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义 务 教 育 教 科 书
物理 八年级 上册
八
八年级 上册
年
级
义
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教
育
教
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物理
物
理
上
册
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四四川川封封面面33996666--77物物理理 八八年年级级上上册册..iinndddd 11 22002244//77//2233 下下午午66::0099义 务 教 育 教 科 书
物理
八年级 上册
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扉扉页页物物理理八八上上..iinndddd 11 22002244//33//1144 上上午午1100::1122致同学们
本套物理教科书将呈现一个神奇的物理世界，一个令人流连忘返
的科学乐园。在这里，我们将像科学家一样，用智慧和双手去探索、
去发现。本书的一些栏目将引导同学们亲历科学探究的过程，参与跨
学科实践活动，更加深入地理解物理世界。
动手实验，经历探究过程，是 这是以应用物理知识解决
同学们自主获取物理知识的主 实际问题为主的实践活
实验探究 活 动
要学习方式。 动，引导同学们深入理解
生活中的现象与问题。
老师通过实验展示物理现象，
探究物理规律，同学们将在老 运用各种途径、各种方
演示实验 师引导下观察、思考、分析。 式，有计划、有目的地了
调 查
解真实情况，获取丰富的
通过逻辑推理解决问题，是发
信息资料，是探究实践的
展逻辑思维的重要方式。
理论探究 一种活动方式。
应用计算机及其相关软件，通
在课外开展小实验、小制
过人机对话的方式开展实验。
数字实验 作，可以与家人、朋友一
家庭实验室
通过观察自然现象、生活现 起来分享实验探究的快乐。
象、实验现象等，培养同学们
观 察 可以检查同学们学习的效
的观察能力。
果，有效地提高同学们的
自我评价
以小组的形式讨论交流，探讨 思维能力，深化对知识的
各种各样的问题，充分体现同 理解。
讨论交流
学们的合作精神。
引导同学们走进图书馆、
主题与日常生活、工程实践及 互联网，可以开阔同学们
物理在线
社会发展密切相关，旨在发展 的科学视野。
跨学科实践
跨学科运用知识的能力、分析
关注物理、技术、社会，
和解决问题的能力、动手实践
关注它们之间的相互联
的能力。 走向社会
系，为同学们成为未来社
通过动脑动手，促进同学们 会的主人奠定基础。
核心素养的全面发展。
动手做目 录
神奇的物理学 ………………………………………………1
第 1 章 走进实验室
1 走进实验室 ……………………………………………6
2 测量：实验探究的基础 …………………11
3 跨学科实践：降落伞…………………………17
第 2 章 运动与能量
1 认识运动 ………………………………………………22
2 运动的描述 …………………………………………25
3 物体运动的速度 …………………………………29
4 能 量 ……………………………………………………34
第 3 章 声的世界
1 认识声现象 …………………………………………38
2 探究乐音的特性 …………………………………44
3 噪 声 ……………………………………………………49
4 声的应用 ………………………………………………53
5 跨学科实践：中国乐器 ……………………57
1第 4 章 光的世界
1 光的传播 ………………………………………………64
2 光的反射定律 ………………………………………68
3 平面镜成像 …………………………………………73
4 光的折射 ………………………………………………77
5 科学探究：凸透镜成像 ……………………80
6 跨学科实践：眼睛 ……………………………86
7 通过透镜看世界 …………………………………91
8 走进彩色世界 ……………………………………94
第 5 章 物态变化
1 物态变化与温度 ………………………………100
2 熔化和凝固 ……………………………………… 105
3 汽化和液化 ……………………………………… 111
4 升华和凝华 ……………………………………… 116
5 跨学科实践：地球上的水循环 …… 119
第 6 章 质量与密度
1 质 量 …………………………………………………126
2 物质的密度 ……………………………………… 130
3 测量密度 …………………………………………… 133
4 跨学科实践：密度应用交流会 ……136
附 录 140
………………………………………………………
2科学探究活动目录
制造彩色的影子…………………………………… 96
观 察
感受冷与热 ………………………………………… 101
认识刻度尺 …………………………………………… 13
云 …………………………………………………………… 122
认识秒表 ………………………………………………… 15
节约用水，从我做起 ……………………… 123
橡皮的动与静 ……………………………………… 25
光的折射现象 ……………………………………… 77
讨论交流
制造云和雨 ………………………………………… 100
木工尺 …………………………………………………… 11
实验探究 如何比较物体运动的快慢 ………………… 27
测量教科书的长与宽 ………………………… 13 能量的来源 …………………………………………… 35
测量心率 ………………………………………………… 16 声具有能量 …………………………………………… 40
音调的高低 …………………………………………… 44 光传播能量与信息 ……………………………… 66
乐器音调与什么有关 ………………………… 59 反射器 …………………………………………………… 69
光总是沿直线传播吗 ………………………… 64 光路的可逆性 ……………………………………… 70
光的反射定律 ……………………………………… 68 像与物关于平面镜的对称关系 ……… 75
镜面反射和漫反射 ……………………………… 71 小猫为什么叉不到鱼 ………………………… 78
平面镜成像的特点 ……………………………… 73 实像与虚像 …………………………………………… 84
模拟近视眼 …………………………………………… 88 火山爆发后 ………………………………………… 109
用温度计测量温度 …………………………… 103 水循环过程 ………………………………………… 121
固体熔化过程的规律 ……………………… 106 测量小石块的体积 …………………………… 134
水沸腾前后温度变化的特点 ………… 111
演示实验
用托盘天平测量固体和液体的质量
发声体在振动 ……………………………………… 38
………………………………………………………………… 128
模拟声音的传播…………………………………… 39
1 cm3物体质量的含义 …………………… 130
声音的传播 …………………………………………… 39
测量矿石和盐水的密度 ………………… 134
声波的波形 …………………………………………… 45
活 动 声音的强弱 …………………………………………… 46
中国民族乐器有哪些 ………………………… 59 声音的音色 …………………………………………… 47
3光的折射特点 ……………………………………… 77
透镜对光的作用 ………………………………… 81 家庭实验室
汽化、液化中的吸热和放热 ………… 113 手机实验：看声音，测听力 …………… 42
碘的物态变化 …………………………………… 116 手机实验：“1”都一样吗 ………………… 48
干冰升华 ……………………………………………… 117 手机实验：制作隔音小屋 ………………… 52
手机实验：语音识别 ………………………… 56
理论探究
自制针孔照相机…………………………………… 67
透镜对光的作用 ………………………………… 81
自行车尾灯“发光”的奥秘 …………… 72
时光隧道 ………………………………………………… 76
调 查
硬币隐现之谜 ……………………………………… 79
了解配置眼镜的过程 ………………………… 89
制作有透镜的照相机 ………………………… 85
近视的影响因素…………………………………… 89
做一个可变焦的照相机 …………………… 90
寻找地球上的水………………………………… 120
测量家庭电冰箱内温度分布 ………… 104
数字实验
应用电冰箱进行速冻实验 ……………… 110
乐音与噪声 …………………………………………… 49 认识电冰箱的工作原理 ………………… 114
认识超声和次声…………………………………… 54 探究家庭电冰箱内霜的形成 ………… 118
计算机里的色光混合实验 ………………… 95
物理在线
动手做
人类对微观物质世界的探索 …………… 24
做一架望远镜 ……………………………………… 91
动物与声音 …………………………………………… 43
做一台显微镜 ……………………………………… 93
测量光速 ………………………………………………… 67
聚光太阳能热发电 ……………………………… 72
跨学科实践
太空材料 ……………………………………………… 110
降落伞 …………………………………………………… 17
热管 ……………………………………………………… 115
中国乐器 ………………………………………………… 57
眼睛 ………………………………………………………… 86
地球上的水循环………………………………… 119
走向社会
密度应用交流会………………………………… 136 太空镜 …………………………………………………… 76
汞体温计的结构………………………………… 104
4神奇的物理学
开学了，小明和小聪翻看崭新的物理教科书，心中产生了许多有趣而新
奇的想法，便去问科学家爷爷。
小明：爷爷，什么是物理学 ? 为什么要学习物理 ? 怎样学好物理？
爷爷：关于物理学，可以从以下三方面去认识：物理学是认识世界的科
学，物理学是改变世界的科学，物理学是具有特殊教育功能的科学。
小聪：为什么说物理学是认识世界的科学呢 ?
爷爷：物理学的研究揭示了物质世界的构成，发现了物体间的相互作用
及运动规律，破除了千百年来神创造世界、主宰一切的学说。
物理学家用实验证实了几千年来先哲对“物质有微小的结构”的猜想，
发现物质是由分子、原子构成的，原子内部还有更小的微观结构。
物理学家还揭开了茫茫宇宙的奥秘，提出了宇宙起源于 138 亿年前的
（a）伽利略开创了以实验和数 （b）牛顿是经典物理学大 （c）20世纪伟大的物理学家爱
学相结合进行科学研究的道路 厦的奠基者 因斯坦，他提出的时空观改变
了人类对宇宙的看法
图1 物理学家
1“大爆炸”的假说，这个假说中的几个重要预言后来得到了观测结果的支持。
小明：为什么说物理学是改变世界的科学呢？
爷爷：在漫长的历史中，人类社会一直处于落后的农业、手工业时代，
直到 18 世纪，物理学有了较大发展，持续推动了第一次工业革命、第二次工
业革命和第三次工业革命，使社会面貌发生了翻天覆地的变化。
爷爷：18世纪，物理
学家巴本提出蒸汽机设
想，瓦特改良了蒸汽机。
物理学家还为提高这类机
器的效率提供了理论依
据，促进了内燃机、蒸汽
轮机的发明，并使其在工
业领域中具有了实际应用
价值。机械化创造了巨大
生产力，推动了第一次工
图2 蒸汽机的发明，推动了第一次工业革命
业革命。
爷爷：19 世纪，电磁学理论研究的突破，电动机、电话、电灯和汽车的
发明，推动了电力技术和电子技术的发展，形成了大规模工业化、电气化生
产，促进了经济的发展，人类进入了“电气时代”。
爷爷： 20 世纪以量子物理和相对论为标志的现代物理学的发展，带动了
半导体、激光、原子核、微电子、计算机、材料、航空航天、超导以及纳米
技术、生物工程等众多科技领域的大
发展，形成了第三次工业革命。
爷爷：进入 21 世纪，以人工智
能、机器人、新材料、清洁能源等为
代表的新的科技革命已经到来。这些
科技领域的发展都离不开物理学。可
见，物理学在人类文明发展中始终扮
演着重要角色。
图3 “银河-I”亿次巨型计算机（1983年） 小聪：我明白了，物理学是改变
2世界的科学！我们一定要好好学习物理，为实现中华民族伟大复兴的中国梦
做贡献！
小明：物理课有什么特殊性呢？
爷爷：首先，物理学是认识世界、改变世界的科学，它能帮助我们建立
科学的世界观。其次，物理以实验为基础，广泛联系生活、生产实际，是一
门动脑思考和动手实验相结合的课程。物理课程传向大脑的信息，不但有语
言文字、图片、数学公式、图像、图表，还有实验情境、活动体验等信息，
这些信息会与大脑中的各脑区广泛地发生相互作用，使脑功能得到较全面的
开发。
小聪：我们怎样学好物理呢？
爷爷：学习要遵循脑功能的发展规律，形成自觉、乐学的意识，才能获
得最好的效果。
第一，理清物理概念和原理的背景、内涵和适用范围。
一是“它从哪里来？”，即理清物理概念和原理的科学背景和实验基础。
二是“它是什么？”，即明白其中的物理内涵，都包括哪些要素。
三是“它怎样用？”，即明确它是怎样解决问题的。围绕问题和现象，我
们可以推理、论证、质疑，形成科学思维。
第二，动脑动手，做好实验探究。
物理是一门以实验为基础的科学，其中的概念、理论都建立在观察和
实验基础上。观察，必须明确观察的目的、 制订观察计划、记录观察现象和
数据。实验探究是重要
的学习方式，做实验探
究前要动脑思考，从情
境中提出物理问题、形
成 猜 想 与 假 设、 设 计
实验方案，然后再动手
实验，这样就可以集中
精力操作仪器、观察现
象，获取和处理信息，
图4 信息技术给我们创造了全新的学习环境 最后基于证据得出结论，
3并作出解释。在实验过程中 , 既要独立思考，又要积极地与他人交流合作。
实验结束后，对实验过程和结果要进行评估、反思，并在小组内或班上进行
交流。长期坚持，便能掌握科学探究的钥匙。
第三，注重“跨学科实践”，做到“从生活走向物理，从物理走向社会”。
物理学与日常生活、工程实践及社会发展密切相关。从物理出发，针对
这些领域丰富的情境素材开展实践，可以提高我们跨学科解决问题的意识和
能力。物理源于生活，生活中充满物理，围绕身边一个小小的事物，也可能
找到高深的物理现象，道出物理规律的真谛。在理性思考中，我们可以找到
物理与生产生活、社会发展及科技进步的联系；在对我国科技成就的认知
中，我们可以增强自信，树立科技强国的远大理想。
学习物理的方法有很多。在学习中慢慢摸索、认真总结，一定能找到适
合自己的、行之有效的方法！
小明、小聪：谢谢爷爷！我们一定会努力学好物理的！
4第1章 走进实验室
第 1章
走进实验室
实验室是科学的殿堂，
从那里射出一道道智慧的光芒，
从那里培养出一个个科学巨匠。
实验室是探究式学习的基地，
我们在那里健康成长。
◆ 走进实验室
◆ 测量：实验探究的基础
◆ 跨学科实践：降落伞
5物理 八年级上册
1 走进实验室
图1-1-1 天宫课堂
同学们，欢迎来到实验室。实验室是科学探究的基
地。在这里，我们可以认识许多精心设计的仪器，看到
许多新奇的物理现象，还可以看到丰富多彩的小制作、
小发明。相信同学们一定会乐在其中、学有所获！
观察奇妙的物理现象
一切奇妙的现象，其发生都是有原因的，科学探究
就是要发现其中的奥秘，并总结出规律。观察是科学发
现的重要环节。在实验室，同学们可以观察到许多类似
图1-1-2的奇妙的物理现象。
（a）只要这个玩具鸟面前有 （b）科技馆有一个高电压“静 （c）敲响的音叉靠近水面，
水，它就会不断点头“饮水” 电球”，站在绝缘凳上的人触摸 会溅起很多水花
它时，头发丝会一根根竖起
图1-1-2 奇妙的物理现象
6第1章 走进实验室
物理实验的显著特点之一，是在相同
条件下，物理现象可以有规律地重复出
现。请同学们也动手做一做上面的实验，
相信也能观察到这些现象。
从卡文迪什实验室到中国空间站
图1-1-3 卡文迪什实验室是近代科学史上
几百年来，科学家们在各种形式的实
第一个专业化的科学实验室，截至2023
年底，从这里走出了30位获诺贝尔奖的 验室里工作（图1-1-3、图1-1-4）。实验
科学家
室，不仅是科学家使用各种仪器和设备进
行探究的基地，也是科学家们进行合作与
交流的场所，他们提出不同的见解，在争
论和实验中揭示大自然的奥秘，推动着人
类文明的进程。
为支持基础研究和应用基础研究，我
国加强了实验室建设，组建了一批国家实
验室，成为科学与工程研究的国家科技创
（a）北京正负电子对撞机国家实验室
新基地。
2022年底全面建成的中国空间站是具
有独特优势的国家太空实验室（图1-1-5）。
目前，国家太空实验室已正式运行。
（b）兰州重离子加速器国家实验室
实验舱Ⅱ：梦天 实验舱Ⅰ：问天
核心舱：天和
（c）国家同步辐射实验室
图1-1-4 国家实验室 图1-1-5 国家太空实验室
7物理 八年级上册
认识科学探究的工具
仪器是科学探究的重要工具。测量是物理实验
的基础，物理实验的结果要通过测量才能得到。图
1-1-6展示的仪器是我们今后将要学习和使用的部
分测量仪器。
长度测量仪器 质量测量仪器
刻度尺
游标卡尺
托盘天平和砝码
千分尺 盒尺
位移传感器
温 温度测量仪器
时 度
间 传
感
测
器
量
温度计
仪
器
力的测量仪器 体积测量仪器
机械秒表 电子秒表
电的测量仪器
弹簧测力计 力传感器
量筒 量杯
电流表 电压表
图1-1-6 一些常用的测量仪器
测量同一物理量的仪器，可能有不同的规格、
不同的精度和不同的使用方法，应根据实验的需要
进行合理选择。
8第1章 走进实验室
实验室里的许多器材是当年科学家设计、使
用过的仪器的复制品。通过实验，同学们不仅能
学到许多物理知识，还能学习科学家们的研究方
法。希望同学们像科学家那样喜欢实验，乐于探
究，勤于思考，善于合作，养成良好的科学探究
习惯。
同学们知道大发明家爱迪生（图 1-1-7）吧？
他一生有 1 000 多项发明创造专利，这与他从小就
喜欢收集各种器材、建立自己的小实验室、不断进
行实验探究是分不开的。生活中的易拉罐、小气
球、饮料瓶、铁钉等，都是做实验的好材料，收集
起这些东西，再配备一些简单的测量仪器和装置，
如温度计、天平、量筒、电表等，就可以建立起你
图1-1-7 爱迪生
的“家庭实验室”（图1-1-8）。
（T. Edison，1847—1931）
（a）将气球放在耳边，听到 （b） 在玻璃瓶口套一个小气 （c）用吹胀的气球做小车的
的声音会变大 球，把玻璃瓶放到热水里， 动力，比一比，看谁的小车
会发现气球胀了起来 跑得快
图1-1-8 在家里做的气球系列实验
像科学家一样探究
科学家从不轻易放过自然界和实验中的每一个
奇特情况，历史上许多重大的科学发现都源于对某
些现象的认真观察、深入思考和不懈探究。我们学
习物理，也应该像科学家那样注意观察和思考，勤
于探究（图1-1-9）。
9物理 八年级上册
像科学家那样
像科学家那样
注意观察，提
善于分析、猜
出问题
想与假设
科学探究
像科学家那 像科学家那样
样对探究过 设计实验、制
程和结果进 订方案
行交流、评
估和反思
像科学家那样
像科学家那样基 进行实验、收
于证据，得出结 集证据
论、作出解释
图1-1-9 像科学家那样探究
学以致用，同学们不仅要注意应用学过的知识
去解释现象，开展跨学科实践，还应利用家庭实验
室进行一些小设计、小制作、小发明。
我们生活在一个科技、经济、文化飞速发展
的时代，一个创新创造的时代。同学们一定要努
力学习，乐于实践，敢于创新，为建设祖国，实
现中华民族伟大复兴，时刻准备着！
10第1章 走进实验室
2 测量：实验探究的基础
图 1-2-1 2020 年 5 月 27
实验探究是科学研究的重要方法，测量（measu-
日，2020珠峰高程测量登山
rement）是实验探究的基础。通过长度测量和时间 队成功登顶珠穆朗玛峰，测
测量，我们可以了解测量的初步知识，同时也能体 得珠峰高度为8 848.86 米
会实事求是的科学态度，养成良好的动手习惯。
从木工尺到米原器
讨论交流
木工尺
相传，鲁班曾召集天下的木工，要做上千个精密木件，装配一座雕梁画栋的
宫殿。
众木匠来自四面八方，各自的尺子有长有短，没有一个统一的标准，做的木件
很难精确组合（图1-2-2）。于是，鲁班做了一个精准的木工尺，木匠们以这个木工
尺为基准，复制出几乎一模一样的尺子。有了统一的测量标准，宫殿很快就造好了。
图1-2-2 不以规矩，不能成方圆（孟子·离娄上）
11物理 八年级上册
像鲁班那样，为了更好地进行科学、技术、贸
易的交流，1889年，科学家们制造了一个国际通
用的长度基准——米原器（图1-2-3），作为各国测
图1-2-3 国际计量局制造的
量1米的基准。
“米原器”
测量是一个将待测量与公认的基准进行比较的
过程。我们称这个公认的基准为一个单位。在国际
单位制中，长度的基本单位是米，符号是 m。有了
长度单位，我们便可以度量空间了（图1-2-4）。
自 2019 年 5 月
20日起，国际单位制
中的“米”采用以下
定义：光在真空中于
？
1
秒内行进的
299 792 458 图1-2-4 伸开双臂，你两手之间的距离大约是多少
距离，为1米。其中
“秒”的定义见后。 常用的长度单位还有千米（km）、分米（dm）、
厘米（cm）、毫米（mm）、微米（μm）、纳米（nm）
等（图1-2-5）。它们之间的换算关系为
常用的科学计数
法， 把1 000记为103， 1 km =103 m 1 dm =10－1 m 1 cm =10-2 m
0.001记为10－3。 1 mm =10－3 m 1 μm =10－6 m 1 nm =10－9 m
约1.6×100
3.8×1020
6.4×106
8.848×103
约10-2
约10-10 约8×10-6 银河系半径
地球半径
珠穆朗玛峰
人的身高 海拔高度
昆虫体长
红细胞直径
原子半径
图1-2-5 不同物体的空间尺度（单位：m）
12第1章 走进实验室
测量长度
在测量之前，我们需要对测量工具进行了解。测量工具的最小刻度值叫作
分度值。读数时，一般要估读到分度值的下一位。测量工具所能测量的范围叫
作量程。分度值和量程是测量工具的主要规格。
刻度尺是常用的长度测量工具。实验室配备的钢直尺，我们日常学习使用
的透明塑料直尺，都是比较常见的刻度尺。
观 察
认识刻度尺
观察刻度尺（图1-2-6），它的零刻度线在哪里？它的量程是多少？它的分度
值是多少？
(cid:10133)(cid:1151)(cid:11184)(cid:19115)(cid:5074)
(cid:7003)4.23 cm
(cid:19490)(cid:1895)(cid:5074)(cid:13291)
(cid:17) (cid:18)(cid:1)(cid:68)(cid:78) (cid:19) (cid:20) (cid:21) (cid:22) (cid:23) (cid:24) (cid:25) (cid:26) (cid:18)(cid:17) (cid:18)(cid:18) (cid:18)(cid:19) (cid:18)(cid:20) (cid:18)(cid:21) (cid:18)(cid:22) (cid:18)(cid:23) (cid:18)(cid:24) (cid:18)(cid:25) (cid:18)(cid:26) (cid:19)(cid:17)
(cid:1842)(cid:5074)(cid:1384)(cid:21917)1 mm
(cid:18171)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:12087)(cid:21917)0(cid:21985)20 cm
图1-2-6 认识刻度尺
图1-2-7 测量时，物体
的一端与刻度尺零刻度
线对齐。读数时，视线
应正对刻度线，估读到
分度值的下一位 0 1cm2 3 4 5 6 7 8 9 10
实验探究
测量教科书的长与宽
选定教科书的一条长边和一条短边，作为测量基准边。将刻度尺零刻度线
与教科书基准边对齐， 测量教科书不同位置的长和宽，将结果填入记录表中，
计算长边和短边长度的平均值。
测量次数 1 2 3 平均值
长/mm
宽/mm
比较你和其他同学的测量值是否相同，分析这些数据中的哪部分是准确的。
13物理 八年级上册
用分度值为1 mm的刻度尺测量，测量结果能
准确到毫米。所以，长度测量的准确程度是由刻
度尺的分度值决定的。而最后一位数字是估读出来
的，由于不可能估读得非常准，测得的数值和真实
值之间必然存在差异，这个差异叫作误差（error）。
同一个长度，多测量几次，由于其中几次的
估读可能偏大些，另外几次的估读可能偏小些，
对它们取平均，得到的数值会更接近真实值。任
何测量结果都有误差，多次测量求平均值可以减
小误差，但不能消除误差。
长度测量是最基本的测量，许多测量仪器的示
数都是以长度的示数为基础的，如温度计、弹簧测
力计、电表等常常将其他待测物理量转化为长度
（直线或曲线）来进行测量。学会刻度尺的读数方
法，对掌握其他测量仪器的读数方法具有指导意义
（图1-2-8）。
图1-2-8 我国自主研制的大型客机C919的驾驶舱里有各种仪表，使飞行员得以掌握飞机各系统
的工作情况
14第1章 走进实验室
测量时间
人们把昼夜交替一次的时间作为时间单
