)動(dòng)員的重力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員就不會(huì)下沉。因此

19、，滑水運(yùn)動(dòng)員只要依靠技巧，控制好腳下滑板的傾斜角度，就能在水面上快速滑行?！跋憬肚颉钡膴W秘如果你經(jīng)常觀看足球比賽的話，一定見過罰前場(chǎng)直接任意球。這時(shí)候，通常是防守方五六個(gè)球員在球門前組成一道“人墻”，擋住進(jìn)球路線。進(jìn)攻方的主罰隊(duì)員，起腳一記勁射，球繞過了“人墻”，眼看要偏離球門飛出，卻又沿弧線拐過彎來直入球門，讓守門員措手不及，眼睜睜地看著球進(jìn)了大門。這就是頗為神奇的“香蕉球”。 為什么足球會(huì)在空中沿弧線飛行呢？原來，罰“香蕉球”的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員并不是拔腳踢中足球的中心，而是稍稍偏向一側(cè)，同時(shí)用腳背摩擦足球，使球在空氣中前進(jìn)的同時(shí)還不斷地旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，一方面空氣迎著球向后流動(dòng)，另一方面，由于空氣與

20、球之間的摩擦，球周圍的空氣又會(huì)被帶著一起旋轉(zhuǎn)。這樣，球一側(cè)空氣的流動(dòng)速度加快，而另一側(cè)空氣的流動(dòng)速度減慢。物理知識(shí)告訴我們：氣體的流速越大，壓強(qiáng)越?。ú匠蹋?。由于足球兩側(cè)空氣的流動(dòng)速度不一樣，它們對(duì)足球所產(chǎn)生的壓強(qiáng)也不一樣，于是，足球在空氣壓力的作用下，被迫向空氣流速大的一側(cè)轉(zhuǎn)彎了。 乒乓球中，運(yùn)動(dòng)員在削球或拉弧圈球時(shí)，球的線路會(huì)改變，道理與“香蕉球”一樣。第五課 電飯鍋工作原理及保養(yǎng)常識(shí)電飯鍋工作原理電飯鍋是利用發(fā)熱板，在鋁質(zhì)鍋的底部煮飯。發(fā)熱板內(nèi)藏電熱線，這電熱線是由自動(dòng)開關(guān)控制。 發(fā)熱板的中央有一圓孔，孔內(nèi)有一感溫軟磁，它借著彈簧向上頂貼著鍋底。這是一種純鐵氧體。它在100或以下時(shí)

21、，可以被永久磁鐵吸引。但當(dāng)升至103時(shí)，則失去磁性，不再受永久磁鐵吸引。 當(dāng)按下開關(guān)按鍵。開關(guān)橫桿把磁鐵向上頂貼著感溫軟磁。這時(shí)，發(fā)熱線接通，開始加熱。 當(dāng)鍋內(nèi)的飯沸騰后，鍋內(nèi)的水就漸漸減少。當(dāng)水開始蒸干，鍋內(nèi)的溫度就由100上升。當(dāng)升至103時(shí)，感溫軟磁就不受磁鐵吸引，開關(guān)的杠桿因彈簧的彈力及本身的重力而下降，壓使接觸點(diǎn)分開，發(fā)熱線就斷電，如圖(b)所示。同時(shí)，接通另一保溫電路(圖中略去)，保持飯的溫度在70左右。保養(yǎng)小常識(shí) 電飯鍋因其美觀、方便實(shí)用和耗電量省而倍受人們的青睞，但也有因保養(yǎng)不當(dāng)而縮短其壽命的事經(jīng)常發(fā)生。為了合理地使用和保養(yǎng)電飯鍋，以延長(zhǎng)其使用壽命應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：1、使用過后

22、，內(nèi)鍋經(jīng)洗滌后，外表的水必須揩干后再放入電飯鍋內(nèi)。2、鍋底部應(yīng)避免碰撞變形。發(fā)熱盤與內(nèi)鍋之間必須保持清潔，切忌飯粒掉入影響熱效率甚至損壞發(fā)熱盤。 3、內(nèi)鍋可用水洗滌，但外殼及發(fā)熱盤切忌浸水，只能在切斷電源后用濕布抹凈。4、不宜煮酸、堿類食物，也不要放在有腐蝕性氣體或潮濕的地方。5、使用時(shí)，應(yīng)將蒸煮的食物先放入鍋內(nèi)，蓋上蓋，再插上電源插頭；取出食物之前應(yīng)先將電源插頭拔下，以確保安全。第六課 微波爐的工作原理1946年，斯潘瑟還是美國(guó)雷聲公司的研究員。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，他發(fā)現(xiàn)微波溶化了糖果。事實(shí)證明，微波輻射能引起食物內(nèi)部的分子振動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量。1947年，第一臺(tái)微波爐問世。顧名思義，微波爐就是用

23、微波來煮飯燒菜的。微波是一種電磁波。這種電磁波的能量不僅比通常的無線電波大得多，而且還很有個(gè)性，微波一碰到金屬就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸收或傳導(dǎo)它；微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會(huì)消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透過，其能量反而會(huì)被吸收。微波爐正是利用微波的這些特性制作的。微波爐的外殼用不銹鋼等金屬材料制成，可以阻擋微波從爐內(nèi)逃出，以免影響人們的身體健康。裝食物的容器則用絕緣材料制成。微波爐的心臟是磁控管。這個(gè)叫磁控管的電子管是個(gè)微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘振動(dòng)頻率為24.5億次的微波。這種肉眼看不見的微波，能穿透食物達(dá)5cm深，并使食物中的水分子也隨之運(yùn)動(dòng)，劇烈的運(yùn)動(dòng)

