文档内容
WULI
WULI
年级
九
上册
九
江
苏
凤
凰
科
学
技
术
出
版
定价： 元 社 江苏凤凰科学技术出版社
7.59
审批号：苏费核（ 年） 号 举报电话：
2021 0098 12315WULI
九九 年级
上册
江苏凤凰科学技术出版社
·南 京·义务教育教科书
物理 九年级上册
主 编 刘炳昇 李 容
责 任 编 辑 陈卫春 曹婷婷
责 任 校 对 仲 敏
出 版 江苏凤凰科学技术出版社
出版社地址 南京市湖南路 号Ａ楼，邮编：
1 210009
编 读 信 箱
skwljc@126.com
重 印 江苏凤凰出版传媒股份有限公司
发 行 江苏凤凰出版传媒股份有限公司
照 排 江苏凤凰制版有限公司
印 刷 江苏凤凰新华印务集团有限公司
开 本
787mm×1092mm 1/16
印 张
7.5
版 次 年 月第 版 年 月第 版
2004 5 1 2013 6 3
印 次 年 月第 次印刷
2021 5 18
标 准 书 号
ISBN978-7-5537-1336-6
定 价 元
7.59
如发现印、装质量问题，请与凤凰传媒联系 电话：
. 400-828-1132致同学们
同学们，欢迎你们步入新学期的物理课程 ．
在八年级，我们已初步感知了物理世界的奇妙，体验了科学探究的乐趣，掌
握了一些观察、实验、思考问题的方法，学习了声现象、物态变化、光现象、物体
的运动、力、物质的物理属性和物质结构等知识，并了解了这些知识在生产、生
活和社会中的应用 九年级上册教科书将带着我们去学习简单机械和功、机械
.
能和内能以及电路及其基本规律的有关知识 这些内容涉及更深层次的物质运
.
动和相互作用，将使我们更深入地认识自然界中的各种物理现象；这些内容与现
代生活的联系更为密切，将使我们进一步领会物理科学、技术与社会的关系．
为了便于同学们探索物理知识，本书设计了以下栏目：
课堂中的学习活动，包括演示实验、小实验、讨论等．
学生实验 学生必做的分组实验
.
为学习活动提供及时、必要的帮助．
介绍物理与生活、社会的联系．
对研究问题的方法、技巧进行点拨．
课外实践与练习——是什么（ ）？为什么（ ）？怎
WHAT WHY
么做（ ）？
HOW
对本章知识进行梳理，对学习过程与结果进行反思和评价．
对正文中加“ ”符号的内容做拓展性说明，可在相应
▶▶
的页面查阅．
此外，欢迎同学们登录“苏科物理”网站参与交流，你们将会有意想不
到的收获 .
祝同学们在新学期取得更大的进步！
编 者致同学们
第十一章 简单机械和功
一、杠 杆
2
二、滑 轮
9
三、功
14
四、功 率
18
五、机械效率
22
综合实践活动
24
第十二章 机械能和内能
一、动能 势能 机械能
32
二、内能 热传递
40
三、物质的比热容
43
四、机械能与内能的相互转化
49第十三章 电路初探
一、初识家用电器和电路
62
二、电路连接的基本方式
67
三、电流和电流表的使用
70
四、电压和电压表的使用
75
综合实践活动
80
第十四章 欧姆定律
一、电 阻
86
二、变阻器
91
三、欧姆定律
96
四、欧姆定律的应用
101
综合实践活动
105
附录：
常用物理量及其单位
○ 111
物理学名词中英文索引
○ 112
后记
○简
单
机
杠 杆
●
滑 轮
械
●
功
●
功 率
和
●
机械效率
●
综合实践活动
功
●
从我们吃饭用的筷子，
到航天器使用的机械臂，
机械已深入到人类生活的方方面面
.
无论多么复杂的机械都是由简单机械组成的
.
我们在叹服于机械的神奇和人类伟大智慧的同时，
不禁产生许多遐想……
1
这些机械是依据什么原理工作的呢？第十一章 简单机械和功
延
伸
人 一、杠 杆
体
的 什么是杠杆
﹃
神
拔图钉
臂
11.1
﹄
做一做
木板上钉了一枚图钉，你
能直接用手把它拔出来吗？
请从图 中选择合适
11-1
的工具把图钉拔出来
.
图 拔图钉
11-1
议一议
你是怎样拔出这枚图钉的？有哪些不同的方法？哪一种方法更方
便、省力？
安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡
1. .
如图 所示，在杠杆左边挂上一定数量的钩码，用弹簧测力计在某
生活中有许多任务都是用类似的方法完成的 观察图 ，指出图中的 2. 11-4
. 11-2 一位置竖直拉住杠杆 设在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆竖直向下的
工具在工作时有哪些共同的特点 .
. 拉力F 是动力，动力臂为l ，钩码对杠杆的拉力F 是阻力，阻力臂为l
2 1 1 2 2 .
在下列情况下测量并记录动力
3.
F 、动力臂l 、阻力F 、阻力臂l 的大小
1 1 2 2 .
（）保持钩码和弹簧测力计的位
1
置不变，改变钩码的数量；
（）保持钩码的数量和位置不变，
2
改变弹簧测力计的位置；
（）开瓶扳手 （）钓鱼竿
a b
图
11-2
物理学中，将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆（ ） （）保持弹簧测力计的位置和钩
lever . 3
为了了解杠杆的作用，我们先以螺丝刀撬图钉（图 ）为例来认识几个 码的数量不变，改变钩码的位置
11-3 .
与杠杆有关的名词
.第十一章 简单机械和功
延
伸
支点：杠杆绕着转动的点，即图
人
中的O点 力的作用线 体
.
动力：使杠杆转动的力，即图中 的
F ﹃
的F 1 . 1 l O l 神
阻力：阻碍杠杆转动的力，即 1 2 臂
﹄
图中的F
2 .
动力臂：从支点到动力作用线
的距离，即图中的l F
2
1 .
阻力臂：从支点到阻力作用线
图 用螺丝刀撬图钉
的距离，即图中的l 11-3
2 .
杠杆的平衡条件
杠杠杆杆静静止止或或匀匀速速转转动动，，
学生实验 探究杠杆的平衡条件 我我们们就就说说此此时时杠杠杆杆处处于于平平衡衡
状状态态
..
实验与记录
安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡
1. .
如图 所示，在杠杆左边挂上一定数量的钩码，用弹簧测力计在某
2. 11-4
一位置竖直拉住杠杆 设在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆竖直向下的
.
拉力F 是动力，动力臂为l ，钩码对杠杆的拉力F 是阻力，阻力臂为l
1 1 2 2 . 3
在下列情况下测量并记录动力
3.
F 、动力臂l 、阻力F 、阻力臂l 的大小
1 1 2 2 .
（）保持钩码和弹簧测力计的位
1
置不变，改变钩码的数量；
（）保持钩码的数量和位置不变，
2
改变弹簧测力计的位置；
（）保持弹簧测力计的位置和钩
3
码的数量不变，改变钩码的位置
.
图
11-4第十一章 简单机械和功
延
伸
人 测量序号 F l F l
1/N 1/cm 2/N 2/cm
体
①
的
﹃ ②
神
臂 ③
﹄
…
交流与小结
分析表中的数据，找出它们之间的关系 你从中有什么发现？
.
实验表明，杠杆平衡时
动力 动力臂 ＝ 阻力 阻力臂
× ×
用字母表示可写成
F l ＝ F l
1 1 2 2
杠杆的平衡条件也称
4 为杠杆原理，最早是由古希
腊学者阿基米德总结出来
的 我国古人也对杠杆进行
.
过深入的研究 （ ），
▶▶ p.28
并将杠杆广泛应用于生产
和生活中，为推动人类文明
的进步作出了重大贡献 图 阿基米德“：只要给我一个支点，我就可以移动地球 ”
. 11-5 .
应用杠杆原理分析前面图 （）中开瓶扳手的例子可知，由于动力臂
11-2 a
大于阻力臂，因此动力小于阻力，这类杠杆是省力杠杆 如果动力臂小于阻力
.
臂，要使杠杆平衡，动力就必须大于阻力，这类杠杆是费力杠杆，图 （）
11-2 b
中的钓鱼竿就是这类杠杆，使用它可以减小动力作用点移动的距离 还有一
.
类杠杆，其动力臂等于阻力臂，这类杠杆被称为等臂杠杆
.第十一章 简单机械和功
延
伸
如图 所示的常见器具都应用了杠杆，请分别说出它们各属于哪类
11-6 人
杠杆，并说明理由
体
.
的
﹃
神
臂
﹄
（）托盘天平 （）独轮车
a b
（）船桨
e
（）筷子 （）笤帚
c d
图
11-6
生活中的剪刀 5
剪刀（图 ）是生活中常见的工具，它也是一种杠杆 你是否注意到，
11-7 .
从事不同行业的人所用的剪刀各有特点？
（）裁衣的剪刀 （）理发的剪刀 （）剪铁皮的剪刀 （）修枝的剪刀
a b c d
图
11-7
裁缝用的剪刀刀刃比平常家用剪刀的刀刃长得多，完成一次剪裁动作可
以裁剪较长的布料
.
理发师用的剪刀手柄比较短，他们剪发时手的动作幅度较小，可提高剪
发的频率
.第十一章 简单机械和功
延
伸
人 剪铁皮的剪刀，其动力臂比阻力臂长，只要用较小的力，就能把坚硬的金
体 属片剪开
.
的
园艺师使用的剪刀有很多种，如修整冬青树的剪刀、剪花枝的剪刀
﹃
神 等，它们各有特点 请你调查一下，园艺师使用了哪些剪刀？它们各有什
.
臂 么特点？为什么这样设计？
﹄
例题 据报道，一位物理老师在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大
象的质量 在称象过程中，他还用到了吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工
.
具，如图 （）所示 他首先将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢
11-8 a .
上的悬吊点移至O点时，槽钢在水平位置平衡，测得OB = 将大象引入铁
7 cm .
笼，用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，测
得OA ，弹簧测力计的示数为 试计算大象的质量（g取 ）
= 9 m 200 N . 10 N/kg .
A B
6
（） （）
a b
图 用杠杆称象
11-8
分析 该称象过程运用了杠杆原理，据题意可画出杠杆示意图 由于在称
.
象前已调节挂有铁笼的槽钢在水平位置平衡（相当于天平使用前的调节），这样
在称象时就不需考虑槽钢和铁笼重力的影响，即图 （）中的F 与大象的重
11-8 b 2
力大小相等．
解 槽钢是一个杠杆，O为支点，人通过弹簧测力计对杠杆的拉力
F ＝ 为动力，动力臂l ＝ ，铁笼对杠杆的拉力F 为阻力，阻力臂
1 200 N 1 9 m 2第十一章 简单机械和功
延
伸
l ＝ ＝
2 7 cm 0.07 m . 人
根据杠杆原理F l＝F l ，得 体
1 1 2 2
F l 的
F 1 1 200N×9m 4 ﹃
2= l = ≈2.57×10 N
2 0.07m 神
铁笼对杠杆的拉力F 与大象所受的重力大小相等，即F ＝G＝mg
臂
2 2 .
所以大象的质量 ﹄
F
m 2 2.57×10 4 N 3 ＝
= g = = 2.57 × 10 kg 2.57t
10N/kg
答 大象的质量约为
2.57 t .
人体中的杠杆
骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，尽管人体的各种运动相当复
杂，但最基本的运动都是由骨骼绕关
节转动产生的，其模型就是杠杆 例 肱二头肌
.
如，当手握哑铃向上运动时（图
），上臂中的肱三头肌伸展、肱二
11-9
头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘
关节转动 在这里，前臂骨骼可以看
. 肱三头肌 7
成杠杆，肘关节是支点，哑铃对手的 前臂
肘关节
压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂骨
骼施加的力则是动力 图 举哑铃
. 11-9
如图 所示，当手托住铁球并绕腕
11-10
屈肌 关节向上转动时，手就是一个杠杆 铁球压在
.
掌心上的力是阻力，腕关节是支点，前臂中
的伸肌伸展和屈肌收缩产生动力，使托住铁
腕关节 球的手向上转动
伸肌 .
人体有 多块肌肉，它们在神经系统
图 托铁球 600
11-10 的控制下，分别负责各部位的运动 当你做
.
抬腿、伸臂、点头、叩齿等动作时，你就用到了身上各种各样的杠杆
.
人体中的杠杆为科技工作者的创造和发明提供了很多启示，机器人和国
际空间站上的机械臂 （ ）的发明就是其生动的体现
▶▶ p.29 .第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的
﹃
神
指出图 中各种杠杆工作时的支点、动力、动力臂、阻力和阻力
臂 1. 11-11
﹄ 臂，并说明这些杠杆中哪些是省力的，哪些是费力的
.
（）羊角锤 （）镊子 （）夹子
a b c
图
11-11
在“探究杠杆的平衡条件”实验中，我
2.
们也可用在杠杆支点的两边分别挂钩码的方
法，来探究杠杆的平衡条件 如图 所
. 11-12
示，在杠杆的左边距支点 处挂了四个钩
20cm
码，要使杠杆在水平位置平衡，如何在杠杆的
右边挂钩码？（钩码的质量相等）
8
小制作：蜡烛跷跷板
3. .
将一支蜡烛的两端削尖，在中间垂直插
入一枚大号
图
缝衣针，把缝 11-12
衣针的两端分别放在两个玻璃杯上，就做成
了一个蜡烛跷跷板 用小刀对蜡烛的两端
.
进行加工，使跷跷板
能在水平位置平衡
.
点燃蜡烛的两端（图
），蜡烛跷跷板
11-13 注意安全
会怎样运动？你能说 .
图 蜡烛跷跷板
11-13 明其中的道理吗？第十一章 简单机械和功
延
伸
二、滑 轮
人
体
的
﹃
我家住在四楼，装修
神
时，长木料无法通过楼梯
运上楼 用什么方法才能 臂
.
把木料运上楼呢？ ﹄
你可以用滑轮（ ）
pulley
试一试！
图 如何把木料运上楼
11-14
定滑轮和动滑轮
在完成类似提升重物的任务时，人们常常用到滑轮这种简单机械 滑轮
.
的主要部分是能绕轴转动的轮子 下图是应用滑轮的实例 你还能列举出其
. .
他应用滑轮的例子吗？
9
图 升旗 图 吊木箱
11-15 11-16
工作时，轴的位置固定不动的滑轮，称为定滑轮（ ），如图
fixed pulley 11-15
所示 高楼大厦的电梯 （ ）中就使用了定滑轮 轴的位置随被拉动的
. ▶▶ p.29 .
物体一起运动的滑轮，称为动滑轮（ ），如图 所示
movable pulley 11-16 .第十一章 简单机械和功
延
伸
探究定滑轮和动滑轮工作时的特点
人
11.2
体
的 （一）定滑轮工作时的特点
﹃
神
做一做
臂
﹄ 按图 组装定滑轮 在它的左侧挂
1. 11-17 .
上钩码，竖直向下拉弹簧测力计，使钩码匀速上
升 读出弹簧测力计的示数
. .
改变钩码的个数，重复实验，把测得的数
2.
据填入下表
. 图 用定滑轮提升钩码
11-17
实验序号 钩码的重力G 弹簧测力计的示数F
/N /N
①
②
③
10
议一议
通过实验，你发现使用定滑轮有什么特点？
（二）动滑轮工作时的特点
做一做
测出钩码和动滑轮的总重力，然后按图
1.
组装动滑轮 竖直向上拉弹簧测力计，使钩
11-18 .
码匀速上升，读出弹簧测力计的示数
.
改变钩码的个数，重复实验，把测得的数
2.
据填入自己设计的表格中 图 用动滑轮拉起钩码
. 11-18第十一章 简单机械和功
延
伸
议一议
人
体
通过实验，你发现使用动滑轮有什么特点？
的
﹃
神
实验表明，使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的方向；使用单个动滑
臂
轮最多可以省一半力，但不改变施力的方向.
﹄
读一读
■
滑轮实质上是杠杆的变形 我们
F
. 1
注意到，定滑轮可以看成等臂杠杆，它 r
O 2
r
的转轴O是支点，如图 （）所示
11-19 a .
由杠杆平衡条件可知，动力F 与阻力
r O r
1
F 大小相等，使用它可以改变施力的方向，
2
但不省力
.
如图 （）所示，动滑轮可以看
11-19 b
成支点在一侧的不等臂杠杆，它的支点在 F F F
1 2 2
滑轮左侧边缘的O点处，动力臂是阻力臂 （） （）
a b
的两倍，使用它最多可以省一半的力 图 滑轮实质上是杠杆的变形
11-19
.
滑轮组
11
在实际使用中，人们常将动滑轮和
定滑轮组合成滑轮组，这样既可以省力
又可以改变施力的方向
.
如图 所示是由一个动滑轮和
11-20
一个定滑轮组成的滑轮组 图（）中的
. a
重物由三段绳子吊着，每段绳子承担物
重的三分之一 用这个滑轮组提起重
.
物，所用的拉力为物重的三分之一
.
用滑轮组起吊重物时，滑轮组用几
段绳子吊物体，提起物体的力就是物重
的几分之一
.
想一想，图 （）中提起重物的 （） （）
11-20 b a b
力是物重的几分之一？ 图
11-20第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的
﹃
神
臂
﹄
（）起重机上也使用了滑轮组
b
（）小明用滑轮组能轻松地吊起摩托车
a
图
11-21
轮 轴
在生产、生活中，人们经常会用到轮轴 轮轴由具
.