位，称为一日。我国古人发明了最原始的计
时器“土圭”，后来各种计时工具陆续出现：
日晷（图1-2-9）、沙漏、水钟、机械钟、天
文钟、石英钟、分子钟、原子钟……
在运动场和实验室，人们经常用秒表测
图1-2-9 日晷是我国古代利用日
量时间。在国际单位制中，时间的基本单位
影测时刻的计时工具
是秒（second），符号是s。
自 2019 年 5 月 20 日起，国
其他常用的时间单位还有小时
际单位制中的“秒”采用以下定
（h）、分（min）等。它们之间的换算
义：铯 -133 原子不受干扰时振
关系为 动9 192 631 770次所持续的时间，
1 h =60 min 1 min = 60 s 为1秒。
观 察
认识秒表
秒表有各种规格（图 1-2-10）。机械秒表有秒针和分针，它的读数是分
针读数与秒针读数之和。对照说明书，仔细观察并操作秒表，了解秒表的
使用方法和读数方法。回答以下问题：
1.机械秒表的量程是多少？
2.机械秒表的分度值是多少？
3.怎样开始计时？怎样停止计时？
切换模式
转柄
复位键
读取计时 开始/停止
秒针
分针
（a）机械秒表 （b）电子秒表
图1-2-10 秒表
15物理 八年级上册
实验探究
测量心率
心率是指1 min内心跳的次数，它是身体健康状况的一项重要指标。
平静地坐在椅子上，用秒表测一测你在 1 min、3 min内的心跳次数，重
复3次，将测量结果记录在下表中。
1 min 内的心跳次数 3 min 内的心跳次数
1 2 3 平均值 1 2 3 平均值
根据以上测量数据，你的心率是_______。
思考：用秒表测量心跳次数时，启动和停止秒表需要一定的反应时间，这
是误差的主要来源。怎样做能减小这项误差呢？
发展空间
1.古代人最早是用手来作为尺子的。张开的大拇指和中指（或小指）
两端间的距离便是一拃，一寸则是中指指尖到中指节上的一段。请用刻度
自我评价
尺测出你自己中指指尖到中指节的长度和一拃的长度。
2.测出自己正常行走20步的距离，算出自己正常走路时每两步的平
均距离。
3.一位同学在测量记录中忘记了写单位，请替他补上：
一支新铅笔的长度：0.175____________
一本字典的厚度：3.5 ____________
一枚1元硬币的厚度：1.9 ____________
4.怎样用刻度尺测乒乓球的直径？写出你需要的辅助器材。
16第1章 走进实验室
跨学科实践
3 降落伞
图1-3-1 降落伞比赛
蔚蓝的天空下，降落伞犹如美丽的花朵，缓
缓绽放，轻轻飘落……
降落伞
降落伞是一种使人或物从空中安全降落到地面
(cid:1098)(cid:15759)
的航空工具，广泛用于航空、航天和救援等领域。
(cid:1098)(cid:13343)
降落伞是蓝天中飘动的安全摇篮，它承载着人类对
冒险与探索的渴望。
(cid:5592)(cid:6190)(cid:10133)
常见的降落伞主要由伞衣、伞绳和安全保障装
图1-3-2 降落伞的结构
置组成。
实验探究：影响降落伞飞行时间的因素
增加飞行时间，是设计 可能与降落 可能与降落
降落伞的重要目标。降落伞 伞的面积有关。 伞的材质有关。
在空中飞行的时间与什么因
可能与
素有关？
降落伞的形
小聪、小明和同学们决定
状有关。
对这个问题进行探究，通过猜
想、实验、分析，找到影响降
落伞飞行时间长短的因素，科
学地设计、制作降落伞。
17物理 八年级上册
猜想必须通过实验来检验。科学研究离不开
准确的数据支持，而测量正是提供这些数据的
主要方式。如何使用仪器正确测量呢？应注意
以下几点。
选择合适的仪器
用手表也可以计时，测量前
有钢直尺、皮卷
后读数的差值就是要测量的数值。
尺，我们选什么工具
用秒表来
来测量绳长呢？选什
计时，使用前
么工具测量降落伞距
应检查指针是
离地面的高度呢？
否回零。
不同的仪器有不同的量程和分度值，这是选择
仪器的重要依据。如果所选仪器量程太小，就不一
定能测出要测的量；如果所选量程太大，其相应的
分度值一般也会较大，测量的精度就差了。
正确使用仪器
仪器使用前，一般应先把指针调整到零刻度线
处，这个过程叫作调零。如不能调零，要记录初始
读数，进行修正。
研究测量技巧
测量中，应动脑思考测量技巧。例如，对不规
则伞衣面积的测量，可以把伞衣放在方格纸上，在
方格纸上描下它的轮廓，数一下图形中包含的方格
数，对不满一格而大于或等于半格的都算一格，
小于半格的都舍去不计。总的格数乘以一个格的面
图1-3-3 如果每个小格的面
积是1 cm2，请估算不规则 积，就是伞衣的面积（图1-3-3）。
图形的面积
18第1章 走进实验室
了解了探究中测量的一些基本技能、技巧，
现在可以设计实验，探究影响降落伞飞行时间的
因素了。
实验的基本方法：控制变量
在前面的猜想中，影响降落伞在空中飞行时
间的因素有许多。为此，设计实验时，常用的方
法是先考察其中一个因素对所研究问题的影响，
而保持其他因素不变。例如，每次只改变降落伞
伞衣的面积，而保持其他因素不变。这种控制变
量方法是科学实验的基本方法，这里的“变量”
就是那些影响因素。
以下是小明探究“影响降落伞飞行时间的因
素”的实验数据记录表，请分析小明是怎样控制
变量的。
实验 伞绳 伞衣的 伞衣的 降落的 降落伞 降落伞的
次数 长度 形状 面积 高度 总质量 飞行时间
1 1 m 圆形 0.5 m2 3 m 20 g 3.67 s
2 1 m 圆形 1 m2 3 m 20 g 5.82 s
3 1 m 圆形 1 m2 3 m 30 g 4.91 s
4 1 m 正方形 1 m2 3 m 20 g 5.81 s
5 1.5 m 正方形 1 m2 3 m 20 g 5.83 s
6 1.5 m 正方形 1 m2 6 m 20 g 9.24 s
同学们可参照表中的思路完成自己的探究设计。
降落伞比赛
“ 我们要进行降落伞飞行比赛了！”同学们围
在物理活动小组贴出的竞赛通知前，都高兴得跳
了起来。让我们在降落伞比赛中放飞梦想吧！
19物理 八年级上册
比赛任务
请自制降落伞，悬挂物是标有 10 g 的钩码，
伞面和伞绳总质量不超过 20 g。比赛时，降落伞
从指定高处落下，在空中飞行时间最长者胜。
材料制作
伞衣（自备，各种纺织品、塑料膜）、伞绳
（自备）、悬挂物（由老师提供 10 g 钩码）。
展示、交流与评价
各小组先介绍自制降落伞的设计思路，再展示
制作的降落伞，并测量降落伞在空中的飞行时间。
最后，由评委小组对各小组自制的降落伞的科
学性、艺术性和在空中的飞行时间进行综合评价。
知识要点
1.测量是一个将待测量与公认的基准进行比较的过程。
2.误差是测得的数值和真实值之间必然存在的差异。多次测量求平均值可以减小误
差，但不能消灭误差。
3.使用刻度尺和秒表前要注意观察它们的量程和分度值。
20第2章 运动与能量
第 2 章
运动与能量
从微小的粒子到茫茫的宇宙，物质
世界的每一部分，都在运动着。
能量，与运动如影随形。它转移的
步伐永不停歇，也在不断改变自己的形
式，维持着世界每一个角落的运动。
让我们叩开物理世界的大门，去了
解运动与能量的奥秘吧 !
◆ 认识运动
◆ 运动的描述
◆ 物体运动的速度
◆ 能量
21物理 八年级上册
1 认识运动
图2-1-1 行进中的辽宁舰航
母编队 鸟在飞，马在跑，人在走，船在行……我们周
围的物体在不停地运动。房子、树木、桥梁……看
起来固定不动，实际上都跟随着地球在太空中不停
地运动。再看看浩瀚的星空，似乎很平静，实际上
星星都在不停地运动（图2-1-2）。
图2-1-2 一个巨大星系正在吞噬一个小星系
自然界一切物体都在运动，物质世界是个运动
的世界。探索物质世界的组成、相互作用和运动变
化的规律是物理学的基本任务，现在就让我们初步
认识物质世界的两种基本运动。
22第2章 运动与能量
宏观物体的机械运动
在形形色色的运动中，有一类简单的运动，
如人的走动、马的奔跑、车的行驶、客机的飞
行、行星的运动……它们都在不断地改变自己的
位置。物理学中，把物体位置的变化叫作机械运
动（mechanical motion）。机械运动是最直观的运
动，与我们的生活联系非常紧密（图2-1-3）。
（a）草原上骏马奔腾 （b）道路上车流滚滚
图2-1-3 机械运动
物体从一个位置运动到另一个位置，总要经过
一定的路线。根据运动路线的形状，可把机械运动
分为直线运动和曲线运动。
微观世界的分子运动
千百年前，人们就猜想物体内部应该存在微小
的结构，现代物理学的研究成果已经证实了这种猜
想。常见的物质是由肉眼看不见的分子、原子组成
的，构成物质的分子、原子在不断地运动。
春天，百花绽放，为什么会引来蜜蜂在花间飞
舞？那是因为花香分子在空气中运动，蜜蜂闻香飞
来采蜜。分子的不同运动情况，与物质呈现的固
态、液态和气态有关（图2-1-4）。
23物理 八年级上册
（a）固态物质的分子有一定 （b）液态物质的分子相对 （c）气态物质的分子运动剧烈，
的位置，就像教室里听课的 活跃，就像课间时教室里 就像操场上到处奔跑的我们
我们，只能在自己的座位上 的我们
活动
图2-1-4 物质的三种状态
几百年来，关于物质世界的宏观运动和微观运
动，一直是物理学研究的主要方向。
发展空间
人类对微观物质世界的探索
物理在线 科学研究发现，分子是由原子组 电子
成的。在原子的内部，还存在复杂的
原子核
结构和运动。1911年，英籍物理学家
卢瑟福（E. Rutherford，1871—1937）
提出了原子“核式结构模型”（图2-1-
5）：原子的中心有原子核，核周围有
一定数目的电子在绕着原子核运动， 图2-1-5 原子核式结构模型
就像太阳系中的行星绕着太阳运动。
关于原子核外电子运动的研究，对20世纪科学技术的发展有着十分重
要的作用。各种电现象、磁现象和光现象都与电子的运动有关，半导体技
术、超导技术、激光技术和计算机技术等，都是基于电子运动的有关理论。
20 世纪物理学的进一步研究发现，埋藏在原子世界深处的原子核还
有内部结构，人们对这个问题的探索还在不断地深入。
更多关于物质微观结构以及微观粒子运动的内容，可以查阅图书或互联
网进行了解。
24第2章 运动与能量
2 运动的描述
图2-2-1 星轨是摄影师通过
人们用不同的方式描述运动的世界（图2-2-
对天空延时曝光拍摄获得的
1）。科学家是怎样描述机械运动的呢？物理学上， 一条条光带，它描述了在地
面上看到的恒星运动轨迹
描述物体的运动首先要确定物体位置的变化。
火车开
咦，怎么他
参照物
动了。
们在后退……
假期到了，几个同学
送小明乘火车回家。火车
徐徐开动，小明坐在窗
边，却看到同学们渐渐向
后退去。究竟是谁在运动
呢（图 2-2-2）？
图2-2-2 送站
观 察
橡皮的动与静
把书放在桌子上，书上放一块橡皮，用手缓慢地推动书，使它带着橡皮
沿桌面向前缓慢移动。思考以下问题：
（1）相对桌面，橡皮的位置有没有变化？
（2）相对书，橡皮的位置有没有变化？
关于橡皮是运动的还是静止的，提出你的看法。
25物理 八年级上册
判断物体是否运动和如何运动，首先要选
一个标准物，这个标准物叫作幃穋篵䲓reference
object䲔。如果物体相对于参照物位置没有发生变
化，则称这个物体是静止的；如果物体相对于参照
物位置发生变化，则称这个物体是运动的。
在前面的情境中，小明选取了火车作为参照
物，所以认为同学们在向后运动。
参照物的选择应根据需要和方便来确定。研究
地面上物体的运动，通常把地面或固定在地面上的
物体作为参照物。
动与静：运动的相对性
判断一个物体是运动的还是静止的，以及它的
运动情况如何，取决于所选的参照物。这就是运动
∕2-2-3 杝⿱牊㬲菗虄徠髯䲗
和静止的相对性。
嚾牊㬲溦⿱暤╳䒣獜髯鞣詐䲗
㝯䒣䚰㯬㮛䌳孌樑䲗憮帶溦扗 运动和静止的相对性在生活和科技中有很多应
牊㬲╳訠熲髯䚰㯬㐍䙍菗広屘
用（图2-2-3、图2-2-4）。
（a）运油-20飞机和两架战斗机相对静止，正 （b）花样跳伞队员在空中相对静止，能完成漂
在进行空中加油 亮的造型
（c）地球静止轨道卫星相对地面不动，为人们提 （d）以我国空间站为参照物，航天员出舱执行
供高精度、高可靠性的定位、导航、授时服务 任务时，与机械臂保持相对静止
∕2-2-4 餎訠餎儃髯菗蒘嚪䌪炪
26第2章 运动与能量
快与慢：速度
讨论交流
如何比较物体运动的快慢
百米赛跑开始了，随着一声
枪响，运动员像离弦的箭一样向
前冲去（图2-2-5）……
裁判员是怎样比较运动员们
的快慢的？你是怎样比较他们的
快慢的？ 图2-2-5 百米比赛
裁判员是用“相同路程比时间”
裁判员认
来判断的，小聪则是用“相同时间
为先到终点的
比路程”来分析的。都是正确的！
跑得快……
我认为，
跑在前面的跑
得快。
可见，判断物体运动的快慢必须考虑路程和
时间两个因素。如果两个物体运动的时间和路程
都不相同，例如图 2-2-6 中，某运动员 60 m 短跑
的成绩是 6.65 s，100 m 短跑的成绩是 10.23 s，怎
样比较这两次短跑的快慢呢？
图2-2-6 60 m短跑和100 m短跑
27物理 八年级上册
在物理学中，物体通过的路程与所用时间的比
叫作运动的速度（velocity），表示物体在这个过程
中运动的快慢。
如果用s表示物体所通过的路程，t表示物体
通过这段路程所用的时间，υ表示物体运动的速
度，则有
s s的单位：m
υ= t的单位：s
t
υ的单位：m/s
在图2-2-6中，关于运动员两次短跑快慢的问
题，可以比较两次的速度：
60 m短跑中运动员的速度
s 60 m
1
υ = = ≈ 9.02 m/s
1 t 6.65 s
1
100 m 短跑中运动员的速度
s 100 m
2
υ = = ≈ 9.78 m/s
2 t 10.23 s
2
可见，这名运动员100 m短跑比60 m短跑要
跑得快。
发展空间
1.“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。”在这句歌词中，分别以什么
物体为参照物来表示什么物体的运动？
自我评价
2.当你坐在一辆行驶的汽车里，分别描述一下你
(cid:23)(cid:19)
相对于乘坐的汽车、路边的树木的运动情况。
3.在交通运输中还常用千米每小时作速度的单
位，符号为 km/h。图2-2-7是设立在公路边的限速标
志牌，它表示经过那里的车速不允许超过40 km/h，这
图2-2-7 公路边
相当于每秒行驶不允许超过多少米？
的限速标志牌
28第2章 运动与能量
3 物体运动的速度
图2-3-1 高速路上的限速牌
从人们开始通过实验研究运动起，速度一直是
一个重要的测量对象。物理学、天文学中的许多规
律就是在测量速度的过程中建立起来的；在日常生
活、生产实践和科学实验中，也常常需要对某些物
体的速度进行测量，如河水流动的速度、交通车辆
的行驶速度（图2-3-1）、子弹飞行的速度等。
匀速直线运动
物理学中研究问题总是从简单的情况着手。
因此，我们选取一个简单的直线运动进行探究（ 图
2-3-2）。
0 s 10 s 20 s 30 s 40 s
0 m 200 m 400 m 600 m 800m
图2-3-2
在物理学中，一个物体沿着直线运动，在任意
相同时间内，通过的路程始终相等，这样的运动叫
作匀速直线运动（uniform rectilinear motion）。
29物理 八年级上册
匀速直线运动是最简单的运动，是速度不变的
运动。认识匀速直线运动是研究复杂运动的基础。
自然界中匀速直线运动的情形比较少。如果物
体在运动过程中速度变化不大，轨迹近似为直线，
就可以近似看作匀速直线运动。例如站在自动扶梯
上的人缓缓上楼（图 2-3-3），列车在平直轨道上保
持一定速度行驶，都可以看作是匀速直线运动。
【例题】 汽车的驾驶仪表盘上安装着速度显示
图2-3-3 自动扶梯上的人做
匀速直线运动 装置，它可以显示汽车的行驶速度。如果显示装置
的指针如图2-3-4所示，汽车保持这个速度行驶，
经过3 h能行驶多远？
s
解 根据速度公式 υ = 进行求解。已知速度
t
υ和时间t，则时间t 内通过的路程 s = υt。故汽车
经过3 h行驶的路程
图2-3-4 汽车里配备有显示
行驶速度大小的装置 s = υt
= 80 km/h×3 h
= 240km
变速直线运动
物体运动的快慢经常是变化的。请看一位同
学百米赛跑的运动过程，计算这位同学每个时间
段内的速度（图2-3-5）。
0m 15m 35m 52m 70m 100m
0 s 3 s 5 s 7 s 9 s 12.5 s
图2-3-5 某同学百米赛跑的情况
30第2章 运动与能量
该同学每个时间段内的速度
路程s/m 15 20 17 18 30
时间t/s
速度υ/（m/s）
像这样，物体沿直线运动时，在相同的时间内
通过的路程不相等，这种运动叫作变速直线运动
（variable rectilinear motion）。
在变速直线运动中，许多情况下，当我们不需
要精确地考察每一个时刻运动的情况时，也可以用
前面的速度计算公式描述物体运动的快慢。这时求
出的速度，表示的是物体通过某段路程（或某段时
间内）的平均快慢程度，叫作平均速度（average
velocity）。
s
s的单位：m
υ= t的单位：s
t
υ的单位：m/s
平均速度总是对某一段路程（或时间间隔）而
言的。图2-3-1中高速公路上的区间测速测的就是
平均速度。日常所说的物体的速度，许多情况下指
的也是平均速度。
实验：测量物体运动的平均速度
s
根据 υ = 可知，如果测出物体运动的路程s
t
和通过这段路程的时间 t，就可以计算出物体在这
实验器材：
段时间内的平均速度 。 ◆ 斜面小车（包括斜
面、木块、小车、可移动
1. 组装实验装置：将斜面的一端用木块垫起 挡片）
◆刻度尺（量程0～
来，使它保持较小的坡度，选取小车为研究对象。
1 000 mm，分度值1 mm），
秒表
2. 测量小车在轨道上运动全程的平均速度（图
31物理 八年级上册
2-3-6）：将可移动挡片移至斜面底端，将小车置于
轨道顶端；释放小车，同时启动秒表，小车撞击挡
片时，停止计时，读出小车从斜面顶端到撞击挡片
所用时间 t ；用刻度尺测出小车运动路程 s 。重复
1 1
3次实验，将数据记录在表格中。
小车
挡片
图2-3-6
s
3. 根据 υ = 计算小车运动全程的平均速度。
t
4. 测量小车在轨道上前半程运动的平均速度：
将可移动挡片移至斜面中部，测出小车从斜面顶端
到撞击挡片所用时间 t ；用刻度尺测出小车运动路
2
程 s 。测量3次并把数据记录在表格中，计算小车
2
在轨道上前半程运动的平均速度。
实验次数 1 2 3 4 5 6
路程s/cm
时间t/s
平均速度υ（/ m/s）
5. 测量完毕，整理器材。
实验中，在轨道顶端固定一
个位移传感器，可实时测量传感
(cid:1)υ /(cid:21899)m/s(cid:21900)
器到小车的距离。若传感器每秒
0.5
0.4 测量25次，计算机将自动计算出
0.3
0.2
每个0.04 s内的平均速度，并标在
0.1
坐标系上，用光滑曲线连接（图
0.0
0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4
(cid:1)t /s 2-3-7）。从图像可看出小车运动过
图2-3-7
程中速度随时间的变化情况。
32第2章 运动与能量
欣赏：动物世界里的速度
（a）猎豹是短跑冠军，速度 （b）藏羚羊善于奔跑，是长 （c）游隼（一种猎鹰）是
可达31 m/s 跑冠军，速度可达22 m/s 冲刺速度极快的鸟，能以
98.6 m/s的速度从空中向下
俯冲
（d）雨燕是天空中长距离飞 （e）鸵鸟跑得极快，速度可 （f）旗鱼是海洋中的游泳冠
行较快的鸟，速度约48 m/s 达20 m/s 军，速度可达28 m/s
图2-3-8 动物世界里的速度
发展空间
1.什么是匀速直线运动？匀速直线运
里程/
站名 到点 开点
动中不同时间段的平均速度有什么关系？ 千米
自我评价
2. 根据图 2-3-9 所示的列车时刻表， 北北京京南南 始发 15：00 —
计算该次列车从北京南站到上海虹桥站 济南西 16：25 16：27 406
运行的平均速度，以及从济南西站到常 南京南 18：24 18：26 1 023
州北站运行的平均速度。 常州北 18：55 18：57 1 153
上上海海
19：34 终点 1 318
虹虹桥桥
图2-3-9 某列车时刻表
33物理 八年级上册
4 能 量
图2-4-1 参加马拉松比赛
我们生活在能量的世界里。当我们参加马拉松
的选手运动时伴随着能量
的变化 比赛（图 2-4-1）时；当树枝在微风中摆动，鸟儿
在枝头歌唱时；当车间里灯火通明，机器发出阵阵
轰鸣时；当天气变化，小河里的水开始结冰时……
你会发现，这些都伴随着能量的变化。
能量有多种形式
能量（energy）是与物体运动有关的物理量。
不同的运动形态对应着不同的能量形式，描述物
质世界的运动离不开对能量的研究（图 2-4-2）。
从宏观到微观，物质运动的多样性，决定了能量
形式的多样性。
（a）被推出的铅球具有能量 （b）雷电发出耀眼的光芒和 （c）太阳光的能量使冰柱熔
震耳的声音 化成水
图2-4-2 能量形式具有多样性
能量可以转化
在现代生活中，电能是被人们普遍使用的能
34第2章 运动与能量
量。电能是从哪里来的呢？
讨论交流
能量的来源
看图2-4-3，和同学一起追踪小聪家里用的电能的来源。
小聪家里用的电能 在火力发电厂，煤炭
是通过电线从发电 燃烧，释放出的能量 煤炭是由上亿年
植物里储存的能量
厂传来的 一部分转化成电能 前的植物形成的
来自太阳
图2-4-3 电能的来源
追溯能量的来源，可以发现，我们生活中的大
部分能量来自太阳。清晨，看着徐徐升起的太阳，
想想身边的哪些能量来自太阳。
上图还说明，能量不仅可以从一个地方转移
到另一个地方，不同形式的能量之间还可以相互
转化。利用能量的过程，就是能量转移或转化的
过程。研究各种形式的能量及其转移和转化，是
物理学的重要内容。在后续的学习中，我们将会
接触到各种形式的能量，以及它们之间的相互转
化过程。
35物理 八年级上册
知识要点
1. 常见的物质是由分子、原子组成的，构成物质的分子、原子在不断地运动。
2. 物体位置的变化叫作机械运动。判断一个物体是运动的还是静止的，以及它的运
动情况如何，取决于所选的参照物，这是运动和静止的相对性。
s
3. 速度是表示物体运动快慢的物理量，它的计算公式为υ= 。对于做匀速直线运
t
动的物体而言，任意相同时间内物体通过的路程始终相等，速度保持不变。在变速
直线运动中利用这个公式求出的是平均速度。
4. 能量是与物体运动有关的物理量。
本章复习题
1.鲁迅在小说《故乡》中写道：“我们的 4.如图所示为隧道口处的交通标志牌。
船向前走，两岸的青山在黄昏中，都装 （1） 请解释两标志牌上数字的含义；
成了深黛颜色，连着退向船后梢去。”其 （2） 若某司机开车匀速通过该隧道所
中青山连着向后“退去”，选取的参照物 用的时间为 3 min，请用两种不同的方
是什么？ 法判断该司机开车是否超速。
2.《吕氏春秋·察今》 记载了刻舟求剑的
故事：“舟已行矣，而剑不行，求剑若
(cid:25)(cid:19)
此，不亦惑乎!”文中对舟和剑运动状态 (cid:102)(cid:102)(cid:6955)(cid:6475)
(cid:20)(cid:1)(cid:23)(cid:17)(cid:17)(cid:1)(cid:78)
的描述，所选的共同的参照物是什么？
3.猎豹每秒跑31 m，旗鱼每小时游100 km，
（第4题图）
雨燕每分钟飞行3 km，它们中速度最快的
是哪种动物？
36第3章 声的世界
第 3 章
声的世界
莺啾燕啭、蝉唱虫吟、风吼雷
啸、车辚马嘶、鼓乐齐鸣……
我们生活在声音的广袤空间
里。生灵之声包含着丰富多彩的情
感，天地之声吐露着无穷无尽的奥
秘，音乐之声展示着人类的文明。
◆ 认识声现象
◆ 探究乐音的特性
◆ 噪声
◆ 声的应用
◆ 跨学科实践：中国乐器
37物理 八年级上册
1 认识声现象
图3-1-1 飞鸟啼鸣
生活中，声音随处可闻（图 3-1-1）。那么什
么是声？声来自哪里？我们是怎样发声的？声音
是怎样被我们听到的？
声的产生
讲话时，用手触摸喉头处，你会有什么感觉？
演示实验
材料
◆小音箱 发声体在振动
◆乒乓球
◆铁架台 将一个乒乓球吊在小音箱的
扬声器前，扬声器播放音乐时，
会看到乒乓球随音乐跳动（图
3-1-2）。你知道乒乓球为什么会
跳动吗？关闭音箱停止播放，乒 图3-1-2 乒乓球
将会跳动
乓球还跳动吗？
通过上面的观察可以知道，发声的物体都在振
动。声是由物体的振动产生的，振动停止，发声也
停止。正在发声的物体叫作声源（sound source）。
人说话、唱歌时的发声靠的是声带的振动。婉
转的鸟鸣声靠的是气管中鸣管的振动。蜜蜂的嗡嗡
38第3章 声的世界
声靠的是翅羽的振动。悠扬的扬琴声靠的是绷紧的
琴弦的振动。
声的传播
演示实验
材料
模拟声音的传播 ◆小音箱
◆乒乓球
如图3-1-3所示，
◆铁架台
将若干个乒乓球一个
挨一个地吊在小音箱
的扬声器前，扬声器
播放音乐时，能观察
图3-1-3 模拟声音的传播
到什么现象？
声音也是以类似的方式传播的。如图
3-1-4所示，用槌击鼓，鼓面振动。当鼓面
向右侧运动时，压缩了右侧的空气，该处
空气变密；而当鼓面向左侧运动时，右侧
空气又变疏。这样空气中就形成了密疏相
图3-1-4 声波
间的波动，以鼓面为中心，向远处扩展，
向四周传播。这样的振动传播的过程形成 材料
◆抽气盘
了声波（sound wave）。
◆手机
◆抽气机
演示实验
声音的传播
如图3-1-5所示，把一部手机放入抽气盘上
的玻璃钟罩内，用另一部手机对它呼叫，我们可
以听到钟罩内手机发出的铃声。然后用抽气机从
钟罩内往外抽气，这时有什么发现?
