初中物理校本課程教材《身邊的物理學》

1、初中物理校本課程身邊的物理學第1頁校本課程教材（物理科）JL物理組編著初中物理校本課程身邊的物理學第2頁目 錄第一課、自行車中的物理知識堂教學 - （3 3）第二課、過山車中的物理知識 - （1010）第三課、江河大堤與水庫大壩- （1313）第四課、體育中的物理-（1616）第五課、汽車安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理-（2323）第六課、電飯鍋工作原理及保養(yǎng)常識- （3030）第七課、微波爐的工作原理 - （3333）第八課、了解冰箱的構造 - （4242）初中物理校本課程身邊的物理學第3頁第一課自行車中的物理知識自行車是我們日常生活中一種普遍的交通工具，常見的有普 通載重自行車、輕便自行車、

2、山地自行車、童車、賽車、電動自 行車等.它結構簡單，方便實用，下面分別介紹自行車的有關原 理和其中涉及到的相關物理知識。（一）自行車的有關原理一、車體設計原理A:手把連接前輪的轉向機制是輪 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.E: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.C: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 使車體減初中物理校本課程身邊的物理學第4頁速.以前輪夾式剎車和傳統(tǒng)后初中物理校本課程身邊的物理學第5頁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，

3、會比后者有較大的力矩，效果較佳.D:接地的輪胎也是靠摩擦力使車子前進，剎車也是同樣道 理.E:輪軸中央用滾珠軸承加黃油來減少摩擦， 提高傳動效率.F:踏板是輪軸的運用.G: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.H：后齒輪傳動給后輪是一種作 用力施在軸上的輪軸系統(tǒng).I: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.J: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；當車子幾乎靜止時角動量消

4、失了， 質心要通過底座（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，這點和飛盤轉動時可以保持平穩(wěn)飛行有異曲同工之 妙，但因為轉動不是很完整，方向又一再改變，所以一般不能撐 很久.三、變速原理設前齒輪半徑 a a、后齒輪半徑 b b, a/ba/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/ba/b 調小一點，比初中物理校本課程身邊的物理學第6頁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、剎車原理從運動學的角度來

5、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增大，相對減少后輪的下壓力， 所以翻車的機會較少，當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)應裝在后輪，當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 （當然 也較貴）

6、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 1 和圖 2 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、能量的轉化等力學、熱學及 光學知識，下面具體來分析一下.初中物理校本課程身邊的物理學第7頁一、力學知識1 1 摩擦方面(1)(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)(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)(3)所有車軸處均有滾珠，變滑動摩擦為滾動摩擦

7、，來減小摩 擦，轉動方便.(4)(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)(5)緊蹬自行車前進時，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行 車前進的動力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進的阻 力；自行車靠慣性前進時，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的阻力.2.2. 壓強方面(1)(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=2S=2X10Cm10CmX5cm=1005cm=100Xcm2cm2,當一普通的成年人騎自行車前進時，自 行車對地面ffll輕僵自存車圖2山地自tr車初中物理校本課程身邊的物理學第8頁的壓力大約為F=(

8、500N+150N)=650NF=(500N+150N)=650N，可以計算出自初中物理校本課程身邊的物理學第9頁行車對地面的壓強為 6.56.5X10104Pa.Pa.(2)(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)(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，自行車的內胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一 定時，氣體的質量越大，壓強越大.(5)(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.3.3. 輪軸方面(1)(1)自行車的車把相當于一個輪軸，車把相當 于輪，前軸為軸，是一個省力杠桿，如圖 3 3 所示.(2)(

9、2)自行車的腳踏板與中軸也相當于一個輪 軸，實質為一個省力杠桿.(3)(3)自行車的飛輪也相當于一個省力的輪軸.4.4. 杠桿方面：自行車的剎車把相當于一個省力杠桿.5.5. 慣性方面(1)(1)當人騎自行車前進時，停止蹬自行車后，自行車仍然向前 走，是由于它有慣性.(2)(2)當人騎自行車前進時，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.6.6. 能量轉化方面(1)(1)當人騎自行車下坡時，速度越來越快，是由于下坡時人和圖 3初中物理校本課程身邊的物理學第 8 頁BH6自行車的重力勢能轉化為人和自行車的動能.(2

