校本教材(生活中的物理)

校本課程教材

前百

校本課程是基礎教育課程改革的組成部分，是實施素質(zhì)教育的有效途徑。我校依

據(jù)黨的教育方針，國家課程實施計劃的要求，為尊重學生個性發(fā)展與文化需求，充分發(fā)

掘利用生活中的教學資源，引導學生關注生活，學以致用，培養(yǎng)一種科學探究事物規(guī)律

的精神，積極做好我校校本課程開發(fā)的研究和實驗工作。

物理規(guī)律現(xiàn)象可以說處處貫穿于我們的生活中。而長期以來傳統(tǒng)教學中關于物理知

識的仁愛都忽略了生活這一環(huán)節(jié)，以致使許多人認為物理學而無用，因而對生活中的物

理現(xiàn)象也就理所當然的視而不見，從而造成了實際生活與書本知識的脫離，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“關注生活，勇于探究，學以致用，促進

發(fā)展”為宗旨，以生活為對象，以物理探究方法，枳極組織引導全校學生親近生活，了

解生活，探究生活。營造良好的探究學習的氛圍，讓學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、課程開設指導思想：

校本課程首先要體現(xiàn)以校為本的原則，這也是我們進行校本課程開發(fā)的根本指導

思想。根據(jù)國家課程標準，結合本校學生發(fā)展的實際狀況，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學生自我發(fā)展的需要，貫穿本校辦

學理念和傳統(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：

本課程以課改為載體，以“關注生活，勇于探究，學以致用，促進發(fā)展”為宗旨，

全面落實素質(zhì)教育，讓師生與課改共同成長。具體目標如下：

(1)知識與技能：激勵同學們認真研究生活，并在研究過程中積累知識，拓展視野,

形成務實的探索精神。讓教師在校本課程開發(fā)和實施中，發(fā)展教研和科研水平，形成一

支良好的校本課程開發(fā)和實施的教師隊伍。

(2)過程與方法：通過提供信息資源，創(chuàng)設情境，進行課堂教學及課后活動，引導

學生認識物理與生活的關系。掌握探究問題的方法，學會素材收集整理，學會原理分析,

提高處理信息的能力和解決問題的能力。

(3)情感與價值觀：積極營造探究學習的氛圍，培養(yǎng)學習興趣。

目錄

第一課學習用品中的科學

第二課校園中五彩斑斕的聲音

第三課過山車中的物理知識

第四課自行車中的物理知識堂教學(4)

第五課江河大堤與水庫大壩(11)

第六課體育中的物理(14)

第七課GPS一全球定位系統(tǒng)(21)

第八課汽車安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理(29)

第九課電飯鍋工作原理及保養(yǎng)常識(36)

第十課微波爐的工作原理(39)

第十一課激光(48)

第十二課磁浮火車(54)

第十三課超聲波的應用(57)

第十四課載人航天三大難題

第十五課我們?yōu)槭裁茨芸匆姈|西

第十六課看照片的藝術

第十七課了解冰箱的構造

第十八課我們怎么知冷熱

第十九課校園中的能源與環(huán)保

第一課學習用品中的科學

一、科學就在我們身邊：——新觀察與“心”發(fā)現(xiàn)

