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1、第六章第六章 生活中的科生活中的科学学技技术Chapter 6 Technology in lifeYOUR SITE HERENCSZ本章知识结构本章知识结构v光光和和眼眼Light and eyes v声和耳声和耳Sound and ears v能量和生活能量和生活Energy and life v信息及处理信息及处理Information and its processing YOUR SITE HERENCSZ第一节第一节光和眼光和眼Light and eyes v教学要求教学要求了解：光波是电磁波的一种了解：光波是电磁波的一种Light wave is one type of ele
2、ctromagnetic wavesLight wave is one type of electromagnetic waves理解：理解：1 1、光的反射现象和折射现象、光的反射现象和折射现象 the phenomena of the reflection and refraction of the phenomena of the reflection and refraction of light.light.2 2、透镜成像及全反射现象、透镜成像及全反射现象the phenomena of imaging performance of lens and total the pheno
3、mena of imaging performance of lens and total reflectionreflection 3 3、眼睛调节的原理，重视保护眼睛、眼睛调节的原理，重视保护眼睛 the principle of eyes regulation,pay attention to the principle of eyes regulation,pay attention to protects eyesprotects eyes YOUR SITE HERENCSZ一、光的量度一、光的量度Measurement of light 要求：要求：对几种光源的特点进行比较，了解
4、光源对几种光源的特点进行比较，了解光源Compare the traits of several light sources,and to know light sources.YOUR SITE HERENCSZ热光源热光源(Hot light sources)：把热转变为光，如太阳、蜡烛、电灯：把热转变为光，如太阳、蜡烛、电灯（与温度有关，颜色改变，如白炽灯内的灯丝、加热的铁片）（与温度有关，颜色改变，如白炽灯内的灯丝、加热的铁片）冷光源冷光源(Cold light sources)：把其他形式的能直接转变为光，：把其他形式的能直接转变为光，如日光灯、水母（发光物体的温度未升高，颜色随物质
5、构成种类而定，如日光灯、水母（发光物体的温度未升高，颜色随物质构成种类而定，是更经济的光源）是更经济的光源）点光源点光源(Point light sources)：发出光的光尖是一个极小的小点，光均：发出光的光尖是一个极小的小点，光均匀发散匀发散一般光源一般光源(General light sources)：许多点光源的集合体：许多点光源的集合体平行光源平行光源(Parallel light sources)：发出的光不是发散的，而平行的光发出的光不是发散的，而平行的光激光器激光器(Laser)：定向性好、亮度高、颜色极纯、闪光时间极短定向性好、亮度高、颜色极纯、闪光时间极短1、光源、光源(L
6、ight sources)：自己能够发光的物体叫光源：自己能够发光的物体叫光源YOUR SITE HERENCSZ2、发光强度、光通量和光亮度、发光强度、光通量和光亮度Luminous intension,luminous flux,and luminous brightness 发光强度：表示光源发光强弱的量，用发光强度：表示光源发光强弱的量，用I表示，单位为坎表示，单位为坎(cd）光通量：在单位时间内，光源向各个方向发出的全部光能，光通量：在单位时间内，光源向各个方向发出的全部光能，用用表示，单位称流（表示，单位称流（lm)发光亮度：发光体在单位面积上发出的光通量发光亮度：发光体在单位面积
