智遠(yuǎn)教育初三物理校本課程教材

1、徐州智遠(yuǎn)教育物理校本課程 生活中的物理校 本 課 程 教 材 （物理科）生活中的物理理 智遠(yuǎn)教育編著目 錄第一課、過(guò)山車(chē)中的物理知識(shí)（1）第二課、自行車(chē)中的物理知識(shí)堂教學(xué)（4）第三課、江河大堤與水庫(kù)大壩（11）第四課、體育中的物理（14）第五課、GPS全球定位系統(tǒng)（21）第六課、汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理（29）第七課、電飯鍋工作原理及保養(yǎng)常識(shí)（36）第八課、微波爐的工作原理（39）第九課、激光（48）第十課、磁浮火車(chē)（54）第十一課 、 超聲波的應(yīng)用（57）第十二課 、載人航天三大難題（61）第十三課 、 看照片的藝術(shù)（65）第十四課 、 了解冰箱的構(gòu)造（70）第一課 過(guò)山車(chē)中的物理知

2、識(shí)過(guò)山車(chē)是一項(xiàng)富有刺激性的娛樂(lè)工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無(wú)險(xiǎn)的快感令不少人著迷。如果你對(duì)物理學(xué)感興趣，那幺在乘坐過(guò)山車(chē)的過(guò)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(guò)山車(chē)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(guò)山車(chē)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(jué)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(wú)法親身體驗(yàn)過(guò)山車(chē)帶來(lái)的種種感受，你不妨站在一旁仔細(xì)觀(guān)察過(guò)山車(chē)的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反應(yīng)。      

3、;  在開(kāi)始旅行時(shí)，過(guò)山車(chē)的小列車(chē)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(méi)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(guò)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)碛械哪芰浚怯捎谒母叨群陀梢Ξa(chǎn)生的加速度而來(lái)的。對(duì)過(guò)山車(chē)來(lái)說(shuō)，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(guò)山車(chē)開(kāi)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

4、運(yùn)動(dòng)能。不過(guò)，在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，由于過(guò)山車(chē)的車(chē)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(kāi)始時(shí)的小山丘要低的原因：過(guò)山車(chē)已經(jīng)沒(méi)有上升到像前一個(gè)小山丘那樣的高度所需要的機(jī)械能了。過(guò)山車(chē)最后一節(jié)小車(chē)廂里是過(guò)山車(chē)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(guò)山車(chē)的尾部車(chē)廂最為強(qiáng)烈。因?yàn)樽詈笠还?jié)車(chē)廂通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度比過(guò)山車(chē)頭部的車(chē)廂要快，這是由于引力作用于過(guò)山車(chē)中部的質(zhì)量中心的緣故。這樣，乘坐在最后一節(jié)車(chē)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(jué)，因?yàn)橘|(zhì)量中心正在加速向下。尾部車(chē)廂的車(chē)輪是牢固地扣在軌道上的，否則在

5、到達(dá)頂峰附近時(shí)，小車(chē)廂就可能脫軌甩出去。車(chē)頭部的車(chē)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(guò)高點(diǎn)被引力推動(dòng)。        到達(dá)“瘋狂之圈”時(shí)，沿直線(xiàn)軌道行進(jìn)的過(guò)山車(chē)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(jué)，因?yàn)檫@時(shí)產(chǎn)生了一種表觀(guān)的離心力。事實(shí)上，在環(huán)形軌道上由于鐵軌與過(guò)山車(chē)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(guò)山車(chē)達(dá)到圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，事實(shí)上它會(huì)慢下來(lái)，

6、但如果彎曲的程度較小時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)減弱。一旦過(guò)山車(chē)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(guò)山車(chē)停下來(lái)。減速的快慢是由氣缸來(lái)控制的。第二課 自行車(chē)中的物理知識(shí)自行車(chē)是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N普遍的交通工具，常見(jiàn)的有普通載重自行車(chē)、輕便自行車(chē)、山地自行車(chē)、童車(chē)、賽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，下面分別介紹自行車(chē)的有關(guān)原理和其中涉及到的相關(guān)物理知識(shí)。 （一）自行車(chē)的有關(guān)原理一、 車(chē)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(chē)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(lái)很優(yōu)雅：剎車(chē)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(chē)片產(chǎn)生很大的壓力：前剎片是利用摩擦

