高中物理校本課程《生活中的趣味物理校本課程實(shí)施方案》

1、生活中的趣味物理校本課程實(shí)施方案高一物理 生活中的趣味物理校本課程實(shí)施方案高一物理 一、課程背景 生活是許多自然規(guī)律、社會知識的本源，而知識規(guī)律的作用就在于其來源于生活而又作用于生活，進(jìn)而改變生活。物理作為一門自然科學(xué)在這一方面顯得尤為重要。物理規(guī)律現(xiàn)象可以說處處貫穿于我們的生活中。而長期以來傳統(tǒng)教學(xué)中關(guān)于物理知識的傳授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，因而對生活中的物理現(xiàn)象也就理所當(dāng)然的視而不見了，從而造成了實(shí)際生活與書本知識的脫離，以及探索精神的匱乏。生活中的趣味物理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，促進(jìn)發(fā)展”為宗旨，以生活為對象，以物理探

2、究為方法，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，并會從日常生活中發(fā)現(xiàn)知識、發(fā)掘知識。二、課程目標(biāo)本課程以課改為載體，堅(jiān)持“科研興?！?，走探究式學(xué)習(xí)之路，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)素質(zhì)教育，讓師生與課改共同成長。具體目標(biāo)如下：知識與技能：1、 使學(xué)生帶著物理的眼光走進(jìn)生活，激勵同學(xué)們認(rèn)真研究生活，并在研究過程中積累知識，拓展視野，形成務(wù)實(shí)的探索精神。2、 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。過程與方法：1、 通過提供信息資源，創(chuàng)設(shè)情境，進(jìn)行課

3、堂教學(xué)及課后活動，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理與生活的關(guān)系。2、 掌握探究問題的方法，學(xué)會素材收集整理，學(xué)會原理分析，提高處理信息的能力和解決問題的能力。情感與價(jià)值觀：積極營造探究學(xué)習(xí)的氛圍，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。三、課程內(nèi)容：生活中的趣味物理（高一年級，一學(xué)期，24課時）第一章、趣味物理講座1、步行者和蒸汽機(jī)車的奧秘2、應(yīng)該怎樣跳下行駛著的車?3、電磁列車4、引力有多大？5、在鐵路的彎道處6、失重現(xiàn)象7、假如沒有摩擦8、冰棍和冰激凌9、趣味物理小實(shí)驗(yàn)第二章、科普知識1. 超聲波及其應(yīng)用2. 人造地球衛(wèi)星3. 示波管4. 質(zhì)譜儀5. 晶體二極管6. 失重與宇宙開發(fā)7. 恒星的生命歷程8. 雷達(dá)9. 自行車上的力學(xué)

4、知識10. 潮汐產(chǎn)生的原因11. 日光燈12. 光圈指數(shù)中的規(guī)律13. abs汽車防抱死裝置簡介第三章、我們身邊的物理現(xiàn)象第四章、生活中的物理四、課程實(shí)施1、實(shí)施對象和課時安排本課程在高一年級開設(shè)，將納入課時計(jì)劃，保證師資和時間。實(shí)施過程中做到計(jì)劃落實(shí)，人員落實(shí)，措施落實(shí)，要求實(shí)施教師精心備課，認(rèn)真上課，確保達(dá)到預(yù)期的課程目標(biāo)。2、完善課程的管理機(jī)制，促進(jìn)課程的和諧發(fā)展成立校本課程開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組，具體領(lǐng)導(dǎo)組織、協(xié)調(diào)校本課程的開發(fā)與實(shí)施。根據(jù)課改規(guī)劃，制定學(xué)校校本課程開發(fā)方案，建立相關(guān)的課程管理制度和工作制度，確保課程有序運(yùn)行。3、認(rèn)真編寫生活中的趣味物理校本課程教材按照本校實(shí)際情況，根據(jù)課程實(shí)施

5、方案與細(xì)則，組織老師認(rèn)真撰寫課程設(shè)計(jì)課案，在這基礎(chǔ)上編寫出奔課程的教材。4、加強(qiáng)校本課程、校本教材的科學(xué)研究。就這一課程的開發(fā)實(shí)施，設(shè)立相關(guān)課題，組織教師參與，以提高課程開發(fā)和實(shí)施的能力，提高教師的教科研水平。五、課程評價(jià)加強(qiáng)對校本課程開發(fā)和實(shí)施的評價(jià)，是提高校本課程開發(fā)與實(shí)施質(zhì)量的保證。課程評價(jià)的目的不僅僅是為了考查學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度，更是為了檢驗(yàn)和改進(jìn)校本課程的目標(biāo)和內(nèi)容，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)，改善教學(xué)設(shè)計(jì)，優(yōu)化教學(xué)過程，從而促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展和課程建設(shè)的發(fā)展。1、評價(jià)內(nèi)容：對課程本身的評價(jià)在實(shí)施過程中，分析評價(jià)課程目標(biāo)、內(nèi)容、方法的科學(xué)性、合理性，以便及時調(diào)整。對學(xué)生的評價(jià)不僅要關(guān)注

6、學(xué)生課堂上的學(xué)習(xí)過程，還應(yīng)重視課外活動中能力的體現(xiàn)，尤其是要關(guān)注創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力方面的水平的進(jìn)步和提高。對教師的評價(jià)對教師實(shí)施這一課程的態(tài)度，水平和績效的考核評價(jià)2、評價(jià)主體：主要采用學(xué)生的自我評價(jià)，學(xué)生間的互評，教師評價(jià)多種形式相結(jié)合的評價(jià)模式。3、評價(jià)方式和辦法：把結(jié)果評價(jià)和過程評價(jià)、定性評價(jià)和定量評價(jià)結(jié)合起來。對學(xué)生學(xué)習(xí)的評定，及學(xué)分的認(rèn)定以平時課堂表現(xiàn)+課外活動表現(xiàn)+考試成績的方法進(jìn)行測評。第一章 趣味物理講座生活與每個人都息息相關(guān)，我們通過本課程的開發(fā)實(shí)施盡量使同學(xué)們能走出枯燥的課本，將知識應(yīng)用到生活實(shí)際當(dāng)中，達(dá)到學(xué)以致用的效果。趣味物理講座一步行者和蒸汽機(jī)車的奧秘在實(shí)際生活中常有

7、這種情況，作用力與反作用力是施加在同一物體的不同部位的。肌肉的拉力和機(jī)車汽缸內(nèi)蒸汽的壓力就是被稱為“內(nèi)力”的例子。這種”內(nèi)力”的特點(diǎn)是,它能在物體各個部分相互聯(lián)系的情況下改變物體各部分的相互位置,同時又不會使物體的所有部分產(chǎn)生一個共同的運(yùn)動。射擊的時候火藥產(chǎn)生的氣體向一個方向作用而將子彈推向前方。同時火藥氣體的壓力又向相反的方向作用而使槍體向后運(yùn)動?；鹚帤怏w的壓力作為內(nèi)力不可能使子彈和槍體都向前運(yùn)動。可是,既然內(nèi)力不可能使整個物體位移，那么步行者是怎么行進(jìn)的呢？機(jī)車又是怎樣行駛的呢？如果說步行者是在腳和地面的摩擦力作用下行進(jìn)的，機(jī)車是在車輪和鐵軌的摩擦力作用下行駛的，這并未答出題的根本。當(dāng)然，

