物理校本課程生活中的物理

1、第一課 過山車中的物理知識過山車是一項富有刺激性的娛樂工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。如果你對物理學(xué)感興趣，那幺在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感，還有助于理解力學(xué)定律。實際上，過山車的運動包含了許多物理學(xué)原理，人們在設(shè)計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恒、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)觀察過山車的運動和乘坐者的反應(yīng)。 在開始旅行時，過山車的小列車是靠一個機械裝置

2、的推力推上最高點的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起，帶動它沿著軌道行駛的惟一的發(fā)動機將是引力勢能，即由引力勢能轉(zhuǎn)化為動能、又由動能轉(zhuǎn)化為引力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成的。第一種能，即引力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，是由于它的高度和由引力產(chǎn)生的加速度而來的。對過山車來說，它的勢能在處于最高點時達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到山丘的頂峰時最大。當(dāng)過山車開始下降時，它的勢能就不斷地減少（因為高度下降了），但它不會消失，而是轉(zhuǎn)化成了動能，也就是運動能。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械能（動能和勢

3、能）。這就是為什幺要設(shè)計成隨后的小山丘比開始時的小山丘要低的原因：過山車已經(jīng)沒有上升到像前一個小山丘那樣的高度所需要的機械能了。過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時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，從而產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，因為質(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，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”，在短時間內(nèi)，它雖然

4、處在下降的狀態(tài)，但是它要等待質(zhì)量中心越過高點被引力推動。 到達(dá)“瘋狂之圈”時，沿直線軌道行進(jìn)的過山車突然向上轉(zhuǎn)彎。這時，乘客就會有一種被擠壓到軌道上的感覺，因為這時產(chǎn)生了一種表觀的離心力。事實上，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效應(yīng)。當(dāng)過山車達(dá)到圓形軌道的最高點時，事實上它會慢下來，但如果彎曲的程度較小時，這種現(xiàn)象會減弱。一旦過山車走完了它的行程，機械制動裝置就會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、

5、山地自行車、童車、賽車、電動自行車等它結(jié)構(gòu)簡單，方便實用，下面分別介紹自行車的有關(guān)原理和其中涉及到的相關(guān)物理知識。 （一）自行車的有關(guān)原理一、 車體設(shè)計原理：手把連接前輪的轉(zhuǎn)向機制是輪軸的運用，一般女裝車手把大多比較寬，就是因為把“輪”的半徑加大，可以更省力，騎起來很優(yōu)雅：剎車把手是一個簡單的杠桿，使用者用很小的力就可對剎車片產(chǎn)生很大的壓力：前剎片是利用摩擦力使車輪減速，同時在接地點產(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，對同樣大小的剎車壓力而言，前者因力臂較長，會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

6、軸承加黃油來減少摩擦，提高傳動效率：踏板是輪軸的運用：前后齒輪是利用鏈條傳動的齒輪系統(tǒng)，因為前大后小，所以費力而省時，可以把車子加速到很快：后齒輪傳動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：新型自行車有些裝上油壓避震器，是帕斯卡原理的運用二、為何自行車剛騎動時手把會不自覺轉(zhuǎn)動？自行車基本上是兩點著地，騎動時可以不倒下是因為兩輪滾動時產(chǎn)生水平方向的角動量；當(dāng)車子幾乎靜止時角動量消失了，質(zhì)心要通過底座(人和車體在地面的投影)的機會非常少，不可避免就要倒下，此時若轉(zhuǎn)動手把就會產(chǎn)生垂直方向的角動量，使車子保持平衡，這點和飛盤轉(zhuǎn)

7、動時可以保持平穩(wěn)飛行有異曲同工之妙，但因為轉(zhuǎn)動不是很完整，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的比值愈大，可以愈省力，但省力一定較費時，所以車騎得不快，一般在起動時會把a/b調(diào)小一點，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不同半徑的前輪，后面有五個，以共有十種組合四、剎車原理從運動學(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：此時以前輪著地點為支點，因車子有向前的慣性(人車的質(zhì)心明顯在支點右上方)，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，但此時前輪對地面的壓力會

8、增大，相對減少后輪的下壓力，所以翻車的機會較少，當(dāng)然若是向前的慣性實在太大，車子一樣會以前輪為支點旋轉(zhuǎn)而使后輪會上蹺綜合以上可知：自行車最好不要單獨剎前輪，若只有一個剎車系統(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作用，以免翻車（二）自行車中的物理知識圖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，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉(zhuǎn)化等力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)知

9、識，下面具體來分析一下一、力學(xué)知識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)車軸處經(jīng)常上一些潤滑油，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，變滑動摩擦為滾動摩擦，來減小摩擦，轉(zhuǎn)動方便(4)剎車時，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，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動力，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，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個力均是自行車前進(jìn)的阻力2壓強方面(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=