7、上发出的光通量3、照度、照度(光通密度）光通密度）Light(density of luminous flux)描述的是物体表面被照明的程度，等于受照物体表面上得到描述的是物体表面被照明的程度，等于受照物体表面上得到的光通量与被照射的面积之比的光通量与被照射的面积之比YOUR SITE HERENCSZ二、光的反射、折射二、光的反射、折射Reflection and refraction of light现象：把筷子放入水中，看上去筷了好象折断了现象：把筷子放入水中，看上去筷了好象折断了 光在真空和同一种均匀的媒质中是直线传播光在真空和同一种均匀的媒质中是直线传播 一部分沿着某一方向反射出去一
8、部分沿着某一方向反射出去 （光的反射）（光的反射）光射到两种媒质的分界面上光射到两种媒质的分界面上 一部分一部分 折入另一媒质折入另一媒质 （光的折射）（光的折射）YOUR SITE HERENCSZ1、光的反射和反射定律、光的反射和反射定律Reflection of light and the law of reflection of light 光的反射种类：光的反射种类：单向反射单向反射(Regular reflection)入射、反射光线均平行入射、反射光线均平行 漫反射漫反射(Diffuse reflection)界面粗糙不平，反射光线界面粗糙不平，反射光线 不平行不平行 反射定律：
9、反射定律：反射光线在入射光线和法线决定的平面里，反射光线在入射光线和法线决定的平面里，反射光线和反射光线和入射光线分居在法线两侧入射光线分居在法线两侧反射角反射角(Angle of reflection)等于入射角等于入射角(angle of incidence)光路可逆光路可逆Light path is reversible YOUR SITE HERENCSZ法法线线入射光线入射光线反射光射反射光射媒质媒质YOUR SITE HERENCSZ2、光的折射和折射定律、光的折射和折射定律Refraction of light,and the law of refraction of light
10、 折射定律：折射定律：折射光线在入射光线和法线决定的平面里折射光线在入射光线和法线决定的平面里 折射光线和入射光线分居在法线两侧折射光线和入射光线分居在法线两侧入射角的正弦与折射角的正弦的比值，对于给入射角的正弦与折射角的正弦的比值，对于给定的两种媒质是一个常数（折射率）定的两种媒质是一个常数（折射率）等于等于 光在这两种媒质中的光速之比光在这两种媒质中的光速之比光路可逆光路可逆（光在任何媒质里传播速度比在真空里的小，所以（光在任何媒质里传播速度比在真空里的小，所以任何媒质的折射率都大于任何媒质的折射率都大于1）YOUR SITE HERENCSZ3、透镜成像、透镜成像Light path i
11、s reversible 以两个球面（或一个是平面）为折射界面以两个球面（或一个是平面）为折射界面透镜透镜分为凸透镜和凹透镜分为凸透镜和凹透镜凸透镜凸透镜(Convex lens)：把平行的入射光线会聚在另一侧：把平行的入射光线会聚在另一侧形成焦点形成焦点凹透镜凹透镜(Concave lens)：把入射的平行光线，透镜的另一：把入射的平行光线，透镜的另一侧发散反向延长线后在入射光线的一侧形成虚焦点。侧发散反向延长线后在入射光线的一侧形成虚焦点。光心光心 焦点焦点(light core)focus YOUR SITE HERENCSZ透镜的折光能力：透镜的折光能力：1/f=D （f是焦距的倒数）
12、是焦距的倒数）透镜成像：透镜成像：Imaging performance of lens 通过光心的光线，经透镜后方向不变；通过光心的光线，经透镜后方向不变；跟主轴平行的光线，折射后通过焦点；跟主轴平行的光线，折射后通过焦点；通过焦点的光线，折射后跟主轴平行通过焦点的光线，折射后跟主轴平行成像图：成像图：Imaging diagram:凹透镜：成像与物体处于同侧，呈缩小正立虚像凹透镜：成像与物体处于同侧，呈缩小正立虚像 凸透镜焦点以外的物体所成的像跟物体处于异侧，凸透镜焦点以外的物体所成的像跟物体处于异侧，呈倒立实像呈倒立实像焦点以内的物体所成的像跟物体处于同侧，呈放大正立虚像焦点以内的物体所
13、成的像跟物体处于同侧，呈放大正立虚像YOUR SITE HERENCSZ三、全反射三、全反射折射率小折射率小 折射率大折射率大折射角小于入射角，朝向法线折射折射角小于入射角，朝向法线折射折射率大折射率大 折射率小折射率小折射角大于入射角，远离法线折射折射角大于入射角，远离法线折射入射角小于入射角小于900，折射光与界面平行，折射光与界面平行临界角临界角入射角大于临界角，折射光全部返回折射入射角大于临界角，折射光全部返回折射 率较大的媒质率较大的媒质全反射全反射Total reflection YOUR SITE HERENCSZ发生全反射的条件是：发生全反射的条件是：Conditions fo