10、)(2)當人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來增大人和自行車陽 4 4的動能，這樣上坡時動能轉化為重力勢能，能上得更高一些.(3)(3)如圖 4 4 所示，自行車的車梯上掛有一個彈簧，在它彈起時, 彈簧的彈性勢能轉化為動能，車梯自動彈起.7.7. 聲學方面(1)(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)聲是由于汽笛內的 氣體不斷的振動而引起的.8 8 齒輪傳動方面(1)(1)線速度和角速度的關系，如圖 5 5 所 示，設齒輪邊緣的線速度為v,齒輪的半徑 為R,齒輪轉動的角速度為3,則有v= =3R R.、熱學知識在夏天自行車輪胎內的氣體不能充得太足，是為了防止自行

11、 車爆胎，因為對于質量、體積一定的氣體，當溫度越高，壓強越大，當壓強達到一定程度時，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，它的設計很巧妙，組成如圖 6 6 所示，它是由三個 相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用其內表面作 為反射面，這叫角反射器.當有光線從任意角度射向尾燈時，它 都能把光圖5虹色透明覘互咸克角的一塞小平面獄初中物理校本課程身邊的物理學第11頁“反向射回”，當光線射向反光鏡時，會使后面的人很容 易看到.在夜間，當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，其光強遠大于一般的 漫反射光

12、，就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機觀察到.四、電學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12頁初中物理校本課程第二課身邊的物理學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。那種風馳電掣、有驚無險的 快感令不少人著迷。如果你對物理學 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 于理解力學定律。實際上，過山車的 運動包含了許多物理學原理，人們在設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

13、言。這次同物理學打交道不用動腦子，只要收緊你的腹肌，保護好腸胃就行 了，當然，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 仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反 應。在開始旅行時，過山車的小列車初中物理校本課程身邊的物理學第13頁是靠一個機械裝置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 化為動能、又由動能轉化為引力勢能這樣一種不斷轉化的過程構 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

14、速度而來的。對過山車 來說，它的勢能在處于最高點時達到了最大值，也就是當它爬升 到 山丘 的頂峰時最大。當過山車開始下降時，它的勢能就不斷 地減少（因為高度下降了），但它不會消失，而是轉化成了動能， 也就是運動能。不過，在能量的轉化過程中，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 勢能）。這就是為什幺要設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

15、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到和跨越最 高點，從而產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，因為質量中心正在加速向 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，它初中物理校本課程身邊的物理學第14頁的質量中心在“身后”，在短時間內，它雖然處在下降的狀態(tài)， 但是它要 等待 質量中心越過高點被引力推動。到達“瘋狂之圈”時，沿直線軌道行進的過山車突然向上轉 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

16、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。當過山車達到圓形軌道的最 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。初中物理校本課程身邊的物理學第15頁第三課江河大堤與水庫大壩般江河大堤和水庫大壩的橫截面如圖 1 1 甲、乙所示.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

17、 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”.1.1.防水壓根據(jù)液體內部壓強公式戸=p gh可知，堤壩內的水越靠近堤壩 底，水深h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.2.2.防滲漏甲江河圾匚： zg圖 1 1初中物理校本課程身邊的物理學第16頁堤壩下部受水的壓強越大，水越容易滲進壩體.把下部修得寬 些，就可以延長堤壩內水的滲透路徑， 增大滲透阻力， 從而提高 堤壩的防滲透性能.3.3. 防滑動堤壩內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

18、體的重力，也可增大迎水面（擋水面）上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 2 甲、乙所示，水的壓 力垂直于堤面，根據(jù)力的分解知識有，F(xiàn)x=Fsin 0,Fy= Feos 0,因此，對于同樣大小的水的壓力F,坡度平緩的堤 面所受橫向水平壓力較小，即FxVFx;所受豎直向下的壓力 較大，即FyFj.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Fx小.同時豎直向下的力Fy大，有利于