24、產(chǎn)生了大量的熱能，于是食物煮熟了。這就是微波爐加熱的原理。用普通爐灶煮食物時(shí)，熱量總是從食物外部逐漸進(jìn)入食物內(nèi)部的。而用微波爐烹飪，熱量則是直接深入食物內(nèi)部，所以烹飪速度比其它爐灶快4至10倍，熱效率高達(dá)80%以上。目前，其它各種爐灶的熱效率無法與它相比。而微波爐由于烹飪的時(shí)間很短，能很好地保持食物中的維生素和天然風(fēng)味。比如，用微波爐煮青豌豆，幾乎可以使維生素C一點(diǎn)都不損失。另外，微波還可以消毒殺菌。使用微波爐時(shí)，應(yīng)注意不要空燒，因?yàn)榭諢龝r(shí)，微波的能量無法被吸收，這樣很容易損壞磁控管。另外，人體組織是含有大量水分的，一定要在磁控管停止工作后，再打開爐門，提取食物。微波爐的基本結(jié)構(gòu)微波爐的基本外

25、形和構(gòu)造讓我們來研究一下微波爐的內(nèi)部構(gòu)造吧。在微波爐的內(nèi)部，安裝有稱作“磁控管”的裝置。加熱食物所用的微波，就是在這里產(chǎn)生的。發(fā)出的微波，通過波導(dǎo)管送入內(nèi)部。內(nèi)壁由金屬制成。微波碰撞之后也會(huì)彈回，為了將微波照到食物上動(dòng)了不少腦筋。在門上覆蓋有過濾器，這樣微波就不會(huì)泄漏到外部。然后是位于正中央的轉(zhuǎn)盤。關(guān)于轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)，在下面將更詳細(xì)地做一些了解。門安全聯(lián)鎖開關(guān)-確保爐門打開，微波爐不能工作，爐門關(guān)上，微波爐才能工作；視屏窗-有金屬屏蔽層，可透過網(wǎng)孔觀察食物的烹飪情況；通風(fēng)口-確保烹飪時(shí)通風(fēng)良好；轉(zhuǎn)盤支承-帶動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)；玻璃轉(zhuǎn)盤-裝好食物的容器放在轉(zhuǎn)盤上，加熱時(shí)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使食物烹飪均勻；控制板-

26、控制各檔烹飪；爐門開關(guān)-按此開關(guān)，爐門打開。第七課 微波爐的工作原理（二）工作原理(1)爐腔。爐腔是一個(gè)微波諧振腔，是把微波能變?yōu)闊崮軐?duì)食品進(jìn)行加熱的空間。為了使?fàn)t腔內(nèi)的食物均勻加熱，微波爐爐腔內(nèi)設(shè)有專門的裝置。最初生產(chǎn)的微波爐是在爐腔頂部裝有金屬扇頁(yè)，即微波攪拌器，以干擾微波在爐腔中的傳播，從而使食物加熱更加均勻。目前，則是在微波爐的爐腔底部裝一只由微型電機(jī)帶動(dòng)的玻璃轉(zhuǎn)盤，把被加熱食品放在轉(zhuǎn)盤上與轉(zhuǎn)盤一起繞電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，使其與爐內(nèi)的高頻電磁場(chǎng)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，來達(dá)到爐內(nèi)食品均勻加熱的目的。國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的自動(dòng)升降型轉(zhuǎn)盤，使得加熱更均勻，烹飪效果更理想。(2) 爐門：爐門是食品的進(jìn)出口，也是微波爐爐腔的重要

27、組成部分。對(duì)它要求很高，即要求從門外可以觀察到爐腔內(nèi)食品加熱的情況，又不能讓微波泄漏出來。爐門由金屬框架和玻璃觀察窗組成。觀察窗的玻璃夾層中有一層金屬微孔網(wǎng)，既可透過它看到食品，又可防止微波泄漏。由于玻璃夾層中的金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔大小是經(jīng)過精密計(jì)算的，所以完全可以阻擋微波的穿透。為了防止微波的泄漏，微波爐的開關(guān)系統(tǒng)由多重安全聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)裝置組成。爐門沒有關(guān)好，就不能使微波爐工作，微波爐不工作，也就談不上有微波泄漏的問題了。為了防止在微波爐爐門關(guān)上后微波從爐門與腔體之間的縫隙中泄漏出來，在微波爐的爐門四周安有抗流槽結(jié)構(gòu)，或裝有能吸收微波的材料，如由硅橡膠做的門封條，能將可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽

28、是在門內(nèi)設(shè)置的一條異型槽結(jié)構(gòu)，它具有引導(dǎo)微波反轉(zhuǎn)相位的作用。在抗流槽入口處，微波會(huì)被它逆向的反射波抵銷，這樣微波就不會(huì)泄漏了。由于門封條容易破損或老化而造成防泄作用降低，因此現(xiàn)在大多數(shù)微波爐均采用抗流槽結(jié)構(gòu)來防止微波泄漏，很少采用硅橡膠門封條?？沽鞑劢Y(jié)構(gòu)是從微波輻射的原理上得到的防止微波泄漏的穩(wěn)定可*的方法。廣東格蘭仕企業(yè)（集團(tuán)）公司生產(chǎn)的格蘭仕微波爐所采用的就是國(guó)際上最先進(jìn)的抗流槽結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，加上其開發(fā)研制的多重防微波泄漏技術(shù)，使微波泄漏控制技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。(3) 電氣電路：電氣電路分高壓電路、控制電路和低壓電路三部分。(a) 高壓電路：高壓變壓器次級(jí)繞組之后的電路為高壓電路，主要