有公共转轴的轮和轴组成 轮轴也可看成是杠杆的变 r R
. O
形，轴心O为支点，轮半径R和轴半径r分别为动力臂
F
1
和阻力臂（图 ） 根据杠杆原理可得
11-22 .
F 1 R＝F 2 r（或 F F 1 ＝ R r ） F 2
2
12 当R ＞ r时，F ＜ F，这种轮轴相当于一种能省
1 2
力的杠杆
.
门把手、汽车方向盘和扳手都是轮轴的实例，如图
所示
11-23 . 图 轮轴
11-22
（）门把手 （）汽车方向盘 （）扳手
a b c
图
11-23
你能再举一些应用轮轴的例子吗？第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的
﹃
工人师傅用动滑轮将重 的木箱吊到阳台上（ 图 ），至少 神
1. 600N p.9 11-16
臂
要用多大的拉力？
﹄
用绳和木棍体验“滑轮组”的
2.
威力
.
两位同学各持一根较光滑的木
棍，在相距 处面对面站立 另外
1 m .
一位同学取一根绳子，将绳子的一端
系在其中一根木棍上，再按图
11-24
所示依次绕过两根木棍，然后缓慢地
拉动绳子的另一端，结果会怎样？
图
11-24
注意安全，拉动绳
13
子时不要用力过猛！
观察自行车（图 ），
3. 11-25
它使用了哪些简单机械？其作
用分别是什么？
图 自行车
11-25第十一章 简单机械和功
延
伸
三、功
人
体
的 什么是功
﹃
神
当你举高物体时，你就应用储存于身体内的化学能，使物体的位置升高
臂
﹄ 了 在物理学中，就说力对物体做了功 举起的高度相同时，物体的重力越
. .
大，举起它所需的力越大，力做的功就越多；对于同样重的物体，举起的高度
越大，力做的功也越多
.
物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功
（ ），简称功（ ）
mechanicalwork work .
若用W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上通
过的距离，则功的公式为
W＝ Fs
在国际单位制中，力的单位是牛（ ），距离的单位是
N
米（ ），则功的单位就是牛 米（ ） 为了纪念英国物
m · N·m .
理学家焦耳（ ， — ）对科学的
James Prescott Joule 1818 1889
贡献，人们将功
例题 小明将质量为 的水桶从离井口 的深处匀速提到井口，如
图 焦耳 10 kg 3 m
的单位命名为 11-26
图 所示 在这一过程中，小明对水桶做了多少功？
11-29 .
焦耳（ ），简称焦，用字母 表示
分析 求拉力对水桶所做的功，需要知道拉力的大小和水桶被提升的高
joule J .
14 ＝
度（即在拉力方向上移动的距离） 由于水桶匀速上升，根据二力平衡条件，可
1J 1N·m
.
的功有多大呢？从地上拿起 知小明对水桶的拉力与水桶的重力大小相等 ．
1 J
一个约 的鸡蛋，并把它缓缓举 解 小明对水桶的拉力
50 g
过头顶（图 ），在此过程中你对 F ＝G＝mg
11-27
鸡蛋做的功大约为 ＝
1J. 10 kg × 9.8 N/kg
＝
98 N
图 的功有多大 水桶在拉力方向上移动的距离
11-27 1J
s＝
3 m
做功了吗 根据功的公式，小明对水桶做的功
W＝Fs
根据功的公式可知，对物体做功有两个必要条件：一是对物体要有力的 ＝
98 N × 3 m
作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离 ＝
. 294 J
答 小明对水桶做的功为
294 J .第十一章 简单机械和功
延
伸
在如图 所示的几种情景中，人做功了吗？为什么？
11-28 人
体
的
﹃
神
臂
﹄
（）学生背着书包
b
（）女孩把一箱报刊搬起来 在水平路面上匀速前进
a
（）司机费了九牛二虎之力，汽车还是纹 （）足球被踢后，在草地上滚动
c d
丝不动 了一段距离
图
11-28
例题 小明将质量为 的水桶从离井口 的深处匀速提到井口，如
10 kg 3 m
图 所示 在这一过程中，小明对水桶做了多少功？
11-29 .
分析 求拉力对水桶所做的功，需要知道拉力的大小和水桶被提升的高
15
度（即在拉力方向上移动的距离） 由于水桶匀速上升，根据二力平衡条件，可
.
知小明对水桶的拉力与水桶的重力大小相等 ．
解 小明对水桶的拉力
F ＝G＝mg
＝
10 kg × 9.8 N/kg 3m
＝ F
98 N
水桶在拉力方向上移动的距离
s＝
3 m
G
根据功的公式，小明对水桶做的功
W＝Fs
＝
图
98 N × 3 m
11-29
＝
294 J
答 小明对水桶做的功为
294 J .第十一章 简单机械和功
延
伸
测量提升物体所做的功
人
11.3
体
的 如图 所示，用弹簧测力
﹃ 1. 11-30 F
计沿斜面匀速拉动小车至高度h处，
神 s
臂 测量并计算拉力F对小车所做的功
.
﹄ F h
沿竖直方向匀速提升小车，使
2.
之上升高度h，测量并计算拉力F所
做的功 .
图 沿斜面提升小车
11-30
把测量的数据记录在自己设计的表格中 分析得到的数据，看看利用
3. .
斜面是否省力、是否省功
.
斜 面
如图 （）所示，在一些建筑物的入口处设置了供轮椅上下的斜坡
11-31 a
（物理学中称之为斜面，它也是一种简单机械），将轮椅沿着这种斜坡推上去
比直接提上去要省力，体现了社会对残疾人的关怀 如图 （）所示，高
. 11-31 b
16 山上的公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，也是利用了同样的道理
.
（）供轮椅通行的斜坡（右侧） （）盘山公路
a b
图
11-31
研究表明，使用简单机械可以省力但要费距离，或者可以省距离但要费
力，即使用任何机械都不省功
.第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的
﹃
神
一个质量为 的皮球从高处下落了 ，重力对它做了多少功（g取
1. 80 g 5 m 臂
）？
10N/kg ﹄
若你的教室在三楼，试估算你从一楼走到三楼要做多少功
2. .
年 月 日，在北京奥运会女子
3. 2008 8 11
举重 级比赛中，中国名将陈艳青（图
58 kg
）以抓举 、挺举 和总成绩
11-32 106 kg 138 kg
的优异成绩获得金牌，刷新了她自己保
244kg
持的挺举和总成绩两项奥运会纪录，成为奥
运历史上首位蝉联冠军的女子举重运动员
.
试根据以上报道，估算出陈艳青在成功抓举
的过程中对杠铃所做的功
.
17
图 陈艳青
11-32第十一章 简单机械和功
延
伸
人
四、功 率
体
的
﹃ 小明的教室在五楼，通常他上楼需 有一次，他跑步上楼只花了
神 1.5 min .
在图 所示的两种情况下，小明的体重、上升的高度、所做的功均相
臂
40 s . 11-33
﹄ 等，只是做功的快慢不同
.
怎样表示做功的快慢呢？
图 上楼
11-33
我们曾用单位时间内通过的路程来表示物体运动的快慢，与之类似，我
们也可以用单位时间内做的功来表示做功的快慢 物理学中，将功与做功所
.
用时间的比，叫作功率（ ） 它的大小等于单位时间内所做的功
power . .
若用P表示功率，用W表示功，用t表示时间，则功率的公式可写成
W
P＝
t
18
在国际单位制中，功的单位是焦（），时间的单位是秒（），则功率的单位
J s
是焦 秒（ ） 为了纪念英国工程师、发明家瓦特（ — ）在
/ J/s . James Watt, 1736 1819
改良蒸汽机方面的突出贡献，人们把功率的单位命名为瓦特（ ），简称瓦，
watt
用字母 表示
W .
＝
1 W 1 J/s
在工程技术中，常用千
瓦（ ）、兆瓦（ ）等作为
kW MW
功率的单位
.
＝
3
1kW 10 W
＝
6
1MW 10 W 图 瓦特
11-34第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的
﹃
神
臂
﹄
（）麻雀飞行时的 （）人骑自行车时的 （）家用轿车发动机
a b c
功率约为 功率通常为 ～ 的功率约为
8W 60 80W 80kW
（）汽车起重机的 （）动车组的功率为 （）“辽宁号”航空
d e f
功率可达 母舰发动机的总功率约
320kW 5.5~20MW
为
147MW
图 一些功率值
11-35
估测上楼时的功率
11.4
19
猜一猜
同组同学中，谁上楼时的功率大？你猜测时考虑了哪些因素？
想一想
如何比较同学上楼时的功率？可以有哪些不同的方案？
1.第十一章 简单机械和功
延
伸
如果要求估测功率的大小，需要测量哪些数据？用什么工具测量？
人 2.
体
的
﹃
做一做
神
臂
相互合作，估测出每一个同学上楼时的功率，并把数据记录在自己设计
﹄
的表格中
.
活动中一定要注意安全
.
议一议
为什么健身教练可通过改变音乐的节奏来控制健身操的运动量？
20
马力——功率的一种单位
瓦特为了说明他改进
的蒸汽机（图 ）具有的
11-36
优良性能，他决定把自己的
机器与当时运煤最常用的
动力——马力联系起来，
由此引入“马力”作为功率
的单位，并把 马力定义
1
为：在 内把 磅
1 min 33 000
（约 ）的物体举高
15 000 kg
英尺（约 ）所需的
1 0.304 8 m
功率 请你计算一下，瓦特提
.
图
出的 马力相当于多少瓦？
11-36
1第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的
﹃
神
刘明用 的水平推力使超市的购物车在水平路面上前进了 ，
1. 20N 15m 臂
所用的时间是 在此过程中他做了多少功？功率是多大？
0.5min. ﹄
一辆轿车在高速公路上以 的功率行驶 汽车发动机做了
2. 70kW 10min.
多少功？
观察家中各种用电器的铭牌，记录其功率方面的数据，然后将这些用
3.
电器按功率由大到小的顺序排列
.
如图 所示是我国自行研制的具有国际先进水平的歼 战斗
4. 11-37 -10
机 已知发动机用 的推力能使战斗机以二倍声速（设声速为
5
. 1.22 × 10 N
）飞行， 内发动机做了多少功？发动机的功率是多大？
340m/s 10s
21
图 歼 战斗机飞越天空的雄姿
11-37 -10
一位同学用 从一楼走到三楼 他上楼时的功率可能是（ ）
5. 20s . .
几瓦 几十瓦
A. B.
几百瓦 几千瓦
C. D.
引体向上是一种体育运动 在做引体向上时，双臂的拉力克服重力做
6. .
功使身体上升 请根据自己的体验，用合适的物理量写出你做引体向上时的
.
功率的表达式，并估算出功率的大小
.第十一章 简单机械和功
延
伸
五、机 械 效 率
人
体
的
﹃
神 小明用动滑轮把木料拉上四楼时，手拉绳做的功与动滑轮对木料做的功
臂 相等吗？
﹄
再探动滑轮
11.5
如图 所示，用弹簧测力计沿竖
1. 11-38
直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在它下面重
为G的钩码缓缓上升 分别测量绳受到的拉
.
力F、绳端移动的距离s、钩码所受的重力G和
F
钩码上升的高度h
s
.
改变钩码的数量，重复上述步骤
2. .
将实验数据填入自己设计的表格中
3. .
h
22 图 用动滑轮提升钩码
11-38
想一想
拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等吗？若不相等，则哪一个
大？你能找出其中的原因吗？
在上面的活动中，将钩码提升一定的高度是我们的目的，所做的功叫作
有用功，记为W 我们在使用动滑轮提升重物时，除需克服摩擦力做功外，
有用
.
还要克服动滑轮的重力做功，这两部分功虽然并非我们所需要的，但又不得
不做，我们将它叫作额外功，记为W 手拉绳所做的功叫作总功，记为W
额外 总
. .
总功等于有用功与额外功之和，即
W ＝ W ＋ W
总 有用 额外第十一章 简单机械和功
延
伸
物理学中，将有用功与总功的比值叫作机械效率（ ）
mechanical efficiency . 人
机械效率通常用百分数表示
体
有用功 的
机械效率 ＝ × 100%
﹃
总功
神
若用字母 表示机械效率，则上式又可写成
臂
η
W ﹄
η＝ 有用 × 100%
W
总
对于实际的机械，由于额外功的存在，总有W ＜ W ，因此 ＜ ％
有用 总
η 100 .
例如，起重机的机械效率为 ％～ ％，滑轮组的机械效率为 ％～ ％
40 50 60 80 .
算一算“，活动 ”中不同情况下动滑轮的机械效率
11.5 .
动滑轮的机械效率与哪些因素有关？你认为如何才能提高动滑轮的机
械效率？
用定滑轮匀速提升质量为 的物体，所用的拉力为 ，物体
1. 20kg 220N
升高的高度为 求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率（g取
2 m .
）
10N/kg .
23
有一种重心在支点处的杠杆，它与转轴间的摩擦较小，
2.
因此机械效率很高 若用这种杠杆将质量为 的物体匀速
. 18kg
提升 的过程中，杠杆的机械效率为 ％，则提升该物体
50cm 90
需要做多少总功（g取 ）？
10N/kg
如图 所示是一种塔式起重机上的滑轮组 已知
3. 11-39 .
在匀速起吊 的物体时，滑轮组的机械效率是 ％，g取
600 kg 80
10N/kg.
（）使物体上升 ，所做的有用功是多少？
1 5m
（）使物体上升 ，所做的总功是多少？
2 5 m
图
11-39
（）绳端的拉力F是多大？
3第十一章 简单机械和功
延
伸
综合实践活动
人
体
设计、制作一个机械模型
的
﹃
在生产活动中，人们使用的往往是由杠杆、滑轮等简单机械组合而成的
神
臂 复杂机械 在欧洲中世纪的城堡与教堂的建设中使用了如图 所示的吊
﹄ . 11-40
车，工人用脚踩动巨轮，可轻松地提运沉重的石材，同时也改变了用力的方
向 这种吊车实质上是定滑轮与轮轴的组合，与我国古人使用的绞车（图
.
）有异曲同工之妙
11-41 .
图 吊车 图 绞车
11-40 11-41
为了防止塔式起重机（图 ）
11-42
在吊起重物时发生倾倒，人们在吊臂
24 的反方向上用钢架做成一个平衡臂，
并在其末端加适当的配重 起重机吊
.
臂上安装的滑轮组由多个定滑轮和动
滑轮组成，发动机只要提供较小的拉
力就能吊起很重的物体 塔式起重机
. 图 塔式起重机
实质上是杠杆与滑轮组的组合 11-42
.
现在，让我们分组制作由两种或两种以上简单机械组合而成的机械模
型，要求用它能省力地提升重物
.
活活动动步步骤骤
确定评价项目和评分标准 评价项目可包括：①所制作的模型是否符
1. .
合设计要求，② 模型的设计是否新颖，③ 模型的省力情况和机械效率如何，
④模型制作的工艺水平，⑤活动成果展示时小组的整体表现……第十一章 简单机械和功
延
伸
小组活动评价表
人
小组名称： 总分： 体
的
﹃
序 号 评价项目 得 分 备 注
神
臂
﹄
分组活动
2. .
（）设计方案：思考准备用哪几种简单机械进行组合，需要用到哪些器
1
材，并画出设计图
.
（）分工制作
2 .
（）自行设计表格，测出用该机械提升物体所需的拉力和物体的重力，
3 25
根据实验数据计算出机械效率
.
（）准备在班上展示工作成果，尝试运用计算机等多媒体设备对机械模
4
型的原理、技术指标等进行说明
.
交流与评价
3. .
（）各组展示工作成果
1 .
（）交流所制作的机械模型的特点、存在问题和需要改进的地方
2 .
（）根据全班拟定的评价标准，为各组的表现打分
3 .第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的
﹃
神
臂
杠杆
﹄ ●
支点：杠杆绕着转动的点
.
力臂：从支点到力的作用线的距离
.
杠杆的平衡条件（杠杆原理）
动力 动力臂＝阻力 阻力臂
× ×
用字母表示可写成
F l ＝F l
1 1 2 2
杠杆可分为三类：
（）省力杠杆：动力臂大于阻力臂
1 .
（）费力杠杆：动力臂小于阻力臂
2 .
（）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂
3 .
滑轮
●
使用定滑轮可以改变施力的方向，但既不省力，也不省距离．
使用动滑轮可以省力．
滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合，它既能改变施力的方向，也能省力．
功
●
力对物体做的功，等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，公式为
W＝Fs
26
功率
●
功率是表示做功快慢的物理量，它是功与做功所用时间的比，即
W
P＝
t
机械效率
●
有用功与总功的比值叫作机械效率，它常用百分数表示，公式为
W
＝ 有用 ％
η W ×100
总
读一读
■
怎样用概念图梳理知识
除前面介绍的几种梳理知识的方式外，还可采用概念图的方式进行梳理
.
概念图可形象地显示一章中所学的概念及其相互关系 它由写在圆圈
.第十一章 简单机械和功
延
伸
人
（或方框）中的概念和表明相关概念之间关系的连线及连接词构成 最具概括
. 体
性的概念通常位于图的顶端，越往下，概念就越具体 写在两个概念间连线上
. 的
的连接词则表达了它们之间的关系 ﹃
.
绘制概念图的步骤一般为：① 列出一章中的重要概念；② 把这些概念按 神
臂
其概括性程度进行排序；③ 把有联系的概念用线连接起来，并写上连接词
. ﹄
请补全图 中的有关连接词和圈中的有关内容
11-43 .
简单机械 功 机械效率
定义
杠杆 滑轮
W＝ 功率 ＝
平衡条件 η
必要条件
定滑轮 动滑轮 P＝
特点 特点
总
功
费力 等臂 省力
杠杆 杠杆 杠杆
举例
笤
帚
图 概念图
11-43
27
杠杆的动力臂是指从支点到动力作用线的距离，它与从支点到动力
1.