8、要讓步行者和機(jī)車運(yùn)動，摩擦力是不可或缺的，眾所周知，在極滑的冰上不能走動，在很滑的鐵軌上（比如結(jié)冰的鐵軌）機(jī)車會，打滑氣也就是說車輪在轉(zhuǎn)，而機(jī)車卻還在原地未動。我們在怎樣理解慣性定律一節(jié)中說過，摩擦力能夠阻止已有的運(yùn)動。那么它又是如何幫助步行者和機(jī)車運(yùn)動起來的呢 ？解釋這個奧秘很簡單，兩個內(nèi)力同時作用不可能使物體產(chǎn)生運(yùn)動，因?yàn)檫@兩個力只能使物體的各個部分離開或靠攏。但是假如有第二個力平衡或削弱了兩個內(nèi)力中的一個力，情況又會怎樣呢？這時候就沒有任何東西會妨礙另一個內(nèi)力推動物體運(yùn)動了。摩擦力就是這第三個力，它減弱了一個內(nèi)力并使物體受另一個內(nèi)力的作用而運(yùn)動。假設(shè)你站在一個很滑的表面，比如站在冰面上，

9、你想走動起來。你用力想把右腳向前移動，此時你身體各部分之間開始有內(nèi)力按照作用力與反作用力相等的規(guī)律發(fā)生作用。這些內(nèi)力很多，但結(jié)果大致是有兩個力作用于你的兩腳，一個力 f1 推動右腳前移，另一個力 f2 與 fi 大小相等且方向相反，它使左腳向后移動。這些力作用的結(jié)果只是使你的兩腳移動，一只向前，另一只向后。而你的身體，或者說得更準(zhǔn)確些，你身體的重心卻仍然停留在原地。假如左腳站在一個粗糙的表面 ( 在腳下的冰 面撒一層沙子 ), 情況就完全不同了。這時作用于左腳的力 f2 被左腳底的摩擦力 f3（完全或部分地）平衡，而作用于右腳的力 fi 推動右腳向前移動，全身的重心也就跟著向前移動。 事實(shí)上我

10、們走路的時候，當(dāng)一只腳前移時它會抬起，這就減小了腳和地板之間的摩擦，同時作用于另一只腳的摩擦力卻會阻止這只腳向后滑動。對于機(jī)車來說情況要復(fù)雜一些，但是問題也可以歸納為作用于機(jī)車主動輪的摩擦力與其中的一個內(nèi)力相平衡，從而使另一個內(nèi)力推動機(jī)車運(yùn)動。趣味物理講座二應(yīng)該怎樣跳下行駛著的車?您向任何人提出這個問題，當(dāng)然都會得到這樣的回答：“根據(jù)慣性定律，順著行駛的方向朝前跳?！蹦环琳埶敿?xì)地解釋一下，為什么這與慣性定律有關(guān)?？梢韵胍姡鶈柕娜碎_始還滿有把握地證明自己的想法；旦即使您不打斷他的話，他也很快就會疑惑不解地停下來，因?yàn)榈贸龅慕Y(jié)論反倒是：正因?yàn)橛袘T性，才恰恰應(yīng)該朝著相反的方向一一逆著行駛的

11、方向朝后跳！實(shí)際上，慣性定律在這里只起次要作用，另有更主要的原因?？墒侨绻雎粤诉@一點(diǎn)，我們真的就會得出應(yīng)該朝后跳，而無論如何不應(yīng)朝前跳的結(jié)論。假如說您必須在車輛行駛時跳下去，這時會發(fā)生什么事呢？當(dāng)我們從行駛中的車輛里跳下時，我們的身體離開車體后，仍然具有車輛的速度（身體因慣性而繼續(xù)運(yùn)動），還會迅速向前沖去。我們向前跳出，當(dāng)然不僅不會抵消這個速度，恰恰相反，還會加大這個速度。只從這個角度看，應(yīng)該朝后跳，而根本不應(yīng)該順著車輛行駛的方向朝前跳。因?yàn)槌筇鴷r，跳躍所產(chǎn)生的速度會把我們的身體因慣性而具有的速度抵消一部分，因此，接觸地面后，使我們的身體前沖跌倒的力量就比較小。但如果真的不得不從行駛的車輛

12、中跳出時，大家還是都會順著行駛的方向朝前跳。這確實(shí)是最佳方法，而且屢試不爽，所以我們必須堅(jiān)決勸告讀者不要從行駛的車輛中朝后跳，放棄檢驗(yàn)其不當(dāng)之處的企圖。 那么，這又是怎么回事呢？剛才的解釋之所以不符合實(shí)際，是因?yàn)樗徽f對了問題的一半。其實(shí)無論朝前跳，還是朝后跳，在兩種情況下我們都有跌倒的危險(xiǎn)，因?yàn)樵陔p腳著地停止運(yùn)動的時候，軀體的上部還在運(yùn)動。這一運(yùn)動的速度，在朝前跳時甚至比朝后跳時還要大。但最重要的是，朝前跳落下要比朝后跳落下安全得多。朝前跳落下時，我們會習(xí)慣性地伸出一只腳（在車速較快時，我們會跑上幾步），這樣來防止跌倒。這個動作是習(xí)慣性的，因?yàn)槲覀兘K生在行走時都這樣做。正如我們從前一節(jié)中得知

13、的那樣，從力學(xué)的觀點(diǎn)看，行走就是我們身體的一系列的前傾動作，而伸腳又防止了傾倒。而在朝后跳落下時，雙腳就無法做出這種補(bǔ)救性動作，因此這時的危險(xiǎn)就大得多。最后，重要的還有，當(dāng)我們真的朝前跳，落下時還要伸出雙臂，摔傷的程度要比以背著地輕得多?？傊瑥能?yán)锍疤^為安全，其原因主要不在于慣性定律，而在于我們自身。很明顯，對于無生物來說這一規(guī)則并不適用：從車?yán)锍胺饺映龅钠孔?，在墜地時比朝相反方向扔出更容易打碎。因此，如果您出于某種原因不得不首先扔出行李然后從車?yán)锾?，那就?yīng)該把行李朝后扔，而自己則朝前跳。有經(jīng)驗(yàn)的人一一電車售票員，鐵路查票員一一往往這樣跳車：往后跳，但面朝行駛方向。這樣做能得到雙重好

14、處：降低我們的身體因慣性而獲得的速度；此外，又防止背部著地跌倒的危險(xiǎn)，因?yàn)樘嚾耸敲娉赡艿沟姆较虻摹Ｈの段锢碇v座三電 磁 列 車在這種電磁鐵路上,車廂的重量被電磁鐵的吸引抵消了,所以是完全沒有重量的。他設(shè)計(jì)的車廂不是在路軌上,也不是在水面上或天空中運(yùn)行的,而是在沒有任何支撐和接觸的情況下懸在無形的,卻強(qiáng)勁的磁力線上奔馳的。懂得了這個工作原理,您就不會大驚小怪了。由于它們受不到一絲摩擦，所以一旦運(yùn)動起來,無需機(jī)車牽引就能依靠慣性保持原有的速度來運(yùn)行。它的運(yùn)行是這樣實(shí)現(xiàn)的。車廂是在一個抽掉了空氣的銅制管道中運(yùn)動的,所以就消除了運(yùn)動的阻力。車廂底部也產(chǎn)生不了摩擦力,因?yàn)檐噹罕浑姶帕移?于是