停止抽气，让空气重新进入玻璃钟罩内，听
接抽气机
到的手机铃声会怎么变化?
图3-1-5 玻璃罩内的手机
39物理 八年级上册
这个实验说明：声波必须借助某种物质才能
传播。能够传播声波的物质，我们称为声的介质
（medium）。空气、水、大地、木头及钢铁等都是
声的介质（图3-1-6）。
（a） 把一根长管的一头插入水 （b） 把两个纸杯用一条绷
中，另一头放到耳边，就能听到 直的绳子连起来，可以做
远处船只航行的声音。潜水艇的 成简易电话
声呐就是利用这个原理做成的
（c） 中国空间站的太空舱是密闭的，舱内有与地球表面相近的空
气，航天员可以借助空气直接交谈。空间站外的太空是真空，
两位航天员即使相距很近也只能靠无线电话交谈
图3-1-6 声的传播需要介质
讨论交流
材料
◆小音箱
声具有能量 ◆蜡烛
如图 3-1-7所示，将一支点燃的蜡烛放在
音箱前。打开音箱，播放音乐，加大音量，我
们会发现烛焰在随着音乐“跳舞”！
和同学讨论，烛焰“跳舞”的能量是从哪
里来的？
图3-1-7 烛焰“跳舞”
40第3章 声的世界
烛焰随音乐的声音“舞动”，说明烛焰获得了
能量。这些能量由声源经声波传播而来。
声传播的速度
雷雨天气，我们总是先看到闪电，然后才听
到轰隆隆的雷声，可见声的传播比光要慢。声传
播的快慢用声速（sound velocity）描述，大小等
于声波每秒钟传播的距离。研究发现，声速的大 几种介质中的声速
（15 ℃）单位：m/s
小与介质的性质有关，还与介质的温度有关。常
介质名称 传播速度
温（15℃）下空气中的声速约为 340 m/s。
空气 340
人的发声和听声能力
水 1 460
人的声带振动，可以发出声音；声波传入人 大理石 3 810
耳，触动鼓膜，则会产生听觉，使我们听到声音 钢铁 4 900～5 200
（图3-1-8）。 铝 5 100
玻璃 5 000～6 000
声波传播
声带振动
鼓膜振动
声音信息传向大脑
肺里排出气体
图3-1-8 声音的产生、传播和接收
在物理学中，物体振动的次数与所用时间之比
叫作频率。频率的单位是赫兹，符号是 Hz。如果
物体每秒振动1次，它的频率就是1 Hz。
图3-1-9 骨传导耳机可以
人的声带，能够产生 64 Hz～1 300 Hz 的声；
通过头骨将声音传至听神经
人耳能听到 20 Hz～20 000 Hz 的声，不能听到低
于 20 Hz 的声和高于 20 000 Hz 的声。不同动物听
觉的频率范围也有较大差别（图 3-1-10）。
41物理 八年级上册
1 000 Hz 蝙蝠 120 000 Hz
150 Hz 海豚 150 000 Hz
60 Hz 猫 65 000 Hz
20 Hz 人 20 000 Hz
15 Hz 狗 50 000 Hz
1 Hz 大象 20 000 Hz
图3-1-10 人和一些动物的听觉范围
发展空间
手机实验：看声音，测听力
家庭实验室 用手机（或计算机）下载虚拟声音示波器。打开虚拟声音示波器信号
源，调节到不同的频率，会听到不同的声音，看到不同疏密的波形。请两位
年龄相差较大的家人与你一起站
在距离手机（或计算机）相同的
位置。调节声音的音量到合适大
小。将声音频率从12 000 Hz逐渐
增大到20 000 Hz；然后从100 Hz
逐渐减小到10 Hz，记录每个人
听到声音的情况（图3-1-11）。
和同学分享你的测试结果，
分析听力与年龄是否有关。
图3-1-11 声音示波器图像
42第3章 声的世界
1. 扬琴、锣、月琴、笙（图3-1-12）都是我
国的传统乐器，它们分别是靠什么发声的呢？
自我评价
2. 发生地震被困在废墟中时，被困人员通过
扬琴 锣
敲击水管发出求救信号。和直接呼救相比，哪个
方法效果更好？为什么？
3. 雷雨天中，小明看到闪电后2.5 s才听到雷
声。声音在空气中的传播速度为340 m/s，响雷处
月琴 笙
距离小明有多远？
图3-1-12
4. 据说，音乐家贝多芬耳聋后，为了继续创
作，就用牙咬住木棒的一端，将木棒的另一端顶在钢琴上来听自己演奏的
琴声。请解释琴声是通过什么传到贝多芬的听觉神经的。
动物与声音
物理在线
在动物世界中，声音是动物们交流的工具（图3-1-13）。鱼儿没有声
带，它们是怎样发声的？大象是靠什么与远处的小象交流的？动物有许许
多多的声音等待着我们去聆听，去探究。
（a） 蟋蟀的耳朵长在前腿的小腿部， （b）布谷鸟的叫声是空气经过鸣管时
腿上有接收振动的器官，微小的振 鸣膜振动发出的声音。鸣膜绷紧的程
动都能感觉到 度发生改变，会产生不同的声音
（c）青蛙的咽部喉头两侧有鸣囊，当 （d） 海豚有多种自己的语言。它们
口腔内的气体被压进鸣囊时，声带 可用7种不同的声音，并以长短间
振动，会发出“呱呱”的声音 歇相组合的方式与同伴交流
图3-1-13 动物的声音
43物理 八年级上册
2 探究乐音的特性
图3-2-1 弹古筝
有规律的、好听悦耳的声音叫作乐音（musical
sound）。乐器能发出不同的乐音：笛子的声音清
脆嘹亮，古筝的声音柔和圆润（图3-2-1），大鼓的
声音浑厚低沉，二胡的声音如泣如诉，小提琴的声
音纯净甜美……
声音是由声源的振动产生的，所以乐音的特征
图3-2-2 商朝甲骨文中“乐”
的含义是木架上设着丝弦的 需要从声源的振动情况去探究。
乐器
音 调
在音乐课上，经常会说到音调（pitch），从
“1”到“7”，再到“ ”，音调是逐渐升高的。音
调的高低取决于什么呢？
材料
◆橡皮筋（粗、细各一条） 实验探究
◆小硬纸盒
◆刻度尺 音调的高低
音调跟声源振动的快慢有关系吗？有什么
关系？
先拨动绷紧的细橡皮筋，再拨动绷紧的粗
橡皮筋（图3-2-3）。哪根橡皮筋振动得快？哪
根橡皮筋的音调高？
图3-2-3 比较两根橡皮筋
振动的快慢和音调的高低 改变刻度尺伸出桌面的长度，用手拨动
44第3章 声的世界
刻度尺，比较刻度尺振动的快慢和发声的音调
（图3-2-4）。
音调是由声源的振动频率决定的。声源振动
图3-2-4 比较刻度尺振动的
快，频率高，音调就高，听起来声音尖细；声源振
快慢和发声的音调
动慢，频率低，音调就低，听起来声音低沉。
声音是一种波，用示波器或计算机观察声音的
波形，我们可以进一步认识音调与声源的振动频率
间的关系。
演示实验
声波的波形
如图 3-2-5 所示，取两个不同的音叉（例如
材料
256 Hz 和512 Hz 音叉），分别敲响音叉。用声音传 ◆音叉（256 Hz）
◆音叉（512 Hz）
感器采集声音，将声音信号传到计算机中（或用麦
◆声音传感器（或麦克风）
克风将声音信号输入到示波器中），在计算机（或示 ◆计算机（或示波器）
波器）屏幕上显示出与声波相对应的图形。
观察两个音叉发出的声波图形有什么不同。
低音调声音波形图 高音调声音波形图
图3-2-5 用传感器进行实验 图3-2-6 不同音调的波形图
实验显示：高音调声音的波形比较密集，声音
频率较高；低音调声音的波形比较稀疏，声音频率
较低。
45物理 八年级上册
人耳对音调高低的感觉主要与频率有关。音乐
中“C、D、E、F、G、A、B、C'”，音调是逐步升
高的。如图3-2-7所示，中央C
的频率是262 Hz，而比它高八
度的C'的频率是523 Hz。国际
C D E F G A B C'
262 Hz 523 Hz 上把A音定义为440 Hz，叫作
这两个乐音
国际标准音调，作为各种乐器
相差八度
图3-2-7 音乐中的音阶 调准和演奏的基准。
响 度
声音有音调的不同，也有强弱的不同。物理学
中，听觉上感到的声音强弱程度叫作响度（loudness）。
响度与什么因素有关呢？
演示实验
材料
◆音叉（256 Hz）
◆声级传感器（或麦克风） 声音的强弱
◆计算机（或示波器）
重击、轻击同一音叉，用声级传感器（图
3-2-8）或麦克风接收声音，将声音信号传到计算
机或示波器，观察音叉发出声波的波形图有什么
不同。
当我们用力敲音叉时，音叉振动的幅度大，声
音就强，这表明响度是与声源振动的幅度相关的。
振动幅度大，响度就大；振动幅度小，响度就小
（图3-2-9）。
图3-2-8 声级传感器是常用
的声学测量仪器 A
a
轻击音叉显示的声音波形图 重击音叉显示的声音波形图
图3-2-9 不同响度的波形图
46第3章 声的世界
响度还跟人与声源的距离有关。声音的能量从
发声体向四面八方传播，越到远处能量越分散，所
以人们距发声体越远，听到的声音越小。
音 色
演示实验
声音的音色
材料
使笛子、二胡和扬琴分别发出C调A音，或播放
◆笛子、二胡和扬琴
其录音，用声音传感器或麦克风采集声音，在计算机 ◆声音传感器（或麦克风）
◆计算机（或示波器）
或示波器中观察它们发出的声波的波形有什么不同。
笛子 二胡 扬琴
图3-2-10 C调A音波图形
用钢琴、二胡、笛子、吉他等乐器同时演奏同
一首曲子，即使音调、响度都相同，我们仍能分辨
出它们的不同。这是因为不同的乐器，由于材料和
形状的不同，会构成自己特有的声音特色，叫作音
色（musical quality）。
通常，音调、响度和音色是决定乐音特征的三
个因素。音调由声源振动的频率决定，响度与声源
图3-2-11 朱载堉（1536—
的振幅有关，音色可以用声波的波形图描述。 1611），明代著名的律学家、
历学家、音乐家。创建十二
从古至今，对声音的研究推动着音乐的发
平均律，解决了乐器的定音
展。电子乐器利用电子元件和软件技术进行数字
难题，这是音乐学的一大革
合成，能够准确模拟出各种乐器的音调和音色。 命，是世界科学史上的一大
发明
作为科技与音乐的产物，电子乐器的发明，推动
了音乐的普及。
47物理 八年级上册
发展空间
手机实验：“1”都一样吗
家庭实验室 打开手机（或计算机）中的虚拟声音示波器，选择“麦克风”为信号
源。请两位家人和你分别对着手机（或计算机）唱出C 调中的“1”(do)，
并保存波形。比较三个波形，哪些地方相似？哪些地方不同？
1. 观察正在发声的古筝，它是由什么振动发声的？它是怎样改变音调
和响度的？
自我评价
2. 生活中经常用“高”“低”来描述声音的特性，如“女高音”“男低
音”“放声高歌”“低声细语”。这四个词语中的“高”“低”描述的各是声
音的什么特性？
3.用不同大小的力弹同一个琴键，发出声音的______不同；用相同
的力弹不同琴键，发出声音的________不同。在不同的乐器上演奏同一个
音，发出声音的__________不同。
4. 数字化器材为实验带来了方便。图 3-2-12 是用声音传感器采集到
的两个声音的波形，由图可知，两个声音的哪些特征不同？
图3-2-12
48第3章 声的世界
3 噪 声
图3-3-1 轰鸣的赛车
赛车场上赛车刺耳的刹车声（图3-3-1），工地
上各种机械的轰鸣声，公路上汽车的鸣笛声，赛场
上人群的喧闹声，这些无规律的、难听刺耳的、令
人心烦的声音叫作噪声（noise）。
噪声及其来源
数字实验
材料
乐音与噪声
◆乐音和噪声录音
◆虚拟声音示波器
打开计算机中的虚拟声音示波器，对着计算
◆计算机
机的麦克风放一段乐音和一段噪声，观察它们的
波形图，比较乐音与噪声的区别（图3-3-2）。
乐音的波形图 噪声的波形图
图3-3-2
从物理学的角度看，噪声来源于物体杂乱无章
的不规则振动。从环境保护的角度看，一切干扰人
们正常休息、学习和工作的声音都是噪声。想一
49物理 八年级上册
想，在你的生活环境中，哪些是噪声的来源？
噪声大小及其危害
在城市交通道路上，经常看到噪声强度显示
仪上以分贝（符号 dB）为单位来表示声音的强弱
（图3-3-3）。生活和生产中，常用声强计测量环境
图3-3-3 噪声强度显示仪
的噪声。
一些声音的分贝数和人们相应的主观感觉
声 音 分贝数 主观感觉
0 听觉下限
1 m外的落叶声 10 极静
睡眠的理想环境 20～30 安静
阅览室、办公室 40～50
较静
一般说话 60
大声说话 70
较吵
繁华街道的喧闹 80
汽车鸣笛 90
很吵
摇滚音乐会 100
电锯工作 110 震耳
客机起飞 120 感到疼痛
无法忍受，可致永久性
喷气式飞机起飞、火箭起飞 140～150
耳聋
0 dB 声音的大小是一般人刚能听到的频率为
1 000 Hz 的声音强度，这是听觉的声音强弱下限；
10 dB相当于微风吹拂树叶的沙沙声；30 dB～40 dB
是较为理想的安静环境；70 dB会分散人的注意
50第3章 声的世界
力，影响工作；在 150 dB的环境中，鼓膜会破裂
出血，双耳完全丧失听力。
噪声是影响人们生活的一大公害。为了控制噪
声，我国2008年发布的《声环境质量标准》中规
定了各类声环境功能区的环境噪声限值。2022 年6
月5日起正式施行的《中华人民共和国噪声污染防
治法》，用法律的手段保护和改善生活环境，保障
人体健康，促进经济和社会的发展。为了不影响他
人的学习、工作和休息，我们每个人都要养成良好
图3-3-4 在医院、学校附近
的行为习惯，力争做一名环保卫士！ 常常有禁止鸣笛的标志
控制噪声
声音从产生到引起听觉分为三个阶段：声源
振动产生声音→在空气等介质中传播→引起鼓膜
振动传向大脑。可见，从声音的产生、传播、接
收来看，控制噪声应着眼于消声、隔声、吸声
三个环节，其中最根本的是消除或降低声源噪声
（图3-3-5）。
（a）在摩托车排气管上安装消 （b）在公路旁设置声音屏障
（c）在强噪声环境下工作
声器
需戴耳塞或耳罩
图3-3-5 几种控制噪声的方法
在学校或你所居住的社区做个调查，了解学校
或社区内的主要噪声源。为降低学校或社区的噪
声，你有什么建议？
51物理 八年级上册
图3-3-6 使用声学照相机可以精确定位噪声的声源，工程师可以有针对性地实施降噪和隔音措施
发展空间
手机实验：制作隔音小屋
家庭实验室 找一个带盖的塑料盒，将正在振铃的小闹钟放
进盒内（图3-3-7），听铃声响度，并打开手机中的
虚拟声音示波器测量铃声的分贝值。然后将小闹钟
分别用纸板、木片、EVA等材料包裹，放进盒内，
听铃声响度，在相同的位置用手机分别测量铃声的
分贝值。分析不同材料的隔声能力，制作一个隔音
图3-3-7 隔音小屋
效果较好的小屋，并对家庭卧室内降低外界噪声干
模型
扰，提出装修建议。
1.诗句“千山鸟飞绝，万径人踪灭”描绘了一幅大雪过后万籁俱静的
绝美画卷，为什么大雪过后周围显得更宁静？
自我评价
2.使用家用电器、演奏乐器或者进行其他家庭娱乐活动时，应当控制
音量或者采取其他有效措施来避免对周围居民造成噪声污染。
（1）“控制音量”是采用什么方法来控制噪声污染的？
（2）你还可以采取哪些有效措施来控制噪声污染？
3.在安静环境中和在课间嘈杂的环境中，分别测量你的脉搏在1 min内
跳动的次数，看看有什么变化。
52第3章 声的世界
4 声的应用
图3-4-1 回音壁
北京天坛公园中的建筑庄严雄伟，其中还有着
奇妙的声学特点。公园内有个圆形的回音壁（图
3-4-1），对着墙壁说话，即使声音很轻，在墙壁远
处的许多位置仍能听得清楚。
声音的反射
声是一种波。声音在传播过程中遇到障碍物
会反射回来，这种现象叫作声音的反射。对着远
处的山崖喊话听到的回声，就是反射回来的声音
（图3-4-2）。
天坛始建于明永乐十八年（1420年），其中的
回音壁是一道直径约61.5 m、高约3.72 m的圆形 图3-4-2 对着山崖喊话，声
音会被山崖反射回来。如果
围墙，围墙以砖石砌成，墙壁面整齐、光滑。如图
山崖离人较远，回声到达人
3-4-3所示，当人对着墙面低语，声波会沿着凹墙 耳比原声晚0.1 s以上，人耳
面经多次反射传给远处贴近墙壁的听者。 就能区分开原声与回声
声音反射回来所需要的时间、回声的强弱，与
声传播中遇到的障碍物的形状、材质、位置等因素
有关。据此，人们利用回声探测、检查物体，获得
信息。声的反射是各种声技术的基础。
53物理 八年级上册
(cid:3083)(cid:19744)(cid:3566)
B
A
图3-4-3 天坛回音壁的原理图
超声与次声：探测技术
数字实验
认识超声和次声
材料
◆计算机（带音箱）
打开计算机中的虚拟声音示波器，选择信号
◆虚拟声音示波器
源，点击“开始”，将声音的音量和频率调到合
适大小。此时，窗口中显示标准波形，同时音箱
发出对应频率的声音。
调整频率逐渐增大或逐渐减小，当声波频率
落在小于20 Hz 或大于20 000 Hz 范围时，我们
已不能听见声音，但仍能看见它们的波形，你知
道这是为什么吗？
物理学中，把振动频率高于 20 000 Hz的声，
蝙蝠发出的超声波
叫作超声（ultrasound）；把振动频率低于20 Hz
的声，叫作次声（infrasonic sound）。
人无法听到超声，但许多动物却能听到。蝙蝠
通过喉头发出超声，再用耳朵接收回声，就能利用
猎物反射回来的声波
图3-4-4 蝙蝠的回声定位
超声导航、捕食（图 3-4-4）。受此启发，科学家和
54第3章 声的世界
工程师发明了回声定位技术。超声波方向性
好、穿透能力强，在生产、生活中有着广泛
的应用（图3-4-5）。
次声波传播时能量损失小，能传得很远。
对各种次声波进行监测，可以得到许多信息。
（a）装在船底的回声测深仪发出超
在大气层内进行核爆炸会产生巨大的次声
声波，利用超声波遇到障碍物反
波，用一种高灵敏度的监测装置就可以探测到 射的回声，可探测海底地貌，还
可用来探测鱼群、潜艇的位置等
核爆炸的强度和位置。目前已建成全球性核试
验监测网，地球上任何一个角落进行的核试验
都不可能逃过核试验监测网的“监听”。
很多自然灾害，如地震、火山喷发、龙
卷风、雷暴、泥石流等，在发生前也会先发
出次声。利用次声监测网进行监测，可以对
（b）B 超机向人体发出超声波，根据
灾害预警，从而减少损失。 人体不同位置反射回来的超声的不
同，可观察母体中胎儿的发育情况
水声通信与语音识别
“我是蛟龙，我是蛟龙，我们已经下潜
到 7 062 米！”
深海是神秘的世界，隐藏着许多我们不知
晓的生命和奇观。声波是唯一能在海水中有效
（c）汽车倒车时，安装在车尾的超
进行远距离信息传递的载体。“蛟龙号”载人 声波传感器发射超声波并接收从障
碍物反射的回声，由此可计算出车
潜水器潜进深海，水声通信是潜水器与水面人
体与障碍物间的实际距离
员联系的主要方式（图3-4-6、图3-4-7）。 ∕3-4-5 㥌傪菗嫙脩
∕3-4-6 (cid:22177)䮀惻 ∕3-4-7 2013媩(cid:22177)䮀惻揟暚菗脷燡傪㯧講軶銤訛鬚
菗燡嫚埥蘙縹脠篵鏕鱕腄䌳
55物理 八年级上册
声技术与计算机技术相结合，正广泛地应用于
现代社会的各个方面，声识别技术就是其中之一。
每个人的声音各有特色，但不同的人说同一句
话，我们都能听清楚这句话是什么，这说明每个字
的读音都有它们各自的特征。计算机程序可以分析
出这些特征并储存起来。当人说话时，计算机程序
通过分析每个字的读音特征，并与各个字的标准读
音特征进行比对，再联系上下文，就可以判断出人
