物 理 与 生 活 教案

睢宁县双沟中学 物理选修教材

校 本 课 程 教 材

物 理 与 生 活

主 编：张海洋 睢宁县双沟中学 2013 年 2 月

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目录

第一课：隐身舰体的奥秘 第二课：神奇的磁化水 第三课：无处不在的弹簧

第四课：夜晚的天空为什么是黑的 第五课：看照片的艺术 第六课：百慕大三角 第七课：光圈中指数的规律 第八课：黑洞是否存在

第九课：科学研究显示：儿时总守着电视长大疾病缠身第十课：纳米技术的应用 第十一课：霓虹有别

第十二课：浅谈IP电话的工作原理 第十三课：人类的脑意识是否有科学依据 第十四课：由科学发展揭示的悖论 第十五课：走钢丝绳的机理 第十六课：北斗卫星导航系统

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第一课：隐身舰体的奥秘

教学目标：1、了解隐身的含义。

2、知道舰艇隐身的三个手段及其所使用的物理知识。 教学重难点：目标2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

当今世界科学技术迅猛发展，武器系统也不例外，这节课我和大家一起来学习隐身舰体的奥秘。 新课教学：

1、请同学们分组阅读和讨论，了解一下什么是隐身技术？目前有哪些隐身技术？舰艇用到了哪些隐身技术？

2、学生分组展示讨论成果 3、师生共同点评 4、教师讲解与板书：

（1）所谓隐身：通俗地说，就是改变武器装备的声、光、电、磁、热等特征，使对方探测设备难以发现和识别。

(2) 对付雷达探测： 一是:使照射到目标上的雷达波反射到其它方向，不能返回雷达处，从而使雷达接收不到目标反射的信号。 二:是将照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉，使返回到雷达处的信号变得极其微弱，以致于雷达检测不到目标的反射信号，从而发现不了隐身目标。

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对第一种情况，可通过改变舰艇的外形来实现。 1、外形用曲面板代替平面板。 如：○

2、各部结构设计成倾斜式侧面。 ○

3、各部结构采用倒角连接。 ○

4、减少外露的武器装备和设备。 ○

对第二种情况，主要是借助特殊的、能强烈吸收雷达波的材料。通常用于舰艇的雷达隐身材料由结构吸波材料、透波材料及涂料构成。从而将照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉，使返回到雷达处的信号变得极其微弱，以致于雷达检测不到目标的反射信号，从而发现不了隐身目标。

(2)对付声纳探测： 声纳分为主动式和被动式两种。

（3）对付红外探测 ：对于水面舰艇来说，红外辐射具有明显的可探测特征。其红外辐射源主要是烟窗、主机舱及其排出的废气和热水、灯光、舰体表面的热辐射等。舰艇采用反红外探测隐身技术就是要抑制红外辐射，其目的就是降低舰体特别是其热点的温度，使其接近于周围环境的温度，从而使红外探测系统难以发现目标而达到隐身。

课堂小结：

课后作业：

上网了解隐身技术在飞机方面的应用。

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第二课：神奇的磁化水

教学目标：1、了解什么是磁化水。

2、知道磁化水的几个方面的应用。 教学重难点：目标2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

农夫山泉有一句的标语：我们不生产水，我们只是大自然的搬运工。这句话告诉我们水是什么的源泉，它关系到每一个人的身体健康，我们怎样才能喝道健康水呢？ 新课教学：

1、请同学们分组阅读和讨论，了解一下什么是磁化水？

2、学生分组展示讨论成果 3、师生共同点评 4、教师讲解与板书：

（1）磁化水：是一种被磁场磁化了的水。让普通水以一定流速，沿着与磁力线平行的方向，通过一定强度的磁场，普通水就会变成磁化水。:

（2）磁化水的应用：

1、在工业上，人们最初只是用磁场处理少量的锅炉用水，以减○少水垢。

2、○在农业上，用磁化水浸种育秧，能使种子出芽快，发芽率高。

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3、在医学上，磁化水不仅可以杀死多种细菌和病毒，还能治疗○多种疾病。

4、在日常生活中，用经过磁化的洗衣粉溶液洗衣，可把衣服洗○

得更干净。有趣的是，不用洗衣粉而单用磁化水洗衣，洗涤效果也很令人满意。

（3）磁化水内部结构：一些科学家认为，水分子本身就是一个小磁体，由于异性磁极相吸，因而普通水中许多水分子就会首先相吸，连结成庞大的\分子团\。这种\分子团\会减弱水的多种物理化学性质。当普通水经过磁场作用后，冲破了原先连接的\分子团\，使它变成单个的有活力的水分子。