15、在運(yùn)動時就不同管道壁接觸。為此,在全程的管道上面每隔一段距離就得安裝一塊強(qiáng)力電磁鐵,以吸住在管道中運(yùn)動的鐵制車廂,不使它們跌落。磁鐵磁力的強(qiáng)度應(yīng)恰恰能使這些在管道中行駛的列車廂維系在管道的“天花板”和“地板”之間,不能接觸其中任何一方。電磁鐵把它下面運(yùn)行的車廂向上吸，車廂卻不因此而碰到“天花板”,因?yàn)檫€有重力在向下拉。而未等它在重力的抖動下磁到“地板”,就又被電磁鐵吸了上去就這樣,始終處于電磁力控制之中的列車在其空中做波浪式運(yùn)動，這種運(yùn)動不受摩擦的阻礙,無需動力的供給,就像在宇宙空間運(yùn)行的行星一樣。車廂是什么樣的呢?它像是雪茄狀的大圓筒,每節(jié)高90厘米,長25米。當(dāng)然是密閉的,因?yàn)樗窃谡婵罩?/p>

16、運(yùn)動的。它和潛水艇一樣,內(nèi)有自動清潔空氣的裝置。列車的啟動方法也是絕無僅有的：類似于炮彈的發(fā)射。真的,可以說它就是“發(fā)射”出去的,不過所用的是電磁炮罷了。起動它的車站構(gòu)造具有螺線管的特性,這種螺線管的導(dǎo)線在有電流通過的時候吸引鐵芯。這種吸引異常迅猛,以至在線圈足夠長、電流足夠強(qiáng)的條件下使鐵芯獲得極高的速度。在新式磁力鐵路線上運(yùn)行的列車就是靠這種力量發(fā)動的。由于管道內(nèi)沒有摩擦力,速度不會減小，靠慣性一直前奔,車站的螺線 管斷電后才會停住。下面是設(shè)計(jì)者提出的若干細(xì)節(jié)：1911至1913 年間,我在托姆斯克工藝學(xué)院的物理實(shí)驗(yàn)室用銅管做實(shí)驗(yàn)。我在銅管(直徑為32厘米)安裝上多塊電磁鐵，在電磁鐵下面的支

17、架上放上小車一一那是一節(jié)鐵管,前后都裝有輪子。小車前頭有凸出的“鼻子“,它撞到一塊用沙袋支起的木板時,小車就會停止。小車重10千克。速度約為6 千米/時。由于房間面積和環(huán)形管道長度(這個環(huán)形管線、的直徑為 6.5 米 ) 的限制 , 沒能完成超過這個速度的實(shí)驗(yàn)。但在我完成的原設(shè)計(jì)中,始發(fā)站上的螺線管長度達(dá)到了3 俄里(1 俄里等于 1.067 千米 一一譯者注 ) 。這樣 , 車的速度就很容易達(dá)到每小時 8001000 千米。又因?yàn)楣艿乐袥]有空氣 , 車與地板和天花板之間沒有摩擦 , 所以它在行駛時 不用消耗任何能量。盡管制造這套設(shè)備 , 特別是其中銅管道的費(fèi)用很多 , 可是省去了運(yùn)行 的動力

18、、機(jī)務(wù)、乘務(wù)人員等開銷 , 每千米的運(yùn)營成本不過千分之幾到百分之 l至2 戈比 , 而雙線每晝夜的運(yùn)輸量 , 僅單向就可達(dá) 15000 人或 10000 噸貨物。 現(xiàn)在莫斯科的多家郵局采用了改造后的上述設(shè)裝置,用來轉(zhuǎn)運(yùn)較輕的郵寄品。試行的運(yùn)送路長120 米,運(yùn)行速度為30米/秒。這種電磁郵局的構(gòu)造說明存于列寧格勒公共圖書館,可供讀者借閱。趣味物理講座四引 力 有 多 大 ? 法國著名的天文學(xué)家阿拉哥寫道:“假如不是時時刻刻都有落體現(xiàn)象發(fā)生,我們就會倍感驚異了?！蔽覀兞?xí)慣地認(rèn)為:地球?qū)Φ孛嫔系囊磺形矬w的吸引是自然而普通的現(xiàn)象。但有人對我們說,物體之間也是互相吸引的,我們就不大信服了,因?yàn)樵谌粘Ｉ?/p>

19、活中并沒有見這一種情景呀。那么為什么萬有引力不能經(jīng)常地在我們的日常環(huán)境中表現(xiàn)出來呢？為什么我們覺察不出桌子、西瓜、人體是互相吸引呢？那是因?yàn)樾∥矬w之間的引力太小了。我舉個明顯的例子:相隔兩米站立的兩個人是相互吸引的，不過，這種引力小得很，對中等體重的人只有不到百分之一毫克即兩個人彼此等于一個十萬分之一的砝碼壓在天平盤上的力量,這只有用科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的最靈敏的天平才能測量出來。如此小的力當(dāng)然不能克服我們的腳與地面之間的摩擦力, 使我們邁步。我們?nèi)缛粼谀局频匕迳线~進(jìn)（腳與地板的摩擦力是體重的30%），需用20千克以上的力。百分之一毫克的引力與這個力比較起來簡直太微小了。1毫克是1克的千分之一,而1克又

20、是1千克的千分之一，這樣算來，引力只是我們邁步用力的二十萬萬分之一！我們平常對地球上的物體之間的相互吸引毫無察覺，難道還有什么可奇怪的嗎？假如沒有磨擦，就另當(dāng)別論了。那時即便很小的引力也可以使物體互相接近。但在百分之一毫克引力下,這種接近的速度應(yīng)是非常小的。可以算出,在沒有摩擦的情況下兩個相距兩米的人,在第一小時內(nèi)會彼此相向移動3厘米；在第二小時內(nèi)會再移動9厘米；在第二小時內(nèi)再靠近15厘米。他們的移動會不斷加快,然而要使兩人貼合至少得用5小時。地球上物體之間的引力，在摩擦力不起阻礙作用時還是可以被察覺到的。掛在線上的重物受到地球引力的作用，因此系它的線向下垂直。如若在這個重物附近有另外碩大重物

21、，那么系它的線就會稍微偏離垂直的方向,其指向是地球引力與另外物體的引力（它很?。┑暮狭Φ姆较?。1775 年馬斯基林在蘇格蘭第一次觀測到鉛錘在大山附近偏離垂直線的現(xiàn)象。當(dāng)時這位科學(xué)家是通過比較同座小山的兩側(cè)鉛錘的指向和對星空極指向之間的角度發(fā)現(xiàn)的。后來，又使用有特殊裝置的天平對地球上的物體之間的引力進(jìn)行更完善的實(shí)驗(yàn)，精確地測定出這種引力。質(zhì)量不大的物體之間的引力是很小的。引力與質(zhì)量的乘積成正比。然而有不少的人對這個力估計(jì)得過大。有一位科學(xué)家一一他雖不是物理學(xué)家,卻也是位動物學(xué)家一一曾要我相信:可以常常觀察到海船之間的相互吸引的現(xiàn)象,這就是萬有引力的作用！計(jì)算表明,這跟引力毫無關(guān)系, 因?yàn)閮伤抑亓?/p>

22、都是25000噸的大船,即使相距100米,它們之間的相互引力也不過是100克。如此微小的力自然不能使兩艘船在海中做絲毫位移。質(zhì)量不大的物體間的引力很小，而龐大的天體之間的引力卻就很大了。因此甚至距離我們極為遙遠(yuǎn)的海王星，雖然它是在太陽系邊緣緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆行星，卻對我們地球有1800萬噸引力！ 雖然我們地球離太陽很遠(yuǎn)很遠(yuǎn),但地球也只是因太陽的引力才得以守著自己的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)。假如太 陽的引力突然消失了,地球就沿太空軌道的切線一直朝無限的宇宙空間飛去。趣味物理講座五在 鐵 路 的 彎 道 處一位物理學(xué)家曾這樣描述道：“我坐在火車上當(dāng)它轉(zhuǎn)彎的時候我突然發(fā)現(xiàn)鐵路近旁的樹術(shù)、房屋以及工廠的煙囪都變成傾斜的了