作用点的距离有区别吗？
在第八章第二节的“ ”中，我们曾经试着用三种不同的方法关
2. WWW
门：一种是让力的作用线通过门的转轴推门，另一种是在门把手处垂直于门
面用力推门，还有一种是在离转轴较近处垂直于门面推门 哪一种方法最省
.
力？哪一种方法不能将门关上？你能否用杠杆的有关知识解释这个问题？
根据“活动 探究定滑轮和动滑轮工作时的特点”得到的实验
3. 11.2
数据，计算定滑轮和动滑轮的机械效率 它们的机械效率与所提升的钩码
.
的重力有什么关系？定滑轮和动滑轮的机械效率有什么不同？第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体 某人将一箱书搬上楼，可以有两种方法：一是把所有的书一起搬上
4. 我国古人在应用天平和杆秤的实践
的 楼；二是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分 假设他上楼的速度相同，
﹃ . 中掌握了杠杆原理，《墨经》最早对此进
则用这两种方法搬书的功率有什么不同？机械效率有什么不同？
神 行了记载 书中将被称量的重物叫作
.
臂
“重”，砝码或秤锤叫作“权”，支点到“重”
﹄
的距离称为“本”，支点到“权”的距离称
为“标”（图 ）《墨经》中写道：当杠
11-47 .
杆处于平衡状态时，若在杠杆的一端增“重”，则这一端必定下垂；“本”短“标”
长的杠杆平衡后，若在两端加上等“重”，则“标”的一边必定下垂 可见，《墨
.
经》对等臂的天平和不等臂的杆秤都做了正确的描述，唯一不足的是，没有进
一步给出杠杆原理的数学表达
.
中国古人对杠
▶▶
杆的应用和研究
在我国，人们
很早就开始运用杠
杆进行生产劳动
.
多年前，就有
3 000
了用于捣谷的碓
（图 中红色部
11-44
分）和用于汲水的
28
桔槔（图 ）
11-45 .
图 碓 图 桔槔
11-44 11-45
我国古人对杠杆的应用和研
究成果，突出表现在天平和杆秤
的制作上 年，长沙出土了战
.1981
国时期的天平和砝码（图 ）
11-46 .
该天平木制横梁的中点拴有一根
丝线作为提纽，横梁两端各系有一
个铜盘 天平共配有九个砝码，最
.
大的为 ，最小的为 这
12.5 g 0.6 g .
说明当时的称量已经相当精确
.
图 战国时期的天平和砝码
11-46第十一章 简单机械和功
延
伸
人
标 本 体
我国古人在应用天平和杆秤的实践
的
支点 中掌握了杠杆原理，《墨经》最早对此进 ﹃
行了记载 书中将被称量的重物叫作 神
.
臂
“重”，砝码或秤锤叫作“权”，支点到“重”
﹄
的距离称为“本”，支点到“权”的距离称
权 重
图 为“标”（图 ）《墨经》中写道：当杠
11-47 11-47 .
杆处于平衡状态时，若在杠杆的一端增“重”，则这一端必定下垂；“本”短“标”
长的杠杆平衡后，若在两端加上等“重”，则“标”的一边必定下垂 可见，《墨
.
经》对等臂的天平和不等臂的杆秤都做了正确的描述，唯一不足的是，没有进
一步给出杠杆原理的数学表达
.
国际空间站上的机械臂
▶▶
为了能对在轨运行的航天器进行
诸如组装、维修、回收与释放等操作，
国际空间站于 年安装了机器人
2008 .
它的机械部分主要由遥控机械臂、灵
巧机械手和活动基座系统组成，如图
所示 由图中可以看出，它实际
11-48 .
上也是由简单机械组合而成的，构成
它的每节机械臂均可绕节点灵活转 29
动，最前端的机械手更是可在航天员
的遥控操作下活动自如，完成很多人
工无法直接进行的操作
.
图
11-48
电梯
▶▶
电梯与摩天大楼是哪一个先问世的？如果你认为是后者，那就错了 事
.
实上，正是电梯的发明引起了建筑设计师们的注意，从而想到利用电梯可使
人们自由地出入高楼的每一层，免于爬楼之苦 因此他们认为，建造摩天大
.
楼是可行的 据报道，安装在我国台北国际金融中心大楼的电梯，速度可达
.
，从 楼到 楼只需
45km/h 1 89 40s.第十一章 简单机械和功
延
伸
人
体
的 电动机
定滑轮
﹃
神
臂
﹄
配重
轿厢
（） （）
a b
图 电梯及其示意图
11-49
电梯的典型结构包括定滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信
号操纵系统等 钢丝绳绕过定滑轮，两端分别连接轿厢和配重，如图 （）
. 11-49 b
所示 电动机驱动定滑轮，利用钢丝绳和定滑轮间的摩擦传递动力，使轿厢升
.
30
降自如
.机
械
能
动能 势能 机械能
●
内能 热传递
和 ●
物质的比热容
●
机械能与内能的相互转化
内 ●
能
无论是玩具车还是汽车，都深深地吸引着我们
.
为什么有的玩具车不使用电池，它也能向前跑？
为什么汽车要加注燃料后才能行驶？
为什么要向汽车发动机的水箱中加水？
…………
这其中的奥秘是什么呢？
31第十二章 机械能和内能
发
动
机 一、动能 势能 机械能
中
的
秘
密
图 高速路上的限速标志牌 图 脚踩滑板从高处滑下
12-1 12-2
为什么要规定汽车在公路上行驶的最大速度？脚踩滑板从高处滑下，为
什么会越来越快？
动 能
一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量 如图 、图
. 12-3
所示，运动的物体能对其他物体做功，它就具有能量 这种由于运动而具有
12-4 .
的能量叫作动能 物体的动能越大，它能对其他物体做的功就越多
. .
32
图 运动着的锤子能将钉子 图 运动着的子弹能射穿鸡蛋
12-3 12-4
钉入木板中
那么，动能的大小与哪些因素有关呢？第十二章 机械能和内能
发
动
探究动能大小与哪些因素有关 机
12.1
中
的
观察与思考
秘
如图 所示，两辆 密
1. 12-5
相同的小车分别从不同高度
木块
由静止开始下滑，撞击置于
水平面上的木块
.
（）两种情况下，小车运 （）
1 a
动到水平面上时的速度大小
相等吗？
（）木块被撞击后移动
2 （）
b
的距离相等吗？
图
12-5
（）比较两种情况下木
3
块移动的距离，能得出什么结论？
如图 所示，在其中一辆小车上放一个砝码，然后让两辆小车从同一
2. 12-6
高度由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块 比较两种情况下木块移动的
.
距离，能得出什么结论？
33
（）
a
质量不等的小车从
斜坡的同一高度释放，运
（）
b
动到水平面时，它们的速
图
12-6 度大小相等
.
研究表明：物体动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越
大，物体所具有的动能就越大 .
想一想，生活中还有哪些事例能支持上述结论？第十二章 机械能和内能
发
动
势 能
机
中
的
秘 有一种玩具车，只要
它向前的动力
密 用手按住它往后拉一下，
来自哪里呢？
松手后它就能往前跑
.
玩具小车内部有一个类似于“弹簧”的装置，在向后拉的过程中，该装置
发生弹性形变；松手后这个装置做功，使小车运动起来 . 像这样，发生弹性形
变的物体能对其他物体做功，表明它具有能量，这种能量叫作弹性势能.
如图12-7所示，图（a）中橡皮筋的形变越大，“子弹”被弹射得越远；图（b）
中发条上得越紧，钟表走的时间越长；图（c）中弹簧的形变越大，小车被弹得
越远.事实表明，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大 .
34
（）发条带动钟
b
（）用弹弓弹射“子弹” 表的齿轮和指针转动
a
（）压缩的弹簧弹开小车
c
图
12-7第十二章 机械能和内能
发
动
机
中
与弹性势能相类似，
的
被举高的物体同样具有做 秘
功的本领，也具有势能，这 密
种势能叫作重力势能
.
（）打桩机上被举高的重 （）山坡上的石头能摧
a b
锤能将桩打入地下 毁山下的建筑物
图
12-8
重力势能的大小与哪些因素有关呢？
模拟打桩
12.2
图 是模拟打桩的装置
12-9
图 实验时，让“重锤”从“桩”正
.
上方的某一高度处自由下落，
将“桩”打入沙中
.
想一想，要想将“桩”打得
35
深一些，可以采用哪些方法？
方法 ：
1
图
12-9
方法 ：
2
试一试，你观察到哪些现象？这些现象说明什么问题？
大量的实验和研究表明：物体的重力势能与物体的质量和高度有关，质
量越大、高度越高，它具有的重力势能就越大 .第十二章 机械能和内能
发
动
在物理学中，动能和势能统称为机械能（ ） 一个物体可
机 mechanical energy .
以同时具有动能和势能 例如，正被起重机吊起的重物，跳水过程中的运动员，
中
.
的 等等 大量的事实说明，动能和势能可以相互转化
. .
秘
密
观察摆球动能和重力势能的转化
12.3
如图 所示，将摆球从A点静
12-10
O
止释放
.
摆球从A点向下摆动的过程中，它
的速度越来越大，动能逐渐 ，
重力势能逐渐 摆球到达最
.
A B
低点O′时，它的动能最 、重力势 O′
能最 在此过程中，摆球的重
. 图
12-10
力势能逐渐转化为 能
.
接着，摆球又向OO′的另一侧运动 随着摆球向上摆动，它的速度越来
.
越 ，动能逐渐转化为 能 . 当摆球到达最高处B点时，它
的动能为 ，重力势能最
.
36
观察图 ，分析各图中动能和势能的转化情况
12-11 .
（）游乐场的过山车 （）落地后又弹起的皮球
a b第十二章 机械能和内能
发
动
机
中
的
秘
密
（）荡秋千的人 （）撑竿跳高的运动员
c d
图
12-11
想一想，生活中还有哪些现象表明动能和势能可以相互转化？
大海中的机械能
大海中有着丰富的机械能，它可以通过不同的形式表现出来，如海浪、海
37
流、潮汐等
.
海浪能
海洋中波涛汹涌，蕴藏着巨大能量 海浪能把几十吨的石头推走，能使万
.
吨巨轮颠簸摇晃 海啸——一种灾难性的海浪，能把轮船冲上陆地，甚至能冲
.
毁岸上的建筑物 据科学家估测，在 的海面上，海浪能的功率可高达
2
. 1 km
，如果能有效地开发和利用，将可以获得非常可观的能量
5
2.0×10 kW .
海流能
海水受风力、海底地形等影响，沿一定方向大规模流动，这种现象称为海
流 海流中蕴藏着巨大的动力资源 科学家们设想利用海流的动力推动水轮
. .
发电机发电——海流发电 据估测，如果世界大洋中的海流都被利用来发电，
.
其发电功率可达
9
5×10 kW.第十二章 机械能和内能
发
动
机
潮汐能
中
的 由于太阳和月球的引力作用，地球上海洋水面出现周期性涨落的现象称
秘 为海洋潮汐 海水一涨一落，水位的高度差可达十几米 为了利用潮汐的机
. .
密 械能，人们在海湾或河口建筑拦水堤坝，形成水库，并在坝下设置一些装有水
轮机的闸门 当海水涨落时，海水流经闸门，带动水轮发电机发电（图
.
） 位于浙江省温岭市的江厦潮汐发电站，是我国最大的潮汐发电站，也
12-12 .
是世界第四大潮汐发电站，如图 所示
12-13 .
（）涨潮
a
（）退潮
b
图 潮汐发电 图 江厦潮汐发电站
12-12 12-13
请上网查阅相关资料，了解海洋中的航标灯是利用何种能源发光的
.
38
通常，载重汽车造成的车祸比小轿车造成的车祸严重得多，这是为什
1.
么？但也有例外，这又是为什么？
图 是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨
2. 12-14
道有一定的坡度 请你从节能的角度分析这样设计的优点
. .
图
12-14第十二章 机械能和内能
发
动
机
如图 所示，一个玩具弹簧放在斜面
中
3. 12-15
（倾角约 ）上端，将弹簧弯曲一定程度后释放， 的
30°
观察弹簧的运动情况，说说在弹簧运动的过程 秘
密
中，有哪些机械能发生了转化
.
图
12-15
在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂
4.
黑，使其分别从不同高度处自由下落，在纸上留
下黑色圆斑A、B，如图 所示 皮球从较高 A B
12-16 .
处下落形成的圆斑是图中的哪一个？你判断的
图
依据是什么？
12-16
做一个能自动回转的“魔罐” 如图 所示，在金属罐的盖子和罐
5. . 12-17
底各开两个小孔，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过
盖子和罐底的小孔并固定起来，这样，一个“魔罐”就做成了
.
39
图
12-17
试一试，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来吗？仔细
观察“魔罐”的运动，想一想，在此过程中动能和势能是如何转化的？
如图 所示，将一张卡片
6. 12-18
（约 ）对折，在开口的一边
9cm×5cm
剪两个小豁口，然后套上橡皮筋，就
做成了一个会跳的卡片 将卡片反过
.
来，用手把它在桌面上压平，使橡皮
筋伸长，迅速松开手，会出现什么现
图 会跳的卡片
象？在此过程中，弹性势能、动能、重 12-18
力势能是如何转化的？第十二章 机械能和内能
发
动
二、内能 热传递
机
中
的
内 能
秘
汽车的能量来自发
密
动机中汽油燃烧所释放
运动着的汽车具有动
的能量
能，这个能量从何而来？ .
汽油、煤、天然气等燃烧放热，以及物体摩擦发热，释放的都是一种与热运
动有关的能量，这种能量叫作内能（internalenergy）.
如同运动着的物体具有动能一
样，做热运动的分子也具有动能，我
们称之为分子动能；如同发生形变的
弹簧具有弹性势能一样，分子间存在
物物体体内内部部大大量量分分子子的的无无规规
引力和斥力，因此也具有势能，我们 则则运运动动叫叫作作热热运运动动
..
40
称之为分子势能
.
在物理学中，我们把物体内所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的
内能 . 任何物体都具有内能
.
（）车胎内的气体 （）铁水 （）冰山
a b c
图 任何物体都具有内能
12-19第十二章 机械能和内能
发
动
观察扩散快慢与温度的关系
机
12.4
中
试一试 的
秘
密
如图 所示，同时在盛有冷
12-20
水和热水的两个烧杯中各滴入一滴
冷水 热水
墨水
.
看一看
哪杯水中的墨水扩散得快？
图
12-20
想一想
墨水扩散的快慢与温度有什么关系？这说明分子热运动的剧烈程度与
温度有什么关系？
实验表明，温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子动能就越大 因此，温
.
度升高，物体内所有分子动能的总和增大，物体的内能也就越大 可见，物体
.
的内能与温度有关
.
41
热传递——改变内能的一种方式
（）金属汤勺放在热汤 （）食品放入电冰 （）在取暖器旁的物体温度
a b c
中，温度升高，内能增大 箱，温度降低，内能减小 升高，内能增大
图
12-21
想一想，在图 所示的几个过程中，物体的内能是如何转移的？
12-21第十二章 机械能和内能
发
动
机
中
通过大量的观察和分析可
的
知，热传递是改变物体内能的一
秘
密 种方式.
热传递
议一议，生活中还有哪些通
当物体或物体的不同部分
过热传递来改变物体内能的
之间存在温度差时，就会发生热
实例？
传递 热传递时，能量从高温处
.
转移到低温处，直至温度相同
.
物理学中，把物体在热传递过程中转移的能量叫作热量（
quantity of
），用符号Q表示 热量的单位与能量的单位相同，也是焦（）
heat . J .
04 04
09
关于内能，下列说法中正确的是（ ）
1. .
的物体没有内能
A. 0℃
物体具有内能，也可以同时具有机械能
B.
具有机械能的物体不一定具有内能
C.
物体内能大小与温度无关
42
D.
比较如图 所示的三杯水的内能大小，并简要说明理由
2. 12-22 .
（） （） （）
a b c
图
12-22
有同学说，在热传递过程中，热量总是从内能大的物体向内能小的物
3.
体转移，直到两物体的内能相等为止 这种说法是否正确？为什么？
.第十二章 机械能和内能
发
动
三、物质的比热容
机
中
比热容
的
秘
探究不同物质吸热升温的现象
密
12.5
提出问题
初夏，小明和小华去海边游玩 中午，他们赤脚走在海边的沙滩上，觉得
.
沙子很烫；当他们跳进海水中时，却觉得海水较凉
.
同样都是在太阳光照射下，为什么海水和沙子的温度不一样呢？
猜想与假设
可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子吸热升温比水
快的缘故
.
实验设计
如果沙子与水的
质量不相等，会不会对
实验结果有影响？
我们可以用酒精灯分别对 43
沙子和水加热相同的时间，比较
它们温度上升的快慢
.
如果热源和加热方法
完全相同，就可以认为单
位时间内物体吸收的热量
相等
.
你准备怎样进行实验？第十二章 机械能和内能
发
动
实验与记录
机
中
将相等质量的沙子和水分别
的 1.
装入易拉罐中，测量并记录沙子和 玻
秘
璃
密 水的初温 棒
.
如图 所示，把装有沙
玻 水
2. 12-23
璃
子的易拉罐放在石棉网上，用酒精灯
棒
加热并不断搅拌 每隔 测量一
. 1 min
次沙子的温度 一段时间后，撤去酒精
沙子
.
灯 将数据记入下表
. .
把装有水的易拉罐放在石棉
3.
网上，用酒精灯加热并不断搅拌 每
.