课后作业：上网了解磁化水的成因。

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第三课：无处不在的弹簧

教学目标：1、知道弹簧有哪几个方面的应用。 教学重难点：目标1

教学工具：多媒体，学生自带各种不同形式的弹簧

教学过程

教学引入：

弹簧是我们非常熟悉的一种物品，但是你是否知道弹簧有哪些作用呢？ 新课教学：

1、请同学们分组阅读和讨论，了解一下生活中哪些地方用到了弹簧？仔细观察它们，了解弹簧有哪些作用？

2、学生分组展示讨论成果 3、师生共同点评 4、教师讲解与板书： 1、弹簧种类： ○

A、螺旋弹簧 B、簧片或板簧 C、扭簧。

2形形色色的弹簧在不同场合下发挥着不同的功能： ○

A. 测量功能B. 紧压功能 C. 复位功能D.带动功能 E.缓冲功能 F. 振动发声功能

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第四课：夜晚的天空为什么是黑的

教学目标：1、了解人类对宇宙空间的不懈探索的历史。 2、了解不同时期人类对宇宙空间的观点。 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

夜晚的天空为什么是黑的？这是经典宇宙学中的一个著名的问题。 新课教学：

1、请同学们分组阅读和讨论，了解人类对宇宙空间的不懈探索的历史和不同时期人类对宇宙空间的观点。

2、学生分组展示讨论成果 3、师生共同点评 4、教师讲解与板书：

（1）、中国最古老的宇宙结构学说盖天说的基本观点是天圆地方。

（2）、托勒政的地心宇宙体系和哥白尼的日心地动宇宙体系中都包括恒星天球的内容。中世纪的思想家尼古拉认为宇宙是无限的。

（3）、牛顿把空间和时间的无限性作为他的理论的基本原理。他还推断：星星的数目必定是无限的，而且相当均匀地分布在空间。

（4）、奥伯斯佯谬。

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奥伯斯的推导基于以下的宇宙学观点： 1.宇宙物质是均匀分布的。 ○

2.宇宙是静态的。 ○

3.宇宙是无限的。 ○

4.宇宙存在的时间已经无限长。 ○

（5）、爱因斯坦创立了广义相对论，这就为研究宇宙的整体结构提供了理论基础。

课后作业：上网了解宇宙探索历史

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第五课：看照片的艺术

教学目标：1、了解普通人看照片存在哪些误区。 2、知到看照片的两种正确的方法。 教学重难点：目标2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你会卡照片？你知道怎样正确的看照片吗？ 新课教学：

1、请同学们分组阅读和讨论，了解一下普通人看照片存在的误区？了解看照片的正确方法。

2、学生分组展示讨论成果 3、师生共同点评 4、教师讲解与板书： （1）、不会看照片大有人在 (2)、正确看照片的方法 1．只用一只眼睛来看照片. ○

照相机拍下来的底片上的像，就跟我们用一只眼睛（注意：一只眼睛！）放在镜头的位置上所看到的相同。

2.把照片放在眼前的适当距离上。 ○

课后作业：

上网了解一些摄影技术，知道如何拍出质量高的照片。

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第六课：百慕大三角

教学目标：1、了解百慕大三角的地理范围以及在这里发生的不可思议的神秘失踪事件。 2、了解是什么东西在作怪。 3、科学家是如何解释这种现象的？ 教学重难点：目标2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你会卡照片？你知道怎样正确的看照片吗？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下普通人看照片存在的误区？了解看照片的正确方法。

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1：所谓百慕大三角，即指北起百慕大，西到美国佛罗里达洲的迈阿密，南至波多黎各的一个三角形海域。\魔鬼三角\、\恶运海\、\魔海\、\海轮的墓地\等浑号。

现在，百慕大三角已经成为那些神秘的、不可理解的各种失踪事件的代名词。 2．神秘失踪事件 (1)、失踪的飞机群 (2)、航海者的墓地 3．究竟谁在这里作怪 4.科学家们的种种解释