29、包括磁控管、高壓電容器、高壓變壓器、高壓二極管。(b) 磁控管：磁控管是微波爐的心臟，微波能就是由它產(chǎn)生并發(fā)射出來的。磁控管工作時(shí)需要很高的脈動(dòng)直流陽(yáng)極電壓和約34V的陰極電壓。由高壓變壓器及高壓電容器、高壓二極管構(gòu)成的倍壓整流電路為磁控管提供了滿足上述要求的工作電壓。(c) 低壓電路：高壓變壓器初級(jí)繞組之前至微波爐電源入口之間的電路為低壓電路，也包括了控制電路。主要包括保險(xiǎn)管、熱斷路器保護(hù)開關(guān)、聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)、照明燈、定時(shí)器及功率分配器開關(guān)、轉(zhuǎn)盤電機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)等。(4) 定時(shí)器。微波爐一般有兩種定時(shí)方式，即機(jī)械式定時(shí)和計(jì)算機(jī)定時(shí)?；竟δ苁沁x擇設(shè)定工作時(shí)間，設(shè)定時(shí)間過后，定時(shí)器自動(dòng)切斷微波爐主

30、電路。(5) 功率分配器。功率分配器用來調(diào)節(jié)磁控管的平均工作時(shí)間（即磁控管斷續(xù)工作時(shí)，工作、停止時(shí)間的比例），從而達(dá)到調(diào)節(jié)微波爐平均輸出功率的目的。機(jī)械控制式一般有36個(gè)刻度文件位，而計(jì)算機(jī)控制式微波爐可有10個(gè)調(diào)整檔位。(6) 聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)。聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)是微波爐的一組重要安全裝置。它有多重聯(lián)鎖作用，均通過爐門的開門按鍵或爐門把手上的開門按鍵加以控制。當(dāng)爐門未關(guān)閉好或爐門打開時(shí)，斷開電路，使微波爐停止工作。(7) 熱斷路器。熱斷路器是用來監(jiān)控磁控管或爐腔工作溫度的組件。當(dāng)工作溫度超過某一限值時(shí)，熱斷路器會(huì)立即切斷電源，使微波爐停止工作。第八課 微波爐的工作原理（三）使用、維護(hù)上的禁忌一微波爐要

31、放置在通風(fēng)的地方，附近不要有磁性物質(zhì)，以免干擾爐腔內(nèi)磁場(chǎng)的均勻狀態(tài)，使工作效率下降。還要和電視機(jī)、收音機(jī)離開一定的距離，否則會(huì)影響視、聽效果。二爐內(nèi)未放烹飪食品時(shí)，不要通電工作。不可使微波爐空載運(yùn)行，否則會(huì)損壞磁控管，為防止一時(shí)疏忽而造成空載運(yùn)行，可在爐腔內(nèi)置一盛水的玻璃杯。三凡金屬的餐具，竹器、塑料、漆器等不耐熱的容器，有凹凸?fàn)畹牟Ａе破罚灰嗽谖⒉t中使用。瓷制碗碟不能鑲有金、銀花邊。盛裝食品的容器一定要放在微波爐專用的盤子中，不能直接放在爐腔內(nèi)。四微波爐的加熱時(shí)間要視材料及用量而定，還和食物新鮮程度、含水量有關(guān)。由于各種食物加熱時(shí)間不一，故在不能肯定食物所需加熱時(shí)間時(shí)，應(yīng)以較短時(shí)間為宜

32、，加熱后可視食物的生熟程度再追加加熱時(shí)間。否則，如時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)使食物變得發(fā)硬，失去香、色、味。按照食物的種類和烹飪要求，調(diào)節(jié)定時(shí)及功率（溫度）旋鈕，可以仔細(xì)閱讀說明書，加以了解。五帶殼的雞蛋、帶密封包裝的食品不能直接烹調(diào)。以免爆炸。六一定要關(guān)好爐門，確保連鎖開關(guān)和安全開關(guān)的閉合。微波爐關(guān)掉后，不宜立即取出食物，因此時(shí)爐內(nèi)尚有余熱，食物還可繼續(xù)烹調(diào)，應(yīng)過1分鐘后再取出為好。七爐內(nèi)應(yīng)經(jīng)常保持清潔。在斷開電源后，使用濕布與中性洗滌劑擦拭，不要沖洗，勿讓水流入爐內(nèi)電器中。八定期檢查爐門四周和門鎖，如有損壞、閉合不良，應(yīng)停止使用，以防微波泄漏。不宜把臉貼近微波爐觀察窗，防止眼睛因微波輻射而受損傷。也不宜

33、長(zhǎng)時(shí)間受到微波照射，以防引起頭暈、目眩、乏力、消瘦、脫發(fā)等癥狀，使人體受損。使用微波爐的個(gè)禁忌1.忌用普通塑料容器：一是熱的食物會(huì)使塑料容器變形，二是普通塑料會(huì)放出有毒物質(zhì)，污染食物，危害人體健康。使用專門的微波爐器皿盛裝食物放入微波爐中加熱，2.忌用金屬器皿：因?yàn)榉湃霠t內(nèi)的鐵、鋁、不銹鋼、搪瓷等器皿，微波爐在加熱時(shí)會(huì)與之產(chǎn)生電火花并反射微波，既損傷爐體又加熱不熟食物。3.忌使用封閉容器：加熱液體時(shí)應(yīng)使用廣口容器，因?yàn)樵诜忾]容器內(nèi)食物加熱產(chǎn)生的熱量不容易散發(fā)，使容器內(nèi)壓力過高，易引起爆破事故。即使在煎煮帶殼食物時(shí)，也要事先用針或筷子將殼刺破，以免加熱后引起爆裂、飛濺弄臟爐壁，或者濺出傷人。4.