14、r the occurrence of total reflection 1、光线从折射率比较大的媒质射入折射率比较小、光线从折射率比较大的媒质射入折射率比较小 的媒质的媒质 The beam goes from the medium with bigger refractive index to the medium with smaller refractive index2、入射角大于临界角、入射角大于临界角Angle of incidence is bigger than critical angleYOUR SITE HERENCSZ四、光学仪器及眼睛四、光学仪器及眼睛Optical
15、 instruments and eyes 结合前面介绍的透镜成像原理，以图或示意图结合前面介绍的透镜成像原理，以图或示意图说明远视眼形成的机理，及其矫正的方法说明远视眼形成的机理，及其矫正的方法YOUR SITE HERENCSZ原因原因成像位置成像位置矫正方法正方法近近视眼眼myopia 晶状体的焦矩太短或晶状体的焦矩太短或角膜到角膜到视网膜的距离网膜的距离较长成像于成像于视网膜网膜前方前方戴凹透戴凹透镜（先（先发散再聚焦）散再聚焦）远视眼眼晶状体焦距太晶状体焦距太长或角或角膜到膜到视网膜的距离网膜的距离较知知成像于成像于视网膜网膜后面后面戴凸透戴凸透镜凸透凸透镜和凹透和凹透镜散光眼散光眼
16、晶状体及角膜不成球晶状体及角膜不成球形形不能成明晰的不能成明晰的像像戴柱形透戴柱形透镜1、眼睛、眼睛eyesYOUR SITE HERENCSZ2、光学仪器、光学仪器Optical instruments照相机照相机(Camera)：利用凸透镜形成缩小的实像的原理：利用凸透镜形成缩小的实像的原理幻灯机幻灯机(Projector)：利用凸透镜形成放大的实像的原：利用凸透镜形成放大的实像的原理理显微镜显微镜(Microscope)：由两组凸透镜：由两组凸透镜物镜：焦距很短，得到一个放大的倒立实像物镜：焦距很短，得到一个放大的倒立实像目镜：焦距很长，得到放大的倒立虚像目镜：焦距很长，得到放大的倒立虚
17、像望远镜望远镜(Telescope)：由两组凸透镜，物镜焦距长，目：由两组凸透镜，物镜焦距长，目镜焦距短，镜焦距短，开普勒望远镜：得到倒立的实像（加上全反射倒开普勒望远镜：得到倒立的实像（加上全反射倒转棱镜）转棱镜）伽利略望远镜：得到正立虚像伽利略望远镜：得到正立虚像 YOUR SITE HERENCSZ第二节第二节 声和耳声和耳Sound and ears 一一.声音产生和传播声音产生和传播The generation and propagation of sound 声源声源(Sound source)：震动的物体称为声源：震动的物体称为声源媒质媒质(Medium)：物体振动通过传递声音的
18、媒质来传播到听觉器官：物体振动通过传递声音的媒质来传播到听觉器官耳耳(Ear)：听觉器官：听觉器官声波声波(Sound wave)：波长波长(Wave length)：耳耳外耳：外耳道，鼓膜外耳：外耳道，鼓膜External ear:External acoustic meatus,auricle中耳：三个听小骨中耳：三个听小骨Middle ear:Tympanic membrane,three auditory ossicles 内耳：耳蜗（听觉感受器）内耳：耳蜗（听觉感受器）Inner ear:cochlea(auditory sensor)YOUR SITE HERENCSZ声音的传播速
19、度声音的传播速度The propagation velocity of sound 在干燥不动的空气中传播速度为：米秒在干燥不动的空气中传播速度为：米秒温度增加声速增加温度增加声速增加温度降低声速降低温度降低声速降低在不同的媒质中声速是不同的，一般来说随媒质密度的在不同的媒质中声速是不同的，一般来说随媒质密度的增加声速是增加的增加声速是增加的YOUR SITE HERENCSZ二声波的反射折射衍射二声波的反射折射衍射Reflection,refraction,and diffraction of sound wave 反射：声源发出的声波，在传播中遇到山崖和高墙等障碍反射：声源发出的声波，在传