说的话。这就是声识别技术。目前，这项技术已广
泛应用于智能化生活和工作中。
发展空间
手机实验: 语音识别
家庭实验室 手机通常都配备了语音助手，通过语音助手，可以实现语音输入、语
音搜索、语音拨号、语音短信等功能，极大地提高了手机使用的便利性。
打开手机，试一试这些功能吧。
1. 在室内讲话听起来比在旷野响亮，这是为什么？
2. 有一种驱蚊器，它可以模拟蚊子的天敌—蝙蝠的发声频率，来达
自我评价
到驱赶蚊子的效果。你知道这种驱蚊器发出的是哪类声波吗？这种声波还
有哪些应用呢？
3. 地震来临前，狗会狂叫不止而人却感受不到异样，小明认为是因为
狗可以预知自然界中将要发生的事情，小聪认为是因为狗能听到人听不到
的“某种声音”。谁的观点正确，为什么？
56第3章 声的世界
跨学科实践
5 中国乐器
图3-5-1 古代乐器演奏
竹林飒飒，流水潺潺，细雨沥沥，蝉鸣蛙
噪……大自然演奏着一曲曲美妙的乐章。
乐器的发明与大自然、生产劳动有密切的关
系。我们的祖先在劳动之后敲击石块，跳舞娱乐，
这种敲击的石头就逐渐演变为石磬（图 3-5-2）。
随着冶金技术的进步，石磬演变成金属的钟和编
钟。每一种中国民族乐器的背后，都有一个美丽
的传说。
图3-5-2 磬是石质的打击乐器
认识中国乐器
中国民族乐器，历史悠久，源远流长（图3-5-3）。
从河南舞阳出土的 8 000 多年前的贾湖骨笛，到陕
西西安半坡村出土的 6 700 多年前的陶埙，从河南
贾湖骨笛 单孔陶埙 崇阳铜鼓 西汉二十五弦瑟
贾湖遗址出土，距今 西安半坡村仰韶文 湖北崇阳出土，距今 长沙马王堆出土，
8 000多年，是世界 化遗址出土，距今 3 000多年，是商代晚 是我国古老的弹弦
上最早的吹奏乐器 约6 700多年 期一种礼乐器 乐器
图3-5-3 部分考古发现的中国乐器
57物理 八年级上册
安阳殷墟出土的商代木腔蟒皮鼓，到湖北随县出
土的战国早期的曾侯乙编钟……经历数千年的发
展，种类繁多的中国民族乐器，不仅向人们展示
了中华民族的智慧和创造力，还承载着文明，印
证着历史。通过学习和传承中国民族乐器，能够
更好地了解和欣赏中国传统音乐，弘扬中华民族
的传统文化。
中国民族乐器按演奏方式分为：吹管乐器、拉
弦乐器、弹拨乐器、打击乐器。按发声原理的不同
分为：体鸣乐器、膜鸣乐器、气鸣乐器、弦鸣乐器
（图3-5-4）。
笙 二胡
琵琶
竹笛
云锣
唢呐
阮
鼓 扬琴
梆子
图3-5-4 部分中国民族乐器
58第3章 声的世界
活 动
中国民族乐器有哪些
我国古代用来制作乐器的材料可分为金、石、丝、竹、匏、土、革、木
八类。后来，人们将民间乐器统称为八音。
阅读图书、浏览网络，查询中国民族乐器的种类，以及不同种类乐器的
制作材料和发声原理。
自制小乐器
音乐的旋律由音阶构成，音阶是由从低到高或
从高到低的不同音调的音组成的。所以，实用的乐
器需要能发出多个音调的音。
控制乐器音调变化是设计和演奏乐器的关键。
如果同学们想用铝片制作铝片编钟，用吸管制作排
箫，用橡皮筋制作四弦琴，用保鲜塑料膜和纸杯制
作小手鼓……想想看，它们分别是靠什么发声的？
怎样来控制它们的音调变化？
实验探究
乐器音调与什么有关
材料
◆力学轨道
准备两根粗细不同的琴弦（或尼龙丝、细钢
◆琴弦（或尼龙丝、
丝）。如图3-5-5所示，将弦的一端固定在力学轨 细钢丝）
◆钩码组
道一端，另一端通过小滑轮挂上钩码，使琴弦拉
紧，再用A、B两个可滑动挡片将弦支起。分别改
变弦的长度、粗细、张紧程度，拨弦的中部，探究
弦发出声音的音调变化情况。
A B
图3-5-5 探究影响弦发声音调的因素
59物理 八年级上册
可进一步研究：铝片编钟声音的音调和铝片的长短有什么关系？吸管做的
排箫的声音音调和吸管的长短有什么关系？这些研究是我们成功制作小乐器的
理论基础。
自制乐器设计图 现在，我们的任务是设计一件
作品名称 自制四弦琴 设计者 小聪 时间：2023.11.20
能演奏的小乐器。动手之前，先要
①琴头 ②指板 ③琴弦 ④侧调弦 ⑤套管 ⑥配套螺丝
材料准备 ⑦下琴桥 ⑧上枕 ⑨箱体 ⑩下码 11木梢 12盲点 13白
制订一份“自制乐器设计图”。设
乳胶 14螺丝刀
设计草图：
计时需要考虑自制小乐器的类型
琴头（椴木）
调音
琴弦（尼龙） 琴枕（塑料） 及需要准备的材料和期待达到的效
指板（塑料） 果，并在设计图上画出小乐器的结
构简图（图3-5-6）。
音孔
在制作时，我们还要考虑怎样
共鸣箱（椴木）
让制作的小乐器发出有规律的高低
琴桥
不同的声音，演奏时怎样操作小乐
（备注：标每一部分材料的名称）
期待效果：将材料安装完毕后，拨动琴弦，使用三指法，即大 器等问题，根据自己的设计，一边
拇指拨奏四弦、三弦，食指负责二弦，中指负责一弦。
演奏曲目《小星星》。 制作一边修改。
图3-5-6 小聪的设计方案 制作完成后，试一试小乐器能
否发出完整的音阶，并在小组内展示自己制作的小
乐器，与同学们进行交流，完善小乐器。
成果展示：“科学与音乐”报告会
“我要演奏！” 来吧，同学！带着你的四弦
琴，带着你的小手鼓，带着你的吸管排箫，带着
你的铝片编钟……在民族乐器报告会中放飞你的
心情！
注意，我们这场报告会的主题是“科学与音
乐”，可以展示你自制的小乐器，介绍你搜寻到的
民族乐器，讲一讲你手中乐器的发展历史，介绍乐
器发声的科学原理，演奏一首你喜欢的乐曲，也可
60第3章 声的世界
以展示做的调查报告或实验研究，体现你对中国乐
器的探索。
音乐是人类最美好的语言，让音乐和科学交
融，让欢乐与梦想相遇，让我们感受物理的魅力！
知识要点
1. 声是由物体振动产生的。正在发声的物体叫作声源。
2. 声波必须借助某种物质才能传播，能传播声波的物质称为声的介质。
3. 声传播的快慢称为声速。不同介质中声速不同，常温（15℃）下在空气中的声
速约为340 m/s。
4. 有规律的、好听悦耳的声音叫作乐音。音调、响度和音色是决定乐音特征的三个
因素。
5. 无规律的、难听刺耳的、令人心烦的声音叫作噪声。控制噪声应着眼于消声、隔
声、吸声三个环节。
6. 声是一种波。声在传播过程中遇到障碍时，能被反射。声的反射和超声、次声在
现代声技术中有广泛的应用。
61物理 八年级上册
本章复习题
1.写出下列情境对应的物理知识。 5.下面的甲、乙、丙、丁四幅图中，甲、
（1）钓鱼时，河岸上的脚步声会把鱼吓 乙声音的什么特征不同？丙、丁声音的什
跑。____________ 么特征相同，什么特征不同？
（2）用手触摸正在发声的喇叭会感受到振
动。_________
（3）利用超声波粉碎人体内的结石。____
甲 乙
（4）大象可以利用次声波交流。_______
2.用力击打音叉时，我们能听到音叉声。
音叉发声的时候，用手按住音叉，音叉声
消失了。请解释这个现象。
丙 丁
3.在较长水管的一端敲击一下，在水管的 （第5题图）
另一端能听到几次响声？它们分别是由哪 6.为了探测海底某处的深度，探测仪从
些介质传导的？ 海面向海底垂直发射超声波，经过 4 s
4. 蝴蝶每秒振翅 5～6 次，它所发出的 收到回波信号，声音在海水中的传播速
声音属于什么声？海豚发出的频率高于 度是 1 500 m/s，海洋中该处的深度是多
20 000 Hz的声音，属于什么声？对于这 少米？科学家发现这套器材不能用来测量
两种声音，人耳能否听到？ 月亮与地球间的距离，原因是什么？
62第4章 光的世界
第 4 章
光的世界
因为有了光，自然界才绚丽多彩。
因为有了光，世界才生机勃勃。
因为有了光，我们的生活才充满温暖……
让我们走进这神奇的光的世界，探究那无穷的奥妙吧！
◆ 光的传播
◆ 光的反射定律
◆ 平面镜成像
◆ 光的折射
◆ 科学探究：凸透镜成像
◆ 跨学科实践：眼睛
◆ 通过透镜看世界
◆ 走进彩色世界
63物理 八年级上册
1 光的传播
图4-1-1 透过树林的阳光
白天，大地上阳光普照；夜晚，天空中星光闪
烁，城市里灯火辉煌。如果在乡间，晚上还会看到萤
火虫在夜空飞舞。太阳、电灯、萤火虫，像这些能自
行发光的物体叫作光源（light source）。
清晨，漫步在林间小路，阳光从树叶间洒落
（图4-1-1）。你是否想过，光是怎样传播的？光的
传播速度有多快？
光是怎样传播的
实验探究
材料
◆ 激光笔（注意：不要让 光总是沿直线传播吗
激光直射眼睛）
◆ 镜片
1.将激光束射到光滑物体表面，例如桌面、镜
◆ 玻璃片
片，观察光束的传播径迹有什么变化［图4-1-2（a）］。
◆ 纸片
◆ 木板 2.将激光束射向玻璃，观察光束的传播径迹
◆ 玻璃砖
［图4-1-2（b）］。
（a）光斜射到镜面上 （b）光由空气射向玻璃砖
图4-1-2
64第4章 光的世界
3. 演示：光可以在空气、水、玻璃等
透明物质中传播，这些物质叫作光传播的
介质。光在同种介质中一定沿直线传播
吗？观察图4-1-3，和同学们讨论上述问题。
根据以上实验和图片资料，关于光
的传播径迹，有什么认识？和同学们讨论 图4-1-3 一束激光在密度不均匀的糖水中
传播的径迹
交流。
为表示光的传播情况，我们通常用一条带箭头
的直线表示光的径迹和方向（图 4-1-4）。这样的直
线叫作光线（light ray）。
图4-1-4 光线
大量实验说明，光在同种均匀介质中沿
直线传播。
图4-1-5 从物体上出发的
光的直线传播规律可以解释许多常见的光现
光，沿直线穿过小孔，照
在小孔另一侧的屏上会形成 象，例如小孔成像（图4-1-5）、影的形成（图4-1-
像，这就是小孔成像现象。
6）等。光的直线传播规律在现代工程测量、施工中
2 000多年前，《墨经》中就
记载了小孔成像的实验 也有广泛的应用（图4-1-7）。
图4-1-6 影戏是我国一种古老的民 图4-1-7 激光水平仪在建筑中能很方便地画
俗艺术 出铅垂线和水平线
65物理 八年级上册
讨论交流
光传播能量与信息
观察图4-1-8，和同学们一起讨论我们是怎样利用光传播能量的，又是怎
样利用光来传播信息的。
（a）阳光下，太阳灶能把纸张 （b）通过光纤传递的图像信 （c）红绿灯是控制交通的信号。
点燃，也可以把水烧开。我国 息，医生能看到病人体内的 如果你想直行，红灯告诉你：停；
古代有“阳燧（凹面镜）取火 病灶 如果你想右转弯，绿灯说：行
于日”的记载
图4-1-8 光传播的是能量和信息
光传播的速度
光在真空中1 s能传播2.997 92×108 m，也就
是说，真空中的光速（light velocity）为
c =2.997 92×108 m/s
光在真空中传播的速度是宇宙中最快的速度
（图4-1-9）。光在各种介质中的速度都比在真空中
的小。在空气中光的速度与真空中的光速差不多；
3
光在水中的速度大约是真空中光速的 ；光在玻璃
4
2
中的速度大约是真空中光速的 。
3
3×108 m/s
北京
我从北京到上
120 km/h
海，约10 h!
上海
图4-1-9 从北京到上海约为1.2×103 km，汽车以120 km/h的速度行驶，约需10 h才能到达。假如
上面的孙悟空能以光速（3×108 m/s）行进，他1 s内能在北京和上海之间跑125个来回
66第4章 光的世界
发展空间
自制针孔照相机
家庭实验室 应用小孔成像的原理，可以自制一个针
孔照相机：做两个可以套在一起拉动的硬纸
盒，外盒的前端蒙一块中心带针孔的黑纸，
针孔 外盒 半透明纸 内盒
内盒的一端蒙一块半透明纸（图4-1-10）。
图4-1-10 针孔照相机
将针孔对准明亮的景物，在内盒的半透明纸
上，你看到了什么样的图像？
1. 室内一盏电灯通过墙上的两个小洞透出两条细小光束（图4-1-11）。
根据这两条光束的方向，画出电灯的位置。
自我评价
2.“坐井观天”是经典的寓言故事，如图4-1-12，一只青蛙在井底，请
画出青蛙眼睛（用O点表示）通过井口能观察的范围。
3.太阳光到达地球需要约500 s的时间，那么太阳到地球的距离大约是
多少？
O
图4-1-11 图4-1-12
测量光速
物理在线 400多年前，伽利略和助手各拿着一盏灯站在相距1.5 km的两座山上。
伽利略先打开灯，当助手看到他的灯光时，立刻打开自己的灯。从伽利略
打开灯到他看见助手那盏灯的灯光的这段时间，光传播了3 km。但是，伽
利略并没能由此测出光速。这是为什么？
伽利略的尝试虽没有成功，但这次实验揭开了人类对光速进行测量的
序幕。后来人们是如何测量光速的？通过互联网查阅资料，你会有所了解。
67物理 八年级上册
2 光的反射定律
图4-2-1 你是怎样看到物体的
光射到镜面上，会改变方向，发生反射（refl-
ection）。我们能看到物体，是因为有光从物体射入
我们的眼睛。眼前的书、课桌和黑板之所以能被看
到，是因为它们反射的光进入了我们的眼睛（图
4-2-1）。正是有了光的反射，我们才能看到这五彩缤
纷的大千世界。
光的反射定律
实验探究
光的反射定律
一束光射到平面镜上，会向什么方向反射？
(cid:3527)(cid:3614)(cid:2108)(cid:4173) (cid:1862)(cid:4173) (cid:1874)(cid:3614)(cid:2108)(cid:4173)
光的反射实验器是一个可沿ON折叠的半圆
N
(cid:3527)(cid:3614)(cid:2457) (cid:1874)(cid:3614)(cid:2457) 形光屏，光屏表面印有角度，圆心O处放有一个
i r 小平面镜，镜面与ON垂直（图4-2-2）。
O
N
为方便描述，常定义一些术
材料
语。过入射点垂直于镜面的
光的反射实验器
直线叫作法线（normal）。
◆光屏（带角度尺）
入射光线与法线的夹角，叫
◆激光笔（注意：不要让
作入射角（incident angle）。 O
激光射入眼睛）
反射光线与法线的夹角，叫
◆平面镜
作反射角（reflection angle）
图4-2-2 研究光的反射定律
图4-2-3
68第4章 光的世界
1.使激光笔发出一条细小光束，沿光屏射向
镜面上的 O点，观察反射光束的方向，研究反射
角和入射角的大小关系。
实验次数 入射角/度 反射角/度
1
2
3
2.将有反射光束的半个光屏向后折转一定角
度，观察光屏上是否还有反射光束。关于反射光
束、入射光束的位置关系，你发现了什么规律？
通过实验，可以得到光的反射定律(reflection law)：反射光线、入
射光线和法线在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；
反射角等于入射角。
光的反射定律给我们提供了控制光束传
平面镜
播方向的方法。在许多装置中，常用平面镜
改变光传播的方向。如图4-2-4所示，在竖直
牙膏盒
放置的盒子两端各安装一块平面镜，将两块
平面镜的镜面相对，互相平行，跟水平方向
成45°角，这就是最简单的潜望镜。
图4-2-4 自制简易潜望镜
讨论交流
反射器
怎样测量地球与月球之间的距离？
2018年，我国“天琴计划”的科学家在云
南天文台向放置在月球上的反射器发射激光，
成功测量出激光从发射出去到反射回来所用的
时间，精确地计算出地球与月球间的距离。
69物理 八年级上册
如果我们用两块平面镜设计一个反射器，放在月球上，两块平面镜怎样摆
放，才能把射向月球的光偏转180°，沿原方向反射回来？
讨论交流
光路的可逆性
图4-2-5是关于小聪和小猫的一幅漫画，其
中有什么道理？取一个平面镜和同学一起做一
做，并相互交流。
哈，小猫
要偷吃鱼！
小聪在盯
着我！
墙
图4-2-5 镜和小猫
让光线逆着反射光线的方向射向镜面，可以看
到，反射光线将逆着原来入射光线的方向射出（图
图4-2-6 光路的可逆性 4-2-6）。这表明，在反射现象中，光路可逆。
镜面反射和漫反射
在灿烂的阳光下，有些物体看起来很明亮，有
些物体看起来很暗淡，这是因为不同物体表面对光
的反射情况不同。
70第4章 光的世界
实验探究
镜面反射和漫反射
如图 4-2-7所示，在较暗的环境里，把一个小
平面镜粘在白纸上，用手电筒的光照射白纸和平面
镜，有什么发现？
图4-2-7 白纸上的平面镜
平面镜很光滑，一束平行光射在平面镜上，反
射光束仍然是平行的（图 4-2-8），这种反射叫作镜
面反射（mirror reflection）。如果我们的眼睛不在
反射光束的方向上，镜面看上去就是黑的。
白纸看上去虽然很平，但是实际上却有许多细
微的凹凸，它把来自光源的光向四面八方反射（图
4-2-9），这种反射叫作漫反射（diffuse reflection）。
图4-2-8 镜面反射 图4-2-9 漫反射
在漫反射中，每条光线都遵从光的反射定律。
我们能从各个方向看到书本，是由于光射到书本上
时发生了漫反射，故无论我们站在哪个方向，总有
一部分光能反射到我们的眼睛里（图4-2-10）。
图4-2-10 由于漫反射，小聪和小明能同时看到掉在地上的书
71物理 八年级上册
发展空间
自行车尾灯“发光”的奥秘
家庭实验室 自行车的尾灯里没有灯泡。夜
晚，当有灯光照射它时却好像闪闪发
亮。如图4-2-11所示，分析自行车的尾
灯结构，探究其中的奥秘，并告诉家人
和朋友，提醒他们注意夜间骑车安全。 图4-2-11
1.入射光线跟镜面的夹角是30°（图
4-2-12），那么反射光线跟镜面的夹角是多
颕惷㞊導
30(cid:323)
少度？
2.如图4-2-13所示，太阳光与水平地 图4-2-12
面成60°角，小明想用一个平面镜把太阳光
反射到井底，平面镜该怎样放置？画出平面
镜，并标出入射角、反射角和法线。
3.我们为什么能从不同方向看到本身不
发光的物体？
4.当水面平静时，桥在水中的像非常清
晰，但当游船开过使得水面不再平静后，就
看不到桥的倒影了。请说明原因。 图4-2-13
聚光太阳能热发电
物理在线
聚光太阳能热发电（CSP）的基本原理，是通过反射镜阵列把大面积的
太阳光聚焦到一个小面积的集光区，在此集光区使太阳能转化为热能，热
能通过热机做功驱动发电机发电。
教科书封面图是我国建设的敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站。电站装备
了1.2万多面可随太阳转动的平面镜，以同心圆状围绕着260米高的吸热塔，
总反射面积达140多万平方米。白天，阳光普照，太阳能转化为热能发电，
同时将吸热塔内熔盐加热，储存能量。等到太阳落山，吸热塔内熔盐放热，
支持电站继续发电，从而保证电站24小时不间断发电。敦煌100兆瓦熔盐塔
式光热电站设计年发电量达3.9亿千瓦时，通过电网，将电能输往全国各地。
72第4章 光的世界
3 平面镜成像
图4-3-1 桂林山水
平静的水面（图 4-3-1）、平板玻璃、平滑的金
属面，都可以看作平面镜（plane mirror）。
实验探究
平面镜成像的特点
我们每天都要照镜子。小聪觉得，在平面镜
中，自己的像比自己要小（图4-3-2）。小明把手放
在镜子上，看到平面镜中手的像和手一样大。两人