豢圖文：各種文具

水筆是怎么來的呢

1880年，美國一家保險公司不少營業(yè)員正在紛紛拉顧客談生意，一位名叫

花特曼的營業(yè)員費盡了口舌，才擊敗了幾位同行的競爭，談妥了一筆大生意。

簽訂合同時，華特曼遞給顧客一支精美的羽毛筆和一瓶墨水，請顧客簽名，

不料，那位顧客剛蘸了墨水要簽名，由于用力過猛，羽毛筆里漏了一大灘墨

水，把一份合同弄臟了。

“請稍等一下”，華特曼對顧客說道，而后急忙回身再去拿一份新的合同。

正在這時，站在華特曼身旁的一位競爭對手立即乘虛而入，搶在華特曼到來

之前，同顧客簽個合同，從而搶走了這筆大生意。

這件事給華特曼的刺激實在太大了?！拔乙欢ㄒO計-?支理想的能夠自己

控制下水的筆！“他下定決心。

根據(jù)植物的毛細管輸送液體的原理，華特曼首先把來自筆囊的墨水用一

條極細的通道加以控制，使自動流下的墨水成為涓涓之流，而后，給筆尖加

了一個小小的筆舌，筆舌的作用是攔儲多余的墨水，供給筆尖使用。一旦因

氣壓、震動而從筆囊中流出大量墨水時，這筆舌上的縱橫溝線就起到了“攔

洪蓄水”的作用，一旦筆囊沒水，這筆舌又會把它攔蓄的墨水繼續(xù)提供給筆

尖。

經(jīng)過不懈努力，華特曼終于研制出了一種新的鋼筆，由于當時這種鋼筆

中的墨水能自己控制，因此，被人稱為“自來水筆”。

京觀察與發(fā)現(xiàn)，你有什么問題和想法?

二、科學的殿堂--原來如此

1.大氣在我們身邊，大氣產(chǎn)生的壓強對我們的生活有很多影響:

(1)自來水筆吸墨水：自來水筆吸墨水時，手指先壓癟橡皮管，使管里的

空氣減少，然后松開橡皮管，此時橡皮管內(nèi)的壓力小于墨水面上的大氣壓力,

大氣壓力就把墨水壓進橡皮管。

(2)飲料吸管：喝飲料時，先用嘴吸飲料管里的空氣，使管里氣壓小于

飲料上方大氣壓，，大氣壓力就把飲料壓進飲料管，到達嘴里。

(3)注射器吸藥水：原理同自來水筆吸墨水。

(4)醫(yī)用拔火罐：首先在罐內(nèi)燃燒酒精棉等物體，然后將罐扣壓在人身

體上，罐內(nèi)的火因缺氧很快會熄滅。此時，由于罐內(nèi)空氣受熱膨脹跑走一部

分，罐內(nèi)空氣的壓力就會小于外面的大氣壓力，大氣壓力就把罐牢牢壓在人

身體上了。中醫(yī)常用這種方法治療身體局部受風寒等病。

(5)虹吸管：-一種應用大氣壓力從低處向高處吸水的裝置，例如吸魚缸

內(nèi)污水、污物的管子。由于管內(nèi)的空氣已被水排走，當缸外的管子內(nèi)的水由

于重力原因下流時，管內(nèi)的壓力就會小于缸內(nèi)水面上面的大氣壓力，大氣壓

力就會把水壓進管子，使缸內(nèi)的水源源不斷地被吸出來。

2.摩擦力是一個重要的力，它在社會生產(chǎn)生活中有著廣泛的應用，如人們

行走時在光滑的地面上行走非常困難，這是因為接觸面摩擦太小的緣故，汽

車上坡打滑時"，在路面上撒些粗石子或墊上稻草，汽車就能順利前進，這是

靠增大粗糙程度而增大摩擦力，鞋底作成各種花紋也是增大接觸面的粗糙程

度而增大摩擦，滑冰運動員穿的滑冰鞋安裝滾珠是變滑動摩擦為滾動摩擦，從

而減少摩擦而增大滑行速度，各類機器中加潤滑是為了減少齒輪間的摩擦，

保證機器的良好運行?？梢?，人類的生產(chǎn)生活實際都和摩擦里有關，有益的

摩擦要充分利用，有害的摩擦要盡量減少。

不僅是學習用品用到了很多物理知識，日常生活的衣食住行都離不開物

理。做衣服用的剪子，利用杠桿原理，量衣服用的長度的測量。做飯用的電

器，食物做熟過程涉及能量轉換。住的房子中安裝的電燈、用的空調(diào)、看的

電視。我們走路靠的摩擦力。汽車運行涉及能量轉換，等等很多。同學們可

以上網(wǎng)查詢或者多閱讀、實驗，你會發(fā)現(xiàn)物理知識的豐富多彩。

四、科學的力量一一可愛的推進器

打墨水的時候要先捏出筆管內(nèi)的空氣，是利用了大氣壓把墨水壓入筆管。

我們用的自動水筆上的凹凸橫紋，是為了增大摩擦力。橡皮擦要用力按壓才

能擦掉字跡，這是因為增大壓力可以增大摩擦力。

第二課校園中五彩斑斕的聲音

二、科學就在我們身邊：——聽出的疑問

*圖文：校園中各種物體發(fā)聲現(xiàn)象。我們的校園特別漂亮，我們的校

園里也有各種各樣的聲音。

每天，我們的校園都有很多聲音，有同學們瑯瑯的讀書聲，有老師講課

的聲音。我們校園的后面有許許多多的樹，這些樹是綠色的，一陣大風吹過,

這些樹就會發(fā)出沙沙的聲音，偶爾還能聽到小鳥清脆的鳴叫。每天我們還要

在有節(jié)奏的廣播聲中做課間操，同學們在學校都非?？鞓?。

下課了校園里頓時熱鬧起來，同學們興高采烈的玩耍，有的尖叫、有的

嬉戲、他們嘰嘰喳喳發(fā)出各種各樣的聲音。

我喜歡聲音，如果校園里沒有了聲音，那么這個校園便沒有了生機。我

不喜歡噪音，因為你正在上課時，突如其來的來了一場噪音，這就會影響到

你的學習。

放學時，校園到處都是整隊聲，校門口汽車的喇叭聲，大學生們軍訓的

哨子聲，多么美妙啊

豢觀察與發(fā)現(xiàn)，你有什么問題和想法?

二、小小科學家一一探索與實踐

除研究方法

券研究方案

察實踐探索

三、科學的殿堂——原來如此

*科普知識

聲音是由于物體的振動產(chǎn)生的,凡是發(fā)聲體都在振動，可以利用轉換法

放大這些振動，便于觀察。聲音是通過物體振動產(chǎn)生的聲波。是通過介質(zhì)（空

氣或固體、液體）傳播并能被人或動物聽覺器官所感知的波動現(xiàn)象。。聲波

振動內(nèi)耳的聽小骨，這些振動被轉化為微小的電子腦波，它就是我們覺察到

的聲音。

五、科學的力量——可愛的推進器

聲音是人類獲取信息的主要途徑之一，聲音傳遞給我們的不僅僅是語言

信息，下面所介紹的是聲在其它方面的一些應用及其原理。

1辯析熟悉的來人

現(xiàn)象：和您朝夕相處的人在室外說話時，我們通過聽聲音就知道是哪位

在說話。

原理：不同的人發(fā)出的聲音音調(diào)、響度都有可能相同，但音色絕不會相

同，因為不同的發(fā)聲體發(fā)出的聲音的音色一般不相同，由于非常熟悉，我們

通過辯別音色就能分辯出哪位在說話。

2聽長短

現(xiàn)象：向暖水瓶中倒水時，聽聲音就能了解水是不是滿了。

原理：不同長度的空氣柱，振動發(fā)聲時發(fā)聲頻率不同，空氣柱越長，發(fā)

