中学物理校本课程(4)

2025-11-14

中学物理校本课程 生活中的物理

8.忌将微炉置于卧室,同时应注意不要用物品覆盖微波炉上的散热窗栅。

9.忌长时间在微波炉前工作:开启微炉后,人应远离微波炉或人距离微波炉至少在1米之外。 如何清除微波炉顽垢

清洁时,用中性清洁剂的稀释水先擦一遍,再分别用清水洗过的抹布和干抹布作最后的清洁,如果仍不能将顽垢除掉,可以利用塑料卡片之类来刮除,千万不能用金属片刮,以免伤及内部。最后,别忘了将微波炉门打开,让内部彻底风干。

第六课 了解冰箱的构造

冰箱的构造是这样组成的

如图沿着黑色的箭头,可以了解气体是以怎样的流向发生变化的。 带有黄色、红色、蓝色的箭头,是发生气体循环的情况。其各自的作用如下。

压缩机:对气体加压,使它变为液体。 散热器:将热量排到冰箱外部。 冷却器:减压,将气体还原为气态。 用这时被带走的汽化热冷却冰箱

那么,冰箱是如何进行汽化热

交换的呢?

冰箱除了门以外的部分,都遍布有充入气体的管子。原本是气态的气体,当加压时会变成液体,减压时又会变成气体。在从液体转变为气体的同时,发生带走汽化热的交换作用。

冰箱反复地进行着这种气体→液体→气体的流程。

这种进行汽化热交换的气体,叫做“替代

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氟利昂”。以前使用一种叫做“特定氟利昂”的物质,由于发现特定氟利昂对地球环境不利,所以转而使用替代氟利昂。替代氟利昂这个稍微罕见的名字,是“代替氟利昂的物质”的意思。目前更进一步展开了“无氟冰箱”,即完全不使用氟利昂制造冰箱的运动。

冰箱与地球环境的关系如何呢? 冰箱之所以能够制冷,是借助于氟利昂这种气体。刚开始使用氟利昂气体时,用的是一种叫做“特定氟利昂”的物质。然而此后,发现这种特定氟利昂会破坏包围地球的臭氧层。 臭氧层是遮挡来自太阳的紫外线的大气层。臭氧层一旦被破坏,紫外线就会变得过多,给生

物带来恶劣的影响。据说,由于这也不利于植物的生长,一旦臭氧层的损坏程度加剧,可能会因此而导致谷物和蔬菜等减产,从而引起食物不足的状况发生。

于是,现在开发出一种能够取代特定氟利昂的叫做“替代氟利昂”的物质,并开始在冰箱中使用。现在,不采用氟利昂类气体而达到冷冻效果的冰箱正在兴起。这被称作“无氟”冰箱。

遗憾的是,人类创造的东西有时会伤害到宝贵的地球。在正确使用方便的东西时,还要注意保护环境

不必要地开关冰箱门为什么是不好的呢?

大家有没有经常开关冰箱门,比如打开门之后再想“喝什么呢?”的时候,被爸爸妈妈责怪。知道这是为什么吗??对,是因为浪费电的缘故。 为了保持食品的新鲜度,冰箱总能保持内部温度一致。不过,如果开好几次门,或是一直开着门的话,由于外部温度的影响,内部的温度会不断上升。这样一来,为了恢复到以前的温度,冰箱需要使用许多的电力。 迅速开关冰箱门,能够大大地避免这种浪费。这不光是为了降低电费。可能你会觉得有点夸张,但事实是它对于保护地球环境也是十分重要的

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第七课 磁浮火车

要以最快的速度从一个地方去到数百公里,甚至数千公里以外的地方,一般人都会选择乘搭飞机。可是,在不久的将来,一种新的交通工具将会带领人们以高速于城市之间穿梭。

目前为止,一般的子弹火车能以 200 km/h 的速度前进。由于火车与路轨之间的摩擦力限制了火车的最高速度,所以人们便开始研究能悬浮于路轨之上的火车,于是便有磁浮火车的出现了。

顾名思义,磁浮火车是利用磁力使火车悬浮于路轨之上。磁浮火车经常被称为 Maglev,即 Magnetically Levitated train 的简写。但是,利用一般的磁铁并不能把火车稳定地浮起。要是你将两块磁铁的北极相对,你会发现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上 (图一)。所以,要把火车浮起并不如想象中般简单。