争论不已。
图4-3-2 当你照镜子时，你
为了弄清这个问题，小聪、小明决定和同学一
会看到镜中的“你”，那就是
起设计实验来探究。小明在桌上铺一张白纸，在纸 你的像（image）
上竖直立了一块平面镜，在镜前放了一支点燃的蜡
烛。可是手不能伸到镜中，怎样来测量镜中像的大
◎ 提出物理问题
小和位置呢？
这需要透过平面
可 以 拿 一 支 相 同
镜，既能看到像，又能
的蜡烛放在平面镜的后
看到平面镜的后面。 也许用玻璃板
面，直接和像进行比较。
代替平面镜能行，
我们来试试。
73物理 八年级上册
小明把平面镜换成玻璃板。看！玻璃板后面出
材料
平面镜成像实验器： 现了一支点燃的蜡烛。把手伸过去……
◆ 蜡烛2支
◆ 平面镜
我手上什么都没
◆ 玻璃板
哇，你摸
◆ 支架 有呀！没有烛火，也
◆ 坐标纸（方格纸） 到烛火了! 没有烛火的像。
◆ 刻度尺
蜡 烛 发 出 的 光
没有在玻璃板后面会
聚，进入人眼睛的光
没有经过像所在的
点，这样的像是虚像
（virtual image）。 图4-3-3 “摸”烛火
确定了像的位置后，小聪拿出一支没有点燃的
相同的蜡烛，竖直地在玻璃板后面移动，果然观察
到蜡烛和像完全重合。小明的看法得到了证实。
比较了像和物的大小，小聪提出一个猜想：像
◎ 猜想与假设
到平面镜的距离（像距）和物体到平面镜的距离
（物距）可能相等。
猜想需要用实验来验证。用一把刻度尺，分别
◎ 设计实验与制订方案
对物体和像到玻璃板的距离进行测量，即可验证。
按上面的方案操作，移动蜡烛，分别测量几组
数据，填入下表。
实验次数 1 2 3
◎ 获取与处理信息 物距/cm
像距/cm
实验表明：平面镜所成的像是虚像；像与
物体的大小相等；像到平面镜的距离等于物体
◎ 基于证据得出结论
到平面镜的距离。
74第4章 光的世界
讨论交流
像与物关于平面镜的对称关系
我们能看到平面镜所成的虚像，原理如图 4-3-4所示。用一个纸条，可以
模拟虚像的形成，认识像与物关于平面镜的对称关系（图4-3-5）。
M M M M
S′
S
S N N N
N （a） MN表示平面 （b） 平面镜对光 （c） 将纸条理直，
S′
S 镜，三角形纸条 束的作用，相当 表示人眼对光束的
表示光源S投向 于把纸条沿镜面 感觉。纸条的顶点
平面镜MN的一 打个折 S′即光源的虚像
图4-3-4 当光射入我们的眼睛 束光
图4-3-5 模拟实验
时，我们总是依照光射来的方向
去推断光源的位置（即S′ ）。事
图4-3-5的模拟实验，对画出平面镜所成的像
实上，光源并不在S′ 的位置，
有什么帮助？
那里只是一个虚像
平面镜有着广泛的应用。利用练功房内的平面
镜，同学们可以矫正自己的舞姿；商店里利用平面
镜，可以扩大视野；用特制的小镜子，牙医能看到
病人口腔中不易看见的地方；学校楼梯口的镜子，
能帮你整理衣帽（图4-3-6）。用平面镜还能设计出
我发明了能同时看到昆虫背
许多小发明（图4-3-7）。
部和腹部的观察箱。
(cid:5023)
(cid:19598)
(cid:19080)
(cid:10471)(cid:10671)(cid:7339)
（a）练功房里的镜子 （b）牙医的小镜子 图4-3-7 某同学发明的昆虫
图4-3-6 平面镜的应用 观察箱
75物理 八年级上册
发展空间
时光隧道
家庭实验室 将两面半透明平面镜平行相对，中间放置几个小
彩灯，光线会在两面镜子之间来回反射，每反射一次
就会产生一个比上个景象更远的景象。这样，我们会
看到一个无限重复的景象，一直延伸到远方，就像一
条无尽的走廊。依据上述原理，我们也来做一个这样
图4-3-8 科普展品
的“走廊”吧！（图4-3-8）
1.检查视力时，要求人与视力表间的距离
是5 m。现在使用一个平面镜（图4-3-9），视
自我评价
力表到镜子的距离是3 m，人到镜子的距离应
该是多少米？
2.小汽车是常见的交通工具。小汽车的前
挡风玻璃多为倾斜安装，请用所学的光学知识
图4-3-9 检查视力
解释倾斜安装挡风玻璃的好处。
3.现代生活中，灯光、平面镜的使用越来越多，但若使用不当，就会
形成光污染。请调查光污染对我们的影响，并提出改进建议。
太空镜
一些科学家提出了太空镜的设想：把大镜子用火箭发射到太空，让大
走向社会
镜子像月亮一样反射阳光，照亮大地。科学家预测，这面“小月亮”可以
比满月的光还要强10～100倍，夜晚就像白天一样。
如果太空镜足够多，就可能把我们的地球照耀成“不夜之球”。但是，
如果地球上没有了黑夜，地球会发生什么变化呢？气候会变暖吗?如果南极
的冰川熔化，陆地会不会被淹没？对地球上的动植物会有什么影响？……
技术是一把双刃剑，就建造太空镜的利弊，请查询互联网或查阅图书
馆有关资料，写一篇小论文，论述建造太空镜的可行性。
76第4章 光的世界
4 光的折射
图4-4-1 海市蜃楼
观 察
光的折射现象
用激光器射出一束光（图4-4-2），这束光从
空气斜射入水中后，传播方向怎样改变？
观察发现，光从空气斜射入水中，传播方向
在水面发生突变。当光从一种介质斜射入另一种
图4-4-2 光的折射现象
介质时，光路发生偏折，这种现象叫作光的折射
（refraction）。
光反射时遵循反射定律，光的折射是否也有一 材料
◆ 激光光源（注意：不要让
定规律呢？人类对这个问题的认识，经历了1 400 激光射入眼睛）
◆ 玻璃砖
多年的时间。下面我们通过实验来认识光的折射
◆ 直尺
◆ 量角器
特点。
光的折射特点
演示实验
光的折射特点
如图4-4-3所示进行实验，观察当光从空气
斜射入玻璃中时，同入射光线相比，折射光线是
图4-4-3 研究光的折射特点
77物理 八年级上册
(cid:1862)(cid:4173) 偏离法线还是靠近法线？入射角逐渐增大时，折
(cid:3527)(cid:3614)(cid:2108)(cid:4173)
N
射角如何变化？
(cid:3527)(cid:3614)(cid:2457)
折射光线与法线的夹角，叫作折射角（refraction
O
angle）（图4-4-4）。
(cid:4733)(cid:33)(cid:3614)(cid:2457)
N
(cid:4733)(cid:3614)(cid:2108)(cid:4173)
图4-4-4 折射现象
通过实验可以知道光的折射特点：折射光线与入射光线、法线在同
一平面内；折射光线和入射光线分居法线的两侧；光从空气斜射入玻璃
或其他介质中时，折射光线靠近法线偏折，折射角小于入射角；当光线
垂直射向介质表面时，传播方向不改变。
对光的传播规律的研究，在理论上奠定了几何
光学的基础，也为近代应用光学打开了大门。
由折射形成的奇异现象
讨论交流
小猫为什么叉不到鱼
我们总是依照光射来的
方向去推断物体的位置，小
猫也是这样（图4-4-5）。
小猫叉不到鱼，很是奇
怪。把你的想法和同学进行
交流。
图4-4-5 小猫：我为什么叉不到鱼
78第4章 光的世界
不仅在反射现象中光路可逆，在折射现象中
光路也是可逆的。图4-4-6中，光从水中斜射入空
气，发生折射，使我们产生错觉。
缥缈不定的海市蜃楼，朗朗夜空中的星光闪
烁，水杯中吸管看起来弯折……这些奇妙的现象都
是由光的折射形成的。
图4-4-6 一根吸管在水面处
发生“弯折”
发展空间
硬币隐现之谜
家庭实验室 在不透明杯子的杯底放一枚硬币，把杯子移动到眼
睛刚好看不到硬币的地方（图4-4-7）。保持眼睛和杯子
的位置不变，请另一位同学缓慢地向杯里倒水，你观察 图4-4-7 硬币隐
到了什么现象？ 现之谜
1. 一束光从空气射入水中（图4-4-8），用箭头标
出光前进的方向，注明入射光线和折射光线。
自我评价
2. 一只小羊过河时差点溺水。小马站在河边，看
着清澈的河水想：“怎么会这样呢？河水看起来也就
到小羊的下巴呀！”请你帮助小马解释这一现象。
图4-4-8
3. 光从玻璃斜射到空气中，在玻璃与空气的交界
面上发生折射和反射，以下符合实际情形的是（ ）。
N N N N
(cid:10472)(cid:10672) (cid:10472)(cid:10672) (cid:10472)(cid:10672) (cid:10472)(cid:10672)
(cid:12199)(cid:8513) O (cid:12199)(cid:8513) O (cid:12199)(cid:8513) O (cid:12199)(cid:8513) O
N N N N
A B C D
图4-4-9
79物理 八年级上册
5 科学探究：凸透镜成像
图4-5-1 透过露珠可以看
1 700多年前，古书《博物志》记载了用冰取火
到倒立的花朵
的方法：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，
则得火。” 这是我国古人创造的神奇（图4-5-2）。
认识透镜
中间厚、边缘薄的透镜，叫作凸透镜（convex
lens），老花镜、照相机的镜头、望远镜的物镜
图4-5-2 用冰取火
等，常用凸透镜。另外还有一种中间薄、边缘厚的
透镜，叫作凹透镜（concave lens），近视眼镜就是
凹透镜。透镜的两个表面一般为球面的一部分，有
些一面为平面，我们研究的透镜厚度远小于球面的
半径（图 4-5-3）。
（ a） 凸透镜 （ b） 凹透镜
图4-5-3 透镜
射到地面的太阳光可视为平行光，让凸透镜
正对着太阳，通过透镜的太阳光可以聚集在一点上
图4-5-4 凸透镜使太阳光的
能量聚集在焦点 （图4-5-4），这个点是凸透镜的焦点（focus）。焦点
80第4章 光的世界
到凸透镜中心的距离叫作焦距（focal length）。
演示实验
透镜对光的作用
取一个大烧杯，里面充以烟雾，倒扣在桌上，然后在杯底放一个凸透镜或
凹透镜。用手电筒射出一束光，垂直
杯底射入烧杯中，观察烧杯中的光束
（图4-5-5）。
材料
◆ 烧杯、手电筒、檀香、
凸透镜、凹透镜
图4-5-5 透镜对光的作用
结论：光从空气射入透镜时，凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光
有发散作用（图 4-5-6）。
O F 主光轴 F
O
图4-5-6 透镜的中心称为光心（O）；通过两个球面球心的直线，叫作透镜的
主光轴；平行于主光轴的光经凸透镜会聚在焦点（F）上
理论探究
透镜对光的作用
如果将凸透镜和凹透镜按图4-5-7所
示的方式分割，两种透镜都可以看成是
由一些形状相似的棱镜组成的，只是它
们组合的方式不同而已。据此，请思考
透镜对光会聚或发散的原因。 图4-5-7 分割后的透镜
81物理 八年级上册
探究凸透镜成像的规律
问题与猜想
放大镜是一个凸透镜。小明一直认为，用放大
镜把书上的字放大后都是正立的。但小聪告诉他，
（a） 通过放大镜能看到正立
的像
放大镜还能使书上的字倒立呢！她还演示给小明
看，看到了如图4-5-8所示的情况。
他们发现，用放大镜也能成倒立放大的像。对
此，小聪和小明疑惑不解。经过思考和讨论，他们
猜想，放大镜所成像的大小、正倒，可能与放大镜
（b） 通过放大镜也能看到倒
立的像
以及物体的位置有关。于是，他们决定用实验的方
图4-5-8
法研究这个问题。
材料 制订方案
◆ 光具座（包括导轨及 确定合适焦距的凸透镜；为方便测量物距和像
支架、滑块、标尺、F
平面光源、凸透镜、白 距，光源选定平面光源；为方便比较像的大小，选
屏）（图4-5-9）
用带有标度的白色光屏。
图4-5-9 光具座
保持凸透镜不动，使光源从距离凸透镜较远处
逐渐靠近凸透镜，随之调节光屏到凸透镜的距离，
使光屏上成清晰像。分别测量出成像时的物距和像
距，观察像的大小、正倒。移动光源的过程中，选
取若干个位置，并调整光屏位置，观察成像的情况。
82第4章 光的世界
进行实验、收集证据
提示1
将实验数据填入下表。
焦距标志着透镜对光的折
凸透镜焦距f =_______ cm 射本领。实验中，可以分
以下阶段选取数据进行研
光源到凸透镜 像的情况
究：物体在2倍焦距以
的距离/cm 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像
外；物体在2倍焦距到1
倍焦距之间；物体在1倍
焦距以内。
基于证据得出结论
分析实验数据，总结凸透镜成像的规律。
提示2
实验结论 实像能在光屏上成像。
虚像不能在光屏上成像，
物体到凸透镜 像的情况
但可以通过透镜看到像。
的距离 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像
大于2倍焦距
在2倍焦距和
1倍焦距之间
小于1倍焦距
……
交流与评估
将光源从很远的地方逐渐向凸透镜靠近，观
察在这个过程中，光源经过哪个位置以后，所成
实像由缩小变成放大，经过哪个位置以后由实像
变成虚像。
向同学陈述实验结论，共同讨论交流。
透镜成什么像，取决于 A
(cid:9810)(cid:9701)F
物体上各点发出的光经透镜
后的走向。利用图4-5-10的
A
作图方式，我们也能探究出
凸透镜成像的规律。
图4-5-10 用几束光探究凸透镜成像的规律
83物理 八年级上册
凸透镜成像规律的应用
凸透镜的成像规律是设计光学仪器的依据之
一，利用这个规律，人们有许多发明、创造，使我
们的生活更加美好（图4-5-11）。
放大镜就是凸透镜，它
可以将较小的物体“放
大”。放大镜呈现的是物
体正立、放大的虚像。
放大镜的成像原理
照相机的镜头相当于一
个凸透镜，要求被拍物
体成像在相机内感光元
件上。呈现的是物体倒
立、缩小的实像。 照相机的成像原理
投影仪、放映机等投影
设备都有一个相当于凸
透镜的镜头，来自投影
片或数码装置的图像要
求能在远处银幕上呈现
投影仪的成像原理
倒立、放大的实像。
图4-5-11 凸透镜成像规律的应用
讨论交流
实像与虚像
照相机和投影仪所成的像，是光通过凸透
镜后会聚而成的，有光能聚集，所以能用光屏
承接。如果把感光胶片放在像的位置，能记录
所成的像，这种像是实像。
通过放大镜用眼睛看到的像不是由实际光线
会聚成的，在像的位置上没有光能聚集。因此在
像的位置，光屏上不能成像，这种像是虚像。
为什么我们的眼睛能看见虚像，但在光屏上
却接收不到？
84第4章 光的世界
发展空间
制作有透镜的照相机
家庭实验室 请把针孔照相机改成带凸透镜的照相机，使它能照近处的花朵，也能
照远处的景物（图4-5-12）。
凸透镜 半透明纸
图4-5-12 自制有透镜的照相机
1.图4-5-13中，已给出入射光和出射光，请判断盒内的光具，并通过
实验来检验你的结论。
自我评价
（a） （b）
图4-5-13 黑盒问题
2.在森林中旅游，导游提醒你，不要随意丢弃饮料瓶。因为下雨时瓶
内灌了雨水，烈日出来后，可能会引起森林大火。这里面有什么道理？
3.实像能用光屏承接。如果不设光屏，你能不能观察到实像？请用实
验检验你的想法。
4.找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水，把一支铅笔放在玻璃瓶的一
侧，透过玻璃瓶，能看到笔。将笔逐渐远离玻璃瓶，将看到什么现象？
85物理 八年级上册
跨学科实践
6 眼 睛
图4-6-1 眼睛
眼睛是心灵的窗口，你从外界接收的
大部分信息来自视觉（图 4-6-1）。近年
课题 设计一个“护眼行动”
来，青少年视力问题日益成为全社会关
的宣传方案
注的焦点话题。加强青少年近视防控与
我们将完成以下任务：
宣传，刻不容缓。让我们从自身做起，
1.认识眼睛的结构，探究眼
睛成像的原理。 加入“护眼行动”中吧！
2.探究近视眼是怎样形成的。
认识眼睛
3.了解怎样预防近视，怎样
矫正近视眼。 眼睛就是一部活的照相机。观察你
最后，以电子海报、演示文
自制的照相机，说说它是怎样工作的。
稿、情景剧、创新实验等形式将
自制的照相机虽然简单，却
你设计的宣传方案与大家分享。
说明了眼睛是怎样看到物体的。
在我们的眼睛里（图 4-6-2），
睫状肌
也有类似透镜的组织——角膜
角膜 玻璃体 和晶状体，能把来自我们眼前
物体的光会聚到视网膜上，形
视网膜
瞳孔 成一个倒立的像。视网膜上有
130 多万个视觉细胞，它们把
晶状体
感受到的光的信息通过视神经
通往大脑的神经 传递给大脑，这些信息被大脑
处理后，就看到了一个正立的
图4-6-2 人眼睛的主要结构
86第4章 光的世界
物体。
自制照相机的镜头是可以前后移动的，以便使
像能清晰地成在底片上。但是，人眼的视网膜和晶
状体的位置是固定的（图 4-6-3）。对于人眼系统，
在物距变化时，怎样才能保证像距不变，仍在视网
膜上成清晰的像呢？
图4-6-3 眼睛的成像
我们的眼睛有一套精巧的变焦系统，眼睛里的
睫状肌牵拉晶状体，会改变晶状体的形状。这样，
当你登山远眺时，睫状肌放松，晶状体变薄，使远 看远处的物体
处的风景清晰地映在你的视网膜上；当你看书写字
时，睫状肌收缩，晶状体变厚，使文字的像也恰好
落在你的视网膜上（图4-6-4）。
看近处的物体
睫状肌调节晶状体的焦距有一定限度。正常眼
图4-6-4 正常的眼睛
睛可以成像的最远点称为远点；最近点称为近点，
距眼睛约为10 cm～20 cm。正常人观察近处物体
最清晰而又不疲劳的距离大约是25 cm，称为明视
距离。
探究近视眼的成因
我们接收的外界信息，主要通过眼睛。眼睛近
视是件很苦恼的事。如果不戴眼镜，那只能看清近
处的物体，看不清远处的物体。近视眼（nearsigh-
tedness）究竟是怎么回事呢？
87物理 八年级上册
实验探究
模拟近视眼
如图4-6-5所示，把凸透镜看作是近
视眼的晶状体。把近视眼镜放在蜡烛和凸
透镜中间，相当于给眼睛戴上了近视眼镜。
材料
◆ 近视眼镜
◆ 凸透镜
◆ 光屏
◆ 蜡烛
图4-6-5 研究近视
移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，标出光屏的位置，相当于近视
眼的视网膜位置。拿开眼镜，屏上的像有什么变化？这时屏上的像就是近视
眼患者不戴眼镜时看到的物体的情形。
再移动光屏的位置，使像变清晰，标出光屏的位置，这表示近视眼实际
成像的位置。
想一想，为什么近视眼看远处的物体会模糊？近视眼镜是凸透镜，还是
凹透镜?用什么办法验证？
由上述实验可知，近视眼在观察远处物体时，物体通过晶状体所成的像落
在了视网膜的前方。在近视眼前加一个焦距合适的凹透镜，能改善物体在视网
膜上的成像情况（图4-6-6）。
远视眼只能看清远处的物
体，看不清近处的物体。形成远
视眼的原因是物体通过晶状体所
(cid:2510)(cid:3691)(cid:4357) (cid:4602)(cid:3691)(cid:4357)
成的像落在了视网膜的后方。想
想看，远视眼镜应该是凸透镜还