7、力使車(chē)輪減速，同時(shí)在接地點(diǎn)產(chǎn)生向后的摩擦力來(lái)使車(chē)體減速以前輪夾式剎車(chē)和傳統(tǒng)后輪軸心的盤(pán)式剎車(chē)來(lái)比較，對(duì)同樣大小的剎車(chē)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(chē)子前進(jìn)，剎車(chē)也是同樣道理：輪軸中央用滾珠軸承加黃油來(lái)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)榍按蠛笮。再M(fèi)力而省時(shí)，可以把車(chē)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：新型自行車(chē)有些裝上油壓避震器，是帕斯卡原理的運(yùn)用二、為何自行車(chē)剛騎動(dòng)時(shí)手把會(huì)不自覺(jué)轉(zhuǎn)動(dòng)？自行車(chē)

8、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(chē)子幾乎靜止時(shí)角動(dòng)量消失了，質(zhì)心要通過(guò)底座(人和車(chē)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(chē)子保持平衡，這點(diǎn)和飛盤(pán)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的比值愈大，可以愈省力，但省力一定較費(fèi)時(shí)，所以車(chē)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(chē)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(chē)原理從運(yùn)動(dòng)學(xué)

9、的角度來(lái)看，急剎車(chē)車(chē)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(chē)子有向前的慣性(人車(chē)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(chē)的情形又如何呢?如果后輪剎死了車(chē)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(chē)的機(jī)會(huì)較少，當(dāng)然若是向前的慣性實(shí)在太大，車(chē)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(chē)最好不要單獨(dú)剎前輪，若只有一個(gè)剎車(chē)系統(tǒng)應(yīng)裝在后輪，當(dāng)然兩輪一起剎車(chē)最理想不論用那一輪剎車(chē)，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(chē)摩擦力比后輪的大所以在機(jī)車(chē)或汽車(chē)上，效果較佳(當(dāng)然也較貴)的碟式剎車(chē)裝在前輪，后

10、輪再裝鼓式剎車(chē)，此即常在汽車(chē)廣告中聽(tīng)到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎車(chē)一定同時(shí)作用，以免翻車(chē)（二）自行車(chē)中的物理知識(shí)圖1和圖2是兩種常見(jiàn)的自行車(chē)，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(lái)分析一下一、力學(xué)知識(shí)1摩擦方面(1)自行車(chē)車(chē)輪胎、車(chē)把套、腳踏板以及剎車(chē)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(chē)軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油，以減小接觸面粗糙程度，來(lái)減小摩擦力(3)所有車(chē)軸處均有滾珠，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來(lái)減小摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)方便(4)剎車(chē)時(shí)，需要纂緊剎車(chē)把，以增大剎車(chē)塊與車(chē)圈之間的壓力，從而增大摩擦力，(5)緊蹬自行車(chē)前

11、進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車(chē)前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車(chē)前進(jìn)的阻力；自行車(chē)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(chē)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(chē)輪胎著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×cm2，當(dāng)一普通的成年人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí)，自行車(chē)對(duì)地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計(jì)算出自行車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)為6.5×104Pa(2)在車(chē)軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來(lái)增大受力面積，減小壓強(qiáng)(3)自行車(chē)的腳踏板做得扁而平，來(lái)增大受力面積，以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)，(4)自行車(chē)的

12、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(chē)的車(chē)座做得扁而平，來(lái)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(chē)的車(chē)把相當(dāng)于一個(gè)輪軸，車(chē)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(chē)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(chē)的飛輪也相當(dāng)于一個(gè)省力的輪軸4杠桿方面：自行車(chē)的剎車(chē)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(chē)前進(jìn)時(shí)，停止蹬自行車(chē)后，自行車(chē)仍然向前走，是由于它有慣性(2)當(dāng)人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí)，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車(chē)，然后再捏緊前剎車(chē)，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

13、出去6能量轉(zhuǎn)化方面(1)當(dāng)人騎自行車(chē)下坡時(shí)，速度越來(lái)越快，是由于下坡時(shí)人和自行車(chē)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人和自行車(chē)的動(dòng)能(2)當(dāng)人騎自行車(chē)上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來(lái)增大人和自行車(chē)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(chē)的車(chē)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(chē)梯自動(dòng)彈起7聲學(xué)方面(1)自行車(chē)的金屬車(chē)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)而引起的8齒輪傳動(dòng)方面(1)線(xiàn)速度和角速度的關(guān)系，如圖5所示，設(shè)齒輪邊緣的線(xiàn)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(chē)輪胎內(nèi)的氣