10、210Cm5cm=100cm2，當(dāng)一普通的成年人騎自行車前進(jìn)時，自行車對地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計算出自行車對地面的壓強為6.5104Pa(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈，來增大受力面積，減小壓強(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對腳的壓強，(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，氣體的質(zhì)量越大，壓強越大(5)自行車的車座做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對身體的壓強3輪軸方面(1)自行車的車把相當(dāng)于一個輪軸，車把相當(dāng)于輪，前軸為軸，是一個省力杠桿，如圖3所示(2)自行車的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個輪軸，實質(zhì)為一個省

11、力杠桿(3)自行車的飛輪也相當(dāng)于一個省力的輪軸4杠桿方面：自行車的剎車把相當(dāng)于一個省力杠桿5慣性方面(1)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時，停止蹬自行車后，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，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，速度越來越快，是由于下坡時人和自行車的重力勢能轉(zhuǎn)化為人和自行車的動能(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能，這樣上坡時動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，能上得更高一些(3)如圖4所示，自行車的車梯上掛有一個彈簧，在它彈起

12、時，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，車梯自動彈起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，而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不斷的振動而引起的8齒輪傳動方面(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)動的角速度為，則有v = R二、熱學(xué)知識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，因為對于質(zhì)量、體積一定的氣體，當(dāng)溫度越高，壓強越大，當(dāng)壓強達(dá)到一定程度時，若超過了輪胎的承受能力，就會發(fā)生爆胎的情況三、光學(xué)知識在日常生活中，自行車的后面都裝有一個反光鏡，它的設(shè)計很巧妙，組成如圖6所示，它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用

13、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，它都能把光“反向射回”，當(dāng)光線射向反光鏡時，會使后面的人很容易看到在夜間，當(dāng)汽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，就像我們在實驗室中看到的手搖發(fā)電機一樣，發(fā)出的電能供給車燈工作，起到一定的照明作用第三課 江河大堤與水庫大壩一般江河大堤和水庫大壩的橫截面如圖1甲、乙所示圖1比較上面兩圖，不難發(fā)現(xiàn)，它們的共同之處都是上窄下寬，不同的是江河堤的迎水面坡度緩，背水面坡度陡，而水

14、庫壩則恰恰相反，擋水面坡度陡，背水面坡度緩一、為什么江河大提與水庫大壩都修成上窄下寬無論是江河大堤，還是水庫大壩都修成上窄下寬，其目的主要是為了“三防”1.防水壓根據(jù)液體內(nèi)部壓強公式可知，堤壩內(nèi)的水越靠近堤壩底，水深越大，水產(chǎn)生的壓強也越大堤壩下寬能承受較大的水壓，確保堤壩的安全2.防滲漏 堤壩下部受水的壓強越大，水越容易滲進(jìn)壩體把下部修得寬些，就可以延長堤壩內(nèi)水的滲透路徑，增大滲透阻力，從而提高堤壩的防滲透性能3.防滑動堤壩內(nèi)水的壓力總有將大堤向外水平推動和將大壩推向下游的運動趨勢，堤壩基底需要有與之抗衡的靜摩擦力，才能保持堤壩平衡將堤壩下部修寬既可增大壩體的重力，也可增大迎水面（擋水面）上

15、水對壩體豎直向下的壓力，因此，可以增強壩體與壩基間的最大靜摩擦力，達(dá)到防止堤壩滑動的目的二、為什么江河大堤和水庫大壩兩邊的坡度陡緩狀況修得恰恰相反對于兩岸攔水的大堤來說，奔騰的江河水的沖擊力方向朝下游，水對堤壩的作用力主要是壓力，如圖2甲、乙所示，水的壓力垂直于堤面，根據(jù)力的分解知識有，因此，對于同樣大小的水的壓力，坡度平緩的堤面所受橫向水平壓力較小，即；所受豎直向下的壓力較大，即所以對于江河大堤，迎水面坡度緩，水對大堤水平向外的推力小同時豎直向下的力大，有利于增大堤壩基底與堤壩的靜摩擦力，即可以防滑圖2圖4圖3對于水庫大壩受力分析，如圖3所示，根據(jù)液體壓強公式，水庫大壩的擋水面各處承受的壓強

16、跟水深成正比，呈三角形分布，故總水壓力通過壓強的三角形分布距壩底3設(shè)水庫大壩的總重力為，重心在處，為便于分析，設(shè)水庫中水對大壩的總壓力水平向外（大壩外側(cè)），如圖4所示因受水的壓力的作用，壩體會以水庫外側(cè)大壩的壩腳為支點有沿順時針方向傾覆的趨勢，其傾覆力矩為3而大壩依靠自身的重力產(chǎn)生的抗傾覆力矩G把壩體修得沿背水面坡度緩一些，能夠達(dá)到既增大重力，又增大力臂的效果，從而達(dá)到增大抗傾覆力矩G的效果由此可見，在不增加建設(shè)大堤和大壩的土石方，用料及造價相同的前提下，迎水面比背水面緩的江河大堤更牢固，擋水面比背水面陡的水庫大壩更穩(wěn)定第四課 體育中的物理跑的力學(xué)跑是不斷重復(fù)的周期性運動。波動的速率與頻率及波