在各种解释中比较有代表性的是下面的这几种：

(l)磁场说。 (2)黑洞说。 (3)次声说。 (4)水桥说。 (5)晴空湍流说。

课外作业：上网了解一些人类解释不了的现象，例如UFO等等。

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第七课：光圈中指数的规律

教学目标：1、了解光圈上所标数据具有什么规律及其原因。 2、了解为什么要调整光圈。 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你玩过可调焦照相机吗？你知道镜头上标的数字的规律和含义？你会用这些数据？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下镜头上标的数字的规律和含义？ 了解如何调整光圈和调整光圈的方法和作用。

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、同一组光圈指数： 1.4 ，2 ，2.8 ，4 ，5.6 ，8 ，11 , 16 ，22

2、数字规律：每隔一个指数，数值都扩大2倍；相邻指数之比都约等于1.4。例如：1.4 ×1.4≈2 , 2×1.4≈2.8

3、数字作用：调整光圈环，可以选择不同的光圈指数，从而改变镜头里面的光孔直径（光圈），以改变进入镜头的光的能量。你会发现，光圈指数小时，光圈变大。由于单位时间进入镜头的光的能量跟光孔面积成正比，即跟光孔直径平方成正比，而相邻指数之比都约等于其相邻指数对应的光孔面积之比，就约等于2。

4、控制进入镜头的光能量通常靠调节光圈和快门速度来实现的。前面说过，光圈大小可以控制单位时间进入镜头的光的能量，而快门速度可以控制光进入镜头的时间。

5、照相机的快门速度的级别也是按2倍关系设置的：250 , 125 , 60 , 30 , 15??分别代表1 / 250秒 , 1 / 125秒, 1 / 60秒 , 1 / 30秒 , 1 / 15秒??于是，快门速度每改变一级，光进入镜头的时间变化2倍。

课外作业：上网了解一些拍摄技巧，互相交流一些经验。

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第八课：黑洞是否存在

教学目标：1、了解什么是黑洞及其黑洞存在的证据。 2、了解黑洞质量有多大。 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你听说过黑洞吗？黑洞是什么，它是什么现状，有多大，有多重等等你知道吗？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下什么是黑洞？ 了解当今天文学界和物理学界对黑洞的认识及支持黑洞存在的证据。

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、黑洞：黑洞是一种超高密度的死亡恒星产物，其重力之强使光线也无法从其中逃出。

2、支持黑洞诞生理论的新证据

两种途径产生：一种是超巨质量恒星在核反应停止后塌缩形成，或者是死亡的恒星爆炸后其残骸塌缩产生。

3、黑洞可能占宇宙能量之半

科学家发表的一篇报告中指出，黑洞这种看不见的宇宙坟场所释放的能量可能高达宇宙诞生以来所有总量总和的一半，但这项理论尚需进一步的验证。

课后作业：上网了解21世纪几大未知之谜

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第九课：科学研究显示：儿时总守着电视长大疾病缠身

教学目标：1、了解儿时长期看电视的危害。 2、了解长期看电视容易产生哪些疾病。 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你知道看电视可以了解外界信息、可以娱乐等等，但你知道看电视会疾病缠身吗？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下看电视会产生哪些疾病？

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、每天看电视两个小时以上的儿童，在进入成年以后，患心脏病、中风以及其他心血管疾病的可能性非常之高。

2、导致精神与身体方面的健康问题。

3、儿童和少年时期每天看电视超过两个小时，成年后有17%的人体重超常，15%血清胆固醇增高，17%吸烟，15%健康状况差。”

4、3岁起就看电视的小孩，到7岁时会出现注意力无法集中的问题。电视图像的快速转换损害了幼儿的大脑。”

课后作业：

上网了解看电视还有哪些危害，并互相交流。

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第十课：纳米技术的应用

教学目标：1、了解什么是纳米技术。 2、了解纳米技术有哪些应用。 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你知道什么是纳米技术？纳米技术有哪些应用？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下纳米技术有哪些应用？

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、“纳米战争”向我们悄然走来

纳米技术是世纪之交异军突起的崭新技术。

包括纳米电子技术、纳米材料技术、纳米机械制造技术、纳米显微技术及纳米物理学和纳米生物学等不同学科和领域。

美国提出的纳米卫星概念。

利用纳米技术制造形如蚊子的微型导弹。

通过声音加以控制的微型机器人，被称为\蚂蚁士兵\。 2、“纳米导弹”歼灭癌细胞

超细纳米技术将在我国的医药领域开辟四大全新阵地。 首先是对付癌症的\纳米生物导弹\其次是治疗心血管疾病的\纳米机器人\。

课后作业：

上网了解更多纳米应用技术。

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第十一课：霓虹有别

教学目标：1、了解什么虹。 2、了解什么是霓。 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你知道什么虹什么是霓吗？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下虹和霓的区别。