14、體不能充得太足，是為了防止自行車(chē)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(guò)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(chē)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(xiàn)從任意角度射向尾燈時(shí)，它都能把光“反向射回”，當(dāng)光線(xiàn)射向反光鏡時(shí)，會(huì)使后面的人很容易看到在夜間，當(dāng)汽車(chē)燈光照到它前方的自行車(chē)尾燈上，無(wú)論入射方向如何，反射光都能反射到汽車(chē)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(chē)的司機(jī)觀(guān)察到四、電學(xué)方面在有些自行車(chē)上裝有小

15、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(chē)燈工作，起到一定的照明作用第三課 江河大堤與水庫(kù)大壩一般江河大堤和水庫(kù)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，而水庫(kù)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(kù)大壩都修成上窄下寬無(wú)論是江河大堤，還是水庫(kù)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)越大，水

16、越容易滲進(jìn)壩體把下部修得寬些，就可以延長(zhǎng)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(dòng)堤壩內(nèi)水的壓力總有將大堤向外水平推動(dòng)和將大壩推向下游的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，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）上水對(duì)壩體豎直向下的壓力，因此，可以增強(qiáng)壩體與壩基間的最大靜摩擦力，達(dá)到防止堤壩滑動(dòng)的目的二、為什么江河大堤和水庫(kù)大壩兩邊的坡度陡緩狀況修得恰恰相反對(duì)于兩岸攔水的大堤來(lái)說(shuō)，奔騰的江河水的沖擊力方向朝下游，水對(duì)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(shí)有，因此，對(duì)于同樣大小的水的壓力，坡

17、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(duì)于江河大堤，迎水面坡度緩，水對(duì)大堤水平向外的推力小同時(shí)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(duì)于水庫(kù)大壩受力分析，如圖3所示，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式，水庫(kù)大壩的擋水面各處承受的壓強(qiáng)跟水深成正比，呈三角形分布，故總水壓力通過(guò)壓強(qiáng)的三角形分布距壩底3設(shè)水庫(kù)大壩的總重力為，重心在處，為便于分析，設(shè)水庫(kù)中水對(duì)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(huì)以水庫(kù)外側(cè)大壩的壩腳為支點(diǎn)有沿順時(shí)針?lè)较騼A覆的趨勢(shì)，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

18、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(jiàn)，在不增加建設(shè)大堤和大壩的土石方，用料及造價(jià)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(kù)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(yùn)動(dòng)。波動(dòng)的速率與頻率及波長(zhǎng)的關(guān)系如下式：速率=頻率×波長(zhǎng) 同理，跑的速率與步頻（每秒鐘所跑的步數(shù)）和步長(zhǎng)（每跑一步的距離）的關(guān)系如下式：速率=步頻×步長(zhǎng) 要增大跑的速率，就要設(shè)法增大步頻和步長(zhǎng)。例如一短跑者平均步頻為每秒4.6步，平均步長(zhǎng)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.

19、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(fèi)較長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)就較短。故（a）跑得比（b）為慢。 每跑一步的速度，是由前一步保留下的的速度（慣性）以及下一步有力后所補(bǔ)充的速度的向量和。每跑一步所補(bǔ)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(gè)大小等于F的反作用力，人體由于這個(gè)力在后蹬時(shí)間內(nèi)獲得補(bǔ)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

20、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(guò)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(zhǎng)。短跑的后蹬角應(yīng)在52°60°之間，視體力與技術(shù)而定。 完成后蹬動(dòng)作之后，人體就向前拋騰一步。接著，另一腿由擺動(dòng)腿轉(zhuǎn)為支撐腿而著地，如圖（d）所示，這動(dòng)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(shí)，應(yīng)腳掌著地，以減小作用力R。 由圖可知，R是斜向后的，會(huì)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

21、后的分力。為什么短跑要采用蹲踞的姿勢(shì)？在桌面上豎立一段木棒，在底部輕輕水平推動(dòng)，木棍可以直立移動(dòng)，但如果用力過(guò)大，木棒就會(huì)向后翻倒。 如（a）圖所求，木棒被推時(shí)，它的底部受到兩個(gè)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(guò)木棒的重心，木棒就不會(huì)發(fā)生傾斜。 反之，如果F不通過(guò)重心，木棒就發(fā)生傾斜而向后翻倒，如圖（b）所示。 現(xiàn)在，左手托著木棒使它斜立，突然放手，同時(shí)，以右手用力推動(dòng)木棒底部。若P力大小適合，木棒就不會(huì)向后翻倒，能夠向前加速一段路程，如圖（c）報(bào)示。 短跑是分秒必爭(zhēng)的徑賽，必須爭(zhēng)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(huì)發(fā)生身體后仰志的