34、忌超時(shí)加熱：食品放入微波爐解凍或加熱，若忘記取出，如果時(shí)間超過2小時(shí)，則應(yīng)丟掉不要，以免引起食物中毒。5.忌將肉類加熱至半熟后再用微波爐加熱：因?yàn)樵诎胧斓氖称分屑?xì)菌仍會(huì)生長(zhǎng)，第二次再用微波爐加熱時(shí)，由于時(shí)間短，不可能將細(xì)菌全殺死。冰凍肉類食品須先在微波爐中解凍，然后再加熱為熟食。6.忌再冷凍經(jīng)微波爐解凍過的肉類：因?yàn)槿忸愒谖⒉t中解凍后，實(shí)際上已將外面一層低溫加熱了，在此溫度下細(xì)菌是可以繁殖的，雖再冷凍可使其繁殖停止，卻不能將活菌殺死。已用微波爐解凍的肉類，如果再放入冰箱冷凍，必須加熱至全熟。7.忌油炸食品：因高溫油會(huì)發(fā)生飛濺導(dǎo)致火災(zāi)。如萬一不慎引起爐內(nèi)起火時(shí)，切忌開門，而應(yīng)先關(guān)閉電源，待火熄

35、滅后再開門降溫。8.忌將微爐置于臥室，同時(shí)應(yīng)注意不要用物品覆蓋微波爐上的散熱窗柵。9.忌長(zhǎng)時(shí)間在微波爐前工作：開啟微爐后，人應(yīng)遠(yuǎn)離微波爐或人距離微波爐至少在1米之外。如何清除微波爐頑垢清潔時(shí)，用中性清潔劑的稀釋水先擦一遍，再分別用清水洗過的抹布和干抹布作最后的清潔，如果仍不能將頑垢除掉，可以利用塑料卡片之類來刮除，千萬不能用金屬片刮，以免傷及內(nèi)部。最后，別忘了將微波爐門打開，讓內(nèi)部徹底風(fēng)干。第九課 了解冰箱的構(gòu)造冰箱的構(gòu)造是這樣組成的如圖沿著黑色的箭頭，可以了解氣體是以怎樣的流向發(fā)生變化的。帶有黃色、紅色、藍(lán)色的箭頭，是發(fā)生氣體循環(huán)的情況。其各自的作用如下。壓縮機(jī)：對(duì)氣體加壓，使它變?yōu)橐后w。散

36、熱器：將熱量排到冰箱外部。冷卻器：減壓，將氣體還原為氣態(tài)。用這時(shí)被帶走的汽化熱冷卻冰箱那么，冰箱是如何進(jìn)行汽化熱交換的呢？ 冰箱除了門以外的部分，都遍布有充入氣體的管子。原本是氣態(tài)的氣體，當(dāng)加壓時(shí)會(huì)變成液體，減壓時(shí)又會(huì)變成氣體。在從液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的同時(shí)，發(fā)生帶走汽化熱的交換作用。冰箱反復(fù)地進(jìn)行著這種氣體液體氣體的流程。這種進(jìn)行汽化熱交換的氣體，叫做“替代氟利昂”。以前使用一種叫做“特定氟利昂”的物質(zhì)，由于發(fā)現(xiàn)特定氟利昂對(duì)地球環(huán)境不利，所以轉(zhuǎn)而使用替代氟利昂。替代氟利昂這個(gè)稍微罕見的名字，是“代替氟利昂的物質(zhì)”的意思。目前更進(jìn)一步展開了“無氟冰箱”，即完全不使用氟利昂制造冰箱的運(yùn)動(dòng)。冰箱與地球環(huán)

37、境的關(guān)系如何呢？冰箱之所以能夠制冷，是借助于氟利昂這種氣體。剛開始使用氟利昂氣體時(shí)，用的是一種叫做“特定氟利昂”的物質(zhì)。然而此后，發(fā)現(xiàn)這種特定氟利昂會(huì)破壞包圍地球的臭氧層。臭氧層是遮擋來自太陽(yáng)的紫外線的大氣層。臭氧層一旦被破壞，紫外線就會(huì)變得過多，給生物帶來惡劣的影響。據(jù)說，由于這也不利于植物的生長(zhǎng)，一旦臭氧層的損壞程度加劇，可能會(huì)因此而導(dǎo)致谷物和蔬菜等減產(chǎn)，從而引起食物不足的狀況發(fā)生。 于是，現(xiàn)在開發(fā)出一種能夠取代特定氟利昂的叫做“替代氟利昂”的物質(zhì)，并開始在冰箱中使用?，F(xiàn)在，不采用氟利昂類氣體而達(dá)到冷凍效果的冰箱正在興起。這被稱做“無氟”冰箱。 遺憾的是，人類創(chuàng)造的東西有時(shí)會(huì)傷害到寶貴的地