19、增 大堤壩基底與堤壩的靜摩擦力，即可以防滑.甲初中物理校本課程身邊的物理學第17頁圖 3圖 4對于水庫大壩受力分析，如圖 3 3 所示，根據(jù)液體壓強公式p=pgh，水庫大壩的擋水面各處承受的壓強跟水深成正比，呈 三角形分布，故總水壓力通過壓強的三角形分布距壩底H/3 3.設 水庫大壩的總重力為G,重心在O處，為便于分析，設水庫中 水對大壩的總壓力F水平向外（大壩外側），如圖 4 4 所示.因受 水的壓力F的作用，壩體會以水庫外側大壩的壩腳O為支點有沿 順時針方向傾覆的趨勢，其傾覆力矩為MF=FXH/3 3.而大壩 依靠自身的重力G產(chǎn)生的抗傾覆力矩MG=Gd.把壩體修得沿背 水面坡度緩一些，能夠

20、達到既增大重力，又增大力臂d的效果，從而達到增大抗傾覆力矩MG的效果.由此可見，在不增加建設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跑是不斷重復的周期性運動。波動的速率與頻率及波長的關系如下式：速率二頻率X波長初中物理校本課程身邊的物理學第18頁同理，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）的關系如下式：速率二步頻X步長要增大跑的速率，就要設法增大步頻和步長。例如一短跑者平均步頻為每秒 4.64.6 步，平均步長為 1.81.8 步，早其平均速率為 8.288.28米/秒。如

21、果以此速率跑 100100 米，就要 12.12.秒。設有體力相同的A B兩人，分別采用圖（3 3）和（b b）兩種跑 步方式：（a a）的起步角較（b b）為大，則（a 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 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 a）跑得比（b 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，同由腳向蹬地面而初中物理校本課程身邊的物理學第19頁獲得，如圖（c c）所示。腳后蹬的力

22、為 F F,則地 面也給人體一個大小等于 F F的反作用力，人體由于這個力在后蹬 時間內獲得補充的速度。F F 與地面的夾角a叫做后蹬角。F F 可分解為 F Fi和 F F2兩分力。F Fi使人獲得水平前進的加速茺，而 F F2則獲得垂直上升的加速度。后蹬角a決定 F Fi和 F F2的分配。后蹬 角不應過大，否則力量 F F 用在升高身體太大而用在前進太小，這 就減小了步頻和步長。短跑的后蹬角應在 52526060之間，視體 力與技術而定。完成后蹬動作之后，人體就向前拋騰一步。接著，另一腿由 擺動腿轉為支撐腿而著地，如圖（d d）所示，這動作叫做前蹬。前 蹬地面的力 R R 和地面的夾角B

23、叫做前蹬角。人腳受到地面的反作 用力和 R R 大小相等而方向相反。前蹬時，應腳掌著地，以減小作 用力 R R。由圖可知，R R 是斜向后的，會減小前進速度。因此，前蹬角（3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 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。初中物理校本課程身邊的物理學第20頁如（a a）圖所求，木棒被推時，它的底部受到兩個力，一是推 力 P P, 是桌面的托力 Q Q 這兩力的合力為 F F。如果 F F 通過木棒的重心，木棒就不會發(fā)生傾斜。反之，

24、如果 F F 不通過重心，木棒就發(fā)生傾斜而向后翻倒，如 圖（b b）所示?，F(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 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 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 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 F 通過人體的重心，如圖（d d）所示，人體就不會 后仰。在游自由泳時，下肢怎樣獲得推進力？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。初中物理校本課

25、程身邊的物理學第21頁蛙泳時，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力。但是，在自由泳時,下肢是上下打水，為什么卻獲得向前的推進力呢？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 P 和 Q Q 是斜向前的（水所受的作用 是向斜向后的）。P P 的分力為 P Pi和 P P2，而 Q Q 的分力為 Q Q 和 Q Q。P Pi和 Q Q 都是向前的分力，也就是下肢獲得的推進力。同樣道理，魚類在水中左右擺尾，卻獲得向前的推進力，也 是由于向前的分力所致。拔河

26、比賽只是比力氣嗎拔河比賽比的是什么？很多人會說：當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（即當物體甲給物體乙一個作用力時，物 體乙必然初中物理校本課程身邊的物理學第22頁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。 可見， 雙 方之間的拉力并不是決定勝負的因素。對拔河的兩隊進行受力分 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的關鍵。首 先，穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，能夠增大摩擦系數(shù)，使

27、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，關鍵就是由于大 人的體重比小孩大。另外，在拔河比賽中，勝負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