17、長的關(guān)系如下式：速率=頻率波長 同理，跑的速率與步頻（每秒鐘所跑的步數(shù)）和步長（每跑一步的距離）的關(guān)系如下式：速率=步頻步長 要增大跑的速率，就要設(shè)法增大步頻和步長。例如一短跑者平均步頻為每秒4.6步，平均步長為1.8步，早其平均速率為8.28米秒。如果以此速率跑100米，就要12.秒。 設(shè)有體力相同的A、B兩人，分別采用圖（a）和（b）兩種跑步方式：（a）的起步角較（b）為大，則（a）每跑一步由于把身體升得較高，要費較長時間才能著地跑一下步。這樣，步頻自然較小。另一方面，由于（a）的起步角較大，升高身體的分速度較大而水平向前的分速度較小，故步長就較短。故（a）跑得比（b）為慢。 每跑一步的速

18、度，是由前一步保留下的的速度（慣性）以及下一步有力后所補充的速度的向量和。每跑一步所補充的速度，同由腳向蹬地面而獲得，如圖（c）所示。腳后蹬的力為F，則地面也給人體一個大小等于F的反作用力，人體由于這個力在后蹬時間內(nèi)獲得補充的速度。F與地面的夾角叫做后蹬角。 F可分解為F1和F2兩分力。F1使人獲得水平前進(jìn)的加速茺，而F2則獲得垂直上升的加速度。后蹬角決定F1和F2的分配。后蹬角不應(yīng)過大，否則力量F用在升高身體太大而用在前進(jìn)太小，這就減小了步頻和步長。短跑的后蹬角應(yīng)在5260之間，視體力與技術(shù)而定。 完成后蹬動作之后，人體就向前拋騰一步。接著，另一腿由擺動腿轉(zhuǎn)為支撐腿而著地，如圖（d）所示，這

19、動作叫做前蹬。前蹬地面的力R和地面的夾角叫做前蹬角。人腳受到地面的反作用力和R大小相等而方向相反。前蹬時，應(yīng)腳掌著地，以減小作用力R。 由圖可知，R是斜向后的，會減小前進(jìn)速度。因此，前蹬角宜大，也就是腳掌不要太早著地，要擺至接近身體下方才著地，這就要以減小R向后的分力。為什么短跑要采用蹲踞的姿勢？在桌面上豎立一段木棒，在底部輕輕水平推動，木棍可以直立移動，但如果用力過大，木棒就會向后翻倒。 如（a）圖所求，木棒被推時，它的底部受到兩個力，一是推力P，一是桌面的托力Q。這兩力的合力為F。 如果F通過木棒的重心，木棒就不會發(fā)生傾斜。 反之，如果F不通過重心，木棒就發(fā)生傾斜而向后翻倒，如圖（b）所示

20、。 現(xiàn)在，左手托著木棒使它斜立，突然放手，同時，以右手用力推動木棒底部。若P力大小適合，木棒就不會向后翻倒，能夠向前加速一段路程，如圖（c）報示。 短跑是分秒必爭的徑賽，必須爭取較大的起跑加速度，也就是起跑向前推力P要足夠大。如果直立起距，就會發(fā)生身體后仰志的現(xiàn)象。因此，采用蹲踞的姿勢起跑，使地面（或助跑器）作用于足部的合力F通過人體的重心，如圖（d）所示，人體就不會后仰。在游自由泳時，下肢怎樣獲得推進(jìn)力？由牛頓第三運動定律：作用力與反作用力大小相等而方向相反。 蛙泳時，雙腳向后蹬水，水受到向后的作用力，則人體受到向前的反作用力，這就是人體獲得的推進(jìn)力。但是，在自由泳時，下肢是上下打水，為什么

21、卻獲得向前的推進(jìn)力呢？ 圖中表示人體作自由泳時，下肢在某一時刻的運作：右腳向下打水，左腳向上打水。由圖可見，由于雙腳與水的作用面是傾斜的，故雙腳所受的反作用力P和Q是斜向前的（水所受的作用是向斜向后的）。P的分力為P1和P2，而Q的分力為Q1和Q2。P1和Q1都是向前的分力，也就是下肢獲得的推進(jìn)力。 同樣道理，魚類在水中左右擺尾，卻獲得向前的推進(jìn)力，也是由于向前的分力所致。拔河比賽只是比力氣嗎拔河比賽比的是什么？很多人會說：當(dāng)然是比哪一隊的力氣大嘍！實際上，這個問題并不那么簡單。 根據(jù)牛頓第三定律（即當(dāng)物體甲給物體乙一個作用力時，物體乙必然同時給物體甲一個反作用力，作用力與反作用力大小相等，方