出的音調(diào)越低；暖水瓶中水越多，空氣柱就越短，發(fā)出的聲音頻率越高，音

調(diào)也就越高，特別是水剛好倒?jié)M瞬間，音調(diào)會陡然升高，通過聽聲音的高低,

我們就能判斷出水已經(jīng)倒?jié)M了。

3挑選商品

現(xiàn)象：我們?nèi)ド痰曩I碗、瓷器時，我們用手或其它物品輕敲瓷器，通過

聲音就能判斷瓷器的好環(huán)。

原理：有裂縫的碗、盆發(fā)出的聲音的音色遠比正常的瓷器差，通過音色

這一點就能把壞的碗、盆挑選出來，當然實際還用辯別音調(diào)，觀察形態(tài)等方

法，但主要還是通過音色來辨別的。

4測量距離

現(xiàn)象：前面如果有一建筑物或高山，對著高山大喊一聲，用表測量發(fā)出

聲音到聽到聲音的時■間，利用聲速就可以測出我們與高山或高大建筑物理的

距離。

原理：聲音在傳播過程中遇到障礙物被反射回來就產(chǎn)生了回聲。

5看病

現(xiàn)象一：聽診器

原理：人的體內(nèi)有些器官發(fā)出的聲音，如：心肺、氣管、胃等發(fā)生病變

時，器官發(fā)出的聲音在某些特征上有所變化，醫(yī)生通過聽診器能聽出來，依

此來診斷病情。

現(xiàn)象二：B超檢查原理

原理：頻率高于20000赫茲的聲音稱為超聲波，超聲波有一定的穿透性,

醫(yī)生用某些信號器產(chǎn)生超聲波，向病人體內(nèi)發(fā)射，同時接受內(nèi)臟器官的反射

波，通過儀器把反射波的頻率、強度檢測出來，并在電視屏幕上形成圖像，

為了判斷病情提供了重要的依據(jù)，B超利用的是回聲原理。

6治?。▊鬟f能量）

現(xiàn)象：體外碎石

原理：人體的有些器官發(fā)生結石，如腎、膽等，最好的治療措施就是用

體外碎石機把體內(nèi)結石擊碎，變成粉未排出體外。體外碎石機利用的就是超

聲波，用超聲波穿透人體引起的結石英鐘激烈震蕩，使之碎化。這主要利用

了聲波能傳遞能量的性質(zhì)。

7傳遞信息（監(jiān)測災情）

現(xiàn)象：通過監(jiān)測次聲波就可知道地震、臺風的信息。

原理：次聲波是頻率低于20赫茲的聲音，人類無法聽到。一些自然災

害如地震、火山噴發(fā)、臺風等都伴有次聲波的產(chǎn)生；次聲波在傳播過程中減

速很小，所以能傳播的很遠，通過監(jiān)測傳來的次聲波就能獲取某些自然災害

的信息。

第三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。

那種風馳電掣、仃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

效果，那感覺真是妙不可言。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,

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,

有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起,

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“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。

第四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、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。

(-)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.

B：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

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.

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?

般不能撐很久.

三、變速原理

設前齒輪半徑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）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、能量的轉化等力學、熱學及光學知識，下面具體來

分析-一下.

圖2山地自行車

圖1輕便自行車

一、力學知識

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.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=2XlOCmX

5cm=100Xcm2,當一普通的成年人騎自行車前進時，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6.5X

104Pa.

(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所示.

圖3

(2)自行車的腳踏板與中軸也相當于一個輪軸，實質(zhì)為一個省力杠桿.

(3)自行車的飛輪也相當于一個省力的輪軸.

4.杠桿方面：自行車的剎車把相當于一個省力杠桿.

5.慣性方面

(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)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.能量轉化方面

(1)當人騎自行車下坡時，速度越來越快，是由于下坡時人和自行車的重

力勢能轉化為人和自行車的動能.

(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)如圖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.聲學方面

(1)自行車的金屬車鈴發(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.第

8.齒輪傳動方面

(1)線速度和角速度的關系，如圖5所示，設齒

圖5

輪邊緣的線速度為r,齒輪的半徑為R,齒輪轉動

的角速度為。，則有p=3R.

二、熱學知識

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.

紅色透明鏡

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(nèi)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“反向射互成直角的

一些小平面憤

回”，當光線射向反光鏡時，會使后面的人很容易看到.在夜

E6

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，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.

第五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.

6M

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P=Pgh可知，堤壩內(nèi)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.防滲漏

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(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=Fsin0,Fy=Fcos0,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Fx<Fj；所

受豎直向下的壓力較大，即F，>F」.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F*小.同時豎直向下的力F,大，有利于增大堤壩

基底與堤壩的靜摩擦力，即可以防滑.

對于水庫大壩受力分析，如圖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.設水庫大壩的總重力為G,重心在0'

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0為支點

有沿順時針方向傾覆的趨勢，其傾覆力矩為MF=FXH/3.而大壩依靠自

身的重力G產(chǎn)生的抗傾覆力矩Mc=Gd.把壩體修得沿背水面坡度緩一些，

能夠達到既增大重力，又增大力臂d的效果，從而達到增大抗傾覆力矩M。

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

第六課體育中的物理

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=頻率X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）

的關系如下式：速率=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4.6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a叫做

后蹬角。

F可分解為件和R兩分力。件使人獲得水平前進的加速荒，而艮則獲得

垂直上升的加速度。后蹬角a決定E和F2的分配。后蹬角不應過大，否則

力量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52°~60°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）所示，這動作叫做前蹬。前蹬地面的力R和地面

的夾角8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，會減小前進速度。因此，前蹬角B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

/J「O

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?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和Q是斜向前的（水所受的作用是向斜向后的）。P的分力為R和

P2,而Q的分力為。和Q2。R和“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?？梢?，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(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。

“香蕉球”的奧秘

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

I,Jo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（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。