38、球。在正確使用方便的東西時(shí)，還要注意保護(hù)環(huán)境不必要地開關(guān)冰箱門為什么是不好的呢？大家有沒有經(jīng)常開關(guān)冰箱門，比如打開門之后再想“喝什么呢？”的時(shí)候，被爸爸媽媽責(zé)怪。知道這是為什么嗎？對(duì)，是因?yàn)槔速M(fèi)電的緣故。 為了保持食品的新鮮度，冰箱總能保持內(nèi)部溫度一致。不過，如果開好幾次門，或是一直開著門的話，由于外部溫度的影響，內(nèi)部的溫度會(huì)不斷上升。這樣一來，為了恢復(fù)到以前的溫度，冰箱需要使用許多的電力。迅速開關(guān)冰箱門，能夠大大地避免這種浪費(fèi)。這不光是為了降低電費(fèi)。可能你會(huì)覺得有點(diǎn)夸張，但事實(shí)是它對(duì)于保護(hù)地球環(huán)境也是十分重要的第十課 磁浮火車圖一我們無法使一塊磁鐵穩(wěn)定地浮在另一塊磁鐵上。要以最快的速度從一個(gè)

39、地方去到數(shù)百公里，甚至數(shù)千公里以外的地方，一般人都會(huì)選擇乘搭飛機(jī)?？墒牵诓痪玫膶?，一種新的交通工具將會(huì)帶領(lǐng)人們以高速于城市之間穿梭。目前為止，一般的子彈火車能以 200 km/h 的速度前進(jìn)。由于火車與路軌之間的磨擦力限制了火車的最高速度，所以人們便開始研究能懸浮于路軌之上的火車，于是便有磁浮火車的出現(xiàn)了。 圖三磁鐵在導(dǎo)體附近移，便會(huì)感應(yīng)出電流圖四電動(dòng)力懸浮法的技術(shù)顧名思義，磁浮火車是利用磁力使火車懸浮于路軌之上。磁浮火車經(jīng)常被稱為 MagLev，即 Magnetically Levitated train 的簡(jiǎn)寫。但是，利用一般的磁鐵并不能把火車穩(wěn)定地浮起。要是你將兩塊磁鐵的北極相對(duì)，你

40、會(huì)發(fā)現(xiàn)無法使一塊磁鐵穩(wěn)定地浮在另一塊上 (圖一)。所以，要把火車浮起并不如想象中般簡(jiǎn)單。 真正磁浮火車是如何浮起來的？目前，磁浮火車還在試驗(yàn)階段。德國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)名為 Transrapid 的系統(tǒng)，利用了電磁力懸浮法(EMS) 把火車浮起 (圖二)。在這個(gè)系統(tǒng)中，火車的底部包著一條導(dǎo)軌，在火車底部起落架的電磁鐵向著導(dǎo)軌，磁力使火車懸浮在導(dǎo)軌之上約一厘米，即使在靜止的時(shí)候，火車仍然保持浮起。其它導(dǎo)引磁鐵則能使火車在行使時(shí)保持穩(wěn)定。 日本的科學(xué)家則利用了電動(dòng)力懸浮法(EDS) 把火車浮起。還記得甚么是電磁感應(yīng)嗎？當(dāng)磁鐵在導(dǎo)體附近移動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)的磁場(chǎng)會(huì)因而改變 (圖三)，并感應(yīng)出電流。感應(yīng)電流又能

41、產(chǎn)生磁場(chǎng)，根據(jù)楞次定律，這樣產(chǎn)生出來的磁場(chǎng)總是傾向于抗拒引起這個(gè)感應(yīng)的改變。電動(dòng)力懸浮法應(yīng)用了電磁感應(yīng)的原理。圖四(a)顯示了這種磁浮火車的原理?；疖囋趯?dǎo)槽內(nèi)行走，槽的兩邊安有一系列 8 字形的線圈。當(dāng)一輛列車快速駛過時(shí)，車兩邊的超導(dǎo)磁鐵便會(huì)在線圈上感應(yīng)出電流。巧妙的是，超導(dǎo)磁鐵在 8 字形的線圈中心以下經(jīng)過，因此 8 字形線圈下半部的磁通量改變比上半部大，感應(yīng)出如圖四(b)所示的電流，產(chǎn)生磁力。8 字形線圈下半部的磁極與超導(dǎo)磁鐵的磁極相同，上半部則與之相反，結(jié)果是這兩部分的線圈對(duì)超導(dǎo)磁鐵產(chǎn)生的磁力，都有一個(gè)向上的分力，把列車懸浮起來。由于8 字形線圈只有在超導(dǎo)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)才能感應(yīng)出電流并產(chǎn)生磁

42、性，因此當(dāng)火車靜止的時(shí)候，便不能浮起。所以，火車在激活時(shí)會(huì)首先靠輪子來滑行，直到產(chǎn)生的磁力足以承托火車的重量，才將輪子收起來，就好象飛機(jī)起飛一樣。 那么，磁浮火車是怎樣被推動(dòng)的？它的基本原理很簡(jiǎn)單。以日本的磁浮火車為例。移動(dòng)的列車帶同超導(dǎo)磁鐵在導(dǎo)槽兩邊的線圈感應(yīng)出電流，根據(jù)這些訊息，系統(tǒng)便會(huì)把交流電輸入導(dǎo)槽兩邊的推進(jìn)線圈，產(chǎn)生南北梅花間竹的磁極 (圖五)，對(duì)超導(dǎo)磁鐵造成拉力和推力，使列車加速。 圖五如何推動(dòng)磁浮火車磁浮火車能懸浮在路軌上行駛，免除了火車與路軌之間的磨擦力，故能以高速飛馳。估計(jì)未來的磁浮火車能以高達(dá) 500 km/h 的速度行駛，比現(xiàn)在最快的火車速度要高一倍。此外，磁浮火車非常寧