隔 测量一次水的温度，并将数
1 min
据填入下表 图 用酒精灯加热沙子和水
12-23
.
加热时间
/min 0 1 2 3 4
沙子
温度
/℃
水
44
温度
分析与结论
/℃
根据实验数据，在图 中画
12-24
出沙子和水温度随时间变化的图像．
分析图像，并讨论：
质量相等的沙子和水，哪一
1.
个升温快？你是怎么得到这一结
论的？
质量相等的沙子和水升高
2.
相同的温度，哪一个吸收的热量
O
1 2 3 4
时间
多？你是怎么得到这一结论的？
/min
图
12-24第十二章 机械能和内能
发
动
换用其他的不同物质进行实验，得到的结果是类似的 由此可见，不同
. 机
物质在质量相等、升高（或降低）温度相同的条件下，吸收（或放出）的热量不
中
相等 ． 的
秘
设质量为m，吸收（或放出）的热量为Q，升高（或降低）的温度为 t 研究表
Δ . 密
Q
明，对于同种物质， 的值是相等的；对于不同物质，上述比值一般不等
m· t .
Δ
物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积
之比，叫作比热容（ ） 比热容在数值上等于单位质量的某种物质
specific heat .
温度升高（或降低） 所吸收（或放出）的热量，它是物质的一种物理属性．
1 ℃
比热容用符号c表示，它的单位是焦（千克 摄氏度），符号为 （ ），读
/ · J/ kg·℃
作：焦每千克摄氏度 比热容的公式为：
.
Q
c=
m·Δt
一些物质的比热容［／（ ）］：
J kg·℃
水 铝
3 3
4.2×10 0.88×10
酒精 干泥土
3 3
2.4×10 0.84×10
煤油、冰 铁、钢
3 3
2.1×10 0.46×10
蓖麻油 铜
3 3
1.8×10 0.39×10 45
沙石 水银
3 3
0.92×10 0.14×10
从上表可以看出，水的比热容较大 现在你能解释为什么海水和沙子在
.
同一时刻的温度不一样了吗？
在生产、生活中，有很多地方都利用了水的比热容较大这一特点 例如，
.
在冬天，人们常常在热水袋中装入热水用来取暖，汽车发动机常常用水做冷
却剂等
.
热传递过程中吸收或放出的热量
实验表明，在吸热或放热过程中，质量越大、比热容越大、温度的变化越
大，物体吸收或放出的热量就越多
.第十二章 机械能和内能
发
动
设物体的质量为m，初温度为t ，末温度为t
机 0 .
当温度升高时，物体吸收的热量
中
的 Q ＝ cm（t - t）
吸 0
秘
当温度降低时，物体放出的热量
密
Q ＝ cm（t - t）
放 0
例题 初温为 ，质量为 的一壶水温度升高到 ，需要吸收
20 ℃ 5 kg 100 ℃
多少热量？
分析 已知水的质量，查表可知水的比热容，利用相关公式即可求得水
吸收的热量
.
解 水吸收的热量
Q ＝ cm（t t）
- 0
＝ （ ） （ ）
3
4.2 × 10 J/ kg·℃ × 5 kg × 100-20 ℃
＝
6
1.68 × 10 J
答 水要吸收 热量
6
1.68 × 10 J .
反思 实际上，烧开这一壶水需提供的热量要大于 想一想，
6
1.68 × 10 J .
这是为什么？
46 海陆风的成因
在沿海地区，白天的风通常从大海吹向陆地，而晚上的风却从陆地吹向
大海，这种风叫“海陆风”海陆风是怎么形成的呢？
.
海风和陆风通常在炎热、晴朗的天气产生 由于陆地和大海升温和降温的
.
快慢不同，从而使空气形成了对流
.
热空气
冷空气
海风 如图 所示，白天，
12-25
陆地比大海升温快，地面附近密度
较小的热空气上升，海面较冷的空
陆地 气就会来补充，于是冷空气沿海面
大海
吹向陆地，形成海风
.
图 海风
12-25第十二章 机械能和内能
发
动
机
冷空气
中
热空气 的
陆风 如图 所示，夜
12-26 秘
晚，陆地比大海降温快，海面的
密
热空气上升，地面附近的冷空气就
会来补充，于是冷的空气沿地面吹
陆地
大海
向大海，形成陆风
.
图 陆风
12-26
任选两种物质，将它们放在太阳光下，看看哪种物质升温快 想一想，
1. .
影响升温快慢的因素有哪些？
小明在阅读 “一些物质的比热容”表格后，得出了如下结论：
2. p.45
（）在太阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢； 47
1
（）同种物质升高相同温度，吸收的热量不一定相等；
2
（）不同物质的比热容有可能大致相等
3 .
你是否同意他的观点？为什么？
如图 所示，拖拉机发动
3. 12-27
机采用循环流动的水进行冷却 你能
.
说说用水冷却的优点吗？
图 拖拉机发动机中的水循环
12-27第十二章 机械能和内能
发
动
机
中 质量为 、温度为 的水，吸收 热量后，温度将升高
6
4. 10kg 20℃ 1.26×10 J
的
到多少摄氏度？
秘
密
某同学在烧杯中装入 水，测得水的温度为 ，然后用酒精灯
5. 500g 20℃
给水加热，直至水温上升到
70℃.
（）在上述过程中，水的内能增加了多少？
1
（）有同学认为，水吸收的热量就等于酒精燃烧所放出的热量 你认为
2 .
对吗？请说明理由
.
“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国西北沙漠地区日温差较大
6.
的生动写照 请用学过的知识解释这一现象
. .
48第十二章 机械能和内能
发
动
四、机械能与内能的相互转化
机
中
的
秘
密
图 为什么汽车高速行驶较长时间后， 图 燃料是怎样使汽车发动机工作的
12-28 12-29
轮胎的温度会升得很高
做功——改变物体内能的另一种方式
研究做功能否改变物体的内能
12.6
做一做
如图
49
12-30
所示，将铁丝快 小心烫手！
速弯折十余次，
然后用手指触摸
弯折处，你有何
感觉？铁丝的内
能变化了吗？
图 反复弯折铁丝
12-30
看一看
如图 所示，在空气压缩引火仪的玻
12-31
璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅
速下压，你看到了什么？
图 空气压缩引火仪
12-31第十二章 机械能和内能
发
动
议一议
机
中
在上述活动中，物体增加的内能是从哪里来的？能量是如何转化的？
的 1.
秘
密 你还有什么办法可以使铁丝的温度升高？这些方法中，哪些是用热传
2.
递的方式改变物体内能的？哪些是通过做功改变物体内能的？
你能再举一些通过做功改变物体内能的实例吗？
3.
实验表明：做功是改变物体内能的另一种方式 做功改变物体内能的实
.
质是其他形式的能（如机械能）与内能之间的转化，热传递改变物体内能的实
质是内能的转移 做功和热传递都可以改变物体的内能
. .
热 机
观察点火爆炸现象
12.7
如图 所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电火花发生器的放电
12-32
管紧紧塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧，然后
按动电火花发生器的按钮
.
50
注意安全，千万不要
将盖子对着自己或他人
.
图
12-32
你观察到什么现象？
在上述活动中，酒精燃烧产生的燃气对外做功，燃气的内能转化为机
械能 根据这一原理，可以制造出将内能转化为机械能的机器
. .
热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内
能转化为机械能的装置
.第十二章 机械能和内能
发
动
现以汽油机（图 和图 ）为例，介绍内燃机的工作过程
12-33 12-34 . 机
中
火花塞 的
进气门
排气门 秘
密
汽缸
活塞
连杆
曲轴
（）实物图 （）结构图
a b
图 汽油机
12-33
汽油机的工作循环
汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动 活塞从汽缸的一端运动到另
.
一端的过程，称为一个冲程 汽油机的一个工作循环分为如图 所示的
. 12-34
四个冲程
.
吸气冲程：进气门打
1.
开，排气门关闭，活塞向下运
动，燃料和空气的混合气体被
51
吸入汽缸
.
吸 压
压缩冲程：进气门和排
气 缩
2.
冲 冲
气门都关闭，活塞向上运动，燃
程 程
料混合气体被压缩，温度升高，
机械能转化为内能
.
做功冲程：当活塞到达
3.
汽缸顶端时，火花塞打火，使混
合气体猛烈燃烧，产生高温、高
排 做
压的燃气，推动活塞向下运动，
气 功
冲 冲
内能转化为机械能
程 程
.
排气冲程：进气门关闭，
4.
排气门打开，活塞向上运动，将
废气排出汽缸 图 汽油机的一个工作循环
. 12-34第十二章 机械能和内能
发
动
可见，在汽油机的一个工作循环中，曲轴旋转两圈，活塞往复运动两次
机 .
在压缩冲程中机械能转化为内能，而在做功冲程中内能转化为机械能
中
.
的 在工农业生产中，常用的内燃机有汽油机和柴油机 （ ） 汽油机
▶▶ p.58 .
秘
比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械（如插秧机、机动喷雾器）上 在
密 .
汽缸容积、转速相等的情况下，柴油机的功率较大，因此它被广泛应用于载重
汽车、拖拉机、坦克和轮船上
.
热机的发展历程
世纪末，第一台带活塞的蒸汽机由法国物理学家、发明家巴本制成
17 .
经英国工程师纽科门和瓦特 （ ）的改进，蒸汽机在工业生产上得到了
▶▶ p.59
广泛应用，使人们摆脱了以人力和畜力为动力的时代 蒸汽机使火车飞奔、轮
.
船远航，人类从此进入了工业时代 但是，蒸汽机在使用中暴露了它致命的弱
.
点：它要靠一台锅炉提供蒸汽，由于燃料在汽缸外燃烧，因而热量损失大 在当
.
时，蒸汽机的效率只有 ～
5% 8%.
52
图 人类历史上第一辆用蒸汽驱动的三轮汽车
12-35
为了进一步提高热机效率，减小热机的体积和质量，人们设法让燃料在
汽缸内燃烧，用燃烧的气体直接推动活塞做功，这就是内燃机 今天的汽车、
.
拖拉机、坦克等，都使用了内燃机
.
空气压缩机 燃烧室
涡轮机
进料口
排气管
图 涡轮喷气发动机示意图
12-36第十二章 机械能和内能
发
动
机
中
随着航空和航天事业的发展，人们迫切 的
秘
需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速
导航
密
度，因此涡轮喷气发动机应运而生 涡轮喷气 系统
.
燃料贮
发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧，
藏器
燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其
巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力 火
氧化剂
.
箭发动机的工作原理与涡轮喷气发动机十分 贮藏器
相似 主要的差别是，火箭自带燃料和氧化 燃料、
. 氧化剂
剂；涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧 供给管
化剂，因此它只能在大气层内工作
.
从蒸汽机、内燃机到涡轮喷气发动机，热
燃烧室
机的发展历程让我们看到，各种热机的使用
和发展深刻地影响着人类社会文明的进程，
稳定翼
为提高社会生产力作出了巨大贡献
.
图 火箭发动机示意图
12-37
燃料的热值
53
也许是由于相等
为什么有的汽车用 质量的不同燃料燃烧
汽油，有的汽车用柴油， 时，产生的热量不同
.
还有的汽车用天然气？第十二章 机械能和内能
发
动
比较质量相等的不同燃料
机
12.8
中 燃烧时放出的热量
的
秘
做一做
密
用天平测量出 酒精和
10 g 10 g
碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿
中，点燃后对质量相等的水（约
）加热（图 ），使酒精和碎
200 g 12-38
纸片充分燃烧 记录加热前后两支
.
温度计的示数
. 酒精 碎纸片
（） （）
a b
图
12-38
温度 加热前的 燃料燃尽 水温的
燃料 水温 后的水温 变化
/℃ /℃ /℃
酒精
10g
碎纸片
10g
54
想一想
质量相等的酒精和碎纸片充分燃烧后，烧杯中水温的变化一样吗？这说明
了什么？
实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不相
等的
.
燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值
（ ） 燃料的热值用q表示，单位是
heat value . J/kg .
质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量
Q ＝ mq
放第十二章 机械能和内能
发
动
一些燃料的热值（ ）：
J/kg 机
中
固 体 液 体 气 体
的
干木柴 酒 精 煤 气 秘
7 7 7
1.2×10 3.0×10 4.2×10
密
烟 煤 柴 油
7 7
2.9×10 4.3×10
天然气
7
4.4×10
焦 炭 石 油
7 7
3.0×10 4.4×10
无烟煤 汽 油
7 7
3.4×10 4.6×10
氢 气
8
1.43×10
木 炭 煤 油
7 7
3.4×10 4.6×10
对于气体燃料，人们通常采用焦每立方米作为热值的单位，符号为
3
J/m .
例如，氢气的热值又可表示为 ，它表示在标准状况下 氢气
7 3 3
1.28 × 10 J/m 1 m
完全燃烧，放出的热量为
7
1.28 × 10 J .
读一读
■
化石燃料的燃烧与环境保护
煤、石油、天然气等化石燃料的广泛应用，加快了人类文明的进程，但同
时也污染了环境，给人们的生活带来了危害
.
科学研究发现，自工业革命以来，
由于人类大量燃烧化石燃料，大气中的
全球平均气温在未来50年内将升高2~3℃，但是如果温室
气体排放继续增加，气温将再升高几摄氏度.
浓度增加了 ，人们每年还在向 如果不对温室效应采取适当措施，全球将出现20世纪30
CO2 31% 年代那样的经济大萧条，由气候变暖造成的洪水和干旱将
55
大气排放约 由 等 使大约2亿人流离失所.
10
2.8 × 10 t CO2. CO2 （数据来源：英国政府首席经济学家、前世界银行首席经济
温室气体引起的温室效应正导致全球 学家尼古拉斯·斯特恩）
与100年前相比，非洲大陆的气温上升了0.5℃.
变暖 （数据来源：英国乐施会、新经济基金会、气候变化与发展
. 工作组）
全球气候变暖威胁着人类的生存
气候变暖导致非洲最高峰乞力马扎罗山的冰盖在过去80
多年里消失了82%，第二高峰肯尼亚山的冰盖在过去100
和发展 人们已经意识到环境保护的
年里消失了92%.
. （数据来源：肯尼亚环保组织“绿带运动”）
重要性 年 月 日，在巴西里约
. 1992 6 4 2005年，地球大气中CO（2 温室气体主要成分）的含量创下
新高，达到379.1ppm（1ppm为百万分之一），比2004年的
热内卢举行的联合国环境与发展大会
377.1ppm增加了0.53%.
（数据来源：世界气象组织）
上通过了《联合国气候变化框架公
约》 年 月 日，又一个重要的
. 2005 2 16
国际公约《京都议定书》正式生效 在
.
此之后又相继召开了多次国际会议
. 全球变暖将导致世界上四分之一（也就是
越来越多的国家对保护地球环境达成 100多万个）的物种在未来50年里灭绝.
（数据来源：《自然》杂志）
共识，并积极采取行动
图
. 12-39第十二章 机械能和内能
发
动
在环境保护措施中，人们对空气质量监测尤为重视 年，我国在环境
机 . 2012
空气质量标准中增加了“ ” （ ）监测项目，这标志着我国对空气污
中
PM2.5 ▶▶ p.60
的 染防治提出了更高要求
.
秘
密
给你一块冰，你能用哪些方法使其熔化？这些方法中，哪些采用的是
1.
做功方式？哪些采用的是热传递方式？
航天飞船的外壳涂有一层烧蚀材料，以免飞船从太空返回地面的过程
2.
中因高温而损坏 想一想，为什么飞船在返回过程中温度会升高？
.
用打气筒给自行车轮胎打气 打完后摸一摸打气筒的外壁，发现外
3. .
壁变热了 请用所学的物理知识解释这一现象
. .
56
简述汽油机工作时机械能与内能相互转化的过程 若一台四冲程汽
4. .
油机的飞轮转速为 ，则该汽油机每秒钟做功多少次？
1200 r/min
随着“西气东输”工程的实施，我国有些城市开始用天然气来取代煤
5.
气和液化石油气 请你查找相关资料，谈谈这样做有什么好处
. .
查阅有关资料，谈谈对农村发展沼气的看法
6. .第十二章 机械能和内能
发
动
机
中
的
秘
密
动能
●
物体由于运动而具有的能叫作动能 质量越大，运动的速度越大，物体的
.
动能就越大
.
势能
●
重力势能和弹性势能是常见的两种势能
.
物体由于被举高而具有的能叫作重力势能 质量越大，被举得越高，物体
.
的重力势能就越大
.
机械能
●
动能和势能统称为机械能 动能和势能可以相互转化
. .
内能
●
分子因热运动而具有分子动能，分子因其间存在相互作用力而具有分子
势能 物体内部所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的内能 物体的温
. .
度越高，它的内能就越大
.
改变物体内能的两种方式
●
做功和热传递是改变物体内能的两种方式
.
热量与比热容
●
物体在热传递过程中转移的能量叫作热量
.
比热容是反映物质吸放热本领的物理量，其数值等于单位质量的某种物
57
质温度升高（或降低） 所吸收（或放出）的热量
1℃ .
计算热量的常用公式：Q ＝cm（t t），Q ＝cm（t t）.在国际单位制
吸 放
- 0 0-
中，热量的单位是焦（）
J .
热值
●
燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比叫作燃料的热值 热值是燃料
.
的一种属性
.
汽油机的工作过程
●
汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成 每个工
.
作循环活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次
.
在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能
.第十二章 机械能和内能
发
动
机
中
的
秘 试从机械能、内能、化学能出发，完成以下的本章知识结构图
1. .