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、彩虹，简称虹，英文叫rainbow。

通常说的彩虹一定是红色在外，紫色在内，呈弧形，弧高40～42度。

2、霓：与彩虹相对的是\霓\，它也叫副虹，位于\虹\的外圈，一般不出现，或者即使出现亮度和鲜艳程度也不及虹。

课后作业：

上网了解虹和霓其它知识，还有日晕，月晕等等知识。

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第十二课：浅谈IP电话的工作原理

教学目标：1、了解什么是IP电话。 2、了解什么IP电话工作原理。 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

电话使我们互相沟通方便了很多，使我们人与人之间距离变得伸手可及，这是谁的功劳呢？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下IP电话的工作原理。

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、IP电话是国际互联网电话(Internet phone)的简称，又称为VOIP(voice over internet protocol，基于IP协议的语音通信)，是一种借助计算机和互联网将语音信息转换和传送的新型通信方式，是计算机网络技术和语音通信技术新的综合集成应用成果.

2、IP电话是lP网上可通过特定的网络通信协议(TCP/lP协议)实现的一种电话应用.从1P电话的发展历程来看，这种应用有PC—PC、PC—电话、电话—PC、电话—电话四种形式.

3、 现以电话—电话应用形式，说明IP电话的工作原理，如图1所示.

课后作业：

上网了解一些互联网通信技术，互相交流。

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第十三课：人类的脑意识是否有科学依据

教学目标：1、了解什么是人类脑意识。 2、了解回忆是这样产生的？ 教学重难点：目标1、2 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你做过梦吗？你遇到一些陌生人有没有感动与一些人似曾相识？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下什么是脑意识和回忆是怎样产生的？

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1‘似曾相识不是病、“前世相逢”有根据

2、回忆是如何产生的？ 课后作业：

上网了解脑意识的相关知识，互相交流。

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第十四课：由科学发展揭示的悖论

教学目标：1、了解科学发展过程中有哪些悖论。 教学重难点：目标1 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你在学习过程中了解到哪些科学悖论？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下科学悖论？

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、落体佯谬

2、孪生子佯谬（Twin Paradox） 3、 \会变的尺\4、理想测量的悖论

5、薛定谔的猫(Schrodinger’s Cat)悖论 6、蝴蝶效应

7、夜空为什么是暗的？ 课后作业：

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第十五课：走钢丝绳的机理

教学目标：1、了解走钢丝利用哪些物理原理。 教学重难点：目标1 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你看过走钢丝表演吗，你知道走钢丝利用了哪些物理知识吗？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下走钢丝利用了哪些物理知识吗？

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书： 1、走钢丝表演

“高空王子”——美籍加拿大人科克伦，曾于1995年10月28日上午，在毫无保护的情况下，手握10m长杆，头顶蓝天白云，足踏细细钢丝，居高临下375m，迎着瞿塘峡口的三级微风，健步跨越了640m宽的江面，成为从钢丝上跨越长江三峡的世界第一人。

2、走钢丝包含着丰富的力学道理。

（1）金属杆的重量必须是科克伦能较轻松承受的重量。

（2）由于附加了金属杆250N的重量，使科克伦对钢丝的正压力增大，据f=μN可知，科克伦脚下摩擦力也增加了许多。

（3）当金属杆横截面积一定时，由其长度的增加所决定的纵向截面积的增加，能加大空气对金属杆的阻力作用，而这种阻力作用使得科克伦沿钢丝绳前进时的平衡性得到了加强，并进一步阻止了他身体的左右晃动，这就是杆为什么有10m之长的科学道理。