43、靜。德國(guó)農(nóng)民在磁浮火車路軌附近工作，幾乎察覺不到有火車經(jīng)過呢！但磁浮火車有一個(gè)缺點(diǎn)，就是建造導(dǎo)軌的費(fèi)用昂貴。磁浮火車只能在這些導(dǎo)軌上走，大大限制了它的發(fā)展。估計(jì)未來的鐵路發(fā)展，仍會(huì)以傳統(tǒng)火車為主。 值得中國(guó)人民興奮的是，世界上第一條商用的磁浮鐵路將于 2003 年于中國(guó)面世。這個(gè)計(jì)劃耗資 26 億元人民幣。到時(shí) Transrapid 磁浮火車將會(huì)帶領(lǐng)人們以 200 km/h 的高速穿梭于上海市中心和浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)之間，整個(gè)旅程只需 10 分鐘第十一課 超聲波的應(yīng)用我們的耳朵只能分辨頻率為二十至二萬赫的聲音，頻率比人的聽頻范圍高的聲波就叫做超聲波。不同的動(dòng)物可聽到的聲波頻率范圍不盡相同。狗可以聽到

44、一些超聲波，所以狗只訓(xùn)練員可以用超聲波哨子呼喚狗兒。超聲波對(duì)于蝙蝠更為重要，這種動(dòng)物是靠超聲波來看世界的！ 圖一超聲波掃描術(shù)常用于產(chǎn)前檢查 蝙蝠先會(huì)發(fā)出一連串超聲的尖叫聲，聲波遇到障礙物便會(huì)反射，就像我們向山谷拍手會(huì)聽到回聲一樣。由于超聲波的頻率高，相對(duì)較少出現(xiàn)繞射現(xiàn)象，所以回聲十分清晰。蝙蝠分析回聲的方向和回傳時(shí)間，便可以知道環(huán)境的精確圖像。人們根據(jù)蝙蝠看事物的原理，發(fā)明了聲納探測(cè)器，用來測(cè)量水深。船只上的發(fā)射器先向海底發(fā)射超聲波，再由另一些儀器接收和分析反射回來的訊息，從而得到整個(gè)海床的面貌。 醫(yī)學(xué)的超聲波掃描術(shù)可說是超聲波最重要的應(yīng)用。超聲波掃描不涉及有害的輻射，遠(yuǎn)比 X-射線等檢驗(yàn)工具

45、安全，所以常用于產(chǎn)前檢查 (圖一)。醫(yī)生會(huì)將一個(gè)發(fā)出高頻超聲波 (頻率為1-5 兆赫) 的手提換能器，圖二多普勒超聲波掃描術(shù)檢查血液在心臟的流動(dòng)速度貼著母親的肚皮進(jìn)行掃描。聲波到達(dá)各種身體組織的邊界時(shí)會(huì)有不同程度的反射 (例如液體及軟組織的邊界、軟組織及骨的邊界)。接收器收到反射波，便可計(jì)算出反射的強(qiáng)度及反射面的距離，以分辨不同的身體組織，并得到胎兒的影像。接收器使用了壓電的原理，把超聲波所產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)變成電子訊號(hào)，再輸送到儀器分析。超聲波掃描可以幫助醫(yī)生量度胎兒的大小以確定產(chǎn)期，檢查胎兒的性別、生長(zhǎng)速度、頭的位置是否正常向下、胎盤的位置是否正常、陽(yáng)水是否足夠，與及監(jiān)察抽陽(yáng)水的過程，以保障胎兒

46、的安全等。此外，超聲波掃描術(shù)也用于婦科檢查，它可以幫助醫(yī)生有效地把生長(zhǎng)在乳房或卵巢的惡性組織分辨出來。 超聲波掃描術(shù)的兩個(gè)重要分支-多普勒超聲波掃描術(shù)和立體超聲波成像技術(shù)，更擴(kuò)大了超聲波在醫(yī)學(xué)上的用途。 多普勒超聲波掃描術(shù)已應(yīng)用了頗長(zhǎng)的時(shí)間，這技術(shù)利用了波動(dòng)的多普勒效應(yīng)。反射超聲波物體的運(yùn)動(dòng)，會(huì)改變回聲的頻率當(dāng)物體正向著接收器移動(dòng)時(shí)，頻率便會(huì)升高，相反當(dāng)物體正在遠(yuǎn)去時(shí)，頻率便會(huì)降低。從回聲的頻率改變，儀器便可計(jì)算到物體的運(yùn)動(dòng)速度。多普勒超聲波掃描術(shù)主要用于檢查血液在心臟及主要?jiǎng)用}中的流動(dòng)速度。血液的流動(dòng)情況會(huì)以一個(gè)顏色的影像顯示出來，不同的顏色代表不同的流速 (圖二)。這有助醫(yī)生及早發(fā)現(xiàn)胎兒先

47、天性心臟毛病。圖三利用立體超聲波成像技術(shù)顯示胎兒的立體影像 立體超聲波成像技術(shù)是很新的技術(shù)。檢查員首先從多個(gè)不同角度拍攝胎兒的二維超聲波影像，然后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)合成胎兒的立體影像。利用這技術(shù)可清晰地顯示胎兒的樣貌 (圖三)，甚至攝錄到胎兒細(xì)致如踢腳或轉(zhuǎn)身等動(dòng)態(tài)，實(shí)在為準(zhǔn)父母帶來不少驚喜。外表的缺憾如兔唇、多指甚至細(xì)如斑痣等都可以清楚地顯示出來。立體成像技術(shù)將會(huì)成為未來超聲波技術(shù)研究的重點(diǎn)。此外，高頻的超聲波帶有強(qiáng)大的振動(dòng)能。將超聲波入射載滿水的容器，再放入需要的清洗的對(duì)象，水的振動(dòng)便可去除對(duì)象上的塵垢，而不需直接接觸對(duì)象的表面。眼鏡公司替我們洗眼鏡時(shí)就是用這種方法。如果將高能超聲波聚焦，能量甚