密
影响因素
动 能
机械能
影响因素
势 能
内能的一种应用 改变内能的一种方式
改变内能的另一种方式
内 能 热 量
燃料燃烧 公式
放出热量
化学能
相关因素
图
12-40
物体吸收（或放出）的热量与组成该物体的物质的种类有关，你怎样
2.
用实验来说明？
购买一盒薯片，设计实验估测薯片的热值，然后将实验结果与包装盒
3.
上注明的薯片的热量值进行比较，并分析产生差异的原因．
58
柴油机 排 吸
▶▶
气 气
柴油机是用柴油做燃料的内
冲 冲
程 程
燃机
.
柴油机的构造与汽油机类
似，不同点在于柴油机有一个喷
油嘴而没有火花塞 柴油机一个
.
工作循环有四个冲程，如图 做 压
12-41
功 缩
所示
冲 冲
.
程 程
（）吸气冲程：将空气吸入汽
1
缸内
.
（）压缩冲程：活塞向上运动，
2
图 柴油机
12-41第十二章 机械能和内能
发
动
机
将空气压缩为高温气体，其温度超过柴油的燃点
中
.
（）做功冲程：在压缩冲程结束时，由喷油嘴向汽缸内喷入雾化的柴油， 的
3
与高温的空气混合而燃烧，使汽缸内气体的压强急剧增大，从而推动活塞做功， 秘
将内能转化为机械能 密
.
（）排气冲程：活塞向上运动，将汽缸内的废气排出，为下一个工作循环
4
做好准备
.
柴油机的显著优点是热效率较高 随着科学技术的发展，柴油机的应
.
用范围越来越广 低油耗、低噪声和低污染已成为柴油机的发展方向
. .
瓦特与蒸汽机
▶▶
世纪初，蒸汽机已经在一些矿井中作为动力使用 但由于它的热效率
18 .
极低，很难满足当时工业生产对动力机的要求 年，瓦特作为英国一所
.1764
大学的仪器修理工，有机会接触了客户送来维修的纽科门蒸汽机，从中发现
了许多问题 为了提高蒸汽机的热效率他向学校的物理教师请教有关力学
. ,
和热学的知识 丰富的实践经验使他在研究中如虎添翼 经过长期思考、探
. .
究，终于发明了与汽缸相连的冷凝器，既能使汽缸内获得真空，又能使汽缸
温度不致下降过多 由于这一重大改进，蒸汽机的热效率比原来提高了
. 4~6
倍，耗煤量大大减小 接着，他又设计了“平行连杆机构”，将机械的直线运
.
动转变为圆周运
动 为此，他获
.
得了两项专利
权 瓦特的创造
.
59
性工作使蒸汽机
真正地进入了大
工业的领域，开
创了人类大规模
利用蒸汽机作为
动力的时代
.
一个人的创
新改变了人类文
明的进程，瓦特
就是一个例证
.
图 瓦特与蒸汽机模型
12-42第十二章 机械能和内能
发
动
机
监测
中
▶▶PM2.5
的 的英文全称为
PM Particu⁃
秘 （颗粒物） 是指
late Matter .PM2.5
密 大气中直径为 及 PM2.5 P 在 M 大 2. 气 5粒 中 径 停 小 留 ，
2.5 μm 2.5 μm PM2.5直径不到人的 的时间长、输
以下的颗粒物 每立方米空气中 头发丝直径的1/20 送距离远，对人
. 体健康和大气
的含量越高，表明空气的 环境质量的影
PM2.5 响较大
此类污染越严重 PM2.5
.
主要来源于工业生
PM2.5
产、交通运输等过程中使用化 大气中直径小于或等于
2.5μm的颗粒物，也称为 PM2.5的主要
石燃料后排放的烟尘，大多含 可入肺颗粒物 来源：发电、工
业生产、交通
运输等过程中
有重金属等有毒物质 医学认 使用化石燃
. 料，而向大气
为，人体的生理结构决定了对 中排放的烟尘
粒径在 以下的细颗粒
2.5 μm
物，没有任何过滤、阻拦能力
.
吸入肺泡的细颗粒物会迅速被
吸收，在不经过肝脏解毒的情
况下直接进入血液循环，分布
到全身，引发包括哮喘、支气管 图
12-43
炎和心血管病等疾病
.
污染的治理，必须从生产、生活和生态方面采取综合措施 例如，
PM2.5 .
改变能源结构，加大清洁能源的使用力度，淘汰高耗能、高污染的企业；发展
公交导向型城市交通，减少居民出行对机动车的依赖；提倡植树造林，提高城
60
市绿化率，创造良好的生态环境等
.电
路
初
初识家用电器和电路
●
电路连接的基本方式
探
●
电流和电流表的使用
●
电压和电压表的使用
●
综合实践活动
●
如同地球上的生命离不开空气和水一样，
现代社会离不开电
.
各种各样的用电器极大地丰富了我们的生活
.
用电器是怎样工作的？它的内部结构是什么样的？
让我们从电路开始探究
.
61第十三章 电路初探
电
—
— 一、初识家用电器和电路
现
代 电在我家中
社
会
随着科学技术的飞速发展，各种新型用电器应运而生，使我们的生活发
的
生了日新月异的变化
﹃
.
空
气
和
水
﹄
空调
台灯 电熨斗
笔记本电脑
图 家用电器
13-1
用电器（ ）是利用电能进行工作的装置 它与电源连接
electric appliance .
62 后，可以将电能转化为我们所需要的能
.
电电源源（（ ））是是能能持持续续供供电电的的装装置置 从从能能 ＋
ppoowweerrssuuppppllyy .. -
量量转转化化的的观观点点来来看看，，电电源源是是把把其其他他形形式式的的能能转转化化为为电电
能能的的装装置置
..
常常见见的的电电源源有有直直流流电电源源和和交交流流电电源源
..
最最常常用用的的直直流流电电源源是是电电池池（（ ）） （（ ）），，它它
cceellll ▶▶▶▶ pp..8844 ＋
有有正正、、负负两两极极，，正正极极用用““＋＋””表表示示，，负负极极用用““ ””表表示示 -
-- ..
当当直直流流电电源源对对用用电电器器供供电电时时，，电电流流（（
eelleeccttrriicc
））的的方方向向是是由由电电源源的的正正极极经经用用电电器器到到负负极极 图 电源
ccuurrrreenntt .. 13-2第十三章 电路初探
电
—
初步调查家用电器 —
13.1 现
代
家用电器使我们的生活发生了哪些变化？
1. 社
会
的
填写表格并讨论：怎样对各种各样的家用电器进行分类？ ﹃
2.
空
电源类型 电能转化成的主要能量形式 气
名 称 用 途 和
交流 直流 内能 机械能 光能 声能
水
﹄
台 灯 照 明
收音机
电饭锅
手电筒
电 路
观察手电筒 63
13.2
按下手电筒的开关按钮，观察小灯泡的发光情况
1. .
打开手电筒的后盖（或前端）进行观察 电池是怎样安放的？后盖与电
2. .
池是怎样连接的？观察开关的结构，了解它的作用
.
旋开手电筒的前部进行观察 小灯泡是怎样安装的？
3. .
图 手电筒的内部结构
13-3第十三章 电路初探
电
—
— 怎样使一个小灯泡亮起来
现 13.3
代
现有电池、小灯泡、灯座、开关（ ）和导线（图 ），请你根据对手
社 switch 13-4
电筒的观察和研究，试着把它们连接起来，使开关能控制小灯泡的发光与
会
的 熄灭
﹃ .
空
气 -
+
和
水
﹄
图
13-4
连接电路（ ）时应注意：
electriccircuit
1. 在连接电路的过程中，开关必须处于断开状态
.
2.将导线接到电路元件的接线柱上，并旋紧螺帽，以保证接触良好
.
3.绝不允许以任何方式用导线将电池的两极直接相连，以免损坏电源
.
64 电路连接无误后，先闭合再断开开关 看一看，通过开关能否控制小灯泡
.
的发光与熄灭？
想一想，电路中的各个组成部分分别起什么作用？在图 中用笔画
13-4
线表示导线，将各元件连接起来
.
什么是电路？电路就是用导线把电源、用电器、开关等元件连接起来组成
的电流的路径 在小灯泡的电路中，
.
闭合开关，形成通路，电路中有电流
流过，小灯泡发光；断开开关，形成
断路，电路中没有电流，小灯泡熄
灭 如图 所示，如果不经过用
. 13-5
电器，用导线直接将电源的两极相
连，就会形成短路，损坏电源 图 短路
. 13-5第十三章 电路初探
电
—
电路图 —
现
在研究电路时，我们也 不需要 我们可以用 代
.
要像图 那样画灯泡、 符号表示电路中的各个
社
开关、电 1 池 3- 的 4 实物图吗？ 元件
. 会
的
﹃
空
气
和
水
﹄
用电路元件符号表示电路连接的图，叫作电路图
.
以下是几种常用的电路元件及其符号
.
电 池 开 关 灯 泡 电 阻 滑动变阻器 电 铃
电流表 电压表 电动机 形相连导线 交叉相连导线
T
65
图 常用电路元件的符号
13-6
图 为手电筒的电路图，你能画出“活动 ”的电路图吗？
13-7 13.3
图 手电筒的电路图
13-7第十三章 电路初探
电
—
—
现
代
社 集成电路
会 集成电路是应用半导体技术制成的特殊电路 许多家用电器和电子仪器都
.
的
使用了集成电路 如图 所示的一块比指甲还小的超大规模集成电路上集成
﹃ . 13-9
空 了上千万个电子元件 集成电路和超大规模集成电路的使用，在优化了电路结构
.
气 的同时，使电路的体积大大缩小，因而提高了电子线路的各种性能，使电器的小型
和 化、微型化得以实现，促进人类迈入了信息时代
.
水
﹄
图
13-8
图 集成电路生产及测试的
13-10
每个工作流程都必须在无尘和干燥的
图 环境下进行
13-9
66
设法用一段导线、一节干电池使一个小灯泡发光 你能想出几种方
1. .
法？请画出实物图，并试一试
.
如图 所示的三个电路各处于通路、断路、短路中的哪一种状态？
2. 13-11
+ - + - + -
（） （） （）
a b c
图
13-11第十三章 电路初探
电
—
二、电路连接的基本方式 —
现
代
在我的房间里需要 社
安装吊灯和壁灯，电路应
会
当怎样连接呢？
的
﹃
空
气
和
水
﹄
怎样使两个小灯泡亮起来
13.4
现有两个带灯座的小灯泡、电池、开关和导线若干，请你试着把它们连接
起来，使两个小灯泡能同时发光
.
与同学交流，看看一共有几种不同的连接方式，并将有关电路图画在下
面的虚线框中
.
67
用电器的连接有两种最基本的方式 如图 （）所示，把用电器逐个
. 13-12 a
顺次连接起来的方式，叫作串联；如图 （）所示，把用电器并列地连接起
13-12 b
来的方式，叫作并联 由用电器串联所组成的电路，叫作串联电路（ ）
. series circuit ;
由用电器并联所组成的电路，叫作并联电路（ ）
parallel circuit .
（）串联 （）并联
a b
图
13-12第十三章 电路初探
电
—
— 串联电路和并联电路的比较
现 13.5
代
实验与观察
社
会
串联电路
的 1. .
﹃ （ ）在两个小灯泡串联且都发光时，取下其中一个小灯泡，你观察到
1
空 什么现象？
气
和
水
﹄ （）交换小灯泡和开关的位置，先闭合再断开开关，你观察到什么现
2
象？开关的位置是否影响它对电路的控制？
并联电路
2. .
（）在两个小灯泡并联且都发光时，取下其中一个小灯泡，你观察到什
1
么现象？
（）在并联电路的两个支路中各接入一个开关，先后闭合两个开关，再
2
先后断开开关，你观察到什么现象？
68
交流与讨论
通过观察，你能总结出串联电
1.
路和并联电路各有什么特点吗？
家庭电路中的电源
小明房间里的吊灯与壁灯应如 不同于电池，是交流电
2.
何连接？开关应如何连接在电路中？ 源，用符号“ ～ ”表示
.
画出吊灯、壁灯、开关连接的电
3.
路图，并与同学交流
.第十三章 电路初探
电
—
—
现
代
串、并联电路在日常生活中的应用
社
道路两侧的树上和商店门前五光十色的彩灯，扮靓了我们的城市，它们
会
由许多小彩灯串联而成，如图 （）所示 早期的这种彩灯有一个缺点：
13-13 a . 的
当其中的一个彩灯损坏（断路）后，一串彩灯 ﹃
会同时熄灭 但这一问题已得到解决 现在， 空
. . 气
当一个彩灯熄灭后，其他的灯依然发光，但若
和
取下任一个彩灯，整串彩灯都会熄灭 这是为
. 水
什么？原来，在这类彩灯灯丝支架的下方还 ﹄
有一根与灯丝并联的特殊金属丝，如图
13-13
（）道路两侧树上的彩灯 （）所示 灯丝完好时，金属丝与支架间不导
a b .
金属丝 电；灯丝断裂后，金属丝与支架能够瞬间接通，
电流从金属丝中通过，因而
其他小彩灯仍能发光
灯丝 .
（）彩灯的构造
b
门 温
图
13-13 控 控
开 开
电冰箱的压缩机由一个温 关 关
控开关自动控制，冷藏室中的照
明灯由电冰箱门控制，它们组成
了并联电路（图 ）
13-14 . 图 电冰箱及其电路简图
13-14
69
教室里的几盏荧光灯是串联的，还是并联的？为什么？
1.
根据如图
2. S
（）所示的电
13-15 a
路图，用铅笔画线
表示导线，把图 L1
（）中的元件
L2
13-15 b
连接起来
. （） （）
a 图 b
13-15
调查市场上销售的节日彩灯的连接方式
3. .第十三章 电路初探
电
—
— 三、电流和电流表的使用
现
电 流
代
社
会 小明在做连接小灯泡电路的实验时，发现闭合开关后，小灯泡就会
的 亮起来 为什么小灯泡会亮呢？这是因为有电流通过的缘故
﹃ . .
空
气
和
水
﹄
水轮机
水流流过水轮机，能使水轮机转动起来
.
与此类似，电流通过灯丝，能使小灯泡发光
电流是怎么回事？
.
70
不同电路的电流大小通常是不相等的 在物理学中，用电流强度 简称电
. (
流 来表示电流的大小，用字母I表示 在国际单位制中，电流的单位是安培
) .
（ ），简称安，符号为 这是为了纪
ampere A .
念法国物理学家安培（ ，
André Marie Ampère
— ） （ ）对电学研究的巨
1775 1836 ▶▶ p.84
大贡献而命名的
.
电流的常用单位还有毫安（ ）和微
mA
安（ ） 电流单位的换算关系是：
μA .
＝
1 A 1 000 mA
＝
1 mA 1 000 μA
图 安培
13-16第十三章 电路初探
电
—
—
现
代
社
会
电子手表： 的
﹃
～
1.5 2μA 空
电子计算器：
气
约 和
150μA
水
﹄
移动电话：
待机电流为 ～
15 50mA
开机电流为 ～
60 300mA
发射电流为 ～
200 400mA
荧光灯：约
150mA
电冰箱：约
1A
微波炉： ～
2.8 4.1A
71
电饭锅： ～
3.2 4.5A
柜式空调：约
10A
高压输电：
几百～几千安
闪电：
4 5
2×10~2×10 A
图 身边的电流
13-17第十三章 电路初探
电
—
— 电流表
现
有 测量电路中
代 !
电流大小的仪器叫
社
电流表
我们怎么知道流过小灯
会 .
泡的电流大小呢？有没有能
的
测量电路中电流大小的仪器？
﹃
空
气
和
水
﹄
图 电流表
13-18
观察电流表
13.6
实验室中常用的电流表（ ）如图 所示，它是双量程电流表，
ammeter 13-18
有三个接线柱，左边的接线柱标有“ ”，其余两个接线柱分别标有“ ”和“ ”
- 0.6 3 .
如果把标有“ ”的接线柱和标有“ ”的接线柱接到电路中，就表示选
1. - 0.6
用 ～ 的量程 当指针指在满刻度时，说明电流为 读数时，应读
0 0.6 A . 0.6 A .
取刻度盘 （上排 下排）的数值，此时电流表的分度值为
72 / A .
如果把标有“ ”的接线柱和标有“ ”的接线柱接到电路中，就表示
2. - 3
选用 的量程 读数时，应读取刻度盘 （上排 下排）的数值，此
. /
时电流表的分度值为
A .
读出如图 所示的电流表的示数
3. 13-19 .
（）I＝ （）I＝
a A b A
图
13-19第十三章 电路初探
电
—
—
现
代
社
使使用用电电流流表表测测量量电电流流时时应应注注意意：：
会
1. 使使用用前前应应先先检检查查指指针针是是
的
否否指指零零，，如如有有偏偏差差则则要要用用螺螺丝丝刀刀 ＋ ﹃
空
旋旋转转表表盘盘上上的的调调零零螺螺丝丝，，将将指指针针 -
气
调调至至零零位位
.. 和
2. 必必须须把把电电流流表表串串联联在在电电
水
路路中中，，使使电电流流从从标标有有““ ””或或““ ”” ﹄
00..66 33
的的接接线线柱柱流流入入电电流流表表，，从从标标有有
““ ””的的接接线线柱柱流流出出（（图图 ））
-- 1133--2200 ..
图
13-20
3. 绝不允许把电流表直接连
接到电源的两极（图 ）
13-21 .
4. 被测电流的大小不能超过
电流表的量程 在待测电流的范围
.
＋ 未知时，一般先试用大量程，如电流
-
表示数在小量程范围内，再改用小
量程，这样读数更为准确
.