20、播中遇到山崖和高墙等障碍物时，一部分声波就会返回原处，这就是反射物时，一部分声波就会返回原处，这就是反射折射：声波从介质向介质传播时，因为速度不同，声折射：声波从介质向介质传播时，因为速度不同，声波就会偏离原来的传播方向，产生折射波就会偏离原来的传播方向，产生折射衍射：声波在传播时遇到一个尺寸近于波长的障碍物，则衍射：声波在传播时遇到一个尺寸近于波长的障碍物，则波的传播方向发生改变，波绕过这个障碍物继续前波的传播方向发生改变，波绕过这个障碍物继续前进，就是衍射进，就是衍射YOUR SITE HERENCSZ三声音的要素三声音的要素The key factors of sound 乐音乐音(To
21、ne)：和谐悦耳的声音叫做乐音：和谐悦耳的声音叫做乐音乐音的三要素：音调响度音品乐音的三要素：音调响度音品音调音调(Tonality)：是指乐音的高低，它和声源振动的快慢有关：是指乐音的高低，它和声源振动的快慢有关频率越大，音调越高频率越大，音调越高频率频率(Frequency)：男子赫赫：男子赫赫女子赫赫女子赫赫超声波超声波(Ultrasonic)：频率高于万赫：频率高于万赫次声波次声波(Infrasound)：频率低于赫：频率低于赫YOUR SITE HERENCSZ第三节第三节能量和生活能量和生活Section 3 Energy and lifev 教学要求教学要求了解：了解：1 1、生
22、物体内能量流通物质与生命活动的关系、生物体内能量流通物质与生命活动的关系The relationship between the matters responsible for The relationship between the matters responsible for energy circulation in the human body and the life energy circulation in the human body and the life activitiesactivities2 2、温度、热、热的传导方式，人体的体温调节方式、温度、热、热的传导方式，
23、人体的体温调节方式Temperature,heat,means of heat conduction,means Temperature,heat,means of heat conduction,means of human body temperature regulationof human body temperature regulation YOUR SITE HERENCSZ一、热量、热的传递方式一、热量、热的传递方式Heat and means heat transfer 热量的传递就是内能的传递热量的传递就是内能的传递热传递方式：热传递方式：1、传导、传导(Conductio
24、n)：能量以分子碰撞的方式沿物：能量以分子碰撞的方式沿物体传递或转移的方法，传导一般在固体中进行体传递或转移的方法，传导一般在固体中进行 2、对流、对流(Convection)：依靠流体的真实流动来传递：依靠流体的真实流动来传递能量的方法对流一般在液体和气体中进行能量的方法对流一般在液体和气体中进行 3、辐射、辐射(Radiation)：能量由物体辐射出去并沿直：能量由物体辐射出去并沿直线向外界或其它物体进行传递辐射以电磁波形式向外发线向外界或其它物体进行传递辐射以电磁波形式向外发射能量。它不一定借助物体，在真空中也能辐射能量射能量。它不一定借助物体，在真空中也能辐射能量YOUR SITE H
25、ERENCSZ二、人体的温度调节二、人体的温度调节Regulation of human body temperature 人健康时，个体的人健康时，个体的体温一般不太变化，这是身体体温一般不太变化，这是身体的体的体温调节机制在起作用，需依靠散热率与代谢率匹配温调节机制在起作用，需依靠散热率与代谢率匹配第一步：从体内到表皮的热传递第一步：从体内到表皮的热传递The first step:heat transfer from inside of the body to the epidermis第二步：从皮肤到环境的热传递第二步：从皮肤到环境的热传递 由皮肤热辐射和传导而到达空气中由皮肤热辐射和
26、传导而到达空气中The second step:heat transfer from the skin to environment,by the means of heat radiation of the skin and conduction and finally reach the air.YOUR SITE HERENCSZ三、测能仪器三、测能仪器Instrument for measuring energy 有三个功能单元：有三个功能单元：传感器传感器(Sensor)将信号的一种形式转变为另一种形式的将信号的一种形式转变为另一种形式的器件器件放大器放大器(Amplifier)可以
