建筑物理教案2330中专 1.docx

建筑物理教案2330中专 1.docx

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建筑物理教案2330中专1

25课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第1篇建筑光学

第一节人眼的视觉特性

教学目的要求：

1、了解明暗视觉感觉的形成

2、掌握人眼对色光的感觉及视觉范围

教学重点难点：

人眼对色光的感觉及视觉范围

教具：

教学方法：

讲授、归纳法

学情分析：

日常的采光照明遍及生活的每个角落，学生对采光的认知只是表面现象，没有上升为理论，更谈不上设计……

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

分析棒影图的形成原理

新课引入

人们对室内环境的要求是多方面的，不仅希望室内有良好的热环境，而且还希望有良好的光环境。

良好的光环境是保证人们进行正常的工作、学习和生活的必要条件。

讲授新课

第1章建筑光学基本知识

光以电磁波形式传播，而人眼所能感觉到的仅为可见辐射光，其波长范围是380-780nm（纳米）。

长于780nm的红外线、无线电波等，以及短于380nm的紫外线、X射线等，都是人眼所不能感觉到的。

第一节人眼的视觉特性

1．明、暗视觉

分布在视网膜上的锥、杆状感光细胞分别在明、暗环境中起作用，形成明、暗视觉。

2．颜色感觉

在明视觉时，人们对于380-780nm范围内的电磁波产生不同的颜色感觉。

3.光谱光效率

人眼在观看同样功率的辐射，在不同波长时感到的明亮程度不一。

人眼的这种特性常用相对光谱光效率来表示。

波长555nm黄绿光处最亮，最灵敏点约处在波长为507nm的蓝绿光处。

因此，相同辐射量的光，在日光条件下，人们感到黄绿光最亮；而在黄昏时，人们感到蓝绿光最亮。

4．视野范围

双眼不动的视野范围为：

水平面180o；垂直面130o，向上为60o，向下70o。

巩固练习：

简述人眼的主要视觉特性。

本节小结：

1、人眼的明暗特性

2、人眼的颜色感觉

3.光谱光效率

4.人眼的视觉范围

本节作业：

图示表示人眼的最佳视觉范围

后记：

指导学生进行现场视野练习，加强理论与实践的联系

先由学生思考回答，之后是教师讲评

26课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第二节基本光量

教学目的要求：

1、掌握什么是光通量.发光强度.照度.亮度及各自对应单位

2、掌握照度与发光强度的关系.照度与亮度的关系

教学重点难点：

人眼对色光的感觉及视觉范围

教具：

教学方法：

讲授、归纳法

学情分析：

本节的基本光量的概念及单位对学生都是新内容，接受起来应注重举一反三……

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

人眼对什么光最敏感,什么光最亮?

新课引入

通过从前的学习知道，长度的计量单位用m.cm.mm等，时间的单位用h.s等。

那么光的强弱、及照射时间长短用什么来计量。

为了更进一步描述光的性质,引入以下物理量

讲授新课

第二节光的计量

一、光通量

光通量:

光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使眼睛引起光感的能量，称为光通量，符号为由，单位为流明（1m）。

某一波长的光通量关系式为：

Фλ＝683V（λ）Pλ

式中Фλ----波长为λ的光的光通量，lm；

V（λ）----波长为λ的明视光谱光效率，

Pλ----波长为λ的光的辐射功率，W。

二、发光强度

发光强度:

光通量的空间密度，称为发光强度，常用符号I来表示。

公式:

I=ΔФ/ΔΩ

发光强度的单位为cd（坎德拉，简称“坎”），它表示在一球面度立体角内均匀发射出llm的光通量。

三、照度

照度:

单位面积上接受到的光通量称为照度，符号为E。

当光通量中均匀分布在被照表面A上时，则此被照面的照度为：

E=Ф/A

E---照度、常用单位为lx（勒克斯，简称“勒”），它等于llm的光通量均匀分布在lm2的被照面上。

例如:

在40W白炽灯下lm处的照度约为301x；加一搪瓷伞形罩后照度就增加到731x，阴天中午室外照度为8000～200001x；晴天中午在阳光下的室外照度可高达80000～1200001x。

四、照度与发光强度的关系

某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度I成正比，它与距光源的距离r的平方成反比。

公式：

光线垂直入射到被照表面E=I/r2

当入射角不等于零为θ时，E=I.cosθ/r2

五、亮度

为了描述人眼对物体的视觉感觉而引入物理量---亮度

公式:

Lα=Iα/ACOSα

亮度的单位：

熙提（sb）、cd/m2其中1sb=104cd/m2

六、照度和亮度的关系

某一发光表面在被照面上形成的照度，仅和发光表面的亮度及其在被照面上形成的立体角投影有关，而和它的面积绝对值无关。

公式:

E=LαΩCOSθ

巩固练习：

试说明光通量与发光强度、照度与亮度之间的区别和关系。

本节小结1、光通量.发光强度.照度.亮度各自的定义及对应单位

2、照度与发光强度的关系、照度和亮度的关系

本节作业：

看电视时，房间完全黑暗好，还是有一定的亮度好?

为什么?

。

后记：

学生：

光

发出的

能量与

人眼能

够接受

的光的

能量是

否相等

？

学生对

比记忆

发光强

度与照

度的概

念及各

自单位

引导学

生进行

照度的

公式如

何运用

练习

学生回答，之后讲评。

27课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第三节材料的光学性质

教学目的要求：

1、掌握定向反射与定向透射材料

2、掌握均匀扩散反射、透射材料及定向反射、透射材料

教学重点难点：

各种材料的光学特点

教具：

教学方法：

讲授、归纳法

学情分析：

学生对透光材料与反光材料只认不识，本节应大量列举事例，加大学生对材料的感性认识……

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

什么是照度？

什么是亮度？

之间的关系如何？

新课引入

反光和透光材料均可分为二类；一类属于定向的，如镜子和透明玻璃；另一类为扩散的，如粉刷墙面、石膏等。

讲授新课

第三节材料的光学性质

一、定向反射和透射材料

1。

定向反射

光线射到表面很光滑的非透明材料上（如镜面和磨光金属表面），光线将遵循反射定律：

2．定向透射

光线射到透明材料上时则产生定向透射。

二、扩散反射和透射材料

半透明材料使入射光线发生扩散透射，表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射。

1．均匀扩散材料

这类材料将入射光线均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全相同，看不见光源形象。

（1）均匀扩散反射材料:

有氧化镁、石膏等。

但大部分无光泽、粗糙的建筑材料，如粉制、砖墙等都可以近似地看成这一类材料。

（2）均匀扩散透射材料:

有乳白玻璃和半透明塑料等，透过它看不见光源形象或外界景物，只能看见材料的本色和亮度上的变化，常将它用于灯罩、发光顶棚处，以降低光源的亮度，减少刺眼程度。

2．定向扩散材料

某些材料同时具有定向和扩散两种性质。

它在定向反射（透射）方向，具有最大的亮度，而在其他方向也有一定亮度。

（1）定向扩散反射材料:

具有这种性质的反光材料如光滑的纸、较粗糙的金属表面、油漆表面等。

（2）定向扩散透射材料:

这种性质的透光材料如磨砂玻璃，透过它可看到光源的大致形象，但不清晰。

巩固练习：

试举例说明均匀扩散透射材料与定向扩散透射材料的不同

本节小结：

1、定向反射、透射材料

2、扩散反射、透射材料

本节作业：

将表9-2和表9-3中的常用建筑材料分别按材料的光学性能进行分类。

后记：

列举材料，学生判断

结合讲课引导学生列举材料的应用

学生回答，教师讲评

28课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第2章天然采光第一节天然采光的基本要求

教学目的要求：

1、了解晴天与全云天室内采光的特点及影响因素

2、掌握采光标准

教学重点难点：

采光标准

教具：

教学方法：

讲授、归纳法

学情分析：

采光是室内设计过程中的重要的一环，本节将给出采光设计标准，学生接受起来会有生硬感，应予以分解讲解……

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

大白粉涂料、反光油漆、磨砂玻璃各属于什么材料？

有什么特点？

新课引入

在室内设计中,天然采光是一必不可少的重要环节.