22、現(xiàn)象。因此，采用蹲踞的姿勢(shì)起跑，使地面（或助跑器）作用于足部的合力F通過(guò)人體的重心，如圖（d）所示，人體就不會(huì)后仰。在游自由泳時(shí)，下肢怎樣獲得推進(jìn)力？由牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律：作用力與反作用力大小相等而方向相反。 蛙泳時(shí)，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(shí)，下肢是上下打水，為什么卻獲得向前的推進(jìn)力呢？ 圖中表示人體作自由泳時(shí)，下肢在某一時(shí)刻的運(yùn)作：右腳向下打水，左腳向上打水。由圖可見(jiàn)，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

23、都是向前的分力，也就是下肢獲得的推進(jìn)力。 同樣道理，魚(yú)類(lèi)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(huì)說(shuō)：當(dāng)然是比哪一隊(duì)的力氣大嘍！實(shí)際上，這個(gè)問(wèn)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(xiàn)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)甲也同時(shí)產(chǎn)生一樣大小的拉力?？梢?jiàn)，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

24、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(guò)自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助對(duì)方的拉力來(lái)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，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(méi)有想過(guò)，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

25、，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(guò)牽繩拖著運(yùn)動(dòng)員時(shí)，運(yùn)動(dòng)員就通過(guò)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(guò)滑板反過(guò)來(lái)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，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。“香蕉球”的奧秘如果你經(jīng)常觀(guān)看足球比賽的話(huà)，一定見(jiàn)過(guò)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(mén)前組成一

26、道“人墻”，擋住進(jìn)球路線(xiàn)。進(jìn)攻方的主罰隊(duì)員，起腳一記勁射，球繞過(guò)了“人墻”，眼看要偏離球門(mén)飛出，卻又沿弧線(xiàn)拐過(guò)彎來(lái)直入球門(mén)，讓守門(mén)員措手不及，眼睜睜地看著球進(jìn)了大門(mén)。這就是頗為神奇的“香蕉球”。 為什么足球會(huì)在空中沿弧線(xiàn)飛行呢？原來(lái)，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，由于空氣與球之間的摩擦，球周?chē)目諝庥謺?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)越小（伯努利方程）。由于足球兩側(cè)空氣的流動(dòng)速

27、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(xiàn)路會(huì)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(lèi)的第一顆人造地球衛(wèi)星，美國(guó)科學(xué)家在對(duì)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(guó)也曾引進(jìn)了多臺(tái)多普勒接收機(jī)，應(yīng)用于海島聯(lián)測(cè)、地球勘探等領(lǐng)域。但由于多普勒衛(wèi)星軌道高度低、信號(hào)載波頻率低，軌道精度難以提高，使得定位精度較低，以滿(mǎn)

28、足大地測(cè)量或工程測(cè)量的要求，更不可能用于天文地球動(dòng)力學(xué)研究。為了提高衛(wèi)星定位的精度，美國(guó)從1973 年開(kāi)始籌建全球定位系統(tǒng)GPS （Global Positioning System）。在經(jīng)過(guò)了方案論證、系統(tǒng)試驗(yàn)階段后，于1989年開(kāi)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(shí)20年，耗資200億美元，是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(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(hù)設(shè)備部分-GPS信號(hào)接收機(jī)。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

29、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(wàn)千米，均為近圓形軌道，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分，分布在六個(gè)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(shí)間都可觀(guān)測(cè)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(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰ΑＰl(wèi)星向地面發(fā)射兩個(gè)波段的載波信號(hào)，載波信號(hào)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(cè)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

30、任意多用 戶(hù)提供高精度的、全天候的、連續(xù)的、實(shí)時(shí)的三維測(cè)速、三維定位和授時(shí)。2. 地面控制部分GPS系統(tǒng)的控制部分由設(shè)在美國(guó)本土的四個(gè)監(jiān)控站、一個(gè)上行注入站和一個(gè)主控站組成。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀(guān)測(cè)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(duì)GPS衛(wèi)星的全部觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。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(yùn)行至上空時(shí)把這類(lèi)導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這個(gè)GPS定位器此刻處于我國(guó)哪個(gè)城市的什么部位？從顯示屏中你還能獲得哪些信息？3. 用戶(hù)設(shè)備部分手持式GPS定位器用戶(hù)接收機(jī)：GP