（4）金属杆是科克伦应付紧急情况的护身符。

另外，科克伦那宽大飘逸的服装，他那特制的软底鞋，也极利于增加他身体的稳度。正是力学原理的熟练运用使得科克伦临危不惧，天堑变通途。 课后作业：

上网了解更多走钢丝表演，成分了解走钢丝原理。

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第十六课：北斗卫星导航系统

学习目标：1、了解什么是卫星导航系统。

2、通过阅读课文知道北斗导航系统的系统标志及其寓意。

3、通过阅读课文知道北斗的功能和作用。

学习重难点：目标1、2、3 教学工具：多媒体

教学过程

教学引入：

你知道导弹为什么能打的非常准确吗？ 新课教学：

一、请同学们分组阅读和讨论，了解一下北斗系统的知识？

二、学生分组展示讨论成果 三、师生共同点评 四、教师讲解与板书：

1、系统介绍

北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）

Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。

2、北斗卫星系统标志的设计寓意：

该标志设计寓意是：圆形构型象征“圆满”，与太极阴阳鱼共同蕴含了我国传统文化；深蓝色太空和浅蓝色地球代表航天事业；北斗七星是自远古时起人们用来辨识方位的依据，司南是我国古代发明的也是世界上最早的 导航装置，两者结合既彰显了我国古代科学技术成就，又象征着卫星导航系统星地一体，同时还蕴含着我国自主卫星导航系统的名字“北斗”；网络化地球和中英文文字代表了北斗系统开放兼容、服务全球的愿景

北斗卫星导航系统示意图

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3、发展历程

卫星导航系统是重要的空间信息基础设施，中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

4、建设原则

北斗卫星导航系统的建设与发展，以应用推广和产业发展为根本目标，不仅要建成系统，更要用好系统，强调质量、安全、应用、效益，遵循以下建设原则： （1）开放性

北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放，为全球用户提供高质量的免费服务，积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作，促进各卫星导航系统间的兼容与互操作，推动卫星导航技术与产业的发展。 （2）自主性

中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统，北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。 （3）兼容性

在全球卫星导航系统国际委员会（ICG）和国际电联（ITU）框架下，使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作，使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。 （4）渐进性

中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展，不断完善服务质量，并实现各阶段的无缝衔接。

5、建设计划

“北斗”卫星导航试验系统（也称“双星定位导航系统”）为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”，其方案于1983年提出。我国结合国情，科学、合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划：

第一步是试验阶段，即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务，为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才，研制一些地面应用基础设施设备等；

第二步是到2012年，计划发射10多颗卫北斗导航卫星行走轨迹 星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统（即“北斗二号[6]”区域系统）；

第三步是到2020年，建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

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6、建设目标

中国作为发展中国家，拥有广阔的领土和海域，高度重视卫星导航系统的建设，努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。 2000年以来，中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”，建成北斗导航试验系统（第一代系统）。这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能，并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥着重要作用。

中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，北斗卫星定位系统 提供两种服务方式，即开放服务和授权服务（属

于第二代系统）。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为10纳秒，测速精度0．2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。我国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射十六颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

7、四大功能

短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息。

可以达到一次传送达120个汉字的信息。在远洋航行中有重要的应用价值。 精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。

定位精度：水平精度100米（1σ），设立标校站之后为20米（类似差分状态）。工作频率：2491.75MHz。

系统容纳的最大用户数：540000户/小时。

8、北斗进展——三步进展

中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其称，按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，北斗卫星导航系统

按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体如下：

第一步：2000年建成了北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

北斗导航卫星 第二步：建设北斗卫星导航系统，2012年左右

形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。

第三步：2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。

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9、实际应用 军用功能

“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似，如：飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。 这项功能用在军事上，意味着可主动进行各级部队的定位，也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统，除了可供自身定位导航外，高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置，并传递相关命令，对任务的执行有相当大的助益。换言之，大陆可利用“北斗”卫星导航定位系统执行部队指挥与管制及战场管理。 民用功能

个人位置服务

当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。 气象应用

北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，也可以提高空间天气预警业务水平，提升我国气象防灾减灾的能力。

除此之外，北斗导航卫星系统的气象应用对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展也具有重要的影响。 道路交通管理

卫星导航将有利于减缓交通阻塞，提升道路交通管理水平。通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。 铁路智能交通

卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如，在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极大缩短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。未来，北斗卫星导航系统将提供高可靠、高精度的定位、测速、授时服务，促进铁路交通的现代化，实现传统调度向智能交通管理的转型。 海运和水运

海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一，也是卫星导航最早应用的领域之一。目前在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星导航终端设备，使海上和水路运输更为高效和安全。北斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时，北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。 航空运输

当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势，可实时确定飞机的瞬时位置，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。通过将北斗卫星导航系统与其他系统的有效结合，将为航空运输提供更多的安全保障。 应急救援

卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统除导航定位外，还具备短报文通信功能，通过卫星导航终端设备

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可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。 覆盖全球