(cid:2510)(cid:3691)(cid:4357)(cid:1702)(cid:1753)(cid:2476) (cid:4602)(cid:3691)(cid:4357)(cid:1702)(cid:1753)(cid:2476)
是凹透镜？
图4-6-6 近视眼、远视眼及其调节
青少年正处于身体的发育阶
段，如果长时间看近处的物体，睫状肌长时间处于紧张状态，就会减弱它的弹
性，使它对晶状体的调节能力减退。当看远处物体时，睫状肌不能完全放松，
使晶状体过厚，远处物体成的像在视网膜前，看到的就是模糊的像。继续下
88第4章 光的世界
去，眼睛为了适应将近处的物体清晰成像，眼球会从正常情况下的圆形慢慢变
扁，成为椭球形，最后可能发展成高度近视。
长时间、近距离、不间断用眼，是眼睛近视的主要原因。当你长时间看
书、写字时眼睛不舒服了，这是在告诉你，睫状肌疲劳了，应该休息了！这
时，你应该眺望远处，或做一做眼保健操。
调 查
了解配置眼镜的过程
佩戴合适的眼镜是矫正视力的常见方法（图
4-6-7）。眼镜的规格通常用“度”表示，其数值等
于焦距（单位：m）倒数的 100 倍。走访有关的眼
科医生、专家，调查怎样检查视力，怎样配置合适
度数的眼镜，佩戴眼镜时应该注意哪些事项。
图4-6-7 验光
护眼行动
为了保护我们的眼睛，为了使更多青少年了解眼睛的重要性，为了人们能
选择健康的用眼方式，通过调查、查阅书籍和网络，说明以下问题。
（1）哪些不良习惯会导致近视？
（2）近视会对生活和学习造成哪些影响？
（3） 在我国教育部、国家卫生健康委员会等八部门联合印发的《综合防控
儿童青少年近视实施方案》中提出了哪些爱眼、护眼措施？
调 查
近视的影响因素
说明：
设计调查表，统计全班同学的近视情况。调查
◆调查过程中，
近视的影响因素，例如性别因素、坐姿是否正确、
请尊重同学的隐私
是否按要求做眼保健操、每天的户外活动时间等。 ◆近视率为近视
人数占总人数的百分
人数 坐姿正确 ……
数。计算方法为：
男生
近视人数
近视率 = ×100 %
女生 总人数
89物理 八年级上册
每年6月6日为“全国爱眼日”（图4-6-8），
根据学到的知识和调查结果，请以“护眼行动” 为
主题制订一个宣传方案，从物理的角度来解释近视
眼是怎样形成的，近视对我们未来的发展有哪些影
响，学习中应该怎样防止近视，对近视眼怎样正确
矫正等问题。
宣传方案可以是制作一期爱眼护眼的电子海
报、手抄报、演示文稿或展板，也可以是表演情景
剧、设计或制作创新实验等。方案做好后请与家人
和同学分享。
图4-6-8 1996年，教育部、团中央、中国残联等12个
部委联合通知，确定每年6月6日为“全国爱眼日”
发展空间
做一个可变焦的照相机
截取3 cm～5 cm长的圆柱筒， 并在筒壁上
家庭实验室
开一个直径0.5 cm的小孔， 将软管的一端插入
小孔， 并用胶密封固定， 另一端接注射器； 将
透明乳胶薄膜套在圆柱筒上， 并用棉线固定；
用注射器往圆柱筒内注满水，使乳胶薄膜凸起
（图4-6-9）。这样，一个用注射器调节焦距的 图4-6-9 可变焦的凸透镜
凸透镜就做好了。
请用这个可变焦透镜把你制作的照相机改装成一个可变焦的照相机。
1.怎样用实验验证某同学的近视镜是凸透镜还是凹透镜？请写出探
究的过程及结论。
自我评价
2.某同学写作业时眼睛离书本太近，这会导致他近视还是远视？需
佩戴合适的凸透镜还是凹透镜？请你给这位同学提出健康用眼的建议。
90第4章 光的世界
7 通过透镜看世界
图4-7-1 观天
望远镜
1608年，一个偶然的机会，两个孩子把两个
透镜组合在一起，观看远处建筑的风标。哇！远处
的风标好像就在眼前！伽利略得知这个消息，激动
不已，经过精心设计，制作了一架能放大 32倍的
望远镜（telescope）。
伽利略将望远镜指向太空，首次看到了月球上
的环形山、木星的4颗卫星、太阳黑子，以及茫茫
银河中的点点繁星，成为第一个用望远镜观测星空
的人（图4-7-2）。
图4-7-2 1609年， 伽 利 略
动手做 发明了望远镜，开启了天文
学的新篇章
做一架望远镜
你一定很想拥有一架望远镜吧！那就自己动
世界上一些伟大
手做一架：取两个焦距不同的凸透镜，通过两
的发明往往是由偶然
个透镜观察远处的物体（图 4-7-3）。调整两个
事件开始的，但偶然
透镜间的距离，你能看清远处的物体吗？如果 事件只有碰到了有心
人，才能成为伟大发
不能，将两个透镜的位置对调，再调整两个透
明的开端。
镜间的距离，有什么发现？
91物理 八年级上册
用一个凸透镜和一
个凹透镜，你能做一架
望远镜吗？试试看。
不能用望远镜直接
观看太阳，否则有导致
眼睛失明的危险！ 图4-7-3 做一架望远镜
虽然我们的眼睛观察范围有限，但我们有智
慧的头脑，能制造各种仪器，扩展视野，接收来
自宇宙更深处的信息（图 4-7-4、图 4-7-5）。400
多年来，望远镜不断得到完善，人类发现了一个
又一个的新天体，为天文学开辟了一系列新的研
究领域。
图4-7-4 牛顿1668年发明
的反射望远镜，是天文台常
欣赏：展望遥远的宇宙空间
用的望远镜类型
图4-7-5 天文爱好者常用的
望远镜是依据开普勒1610 年
的设计制成的
图4-7-6 韦布望远镜拍摄的 图4-7-7 哈勃望远镜拍摄的宇
深空宇宙彩色图像 宙场景——“创生之柱”，天文
学家认为恒星正是在这些柱中
形成
92第4章 光的世界
显微镜
在学校实验室、医院、科研机构里，经常可
以见到显微镜（microscope），它是用来观察细微
物体及物体的精细结构的仪器（图4-7-8）。
动手做
做一台显微镜
一个凸透镜能放
大物体，能不能用两
图4-7-8 显微镜
个透镜把物体放得更
大呢？这是个不错的
想法。用两个焦距不
同的凸透镜来试一试
吧（图4-7-9）。 图4-7-9 “哇!我看到的苍蝇
就像足球那么大！”
早在1665年，胡克（R.Hooke，1635—1703）
就是这样做的。显微镜的发明，使人们发现了微
小世界的奥秘，看到了微生物和细胞，引发了医
学和生物学的划时代革命。
欣赏：奇异的微观世界
图4-7-10 显微镜下的细胞 图4-7-11 用显微镜观察到 图4-7-12 这片“森林”是
的空气中的尘埃 显微镜下西瓜表皮上的绒毛
93物理 八年级上册
8 走进彩色世界
图4-8-1 雨后的彩虹
光的色散
雨过天晴，阳光明媚，天际挂着一条美丽的彩虹。
老师给同学们讲起了牛顿的故事……
老师：1666年1月，在一个阳光充足的午后，牛
顿先把门窗遮得严严实实，只在窗户上留了一个小孔，
让一束太阳光透射进来。然后，他用手中的三棱镜对准
这道光束。奇迹出现了：对面墙壁上出现了一条按红、
橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序排列的彩色光带。
牛顿猜想，白色的太阳光是由各种颜色的光混合
而成的。光通过三棱镜发生折射，不同色光改变方向
的程度不同，于是白
光就分散成各种颜色
的光。如果这样，那
些彩色光混合，就一
定能变成白光。
为了验证这一猜
想，牛顿让一束白色
的太阳光通过一个三
棱镜，白光分解成彩
图4-8-2 1666年，牛顿做了著名的日光色散实验
色光束（图 4-8-2）。
94第4章 光的世界
再将所有彩色的光通过一个凸透镜，在透镜后面用一
张白纸板截住从透镜射出的光，将白纸板调到适当位
置，观察到彩色光束果然复合成了白光（图 4-8-3）。
牛顿的猜想得到了完美的验证。
色光 白光 色光
阳光
（白光）
凸透镜
三棱镜
图4-8-3 牛顿所描述的色光合成白光实验
可见，白色的太阳光是由多种色光混合而成的。白
光被分解成多种色光的现象叫作光的色散（dispersion），
这些色光排列成的光带叫作光谱（spectrum）。光谱不
仅能反映光的瑰丽，还是人类获得遥远天体信息及原子
内部信息的主要途径。
图4-8-4 太阳光谱
数字实验
计算机里的色光混合实验
计算机里的画图工具的调色板中，
有“红色”“绿色”“蓝色”三个表示光
强弱的数据块，能在 0～255 范围内变
化（图 4-8-5）。在“编辑颜色”中，可
以观察这三种色光混合后的情况。试一
试，调出你想象中的颜色。
图4-8-5 计算机画图工具里的调色板
95物理 八年级上册
光的三原色
小聪：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，光的颜
色只有这七种吗？
小明：不，在计算机的“颜料盒”里就有很多
种颜色。
图4-8-6 色光的三原色
老师：在计算机上，你可以调出成千上万种
颜色。“调色板”里面有红、绿、蓝三个选项，
分别调整它们的数值，就可以组合出你想要的色
彩，这三种颜色叫作色光的三原色（three primary
colors）（图 4-8-6）。
图4-8-7 电视画面的颜色是 老师：三原色理论在我们生活中已经被广泛
由红、绿、蓝三种颜色的光
应用，彩色电影、彩色电视、彩色照相都应用了
点组成的
三原色理论（图 4-8-7）。
小聪：我用放大镜看过彩色电视机的屏幕，
里面都是红、绿、蓝三种颜色的光点。电视屏幕
上的各种艳丽色彩是由红、绿、蓝三种颜色按不
同强度组合成的。
老师：在我们眼睛的视网膜上，有两种感光
图4-8-8 在眼睛的视网膜上
细胞—视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞是颜色
有红、绿、蓝三种视锥细胞
视觉的感应器，视锥细胞分为三种，它们分别对
红、绿、蓝三种颜色最为敏感（图 4-8-8）。
小明：这太神奇了！
活 动
制造彩色的影子
如图4-8-9所示，将红光、绿光和蓝光三束
光射到白色墙上的同一区域，观察这三种色光混
合的结果。
用手挡住三种色光中的一种，观察你的手影；
图4-8-9 制造彩色的影子
96第4章 光的世界
用手挡住三种色光中的两种，观察你的手影；
用手挡住三种色光，观察你的手影。
应用色光的三原色，解释你观察到的现象。
老师：生活中的色彩都与光联系在一起，光
是我们生活的“化妆师”。这学期期末我们会开
一个联欢会，请同学们到时为联欢会设计一套晚
会灯光。
知识要点
1. 光在同种均匀介质中沿直线传播。光在真空中传播的速度为2.997 92×108 m/s，
光在各种介质中的速度都比在真空中的速度小。
2. 光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线、入射光
线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。
3. 物体对光的反射分镜面反射和漫反射两类。漫反射使我们从不同方向都能看到
物体。
4. 平面镜所成的像是虚像；像与物体的大小相等；像到平面镜的距离等于物体到
平面镜的距离。
5. 光的折射特点：折射光线与入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光
线分居法线的两侧；光从空气斜射入玻璃或其他介质中时，折射光线靠近法线偏
折，折射角小于入射角；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。
6. 透镜分凸透镜和凹透镜。光从空气射入透镜时，凸透镜对光有会聚作用；凹透
镜对光有发散作用。利用透镜成像，可以制作照相机、投影仪、放大镜、望远镜、
显微镜等光学仪器。人眼相当于一个可自动调节焦距的照相机。
7. 凸透镜成像的规律：当物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，通过透镜将成倒
立缩小的实像；当距离在2倍焦距和1倍焦距之间时，成倒立放大的实像；当距
离小于1倍焦距时，将成正立放大的虚像。
8. 红、绿、蓝叫作色光的三原色，利用这三种色光可以混合出各种色光。
97物理 八年级上册
本章复习题
1. 我国很多成语里包含了丰富的光学知 上放一个光屏，调整镜子角度和光屏的位
识。以下成语分别包含什么光学知识？ 置，在光屏上就可看到彩色光带。请解释
①形影不离 ②一叶障目 ③杯弓蛇影 其原因。
④镜花水月 ⑤海市蜃楼 ⑥长虹饮涧 (cid:12888) (cid:13263)
2. 站在穿衣镜前，伸出右手，可以发现镜
中的“你”左右颠倒；当站在河岸边时，
发现对岸的树木在水中的像是上下颠倒 (cid:19296)(cid:1654)
的。请解释这种现象。
3. 如图所示，是一个三棱镜，将一束激
(cid:19081)(cid:4221)
光射向它的侧面，这束光通过三棱镜后
(cid:8545)
会向什么方向偏折射出？
（第6题图）
7. 在天宫课堂中，航天员王亚平制作了一
个水球，透过水球可以看到她倒立、缩小
的像，这个像位于（ ）
（第3题图）
4.《渡荆门送别》是诗人李白的千古名
篇。“月下飞天镜，云生结海楼”描述了
诗人乘船看到的壮丽景象：月影好似天上
飞来的明镜，天空中的云层变幻无穷，幻
化出海市蜃楼般的奇观。这其中包含哪些
（ 第7题图）
光学知识？
A. 王亚平与水球之间
5. 图4-5-11展示了照相机的成像原理。
B. 水球内部
用照相机拍照时，在拍摄远景或近景时，
C. 拍摄相机的胶片上
镜头分别应该如何调节才能使像更清楚？
D. 水球与拍摄相机之间
6. 如图所示，将一个镜子倾斜放在水中，
让太阳光透过水照在镜子上，在反射光路
98第5章 物态变化
第 5 章
物态变化
温暖的阳光里，冰
能化成潺潺的流水，水能
变成看不见的水蒸气。物
质由一种状态变为另一种
状态的过程，叫作物态变
化。我们生活的世界里不
断地发生着物态变化。
◆ 物态变化与温度
◆ 熔化和凝固
◆ 汽化和液化
◆ 升华和凝华
◆ 跨学科实践：地球上的水循环
99物理 八年级上册
1 物态变化与温度
图5-1-1 冰雪世界
人类对物态变化的认识是从水开始的。雨、雪、
冰、霜是自然界描绘的一幅幅壮丽景象（图5-1-1），
也是大自然在向我们讲述水的物态变化……
认识水的物态变化
观 察
材料 制造云和雨 冰
◆ 烧杯
◆ 湿沙 在一只大烧杯里铺一层饱
◆ 酒精灯
含水分的湿沙，杯口盖一个金
◆ 冰块
◆ 金属皿 属皿，在金属皿里放些冰块
◆ 三脚架
◆ 陶土网 （图5-1-2）。给烧杯加热，观察
烧杯中出现的各种现象。
图5-1-2
冰、水、水蒸气是水的三种状态。水很容易从
一种状态转化为另一种状态。像这样，物质各种状
态间的变化叫作物态变化。
海洋或陆地上的水蒸发到空气中变成了水蒸
图5-1-3 云是由小水滴或小冰 气，水蒸气在高空遇冷会凝结成小水珠或小冰晶，
晶组成的，其形状千姿百态。 形成雨或雪。在寒冷的冬天，水能结成冰，空气中
在北方寒冷的冬天，你呼出的
的水蒸气能直接变成小冰粒挂在树梢上，形成霜。
每口气都是一朵小小的白云
100第5章 物态变化
温暖的阳光下，冰能化成水，冰也能直接变成水蒸
气。水在固态、液态和气态之间的转化，使大自然
气象万千。
温度计
活 动
感受冷与热
如图5-1-4所示，先把两手分别放入热水
和冷水中。过一会儿，再把两手同时放入温水
中，说出两只手对温水的感觉。
图5-1-4 冷与热
物体的冷热程度用温度（temperature）
表示。水处于什么状态，温度是重要因素。
测量温度需要用到温度计（thermometer）。
1593 年，伽利略利用空气热胀冷缩，发
明了验温器（图 5-1-5），开启了计温学
的发展。
家庭和物理实验室常用的温度计是利
图5-1-5 伽利略发明的
(cid:269)
用汞、酒精或煤油等液体的热胀冷缩性质 验温器
制成的。温度计的刻度常以摄氏度来标
注，符号是℃。摄氏度是这样规定的：在
一个标准大气压下，冰水混合物的温度是
0 ℃，沸水的温度是100 ℃；0 ℃和100 ℃之
间分成100等份，每一等份是1 ℃。此规定
保证了温度量值的统一和准确，是制作、
标定温度计的标准。根据不同的测量需
求，应用测温物质的性质，人们制作了多
实验室数字 体温计 家用寒暑表 红液温度计
种形式的温度计（图5-1-6、图 5-1-7）。
温度传感器
图5-1-6 常用的几种温度计
101物理 八年级上册
我们生活的世界里，不同的状态下物体的温度
差异是很大的。图 5-1-8所示是一些常见情况的温
度值。
太阳表面约6 000 ℃
铁的熔点1 535 ℃
图5-1-7 琽梹㣺箽頓䉠瓡嫳
暞獼䑱馟䲗桪蠨贛瓡杴價崲掋
煤气火焰约1 100 ℃
铅的熔点328 ℃
一个标准
地球表面
大气压下
自然界的
的冰水混
最低温度
合物0 ℃
-89 ℃ 木头的燃点约250 ℃
纸的燃点约130 ℃
一个标准大气压下的沸水100 ℃
绝对零度 人的正常体
-273.15 ℃ 温约37 ℃
图5-1-8 婞㖄菗瓡嫳懶
测量温度
怎样正确地使用红液温度计呢？阅读实验室红
液温度计说明书，对照实验室温度计，描述它的构
造，认识它的量程和分度值，学习使用方法。
红液温度计说明书
用途：测量气体或液体的温度。
结构与性能：红液温度计由带有刻度均匀分布的毛细管的玻璃棒、测温液体（汞、
酒精或煤油）、测温泡、刻度标尺、调整腔组成（图5-1-9）。
量程为-20 ℃～100 ℃，分度值为1 ℃。
使用方法：
1.使用前，应观察温度计的量程和分度值，估计被测物体的温度是否在量程内。
102
(cid:270)
图5-1-9第5章 物态变化
2.测量时，应使温度计的测
温泡全部浸入被测物体中。测量 (cid:269)
容器中的液体时，测温泡不能接
触容器底或容器壁，不能用温度
计搅拌液体［图5-1-10（a）］。
3.读数时，温度计不能离
开被测物体，待温度计的示数
稳定后再读数。注意视线应与
（ a）测量时测温泡不要 （ b）视线与液柱上表面相平
温度计液柱的上表面相平［图 碰到容器底或容器壁
5-1-10（b）］。
图5-1-10 使用温度计的注意事项
实验探究
用温度计测量温度
1. 观察红液温度计，它的测量范围及分度值各是多少？
材料
2. 分别倒一杯冷水、温水和热水，将你的手指放入 ◆ 烧杯
◆ 红液温度计
水中或用手触碰杯壁，估计水的温度，再用温度计实际 ◆ 体温计
测量。比较你的估计值和实际测量值。
实验数据记录表
冷水 温水 热水
估测温度/℃
实测温度/℃
3.仔细观察体温计，它的测量范围及分度值各是多少？
尝试测量自己的体温，测量值是_____℃。
103物理 八年级上册
发展空间
测量家庭电冰箱内温度分布
家庭实验室 家庭电冰箱有冷藏室和冷冻室（图5-1-11），
那么冰箱内的温度是怎样分布的呢？制订测量方
案，绘制电冰箱内部温度分布图，并通过查阅书
籍、网络调查等方式了解各类食物的保鲜方法，
制订家庭熟食、蔬菜和水果的摆放方案。
图5-1-11 家庭电冰箱
1.自然界中的云、雨、露、霜、雪、雹各是什么状态？
2.冬天，北方的屋檐下会形成一条条的冰锥，想一想它们是怎样形成的。
自我评价
3.夏天，从冰箱中取出饮料瓶，过几分钟可观察到瓶子表面有小水
珠，擦干后很快又形成了。你能解释这种现象吗?