31、S 接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)， 并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星 到接收機(jī)天線(xiàn)的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出用戶(hù)接收機(jī)所處的三維位置，位置，甚至三維速度和時(shí)間。GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是一種可供無(wú)數(shù)用戶(hù)共享的信息資源。對(duì)于陸地、海洋和空間的廣大用戶(hù)，只要用戶(hù)擁有能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的接收設(shè)備，即GPS信號(hào)接收機(jī)?？梢栽谌魏螘r(shí)候用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量。根據(jù)使用目的的不同，用戶(hù)要求的GPS信號(hào)接收機(jī)也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠(chǎng)生產(chǎn)GPS接收機(jī)

32、，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(lái)分類(lèi)。三、定位原理由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀(guān)測(cè)中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)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(gè)方程式，解出觀(guān)測(cè)點(diǎn)的位置（X,Y,Z）。考慮到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)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(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀(guān)測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。事實(shí)上，接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時(shí)，接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過(guò)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(guān)測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大

33、氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)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(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀(guān)測(cè)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(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。（）其它：其他提高精度技術(shù)：有聯(lián)測(cè)定位技術(shù)；偽衛(wèi)星技術(shù)；無(wú)碼GPS技術(shù)；GPS測(cè)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(chē)輛自導(dǎo)航：車(chē)船管理調(diào)度在出租車(chē)行業(yè)、長(zhǎng)途運(yùn)輸業(yè)、租車(chē)服務(wù)業(yè)等將能夠?qū)?chē)輛進(jìn)行跟蹤、調(diào)度管理。在擁擠的

34、停車(chē)場(chǎng)、火車(chē)調(diào)度場(chǎng)能夠準(zhǔn)確地確定車(chē)輛的位置，有效地調(diào)動(dòng)車(chē)輛。，郵遞服務(wù)，民航運(yùn)輸， 郵遞服務(wù)：對(duì)重要的貨物、包裹與信函等進(jìn)行跟蹤、引導(dǎo)與保護(hù)。對(duì)貨場(chǎng)物品入庫(kù)與出庫(kù)的調(diào)度能有效地確定貨物的存放地點(diǎn)，提高出貨效率，增加管理手段、避免積壓。民航運(yùn)輸：使飛機(jī)著陸時(shí)駕駛員通過(guò)儀表操作對(duì)準(zhǔn)跑道。漁業(yè)生產(chǎn)：GPS能滿(mǎn)足漁獵對(duì)定位的要求。同時(shí)能為捕魚(yú)船隊(duì)在法律上避免發(fā)生捕魚(yú)邊界的糾紛，提高在經(jīng)濟(jì)專(zhuān)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。火警、警察、救護(hù)的應(yīng)急調(diào)遣：提高緊急事件處理部門(mén)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)、交通事故現(xiàn)場(chǎng)、交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率。E911：美國(guó)通訊委員會(huì)（FC

35、C）要求將所有的移動(dòng)電話(huà)安裝無(wú)線(xiàn)電定位裝置，以便用戶(hù)在通過(guò)移動(dòng)電話(huà)向911請(qǐng)求幫助時(shí)可找到用戶(hù)位置，實(shí)現(xiàn)快速援助。GPS將是滿(mǎn)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(duì)在人跡罕至、條件惡劣的航海、登山探險(xiǎn)、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(chē)在路上壞了時(shí)，將提高救援車(chē)輛找到你的效率。突發(fā)事件臨戰(zhàn)狀態(tài)準(zhǔn)備：如在洪水發(fā)生時(shí)，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(guó)界圖、排洪通道、防洪大堤的調(diào)查。可隨時(shí)查找運(yùn)輸車(chē)輛的當(dāng)前位置，可獲得車(chē)輛的定位數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。實(shí)施跟蹤一個(gè)或多個(gè)指定的運(yùn)輸車(chē)輛，使它們落在電子地圖的窗口內(nèi)?？稍O(shè)定跟蹤優(yōu)先級(jí)和時(shí)間間隔對(duì)

36、目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。對(duì)車(chē)輛跟蹤形成直觀(guān)的運(yùn)行軌跡。（2）軍用領(lǐng)域GPS是自動(dòng)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(xiàng)關(guān)鍵性基本保障技術(shù)，能為地面車(chē)輛、人員以及航空、航海、航天等領(lǐng)域的飛機(jī)、船只、潛艇、衛(wèi)星、航天飛機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航定位；武器發(fā)射、偵察、飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸、交通管制、搜索營(yíng)救，戰(zhàn)場(chǎng)部隊(duì)、車(chē)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、GPS系統(tǒng)主要特點(diǎn)1. GPS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位精度很高。美國(guó)在1992年起實(shí)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(duì)衛(wèi)星基準(zhǔn)頻率加上高頻的抖動(dòng)（使偽距和相位的量測(cè)精度降低），后又實(shí)行了A-S政策，即將P碼改變?yōu)?/p>