23、?！碑?dāng)火車開得很快時 ,乘坐火車的旅客有時也會看到這種現(xiàn)象。 我們不應(yīng)認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的原因是在彎道外邊的一條鐵軌比里面的一條鋪設(shè)得高一些，因此火車在轉(zhuǎn)彎的弧線上行駛時處于某種傾斜狀態(tài)。假如此時你將頭略探出窗口，不是通過傾斜的窗框來看周圍景物,這種錯覺依然存在。其實(shí),讀者在讀了前面一節(jié)之后,似乎已經(jīng)沒有必要再詳細(xì)解釋這個現(xiàn)象的真正原因了。讀者大概已經(jīng)猜到，當(dāng)火車在彎道上行駛時,車廂里懸掛的懸錘一定處于傾斜的狀態(tài)。這個新的垂直線代替了乘客們原來的垂直線。因此所有原來豎直的東西對于乘客來說都變成傾斜的了。垂直線的新方向從中不難看出。字母p表示重力，字母r表示向心力，合力q是乘客感覺到的重力。車廂內(nèi)

24、的所有物體都會朝這個方向偏斜過去。這個方向與垂直方向之間的夾角可以用公式求出：tan=r/p。力 r 是與 v2/r 成正比的，這里 v 表示火車速度，r 是轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑，力 p 與重力加速度 g 成正比,因此tan= v2/r ：g= v2/rg 。設(shè)火車速度是 18 米/秒（65 千米/小時),轉(zhuǎn)彎處半徑是 600 米，那么:tan= 182 0.055，由此得出 : =3 。6009.8, 我們不可避免地將這個“虛假的垂直” 看作是垂直的，而將真正的垂直方向誤看成是3的傾斜?；疖囆羞M(jìn)在彎道極多的地方時，旅客有時會覺得四周垂直的景物偏斜了 10 。要使火車在轉(zhuǎn)彎時保持平穩(wěn)，在轉(zhuǎn)彎處外邊

25、一側(cè)的鐵軌應(yīng)該鋪設(shè)得比里面一側(cè)的鐵軌高些,高出的數(shù)量應(yīng)根據(jù)新的垂直方向而定。比如，剛才談到的那個轉(zhuǎn)彎處外邊一側(cè)的鐵軌 a 應(yīng)該高出 h，這個 h 應(yīng)該適合下面的式子： h =sin ab 式子中的ab是軌距，大約等于 15 米 :sin=sin3=0.052 。于是 : h =ab sin=1500 0.052 毫米80 毫米這就是說，外邊一側(cè)的鐵軌應(yīng)該鋪設(shè)得比里邊一側(cè)的鐵軌高出 80 毫米。顯然，這個數(shù)值只適合于一定的行車速度，它不能因車速改變而改變。因此在修建鐵路的彎道時一般是根據(jù)最常見的行車速度來設(shè)計(jì)的。趣味物理講座六失 重 現(xiàn) 象“把盛水的器具掄起旋轉(zhuǎn),水不會灑出,即使器具底朝上時也是

26、如此,這是由于旋轉(zhuǎn)的作用”, 兩千年前亞里士多德這樣寫道。這種情景想必大家都不會感到陌生:當(dāng)水桶達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速時,即使處于底朝上的位置時,水也不會潑出來。人們通常是用“離心力”的作用來解釋這種現(xiàn)象的。這種力被想象為一種施加到物體上的,在它作用下物體脫離旋轉(zhuǎn)軸心的力。其實(shí)這種力并不存在:物體脫離旋轉(zhuǎn)軸心，不過是慣性的表現(xiàn),而一切慣性引起的運(yùn)動是沒有力的參與的。在物理學(xué)中,離心力是指旋轉(zhuǎn)的物體對系線的拉力或壓在其曲線軌道的實(shí)在的力量。這種力施加的對象并非運(yùn)動的物體,而是阻止物體做直線運(yùn)動的障礙物拉線和拐彎處的軌道等。摒棄了關(guān)于離心力似是而非的概念, 讓我們來探究一下水桶旋轉(zhuǎn)時什么發(fā)生這種現(xiàn)象。我們

27、先向自己提出這樣一個問題:如果在桶壁上開一個孔,桶中的水流會涌向何方?假如沒有重力,水流會在慣性的作用下說圓周ab的切線ak 涌出。但水流本身有重量,于是,在重力的作用下會沿一條曲線(拋物線)ap 跌落。如果圓周速度達(dá)到一定數(shù)值 , 這條曲線就會處于圓周 ab 的外圍。這股水流顯示出 , 盛在旋轉(zhuǎn)的桶中的水 , 如果沒有桶壁的阻隔會有什么樣的運(yùn)動軌跡?，F(xiàn)在已經(jīng)得知 , 水決不會豎直流下 , 因而就不會從桶內(nèi)灑下。水只在一種情況下從桶里流出 , 那就是桶口朝向與旋轉(zhuǎn)方向相同?，F(xiàn)在您計(jì)算一下 , 在這個實(shí)驗(yàn)中水桶需要多大的轉(zhuǎn)速水才不至從中灑出。這個速度應(yīng)在旋轉(zhuǎn)術(shù)桶的向心力日速度不小于重力加速度時獲

28、得。因 為只有這時才會使涌出來的水流的軌跡落在水桶運(yùn)動圓周軌跡的外圍,這樣,水桶無論轉(zhuǎn)到什么位置,水也不會從桶里灑出。計(jì)算向心加速度 v 的公式是 :v2w = r 公式中的 v 為圓周速度 ,r 為圓形軌跡的半徑。因?yàn)榈厍虮砻娴闹亓铀俣?g =9.8 米 / 秒 2, 所以我們就得出下列不等式 :v2 9.8 r 設(shè) r=70 厘米 , 則 v/0.7 9.8 米 / 秒 =2.6 米 / 秒很容易算出,只要我們牽繩的手每秒轉(zhuǎn)約三分之二圈，就可得到這種圓周速度了,這對我們來說是輕而易舉的事,因而這個實(shí)驗(yàn)可以順利完成。當(dāng)容器繞水平軸轉(zhuǎn)動時,液體會擠壓在容壁上。離心澆鑄技術(shù)利用的就是這種特性。

29、其原理是:比重不均勻的液體會呈現(xiàn)出不同的層次。比重大的成分就遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸,比重小的成分會接近旋轉(zhuǎn)軸。這樣,金屬溶液中含有的氣體就會分離出來,散發(fā)到鑄件中的空白處,避免了在鑄件中形成氣泡。用這種方法鑄成的鑄件比較密實(shí),沒有氣泡。離心澆鑄比普通的壓鑄成本低,也不需使用復(fù)雜的設(shè)備。趣味物理講座七假如沒有摩擦您看 , 我們周圍的摩擦現(xiàn)象可謂林林總總 , 而且有時是出乎意料的。 我們對有些重要的摩擦現(xiàn)象竟然熟視無睹。然而 , 假如我們這個世界突然 沒了摩擦 , 生活中的許多方面就會發(fā)生根本性變化。 法國的物理學(xué)家希洛姆曾對摩擦的作用作過生動的描述 :我們都曾在冰面上行走過,為防止跌倒,我們使出了渾身解數(shù)為