22、向相反，且在同一直線上），對于拔河的兩個隊，甲對乙施加了多大拉力，乙對甲也同時產(chǎn)生一樣大小的拉力?？梢姡p方之間的拉力并不是決定勝負(fù)的因素。對拔河的兩隊進(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，就不會被拉動。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；還有就是隊員的體重越重，對地面的壓力越大，摩擦力也會增大。大人和小孩拔河時，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，在短時間內(nèi)可以對地面產(chǎn)生超過自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助

23、對方的拉力來增大對地面的壓力，等等。其目的都是盡量增大地面對腳底的摩擦力，以奪取比賽的勝利。為什么滑水運動員站在滑板上不會沉下去呢？看到滑水運動員在水面上乘風(fēng)破浪快速滑行時，你有沒有想過，為什么滑水運動員站在滑板上不會沉下去呢？ 原因就在這塊小小的滑板上。你看，滑水運動員在滑水時，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夾角。當(dāng)前面的游艇通過牽繩拖著運動員時，運動員就通過滑板對水面施加了一個斜向下的力。而且，游艇對運動員的牽引力越大，運動員對水面施加的這個力也越大。因為水不易被壓縮，根據(jù)牛頓第三定律（作用力與反作用力定律），水面就會通過滑板反過來對運動員產(chǎn)生一個斜向上的反作用力

24、。這個反作用力在豎直方向的分力等于運動員的重力時，運動員就不會下沉。因此，滑水運動員只要依靠技巧，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，一定見過罰前場直接任意球。這時候，通常是防守方五六個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”。 為什么足球會在空中沿弧線飛行呢？原來，罰“香蕉球”的時候，運動員并不是拔腳踢中足球的中心，而是稍稍偏向一側(cè)，同時用腳背摩擦足球，使球在空氣中前進(jìn)

25、的同時還不斷地旋轉(zhuǎn)。這時，一方面空氣迎著球向后流動，另一方面，由于空氣與球之間的摩擦，球周圍的空氣又會被帶著一起旋轉(zhuǎn)。這樣，球一側(cè)空氣的流動速度加快，而另一側(cè)空氣的流動速度減慢。物理知識告訴我們：氣體的流速越大，壓強越?。ú匠蹋?。由于足球兩側(cè)空氣的流動速度不一樣，它們對足球所產(chǎn)生的壓強也不一樣，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，運動員在削球或拉弧圈球時，球的線路會改變，道理與“香蕉球”一樣。第五課 GPS全球定位系統(tǒng)一、發(fā)展歷史五十年代未，原蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星，美國科學(xué)家在對其的跟蹤研究中，發(fā)現(xiàn)了多普勒頻移現(xiàn)象，并利用該原理促成了多普

26、勒衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)TRANSIT的建成，在軍事和民用方面取得了極大的成功，是導(dǎo)航定位史上的一次飛躍，我國也曾引進(jìn)了多臺多普勒接收機，應(yīng)用于海島聯(lián)測、地球勘探等領(lǐng)域。但由于多普勒衛(wèi)星軌道高度低、信號載波頻率低，軌道精度難以提高，使得定位精度較低，以滿足大地測量或工程測量的要求，更不可能用于天文地球動力學(xué)研究。為了提高衛(wèi)星定位的精度，美國從1973 年開始籌建全球定位系統(tǒng)GPS （Global Positioning System）。在經(jīng)過了方案論證、系統(tǒng)試驗階段后，于1989年開始發(fā)射正式工作衛(wèi)星，并于1994年全部建成，投入使用，歷時20年，耗資200億美元，是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實時三

27、維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。二、基本組成GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間星座部分-GPS衛(wèi)星；地面控制部分-地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分-GPS信號接收機。1. 空間星座部分按目前的方案，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座，高度約2.02萬千米，均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。衛(wèi)星向地面發(fā)射兩個波段的載

28、波信號，載波信號頻率分別為1575.442兆 赫茲（L1波段）和1227.6兆赫茲（L2波段），衛(wèi)星上安裝了精度很高的原子鐘，以確保頻率的穩(wěn)定性，在載波上調(diào)制有表示衛(wèi)星位置 的廣播星歷，用于測距的C/A碼和P碼，以及其它系統(tǒng)信息，能在全球范圍內(nèi)，向任意多用 戶提供高精度的、全天候的、連續(xù)的、實時的三維測速、三維定位和授時。2. 地面控制部分GPS系統(tǒng)的控制部分由設(shè)在美國本土的四個監(jiān)控站、一個上行注入站和一個主控站組成。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設(shè)在范登堡空軍基地，主要任務(wù)是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星

29、鐘改正值。上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地，它的任務(wù)主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把這類導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這個GPS定位器此刻處于我國哪個城市的什么部位？從顯示屏中你還能獲得哪些信息？3. 用戶設(shè)備部分手持式GPS定位器用戶接收機：GPS 接收機能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號， 并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星 到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出用戶接收機所處的三維位置，位置，甚至三維速度和時間。GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于陸