37、Y碼，即對(duì)精密偽距測(cè)量進(jìn)一步限制，而美國(guó)軍方和特許用戶(hù)不受這些政策的影響，但美國(guó)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(wú)源。GPS能為全球任何地點(diǎn)或近地空間的各類(lèi)用戶(hù)提供連續(xù)的全天候全球?qū)Ш侥芰?。用?hù)不發(fā)射信號(hào)，因而用戶(hù)數(shù)量無(wú)限。六、GPS的干擾問(wèn)題GPS信號(hào)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(jī)，不到4000美元就買(mǎi)得到。如果從零售電子商店購(gòu)買(mǎi)部件組裝，花400美元就可以造一個(gè)干擾半徑16千米以上的干擾機(jī)。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)戰(zhàn)之前，美國(guó)就已經(jīng)預(yù)料到伊拉克方面會(huì)干擾GPS信號(hào)。美國(guó)其實(shí)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

38、器能夠在干擾的情況下繼續(xù)使用GPS信號(hào)；即使GPS信號(hào)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(chē)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(chē)性能的提高，汽車(chē)的行駛速度越來(lái)越快，特別是由于汽車(chē)擁有量的迅速增加，交通越來(lái)越擁擠，使得事故更為頻繁，所以汽車(chē)的安全性就變得尤為重要。安全氣囊發(fā)展史安全氣囊從1952年就取得了專(zhuān)利，但在應(yīng)用推廣中經(jīng)歷了幾上幾下的波折，足足走過(guò)了30多年的漫長(zhǎng)路途。直至1984年，汽車(chē)碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS208)在美國(guó)經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開(kāi)始實(shí)施，其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車(chē)前排座前均應(yīng)裝

39、備安全氣囊，同時(shí)還要求1998年以后的新轎車(chē)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(gè)在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品，種類(lèi)也發(fā)展為正面氣囊、側(cè)面氣囊、安全氣簾等等。各國(guó)生產(chǎn)的中高級(jí)轎車(chē)，大多數(shù)都裝有安全氣囊，有些轎車(chē)已將安全氣囊列入必裝件。在國(guó)內(nèi)，隨著CMVDR294碰撞安全法規(guī)的開(kāi)始實(shí)施，國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)被動(dòng)安全性能的要求也越來(lái)越高，但目前除了極少數(shù)高級(jí)車(chē)裝備了側(cè)面氣囊之外，大部分車(chē)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(pán)襯墊內(nèi)，因此，當(dāng)您看見(jiàn)方向盤(pán)上標(biāo)有“SRS”或“Airbag”字樣，就可知此車(chē)裝有安全氣囊。安全氣囊系

40、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(chē)程度，傳遞及發(fā)送信號(hào)；氣體發(fā)生器根據(jù)信號(hào)指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作，點(diǎn)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(pán)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(qiáng)度，多以尼龍材質(zhì)制成，折疊起來(lái)的表面附有干粉，以防安全氣囊粘著在一起在爆發(fā)時(shí)被沖破；為了防止氣體泄漏，氣囊內(nèi)層涂有密封橡膠；同時(shí)氣囊設(shè)有安全閥，當(dāng)充氣過(guò)量或囊內(nèi)壓力超過(guò)一定值時(shí)會(huì)自動(dòng)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?dú)?。安全氣囊的工作原理典型的氣囊系統(tǒng)包括二個(gè)組成部分：探測(cè)碰撞點(diǎn)火裝置(或稱(chēng)傳感器