真正磁浮火车是如何浮起来的?目前,磁浮火车还在试验阶段。德国科学家设计了一个名为 Tran rapid 的系统,利用了「电磁力悬浮法」(EMS) 把

图二 Transrapid 系统的图一 我们无法使一块磁铁稳定地浮在另一块磁铁上。

图三 磁铁在导体附近移,便会感应出电流

图四 电动力悬浮法的技术

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火车浮起 (图二)。在这个系统中,火车的底部包着一条导轨,在火车底部起落架的电磁铁向着导轨,磁力使火车悬浮在导轨之上约一厘米,即使在静止的时候,火车仍然保持浮起。其它导引磁铁则能使火车在行使时保持稳定。

日本的科学家则利用了「电动力悬浮法」(EDS) 把火车浮起。还记得甚么是「电磁感应」吗?当磁铁在导体附近移动,导体内的磁场会因而改变 (图三),并感应出电流。感应电流又能产生磁场,根据楞次定律,这样产生出来的磁场总是倾向于抗拒引起这个感应的改变。「电动力悬浮法」应用了电磁感应的原理。图四(a)显示了这种磁浮火车的原理。火车在导槽内行走,槽的两边安有一系列 \字形的线圈。当一辆列车快速驶过时,车两边的超导磁铁便会在线圈上感应出电流。巧妙的是,超导磁铁在 \字形的线圈中心以下经过,因此 \字形线圈下半部的磁通量改变比上半部大,感应出如图四(b)所示的电流,产生磁力。\字形线圈下半部的磁极与超导磁铁的磁极相同,上半部则与之相反,结果是这两部分的线圈对超导磁铁产生的磁力,都有一个向上的分力,把列车悬浮起来。由于\字形线圈只有在超导磁铁运动时才能感应出电流并产生磁性,因此当火车静止的时候,便不能浮起。所以,火车在激活时会首先靠轮子来滑行,直到产生的磁力足以承托火车的重量,才将轮子收起来,就好像飞机起飞一样。

那么,磁浮火车是怎样被推动的?它的基本原理很简单。以日本的磁浮火车为例。移动的列车带同超导磁铁在导槽两边的线圈感应出电流,根据这些信息,系统便会把交流电输入导槽两边的推进线圈,产生南北梅花间竹的磁极 (图五),对超导磁铁造成拉力和推力,使列车加速。

磁浮火车能悬浮在路轨上行驶,免除了火车与路轨之间的摩擦力,故能以高速飞驰。估计未来的磁浮火车能以高达 500 km/h 的速度行驶,比现在最快的火车速度要高一倍。此外,磁浮火车非常宁静。德国农民在磁浮火车路轨附近工作,几乎察觉不到有火车经过呢!但磁浮火车有一个缺点,就是建造导轨的费用昂贵。磁浮火车只能在这些导轨

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图五 如何推动磁浮火

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上走,大大限制了它的发展。估计未来的铁路发展,仍会以传统火车为主。

值得中国人民兴奋的是,世界上第一条商用的磁浮铁路将于 2003 年于中国面世。这个计划耗资 26 亿元人民币。到时 Tran rapid 磁浮火车将会带领人们以 200 km/h 的高速穿梭于上海市中心和浦东国际机场之间,整个旅程只需 10 分钟

第八课 超声波的应用

我们的耳朵只能分辨频率为二十至二万赫的声音,频率比人的听频范围高的声波就叫做超声波。不同的动物可听到的声波频率范围不尽相同。狗可以听到一些超声波,所以狗只训练员可以用超声波哨子呼唤狗儿。超声波对于蝙蝠更为重要,这种动物是靠超声波来「看」世界的! 蝙蝠先会发出一连串超声的尖叫声,声波遇到障碍物便会反射,就像我们向山谷拍手会听到回声一样。由于超声波的频率高,相对较少出现绕射现象,所以回声十分清晰。蝙蝠分析回声的方向和回传时间,便可以知道环境的精确图像。人们根据蝙蝠「看」事物的原理,发明了声纳探测器,用来测量水深。船只上的发射器先向海底发射超声波,再由另一些仪器接收和分析反射回来的信息,从而得到整个海床的面貌。

医学的超声波扫描术可说是超声波最重要的应用。超声波扫描不涉及有害的辐射,远比 X-射线等检验工具安全,所以常用于产前检查 (图

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图一 超声波扫描术常用于产前检查


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