30、地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的接收設(shè)備，即GPS信號接收機。可以在任何時候用GPS信號進(jìn)行導(dǎo)航定位測量。根據(jù)使用目的的不同，用戶要求的GPS信號接收機也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機，產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理、用途、功能等來分類。三、定位原理由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X,Y,Z）?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式

31、進(jìn)行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。（3）雙頻法：在GPS觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠(yuǎn)時（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機。（）其它：其他提高精度技術(shù)：有聯(lián)測定位技術(shù)；偽衛(wèi)星技術(shù)；無碼GPS技術(shù)；G

32、PS測角技術(shù)；精密星歷使用技術(shù)；反SA技術(shù)；GPS/GLONASS組合接收技術(shù)；GPS組合導(dǎo)航技術(shù)等。四、應(yīng)用領(lǐng)域GPS的應(yīng)用領(lǐng)域：（1）民用領(lǐng)域車輛自導(dǎo)航：車船管理調(diào)度在出租車行業(yè)、長途運輸業(yè)、租車服務(wù)業(yè)等將能夠?qū)囕v進(jìn)行跟蹤、調(diào)度管理。在擁擠的停車場、火車調(diào)度場能夠準(zhǔn)確地確定車輛的位置，有效地調(diào)動車輛。，郵遞服務(wù)，民航運輸， 郵遞服務(wù)：對重要的貨物、包裹與信函等進(jìn)行跟蹤、引導(dǎo)與保護(hù)。對貨場物品入庫與出庫的調(diào)度能有效地確定貨物的存放地點，提高出貨效率，增加管理手段、避免積壓。民航運輸：使飛機著陸時駕駛員通過儀表操作對準(zhǔn)跑道。漁業(yè)生產(chǎn)：GPS能滿足漁獵對定位的要求。同時能為捕魚船隊在法律上避免

33、發(fā)生捕魚邊界的糾紛，提高在經(jīng)濟專屬區(qū)的作業(yè)效率。公路水路維護(hù)：能準(zhǔn)確地引導(dǎo)維護(hù)人員調(diào)查需維護(hù)的交通設(shè)施?；鹁⒕?、救護(hù)的應(yīng)急調(diào)遣：提高緊急事件處理部門對火災(zāi)現(xiàn)場、犯罪現(xiàn)場、交通事故現(xiàn)場、交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率。E911：美國通訊委員會（FCC）要求將所有的移動電話安裝無線電定位裝置，以便用戶在通過移動電話向911請求幫助時可找到用戶位置，實現(xiàn)快速援助。GPS將是滿足FCC要求的一種精確、成本低廉的方式。搜索與求援：將更加有效地對在人跡罕至、條件惡劣的航海、登山探險、滑雪、沙漠作業(yè)中失蹤的人員進(jìn)行求援搜索。道路支持：車在路上壞了時，將提高救援車輛找到你的效率。突發(fā)事件臨戰(zhàn)狀態(tài)準(zhǔn)備：如在洪

34、水發(fā)生時，需要快速地為救災(zāi)工作做好準(zhǔn)備，如繪制洪水邊界圖、排洪國界圖、排洪通道、防洪大堤的調(diào)查?？呻S時查找運輸車輛的當(dāng)前位置，可獲得車輛的定位數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。實施跟蹤一個或多個指定的運輸車輛，使它們落在電子地圖的窗口內(nèi)。可設(shè)定跟蹤優(yōu)先級和時間間隔對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。對車輛跟蹤形成直觀的運行軌跡。（2）軍用領(lǐng)域GPS是自動化指揮系統(tǒng)、先進(jìn)武器系統(tǒng)及新的戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)理論的一項關(guān)鍵性基本保障技術(shù)，能為地面車輛、人員以及航空、航海、航天等領(lǐng)域的飛機、船只、潛艇、衛(wèi)星、航天飛機進(jìn)行導(dǎo)航定位；武器發(fā)射、偵察、飛機進(jìn)場著陸、交通管制、搜索營救，戰(zhàn)場部隊、車輛以及單兵定位；精確制導(dǎo)導(dǎo)彈打擊目標(biāo)坐標(biāo)定位及彈道導(dǎo)引。五、

35、GPS系統(tǒng)主要特點1. GPS系統(tǒng)的實時導(dǎo)航定位精度很高。美國在1992年起實行了所謂的SA政策，即降低廣播星歷中衛(wèi)星位置的精度，降低星鐘改正數(shù)的精度，對衛(wèi)星基準(zhǔn)頻率加上高頻的抖動（使偽距和相位的量測精度降低），后又實行了A-S政策，即將P碼改變?yōu)閅碼，即對精密偽距測量進(jìn)一步限制，而美國軍方和特許用戶不受這些政策的影響，但美國為了獲得更大的商業(yè)利益，這些政策終將被取消2. 全球全天候連續(xù)無源。GPS能為全球任何地點或近地空間的各類用戶提供連續(xù)的全天候全球?qū)Ш侥芰ΑＳ脩舨话l(fā)射信號，因而用戶數(shù)量無限。六、GPS的干擾問題GPS信號很弱，易于干擾。一家俄羅斯公司提供的一種4瓦功率的手持GPS干擾機，