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。

第七課GPS一全球定位系統(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勒衛(wèi)

星導航定位系統(tǒng)TRANSIT的建成，在軍事和民用方面取得了極大的成功，是

導航定位史上的一次飛躍，我國也曾引進了多臺多普勒接收機，應用于海島

聯(lián)測、地球勘探等領域。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(GlobalPositioningSystem)?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、

空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(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；地面控制部分一

地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分--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兒何圖形

（DOP）o這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。

衛(wèi)星向地面發(fā)射兩個波段的載波信號，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。

主控站設在范登堡空軍基地，主要任務是收集各監(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)星鐘改正值。

上行注入站也設在范登堡空軍基地，它的任務主要是在每顆衛(wèi)星運行至

上空時把這類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。

3.用戶設備部分

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信號的接收設備，即GPS信號接收機。可以在任何時候用GPS信號

進行導航定位測量。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)品也有兒百種。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）。考慮到衛(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

個方程式進行求解，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

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，接收機間距離較遠時（大氣有明顯差別），應選用雙頻接收機。

（4）其它：其他提高精度技術:

有聯(lián)測定位技術；偽衛(wèi)星技術；無碼GPS技術；GPS測角技術；精密星

歷使用技術；反SA技術；GPS/GLONASS組合接收技術；GPS組合導航技術等。

四、應用領域

GPS的應用領域：

（1）民用領域

車輛自導航：

車船管理調(diào)度一在出租車行業(yè)、長途運輸業(yè)、租車服務業(yè)等將能夠對車

輛進行跟蹤、調(diào)度管理。在擁擠的停車場、火車調(diào)度場能夠準確地確定車輛

的位置，有效地調(diào)動車輛。，郵遞服務，民航運輸，

郵遞服務：對重要的貨物、包裹與信函等進行跟蹤、引導與保護。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：能準確地引導維護人員調(diào)查需維護的交通設施。

火警、警察、救護的應急調(diào)遣：提高緊急事件處理部門對火災現(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效率。

E-911：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)準備：如在洪水發(fā)生時，需要快速地為救災工作做好

準備，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。

可隨時查找運輸車輛的當前位置，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)。

可設定跟蹤優(yōu)先級和時間間隔對目標進行跟蹤。

對車輛跟蹤形成直觀的運行軌跡。

(2)軍用領域

GPS是自動化指揮系統(tǒng)、先進武器系統(tǒng)及新的戰(zhàn)役戰(zhàn)術理論的一項關鍵

性基本保障技術，能為地面車輛、人員以及航空、航海、航天等領域的飛機、

船只、潛艇、衛(wèi)星、航天飛機進行導航定位；武器發(fā)射、偵察、飛機進場著

陸、交通管制、搜索營救，戰(zhàn)場部隊、車輛以及單兵定位；精確制導導彈打

擊目標坐標定位及彈道導引。

五、GPS系統(tǒng)主要特點

1.GPS系統(tǒng)的實時導航定位精度很高。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)的全天候全球導航能力。用戶不發(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種4瓦功率的手持

GPS干擾機，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炸彈和導彈裝載了抗干擾技術，使這些GPS導引的

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引系統(tǒng)如慣性導航、激光制導等，使自己到達目標。

第八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1952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30多年的漫長路途。直至1984年，汽車碰撞安全標準

(FMVSS208)在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認nJ■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(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

駕駛員處的安全氣囊是存放在方向盤襯墊內(nèi)，因此，當您看見方向盤上

標有“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；同時氣囊設有安全閥，當充氣過量或囊內(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，借著瞬時快速加熱，將內(nèi)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件下才會工作。安全

氣囊的傳感器的設計有很多種，有--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)過分析確認之后，

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。

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

±o

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64%,甚至在其中有80%的乘客未系上安全帶！至于來自側方及后

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180kg,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？

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。

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

轉到“ACC”或“ON”位置時，警告燈會亮大約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。

第九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)熱板內(nèi)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(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

當升至103c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)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。

當鍋內(nèi)的飯沸騰后，鍋內(nèi)的水就漸漸減少。當水開始蒸干，鍋內(nèi)的溫

度就由100C上升。當升至103c時，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⑹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)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兒點：

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；

取出食物之前應先將電源插頭拔