“第一代卫星导航系统在我国卫星导航系统建设中是一个起步阶段，可以说是用很少的资金投入，打破了国外卫星导航领域的垄断，填补了我国卫星导航领域的空白。但是由于本身原理上的限制，只能是一个区域卫星导航定位系统，无法发展成像GPS那样的全球卫星系统。所以在第一代导航系统建设的同时，中国也同时开始了第二代卫星导航系统的建设论证。”李长江介绍道：“从1997年底开始起步，经过充分、周密的论证，2004年9月，第二代导航系统——北斗卫星导航系统建设被批准实施。”

“我们的策略是‘解决急需，兼顾长远；先区域，后全球’。”谢军说，因此，第二代系统的建设分为几步走：首先，完成一期工程，建成区域卫星导航系统。在我国重点地区提供基本的导航、定位、授时服务，满足急需。同时为应用开发全球系统建设奠定基础。

“这一阶段，对于我们搞卫星系统的来说，就是要在2012年把区域系统的卫星全部发射上天，其中包括地球静止轨道（GEO）卫星、倾斜同步轨道（IGSO）卫星、中圆轨道（MEO）卫星。到目前为止，我们已经发射了7颗北斗导航卫星。2011年将发射4颗，2012年发射5颗。按照规划，当2011年4月第三颗倾斜同步轨道（IGSO）卫星发射后，北斗系统就已经可以形成区域导航定位能力。当2012年完成所有区域系统卫星发射后，一是我们的区域导航将更加稳固，可靠性稳健性将更强。卫星更多，自然可提供更快更准的服务。二是在全球轨道上部署了我们的导航卫星，占有全球卫星导航频率资源。”

对于这一点，谢军解释说：“首先，卫星上天需要轨道位置，就好比停车要有个停车位；其次，系统运行需要频率资源。而这两样，现在都是资源紧张，争夺激烈。比如说，导航卫星的频率资源大部分被美国的GPS占有，俄罗斯的格罗纳斯也占了一部分，中国和欧盟就只能见缝插针，因此北斗系统和伽利略系统计划使用的频率互有重叠。在这种情况下，谁先使用这个频率谁就占据了这个频率资源。”

其次，在2015年前，完成全球系统建设的在轨飞行技术试验工作，全面解决二期工程的关键技术。之后，2020年前，完成二期工程，建成与国外先进卫星导航系统技术服务相当的全球卫星导航系统。到时，北斗系统的空间段将由30多颗不同轨道类型的卫星组成。据了解，目前二期工程的建设工作已经启动。对于北斗系统具有的特点和优势，李长江分析说，在一期工程完成之后：

第一，北斗导航系统可以提供导航定位服务，其精度可以达到重点地区水平10米，高程10米，其他大部分地区水平20米，高程20米；测速精度优于0.2米/秒。这和美国GPS的水平是差不多的。

第二，授时服务。授时精度可达到单向优于50纳秒，双向优于10纳秒。 第三，短报文通信服务。这一功能能够保证在我国及周边地区具备每次120个汉字的短信息交换能力。“一代系统的用户不少，用得也很好，我们不能建设了二代系统，一代就废了。所以，我们要做到二代兼有一代的功能，也有短报文通信能力。”

第四，具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力；系统的导航定位用户容量不再受到限制，并且保证用户设备的体积小、质量轻、功耗低，满足手持、机载、星载、弹载等各种载体需要。

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在二期工程完成之后，北斗导航系统服务范围将由我国及周边地区向全球扩展，导航定位精度将提高，全球区域达到水平5米，高程8米。此外，系统安全性能将进一步提高，短报文通信性能也将得到进一步改善。

李长江说：“系统建成后，最重要的当然是应用了。在民用领域，我估计2012年完成区域系统的卫星发射后，到2013年，老百姓就可以开始使用北斗系统。目前，在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外，用户应用系统也在大力建设之中。我国已经把北斗系统用户终端机的开发作为推广应用的重要内容，不少国内厂商都在积极研制基于北斗系统的轻便、实用的用户终端设备。”

北斗卫星定位系统示意图 孙家栋院士撰文指出，在与国外导航系统竞争

的情况下，在较短时间内完成北斗在国家经济

安全领域的推广应用和在大众市场的迅速扩展，还面临不少挑战：首先就是必须拥有核心自主知识产权的接收机芯片——自主知识产权的挑战是不言而喻的。 其次，必须提出有竞争力的应用解决方案和规模推广策略——目前，GPS已占据我国卫星导航应用绝大部分市场，在这种情况下，北斗系统产业化面临巨大挑战。我国拥有全球卫星导航应用的最大市场，紧紧抓住应用的基础市场，充分发挥北斗服务特色，创造性地提出应用解决方案和规模化推广策略，是北斗系统应用推广和产业化的关键。