36、不到4000美元就買得到。如果從零售電子商店購買部件組裝，花400美元就可以造一個干擾半徑16千米以上的干擾機。伊拉克戰(zhàn)爭開戰(zhàn)之前，美國就已經(jīng)預(yù)料到伊拉克方面會干擾GPS信號。美國其實早已經(jīng)給其GPS炸彈和導(dǎo)彈裝載了抗干擾技術(shù)，使這些GPS導(dǎo)引的武器能夠在干擾的情況下繼續(xù)使用GPS信號；即使GPS信號丟失，這些武器還可以使用自身的其它導(dǎo)引系統(tǒng)如慣性導(dǎo)航、激光制導(dǎo)等，使自己到達(dá)目標(biāo)。第六課 汽車安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理隨著高速公路的發(fā)展和汽車性能的提高，汽車的行駛速度越來越快，特別是由于汽車擁有量的迅速增加，交通越來越擁擠，使得事故更為頻繁，所以汽車的安全性就變得尤為重要。安全氣囊發(fā)展史安全

37、氣囊從1952年就取得了專利，但在應(yīng)用推廣中經(jīng)歷了幾上幾下的波折，足足走過了30多年的漫長路途。直至1984年，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS208)在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開始實施，其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊，同時還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊，自此才確認(rèn)了安全氣囊的作用。如今，這個在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬個產(chǎn)品，種類也發(fā)展為正面氣囊、側(cè)面氣囊、安全氣簾等等。各國生產(chǎn)的中高級轎車，大多數(shù)都裝有安全氣囊，有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在國內(nèi)，隨著CMVDR294碰撞安全法規(guī)的開始實施，國內(nèi)消費者對汽車被動安

38、全性能的要求也越來越高，但目前除了極少數(shù)高級車裝備了側(cè)面氣囊之外，大部分車型還只是安裝了正面氣囊。安全氣囊系統(tǒng)組成駕駛員處的安全氣囊是存放在方向盤襯墊內(nèi)，因此，當(dāng)您看見方向盤上標(biāo)有“SRS”或“Airbag”字樣，就可知此車裝有安全氣囊。安全氣囊系統(tǒng)主要由傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件組成。傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號；氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點火動作，點燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹。氣囊裝在方向盤轂內(nèi)緊靠緩沖墊處，其容量約50至90升不等，做氣囊的布料具有很高的抗拉強度，多以尼龍材質(zhì)制成，折疊起來的表面附有干粉，以防安全氣囊粘著在一起在爆

39、發(fā)時被沖破；為了防止氣體泄漏，氣囊內(nèi)層涂有密封橡膠；同時氣囊設(shè)有安全閥，當(dāng)充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時會自動泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷；氣囊中所用的氣體多是氮氣。安全氣囊的工作原理典型的氣囊系統(tǒng)包括二個組成部分：探測碰撞點火裝置(或稱傳感器)，氣體發(fā)生器的氣囊(或稱氣袋)。當(dāng)傳感器開關(guān)啟動后，控制線路即開始處于工作狀態(tài)，并借著偵測回路來判斷是否真有碰撞發(fā)生。如果訊號是同時來自兩個傳感器的話才會使安全氣囊開始作用。由于汽車的發(fā)電機及蓄電池通常都處于車頭易受損的部位，因此，安全氣囊的控制系統(tǒng)皆具有自備的電源以確保作用的發(fā)揮。在判定施放安全氣囊的條件正確之后，控制回路便會將電流送至點火器，借

40、著瞬時快速加熱，將內(nèi)含的氮化鈉推進(jìn)劑點燃。在近乎爆炸的化學(xué)反應(yīng)快速發(fā)生的同時，會產(chǎn)生大量無害的以氮氣為主的氣體，將氣囊充氣至飽滿的狀態(tài)，并借著強大的沖擊力，氣囊能夠沖開方向盤上的蓋而完全展開，以保護(hù)駕駛者頭部不受傷害。同時在推進(jìn)劑點燃的過程之中，點火器總成中的金屬網(wǎng)罩可冷卻快速膨脹的氣體，隨即氣囊可由設(shè)計好的小排氣口排氣，以發(fā)揮逐漸緩沖功能，并避免在車身仍繼續(xù)移動時阻礙碰撞后的視線。需要特別說明的是，傳感器只有在滿足了一定的條件下才會工作。安全氣囊的傳感器的設(shè)計有很多種，有一部分是采用擺錘或杠桿式開關(guān)，還有的是彈簧負(fù)載的轉(zhuǎn)輪式，此外還有用水銀開關(guān)的產(chǎn)品。但不論感測器開關(guān)型式如何，都必須有足夠的