28、向前用力蹬滑板，使滑板和水面有一個 夾角。當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初中物理校本課程身邊的物理學第23頁越大。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。 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

29、球門前組成一道“人墻”，擋住進球路線。進攻方的主罰隊員，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， 同時用腳背摩擦足球，使球在空氣中前進的同時還不斷地旋轉。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。這樣，球一側空 氣的流動速度加快，而另一側空氣的流動速度減慢。 物理知識告 訴我們： 氣體的流速越大， 壓強越小 （

30、伯努利方程） 。由于足球 兩側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轉彎 了。初中物理校本課程身邊的物理學第24頁乒乓球中，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)展史安全氣囊從 19521952 年就取得了專利，但在應用推廣中經(jīng)歷了幾 上幾下的波折，足足走過了 3030 多年的漫長路途。直至

31、 19841984 年, 汽車碰撞安全標準（FMVSS208FMVSS208 在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認 可并開始實施，其中規(guī)定從 19951995 年 9 9 月 1 1 日以后制造的轎車前排 座前均應裝備安全氣囊，同時還要求 19981998 年以后的新轎車都裝備 駕駛者和乘客用的安全氣囊，自此才確認了安全氣囊的作用。如 今，這個在當年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉為千百萬個產(chǎn)品，種類也 發(fā)展為正面氣囊、側面氣囊、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，隨著 CMVDR29CMVDR29 碰撞安全法規(guī)的開始實施，國內消費 者對汽車被動安

32、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)組成初中物理校本課程身邊的物理學第25頁駕駛員處的安全氣囊是存放在方向 盤襯墊內，因此，當您看見方向盤上標有 “SRSSRS 或“ AirbagAirbag ”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緊靠緩沖墊處，其容量約5050至 9090 升不等，做氣囊的布料

33、具有很高的抗拉強度， 多以尼龍材質 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 發(fā)時被沖破；為了防止氣體泄漏，氣囊內層涂有密封橡膠；同時 氣囊設有安全閥，當充氣過量或囊內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）。當傳感器開關啟動后， 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

34、囊的控制系統(tǒng)初中物理校本課程身邊的物理學第26頁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，借著瞬時快速加熱，將內含的氮化鈉推進劑點 燃。在近乎爆炸的化學反應快速發(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，以保護駕駛者頭 部不受傷害。同時在推進劑點燃的過程之中， 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

35、件下才會 工作。安全氣囊的傳感器的設計有很多種，有一部分是采用擺錘 或杠桿式開關，還有的是彈簧負載的轉輪式，此外還有用水銀開 關的產(chǎn)品。但不論感測器開關型式如何，都必須有足夠的撞擊力 才能使得開關啟動，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25公里至50公里左右碰撞固定物 所產(chǎn)生的結果。當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)過初中物理校本課程身邊的物理學第27頁分析確認之后，才會引爆安全氣囊包內的電熱點火器，使氣囊發(fā) 生迅速膨脹。據(jù)計算，正規(guī)的安全

36、氣囊必須在 發(fā)生汽車碰撞后的 0.010.01 秒內微處理器開始工作，0.030.03 秒內點火裝置啟 動，0.050.05 秒內高壓氣體進入氣囊， 0.080.08 秒內氣囊向外膨脹，0.110.11 秒內氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會撞上氣囊可見，氣囊的打開與否與撞擊角度和撞擊速度都有關，一般 來說在汽車翻轉、輕微碰撞、側面碰撞或后面碰撞時，氣囊均不 會打開，比如桑塔納 20002000 升級版在車身正面左右各 3030 度以內受 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

37、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6464%，甚至在其中有 8080%的乘客未系上安全帶！至于來自側方及后座的碰撞， 則仍有初中物理校本課程身邊的物理學第28頁賴于安全帶的功能。此外，氣囊爆發(fā)時的音量大約只有 130130 分貝，在人體可忍受 的范圍；氣囊中 7878%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

38、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 60km60km 的時速行駛，突然的撞擊會令車輛在 0.20.2 秒之內停下，而氣囊則會以大約 300km/h300km/h 的速度彈出，而由此所 產(chǎn)生的撞擊力約有 18180 0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