27、将电流或电压信号增大到便于测可以将电流或电压信号增大到便于测量的水平量的水平计量器计量器(Gauge)将信号转变为可能记录和观察的信号将信号转变为可能记录和观察的信号例：水银体温计例：水银体温计水银为传感器水银为传感器YOUR SITE HERENCSZ第四节第四节信息及其处理信息及其处理 Information and its function v 教学要求教学要求了解：了解：1 1、信息的重要功能、信息的重要功能Important functions of Important functions of information information 2 2、信息传递、信息处理的方式在不断进
28、步、信息传递、信息处理的方式在不断进步The means of the transmission and processing of The means of the transmission and processing of information is incessantly progressing information is incessantly progressing 3 3、多媒体技术、多媒体技术multi-media technique multi-media technique YOUR SITE HERENCSZ一、信息及功能一、信息及功能Information and
29、its function 定义：信息是对各种事物定义：信息是对各种事物 变化和特征的反映，也是事物之变化和特征的反映，也是事物之间相互作用和相互联系的表征。间相互作用和相互联系的表征。重要功能：重要功能：1、信息是人类和生物生存的要素、信息是人类和生物生存的要素Information is the key factor for the survival of human beings and creature.2、信息是认识事物的先导、是知识的源泉、信息是认识事物的先导、是知识的源泉Information is the precursor for understanding things an
30、d the source of knowledge3、信息是决策的依据，实践的指南、信息是决策的依据，实践的指南Information is the basis for making decision and the guide for practiceYOUR SITE HERENCSZ二、信息的传递、处理的方式二、信息的传递、处理的方式Means of the transmission of information and the processing of information 在不断进步在不断进步Are incessantly progressing 早期：只能使用语言、文字传递信息
31、早期：只能使用语言、文字传递信息 19世纪，现代通信技术诞生了，满足了人们快速、准世纪，现代通信技术诞生了，满足了人们快速、准确和远距离传递信息的需要确和远距离传递信息的需要 20世纪以来，随着电子技术的发展，通信手段、通信世纪以来，随着电子技术的发展，通信手段、通信设备、传输技术也得到了相应的发展，大大提高了通信质设备、传输技术也得到了相应的发展，大大提高了通信质量和速度，扩大了通信范围量和速度，扩大了通信范围 通信的模式通信的模式Mode of communication 信息源信息源送信机送信机通信路通信路受信机受信机受信者受信者YOUR SITE HERENCSZ 信息的处理：电子计算
32、机、多媒体技术信息的处理：电子计算机、多媒体技术The processing of information:electronic computer,multi-media technique多媒体技术将多种媒体有机地融合在一起，进行信息的多媒体技术将多种媒体有机地融合在一起，进行信息的储存、处理、表示和交流，特别是通过图象、动画和声音的结储存、处理、表示和交流，特别是通过图象、动画和声音的结合，在信息的表现形式上更加生动、直观、易被人接受。合，在信息的表现形式上更加生动、直观、易被人接受。三、信息的记忆三、信息的记忆The memory of information照片、录音磁带、磁盘（软硬磁盘）、光盘照片、录音磁带、磁盘（软硬磁盘）、光盘Photograph,audiotape,disk(soft disk and hard disk),compact disk(CD)