48、至足以震碎石塊，所以可以用來?yè)羲轶w內(nèi)結(jié)石，使患者免受手術(shù)之苦。第十二課 載人航天三大難題載人航天是集國(guó)家政治、軍事、科技實(shí)力為一體的高難度系統(tǒng)工程。要真正把人送入太空乃至使人長(zhǎng)時(shí)期在太空生活，必須要突破三大技術(shù)難題。 第一個(gè)難題是，研制出推力足夠大，可靠性極端好的運(yùn)載工具。 前蘇聯(lián)發(fā)射東方號(hào)、上升號(hào)、聯(lián)盟號(hào)等載人飛船的運(yùn)載火箭都是運(yùn)載能力5噸以上，而且在發(fā)射中極少發(fā)生事故的優(yōu)秀運(yùn)載工具。為了確保發(fā)射時(shí)萬無一失，運(yùn)載火箭及飛船的關(guān)鍵部件必須是雙備份或三備份，火箭、飛船在上天前，必須經(jīng)過一系列極嚴(yán)格的地面測(cè)試和模擬飛行，直到?jīng)]有一絲隱患才能放行上天。據(jù)記載，蘇俄近百次發(fā)射載人飛船，運(yùn)載火箭出現(xiàn)問題

49、宇航員使用逃逸塔救生設(shè)備的僅1次。美國(guó)航天飛機(jī)的近百次飛行，也只有挑戰(zhàn)者號(hào)爆炸一次災(zāi)難性事故。難怪有專家說，由于對(duì)可靠性的重視，實(shí)際上，與航海、航空及陸上各種交通運(yùn)輸工具比較，航天器的活動(dòng)有著最好的安全記錄。 第二個(gè)難題是，獲得空間環(huán)境對(duì)人體影響的足夠信息，了解人體所能承受的極限條件并找到防護(hù)措施。 空間環(huán)境與陸地環(huán)境有著天壤之別。太空中高度真空，沒有氧氣沒有水，如果沒有任何保護(hù)，人體暴露在這樣的環(huán)境里，不消一分鐘，就會(huì)由于身體內(nèi)外的巨大壓差而爆炸，體液會(huì)迅速沸騰汽化。太空中溫差極大，由于沒有空氣對(duì)流，航天器朝陽(yáng)面溫度可達(dá)100以上，而背陰面則會(huì)在100以下，在遠(yuǎn)離地球的深空中，溫度則達(dá)到人體

50、根本無法耐受的273。太空中還充滿了有害的宇宙輻射。另外太空失重環(huán)境，特別是飛船上升、返回階段的加速度和減速度會(huì)使人體發(fā)生平衡功能紊亂、體內(nèi)組織位移、肌肉萎縮、骨質(zhì)脫鈣等病變。 要在這種環(huán)境里保證人的生存，就必須研制出密封的防輻射飛船，飛船中要配備能供人正常生活的空氣、水、溫度等基本生命保障條件。同時(shí)還要為宇航員裝備上宇航服，一旦宇航員要走出飛船座艙到太空中工作，所有的生命保障系統(tǒng)便全由宇航服提供。 在近40年的載人航天實(shí)踐中，蘇俄研制出了東方號(hào)、上升號(hào)、聯(lián)盟號(hào)三代載人飛船，美國(guó)也成功使用了水星號(hào)、雙子星座號(hào)和阿波羅號(hào)三代載人飛船以及航天飛機(jī)。乘坐這些航天器，截至1997年4月世界上已有727

51、人次宇航員成功地進(jìn)入了太空。 第三個(gè)難題是，可靠的救生技術(shù)及安全返回技術(shù)。 載人航天與不載人航天最大的區(qū)別就在于救生技術(shù)的應(yīng)用和安全返回的絕對(duì)可靠。 載人航天的救生裝置有彈射座椅、逃逸塔、分離座艙和載人機(jī)動(dòng)裝置等。它們?cè)陲w行的不同高度發(fā)揮各自的作用。 一般來說，飛行高度在10公里左右時(shí)，宇航員可以采用彈射座椅的方式彈出發(fā)生危險(xiǎn)的航天器，跳傘救生。也可以啟動(dòng)逃逸塔，讓逃逸塔拉著飛船甩掉出毛病的火箭另行降落救生。如果火箭高空發(fā)生問題，宇航員跳傘不行了，逃逸塔已按飛行程序拋掉了，則只有采取分離飛船座艙的辦法，讓飛船座艙自己返回救生。飛船入軌后，一旦自身遭到損壞或宇航員生病，需營(yíng)救時(shí)，那么只有暫時(shí)采用