41、撞擊力才能使得開關(guān)啟動，同時這個撞擊力必須來自正的方向才行。通常這個撞擊力約等于以時速公里至公里左右碰撞固定物所產(chǎn)生的結(jié)果。當(dāng)汽車受到這種高速碰撞時，裝在車前端的碰撞傳感器和裝在汽車中部的安全傳感器，就可檢測到車速突然減速，并將這一信號迅速傳遞給安全氣囊系統(tǒng)的控制電腦，電腦在經(jīng)過分析確認(rèn)之后，才會引爆安全氣囊包內(nèi)的電熱點火器，使氣囊發(fā)生迅速膨脹。據(jù)計算，正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車碰撞后的0.01秒內(nèi)微處理器開始工作，0.03秒內(nèi)點火裝置啟動，0.05秒內(nèi)高壓氣體進(jìn)入氣囊，0.08秒內(nèi)氣囊向外膨脹，0.11秒內(nèi)氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會撞上氣囊?？梢?，氣囊的打開與否與撞擊角度和撞擊速度

42、都有關(guān)，一般來說在汽車翻轉(zhuǎn)、輕微碰撞、側(cè)面碰撞或后面碰撞時，氣囊均不會打開，比如桑塔納2000升級版在車身正面左右各30度以內(nèi)受到重創(chuàng)時才會打開安全氣囊。再有一點，對于撞擊速度而言，安全氣囊系統(tǒng)測定的是撞擊后車輛的減速度，因此，在做安全碰撞實驗時，一般都是讓車筆直地撞在不能移動且不能變形的墻上。安全氣囊的安全性安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在頭部和胸部，防止脆弱的乘客肉體與車身產(chǎn)生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。安全氣囊對于在遭受正面撞擊時，的確能有效保護(hù)乘客，即使未系上安全帶，防撞安全氣囊仍足以有效減低傷害。據(jù)統(tǒng)計，配備安全氣囊的車發(fā)生正面碰撞時，可降低乘客受傷的程度高達(dá)64，甚至在其中有80

43、的乘客未系上安全帶！至于來自側(cè)方及后座的碰撞，則仍有賴于安全帶的功能。此外，氣囊爆發(fā)時的音量大約只有130分貝，在人體可忍受的范圍；氣囊中78的氣體是氮氣，十分安定且不含毒性，對人體無害；爆出時帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起的潤滑粉末，對人體亦無害。萬事都是一把雙刃劍，安全氣囊同樣也有它不安全的一面。據(jù)計算，若汽車以60km的時速行駛，突然的撞擊會令車輛在0.2秒之內(nèi)停下，而氣囊則會以大約300km/h的速度彈出，而由此所產(chǎn)生的撞擊力約有180公斤，這對于頭部、頸部等人體較脆弱的部位就很難承。因此，如果安全氣囊彈出的角度、力度稍有差錯，就有可能釀出一場“悲劇”。安全氣囊在近幾年得到

44、了飛速的發(fā)展，價格大幅度下降，裝備了安全氣囊的轎車也從過去的中高級轎車向中低級轎車發(fā)展。同時，有些轎車前排安裝了乘客用的安全氣囊（即雙安全氣囊規(guī)格），乘客用的安全氣囊與駕車者用的安全氣囊相似，只是氣囊的體積要大些，所需的氣體也多一些而已。進(jìn)入90年代以來，安全氣囊的安全性能已被人們普遍接受，并被視為一種現(xiàn)代化和高檔次的安全裝置。了解安全氣囊的工作原理及注意事宜對我們更好的保護(hù)自己有很重要的作用，但對于駕駛員來說，安全駕駛才是第一位的，這是任何先進(jìn)的安全裝置都無法替代的！ 安全氣囊是怎樣發(fā)明的？安全氣囊為一次性產(chǎn)品每個氣囊只能使用一次，也就是說氣囊只要引爆就不再有下一次保護(hù)的能力，也不能塞回去再

45、使用，引爆后須回廠換一個新的氣囊。在美國，重新裝置一套新氣囊和感應(yīng)系統(tǒng)及整組電腦控制器，一般需要3000美元左右，雖說比較貴，但為了生命安全，這倆錢還是不能省的！安全氣囊需與安全帶配合使用由于氣囊是通過爆發(fā)起作用，而設(shè)計者往往是從大多數(shù)、正常的碰撞模擬試驗中尋找最佳方案，但生活中，每一位乘駕者都有自己乘駕習(xí)慣，這就造成了人與氣囊會有不同的位置關(guān)系，也就決定了氣囊工作的不穩(wěn)定性。因此，要保證安全氣囊真正起到安全的作用，駕乘人員一定要養(yǎng)成良好的駕乘習(xí)慣，保證胸部與方向盤保持一定距離。而最有效的措施就是系好安全帶，安全氣囊只是輔助安全系統(tǒng)，需與安全帶配合使用才能發(fā)揮最大的安全保護(hù)效果。不要在氣囊的前