讲授新课

第2章天然采光

第一节天然采光的基本要求

一、光气候

到达地面的太阳光分两部分：

直射光:

一部分太阳光透过大气层到达地面，称为直射光。

直射光形成的照度高，具有一定的方向，可使物体形成阴影。

扩散光:

另一部分太阳光则碰到大气层中的空气分子、灰尘、水蒸气等微粒，产生多次反射，形成天空扩散光。

1．晴天

它是指云量占整个天空面积30％以下的天气。

影响因素：

1）太阳高度角是变化

2）建筑物的朝向对采光影响也很大。

2．全云天

天空全部被云遮盖，室外天然光全部为天空扩散光。

影响全云天地面照度的主要因素：

1）太阳高度角中午仍比早晚照度高。

2）天空云状

3）地面反射能力

4）大气透明度

二、采光标准

采光设计的光源应以全阴天天空的扩散光作为标准。

1、1、采光系数：

采光系数值C=En100%/Ew

En---室内某一点的照度

Ew---同一时间室外全阴天天空扩散光的照度。

2、临界照度；我国规范将视觉工作分为I-V级，各级要求的天然采光室内照度最低值分别为250、150、100、50、251x。

若室外照度值低于特定值时，则室内照度值将低于标准值，须要采用人工照明来补充，我们把这个特定值，即把室内照度值达到标准最低值时的室外照度值，称为“临界照度”

2.采光系数最低值：

我国规范规定临界极限值为50001x（重庆及其附近地区的室外临界照度可取40001x）。

这样，根据临界照度可将天然采光照度最低值换算为采光系数最低值（表10-1）。

采光系数标准值表10-1

巩固练习：

P108页习题1

本节小结：

1、晴天、全云天的光照特点

2、采光标准

本节作业：

补充：

何谓临界照度？

试用采光系数解释之

后记：

提问：

采光标准为什么要用采光系数

引导学生对采光系数中的室外光照度的理解

学生回答，教师讲评

29课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第二节采光口的基本形式

教学目的要求：

1、掌握侧窗采光与天窗采光的特点

2、了解各种窗的采光效率

教学重点难点：

侧窗采光采光的特点

教具：

教学方法：

讲授、归纳法

学情分析：

窗的采光质量直接影响室内的明暗，本节将以侧窗的采光做为重点展开……

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

什么叫采光系数？

它有什么意义？

新课引入

室内采光要借助于采光口来完成，选择采光口的形式直接决定室内的自然采光。

讲授新课

第二节采光口的基本形式

采光口的主要形式有以下几种。

一、侧窗采光

特点：

布置灵活方便、构造简单、开启方便、有利通风、造价低，光线具有强烈的方向性。

影响因素：

1）侧窗窗台离地面的高度:

侧窗窗台离地面的高度为1米左右，称为低侧窗。

窗台离地面高度在2m以上的为高侧窗。

2）窗的形式、窗间墙面积、窗扇构造、室内外的遮挡情况和反光状况等因素

3）窗间墙:

（即窗与窗之间的墙）。

4）玻璃:

为了克服侧窗采光照度变化大和房间深处照度不足的缺点，可采用乳白玻璃、玻璃砖等扩散透光材料。

5）眩光:

为了减少眩光，可以采用水平遮阳板等措施。

同时合理确定建筑物之间的间距，合理选择窗前树种及离窗距离。

二、天窗采光

利用在房屋屋顶设置的采光口采光称为天窗采光。

（一）一般在工业厂房和大厅房屋中采天窗的特点有：

1、采光效率较高，约为侧窗的8倍；

2、除平天窗外都具有较好的照度均匀性；

3、天窗采光一般很少受到遮挡。

二、天窗的形式：

有矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗以及横向天窗。

1、矩形天窗：

a.矩形天窗的采光特性与高侧窗相似，在跨中的采光系数值最高，而柱子处的采光系数值最低

b.矩形天窗的采光效果与天窗宽度bmo、天窗位置高度hs，、天窗间距bd的取值密切相关，在设计时应充分考虑

c.矩形天窗的玻璃面最好为南北朝向，将矩形玻璃做成倾斜的可提高室内照度60％左右。

2．锯齿形天窗

3．平天窗

4．横向天窗

5．井式天窗

采光系数一般在1％以下。

巩固练习：

说明侧窗采光有哪些特点

本节小结：

1、侧窗采光

2、天窗采光

本节作业：

采光口的主要形式有哪几种？

试述其采光特点。

后记：

学生：

结合侧窗的实际立面图加以分析

结合图例指导学生识别天窗类别

学生先回答，教师讲评

30课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第三节采光设计要点

教学目的要求：

1、掌握采光要求和其他要求包括的几个方面

2、根据视觉工作等级和窗地比来判断窗口的面积

3、根据工作面的需要来确定窗口的面积

教学重点难点：

重点：

根据视觉工作等级和窗地比来判断窗口的面积

难点：

确定采光系数最低值

教具：

教学方法：

讲授、归纳法

学情分析：

单纯讲采光设计要点难免会枯燥，本节将结合实例进行分析……

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

试举例说明侧窗采光有那些特点？

新课引入

对房屋进行天然采光设计，主要任务是如何正确选择采光口形式及采光口的位置。

窗口不仅起采光的作用，而且还能起自然通风的作用。

故应综合考虑这些因素来进行采光设计

讲授新课

第三节采光设计要点

一、资料收集

1．采光要求

（1）工作特点和精密度。

我国现行规范对视觉工作分级及窗地比（见表10-2一

表10-5）。

（2）工作面的位置。

工作面有水平、垂直和倾斜三种形式.

（3）工作对象的表面状况。

工作对象的表面是平面的还是立体的，是光滑的还是粗糙的，都直接影响采光口的形状和位置的确定。

（4）直射阳光的影响。

房间内如果有直射阳光进入可能会引起眩光或引起房间内过热，应在窗口的选型、朝向和材料方面加以考虑，尽量避免产生直射阳光。

（5）工作区域。

不同的工作区对采光有不同的要求。

对照度要求高的区域可布置在窗的附近，要求不高的区域可远离窗口。

2．其他要求

（1）通风要求

（2）绝热要求。

（3）泄爆要求。

（4）建筑立面要求。

（5）经济要求。

二、选择采光口的形式

选择采光口形式的基本原则以侧窗为主，天窗为辅。

三、确定采光口位置

就侧窗而言，一般将其设置建筑物的南北侧墙上，窗口朝南或朝北。

对于天窗，则应根据车间的剖面形式，与相邻车间的关系来确定天窗的设置位置。

四、采光口尺寸的估算

根据车间视觉工作分级和拟定的采光口形式和位置，即可进行采光口面积的估算工作，即根据窗地比来确定。

窗地比：

窗口面积与室内地面面积之比（表5-2～5）。

在各类民用建筑中

卫生间、厕所、浴室等辅助用房的窗地比不应小于1／10，

楼梯间、走道等处不应小于1／14。

内走道长度不超过20m时至少有一端有采光口，超过20m时应两端有采光口，超过40m时应增加中间采光口，否则应采用人工照明。

各类民用建筑中的有效采光面积按下列规定：

（1）离地面高度o．5m以下的采光口不应计入有效采光面积，

（2）采光口上部有宽度超过1m以上的外廊、阳台等遮挡物时，其有效采光面积可按采光口的70％计算。

巩固练习：

窗地比在工程设计中有何作用?