39、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。進入 9090 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，這是任何先進的安全裝置都無法替代的！ 安全氣囊是怎樣發(fā)明的？初中物理校本課程身邊的物理學第29頁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 一次保護的能力， 也不能塞回去再使用， 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

40、系統(tǒng)及整組電腦控 制器，一般需要 30003000 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 有自己乘駕習慣，這就造成了人與氣囊會有不同的位置關系， 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 保護效果。不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品注意不

41、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。在車室內安裝收音機、CDCD 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？初中物理校本課程身邊的物理學第30頁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, 點火開關轉到“ ACCACC 或“ONON 位置時，警告燈會亮大約 6 6 秒鐘, 進行自檢，然后熄滅， 若警告燈一直亮， 則表明安全氣囊系統(tǒng)有 故障， 應立即進行修理。否則，有可能出現(xiàn)氣囊不起作用或誤彈 出的情況。初中物理校本課程身邊的物理學第31

42、頁第六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，在鋁質鍋的底部煮飯。發(fā)熱板內藏電熱線，這電熱線是由自動開關控制。主要構造如圖所示。發(fā)熱板的中央有一圓孔，孔內有一感溫軟磁，它借著彈簧向 上頂貼著鍋底。這是一種純鐵氧體。它在 100100C或以下時，可以 被永久磁鐵吸引。但當升至 103103C時，則失去磁性，不再受永久 磁鐵吸引。當按下開關按鍵，如圖（a a）所示。開關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。初中物理校本課程身邊的物理學第32頁當鍋內的飯沸騰后，鍋內的水就漸漸減少。當水開始蒸干， 鍋內的溫度就由 100100C上升。當升至 103103C時，

43、感溫軟磁就不受磁 鐵吸引，開關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 b）所示。同時，接通另一保溫電 路（圖中略去），保持飯的溫度在 7070C左右。保養(yǎng)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該注意以下幾點：I初中物理校本課程身邊的物理學第33頁1 1、使用過后，內鍋經(jīng)洗滌后，外表的水必須揩干后再放入 電飯鍋內。2 2、鍋底部應避免碰撞變形。發(fā)熱盤與內鍋之間必須保持清 潔，切忌飯粒掉入影響熱效率甚至損壞發(fā)熱盤。3 3、 內鍋可用水洗滌，但外殼及發(fā)熱

44、盤切忌浸水，只能在切 斷電源后用濕布抹凈。4 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 5、使用時，應將蒸煮的食物先放入鍋內，蓋上蓋，再插上 電源插頭；取出食物之前應先將電源插頭拔下，以確保安全。初中物理校本課程身邊的物理學第34頁第七課微波爐的工作原理19461946 年，斯潘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 引起食物內部的分子振動，從 而產(chǎn)生熱量。19471947 年，第一顧名思義，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

45、屬就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸 收或傳導它；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 24.524.5 億次的微波。這種肉眼看不見的微波，能穿透臺微波爐問世。初中物理校本課程身邊的物理學第35頁食物達 5cm5cm 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

46、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入食物內部的。 而用微波爐烹飪，熱量則是直接深入食物內部，所以烹飪速度比 其它爐灶快 4 4 至 1010 倍，熱效率高達 80%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味。比如，用微波爐煮青豌豆，幾乎可以使維生素C C點都不損失。另外，微波還可以消毒殺菌。使用微波爐時，應注意不要空 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，提取食微

47、波爐的基本結構讓我們來研究一下微波爐 的內部構造吧。在微波爐的內 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 過波導管送入內部。內壁由金屬制成。微波碰撞之后也用卻茹微波爐的基本外形和構造初中物理校本課程身邊的物理學第36頁會彈回， 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盤。關于轉盤 的結構，在下面將更詳細地做一些了解。1門安全聯(lián)鎖開關-確保爐門打開，微波爐不能工作，爐門 關上，微波爐才能工作；2視屏窗-有金屬屏蔽層，可透過網(wǎng)孔觀察食物的烹飪情況；3通風口 -確保烹飪時通風良好；4轉盤支承