汞体温计的结构
走向社会 汞体温计有一个奇妙结构。体温计玻璃泡上方有一段非常细
的缩口。测体温时玻璃泡内的汞膨胀通过缩口进到毛细管里；当
体温计离开人体时，汞变冷收缩，汞柱来不及退回玻璃泡，在缩
口处断开（图 5-1-12）。所以，体温计可以离开人体后读数。再
次测量前，需用力甩动体温计，使毛细管里的汞再回到玻璃泡
里。这种结构也用于气象站测量每天最高气温的最高温度计中。
图5-1-12 汞体温计结构
汞体温计于 1852年发明，在全世界已广泛使用了 170多
年。但是，汞具有很强的毒性，汞体温计易碎造成汞污染。自
2026年1月1日起，我国禁止生产含汞体温计和含汞血压计。
104第5章 物态变化
2 熔化和凝固
图5-2-1 各种形状的雪花
雪花形状各异（图 5-2-1），你也许会发现，每
片雪花都有六个角。在放大镜下，你会有更惊奇的
发现：每片雪花都由六角形小冰粒组成！
认识晶体
还有许多类似雪花这样有规则结构的固体，如食
盐、糖、海波、许多矿石和各种金属等（图5-2-2）。
这些固体都属于晶体（crystal）。
钼铅矿 石英 巴西石 岩盐 黄铁矿
图5-2-2 美丽的晶体
玻璃也是固体，但压碎后的碎块却没有像晶
体那样的规则形状。像玻璃这样的固体还有松
香、蜂蜡、沥青等，它们都是非晶体（amorphous
matter）。
105物理 八年级上册
固体的熔化
冰能化成水，水能结成冰。铜锭在高温下能熔
化成铜水，倒进模具中冷却，浇铸成各种形状；玻
璃管在高温下能被工艺师吹拉成漂亮的工艺品。
物理学中，物质由固态变为液态的过程叫作
熔化（melting），由液态变为固态的过程叫作凝固
（solidification）。
实验探究
固体熔化过程的规律
晶体和非晶体的熔化有什么不同的规律呢？
◎ 提出问题
我们选择冰、海波、蜂蜡、松香等材料，分成
若干组，每组选取一种晶体和非晶体，分别用图
5-2-3所示的装置进行实验探究。
实验前，需思考：怎样让被加
◎ 制订方案
热物质受热均匀，慢慢熔化？如何
使温度计的测温泡与待测物质充分
接触， 并能准确测量它们熔化时的
温度？在熔化过程中需要观测记录
哪些数据和现象？
图5-2-3
小聪的实验片段
小聪把-5 ℃左右的碎冰放入试管，把温度计
插在碎冰中，再把试管放在30 ℃左右的温水中加
材料
◆ 温度计
热。每隔30 s记录一次温度，填入下面的表格中。
◆ 秒表
◆ 试管 很快，冰开始熔化了……
◆ 烧杯
◆ 铁架台 当心火灾 冰的熔化过程
◆ 酒精灯 时间/min
◆ 陶土网
温度/℃
◆ 水、冰、海波、蜂蜡、
状态
松香等
106第5章 物态变化
小聪的实验片段
“冰里温度计的液柱怎么不动了，是不是
坏了？”小聪惊叫。
◎ 收集证据
“我的温度计的液柱也不动了！”其他同学
也感到疑惑。
不同组选用了不同的材料，每组都得到了晶
体与非晶体的数据。怎么比较？有没有一个直观
的办法？
图像能直观、形象地表示一个量随另一个量变
化的过程。通过比较图像的形状就能总结出晶体和
非晶体熔化过程的区别。
在方格纸上画一条横轴表示时间，画一条纵
轴表示温度（图 5-2-4）。对应每一组加热时间和
◎ 处理数据
温度值，在方格纸上确定一点。这样，在方格纸
上可以描出一个个的点，然后用平滑曲线把这些
点连接起来，便描绘出了物体的熔化曲线。
温度/℃ 温度/℃
0 时间/min 0 时间/min
晶体熔化曲线 非晶体熔化曲线
图5-2-4 “温度—时间”图像
将我们测得的数据和画出的曲线同其他小组进
◎ 交流解释
行交流，总结晶体和非晶体在熔化前、熔化中和熔
得出结论
化后三个阶段的温度变化特点。
107物理 八年级上册
如图5-2-5所示，用温度传感器与计算机组成
数字化实验系统，计算机可实时描绘出被测物质的
温度—时间变化曲线（图5-2-6）。
(cid:9046)(cid:5075)(cid:1101)(cid:5708)(cid:2965)
温度/℃
7
6
5 D
4
3 冰吸热 水吸热
2 熔化 升温
1 B C
0 1 2 3 4 5 6 时间/min
-1
-2 冰吸热
-3 A 升温
-4
图5-2-5 图5-2-6 銻菗窐僉楧鉳䲓㝧豨槙銙艷䲔
实验表明：晶体在熔化过程中，要不断_______ 热量，温度_______ 。
晶体熔化（图5-2-7）时的温度叫作熔点（melting
point）。不同的晶体有不同的熔点。
图5-2-7 梹贛髯詳啣驊榐㖇綉菗揁興䲗煐髟詳啣饌霘╳颕姶菗
↖榐縛鎆䈕㮞挄詐┝擇禔柣䲗詳啣挄詐菗婰嫳獼僿┝尲瓡嫳㥻
僴䚰柣䲗榐慚詳啣挄詐菗婰嫳僿訝憮帶靤裷嗈菗↖榐縛鎆䲗窐
僉圑孼剅貶
108第5章 物态变化
一些物质的熔点（在标准大气压下）单位：℃
䁸 3 410 䂬 1 083 䃱 232 ↖嵏脺驉 -95
蛷 2 300 㶠 1 064 蜭 113 ↖嵏㴡躤 -117
鉟䂑 1 535 䄆 769 珨狵 48 ↖嵏燗 -210
䁲 1 515 䂭 660 銻 0 ↖嵏燌 -218
磜䃈䂑 1 177 䂕 328 ↖嵏燡䃆 -38.8 ↖嵏燆 -259
(cid:9045)(cid:5074)(cid:1100)(cid:5707)(cid:2964)
非晶体的熔化过程与晶体不同，随着温度的逐
渐升高，由硬变软，然后逐渐变成液体，没有固定
的熔化温度。
液体的凝固
把一个温度传感器固定在一小杯水上方（图
5-2-8），打开温度传感器的自动采集和存储开关，
图5-2-8 燡菗渦↖嘄䙤
一起放入电冰箱冷冻，使水凝固成冰。温度传感器
温度/℃
能自动采集、记录凝固过程的数据，然后在计算机
7
6
中画出凝固过程的曲线，如图5-2-9所示。对照冰 5 A
4
的熔化曲线，你能分析并描述液体凝固的过程吗？ 3
2
1 B C
0 1 2 3 4 5 6 时间/min
液体凝固是一个放热过程。液体凝固形成晶体
-1
-2
时的温度叫作凝固点（solidifying point），同种物 -3
-4 D
质的凝固点和熔点相同。
图5-2-9 燡菗渦↖楧鉳䲓㝧
豨槙銙艷䲔
讨论交流
火山爆发后
突然间，炽热的熔岩从火山口喷出，像炼钢炉里流出的钢水一样流淌，这
就是火山爆发。
岩浆是多种成分组成的液体，在流淌过程中温度不断降低，按下列顺序，
在火山口周围形成具有层理构造的矿物：橄榄石—辉石—角闪石—黑云母—正长
石—白云母—石英。对火山周围矿物的熔点高低与分布的关系，你有什么推测？
请和同学进行讨论。
109物理 八年级上册
发展空间
应用电冰箱进行速冻实验
家庭实验室 蔬菜速冻是以低温速冻方式保存蔬菜的加工方法。通过速冻，使蔬
菜中的液态水形成冰晶，在不加防腐剂和添加剂的情况下，较大程度地抑
制微生物的生长繁殖和酶的活性，保持蔬菜原有的色泽、风味和各种营养
素，使蔬菜得以长期保存。
不同种类蔬菜形成冰晶的温度不同，不同蔬菜速冻保鲜的工艺流程也
有差异。请通过阅读食品加工方面的书籍或借助网络搜索，了解蔬菜速冻工
艺，并和父母一起制作一份速冻蔬菜。
1.在通常情况下，冰水共存时的温度是
多少？这时的状态对应熔化曲线（图5-2-6） 温度/℃
自我评价
中的哪一段？
2.图5-2-10是某种物质熔化时温度随时
间变化的图线。请根据图中的曲线判断这种
物质是晶体还是非晶体。
时间/min
3.小明从冰箱里取出一根冰棍，打开包
图5-2-10
装后立刻用舌头舔冰棍，舌头就被“粘”在冰
棍上了，这是为什么？
4.橘农们常常在霜冻来临前给橘子树喷水，避免由于温度下降而冻坏
橘子。这些措施有什么道理？
太空材料
物理在线 在太空中，把要合成的各种材料放进
特制的太空炉（图5-2-11），对材料加温使
其熔化，再降温变成固体，然后随卫星或
飞船返回地球。这样加工成的材料，叫作
太空材料。有关太空材料的更多内容，请 图5-2-11 “天宫二号”空间实
验室里面的综合材料实验炉
查询互联网进行了解。
110第5章 物态变化
3 汽化和液化
图5-3-1 珨䌳鞔菗餅槓
从液体到气体
水开了（图5-3-2）！
看，大量气泡在水中生成、上升、变大，到水
面破裂开来。水沸腾了！
物质由液态变为气态的过程叫作汽化（vapori-
zation）。沸腾（boiling）是液体内部和表面同时发
生的剧烈汽化现象。
图5-3-2 燡孼貶
材料
◆ 温度计
◆ 秒表
实验探究
◆ 烧杯
◆ 铁架台
水沸腾前后温度变化的特点
◆ 酒精灯
水在什么情况下会沸腾？水沸腾时有什么特点？
◆ 陶土网
◆ 水
水沸腾后继续加热，是不是温度会越来越高呢？ ◆ 纸盖
按图5-3-3组装仪器，将水加热。当水温接近
80 ℃时，每隔30 s记录一次水的温度，填入记录表。
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 ク
温度/℃
现象
在坐标纸上描出各点，将这些点用平滑曲线
连接起来，即为水沸腾前后温度和时间的关系曲
线。分析水沸腾前后温度变化的特点。 图5-3-3 㖅嚄燡菗犨韎
111物理 八年级上册
温度传感器能感受温度并转换成电信号输入计
算机（图5-3-4）。如图5-3-5所示，用温度传感器与
计算机组成数字化实验系统，可实时描绘出加热水
过程的温度—时间变化曲线。
(cid:9046)(cid:5075)(cid:1101)(cid:5708)(cid:2965)
(cid:4050)(cid:1800)(cid:48)(cid:326)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
(cid:3657)(cid:2392)(cid:48)min
0
图5-3-4 用温度传感器采集 图5-3-5 加热水过程的温度—时间变化曲线（计算机绘制）
水沸腾过程的数据
由描绘的图像可知：加热水的过程中，沸腾
前，水的温度 ；沸腾时，水的温度 。
液体沸腾时的温度叫作沸点（boiling point）。
实验表明，不同物质的沸点不同。
事实上，在任何温度下，液体表面都在以蒸发
一些物质的沸点 （evaporation）的形式从液体表面进行着汽化。洒
（在标准大气压下）单位：℃
了水的地面会变干，就是由于水蒸发，变成了水蒸
液态铁 2 750
气。蒸发和沸腾是汽化的两种方式（图5-3-6）。
液态铅 1 740
汞 357
亚麻仁油 287
甲苯 111
水 100
酒精 78.5
液态氨 -33.5
（a）在液体表面，某些能量 （b）沸腾时，有一些分子由于获
液态氧 -183
较大的分子能克服液体内其 得了足够的能量，摆脱其他分子
液态氮 -196 他分子的束缚而“飞离”液 的束缚，进入液体内部的小气泡
体表面，这就是蒸发 中，从而使小气泡逐渐变大并上
液态氢 -253
升到液面，气泡破裂，其中的水
液态氦 -268.9 蒸气“飞”到空气中
图5-3-6 蒸发和沸腾的分子运动模型
112第5章 物态变化
从气体到液体
图5-3-7 冷玻璃窗上的水滴
物质由气态变为液态的过程叫作液化（lique-
faction）。图5-3-7中，玻璃窗上的水滴就是空气中
水蒸气液化成的水。
在很低的温度下，空气也能变成液体。为了实
现空气的液化，科学家们经历了一百多年的艰难探
索。现代科学技术已经可以把所有的气体液化。
物态变化中的吸热和放热
材料
固体熔化过程中，要不断吸收热量；液体凝固
◆ 温度传感器
◆ 试管、烧瓶、盛水烧杯、
过程中，要不断放出热量。水沸腾时温度不变，那
乳胶导管
么酒精灯所供给的能量跑到哪里去了？ ◆ 铁架台、酒精灯、 陶土网
◆ 水
演示实验
汽化、液化中的吸热和放热
如图5-3-8所示，在大烧瓶和盛水烧杯中 (cid:9046)(cid:5075)(cid:1101)(cid:5708)(cid:2965)
都加入适量的水，加热烧瓶使水沸腾，产生
水蒸气。然后把水蒸气用乳胶导管引到右边
烧杯里的空试管中，水蒸气在试管中遇冷液
化为水。过一段时间，仔细观察盛水烧杯中
水的温度变化，分析、讨论烧瓶中水的汽化
和试管中水蒸气的液化过程中的能量变化。
图5-3-8
113物理 八年级上册
物态变化过程总伴随着能量的变化，液体在汽化过程中 热量，
气体在液化过程中 热量。
液体不仅在沸腾过程中吸热，在蒸发过程中也
吸收热量，可以使液体和它周围的环境温度下降。
电冰箱就是利用这个原理制成的。
海洋中的水，吸热蒸发，形成水蒸气，并带走
大量能量。水蒸气进入大气后，聚集为小液滴或小
图5-3-9 龙卷风是大气能量
不断积累后的急剧释放 冰晶形成云，并释放能量，这是大气能量的一个重
要来源。大气有了充足的能量，就可能形成剧烈的
天气现象，如雷电、暴雨、台风等（图5-3-9）。
发展空间
认识电冰箱的工作原理
家庭实验室 液体蒸发过程吸收热量，使周围环境
温度下降，这正是电冰箱的工作原理。电
蒸发器
冰箱的制冷系统由蒸发器、压缩机、冷凝
器等部分组成（图5-3-10），制冷剂一般
散
为R600a（C H ）。 热
4 10
片
电冰箱的工作循环分为四个过程：
（1）制冷剂在蒸发器中变为蒸气，蒸发吸
冷
凝
热，使冷冻室温度降低。（2）压缩机将制冷 压缩机
器
剂的蒸气压缩，蒸气温度升高。（3）高温、
高压的蒸气进入冷凝器，通过散热装置将热
图5-3-10 电冰箱结构示意图
传给外界空气，蒸气冷却并液化。（4）液化
后的制冷剂通过过滤器和毛细管进入蒸发
器。如此循环，冰箱将持续制冷。
利用蒸发制冷，我们可以自制一个
如图5-3-11所示的简易“冰箱”。水通过
毛巾从铁皮箱上面的水盆渗到下面的水盆
中，毛巾上的水慢慢蒸发，通过铁皮吸收
图5-3-11 简易“冰箱”
箱内的热量，使箱内温度降低。
114第5章 物态变化
1.在荒岛上，探险者用甘蔗酿出了美味的甘蔗酒。如果探险者发现了
一架可用酒精作燃料的飞机，请设计一个从酒中分离出酒精的方法，帮他
自我评价
离开荒岛。
2.减慢水分的蒸发是盆栽花卉管理的关键。请设计一个能减慢水分的
蒸发并给花卉浇水的巧妙方案。
3.炎热的夏日，人从空调房出去眼镜上会起雾；寒冷的冬天，人从户
外进入温暖的室内眼镜上也会起雾。这是为什么？
4.我国新疆的吐鲁番市夏季炎热，常年干旱少雨，自古就有“火洲”
之称。为了减少输水过程中的蒸发和渗漏，当地人们修建了庞大的地下灌
溉工程——坎儿井（图5-3-12）。请分析坎儿井是如何减少水蒸发的。
(cid:15545)(cid:19478)(cid:8544)
(cid:12290)(cid:961) (cid:17734)
(cid:2365)
(cid:3164)(cid:19598)
(cid:1736)
(cid:11566)(cid:11626)(cid:4462)
(cid:6970)(cid:9036) (cid:10844)
(cid:21488)(cid:3147)(cid:4462) (cid:7107)(cid:9036)
图5-3-12 坎儿井原理
热 管
人造卫星在太空中飞行，那里几乎没有空气，向阳面与背阴面之间的
物理在线
温度相差巨大。通过热管可以把高温部分的热量迅速传递到低温部分，使卫
星各部分温度基本均匀，保证设备正常工作。
热管是一根密封的真空金属管，管内衬有一层吸液芯多孔材料，里面
装有酒精或其他液体。当热管的热端受热时，吸液芯里的液体吸收热量，
变成蒸气。蒸气即在管子里
(cid:9753)(cid:12315) (cid:1763)(cid:12315)
跑到冷端，在管壁上遇冷，
放出热量，液化成液态。冷
凝后的液体通过吸液芯，又
回到热端。这一过程会循环
(cid:2404)(cid:8926)(cid:14299)
进行，不断地将热量从热端
带向冷端，所以热管有很强
图5-3-13 热管的原理示意图
的传热本领（图5-3-13）。
115物理 八年级上册
4 升华和凝华
图5-4-1 雾凇
下霜了！初冬的大地披上了白色的纱衣，树
枝上挂满闪着白光的银须，小草变得毛茸茸、亮
材料
◆ 碘锤
晶晶的，在朝阳下反射着点点光芒（图5-4-1）……
◆ 烧杯
◆ 热水
升华现象和凝华现象
演示实验
碘的物态变化
密封的锤形玻璃泡内装有少量固态碘颗粒，
将玻璃泡浸入热水中，如图 5-4-2所示。仔细观
察，碘的状态发生了什么变化？
将锤形玻璃泡从水中取出。仔细观察，冷却
过程中碘的状态发生了什么变化？
图5-4-2 碘的物态变化
物理学中，物质由固态直接变为气态的过程叫
作升华（sublimation），由气态直接变为固态的过
程叫作凝华（deposition）。
实验中，固态的碘直接变成紫色的碘蒸气，
是碘的升华；冷却后从紫色碘蒸气变成碘颗粒，
是碘的凝华。北方的冬天，雪人会一天天变小，
其中就有雪的升华。常见的霜、雾凇和窗户上的
图5-4-3 窗户上的冰花 冰花（图 5-4-3），都是空气中的水蒸气在低温下
116第5章 物态变化
凝华形成的小冰晶。
升华和凝华中的吸热和放热
演示实验
干冰升华
材料
将干冰（固态二氧化碳）放到烧杯中。发生 ◆干冰（取干冰时需戴隔热
手套，使用专用工具，防
了什么现象？烧杯中的“白雾”是怎样形成的？（图
止冻伤！）
◆烧杯
5-4-4）
注意安全
图5-4-4 干冰升华
干冰可以从固态直接升华成无色透明的二氧化
碳气体。干冰在升华过程中大量吸热，周围的温度
快速降低，使周围的水蒸气液化为小水滴，这便是
我们看见的“白雾”（图5-4-5）。
（a）舞台上弥漫的白雾，是干 （b）干冰常用于生物试剂、 （c）飞机在云层中撒入干冰，
冰升华吸热形成的舞台特效 疫苗、标本、医药、食品等 干冰升华吸热，实现人工降雨
产品的低温冷藏运输
图5-4-5 干冰的应用
物质在升华过程中要吸热，在凝华过程中要放
热。这个特点广泛应用于生产和生活实践中。
117物理 八年级上册
发展空间
探究家庭电冰箱内霜的形成
家庭实验室 电冰箱是家庭生活中重要的电器。
如果电冰箱冷冻室门密封不严、开门次
数过多、食物含水量较高或设置的温
度过低等，电冰箱冷冻室会出现结霜现
象，需要我们手动清除（图5-4-6）。
电冰箱结霜的物理过程是怎样的？
图5-4-6 电冰箱内结的霜
如何才能避免或者减少结霜呢?请以电
冰箱内霜的形成和预防为课题，写一篇探究报告，并在家里的电冰箱门上贴
上你的爱心提示。
1.请在图5-4-7中填写各种物态变
气体
化的名称和吸热、放热情况。
自我评价
（ ） （ ）
2.在寒冷的北方，冬天室外冰冻
热 热
的衣服“晾”上几天也能变干。请解释
（ ） （ ）
液体
该现象。 热 热
3.据报道，在新疆罗布泊，一个 （ ） （ ）
热 热
科学考察队看到沙丘上覆盖着一层积
雪，但不一会儿，雪都不见了，沙子
固体
却很干爽，当时的气温约-15 ℃。请
图5-4-7
解释这种现象。
4.二十四节气是我国古代劳动人民智慧的结晶，“白露”和“霜降”
是其中两个重要的节气，你能说明“露”和“霜”是怎么形成的吗？
118第5章 物态变化
跨学科实践
5 地球上的水循环
图5-5-1 从宇宙飞船上看，地球表面大部分是蓝色的海洋，南极
是冰雪覆盖的大陆，蓝色球体的表面飘荡着许多卷曲的白云
水覆盖着地球约71%的表面（图5-5-1）。在地球 45亿年的漫长演化中，
水扮演了一个神奇的角色。没有水，就没有生命，就没有自然界的生机勃
勃，就没有人类的社会文明……
111199物理 八年级上册
多姿多态的水
水是地球上最重要的自然资源，是生命的摇
篮。冰、水、水蒸气是水的三种状态，水可以从一
种状态转化为另一种状态。
调 查
寻找地球上的水
水可以来自大海，可以来自地下，也可以来自天空中的云（图 5-5-2）……
找一找，在我们周围都有哪些水，它们来自哪里？
地点 水的形态 来源
河流 液态 高原冰川、山上泉水、雨雪
河川、湖泊、沼泽等地表水约 大气中，气态的水储量约 水是植物体的组成成分之一，
为3.6×1013 m3。河川水主要 1.29×1013 m3，是形成雨、 植物体的含水量一般为60 %～
来源于大气降水，是淡水资源 雪、雹等降水的来源。地球 80 %，沙漠中仙人掌的含水量
的重要来源 上每年的降水量约2.377 6× 能达到90 %
1014 m3
图5-5-2 地球上的水
120
白洋淀素有“华北明珠”之誉第5章 物态变化
地球上的水循环
图5-5-3 植物叶子的表面有
阳光照射下，海洋、陆地上的水蒸发成水蒸 许多气孔。水蒸气从气孔排
出，进入大气，参与生态系
气，随风流动，升至温度较低的高空，转化成水滴
统的水循环
或冰晶，聚集成一朵朵云，在冷空气的作用下，形
成雨、雪或冰雹，又落回海洋、陆地。如此周而复
始，循环往复。
没有水，就没有生命。植物将土壤中的水输送
到叶面，同时也从土壤中获取生长所需要的养分，
最后通过叶面的蒸腾（图 5-5-3），将水以水蒸气的
形式排放到大气中。动物、植物以多种形式参与了
图5-5-4 人体内的水约占体
生态系统的水循环（图5-5-4）。 重的65%～70%，人的生命
活动靠水来维系
讨论交流
水循环过程
观察图5-5-5水循环过程中的各个阶段，思考下列问题：
1.在哪里有液态的水？在哪里有固态的水？在哪里有气态的水？
2.什么情况下水会从一种物态转化为另一种物态？导致这些变化的因素是
什么？
水蒸气输运
降水 蒸发
蒸腾
蒸发
地表径流
降水
海洋
地下水流
图5-5-5 地球上的水循环示意图
121物理 八年级上册
每年全球海洋和陆地约有 5.77×1014m3 的水
通过蒸发升入空中，或随风流动，或化为朵朵白
云，形成地球上空的水汽输送。云的生消演变是
水汽和大气运动的体现。云的类型是大气稳定性
的反映。根据云底高度，云被分为高云、中云和
低云。从形态来看，云被分为团状的积云、片状
的层云和纤维状的卷云。来自云层的降水，是维
持生命活动的重要水源之一。
活 动
云
云是天气预报的重要内容之一（图5-5-6）。云是怎样形成的？不同形态的
云有什么区别？什么云容易形成降水？通过查阅书籍和网络，或走访气象站专
家，探究这些问题。
假设你是一朵云，你在水循环过程中会有怎样的经历？写一篇科学散文或
画一幅科学漫画来讲述你的故事。
积云 层云 卷云
图5-5-6 云有三种形态
保护水资源
地球总水量约1.386×1018 m3，淡水只占全球水
储量的2.78 %，大部分淡水分布在极地冰川与雪
盖、高山冰川和永久冻土层中，不便于人类直接利
用，因此，水资源是十分珍贵的。
人类的活动在大量消耗水资源的同时，还造
122第5章 物态变化
成了水的污染，加剧了水资源危机。水资源危机不
仅关系到人类的可持续发展，而且关系到人类的生
存。我国是世界上缺水的国家，人均水资源量仅为
世界平均水平的35%，而且我国水资源时空分布极
不均衡。我们每一个人都应该节约用水，保护水资
源（图5-5-7）。习近平总书记提出的“绿水青山就 图5-5-7 国家节水标志，象
征节约用水是保护地球生态
是金山银山”的理念，为我国的可持续发展指明了
的重要举措，人人都应动手
方向。
节约每一滴水
活 动
节约用水，从我做起
调查、统计家庭用水的各种用途，并估算各项用途的用水量，思考在这些
用水环节中可采取哪些节水方法。设计一个家庭节水方案，制作成电子小报、
手抄报或演示文稿，与家人和同学分享、交流。
家庭用水调查表
用途 用水量/m3 节水方法
洗衣
淘米
知知识识要要点点
气
1.物质存在着三种形态，可以发生右图所示
） 汽
的状态变化。
吸
热 ）液 化
（
（ 热 化 吸
2.固体分为晶体和非晶体。晶体有一定的熔 华 放 （ 热
升 （ 放 ）
华 热
点，非晶体没有熔点。 凝 ）
熔化（吸热）
3.汽化有蒸发和沸腾两种方式。
固 液
凝固（放热）
123物理 八年级上册
本本章章复复习习题题
1.江河、湖海、土壤、植物中的水通过 5.很多公共卫生间里装有热风干手器，能
________变为水蒸气；水蒸气随气流运 很快将湿手吹干；家中的电吹风也能很快
动到各处，水蒸气在高空遇冷时，有的 将湿头发吹干。请说明其中的原理。