图
13-21 73
串、并联电路的电流规律
学生实验
探究串、并联电路电流的特点
（一）串联电路
按图 所示的电路图连接好电路 猜
1. 13-22 .
S
一猜，闭合开关后，通过电路中A、B、C三点的电
流I 、I 、I 间有什么关系？
A B C C A
L1 B L2
把电流表串联在电路中的A处，测出A处
2.
的电流 然后，再用同样的方法测出B、C两处的
. 图
电流，将测得的数据填入表格中 13-22
.第十三章 电路初探
电
—
—
更换不同的灯泡，再次测量A、B、C三处的电流，将测得的数据填入
3.
现 表格
.
代
电流
社 I / I / I /
A B C
序号 A A A
会
的 ①
﹃
空 ②
气
和
比较测得的数据，可以发现：
水 4.
﹄
（二）并联电路
猜一猜，如图 所示的电路中，干路
1. 13-23 S
电流I 和支路电流I 、I 有什么关系？
A B C
I A L1
设计实验步骤和数据表格，进行实验并 I
B
2.
收集证据
.
L2 I C
分析实验数据，可以得到的实验结论是：
3. 图
13-23
实验表明，在串联电路中，电流处处相等；在并联电路中，干路电流等于
各支路电流之和 .
74
指出图 中各电路的错误
13-24 .
＋
＋ -
-
＋
-
（）
a （）
（） c
b
图
13-24第十三章 电路初探
电
—
四、电压和电压表的使用 —
现
电 压
代
社
如图 （）所示，水管中水流的形成是由于水管两端存在着水压差，而
会
13-25 a
水泵的作用是不断地将水从乙处抽到甲处，使水管两端维持一定的水压差 与 的
.
﹃
此类似，电路中电流的形成是由于电路两端存在电压 电源的作用就
(voltage) . 空
是维持正负极间有一定的电压，如图 （）所示
气
13-25 b .
＋ - 和
水
甲 水泵 乙 ﹄
水轮机 阀门
（） （）
a b
图
13-25
电压用字母U表示 在国际单位制中，电压的单位是伏特（ ），简称伏，
. volt
符号为 这是为了纪念意大利物理学家伏打（ ， — ）
V . Alessandro Volta 1745 1827
对物理学的贡献而命名的
.
电压的常用单位还有千伏（ ）和毫伏（ ） 电压单位的换算关系是：
kV mV .
＝
1 kV 1 000 V
＝
1 V 1 000 mV 75
用三个蓄电池
串联成的蓄电
干电池：
1.5V 池组：
6V
家庭电路： 大型发电机：
220V
产生闪电时的
4
1.5×10 V
电压： ～
4 9
10 10 V
图 身边的电压
13-26第十三章 电路初探
电
—
— 电压表
现
代
学习使用电压表
社 13.7
会
电路两端的电压可用电压表（ ）测量 如
的 voltmeter .
﹃ 图 所示的是实验室中常用的双量程电压表
13-27 .
空
观察电压表：
气
和 若把标有“ ”的接线柱和标有“ ”的接线柱接
1. - 3
水
到电路中，则表示选用了 的量程，电压
﹄
表的分度值为 读数时，应读取刻度
.
图 电压表
盘 （上排 下排）的数值 13-27
/ .
若把标有“ ”的接线柱和标有“ ”的接线柱接到电路中，则表示选
年，意大利生理学家伽伐尼有一次将解剖的青蛙放在金属台面上，
2. - 15
1780
用了 的量程，电压表的分度值为 读数时，应读取刻度 他的助手无意中使解剖刀的刀尖碰到了青蛙腿内侧的神经，蛙腿立即痉挛起
.
盘 （上排 下排）的数值 来 这一意外发现引起了伽伐尼的注意，他又做了许多实验并认为，这是青蛙
/ . .
体内存在“生物电”的缘故
.
在图 中，图（）中电压表的示数U ，图（）中U 年，伽伐尼发表了他的发现和看法，引起了
3. 13-28 a = V b = V . 1791
他的好友、意大利物理学家伏打的注意 此后，伏打做
.
了一系列实验 他用金币和银币夹住舌头，当两者相
.
碰时，舌头会有酸苦的感觉（图 ） 他还用两种
76 13-29 .
不同的金属接成一根弯杆，当一端与眼皮接触、另一
端含在嘴里时，眼睛就产生了光亮的感觉
.
在进一步的研究中，伏打发现实验中的电流是由
（） （） 两种不同的金属与某种潮湿的物体（或导电的液体）接
a b
图
13-28 触而引起的
.
伏打最终发明了能持续产生电流的装置——伏打电堆 他用两种金属片
.
（如银和锌）与浸透盐或碱的水溶
使用电压表的注意事项
1. 使用前应先检查指针是否指零，如有偏差，则要用螺丝刀旋转表盘上 液的纸或皮革接触，再用导线与这
的调零螺丝，将指针调至零位. 两种金属相连，这就是最早的电池
2. 电压表应与待测电路并联，使电流从电压表标有“3”或“15”的接线柱 （图 ） 把许多这样的电池串
13-30 .
流入，从标有“-”的接线柱流出. 联起来，就组成了伏打电堆 电堆
.
3. 被测电压的大小不能超过电压表的量程.一般先试用大量程，若电压
的发明开创了电学和化学研究的新
表的示数在小量程范围内，则应改用小量程.
领域
.第十三章 电路初探
电
—
想一想 电压表、电流表在使用规则上有哪些相同点和不同点？ —
现
做一做 用电压表测量电压
代
.
取三节电池，用电压表分别测出每一节电池的电压U 、U 、U；将三节电 社
1 2 3
池串联成电池组，测出这个电池组的电压U 将测得的电压值填入下表 会
. . 的
﹃
U U U U
1/V 2/V 3/V /V 空
气
和
议一议 串联而成的电池组的电压与每节电池的电压有什么关系？ 水
1.
在生活和实验中，为什么常把电池串联成电池组使用？ ﹄
2.
读一读
■
伽伐尼和伏打对电流的探究
年，意大利生理学家伽伐尼有一次将解剖的青蛙放在金属台面上，
1780
他的助手无意中使解剖刀的刀尖碰到了青蛙腿内侧的神经，蛙腿立即痉挛起
来 这一意外发现引起了伽伐尼的注意，他又做了许多实验并认为，这是青蛙
.
体内存在“生物电”的缘故
.
年，伽伐尼发表了他的发现和看法，引起了
1791
他的好友、意大利物理学家伏打的注意 此后，伏打做
.
了一系列实验 他用金币和银币夹住舌头，当两者相
.
碰时，舌头会有酸苦的感觉（图 ） 他还用两种
13-29 . 77
不同的金属接成一根弯杆，当一端与眼皮接触、另一
端含在嘴里时，眼睛就产生了光亮的感觉
.
在进一步的研究中，伏打发现实验中的电流是由
两种不同的金属与某种潮湿的物体（或导电的液体）接
图
13-29
触而引起的
.
伏打最终发明了能持续产生电流的装置——伏打电堆 他用两种金属片
.
（如银和锌）与浸透盐或碱的水溶
液的纸或皮革接触，再用导线与这
导线
两种金属相连，这就是最早的电池
银
（图 ） 把许多这样的电池串 浸有导电
13-30 .
液的纸或皮革
联起来，就组成了伏打电堆 电堆
. 锌
导线
的发明开创了电学和化学研究的新
领域 图 伏打电池
13-30
.第十三章 电路初探
电
—
— 串、并联电路电压的特点
现
代 学生实验 探究串、并联电路电压的特点
社
会
猜一猜：在图 所示的串联电
的 1. 13-31
﹃ 路中，灯 两端的电压U 、灯 两端的电 S
L1 1 L2
空 压U 与总电压U之间有什么关系？
U
气 2
和 L1 L2
设计实验步骤、表格，进行实验并
水
2. U U
﹄ 收集证据 1 2
.
图
13-31
由实验数据可以得到的结论是：
3.
想一想，如何探究并联电路电压的特点？请动手做一做
4. .
实验表明，在串联电路中，电路两端的总电压等于各部分电路两端的电
压之和；在并联电路中，电路两端的总电压与各支路两端的电压相等.
78 废干电池污染与安全处理
从手电筒、电动玩具、照相机、计算器到家用电器的遥控器，都需用干电
池为它们提供电能 我国是世界上干电池生产和消费的大国 年，我国
. .1999
干电池年产量约为 亿节，其中，国内消费量达 亿节 电池用过后，大多
150 70 .
数被人们随意丢弃，最终被埋在垃圾填埋场或在焚化炉中烧掉 干电池中含
.
有许多重金属（如锌、铜、汞、镉）和酸、碱等物质 随着废干电池在填埋场被腐
.
蚀，有害物质会渗透到土壤中，并进入地下水体；随便焚烧废干电池，散发的
废气会污染空气
.
为了有效地防止废干电池对环境的危害，我国有关部门已于 年颁布
1997
了《关于限制电池产品汞含量的规定》 根据该规定，从 年开始我国停止
. 2002
生产、销售高汞干电池，到 年停止生产、销售含汞干电池 这一规定的颁
2006 .
布，起到了从源头控制废干电池污染的作用 同时，我们要在全社会提倡“绿
.
色消费”同学们也应宣传和参与“绿色消费”，在购买干电池时，要认准上面
.
的汞含量标识（图 ），主动选择无汞干电池
13-32 .第十三章 电路初探
电
—
—
换个角度看，废干电池实际 现
上是“放错了地方的资源” 据测 代
.
社
算，从废干电池中可提炼出不少
会
铜、锌、二氧化锰等 从废干电池
. 的
中提取这些资源不仅要比从矿石 ﹃
中提取容易得多，同时还能消除 空
气
对环境的污染 所以，变废为宝，
. 和
回收并利用废干电池是利国利 图 无汞干电池
13-32 水
民、一举多得的好事情
. 图 废电池回收箱 ﹄
13-33
按图 （）所示的电路图，用笔画线表示导线，将图（）中的各元
1. 13-34 a b
件连接起来
.
- +
S
L1 L2
79
（） （）
a b
图
13-34
自制水果电池
2. .
（）取一个橙子，把铜片、铁片插入其
1
中，就制成了一个水果电池 用电压表测量
.
铜片与铁片之间的电压，并指出它们中哪
一个是正极、哪一个是负极
.
（）试用其他水果或蔬菜（如苹果、西
2
红柿、土豆等）、金属物体（如硬币、铝片）进
行实验（图 ） 水果电池的正负极与
13-35 .
图 水果电池
选用的材料有关吗？ 13-35第十三章 电路初探
电
—
— 综合实践活动
现
设计简单电路
代
社
会 在我们的生活中，有许多任务需要用简单电路来完成，下面以“设计病房
的
呼叫电路”为例，讨论、设计电路，制作出电路模型 同时还给出了几个拓展
﹃ .
空 研究课题，请选择一个进行实践，并利用适当时机交流、评价活动成果
.
气
和
水
﹄
号床病人在呼
2
叫，我得赶快去看看
.
因为值班室里
的电铃在响，号灯
2
在亮
.
护士是怎么知
道的？
80
活动步骤
在病房呼叫电路中，需要的器材有：
1.
如果只有一张病床，灯和电铃应该如何连接？
2.
如果有两张病床，灯和电铃应该如何连接？
3.第十三章 电路初探
电
—
根据你设计的电路图连接电路，看看是否符合要求 —
4. .
展示病房呼叫电路模型 从模型的科学性、设计的新颖性、工艺水平和演 现
5. .
代
示效果等方面进行评价，并找出需要改进的地方
. 社
会
拓展研究
的
﹃
从以下三个课题中任选一个进行研究 讨
. 空
论、设计电路，制作电路模型，并进行展示、交流和
气
评价． 和
水
﹄
制作选答器模型（图 ），要求如下：
1. 13-36
一个问题有两个可供选择的答案（）和（），与它 （） （）
a b a b
图 选答器
们对应的灯分别由两个开关控制，选择哪一个答
13-36
案就闭合哪一个开关，使对应的灯发光 ．
在楼道中安装电灯，要求在楼梯的上下两端都能控制它：上楼梯时，能
2.
用下面的开关 开灯，上了楼梯以后，能用上面的开关 关灯；下楼梯时，又
S1 S2
能用 开灯，用 关灯（图 ） 试画出电路图，并用电池作为电源制作一
S2 S1 13-37 .
个电路模型，看看能否满足要求（提示：楼梯上下两端所用的开关是如图
所示的单刀双掷开关）
13-38 .
81
S2
S1
（）实物图 （）电路符号
a b
图 楼梯灯 图 单刀双掷开关
13-37 13-38
3. 在十字路口观察交通信号灯的
变化规律，并设计一个只有红灯和绿灯
注意人身安全，
的手动交通信号灯模拟电路 . 遵守交通法规！第十三章 电路初探
电
—
—
现
代
社
会
的
﹃ 电路
●
空
一个完整的电路由电源、用电器、导线和开关组成
气 .
电源是能持续供电的装置 从能量转化的观点来看，电源是把其他形式
和 .
的能转化为电能的装置
水 .
﹄ 用电器是使用电能进行工作的装置
.
导线的作用是连接电源、用电器和开关，形成电流的路径
.
开关的作用是控制电路的通和断
.
电流
●
电路中，电流的方向是从电源的正极经过导线、用电器到电源的负极
.
电流用字母I表示 在国际单位制中，电流的单位是安，用字母 表示
. A .
电流表是测量电流大小的仪器 电流表应串联在被测电路中，使电流
.
从电流表标有“ ”或“ ”的接线柱流入，从标有“ ”的接线柱流出 绝不允
0.6 3 - .
许把电流表直接连接到电源的两极，否则会损坏电流表或电源
.
电压
●
电压用字母U表示 在国际单位制中，电压的单位是伏，用字母 表示
. V .
82 电压表是测量电压大小的仪器 电压表应与被测电路并联，使电流从电
.
压表标有“ ”或“ ”的接线柱流入，从标有“ ”的接线柱流出
3 15 - .
串联电路
●
把用电器逐个顺次连接起来的电路叫作串联电路
.
在串联电路中，电流处处相等，串联电路两端的总电压等于各部分电路
两端的电压之和
.
并联电路
●
把用电器并列地连接起来的电路叫作并联电路
.
在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和；并联电路的总电压与各
支路两端的电压相等
.第十三章 电路初探
电
—
—
现
代
社
会
补全本章的知识结构图，并简单说明其中涉及的内容
1. . 的
﹃
电 路
空
组成
连接方式 气
和
用电器 电 压 电 流
水
串联电路 ﹄
测量 测量
电压表
电流的特点 电压的特点
图
13-39
为什么家用电器通常不采用串联的连接方式？
2.
根据图 所示电路和电流表 、电流表 的示数，求小灯泡 中的
3. 13-40 A A1 L2
电流
.
83
L1
L2
（） （）电流表 （）电流表
a b A c A1
图
13-40第十三章 电路初探
电
—
—
现
代
社
会
的 ＋
-
﹃
电池
空 ▶▶
将两种不同金属制成的电极放在
气
电解质中，一个电极带正电，另一个电极
和
水 带负电，在两极间电压的作用下，导线和
﹄ 灯泡中的电子做定向运动，从而形成电
流（图 ） 图 图 汽车电瓶
13-41 . 13-41 13-42
蓄电池是一种放电后可再充电的电池 放电时 炭棒
.
化学能转化为电能，充电时则是电能转化为化学能
.
汽车电瓶（图 ）等也是蓄电池 蓄电池可以多
13-42 .
次充放电，因此比干电池更经济，但它的缺点是质量 二
氧
和体积大，能量利用率较低 化
. 锰
生活中所用的干电池大多为碳锌电池，其结构如 糊
状
图 所示 它的正极是炭棒，负极是锌筒，电解质 物
13-43 .
是以二氧化锰等为主要成分的糊状物 干电池的优点
.
是价格便宜、适用范围广，缺点是使用寿命短
.
随着科技的发展，一些新型的化学电池相继问 锌筒
世 例如，被广泛用于电子手表和计算器中的锌银 图 干电池的内部结构
13-43
.
84 纽扣电池，以及被广泛用于移动电话、笔记本电脑中的可充电式锂电池等 当
.
前，新型的化学电池正朝着高效能、小型化和低污染的方向发展
.
安培
▶▶
安培是法国物理学家，电磁学的奠基人之一 他出生于里昂的一个富商
.
家庭，从小就博览群书，具有惊人的记忆力和非凡的数学天赋， 岁学习微积
12
分， 岁就发表了关于螺旋线的论文
13 .
成年后的安培生活充满坎坷，其父亲在法国大革命中被处死，结发之妻
在结婚四年后去世，还经常因经济拮据而烦恼 但生活的艰辛并没有磨灭他
.
探索科学的热情，他不仅钻研数学，还研究物理学和化学 年 月，安培
.1820 9
获悉丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，他意识到这一发现非同寻
常，立即对电流之间的相互作用等进行了深入的探究，取得了丰硕的成果 安
.
培以精湛的实验技巧和孜孜不倦的探究精神受到后人称颂
.欧
姆
定
电 阻
●
变阻器
律
●
欧姆定律
●
欧姆定律的应用
●
综合实践活动
●
舞台灯光的亮度需要调节，
收音机、电视机的音量需要调节，
电扇的转速也需要调节……
这些都是通过改变电路中电流的大小来实现的
.
那么，电路中电流的大小是如何改变的？
它遵守怎样的规则？
85第十四章 欧姆定律
电
路
一、电 阻
中
的
﹃
交
通 要调节电灯的亮度，就要
规 我想设计 调节通过电灯的电流 怎样才
.
则 一盏亮度能调 能改变电路中电流的大小呢？
节的电灯
﹄ .