30、穩(wěn)住身體,我們做了不少可笑的動作。這使我們不得不承認(rèn)我們平常所走 路面的質(zhì)地多么優(yōu)良 , 正因?yàn)槿绱?我們才不用吃力地保持身體的平衡。當(dāng)我們騎著自行車小心翼翼地行駛在光滑的路面上或看到馬在柏油路上滑倒時也會這么想。研究類似的現(xiàn)象 , 我們就會了解摩擦的作用了。工程師們千方百計(jì)地消除機(jī)器部件間的摩擦 , 并取得良好的效果。在應(yīng)用力學(xué)中 , 往往將摩擦當(dāng)做最不好的現(xiàn)象 , 這固然不錯,不過這只局限于少數(shù)特殊的領(lǐng)域。除此之外在大多數(shù)情況下,我們則應(yīng)感謝摩擦 , 有了它 , 我們才能安全地行走、坐立和工作 ; 書本和墨水瓶才不會跌落到地上,桌子才不會滑到墻角 , 鋼筆才不會從手中滑脫。摩擦是種普遍存在

31、的現(xiàn)象,它不用招呼,就會自動過來幫助我們,只有少數(shù)例外。摩擦能增加穩(wěn)定度。木工創(chuàng)平了地板 , 目的是使桌椅就能穩(wěn)定在原先安放的位置上。只要輪船不發(fā)生搖晃 , 船中桌子上的杯蓋就很安穩(wěn) , 用不著我們刻意照料。我們再設(shè)想一下完全沒有摩擦將會如何。那時任何物體 , 無論碩大的 石塊或微小的沙粒都會失去相互的支撐 , 于是它們統(tǒng)統(tǒng)會發(fā)生滑動、滾動 , 最后像一攤爛泥一樣平鋪在地上。沒有摩擦 , 地球也會變成一堆爛泥般的 沒有凹凸的球體。我們還可以對希洛姆的描寫做些補(bǔ)充 : 失去摩擦 , 釘子和螺絲會從墻 體上滑落下來 , 我們的手將拿不住東西 , 任何風(fēng)暴和聲響都將永不止息。 到那時我們房間中的回聲

32、將無休止 , 因?yàn)樗趬Ρ陂g來回反射的過程中沒 有收到絲毫削弱。在結(jié)冰的路面上行走時 , 每每會深深地認(rèn)識到摩擦的重要性。我們上 街時遇到這種路面 , 會感到一種無奈 , 會有隨時跌倒的危險(xiǎn) , 下面是報(bào)紙 (1927 年 10 月份 ) 有關(guān)報(bào)道的摘錄 :倫敦 21 日訊 , 由于街道路面冰層甚辱 , 倫敦的街車和電車的行駛嚴(yán)重受阻。另外 , 約有 1400 人跌傷手腳 , 被送往醫(yī)院在海德、公園一帶 , 有三輛汽車和兩輛電車發(fā)生撞車事故 , 引發(fā)汽油爆炸 , 車輛全部被毀“ 巴黎 21 日訊 , 巴黎及其近郊的路面結(jié)冰 , 造成了多起交通事故”不過 , 冰面的摩擦力很小 , 這可以有效地應(yīng)

33、用到技術(shù)上。普通用的雪 撬就是一個實(shí)例。被稱為冰路的運(yùn)輸線則更好地利用了這一點(diǎn) , 經(jīng)由這種 線路把木材從伐木場運(yùn)到鐵路站或轉(zhuǎn)運(yùn)站。在這種路面上 , 兩匹馬就可拉 動載有 7 噸木材的雪撬。趣味物理講座八冰棍和冰激凌 冰棍和冰激凌是世界各國人們都喜歡的止渴解暑食品。當(dāng)你吃到?jīng)鎏鹂煽诘谋骱捅ち钑r，你是否想過，世界上最早制作冰棍和冰激凌的是哪個國家呢？ 我國是冰棍和冰激凌的故鄉(xiāng)。早在3000年以前，我國就有用冰解暑的記載。后來皇宮里就有了用奶和糖制成的冰棍。到了元世祖忽必烈時代（大約700多年前），皇宮里又有了類似現(xiàn)在冰激凌的食品，叫做冰酪。那時，元朝統(tǒng)治者禁止王室以外的人制作冰酪。直到意大利

34、旅行家馬可波羅離華回國前，元世祖才讓人把這種珍品的制作方法教給他。馬可波羅回去后，又把這種制作方法傳給了意大利王室，意大利王室把這種方法保密了約300年，到1533年，法國國王和意大利人結(jié)婚以后，制作冰酪的方法才由意大利傳入法國。1777年美國紐約大街上才有了冰激凌廣告。 我國古代勞動人民的解暑食品是冰核。直到清代，每當(dāng)盛夏到來之際，北京大街上還有人買冬天入窖保存下來的天然冰快冰核。大約在1935年，北京有人想出了“絕招”：先把天然冰放進(jìn)一個大木桶里，加入適量的食鹽，這樣的木桶就成了一個“土冷凍室”。再準(zhǔn)備許多圓柱形小鐵筒，每個小鐵筒里都裝滿加了香料和糖的水，并插上一根木棍。然后把一個個裝滿糖

35、水的小鐵筒放進(jìn)“土冷凍室”大木桶里，封閉起來冷凍。經(jīng)過半小時后，小鐵筒里的糖水就凍結(jié)成了冰棍。由于這種解暑食品很受顧客的歡迎，所以很快就在前門大街出現(xiàn)了專售冰棍的商店。 為什么把食鹽放到天然冰里混合后能使水結(jié)冰呢？這是因?yàn)樵S多純凈物質(zhì)一旦摻入雜質(zhì)，它的凝固點(diǎn)就會降低。放在大木桶里的天然冰，加入適量的食鹽，就會因凝固點(diǎn)降低而融解；冰融解時要從小鐵筒里的水中吸熱，小鐵筒的水就會放熱凍結(jié)成冰。這就是制作冰棍的道理。 當(dāng)然，在現(xiàn)代，人們已經(jīng)能用各種先進(jìn)的制冷設(shè)備來制造冰棍和冰激凌等冷食了。趣味物理講座九趣味物理小實(shí)驗(yàn)活動目的：通過做幾組趣味物理小實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生感到學(xué)習(xí)物理其他并不枯燥，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物

36、理的積極性。活動形式：班級實(shí)驗(yàn)演示活動對象：高一（35）班活動地點(diǎn)：課室活動過程：先就當(dāng)前學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)物理很枯燥的問題引入主題：物理并不枯燥。接下來為學(xué)生演示幾組有趣的物理小實(shí)驗(yàn)，如：一、奇特的杠桿 （1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?認(rèn)識杠桿省力的原理。 （2）實(shí)驗(yàn)器材 約4米長的木桿1根，木支架1個，重約5千克的石塊1塊，桌子1張（桌面略低于木支架）。 （3）實(shí)驗(yàn)過程 取石塊放在桌面上，并讓其13露出桌面，再讓一位同學(xué)拿著木桿一端；用木桿另一端把石塊用力往上挑，這時，石塊被能挑動嗎？仍讓這位同學(xué)拿著木桿一端，再在桌子前面用一個木架支起木桿。然后用木桿另一端頂住石下方，再用手往下按，石塊能被挑動嗎？把支架慢慢移