10、未来发展 发展进程

较“北斗一号”，“北斗二号”在诸多方面具有优势，可以有效避免遭受电磁干扰和攻击，实现无源定位，精确度大大提高，“北斗一号”精确度在10米之内，而“北斗二号”可以精确到“厘米”之内。

随着北斗2号的发射成功，中国自主研制的北斗卫星导航系统从2009年起进入了组网高峰期，预计在2020年左右形成覆盖全球的卫星导航定位系统。2009年将有多颗卫星发射升空，3年内完成系统组网，并具备基本的运行能力。在此基础上将逐步发展到为全球服务。

在建的北斗卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，军事定位达到厘米级，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。随着“北斗一号”卫星导航定位系统的推广应用，中国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统（CNSS）。

中国将本着开放、独立、兼容、渐进的原则，发展自主的全球卫星导航系统，其“三步走”发展路线图为：第一步，从2000年到2003年，我国建成由3颗卫星组成的北斗卫星导航试验系统，成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步，建设北斗卫星导航系统，于2012年前形成我国及周边地区的覆盖能力。第三步，于2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。 北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的大型航天系统，技术复杂、规模庞大，其建设应用将实现我国航天从单星研制向组批生产、从保单星成功向组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业

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用户向大众用户的历史性转型，开启我国航天事业的新征程，并将对维护我国国家安全、推动经济社会科技文化全面发展提供重要保障。 面临挑战

一、部署进度的比拼。四大全球系统部署的时间进度是个重大考验，捷足先登是成功的第一步。GPS在这方面遥遥领先，GLONASS正在恢复建设中，Galileo遭遇资金困境，北斗系统若要抢占市场，在系统部署方面面临挑战。

二、卫星性能的竞争。导航卫星设计和研制水平决定着系统的性能，目前北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水平，在未来发展中要不断自主创新，争取在国际导航卫星研制领域处于领先地位。 三、系统发展的博弈。未来卫星导航系统需要持续的发展建设，以满足用户要求；需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广，以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中占据优势地位。 合作交流

为使北斗卫星导航系统为全球提供高质量的定位、导航和授时服务，推动世界卫星导航领域技术和应用的发展，我国在频率协调、兼容与互操作、卫星导航标准等方面积极开展了国际交流与合作。

目前，我国正在开展与GPS、GLONASS和GALILEO等其他卫星导航系统的频率协调，参与国际电信联盟（ITU）工作组、研究组和世界无线电通信大会（WRC）的各项活动。

北斗卫星导航系统作为全球导航卫星系统国际委员会（ICG）的重要成员，参加了ICG历届大会和供应商论坛，与有关国家、区域机构和国际组织开展了广泛交流，推动了卫星导航系统及其应用的发展。2007年，北斗卫星导航系统成为ICG确定的四大全球导航卫星系统核心供应商之一。2009年第四届ICG大会期间，我国全面介绍了北斗卫星导航系统的建设、应用与发展情况，并表达了主办2012年第七届ICG大会的意愿。

作为拥有自主卫星导航系统的国家，中国希望通过ICG等国际多边和双边渠道，积极探讨在兼容与互操作、卫星导航标准制定、卫星导航性能增强、时间空间基准、应用开发、科学研究等方面开展国际合作的可能，以推动世界卫星导航事业的蓬勃发展。 战略意义

北斗当年论证的时候，国家地震局地震研究所的一位研究员出了论证报告就谈这个问题的，北斗系统将成为一个生命线工程，就和人类生存活动相关的一些工程，比如说大地震，地震后我们所有的有线系统都可能失去功能，而北斗系统作为一个卫星监视系统既可以有及时的位置报告，又可通信，比如说海啸，实际上是由地震引起的，北斗去做救援是非常有用的，它可以及时地发送位置和与位置有关的相关信息，我们可把信息发送给有关部门。价格问题，随着用户业务的开展，成本一定会降下来。所以说\北斗\是平民化的。

北斗一号\的潜力所在，主要在定位通信综合领域上，对这种综合功能有需求的领域都会得到充分的应用，现在仅有定位需要的客户，对北斗的需要不迫切。但是对于既需要位置又需要把位置传递出去的用户，北斗卫星导航定位系统是非常有用的。