补充：

求某室内的采光系数的最低值

本节小结：

1、采光要求和其他要求包括的几个方面

2、根据视觉工作等级和窗地比来判断窗口的面积

3、根据工作面的需要来确定窗口的面积

本节作业：

某会议室尺寸为5m*3m，净空高为3．6m，试进行采光设计

后记：

列举事例，学生分析

学生：

居室开窗过大有何缺点？

学生：

结合教室窗结构的特点进行分析

学生上黑板做，教师讲评

31课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第3章建筑照明第一节电光源

教学目的要求：

1、掌握热辐射光源的照明原理及特点

2、掌握气体放电光源的照明原理、特点与发光效率

教学重点难点：

重点：

两类光源的照明特点及光效

难点：

两类光源的照明原理

教具：

教学方法：

讲授、归纳法

学情分析：

学生对照明光源并不陌生，但了解却甚少，本节课将列举示例加以讲解……

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

采光设计的步骤有哪些？

新课引入

天然采光具有很多优点，但它的应用受到时间和地点的限制。

建筑物内不仅夜间需要用人工照明，在某些场合，白天也要用人工照明。

讲授新课

第3章建筑照明

第一节电光源

现代照明的电光源按其发光机制可分为两大类：

热辐射光源和气体放电光源。

一、热辐射光源

当金属加热到1000K以上时，就发出可见光。

利用这一原理制造的照明光源称为热辐射光源。

1．白炽灯

白炽灯是一种利用电流通过细钨丝所产生的高温而发光的热辐射光源。

1）白炽灯的发光特点：

白炽灯的发光效率不高，仅12～201m／W左右。

白炽灯光偏红。

因此，白炽灯不适用于需要仔细辨别颜色的场所。

白炽灯有各种不同品种和形状。

2）白炽灯的缺陷：

白炽灯散热量大，发光效率低，光色较差，灯丝亮度高，寿命短等。

3）白炽灯的优点：

高度的集光性，便于光的再分配；良好的调光性，有利于光的调节；点灭性能对其寿命影响小，适应于频繁开关；体积小，构造简单，价格便宜，使用方便等特点。

白炽灯仍是我国目前应用较广泛的电光源。

2．卤钨灯

卤钨灯也是热发光光源。

其发光效率和光色都较白炽灯有所改善。

卤钨灯的发光效率约21～251m／W，寿命1500h。

二、气体放电光源

气体放电光源是利用某些元素的原子被电子激发而产生光辐射的光源。

1．荧光灯（俗称日光灯）

其特点如下：

（1）发光效率高。

一般可达451m／W，比白炽灯高3倍。

有的达到801m／W以上。

（2）发光表面亮度低。

荧光灯发光面积比白炽灯大，故表面亮度低，光线柔和，不用灯罩，也可避免强烈眩光出现。

（3）光色好，并可加以控制。

根据不同的荧光物质成分，产生不同的光色，故可制成接近天然光光色的荧光灯灯管。

（4）寿命长。

一般灯管为2000一8000h，有的已达到10000h以上。

（5）灯管表面温度低

荧光灯由于具有以上特点，已广泛应用于各类建筑中，特别是一些要求辨色的场所。

特种荧光灯有：

紫外线杀菌灯；彩色荧光灯；黑光灯（有强紫外线辐射，是广泛用于诱捕昆虫的光源）等。

2．荧光高压汞灯

荧光高压汞灯具有下列优点：

（1）发光效率高，一般可达501m／W左右（自镇流较低）。

（2）寿命长，一般可达5000h（自镇流稍低）。

国外已达到16000h以上。

（3）自镇流荧光高压汞灯，可直接接入220V、50Hz的交流电路上，初次投资少。