37、向桌子，并不斷撬動石塊，所用的力是越來越大不是越來越?。堪阎Ъ苈崎_，使之離桌子越來越遠(yuǎn)，并不斷撬動石頭，所用的力是越來越大還是越來越??？ 二、這只氣球會爆炸嗎？ 把一只氣球吹足氣，系緊口子。再用一塊透明膠布（橡皮膏也可）貼在氣球上，拿一根針從貼著透明膠布的地方把氣球扎破。 你想想看：氣球會不會“啪”的一聲爆炸？ 你也許認(rèn)為氣球要爆炸了吧！其實(shí)，氣球不會“啪”的一聲炸掉。在一般情況下，用針扎破氣球，氣球肯定會爆炸；現(xiàn)在的情況不同，你會看到氣從針孔處徐徐冒出來，氣球卻象消了氣的車胎一樣慢慢地癟下去。是什么道理呢？ 原來氣球扎破時，溢出的空氣造成一股壓力，橡皮和膠布對這種壓力的反應(yīng)各不相同。當(dāng)壓

38、縮空氣從氣球扎破的地方?jīng)_出時，橡膠脆而薄，氣球皮一下就被撐破了，同時發(fā)出很大的破裂聲。透明膠帶比較堅(jiān)固，它可以抵住壓縮空氣沖出造成的壓力，所以氣球不會“啪”的一聲爆炸。 這個實(shí)驗(yàn)的原理，已經(jīng)被人們運(yùn)用到了生產(chǎn)實(shí)踐中，防爆車胎就是據(jù)此原理制成的。三、雞蛋的沉浮（1）取一個水槽，倒入多半水槽。（2）取只雞蛋放入水中，見雞蛋沉入水底，此時雞蛋所受到的浮力小于它所受到的重力。（3）向水槽內(nèi)緩緩放入精鹽粉，鹽在水中溶解后，鹽水的密度逐漸增大，達(dá)到一定密度時，可看到雞蛋懸浮于鹽水中。此時雞蛋所受的浮力等于它所受的重力。（4）繼續(xù)向鹽水中加鹽增大其密度，直到雞蛋所受的浮力大于它所受的重力，可以見到雞蛋緩緩上

39、浮，最后漂浮在鹽水面上。 最后，總結(jié)：物理并不枯燥，生活中就有許許多多有趣的物理現(xiàn)象，只是我們沒有發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們所學(xué)的物理知識越豐富，我們將會發(fā)現(xiàn)更多奇特的現(xiàn)象，也一定會被物理的魅力深深吸引。希望通過這節(jié)課，同學(xué)們能夠改善以往對物理的看法，更好的學(xué)習(xí)物理，更加認(rèn)真的對待物理。第二章 科普知識科普知識一超聲波及其應(yīng)用人耳最高只能感覺到大約 20 000 hz 的聲波，頻率更高的聲波就是超聲波了超聲波廣泛地應(yīng)用在多種技術(shù)中 超聲波有兩個特點(diǎn)，一個是能量大，一個是沿直線傳播它的應(yīng)用就是按照這兩個特點(diǎn)展開的 理論研究表明，在振幅相同的情況下，一個物體振動的能量跟振動頻率的二次方成正比超聲波在介質(zhì)中傳播時

40、，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動的頻率很高，因而能量很大在我國北方干燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風(fēng)扇把霧滴吹入室內(nèi)，就可以增加室內(nèi)空氣的濕度這就是超聲波加濕器的原理對于咽喉炎、氣管炎等疾病，藥力很難達(dá)到患病的部位利用加濕器的原理，把藥液霧化，讓病人吸入，能夠增進(jìn)療效利用超聲波的巨大能量還可以把人體內(nèi)的結(jié)石擊碎，金屬零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻煩事如果在放有這些物品的清洗液中通入超聲波，清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢，能夠很快清洗干凈 俗話說“隔墻有耳”，這說明聲波能夠繞過障礙物但是，波長越短，這種繞射現(xiàn)象越不明顯，因此，超聲波基本上是沿直線傳播的，可以定

41、向發(fā)射如果漁船載有水下超聲波發(fā)生器，它旋轉(zhuǎn)著向各個方向發(fā)射超聲波，超聲波遇到魚群會反射回來，漁船探測到反射波就知道魚群的位置了這種儀器叫做聲納聲納也可以用來探測水中的暗礁、敵人的潛艇，測量海水的深度 根據(jù)同樣的道理也可以用超聲波探測金屬、陶瓷混凝土制品，甚至水庫大壩，檢查內(nèi)部是否有氣泡、空洞和裂紋 人體各個內(nèi)臟的表面對超聲波的反射能力是不同的，健康內(nèi)臟和病變內(nèi)臟的反射能力也不一樣平常說的“b超”就是根據(jù)內(nèi)臟反射的超聲波進(jìn)行造影，幫助醫(yī)生分析體內(nèi)的病變 有趣的是，很多動物都有完善的發(fā)射和接收超聲波的器官以昆蟲為食的編幅，視覺很差，飛行中不斷發(fā)出超聲波的脈沖，依靠昆蟲身體的反射波來發(fā)現(xiàn)食物海豚也有

42、完善的“聲納”系統(tǒng)，使它能在混濁的水中準(zhǔn)確地確定遠(yuǎn)處小魚的位置現(xiàn)代的無線電定位器雷達(dá)，質(zhì)量有幾十、幾百、幾千千克，蝙蝠的超聲定位系統(tǒng)只有幾分之一克，而在一些重要性能上，如確定目標(biāo)方位的精確度、抗干擾的能力等都遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)代的無線電定位器深入研究動物身上各種器官的功能和構(gòu)造，將獲得的知識用來改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備和創(chuàng)制新的設(shè)備，這是近幾十年來發(fā)展起來的一門新學(xué)科，叫做仿生學(xué)科普知識二人造地球衛(wèi)星凡火箭、太空航具，或其他人造物體經(jīng)設(shè)計(jì)并置于繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)之軌道上者，均稱為“人造地球衛(wèi)星”。人造衛(wèi)星是牛頓在他principin一書中所擬出來的理想實(shí)驗(yàn)，圖120是從他的書上復(fù)印出來的。從一山頂射出來的子彈，當(dāng)它們的初

43、速度愈快，離山腳的距離就愈遠(yuǎn)。當(dāng)速率足夠高時，它將繞地球作圓周運(yùn)動。人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道為圓形或橢圓形兩種。若使衛(wèi)星沿圓形軌道運(yùn)行，必須注意發(fā)射方向一定要水平，發(fā)射速度必須等于圓軌道速度，如有稍許偏差，必不能成圓形軌道。橢圓軌道對發(fā)射角度與速度無上述限制，但其近地點(diǎn)應(yīng)在300公里以上，遠(yuǎn)地點(diǎn)應(yīng)在2000公里以上。若近地點(diǎn)在300公里以內(nèi)會受稀薄大氣阻力，而使衛(wèi)星失速而墜落。據(jù)測試衛(wèi)星的近地點(diǎn)如在500公里以上，運(yùn)行時間可維持在一年以上。如近地點(diǎn)恰在300公里的高度，則只能維持半月之久。若其近地點(diǎn)只達(dá)160公里，恐運(yùn)行不滿一周，即因大氣阻力而使之墜落。據(jù)資料判定，假定近地點(diǎn)在500公里高