48、-帶動玻璃轉盤轉動；5玻璃轉盤-裝好食物的容器放在轉盤上，加熱時轉盤轉動, 使食物烹飪均勻；6控制板-控制各檔烹飪；7爐門開關-按此開關，爐門打開。工作原理(1)(1)爐腔。爐腔是一個微波諧振腔，是把微波能變?yōu)闊崮軐κ?品進行加熱的空間。為了使爐腔內的食物均勻加熱，微波爐爐腔 內設有專門的裝置。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 帶動的玻璃轉盤，把被加熱食品放在轉盤上與轉盤一起繞電機軸 旋轉，使其與爐內的高頻電磁場作相初中物理校本課程身邊的物理學第37頁對運動，來達到爐內食品

49、均 勻加熱的目的。國內獨創(chuàng)的自動升降型轉盤，使得加熱更均勻， 烹飪效果更理想。(2)(2)爐門：爐門是食品的進出口，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，微波爐的開關系統(tǒng)由多重安全聯(lián)鎖微 動開關裝置組成。爐門沒有關好，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上后微波

50、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構，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內設置的一條異型槽結構，它具有引導 微波反轉相位的作用。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構來防止微波泄漏，很少采用硅橡 膠門封條?？沽鞑劢Y構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。初中物理校本課程身邊的物理學第38頁廣東格蘭仕企業(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的抗流槽結構和

51、生產(chǎn)工藝，加 上其開發(fā)研制的多重防微波泄漏技術，使微波泄漏控制技術達到 國際先進水平。(3)(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)(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)(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 3 34V4V 的陰極電壓。由高壓變壓器及高壓電容器、高壓二極管構 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)(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

52、路，也包括了控制電路。主要包括保險管、 熱斷路器保護開關、聯(lián)鎖微動開關、照明燈、定時器及功率分配 器開關、轉盤電機、風扇電機等。(4)(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擇設定工作時間，設定時間過后，定 時器自動切斷微波爐主電路。(5)(5) 功率分配器。功率分配器用來調節(jié)磁控管的平均工作時 間(即初中物理校本課程身邊的物理學第39頁磁控管斷續(xù)工作時， 工作 、 停止 時間的比例)，從而 達到調節(jié)微波爐平均輸出功率的目的。機械控制式一般有 3 36 6 個 刻度文件位，而計算機控制式微波爐可有 1010 個調整檔位。(6)(6) 聯(lián)鎖微動開關。聯(lián)鎖

53、微動開關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。當爐門未關閉好或爐門打開時，斷開電路， 使微波爐停止工作。(7)(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、維護上的禁忌一微波爐要放置在通風的地方，附近不要有磁性物質，以 免干擾爐腔內磁場的均勻狀態(tài)，使工作效率下降。還要和電視機、 收音機離開一定的距離，否則會影響視、聽效果。二爐內未放烹飪食品時，不要通電工作。不可使微波爐空載運行，否則會損壞磁控管，為防止一時疏忽而造成空載運行， 可在爐腔

54、內置一盛水的玻璃杯。三凡金屬的餐具，竹器、塑料、漆器等不耐熱的容器，有 凹凸狀的玻璃制品，均不宜在微波爐中使用。瓷制碗碟不能鑲有 金、銀花邊。初中物理校本課程身邊的物理學第40頁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。四微波爐的加熱時間要視材料及用量而定， 還和食物新鮮 程度、含水量有關。由于各種食物加熱時間不一，故在不能肯定 食物所需加熱時間時，應以較短時間為宜，加熱后可視食物的生 熟程度再追加加熱時間。否則，如時間太長，會使食物變得發(fā)硬， 失去香、色、味。按照食物的種類和烹飪要求，調節(jié)定時及功率（溫度）旋鈕，可以仔細閱讀說明書，加以了解。五帶殼的雞蛋、帶密圭寸包裝的食品不能直接烹調。以免爆 炸。六一定要關好爐門，確保連鎖開關和安全開關的閉合。微 波爐關掉后，不宜立即取出食物，因此時爐內尚有余熱，食物還 可繼續(xù)烹調，應過 1 1 分鐘后再取出為好。七爐內應經(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，勿讓水流入爐內電器中。八定期檢查爐門四周和門鎖，如有損壞、閉合不良，應停 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。也不宜長時間受到微波照射，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9個禁忌1.1.忌用普通塑料容器：一是熱的食物會使塑料容器變形，二 是普通初中物理校本課程