3．金属卤化物灯

发光效率可达801m／W以上。

这种光源的优点是光效高、光色好，功率大，可满足拍摄彩色电视的要求，还适用于高大厂房和室外运动场照明。

主要缺点是寿命较短。

4．钠灯

（1）低压钠灯：

这种灯的发光效率特别高，可达1001m／W以上。

由于低压钠灯的光谱单一，所以显色性极差，在室内很少使用，但由于它在烟雾中难以形成光幕，故透雾性能好，目前主要用于道路照明。

（2）高压钠灯：

高压钠灯是利用在高压钠蒸气中放电时，发出可见光的特性制成的。

其辐射光的波长集中在人眼最灵敏的黄绿色光范围内。

光效高，寿命长，透雾性强，适合于车道、街道照明。

缺点是光谱单一。

巩固练习：

1、教室的照明为何采用日光灯而不用白炽灯?

2、钠灯显色性差为什么用于路灯的照明？

本节小结：

1、热辐射光源的种类、照明原理及特点

2、气体放电光源的种类、照明原理、特点与发光效率

本节作业：

总结两类光源的发光特点、及适用场合

后记：

引导学生观察白炽灯的发光特点

学生分析教室里的日光灯的发光特点，教师加以汇总

提问：

为什么钠灯在烟雾容易辨认

两位学生上黑板做，然后教师更正

32课程名称建筑物理年级大专教师高松丽

授课日期

周三

班级

12中装

课题：

第二节灯具

教学目的要求：

1、了解灯具的作用

2、学会分析灯具的配光曲线

3、掌握灯具的分类及光通量分布特点

教学重点难点：

灯具的分类及光通量分布特点

教具：

教学方法：

讲授、对比法

学情分析：

学生对各式灯具掌握较空白，本节将借助教材中各种图例进行对比认知，并尽量结合实际加以讲解

组织教学：

贯穿课堂始终……

教学过程及授课内容：

复习提问：

气体放电光源有哪几种，各自有什么特点？

新课引入

在日常生活中，我们看到的灯具是各式各样的，有吸顶灯、吊灯、大面积的建筑化照明、及特殊用灯，本节将针对上述做以讨论……

讲授新课

第二节灯具

一、灯具的作用：

灯具是光源、灯罩及附件的总称。

灯具的主要作用是：

（1）固定和保护光源，将光源与电源连接；

（2）控制和分配灯光，实现需要的光分布；

（3）装饰美化环境。

本节我们将光源和灯具视为一体来讨论它们的光特性和应用问题。

二、灯具的光特性

灯具的光特性主要用三项技术数据来说明：

①发光强度的空间的分布；

②灯具的效率；

③亮度分布和灯具的保护角。

1．发光强度的空间分布

灯具的配光曲线是表示灯具的发光强度在空间分布状况，所以，

又称光强分布曲线。

可求出点光源在计算点上形成的照度。

2．灯具的效率，

任何材料制成的灯罩，对于投射在其表面的光通都要被它吸收

一部分，光源本身也要吸收少量的反射光（灯罩内表面的反射光），

余下的才是灯具向周围空间投射的光通。

即

η=Ф′/Ф（11-1）

显然η是小于1的。

3．亮度分布和灯具的保护角

它是指灯罩边沿和发光体边沿的连线与水平面所成的夹角

灯具保护角用下式表示：

．

tanγ=2h/D+d（11-2）

当灯具位置提高，和视线形成的夹角大于保护角，虽可看见高亮度的光源，但夹角较大，眩光程度已大大减弱。

三、灯具分类

1．按光通的分布分类

国际照明委员会按光通在上、下半球的分布将灯具划分为五类：

直接；半直接；均匀扩散；半间接；间接。

（1）直接型灯具:

（2）半直接型灯具:

（3）均匀扩散型灯具

（4）半间接型灯具

（5）间接型灯具

2．按灯具的结构分类

（1）开启型灯具：