41、)，氣體發(fā)生器的氣囊(或稱(chēng)氣袋)。當(dāng)傳感器開(kāi)關(guān)啟動(dòng)后，控制線(xiàn)路即開(kāi)始處于工作狀態(tài)，并借著偵測(cè)回路來(lái)判斷是否真有碰撞發(fā)生。如果訊號(hào)是同時(shí)來(lái)自?xún)蓚€(gè)傳感器的話(huà)才會(huì)使安全氣囊開(kāi)始作用。由于汽車(chē)的發(fā)電機(jī)及蓄電池通常都處于車(chē)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(huì)將電流送至點(diǎn)火器，借著瞬時(shí)快速加熱，將內(nèi)含的氮化鈉推進(jìn)劑點(diǎn)燃。在近乎爆炸的化學(xué)反應(yīng)快速發(fā)生的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)害的以氮?dú)鉃橹鞯臍怏w，將氣囊充氣至飽滿(mǎn)的狀態(tài)，并借著強(qiáng)大的沖擊力，氣囊能夠沖開(kāi)方向盤(pán)上的蓋而完全展開(kāi)，以保護(hù)駕駛者頭部不受傷害。同時(shí)在推進(jìn)劑點(diǎn)燃的過(guò)程之中，點(diǎn)

42、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(jì)好的小排氣口排氣，以發(fā)揮逐漸緩沖功能，并避免在車(chē)身仍繼續(xù)移動(dòng)時(shí)阻礙碰撞后的視線(xiàn)。需要特別說(shuō)明的是，傳感器只有在滿(mǎn)足了一定的條件下才會(huì)工作。安全氣囊的傳感器的設(shè)計(jì)有很多種，有一部分是采用擺錘或杠桿式開(kāi)關(guān)，還有的是彈簧負(fù)載的轉(zhuǎn)輪式，此外還有用水銀開(kāi)關(guān)的產(chǎn)品。但不論感測(cè)器開(kāi)關(guān)型式如何，都必須有足夠的撞擊力才能使得開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，同時(shí)這個(gè)撞擊力必須來(lái)自正的方向才行。通常這個(gè)撞擊力約等于以時(shí)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(chē)受到這種高速碰撞時(shí)，裝在車(chē)前端的碰撞傳感器和裝在汽車(chē)中部的安全傳感器，就可檢測(cè)到車(chē)速突然減速，并將這一信號(hào)迅速傳遞給安

43、全氣囊系統(tǒng)的控制電腦，電腦在經(jīng)過(guò)分析確認(rèn)之后，才會(huì)引爆安全氣囊包內(nèi)的電熱點(diǎn)火器，使氣囊發(fā)生迅速膨脹。據(jù)計(jì)算，正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車(chē)碰撞后的0.01秒內(nèi)微處理器開(kāi)始工作，0.03秒內(nèi)點(diǎn)火裝置啟動(dòng)，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(chē)者才會(huì)撞上氣囊?？梢?jiàn)，氣囊的打開(kāi)與否與撞擊角度和撞擊速度都有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)在汽車(chē)翻轉(zhuǎn)、輕微碰撞、側(cè)面碰撞或后面碰撞時(shí)，氣囊均不會(huì)打開(kāi)，比如桑塔納2000升級(jí)版在車(chē)身正面左右各30度以?xún)?nèi)受到重創(chuàng)時(shí)才會(huì)打開(kāi)安全氣囊。再有一點(diǎn)，對(duì)于撞擊速度而言，安全氣囊系統(tǒng)測(cè)定的是撞擊后車(chē)輛的減速度，因此，在做安全碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，

44、一般都是讓車(chē)筆直地撞在不能移動(dòng)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(chē)身產(chǎn)生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。安全氣囊對(duì)于在遭受正面撞擊時(shí)，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(jì)，配備安全氣囊的車(chē)發(fā)生正面碰撞時(shí)，可降低乘客受傷的程度高達(dá)64，甚至在其中有80的乘客未系上安全帶！至于來(lái)自側(cè)方及后座的碰撞，則仍有賴(lài)于安全帶的功能。此外，氣囊爆發(fā)時(shí)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?dú)?，十分安定且不含毒性，?duì)人體無(wú)害；爆出時(shí)帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起的潤(rùn)滑粉末，

45、對(duì)人體亦無(wú)害。萬(wàn)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(jì)算，若汽車(chē)以60km的時(shí)速行駛，突然的撞擊會(huì)令車(chē)輛在0.2秒之內(nèi)停下，而氣囊則會(huì)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(duì)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(cuò)，就有可能釀出一場(chǎng)“悲劇”。安全氣囊在近幾年得到了飛速的發(fā)展，價(jià)格大幅度下降，裝備了安全氣囊的轎車(chē)也從過(guò)去的中高級(jí)轎車(chē)向中低級(jí)轎車(chē)發(fā)展。同時(shí)，有些轎車(chē)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(chē)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