52、船上救生裝置等待地面發(fā)射飛船救生的辦法。 飛船的安全返回也不容易，它需要啟動(dòng)反推火箭減速、調(diào)姿、進(jìn)入返回軌道等技術(shù)，還要闖過三道鬼門關(guān)：一是過載關(guān)，飛船高速進(jìn)入稠密大氣層時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊過載，就像飛機(jī)撞山一般；二是火焰關(guān)，飛船返回與空氣的劇烈摩擦?xí)a(chǎn)生幾千度的高溫，沒有防護(hù)，鋼筋 鐵骨也會(huì)化為灰燼；三是撞擊關(guān)，飛船降落盡管有降落傘，但它的降落速度仍達(dá)每秒14米，不采取措施，就是壯漢也會(huì)被摔死。此外，落點(diǎn)的精度也是大問題，前蘇聯(lián)的一艘飛船返回時(shí)出現(xiàn)落點(diǎn)偏差，結(jié)果營(yíng)救人員找不到宇航員，而宇航員卻被困在冰天雪地的森林里差點(diǎn)凍死。 盡管載人航天困難重重，但人類正在一步步地掌握它的規(guī)律。中國(guó)航天科學(xué)家

53、已經(jīng)成功的解決了這三大難題，載人航天工程已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)。第十三課 馬路上的物理現(xiàn)象 我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)：站在馬路旁，當(dāng)一輛鳴笛的汽車向我們開來時(shí)，聽到的聲音會(huì)越來越高，這就是多普勒效應(yīng)。為什么會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)呢？我們知道，聲音是一種波，由于聲源產(chǎn)生的聲波能引起人耳膜振動(dòng)。聲音振動(dòng)的頻率越高，人聽到的音調(diào)就越高，反之就低。1、波源接近觀察者波源接近觀察者時(shí)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即接收到的頻率增大；波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，即接收到的頻率減小。2、觀察者接近波源觀察者接近波源時(shí)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即接收到的頻率增

54、大。觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，即接收到的頻率減小。3、觀察者和波源沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)在波源和觀察者沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出幾個(gè)完全波，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)就接收到幾個(gè)完全波，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。多普勒效應(yīng)不僅適用于聲波，他也適用于所有類型的波，包括光波，電磁波等等。多普勒效應(yīng)看似簡(jiǎn)單，卻有著非凡的用處。例如光波的多普勒效應(yīng)，又稱多普勒-斐索效應(yīng)。因?yàn)榉▏?guó)物理學(xué)家斐索（1819-1896）于1848年獨(dú)立地對(duì)來自恒星的波長(zhǎng)偏移做了解釋：如果恒星遠(yuǎn)離我們而去，光的譜線就向紅光方向移動(dòng)，成為紅移。如果恒星朝向我們運(yùn)動(dòng)，光的譜線就向紫光方向移動(dòng)，成為藍(lán)

55、移，并指出了，利用這種效應(yīng)測(cè)量恒星相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方法。研究完了多普勒效應(yīng)，下面讓我們來看看光的其他現(xiàn)象。晴天天空為什么是蔚藍(lán)的，晚霞為什么又紅又黃？太陽(yáng)光先經(jīng)過地球的大氣層才能到達(dá)地面，大氣層的空氣與水蒸氣，會(huì)把陽(yáng)光向四面八方分散的發(fā)射，這叫做散射?？諝夥肿訉?duì)波長(zhǎng)越短的光，就越容易散射。當(dāng)太陽(yáng)光經(jīng)過大氣層時(shí)，波長(zhǎng)短的藍(lán)，靛，紫光就被散射，在地球上日間的人（B點(diǎn)）看到這些散射光，天空就呈蔚藍(lán)；紅，橙，黃光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，不容易被散射，就能通過較厚的大氣到達(dá)A點(diǎn)（黃昏），所以A點(diǎn)的人看到紅橙黃的晚霞。磨砂玻璃濕了水后為什么變得透明？磨砂玻璃只能透過光線而不能看透景象，好像蠟紙一樣是半透明的，但是，當(dāng)磨砂玻璃

56、濕了水以后就變得透明而能看清楚景象了。因?yàn)槟ド安ＡУ谋砻媸前纪共黄降?，?dāng)光線到達(dá)這凹凸不平的表面時(shí)，就向不同的方向凌亂的折射，人眼看到這些光線時(shí)就只能見到光，而看不見景象。當(dāng)磨砂玻璃濕了水后，表面就變得平滑了，由于水的折射率和玻璃相差不大。所以光線在凹凸表面的折射程度減小，光線就能保持規(guī)則的折射，就能看到景象了。在生活中，只要留心觀察生活中的現(xiàn)象，就會(huì)有許多意想不到的收獲。讓我們踏著物理大師們的足跡，繼續(xù)精彩的物理旅程。第十四課時(shí) 飲食中的物理現(xiàn)象中國(guó)在廚藝上是世界聞名的，八大菜系的各種招牌菜，都是色、香、味俱全的精品，而在廚房中也包含著不少的物理知識(shí)。我們做飯中經(jīng)常要用到雞蛋，那么如何判斷雞蛋是生的還是熟的呢？把雞蛋放在桌上，用手把雞蛋迅速扭動(dòng)，離手后觀察它的轉(zhuǎn)動(dòng)情形。如果雞蛋轉(zhuǎn)動(dòng)得很順利，就是熟蛋。反之，如果轉(zhuǎn)動(dòng)得不順暢的，就是生蛋。因?yàn)槭斓氨慌?dòng)時(shí)，蛋白蛋黃同時(shí)一起被扭動(dòng)，它轉(zhuǎn)得很順利。生蛋被扭動(dòng)時(shí)，只是蛋殼受力，而蛋白和蛋黃幾乎未受力。由牛頓第一定律（慣性定律）可知，蛋白和蛋黃因慣性幾乎停留不動(dòng)，于是，蛋殼的轉(zhuǎn)動(dòng)就被蛋