尝试改变电路中电流的大小
14.1
实验器材
干电池两节，小灯泡（ ），开关，几根不同的金属丝，电流表（量
3.8 V 0.3 A
程为 ～ ）
0 0.6 A .
想一想
86 将元件连接成如图 所示的电路 可
14-1 .
用哪些方法来改变电路中电流的大小？
金属丝
试一试
用你想到的方法试一试，并记录观察到的
图
现象 14-1
.
通过上述活动可知，影响电路中电流大小的因素有两个：一是电路两端
的电压，二是连接在电路中的导体（ ） 将不同的导体（活动中使用的
conductor .
金属丝）接在同一个电路中，电流的大小不相等 这是因为，不同导体对电流
.
的阻碍作用不同 物理学中用电阻（ ）表示导体对电流的阻碍作用
. resistance .
导体的电阻越大，对电流的阻碍作用就越大
.第十四章 欧姆定律
电
路
探究影响导体电阻大小的因素 中
14.2
的
﹃
猜一猜
交
通
影响导体电阻大小的因素可能有哪些？
规
则
﹄
思考与设计
如何通过实验比较导体电阻的大小？
1.
在几个因素中，如何研究其中某个因素对电阻大小的影响？
2.
图 中是可供选用的几种 A
3. 14-2
导体，其中A、B、C都是镍铬合金丝，
B
D是锰铜丝；A、C、D的长度相等，B的
C
长度是A的两倍；A、B、D的横截面积
D
相等，C的横截面积是A的两倍
87
.
你还需要哪些实验器材？
图
14-2
你将如何进行实验？请画出
4.
电路图
.
交流与评价
与同学交流你的设计方案，并分析有哪些需要改进的地方 看看谁的
.
方案最好
.第十四章 欧姆定律
电
路
实验与分析
中
的
﹃ 连接电路，分别探究导体电阻与各个因素的关系，把测量的数据记录
交 在表格中，并分析各表格的数据，得出相应的结论
通 .
表
规 1
则 接入的导体 长 度 横截面积 电流I
﹄ /A
A（镍铬合金丝） l S
B（镍铬合金丝） l S
2
结论：
表
2
接入的导体 长 度 横截面积 电流I
/A
A（镍铬合金丝） l S
C（镍铬合金丝） l S
2
结论：
表
3
接入的导体 长 度 横截面积 电流I
/A
A（镍铬合金丝） l S
D（锰铜丝） l S
88 结论：
归纳以上三个结论，你对影响导体电阻大小的因素有哪些认识？
大量实验表明，电阻的大小与导体的长度、横截面积和材料的种类有关
.
电阻是导体本身的一种性质
.
电阻通常用字母R表示，它的国际单位是欧姆（ ），简称欧符号为
ohm , Ω .
电阻的常用单位还有千欧（ ）、兆欧（ ） 它们与欧的换算关系为：
kΩ MΩ .
＝
3
1 kΩ 10 Ω
＝
6
1 MΩ 10 Ω
电阻的大小还与导体的温度有关 例如，“ ”的白炽灯，未接
. 220 V 40 W
入电路时的电阻约为 ，正常工作时的电阻约为
100 Ω 1 200 Ω .第十四章 欧姆定律
电
路
读一读
中
■
物质的导电性能 的
﹃
导电性能是物质的一种属性，不同材料的导电性 交
能不同 容易导电的物体叫作导体，如金属、石墨、人 通
. 规
体、大地以及酸、碱、盐的水溶液等；不容易导电的物体叫
则
作绝缘体（ ），如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等 ﹄
insulator .
实验表明，导体和绝缘体之间并没有绝对的界
限 原来不导电的物体，当条件改变时，也有可能变成
.
导体 例如，常态下的玻璃是相当好的绝缘体，如果给
.
玻璃加热，使它达到炽热状态，它就变成导体了 再如，
.
纯净的水不导电，但含有杂质的水却较容易导电
.
常见物质在通常情况下的导电性能如图 所示
14-3 .
导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，叫作半
导体（ ） 半导体材料经过特殊处理后，
semiconductor .
可以制成二极管、三极管、集成电路，它们是计算机和
其他电子设备的重要元器件 有些半导体材料的导电 图 物质的导电性能
14-3
.
性能受温度、光照、压力等的影响而显著变化，有些半导体有特殊的光电特性，
能在一定条件下释放光能 人们利用半导体的这些特性，制成了热敏电阻、光
.
敏电阻、压敏电阻等传感元件，以及半导体发光二极管和半导体激光器等 这
.
些发明，使得现代电子工业的发展突飞猛进．
89
光敏电阻 热敏电阻 压敏电阻
发光二极管 集成电路
图 一些半导体器件
14-4
科学家还发现了超导体（ ），它在超低温的情况下电阻突然减小
superconductor
为零 超导体有着十分广阔的应用前景 （ ）．
. ▶▶ p.108第十四章 欧姆定律
电
路
中
的
﹃
交
通
规 在探究金属丝的电阻是否与长度和横截面积有关的活动中，小明发
1.
则 现手边只有一根金属丝，他该怎么做？请你帮他设计实验方案
﹄ .
试判断，下列物体中哪些是导体，哪些是绝缘体？
2.
食用油、酱油、醋、空气、人体、食盐水、糖水、橡皮、干毛巾、湿毛巾、塑
料尺
.
在网络的搜索引擎中输入关键词“半导体”，查阅相关资料，了解半
3.
导体材料的发展以及对社会的影响
.
实践活动：调查本地市场上各种规格的接线板的安全性能
4. .
（）了解国家有关接线板的强制性安全标准和安全标识（你可以通过
1
网络或到图书馆及相关部门查询）
.
（）到电器市场对各类接线板进行调查，对照标准，试着评价产品的安
2
90 全性能
.
（）分析自己的调研记录，写出调查报告，并向有关部门提出自己的
3
建议
.第十四章 欧姆定律
电
路
中
二、变 阻 器
的
﹃
交
通
改变电池的节数虽然
能改变调光灯的亮度，但 规
要使调光灯的亮度连续
亮度不能连续调节 则
. 可调，最简便的方法是改变
﹄
接入导体的长度
.
用铅笔芯改变电路中的电流
14.3
做一做 - 91
+
用小刀将铅笔剖成两
半，留下附着铅笔芯的那
M
N
一半，按图 （）连接到
14-5 a
电路中
. （）
a
如图 （）所示，
14-5 b
将导线的N端固定在铅笔
-
芯上，闭合开关，使M端在 +
铅笔芯上左右移动 观察
.
小灯泡亮度和电流表示数
M
N
的变化
.
（）
b
图
14-5第十四章 欧姆定律
电
路
议一议
中
的
﹃ 当M端向左移动时，接入电路中的铅笔芯长度变 ，电流表的示
1.
交
数 ，灯的亮度
通
.
规 当M端向右移动时，接入电路中的铅笔芯长度变 ，电流表的示
则 2.
﹄ 数 ，灯的亮度
.
这个实验中，引起电流连续变化的原因是什么？
3.
通过上述活动可知，调节接入电路中的铅笔芯的长度，可以改变接入电
路中的电阻，达到连续改变电流大小的目的 根据这一原理，科技人员发明
.
了一种几乎可以连续改变电阻大小的器件——滑动变阻器
.
学习使用滑动变阻器
14.4
如图 （）所示是实验室中常用的滑动变阻器
14-6 a .
滑动变阻器的主要部件有：① 支架；② 滑片P；③ 金属杆；④ 瓷管；⑤ 表
面涂有绝缘漆、密绕在瓷管上的电阻丝（它的两端分别与接线柱A、B相连，与
滑片P接触处的电阻丝表面的绝缘漆已被刮去，金属杆两端的接线柱C、D都
能通过滑片P与电阻丝相连接）．
③
②
D
92
C
B
A
① C D
P
⑤ P
A B
④
（）实物图 （）结构示意图 （）电路符号
a b c
图 滑动变阻器
14-6
观察与思考
观察滑动变阻器实物并将其与图 进行对照，了解其结构、各部分的名
14-6
称和铭牌上各参数的含义 思考并与同学讨论以下问题：
.
滑动变阻器共有四个接线柱，如果只选其中的两个接入电路，可能有
1.
哪几种接法？第十四章 欧姆定律
电
路
如果将滑动变阻器A、D两个接线柱接入电路，电流将流过滑动变阻器
2. 中
的哪些部分？向右（或向左）移动滑片P时，滑动变阻器接入电路的电阻将怎
的
样改变？为什么？电路中的电流将怎样改变？ ﹃
交
通
若另选两个接线柱将滑动变阻器接入电路，情况又会怎样？
3. 规
实验与记录 则
﹄
N
M
C
P D
+
-
A
B
图
14-7
按图 连接电路
1. 14-7 .
按表格中的顺序，依次把滑动变阻器的接线柱接入电路中的M、N两
2.
点间 闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度和电流表示数的变化，并将观察
.
到的现象记录在表格中
.
序号 使用的接线柱 滑片P的移动方向 灯泡亮度的变化 电流表示数的变化
向左 93
① A、D
向右
② A、C
③ B、D
④ B、C
⑤ A、B
⑥ C、D第十四章 欧姆定律
电
路
交流与小结
中
的
滑动变阻器是怎样改变电阻的？
﹃
1.
交 要利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，应怎样将它接入电路中
2.
通 （是串联，还是并联？应怎样选择接线柱）？
规
利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，在接通电路前，应将滑片P
则 3.
﹄ 移到使滑动变阻器接入电路的阻值最大的位置，为什么？
常见的变阻器除滑动变阻器外，还有如图 所示的电阻箱 （ ）
14-8 ▶▶ p.108
和电位器等
.
（）电阻箱 （）电位器
a b
图
14-8
94
某滑动变阻器的铭牌上标有“ ”字样，其中的“ ”和“ ”
1. 10Ω 2A 10Ω 2A
分别表示什么含义？
活动：使用电阻箱间接测量小灯泡的电阻
2. .
阅读电阻箱的使用说明书，了解电阻箱的特点、接法和读数方法
.
R
- + N
M
图
14-9第十四章 欧姆定律
电
路
中
（）将待测的小灯泡接入如图 所示电路的M、N两点间，闭合开关，读 的
1 14-9
﹃
出电流表的示数I
. 交
（）取下该小灯泡，将电阻箱接在M、N两点间，调节电阻箱的阻值，使电
通
2
流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的阻值R 规
.
问：小灯泡的电阻值是多大？为什么？ 则
﹄
试一试，将电流表换成小量程电流表，用类似的方法测出你自身的人体
电阻，并和其他同学交流测量结果 各人的人体电阻值相等吗？
.
如图 所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置 R 是滑动变
3. 14-10 . 2
阻器，它的金属滑片连在杠杆的一端 从油量表（由电流表改装而成）指针所
.
指的刻度就可以知道油箱内油面的高度 试说明它的工作原理
. .
R
1
油量表
R
2
浮标
S
95
图
14-10
请登录相关网站，查阅有关超导研究、应用的历史和最新进展，并与同
4.
学交流
.第十四章 欧姆定律
电
路
中
三、欧姆定律
的
﹃
交
通
规
则 在调光灯电路中，如果电
﹄ 源电压大于灯泡允许的电压，
就需要串联一个定值电阻，如 要解决这个问题，我们
何选择这个电阻？ 必须了解电流与电压、电阻
之间究竟有什么关系
.
学生实验 探究通过导体的电流与电压、电阻的关系
96
猜想与假设
通过导体的电流与电压、电阻有什么关系？有哪些事实支持你的猜想？
实验设计
如何探究通过导体的电流与它两端电压的关系？如何探究通过导体的
1.
电流与电阻的关系？
根据如图 所示的电路设计实验步骤
2. 14-11 .第十四章 欧姆定律
电
路
中
S
的
﹃
＋
交
＋ 通
- - 如图 所示，要
14-11 规
R P 改变电阻R两端的电压，
则
只需调节滑动变阻器的滑 ﹄
片P的位置
图 .
14-11
实验与记录
按图 连接电路
1. 14-11 .
根据你设计的实验步骤进行实验
2. .
（）电阻R不变时，研究通过它的电流与其两端电压的关系，并把测量的
1
数据填入表 中
1 .
表 R＝
1 Ω
实验序号 U/ I/
V A
①
②
③ 97
④
（）保持电阻两端的电压不变，研究通过电阻的电流与电阻大小的关系，
2
并把测量的数据填入表 中
2 .
表 U＝
2 V
实验序号 R/ I/
Ω A
①
②
③第十四章 欧姆定律
电
路
交流与小结
中
的
分析表 中的实验数据，你能得到什么结论？
﹃
1. 1
交
通
规
则 分析表 中的实验数据，你能得到什么结论？
2. 2
﹄
综合考虑以上两方面的因素，你能得到什么结论？
3.
I/
A
如图 所示，以
4. 14-12
电流I为纵坐标、电压U为横
坐标，建立平面直角坐标系
.
根据表 中的数据，在坐标系
1
中描点，画出I - U图像 你有
.
什么发现？
O U/
V
图
98 14-12
德国物理学家欧姆（ ， — ） （ ）用实验
Georg Simon Ohm 1787 1854 ▶▶ p.109
的方法，研究了电流与电压和电阻的关系，得出
了下面的结论：
导体中的电流与导体两端的电压成正比，
与导体的电阻成反比
.
人们把这个规律叫作欧姆定律
.
欧姆定律的公式是
U
I ＝
R
其中，U为导体两端的电压，单位为伏（ ）；
V
I为通过导体的电流，单位为安（ ）；R为导体的
A
电阻，单位为欧（ ） 图 欧姆
Ω . 14-13第十四章 欧姆定律
电
路
中
的
﹃
在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中，影响电流大小的因素（称 交
为变量）有多个，怎样才能确定哪些因素没有影响，哪些因素有影响以及怎样影响 通
规
呢？我们在实验中采取的是这样一种方法：在研究某个因素的影响时，只改变这个
则
因素，而保持其他因素不变，从而确定该因素是否影响电路中电流的大小 据此类
. ﹄
推，对有关因素逐个进行判断，就能找出影响电流大小的所有因素．这种方法称为
控制变量法
.
控制变量法是解决复杂问题的一种有效方法，在我们的生活和工作中有广泛的
应用 例如，我们在家里养花，用什么样的土、土的湿润程度、施什么样的肥料、施肥
.
的时间、施肥的多少以及太阳光照射时间的长短等，都会影响花的质量，除了向有经
验的人请教外，还可采用控制变量法做一些对比实验，这能使我们较快地积累养花
的经验．
回顾曾做过的实验，哪些实验中用到了控制变量法？是怎样运用的？在生活中
你应用过控制变量法吗？
例题 家庭电路中通常使用的是电压为 的交流电 一般认为，通过
220V .
人体心脏的电流达 、时间达 以上，就会导致死亡 假设图 中人
30mA 15s . 14-14
体的电阻为 ，此人是否有生命危险？
1.5kΩ
分析 已知加在人双手间的电压和人体的电阻，可根据欧姆定律算出通
过人体的电流，再与此种情况下会导致生命危险的电流值进行比较，即可得出 99
结论
.
解 已知这种情况下能导致生命危险的电流值I
0 =30mA=0.03A.
设双手间的电压为U，人体电阻为R，则通过人
体的电流
U
I ＝
R
＝
220V
1500Ω
≈0.147A
答 计算结果表明，触电时通过人体的电流达
，远大于 ，此人会有生命危险
0.147A 0.03A .
反思 根据题目给出的条件，能否用其他方法
作出判断？
图 双线触电
14-14第十四章 欧姆定律
电
路
中
的
﹃
交
通
现代家庭电气化程度越来越高，人们越来越重视用电的安全问题 实
规 1. .
验研究表明：人穿胶底鞋站在地上，完全干燥时，手与地之间的电阻约为
则
﹄ ；在手出汗或潮湿时，两手之间的电阻约为 若分别在手与地之
800kΩ 1kΩ.
间、潮湿的两手之间各加上 电压，则后一种情况通过人体的电流值约是
220V
前一种情况的（ ）
.
倍 倍 倍 倍
A. 4 B. 80 C. 220 D. 800
工厂中，车床照明灯常采用 的安全电压 某车床照明灯工作时，
2. 36V .
灯丝的电阻是 求通过灯丝的电流
32Ω. .
某电烙铁工作时的电流是 ，它的电阻为 ，则加在电烙铁两
3. 1.33A 165Ω
端的电压是多大？
图 是小明在探究电流与电压、电阻间的定量关系时所用的电
4. 14-15
路，表格中是实验时记录的部分数据，请你帮他算一算，电路中所用电阻R的
阻值是多大？
100
R
+
-
实验序号 U I/
/V A
图
14-15
①
1.0 0.20
②
2.0 0.40
③
3.0 0.58第十四章 欧姆定律
电
路
中
四、欧姆定律的应用
的
﹃
交
运用欧姆定律测量电阻 通
规
则
将欧姆定律的公式变形可得
: ﹄
U
R ＝
I
根据这一公式可知，只要测出导体两端的电压和通过导体的电流，就可以
计算出这个导体电阻的大小 因此，该公式给出了一种测量未知电阻的方法
. .
测量定值电阻的阻值
14.5
实验器材
直流电源、电流表、电压表、开
关、阻值未知的定值电阻、滑动变阻
器和导线等
.
101
设计与实验
在虚线框内画出电路图，根据实验原理，在表格中填入需要测量和计算
的物理量的名称及单位
.
实验序号
①
②
③
根据你设计的实验步骤进行测量，并将数据记录在表格中
.第十四章 欧姆定律
电
路
数据处理
中
的
把各次测量的数据代入公式，计算出电阻值，然后对多次实验的结果求平
﹃
交
均值 你得到的电阻的平均值是
通 . .