46、代以來(lái)，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(duì)我們更好的保護(hù)自己有很重要的作用，但對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，安全駕駛才是第一位的，這是任何先進(jìn)的安全裝置都無(wú)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(gè)氣囊只能使用一次，也就是說(shuō)氣囊只要引爆就不再有下一次保護(hù)的能力，也不能塞回去再使用，引爆后須回廠(chǎng)換一個(gè)新的氣囊。在美國(guó)，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(shuō)比較貴，但為了生命安全，這倆錢(qián)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(guò)爆發(fā)起作用，而設(shè)計(jì)者往往是從大多數(shù)、正常的碰撞

47、模擬試驗(yàn)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(huì)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(pán)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?yàn)樵诰o急時(shí)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(xiǎn)。在車(chē)室內(nèi)安裝收音機(jī)、CD機(jī)等附件時(shí)，要遵照汽車(chē)廠(chǎng)的規(guī)定，不要隨意修改屬于安全氣囊系統(tǒng)的零件及線(xiàn)路，否則會(huì)影響氣囊工

48、作。何時(shí)需要修理氣囊？要注意觀(guān)察位于儀表盤(pán)上的安全氣囊警告燈。在正常情況下，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“ACC”或“ON”位置時(shí)，警告燈會(huì)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(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(xiàn)，這電熱線(xiàn)是由自動(dòng)開(kāi)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(shí)，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(kāi)關(guān)按鍵

49、，如圖(a)所示。開(kāi)關(guān)橫桿把磁鐵向上頂貼著感溫軟磁。這時(shí)，發(fā)熱線(xiàn)接通，開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)，發(fā)熱線(xiàn)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(guān)、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(guò)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

50、形。發(fā)熱盤(pán)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(pán)。 3、內(nèi)鍋可用水洗滌，但外殼及發(fā)熱盤(pán)切忌浸水，只能在切斷電源后用濕布抹凈。4、不宜煮酸、堿類(lèi)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。第八課 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(wèn)世。顧名思義，微波爐就是用微波來(lái)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(wú)線(xiàn)電波

51、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(méi)有辦法吸收或傳導(dǎo)它；微波可以穿過(guò)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(guò)，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(jiàn)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)產(chǎn)生了大量的熱能，于是食物"煮&quo

52、t;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(wú)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?quot;燒"時(shí)，微波的能量無(wú)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(kāi)爐門(mén)，提取食物。

53、60; 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(lái)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(chēng)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(guò)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(mén)上覆蓋有過(guò)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(pán)。關(guān)于轉(zhuǎn)盤(pán)的結(jié)構(gòu)，在下面將更詳細(xì)地做一些了解。門(mén)安全聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)-確保爐門(mén)打開(kāi)，微波爐不能工作，爐門(mén)關(guān)上，微波爐才能工作；視屏窗-有金屬屏蔽層，可透過(guò)網(wǎng)孔觀(guān)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(pán)支承-帶動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)；玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)-裝好食物的容器放在

54、轉(zhuǎn)盤(pán)上，加熱時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，使食物烹飪均勻；控制板-控制各檔烹飪；爐門(mén)開(kāi)關(guān)-按此開(kāi)關(guān)，爐門(mén)打開(kāi)。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(zhuān)門(mén)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(pán)，把被加熱食品放在轉(zhuǎn)盤(pán)上與轉(zhuǎn)盤(pán)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(lái)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(pán)，使得加熱更均勻，烹飪效果更理想。(2) 爐門(mén)：爐門(mén)是食品的進(jìn)出口，也

55、是微波爐爐腔的重要組成部分。對(duì)它要求很高，即要求從門(mén)外可以觀(guān)察到爐腔內(nèi)食品加熱的情況，又不能讓微波泄漏出來(lái)。爐門(mén)由金屬框架和玻璃觀(guān)察窗組成。觀(guān)察窗的玻璃夾層中有一層金屬微孔網(wǎng)，既可透過(guò)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(guò)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(kāi)關(guān)系統(tǒng)由多重安全聯(lián)鎖微動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置組成。爐門(mén)沒(méi)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(wèn)題了。為了防止在微波爐爐門(mén)關(guān)上后微波從爐門(mén)與腔體之間的縫隙中泄漏出來(lái)，在微波爐的爐門(mén)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(mén)封條，能將可能泄漏的少量

56、微波吸收掉?？沽鞑凼窃陂T(mén)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(xiāo)，這樣微波就不會(huì)泄漏了。由于門(mén)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(lái)防止微波泄漏，很少采用硅橡膠門(mén)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(kāi)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(lái)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(mǎn)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