44、度，大約可維持510年，這需要用事實(shí)來判斷。通訊衛(wèi)星火箭、飛彈、太空航具，或其他人造物體被置入繞地球公轉(zhuǎn)之軌道上者，均稱為人造衛(wèi)星。而作為通訊用的衛(wèi)星則稱為“通訊衛(wèi)星”。通訊衛(wèi)星有兩種，被動的和自動的。被動的通訊衛(wèi)星僅僅是一具反射器。播送站向那衛(wèi)星發(fā)射訊號，這訊號被傳送到地面上另一個遙遠(yuǎn)的接收站。自動的通訊衛(wèi)星接收訊號后，把它加強(qiáng)，再把它發(fā)送出去。它們包含有接收、加強(qiáng)和播送的設(shè)備，以特殊的電池或太陽能電池作動力。為了把通訊微波信號，傳送得更遠(yuǎn)，經(jīng)常采用同步通訊衛(wèi)星。所謂同步衛(wèi)星，是指衛(wèi)星經(jīng)發(fā)射后，它與地球某點(diǎn)的相關(guān)位置不變，實(shí)際上這些衛(wèi)星并非在那里靜止不動，因?yàn)橐_(dá)到同步的目的，衛(wèi)星必然要以和

45、地球自轉(zhuǎn)的角速度相同的速度圍繞地球轉(zhuǎn)動。根據(jù)開普勒第三定律，衛(wèi)星繞地球的周期因其平均軌道高度增加而增長。故在某一定高度時可期望致使衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，如此則衛(wèi)星與地球某點(diǎn)之相關(guān)位置可以不變，這個高度大約是35783公里。此種高度的衛(wèi)星稱為同步衛(wèi)星。嚴(yán)格說來，僅是高度這一要求還不夠，而必須又是在赤道面中圓形軌道上的衛(wèi)星才真正能與地球某點(diǎn)相關(guān)位置不變。需要正圓形軌道是根據(jù)開普勒第二定律而來，此定律說明衛(wèi)星在橢圓軌道上時其速度永遠(yuǎn)在改變，在最低點(diǎn)時為最高速，最高點(diǎn)時為最低速，故在橢圓軌道上的同步衛(wèi)星，因?yàn)樗俾什欢ǖ慕Y(jié)果，對地球上某點(diǎn)時而偏東時而偏西。衛(wèi)星在赤道面軌道運(yùn)行時稱之為赤道軌道，如

46、果軌道平面與赤道面成一個角度時，這個同步衛(wèi)星稱之為傾斜同步衛(wèi)星，這時衛(wèi)星對地球上某一點(diǎn)來說會時而偏北時而偏南。以這樣的同步衛(wèi)星作為通訊用的衛(wèi)星就稱之為“同步通訊衛(wèi)星”由于這種衛(wèi)星和地球上的某一地區(qū)處于同步，如果在赤道上空36000公里以外的高處，設(shè)置三顆同步衛(wèi)星，就可以把微波信號傳到全世界的任何地區(qū)?？破罩R三示波管它是陰極射線管的一種。在一個抽成真空的管狀玻璃泡中裝有一系列金屬制的電極。管的一端是陰極。它的外形是一個圓筒，中間有加熱用的燈絲。陰極頂部涂有發(fā)射電子效率高的金屬氧化物，通常是氧化鋇（bao）、氧化鍶（sro）、氧化鈣（cao）的混合物。陰極外面套有中間開小孔的圓筒狀電極，稱為柵極

47、。陰極受熱后發(fā)射的電子就從柵極小孔中出來。相對于陰極來說，柵極上加的是負(fù)電壓。改變柵極和陰極間的負(fù)電壓可以調(diào)節(jié)通過柵極小孔的電子數(shù)，所以通常又稱它為“調(diào)制柵”。調(diào)制柵后面是加速極，它是一個和柵極形狀相似的圓筒。加速極后面是半徑略大的圓柱面狀的電極，稱為第一陽極。第一陽極后面還有一個半徑略小的圓筒狀電極，稱為第二陽極。相對于陰極來說，加速極、第一陽極和第二陽極上加的都是正電壓。調(diào)節(jié)這些極上的電壓就可使從柵極小孔出來的電子加速，并會聚到管軸附近形成很細(xì)的一束電子流，打到管子的熒光屏上。這一段過程稱為電子束的加速和聚焦。陰極、柵極、加速極、第一陽極、第二陽極這五個部分通常用鎳或無磁性不銹鋼制成，并由

48、四根玻璃棒同軸地固定在一起構(gòu)成一個“電子槍”，它專門發(fā)射射向熒光屏的電子束。熒光屏是一塊涂有熒光物質(zhì)的玻璃屏，當(dāng)電子打上去時，就會發(fā)光。采用不同的熒光物質(zhì)可以發(fā)出不同顏色的光，例如用鎢酸鈣（cawo4）可發(fā)藍(lán)光，用錳激活的硅酸鋅（zn2sio4：mn）可發(fā)綠光等。經(jīng)過聚焦的電子束射到熒光屏上時，就在屏上打出一個很小的亮點(diǎn)。在電子槍和熒光屏之間有兩組平板，相互垂直地安置著，分別稱為水平和垂直偏轉(zhuǎn)板。從電子槍出來的電子束在到達(dá)熒光屏之前要穿過這兩組偏轉(zhuǎn)板。改變加在偏轉(zhuǎn)板上的電壓可以使電子的運(yùn)動方向發(fā)生相應(yīng)的變化，從而改變熒光屏上亮點(diǎn)的位置。從屏上亮點(diǎn)的軌跡可以看出加在偏轉(zhuǎn)板上電壓的變化情況。從屏上

49、反回來的電子，則通過管壁上的石墨層匯集到第二陽極而流出管外，和示波管外邊的供電電路構(gòu)成閉合回路，示波管中的電子流就成為整個回路電流的一個組成部分。攝像管電視廣播中，借光感作用的拾像管。攝像管有許多種，但主要工作原理相同。其中一種叫光電攝像管。它包含三個基本部分，即一個鑲嵌板、一個集電環(huán)和一支電子槍。鑲嵌板是用一塊涂了一層絕緣物質(zhì)的金屬板制成的。在絕緣物質(zhì)的表面上，嵌著成千上萬個銀制的小球（即一些小銀圓點(diǎn)），每個小銀球上鍍著一層特別的物質(zhì)，例如銫（光電管材料），所以每一個銀點(diǎn)的作用就像一個小光電管一樣。鑲嵌板是由數(shù)以千萬計(jì)的這樣的小光電管做成的。當(dāng)光線照在這樣一個光電管上，電子便被打出而離開它。

50、光線越強(qiáng)，失去的電子越多。由于電子帶負(fù)電荷，光電管失去電子后，就使它自己帶正電荷了。所以任何投影在鑲嵌板上的圖像，將變成一幅正電荷的分布圖。我們可以說，這圖像已被分裂成大小不同的電荷點(diǎn)子。小光電管所放出的電子，由集電環(huán)收集，移出光電發(fā)像管。電子槍電燈絲及帶小孔的金屬片組成。燈絲用于發(fā)射電子，從燈絲發(fā)出的電子有一部分穿過小孔。成為一條細(xì)如頭發(fā)的電子束，這束電子又被互相垂直的兩套金屬板掃描。在第一對金屬板上加上適當(dāng)?shù)慕蛔冸妷?，使電子束沿上下方向掃描。同理，在與第一對金屬片垂直的第二套金屬片上，加上適當(dāng)?shù)慕蛔冸妷菏闺娮幼笥覓呙?。電子流就這樣從鑲嵌板上的左上角開始掃起。像我們看書一樣，從左到右，自上而