规
则 上述测量电阻的方法通常叫作“伏安法” 用这种方法也可以测量小灯泡
.
﹄ 的电阻
.
运用欧姆定律进行简单计算
在一些电路中，电源电压大于用电器的额定电压，需要选择合适的电路
元件来设计保护电路，为此需要应用欧姆定律进行计算．
例题 已知电源电压为 ，小灯泡上标有“ ”字样，为了使
6 V 4.8 V 0.3 A
小灯泡能正常发光，需要在电路中串联多大的保护电阻？
分析 由小灯泡上标注的字样可知，它的额定电压为 ，额定电流为
4.8 V
而电源电压为 ，大于小灯泡的额定电压，因此需要串联一个合适的
0.3 A . 6 V
保护电阻R，如图 所示，使小灯泡两端的实际电压U 为 根据串联
14-16 L 4.8 V .
电路电流、电压的特点，可知通过保护电阻的电流I和加在其两端的电压U ；
R
根据欧姆定律，可求得保护电阻的阻值
.
解 由串联电路电压的特点U=U +U 可知，加在保护电阻两端的电压
R
L
U =U-U
102 R L
=
6V-4.8V L R
=1.2V
由串联电路电流的特点，可知通过保护电阻的
电流I
SS
= 0.3 A .
根据欧姆定律，可得
U 图
R R 14-16
= I
1.2V
=
0.3A
=4Ω
答 需要在电路中串联阻值为 的保护电阻
4 Ω .
反思 可以用其他方法来求解吗？如果用一个滑动变阻器来控制电路
中的电流，以调节灯泡的亮度，还需要保护电阻吗？如果需要，保护电阻的阻
值应当如何确定？第十四章 欧姆定律
电
路
运用欧姆定律还可以回答一些简单电路的问题 例如，可以解释为什
. 中
么用电流表测量电流（或用电压表测量电压）时，它对待测电路电流（或电
的
﹃
压） （ ）的影响可以忽略不计
▶▶ p.110 . 交
通
规
则
﹄
数学方法在物理学中有广泛的应用 用公式表达物理概念和规律就是其
.
中之一 例如，欧姆定律的公式就以简洁的形式表达了导体中的电流与电压和
.
电阻的关系
.
通过计算解决实际问题，也是数学的重要应用 例如，对于一段电路，只要
.
知道电流、电压、电阻这三个物理量中的两个，就可以利用欧姆定律的公式算出
第三个量
.
此外，从某个或某些物理规律出发，通过数学公式的逻辑推演，可以得到
一些有用的推论 （ ）．
▶▶ p.110
在应用数学方法时，我们必须理解公式的物理意义．
如图 所示，电源电压不变，
1. 14-17 103
闭合开关，滑动变阻器的滑片P自上向下 S
滑动 问：
.
P
（）电流表的示数如何变化？
1
（）电压表的示数将如何变化？
2
L
图
14-17
如图 所示的电路中，电源电 R
2. 14-18
压为 ，当开关闭合后，电压表的示数
12V
为 已知小灯泡的电阻R ，则通
8V. L=10Ω L
过小灯泡的电流是多大？电阻R的阻值
是多大？ S
图
14-18第十四章 欧姆定律
电
路
中
如图 所示的部分电
的 3. 14-19
路中，R ，R ，电流
﹃
1= 15 Ω 2= 25 Ω
R
交 表示数为 若把电流表改 1
0.60A.
通 接在电阻R 的支路中，电流表的
2
规 示数为多大？ R
2
则
﹄
图
14-19
要测量一个阻值为数百欧的电阻 能提供的器材有：干电池两节，学
4. .
生用电压表（量程为 ～ 、～ ）、滑动变阻器（ ）和电阻箱
0 3 V 0 15 V 100 Ω 2 A
（ ～ ）各一个，开关、导线若干
0 9999Ω 5A .
请写出你设计的实验方案（用相应的字母表示测出的各个物理量）
.
（）实验思路：
1
（）电路图：
2
（）实验器材：
3
104
（）实验步骤：
4
写出待测电阻R的表达式：
.
实际做一做，验证自己的实验设计是否正确
.
想一想，是否还有其他的实验方案？第十四章 欧姆定律
电
路
综合实践活动
中
的
设计和制作一个模拟的调光灯
﹃
交
通
实验器材 规
则
直流电源（最低电压约 ）、小灯泡（ ）、灯座、开关、各种铅笔、导 ﹄
9 V 2.5 V 0.3 A
线、金属回形针、各种规格的定值电阻（可通过的电流不低于 ）、电流表（量程
0.3 A
为 ～ 和 ～ ）、电压表（量程为 ～ 和 ～ ）、各种工艺材料和工
0 0.6 A 0 3 A 0 3 V 0 15 V
具，也可以自选你认为合适的器材
.
要 求
调光灯的亮度能够连续调节
1. .
注意安全，在调节过程中要避免烧坏小灯泡
2. .
制作的调光灯要牢固、美观
3. .
思考与制作
你设计的电路有哪些功能？
1.
在虚线框内画出电路图
2. .
你的安全保护措施有哪些？
3.
为什么这些措施能起到保护作用？
105
你是怎样调节电流大小的？
4.
你选择了什么样的材料做变阻器？为
什么？
你怎样确定电路中一些器件的规格？请说说你的理由
5. .
分组讨论设计方案，准备和制作要合理分工
6. .
交流与评价
写出实验报告和体会，并在全班交流，进行自我评价和相互评价
.第十四章 欧姆定律
电
路
中
的
﹃
交
通
规
电阻
则
●
﹄ 电阻是表示导体对电流阻碍作用的物理量 电阻的大小与导体的长
.
度、横截面积和材料有关 电阻是导体本身的一种性质
. .
变阻器
●
变阻器是用来改变接入电路中的电阻大小的器件，常见的有滑动变阻
器、电阻箱和电位器 滑动变阻器是靠改变接入电路中的电阻丝的长度来改
.
变电阻，从而改变电流的
.
欧姆定律
●
导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比 公
.
式为：
U
I＝
R
本章知识结构图
●
电 压
长 度
电 流
电 阻 影响导体电阻大小的因素 横截面积
106
滑动变阻器 材 料
控制电流
U
欧姆定律I＝ 应 用 电路计算
R
测量电阻
图
14-20
欧姆定律的两个数学变形式：对于U=IR，能否认为导体两端的电压与
1.
U
导体中的电流、电阻成正比？对于R= ，能否认为导体的电阻与两端的电
I
压成正比，与通过它的电流成反比？第十四章 欧姆定律
电
路
中
如图 所示，将开关 断开、 闭合，观
的
2. 14-21 S2 S1 S1
察灯泡的亮度；再闭合开关 ，两灯泡的亮度如何 ﹃
S2
交
变化？请用欧姆定律解释看到的现象
. 通
S2
规
L1 L2 则
A B ﹄
图
14-21
某同学用如图 所示的电路研究通过
3. 14-22
导体的电流与电压和电阻的关系 他保持电源电
. P
压和电阻箱R 的阻值不变，移动滑动变阻器R 的
1 2 R R
滑片P，测得的电流、电压如表 所示；然后他不再 1 2
1
移动滑动变阻器R 的滑片P，仅改变电阻箱R 的阻
2 1 S
值，测得相应的电流值，如表 所示
2 .
（）分析表 中的数据可得到什么结论？ 图
1 1 14-22
（）分析表 中的数据能否知道电流与电阻
2 2
是否成反比？原因是什么？
表 表
1 2
次数 U I/ 次数 R I/
1/V A 1/Ω A
① ① 107
1.0 0.20 3.0 0.50
② ②
1.5 0.30 6.0 0.33
③ ③
2.0 0.40 9.0 0.25
梳理第十三章和第十四章中的重要概念、规律及相互之间的联系，用
4.
提纲或结构图的形式表达出来
.第十四章 欧姆定律
电
路
中
的
﹃
交
通
规
则 超导现象及其应用
﹄ ▶▶
年，荷兰物理学家昂内斯（ ， — ）发现，当
1911 Kamerlingh Onnes 1853 1926
水银的温度降到 时，其电阻会完全消失，这种现象叫作“超导现象”
-269℃ .
人们把具有这种现象的物质叫作超导体，把超导体由常态转变为超导态的
温度称为临界温度
.
超导体在临界温度下电阻为零，电流在其中不受“阻碍”，如能用超导体制
成的导线把电能从发电厂送到各个用户，将大大降低输电过程中的能量损耗，
节约大量能源
.
目前，很多科学家正在努力寻找临界温度更高的超导体 随着研究工作
.
的深入，超导临界温度已提高到 ，超导体的某些特性已具有实用价值
-138℃ .
例如，超导磁悬浮列车已在某些国家进行试验，超导船（图 ）、用超导器件
14-23
制成的超级计算机等也正在研制过程中
.
在超导研究领域，我国科学家取得了引人注目的成果 继 年找到了
. 1989
临界温度达 的超导材料后， 年，先后研制成功世界上第一台载人
-141℃ 2002
高温超导磁悬浮试验车“世纪号”（图 ）、长达 的铋系高温超导线、直
14-24 340m
径为 的双面超导薄膜和全球最细的纳米超导线
4.84cm .
108
图 载人高温超导
图 超导船 磁悬浮试 14 验 -2 车 4 “世纪号”
14-23
电阻箱
▶▶
电阻箱是一种用于定量测量的可变电阻 常用的电阻箱有插孔式和旋钮
.
式等
.第十四章 欧姆定律
电
路
中
的
﹃
交
通
规
则
﹄
（） （）内部结构图
a b
图
14-25
如图 所示是旋钮式电阻箱的外形和内部结构 它由九个 、
14-25 . 1000Ω
九个 、九个 和九个 的电阻组成，它箱面上的四个旋钮对应的
100Ω 10Ω 1Ω
倍率分别是 、 、 、 ，使用时将两个接线柱接在电路中，只要
×1000 ×100 ×10 ×1
调节这四个旋钮，便可以得到 范围内的任何整数电阻值 它的总电
0~9999Ω .
阻为四个旋钮对应选择的电阻之和 例如，若从高倍率到低倍率的各旋钮的
.
数值分别为 、、、，则电阻箱的总电阻为
8 1 6 3 8163Ω.
欧姆与欧姆定律
▶▶
年 月，欧姆诞生于德国的一个工人家庭，从小受到良好的教育，爱
1787 5
好数学和实验 大学学习期间，他因为家境困难，曾中断学业 大学毕业后，
. .
109
他成为一名中学教师，在教学之余进行电磁学的研究，并自己设计和制造仪
器进行实验
.
欧姆在研究电路中的电流与电压、电阻的关系时，遇到了很大的困难 在
.
那个年代，关于电压、电流、电阻还没有明确的科学概念，更没有精确测量它
们的仪器 最初，欧姆试图用电流的热效应来测定电流，但没有成功 后来，
. .
欧姆利用电流可以使磁针偏转的现象，制成一台能精确测量电流强弱的仪
器 经过不懈努力，欧姆在 年发表了《伽伐尼电路的数学论述》，归纳出了
. 1827
欧姆定律
.
欧姆定律发现初期，许多物理学家不能正确理解和评价这一发现 但是，
.
“在乌云和尘埃后面的真理之光最终会透射出来”，随着电学研究的不断深
入，人们逐渐认识到了欧姆定律的重要性 为纪念欧姆对电学研究的巨大贡
.
献，人们把电阻的单位命名为欧姆
.第十四章 欧姆定律
电
路
中
电流表和电压表对测量电路的影响
的 ▶▶
测量电流时，需要将电流表串联在电路中 接入电流表后，电路中的电流
﹃
.
交 与未接入电流表时相等吗？通常，电流表的电阻比待测电路的电阻小得多，
通 因此对测量值的影响可以忽略不计 例如，中学实验室常用的电流表，量程为
.
规
时，电流表的电阻约为 未接入电流表时，规格为“ ”
则 0~0.6A 0.1Ω. 4.8V 0.3A
的小灯泡正常工作时的电阻
﹄
U
R= =
4.8V
=
I 16Ω
0.3A
如图 所示，将电流表串联在电路中后，
14-26
通过电路的电流 4.8V
U
I′= R+R = ( 4.8V) = 0.298A R A R
A 16+0.1 Ω
可见，用电流表测电流时，它的电阻可以忽略 图
. 14-26
正因为电流表的电阻很小，所以不能把它直接接在电源两端，否则会被烧坏
.
与电流表不同，电压表的电阻很大 测量电压时需要把电压表并联在待测
.
电路两端，由于电压表的电阻比待测电路的电阻大得多（中学实验室使用的量程
为 的电压表，电阻约为 ），通过它的电流很小，一般可以忽略不计
0~3V 3kΩ .
串联电路的总电阻
▶▶
根据使用滑动变阻器的经验，接入电路的电阻丝的匝数越多，电阻就越
大 若把滑动变阻器的每一匝电阻丝看成一个小电阻，则滑动变阻器就可以
.
看成是一个个小电阻串联而成的 那么，滑动变阻器接入电路的总电阻与这
.
110 一个个小电阻之间有什么关系呢？我们可以以两个小电阻为例，应用欧姆定
律来进行研究
.
设串联的小电阻为R 和R，小电阻两端的电压为U 和U，电流为I，根
1 2 1 2
据串联电路电压、电流的规律
U U U
= 1+ 2
I I I
= 1= 2
再根据欧姆定律的变形表达式
IR IR IR
串
= 1+ 2
可得
R R R
串
= 1+ 2
如果电路中有n个小电阻串联，则
R R R … R
串 n
= 1+ 2+ +
上式表明，将各个小电阻串联起来的总电阻等于各个小电阻的电阻之
和 这个推导出的结论，对我们解决电路问题很有帮助
. .附录：
常用物理量及其单位
物 理 量 单 位
备 注
名 称 符号 名 称 符号
功 W
焦耳（焦） ＝
热量 Q J 1J 1N·m
瓦特（瓦） ＝
W 1W 1J/s
功率 P 毫瓦 ＝ -3
mW 1mW 10 W
千瓦 ＝
3
kW 1kW 10 W
热值 q 焦千克
/ J/kg
安培（安）
A
电流强度 I 毫安 ＝ -3
mA 1mA 10 A
微安 ＝ -6 111
μA 1μA 10 A
伏特（伏）
V
电压 U 毫伏 ＝ -3
mV 1mV 10 V
千伏 ＝
3
kV 1kV 10 V
欧姆（欧）
Ω
电阻 R 千欧 ＝ 3
kΩ 1kΩ 10 Ω
兆欧 ＝
6
MΩ 1MΩ 10 Ω
焦耳（焦）
J
电功 W
千瓦时 ＝ 6
kW·h 1kW·h 3.6×10 J物理学名词中英文索引
词汇 英文对照 页码
A
安培
ampere 70
B
半导体
semiconductor 89
比热容
specificheat 45
并联电路
parallelcircuit 67
C
超导体
superconductor 89
串联电路
seriescircuit 67
D
导体
conductor 86
电池
cell 62
电流
electriccurrent 62
电流表
ammeter 72
电路
electriccircuit 64
电压
voltage 75
电压表
voltmeter 76
电源
powersupply 62
电阻
resistance 86
定滑轮
112
fixedpulley 9
动滑轮
movablepulley 9
F
伏特
volt 75
G
杠杆
lever 2
功
work 14
功率
power 18
H
滑轮
pulley 9
J
机械功
mechanicalwork 14
机械能
mechanicalenergy 36
机械效率
mechanicalefficiency 23
焦耳
joule 14
绝缘体
insulator 89词汇 英文对照 页码
K
开关
switch 64
N
内能
internalenergy 40
O
欧姆
ohm 88
R
热量
quantityofheat 42
热值
heatvalue 54
W
瓦特
watt 18
Y
用电器
electricappliance 62
113后 记
本套教科书是根据《国家中长期教育改革和发展
规划纲要（ 年）》精神，以《义务教育物理
2010 ~ 2020
课程标准（ 年版）》为依据，在广泛听取专家、实验
2011
区师生意见的基础上，对《义务教育课程标准实验教
科书 物理》进行修订而成的
.
本套教科书主编为刘炳昇、李容，副主编为叶兵、
贾克钧 本册主编为仲扣庄，副主编为仲新元
. .
参加本册教科书修订的编写人员有王瑜、叶兵、
仲扣庄、仲新元，参加修订讨论的人员有许亚平、杨树
崤、陆建隆、周继中、徐荣亮 温克信对全书进行了装
.
帧设计，袁靖绘制了本书的部分图稿
.
原本册教科书的编写人员有王瑜、叶兵、许志、仲
新元、周中森、徐荣亮
.
在本书编写和修订过程中，得到了许多专家、学
者和老师的指导与帮助 丁玉祥、马宇澄、王得敏、卢
.
惠林、申洁、孙惠维、孙德生、吴秋瑛、单锦浦、顾俊琪、
徐祥宝等，有的为本书的编写进行了前期研究，有的
审阅了本书的文稿，并提出了宝贵意见 此外，在本
.
书编写和出版过程中，还得到了江苏凤凰科学技术出
版社的指导和支持 在此，我们对所有关心、支持本
.
书编写的专家、学者和老师表示衷心的感谢 本书选
.
用了一些图片和文字资料，对相关的作者和出版社，
我们一并表示诚挚的谢意
.
编 者WULI
WULI
年级
九
上册
九
江
苏
凤
凰
科
学
技
术
出
版
定价： 元 社 江苏凤凰科学技术出版社
7.59
审批号：苏费核（ 年） 号 举报电话：
2021 0098 12315