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第 十 七 课

教学课题 教学课时 电饭锅工作原理及保养常识 知识目标 (1) 通过观察了解电饭煲的结构 (2) 通过电路图了解电饭煲的工作原理 (3) 知道电饭锅保养常识. (1) 通过电路图了解电饭煲的工作原理 (2) 通过学习知道电饭锅保养常识. (1)通过学习激发学生学习物理的兴趣. 教学目标 能力目标 情感目标 教学重点 教学难点 教学方法 教具准备 教学课件 电饭锅工作原理. 电饭锅工作原理. 阅读,观察 电饭锅 教 学 过 程 教师主导活动 学生主体活动 思考 口答 . 修改、备注 复习提问： 串联电路和并联电路有什么特点? 引入新课： 电饭锅因其美观、方便实用和耗电量省而倍受人们的青睐，但也有因保养不当而缩短其寿命的事经常发生。怎样合理地使用和保养电饭锅呢? 开始新课： 一、电饭锅的结构 主要构造如图所示。 电饭锅一般由锅体、电热元件、控温和定时装置3部分组成。 ①锅体：有内、外两层或内、中、外3层。内锅体用来盛装欲烹制的食物，常以铝合金、搪瓷或不锈钢制作，其内表面涂覆聚四氟乙烯以防止食物粘锅；外锅体起安全防护和保温作用，一般均用薄钢板制作，表面喷漆或涂搪。内外两层锅体之间可以是空气夹层，也可以

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睢宁县双沟中学 物理选修教材 填充绝热材料。三层锅体是在内外两层锅体间加有中锅体，形成蒸锅 并起双重保温作用。②电热元件：通常为金属管式，大多铸于铝质发观察电饭热板里，发出的热量经发热板 电饭锅均匀地加热内锅体底部。一般煲的工作原理图. 电饭锅仅设一只底部电热元件。为获得更佳烹制效果，有些高档产品 上设2～4只电热元件，分别作为顶盖加热器、侧周加热器,功率可分多 档。 ③控温和定时装置：普通电饭锅上常采用的控温装置，一般 由限温器和恒温器两部分组成。前者保证锅温不会超过某一定值(通常 为103±2℃)，安装在发热板中心的空腔处；后者保证锅内食物煮熟后 稳定在60～80℃，安装在发热板下或其他适当位置。80年代以后，定 时器在电饭锅上的应用越来越多，主要是发条式机械定时器。 了解电饭锅的加热及保温原理. 阅读了解电饭锅的二：电饭煲的工作原理 保养常识. 发热板的中央有一圆孔，孔内有一感温软磁，它借着弹簧向上顶 贴着锅底。这是一种纯铁氧体。它在100℃或以下时，可以被永久磁铁吸引。但当升至103℃时，则失去磁性，不再受永久磁铁吸引。 当按下开关按键，如图(a)所示。开关横杆把磁铁向上顶贴着感温软磁。这时，发热线接通，开始加热。 - 29 -

睢宁县双沟中学 物理选修教材 当锅内的饭沸腾后，锅内的水就渐渐减少。当水开始蒸干，锅内的温度就由100℃上升。当升至103℃时，感温软磁就不受磁铁吸引，开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降，压使接触点分开，发热线就断电，如图(b)所示。同时，接通另一保温电路，保持饭的温度在70℃左右。 二、保养小常识 电饭锅因其美观、方便实用和耗电量省而倍受人们的青睐，但也有因保养不当而缩短其寿命的事经常发生。为了合理地使用和保养电饭锅，以延长其使用寿命应该注意以下几点： 1、使用过后，内锅经洗涤后，外表的水必须揩干后再放入电饭锅内。 2、锅底部应避免碰撞变形。发热盘与内锅之间必须保持清洁，切忌饭粒掉入影响热效率甚至损坏发热盘。 3、内锅可用水洗涤，但外壳及发热盘切忌浸水，只能在切断电源后用湿布抹净。 4、不宜煮酸、碱类食物，也不要放在有腐蚀性气体或潮湿的地方。 5、使用时，应将蒸煮的食物先放入锅内，盖上盖，再插上电源插头；取出食物之前应先将电源插头拔下，以确保安全。

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睢宁县双沟中学 物理选修教材 内容小结： 本节课学习了三个内容: 电饭锅的结构、工作原理和电饭锅保养常识. 板书设计 布 置 作 业 教学探讨与反思：

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