51、下地把整個鑲嵌板全部掃過。這樣掃描的目的，是當(dāng)光線照射時按次序給每個光電管補(bǔ)充電子。假設(shè)有一個光電管失去了1000個電子，它要向構(gòu)成鑲嵌板支架的金屬板吸引1000個電子。但因?yàn)榻饘侔迳系慕^緣物質(zhì)，這1000個電子并不能進(jìn)入光電管。而當(dāng)由電子槍來的電子流補(bǔ)充了光電管，金屬板上那1000個電子又被驅(qū)散。由金屬板上被驅(qū)走的電子形成一電脈沖，這電脈沖與照射到光電管的光線數(shù)量成正比。光線強(qiáng)，電脈沖也強(qiáng)。當(dāng)電子流逐個對每個光電管掃射，電脈沖便快速地一個接著一個。這些電脈沖被增強(qiáng)用以調(diào)制電視載波，就像由無線電微音器來的電脈沖用以調(diào)制無線電載波一樣。合成的電波在電視接收機(jī)中引起電子運(yùn)動，即引起電脈沖。顯象管中

52、的掃描電子束的強(qiáng)弱變化，因此掃描電子束也攜帶了電視訊號，當(dāng)它打到電視顯像管機(jī)的屏幕上時，就使熒光屏再現(xiàn)出電視圖像?？破罩R四質(zhì)譜儀是一種分析各種同位素并測量其質(zhì)量及含量百分比的儀器。當(dāng)一束帶電的原子核通過質(zhì)譜儀中的電場和磁場時，凡其荷質(zhì)比不相等的，便被分開。s1和s2為兩個狹縫，從離子源引出的離子受到施于s1及s2間的電位差，在通過s1到s2的路徑上被加速，成為具有一定速度的離子束，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 的勻強(qiáng)磁場區(qū)。進(jìn)入磁場時的速度由下式 決定。正離子在這一磁場中運(yùn)動時其軌道為半徑為r的圓。當(dāng)離子走過一半圓而抵達(dá)照相底片p時會在它上面留下痕跡。由軌道半徑r=mv/qb（見洛侖茲力），得合并(1

53、)、(2)式，消去v，即得因?yàn)関、b及r可直接測量得到，所以如果我們能夠用其他方法決定離子所帶的電荷q，則由上式便可求出離子的質(zhì)量。我們可以用質(zhì)譜儀將電荷相同而質(zhì)量不同的離子分開?？茖W(xué)家應(yīng)用這種儀器在1920年左右發(fā)現(xiàn)了同種化學(xué)元素的原子其質(zhì)量可以不相同；這些質(zhì)量不同的同一種元素的原子被稱為同位素。湯姆遜首先利用電磁場測定電子的荷質(zhì)比的原理，同樣可運(yùn)用到帶正電的離子，從荷質(zhì)比很容易算出該離子的質(zhì)量。正離子通常帶電量等于一個電子（稱為單電荷離子）。但有時也帶有兩個、三個甚至四個電子電量（稱為多電荷離子）。目前應(yīng)用的質(zhì)譜儀是非常精確的儀器，它不但可以測量出每種同位素之準(zhǔn)確質(zhì)量，并可測定每種同位素在

54、元素中所占的百分比。如將這種儀器略加修改，也可應(yīng)用到同位素分離。質(zhì)譜儀的形式很多，但所應(yīng)用的主要原理及結(jié)構(gòu)卻大同小異。圖3-32所示是一臺現(xiàn)代用質(zhì)譜儀的主要裝置部分。這裝置是在真空中，正離子流自離子源引出經(jīng)過窄隙s進(jìn)入一曲圓形之電場c1c2，調(diào)節(jié)c1c2之間的電壓，可選擇一定能量之正離子，這些正離子隨著電場之形狀彎曲90而進(jìn)入一個半圓形的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向與圖面垂直且指向紙內(nèi)，進(jìn)入磁場之正離子受磁力作用而沿半圓形軌道進(jìn)行。因正離子e/m之大小不同，軌道形成大小不等的半圓。分別落在底片上的不同位置也就是說元素將按其質(zhì)量大小的順序而排列，故稱之為“質(zhì)譜”。如果我們分別測出每種粒子的電流。就能從

55、這些電流大小的比例中，得出該種在離子源中被電離的物質(zhì)的各種同位素的成分比例。它也可以把化合物中的不同物質(zhì)的離子分開和成分分析?？破罩R五晶體二極管亦稱為“半導(dǎo)體二極管”。一種由半導(dǎo)體材料制成的，具有單向?qū)щ娞匦缘膬蓸O器件。早期的半導(dǎo)體二極管是用金屬絲尖端觸在半導(dǎo)體晶片上制成的，稱為點(diǎn)接觸二極管，通常在較高的頻率范圍內(nèi)作檢波、混頻器用。目前大多數(shù)的晶體二極管都是面結(jié)型的，它是由半導(dǎo)體晶片上形成的pn結(jié)組成，或由金屬同半導(dǎo)體接觸組成，可用于整流，檢波、混頻、開關(guān)和穩(wěn)壓等。除一般用途的二極管外，還有一些用于特殊用途，利用特殊原理制成的二極管。例如：（1）肖特基二極管（又稱為金屬-半導(dǎo)體二極管）：用某

56、些金屬和半導(dǎo)體相接觸。在它們的交界面處便會形成一個勢壘區(qū)（通常稱為“表面勢壘”或“肖特基勢壘”），產(chǎn)生整流，檢波作用。在這種二極管中，起導(dǎo)電作用的是熱運(yùn)動能量比較大的那些載流子，所以又叫“熱載流子二極管”。這種二極管比pn結(jié)二極管有更高的使用頻率和開關(guān)速度，噪聲也比較低，但工作電流較小，反向耐壓較低。目前它主要用作微波檢波器和混頻器，已在雷達(dá)接收機(jī)中代替了點(diǎn)接觸二極管；（2）隧道二極管：它是一種具有負(fù)阻特性的半導(dǎo)體二極管。目前主要用摻雜濃度較高的鍺或砷化鎵制成。其電流和電壓間的變化關(guān)系與一般半導(dǎo)體二極管不同。當(dāng)某一個極上加正電壓時，通過管的電流先將隨電壓的增加而很快變大，但在電壓達(dá)到某一值后，

57、忽而變小，小到一定值后又急劇變大；如果所加的電壓與前相反，電流則隨電壓的增加而急劇變大。因?yàn)檫@種變化關(guān)系，只能用量子力學(xué)中的“隧道效應(yīng)”加以說明，故稱隧道二極管。它具有開關(guān)、振蕩、放大等作用，應(yīng)用在電子計(jì)算機(jī)和微波技術(shù)中；（3）變?nèi)荻O管：它是利用pn結(jié)的電容特性來實(shí)現(xiàn)放大、倍頻、調(diào)諧等作用的一種二極管。由于它的結(jié)電容隨外加電壓而顯著變化，所以稱為“變?nèi)荻O管”。制造變?nèi)荻O管所用的半導(dǎo)體材料主要用硅和砷化鎵。在作微波放大時，它的優(yōu)點(diǎn)是具有很低的噪聲；（4）雪崩二極管：亦稱為“碰撞雪崩渡越時間二極管”。是一種在外加電壓作用下可以產(chǎn)生超高頻振蕩的半導(dǎo)體二極管。它的工作原理是：利用pn結(jié)的雪崩擊穿在半導(dǎo)