46、方、上方或近處放置物品注意不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品，因為在緊急時刻這些物品有可能防礙氣囊充氣或被拋射出去，造成更大的危險。在車室內(nèi)安裝收音機、CD機等附件時，要遵照汽車廠的規(guī)定，不要隨意修改屬于安全氣囊系統(tǒng)的零件及線路，否則會影響氣囊工作。何時需要修理氣囊？要注意觀察位于儀表盤上的安全氣囊警告燈。在正常情況下，點火開關(guān)轉(zhuǎn)到“ACC”或“ON”位置時，警告燈會亮大約6秒鐘，進(jìn)行自檢，然后熄滅，若警告燈一直亮，則表明安全氣囊系統(tǒng)有故障，應(yīng)立即進(jìn)行修理。否則，有可能出現(xiàn)氣囊不起作用或誤彈出的情況。第七課 電飯鍋工作原理及保養(yǎng)常識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

47、內(nèi)藏電熱線，這電熱線是由自動開關(guān)控制。主要構(gòu)造如圖所示。 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，可以被永久磁鐵吸引。但當(dāng)升至103時，則失去磁性，不再受永久磁鐵吸引。 當(dāng)按下開關(guān)按鍵，如圖(a)所示。開關(guān)橫桿把磁鐵向上頂貼著感溫軟磁。這時，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，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，壓使接觸點分開，發(fā)熱線就斷電，如圖(b)所示。同時，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)

48、小常識 電飯鍋因其美觀、方便實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，以延長其使用壽命應(yīng)該注意以下幾點：1、使用過后，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，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。第八課 微波爐的工作原理1946年，斯潘

49、瑟還是美國雷聲公司的研究員。一個偶然的機會，他發(fā)現(xiàn)微波溶化了糖果。事實證明，微波輻射能引起食物內(nèi)部的分子振動，從而產(chǎn)生熱量。1947年，第一臺微波爐問世。顧名思義，微波爐就是用微波來煮飯燒菜的。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

50、臟是磁控管。這個叫磁控管的電子管是個微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘振動頻率為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動，劇烈的運動產(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，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一點都不損失。另外，微波還可以消毒殺菌。使用微波爐時，應(yīng)注意

51、不要空燒，因為空燒時，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。微波爐的基本外形和構(gòu)造微波爐的基本結(jié)構(gòu)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。微波碰撞之后也會彈回，為了將微波照到食物上動了不少腦筋。在門上覆蓋有過濾器，這樣微波就不會泄漏到外部。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-

52、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-確保烹飪時通風(fēng)良好；轉(zhuǎn)盤支承-帶動玻璃轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動；玻璃轉(zhuǎn)盤-裝好食物的容器放在轉(zhuǎn)盤上，加熱時轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使食物烹飪均勻；控制板-控制各檔烹飪；爐門開關(guān)-按此開關(guān)，爐門打開。工作原理(1)爐腔。爐腔是一個微波諧振腔，是把微波能變?yōu)闊崮軐κ称愤M(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，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帶動的玻璃轉(zhuǎn)盤，把被加熱食品放在轉(zhuǎn)盤上與轉(zhuǎn)盤一起繞電機軸旋轉(zhuǎn)，使其與爐內(nèi)的高頻電磁場作相對運

53、動，來達(dá)到爐內(nèi)食品均勻加熱的目的。國內(nèi)獨創(chuàng)的自動升降型轉(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組成部分。對它要求很高，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

54、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?？沽鞑凼窃陂T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，微波會被它逆向的反射波抵銷，這樣微波就不會泄漏了。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。抗流槽結(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）公司生產(chǎn)的格蘭仕微波爐所采用的就是國際上最先進(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

55、術(shù)達(dá)到國際先進(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：高壓變壓器次級繞組之后的電路為高壓電路，主要包括磁控管、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。磁控管工作時需要很高的脈動直流陽極電壓和約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。主要包括保險管、熱斷路器保護(hù)開關(guān)、聯(lián)鎖微動開關(guān)、照明燈、定時器及功率分配器開關(guān)、轉(zhuǎn)盤電機

56、、風(fēng)扇電機等。(4) 定時器。微波爐一般有兩種定時方式，即機械式定時和計算機定時?；竟δ苁沁x擇設(shè)定工作時間，設(shè)定時間過后，定時器自動切斷微波爐主電路。(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間（即磁控管斷續(xù)工作時，工作、停止時間的比例），從而達(dá)到調(diào)節(jié)微波爐平均輸出功率的目的。機械控制式一般有36個刻度文件位，而計算機控制式微波爐可有10個調(diào)整檔位。(6) 聯(lián)鎖微動開關(guān)。聯(lián)鎖微動開關(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，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，熱斷路器會立即切斷電源，使微波爐停止工作。使用、維護(hù)上的禁忌一微波爐要放置在通風(fēng)的地方，附近不要有磁性物質(zhì)，以免干擾爐腔內(nèi)磁場的均勻狀態(tài)，使工作效率下降。還要和電視機、收音機離開