________成小水滴，有的________成小
冰晶，形成千姿百态的云。云中的小水滴
也会________成小冰晶。云中的小水滴和
小冰晶大到一定程度后，降落到地面上，
这就形成了雨、雪和冰雹。
2.据资料显示，2021年，农业用水为3 644.3
亿立方米，占用水总量的61.5 %，农田 （第5题图）
灌溉水有效利用系数为0.568，就是说
6.我国工程师研究设计了“热棒”，在海
100吨水中，只有56.8吨被利用，其余
拔4 000米以上冻土带修建青藏铁路，解
的都白白流掉了。喷灌和滴灌是常用的
决了夏季冻土融化结构松动的世界难题。
农业节水灌溉方式。查阅资料，了解喷
热棒是密闭了一些液氨的中空长钢棒。
灌和滴灌，分析哪一种方式更节水。
5米埋入地下，地上2米带散热片。氨
3.在小瓶里装满红颜色的水，用带玻璃管 的沸点-33.5 ℃，利用冬季地面严寒可
的塞子将小瓶塞紧，如图所示，这就是一 达-50 ℃，使氨液在地下吸热汽化，升
个简单的自制温度计。如何给其标刻度？
到上面从钢管壁放热降温液化，流回下
面，氨如此循环将路基下面的热量传到地
面，降低冻土温度，扩大冻土层范围，储
存“冷量”，以稳定冻土层夏季的温度，
确保路基稳定。
请描述热棒内氨的物态变化和吸热放热过
程，热棒是夏季还是冬季工作？为什么钢
（第3题图）
管要深埋5米？
4.以下现象分别是什么物态变化，要吸热
还是放热？
（1）晾在室外的湿衣服变干了；
（2）夏天，揭开冰棒包装纸后会看到冰棒
冒“白气”；
（3）冬天，河面上结了一层冰； （第6题图）
（4）严冬的深夜，教室窗玻璃的内表面上
有一层冰花。
124第6章 质量与密度
第 6 章
质量与密度
“铁比木头重。”
这种说法科学吗？要回答这个问题，就要从质量说起。
◆ 质量
◆ 物质的密度
◆ 测量密度
◆ 跨学科实践：密度应用交流会
125物理 八年级上册
1 质 量
图6-1-1 战国时期的天
到超市里买东西，巧克力、盐、洗衣粉等很多
平—木衡和铜环权
物品上都标有质量。超市里的蔬菜、水果大多要通
过称量质量来计算价格（图6-1-2）。
认识质量
自然界中的一切物体都是由物质组成的。物
理学中，物体所含物质的多少叫作质量（mass）。
物体的质量会不会随着它形状的变化、位置
图6-1-2 买水果要称量质量
的移动而发生变化呢？
把一块橡皮泥捏成其他形状后，它的质量没
有改变；一块冰放在杯子中，熔化成水，物态发
生了变化，它的质量没有变化；地球上的物体被
航天员带到太空后，质量没有变化（图6-1-3）。
图6-1-3 太空中的航天员在测质量
126第6章 质量与密度
大量事实说明，物体的质量与物体的形状、
物态及所处的空间位置无关，质量是物体的基本
属性。
在国际单位制中，质量的单位是千克，符号是
kg。它原来等于国际千克原器的质量（图6-1-4）。
常用的质量单位还有吨（t）、克（g）和毫克（mg）
（图6-1-5）。
1 t =103 kg 图6-1-4 在法国巴黎国
1 g =10-3 kg 际计量局保存着铂铱合金
1 mg =10-6 kg 制作的国际千克原器
1042
普朗克常数是物
5x101 6x1024 理学和化学领域的基
1.5x105
单位：千克（kg）
本常数之一。 自2019
1.5x10-1
8x10-5 年5月20日起， 国际单
银河系
9.1x10-31 地球 位制中， 将普朗克常
蓝鲸
人 数的单位以kg·m2·s-1
苹果
电子 大头针 表示， 且将它的固定数
值取为 6.626 070 15×
图6-1-5 宇宙中一些物体的质量量级
10-34， 由此来定义“千
测量质量 克”。
在科学研究及生产、生活中，人们用天平
（balance）和各种秤测量质量。
在实验室里常用托盘天平测量质量。下面是
一种托盘天平的使用说明书，请对照实物，认真阅
读，熟悉它的主要结构，以及调节与使用方法。
托盘天平使用说明书
用途：测量物体的质量。
结构：主要部件如图6-1-6所示。
127物理 八年级上册
该天平附砝码一组：10克（1）、20克 (cid:1908)(cid:1800)(cid:3214)
(cid:4792)(cid:4749)
（2）、50克（1）、100克（2）、200克（1）。 (cid:3904)(cid:3293)(cid:3214)
性能：最大秤量为500克，最小秤量为 (cid:3293)(cid:2202)(cid:2949)(cid:3100)
0.5克。
(cid:6962)(cid:2963)
使用方法：
(cid:4532)(cid:2963) (cid:1364)(cid:1541)
1.把天平放在水平台面上，把游码移到
图6-1-6 天平和砝码
标尺左端的零刻度线处。
2.调节横梁两端的平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时横梁平衡。
3.把被测物体放在左盘里，用镊子向右盘里加（或减）砝码并调节游码在标尺上的
位置，直到横梁恢复平衡。这时右盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值，
就等于被测物体的质量。
保养方法：
1.用天平称量的物体质量不能超过天平的最大秤量。往盘里加减砝码时要用镊子轻
拿轻放。
2.保持天平干燥、清洁。不要把潮湿的物体和化学药品直接放在天平盘里，不要把
砝码弄湿弄脏，以免锈蚀。
注：1.天平的最大秤量是天平能够测量的最大质量。
2.天平的最小秤量是保证天平正确称量的最小质量。
实验探究
用托盘天平测量固体和液体的质量
1.用天平测量一组固体物块的质量
（1）取一组相同体积的铜块、铁块、铝块，用手分别感觉并估测它们的质
量大小。
（2）调节天平：把天平放在水平台面上，取下天平托盘架下的橡胶垫。我
们该怎样判断天平底座是否水平？怎样调节平衡螺母？怎样判断横梁是否平衡？
（3）测量物体的质量：把被测物体放在左盘里，用镊子向右盘里加（或
减）砝码，并适当移动游码，直到横梁恢复平衡。我们应该怎样计算被测物
体的质量？分别测量铜块、铁块、铝块的质量，把得到的数据记录在下面的
表格中。
铜块的质量/kg 铁块的质量/kg 铝块的质量/kg
测量值
128第6章 质量与密度
2. 用天平测量50 mL水的质量
取一烧杯，先测量空杯的质量；在杯中加50 mL水，再次测量烧杯和水的
总质量。
想一想，我们该怎样计算杯中水的质量？把得到的数据记录在下面的表
格中。
空烧杯的质量/kg 烧杯和水的总质量/kg 50 mL水的质量/kg
测量值
在生活、生产和科研中，人们还用下列工具测
量质量（图6-1-7）。
（a） 电子天平 （b） 物理天平 （c） 电子磅秤
图6-1-7 几种常用的测量质量的工具
发展空间
1. 1 kg铁与1 kg棉花相比，
质量大小关系如何？
自我评价
2.请把右侧物体按照质量从
大到小排序（图6-1-8）。
3.请完成下列换算：
（1）2 t = ______ kg；
图6-1-8
（2）50 g = ______ kg。
4.如何快速估测出一堆大头针的数量？请说出你的方法。
129物理 八年级上册
2 物质的密度
图6-2-1 我国制造的大型客
机C919 航空结构材料中，铝合金、钛合金和多种复合
材料占有较大比重，材料轻量化是飞机基本结构材
料的要求（图6-2-1）。
认识密度
铝一定比铁轻吗？要回答这一问题，必须同时
考虑物体的质量和体积。可以选取相同的体积进行
比较，如1 cm3、1 dm3或1 m3等单位体积。
实验探究
材料
◆电子天平（图6-2-2） 1 cm3 物体质量的含义
◆刻度尺
◆长方体组 1.分别用电子天平测量长方体组中大小不同
的物块的质量，用刻度尺测量其尺寸并计算其体
积，填写在下面的表格中。
单位体积的质量
待测物 质量/g 体积/cm3
（/ g/cm3）
铝块1
铝块2
铁块1
铁块2
铜块
开关 校准 去皮
木块
图6-2-2 电子天平上的按键
130第6章 质量与密度
2.分别计算出1 cm3的物块的质量，填在表格中。仔细研究表格中的数
据，你有什么发现？
3.与其他组进行交流，对“ 1 cm3物体质量”的含义提出你的看法。
1 cm3 某种物质的质量即物体的质量与其体积
的比值，反映了这种物质的一种特性。在物理学
中，某种物质组成的物体的质量与其体积之比叫
作这种物质的密度（density）。
如果用ρ表示密度，m表示质量，V表示体
积，计算密度的公式可以写作
m
ρ =
V
密度的单位由质量单位和体积单位组成，国际
单位制中质量的基本单位是kg，体积单位是m3，所
以密度的单位是kg/m3。常用的密度单位还有g/cm3。
每种物质都有一定的密度。为了应用方便，科
学家们测定了各种物质的密度。下面是一些常见物
质的密度表。
常见固体的密度 常见气体的密度
（常温常压下） （0 ℃，一个标准大气压）
物质 密度/(kg/m3) 物质 密度/(kg/m3) 物质 密度/(kg/m3)
铂 21.4×103 铝 2.7×103 二氧化碳 1.98
金 19.3×103 玻璃 (2.4～2.8)×103 氧 1.43
铅 11.3×103 混凝土 2.2×103 空气 1.29
银 10.5×103 冰 0.9×103 一氧化碳 1.25
铜 8.9×103 蜡 0.9×103 氦 0.18
钢、铁 7.9×103 干松木 0.5×103 氢 0.09
常见液体的密度（常温常压下）
物质 密度/(kg/m3) 物质 密度/(kg/m3) 物质 密度/(kg/m3)
水银 13.60×103 纯水 1.00×103 酒精 0.80×103
牛奶 1.03×103 植物油 0.90×103 汽油 0.71×103
海水 1.03×103 柴油 0.85×103 煤油 0.80×103
131物理 八年级上册
密度的应用
密度在工农业生产中有许多应用，如农业生产
中配制盐水选种，食品工业中鉴别牛奶，制造业中
对材料的选择，勘探中估算煤炭、油田的储量等，
都需要根据密度进行计算、选择。
【例题】有一枚2022年北京冬奥会纪念币（图
6-2-3），它的质量为12.9 g，体积为1.45 cm3，请
图6-2-3 2022年北京冬奥会
纪念币 判断这枚纪念币是不是由金制成的。
解 密度是物质的特性，可以通过求出纪念币
的密度ρ来判断它的成分。
m = 12.9 g = 1.29×10 -2 kg
V = 1.45 cm3 = 1.45×10 -6 m3
m 1.29×10 -2 kg
r = = ≈ 8.9 ×103 kg/m3
V 1.45×10 -6 m3
根据密度表可以查得这枚纪念币的主要成分
是铜，不是金。
发展空间
1.找几枚面值5角的硬币，设计实验鉴别它是由什么金属做成的。
2.人的密度跟水差不多，根据你的质量算一算自己的体积有多大。
自我评价
3. 1 m3白矮星物质的质量是105～108 t，1 cm3中子星物质的质量是
107～109 t，而超巨星物质的密度只有水的密度的千分之一，请把上述物质按
照密度由大到小进行排序。
4. 估测你所在的教室里空气的质量有多大，请设计测量方案，写出实
验步骤。
5.甲、乙两个金属块，从外观上很难辨别它们是由什么物质组成的，
现测得它们的体积和质量分别为：（甲）15 cm3，290 g；（乙）5.4 cm3，48 g。
你能鉴别出各物块可能是什么金属吗？
132第6章 质量与密度
3 测量密度
图6-3-1 勘探人员常
密度是物质的一种重要特性。根据密度的大小，人们
利用物质密度鉴别矿
可以鉴别物质；选择密度不同的材料，可以满足不同的需
石种类
要；通过测量密度，可能发现某些新的物质（图6-3-1）。
要测出物质的密度，需要测出物体的质量和体积。质
量可由天平测量，形状规则固体的体积可以用刻度尺测
量、计算，液体的体积可以用量筒测量。
量筒
量筒是测量液体体积的工具。仔细阅读下面的量筒说明
书，学习其使用方法。
量筒使用说明书
一、用途
量筒是按体积定量量取液体的量器。
(cid:38)(cid:89)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:19)(cid:17)(cid:262)
(cid:19)(cid:22)(cid:17)(cid:78)(cid:45)(cid:100)(cid:19)(cid:78)(cid:45)
二、结构与性能 (cid:19)(cid:22)(cid:17)
量筒由圆筒形的透明钠钙玻璃侧壁、玻璃底座、容量刻度组成，圆筒
(cid:19)(cid:17)(cid:17)
容器上端有便于倾倒的具嘴。图6-3-2中量筒的标称容量为250 mL，分度值
(cid:18)(cid:22)(cid:17)
为5 mL。
(cid:18)(cid:17)(cid:17)
三、使用方法
1. 量筒没有“0”刻度，一般起始刻度为总容积的十分之一。 (cid:22)(cid:17)
2. 使用量筒时，应将其放在水平台面上。
3. 注入液体时，可用胶头滴管滴加到所需要的量。待附着在内壁上 图6-3-2 量筒
133物理 八年级上册
的液体流下来，再读数。
4. 读数时，视线应与凹液面的底部或凸液面的顶部在同一水平线。
讨论交流
测量小石块的体积
量筒不仅可以测液体的体积，还可以测量不
规则固体的体积。
(cid:18)(cid:17)(cid:17) (cid:23)(cid:17) (cid:18)(cid:17)(cid:17)
(cid:26)(cid:17) (cid:26)(cid:17) (cid:23)(cid:17)
(cid:25)(cid:17) (cid:22)(cid:17) (cid:25)(cid:17) 我们在量筒中倒入适量的水，并使水面对准
(cid:24)(cid:17) (cid:24)(cid:17) (cid:22)(cid:17)
(cid:23)(cid:17) (cid:23)(cid:17)
(cid:22)(cid:17) (cid:21)(cid:17) (cid:22)(cid:17) 某刻度值，记录此时量筒的示数。然后，用细线
(cid:21)(cid:17) (cid:21)(cid:17)
(cid:20)(cid:17) (cid:20)(cid:17)
拴住小石块，将其轻轻放入量筒并浸没在水中。
(cid:19)(cid:17) (cid:19)(cid:17)
(cid:18)(cid:17) (cid:18)(cid:17)
此时水面升高，再记量筒的示数，两次量筒的示
图6-3-3 用量筒测石块体积
数之差就是小石块的体积。看一看，图6-3-3中
的小石块的体积是多少？
测量固体和液体的密度
实验探究
测量矿石和盐水的密度
常见矿石的密度
（常温常压下） 实验器材：托盘天平、量筒、烧杯、滴管、
物质 密度/(kg/m3)
细线、小石块、水、待测盐水。
煤 (1.2～1.7)×103
实验步骤：
石灰岩 (2.3～3.0)×103
花岗岩 (2.6～2.8)×103 1. 测小石块的密度
黄铜矿 (4.1～4.3)×103 （1）使用托盘天平测量出小石块的质量 m。
黄铁矿 (4.9～5.2)×103
（2）在量筒中倒入适量的水，用滴管加水使水
磁铁矿 (4.8～5.2)×103
赤铁矿 (5.1～5.2)×103 面对准某刻度值V 1 。然后，用细线拴住小石块，
将其轻轻放入量筒并浸没在水中，记录水面所对应
的刻度值V。
2
（3）把以上步骤中测得的数据填入实验数据记
m
录表1中，根据公式 ρ = 计算出小石块的密度。
V
134第6章 质量与密度
实验数据记录表1
蘙㏎暤勝遺燡 蘙㏎縹燡菗嶖 蘙㏎菗贛襆 蘙㏎菗噑嫳
蘙㏎菗㣮㶞m/g
菗贛襆V/mL 贛襆V/mL V/mL ρ䲓/ g·cm-3䲔
1 2
1
2
3
媨〢懶
查阅“常见矿石的密度”表，可以推测出矿石的种类。
2.测食盐水的密度
（1）用盐和水配制一杯盐水，用天平称出它们的质量。
（2）把烧杯中的盐水倒入量筒中一部分，记下量筒中盐水的体积。
（3）称出烧杯和杯中剩下的盐水的质量。
m
（4）把以上步骤中测得的数据填入实验数据记录表2中，根据公式 ρ =
V
计算出盐水的密度。
实验数据记录表2
樢縹葏燡菗㣮㶞 樢縹穎鎬葏燡菗㣮㶞 㶞譿髯葏燡菗㣮㶞 㶞譿髯葏燡菗贛襆 葏燡菗噑嫳
m/g m/g m =䲓m-m䲔/g V/cm3 ρ䲓/ g·cm-3䲔
1 2 1 2
嵳鑜䲪在这个实验中，如何测量蜡块的密度？
发展空间
小明帮妈妈在家自制葡萄酒（注意：未成年人禁止饮酒），利用天平和量
筒测量葡萄酒的密度，部分操作过程如下：
颕惷㞊導 (cid:78)(cid:45)
（1）用天平测得空烧杯的质量是41.6 g。 (cid:22)(cid:17)
（2）取适量的葡萄酒倒入烧杯，用天 (cid:21)(cid:17)
平测量烧杯和葡萄酒的总质量。天平平衡
(cid:20)(cid:17)
时，右盘中砝码及游码的位置如图6-3-4甲 50 g
20 g 10 g
(cid:19)(cid:17)
所示。将烧杯中的葡萄酒全部倒入量筒，如
(cid:18)(cid:17)
图乙所示。根据测量数据，计算出葡萄酒
(cid:17) (cid:18)(cid:1) (cid:19) (cid:20) (cid:21) (cid:22)(cid:1)(cid:72)
的密度是 ______，所测密度值比真实值偏
甲 乙
______（选填“大”或“小”）。
∕6-3-4 嘄䙤撣鮪菗蠨曨
135物理 八年级上册
跨学科实践
4 密度应用交流会
图6-4-1 交流会
同学们！今天各个小组将对密度应用的探究课
题做陈述报告。希望每个小组将你们在课题研究中
遇到的问题和解决方法讲清楚。在每个小组报告探
究结果时，希望其他小组的同学能进行评价，并提
出改进建议，也可以想一想，如果是你做这样的设
计，你将会有什么不同的做法。
报告1 测量浮石的体积
我们在海边找到一块不规则浮石。浮石由
火山喷发后岩浆冷却而成，是具有密集气孔的
玻璃质熔岩（图 6-4-2）。我们的课题是测量这
块浮石的体积。先取一小块类似浮石作样本，
在天平上测量出它的质量是 3 g，然后用量筒测
图6-4-2 浮石 量它的体积，因为浮石吸水，开始没有成功，
后来我们想浮石既然吸水，就先让它吸得足足
的，然后再放到量筒中，测出它的体积是 8.6 cm3。这样，我们测得浮石的密
度是 0.35×103 kg/m3。最后，用电子磅秤测得不规则浮石的质量是 16 kg，根
m
据V = ，计算出这个浮石的体积是4.6×10-2 m3。
ρ
136第6章 质量与密度
报告2 估算人民英雄纪念碑的质量
我们的探究课题是“人民英雄纪念碑的碑心
石有多重”。我们查过资料，人民英雄纪念碑通
高为 37.94 m（图 6-4-3），碑心石长为 14.7 m、
宽为 2.9 m、厚为1.0 m，石材是花岗岩，取自青
岛浮山。我们找到一块花岗岩材料作样本，用天平
和量筒测出样本的质量和体积，计算出它的密度是
2.8×103 kg/m3。然后根据 m = ρV，计算出了人民
英雄纪念碑的碑心石的质量约 1.19×105 kg，也就
图6-4-3 人民英雄纪念碑
是119 t。
报告3 铅球是铅做的吗
我们小组想用密度的知识鉴别铅球是不是由铅做的。我们知道，不同的
物质有不同的密度。所以只要求出铅球的密度，就能得到结论。铅球的质量
可以用台秤来测量，关键是如何测量铅球的体积。我们按下面的步骤来测量
（图6-4-5）。
图6-4-4
137物理 八年级上册
将铅球放到 加水到标记处 取出铅球 用量筒加水到标记处，
容器中 量筒所加的水的体积就
是球的体积
图6-4-5 实验过程示意图
我们测得的铅球质量是 3.995 kg，体积是 0.510 dm3，计算出的密度是
7.833 g/cm3。经过查表，我们澄清了一个事实，铅球的基本成分是铁！请同学
们寻找答案并对我们的实验提出改进意见。
一节课很快过去，密度应用交流会结束了。同
学们不但学习了密度的应用，还学到了利用密度处
理实际问题的一些方法。
知知识识要要点点
1.质量是物体所含物质的多少。在国际单位制中，质量的单位是kg。托盘天平
是测量质量的一种仪器。
2.某种物质组成的物体的质量与其体积之比叫作这种物质的密度。物质的密度可
m
以从密度表中查到。计算密度的公式是ρ = ，密度的基本单位是kg/m3。
V
138附录
本本章章复复习习题题
1.请填写合适的单位。 4.某氧气瓶内氧气的密度是5 kg/m3，用去
（1）某同学的质量为60________； 一半后，瓶内剩余氧气的密度是___ kg/m3。
（2）一个鸡蛋的质量为50______； 5.小明测量土豆块的密度。他先用调节
（3）一辆汽车满载时的质量为10______； 好的天平测量土豆块的质量，当天平平
（4）水的密度是1______。 衡时，放在右盘中的砝码和标尺上游码
2.调节托盘天平平衡时，指针如图甲所 的位置如图甲所示，则土豆块的质量为
示，此时应将平衡螺母向______调节。 _________g。他用量筒测量土豆块的体
测量物体质量时，右盘砝码及游码示数如 积，如图乙所示，则这块土豆的密度为
图乙所示，物体质量为______g。 ________ g/cm3。
20 g
5 g
(cid:78)(cid:45) (cid:78)(cid:45)
(cid:22)(cid:17) (cid:22)(cid:17)
(cid:17) (cid:18)(cid:1) (cid:19) (cid:20) (cid:21) (cid:22)(cid:1)(cid:72) (cid:21)(cid:17) (cid:21)(cid:17)
(cid:20)(cid:17) (cid:20)(cid:17)
(cid:10846) (cid:901) (cid:19)(cid:17) (cid:19)(cid:17)
20 g
(cid:18)(cid:17) (cid:18)(cid:17)
（第2题图） (cid:17) (cid:18)(cid:1) (cid:19) (cid:20) (cid:21) (cid:22)(cid:1)(cid:72)
甲 乙
3.某盒装酸奶的净含量为250 g，酸奶
（第5题图）
的体积约为200 mL，酸奶的密度约为
______g/cm3；从酸奶盒中倒出一半酸奶
后，剩余酸奶的密度________（选填“变
大”“变小”或“不变”）。
139物附理 八录年级上册
常常用用物物理理量量及及其其单单位位
物理量 单位
备注
名称 符号 名称 符号
1km=103 m
长度（路程） l（s） 米 m
1 m=102 cm=103 mm
面积 S 平方米 m2 1m2=104 cm2=106 mm2
1m3=106 cm3=109 mm3
体积（容积） V 立方米 m3 1 mL=1 cm3
1 L=103 mL
1 t=103 kg
质量 m 千克 kg 1 kg=103 g
1 g=103 mg
时间 t 秒 s 1h=3.6×103 s
摄氏温度 t 摄氏度 ℃
s
速度 υ 米每秒 m/s υ =
t
m
密度 ρ 千克每立方米 kg/m3 ρ =
V
力（重力） F（G） 牛顿（牛）* N G = mg
F
p=
压强 p 帕斯卡（帕） Pa S
1Pa=1 N/m2
W=Fs
功 W 焦耳（焦） J
1J=1N·m
W
P=
t
功率 P 瓦特（瓦） W
1W=1J/s
* 括号内是该单位的中文简称。
140附录
中中英英文文索索引引
（名词后面的数字是它第一次出现的页码）
A P
凹透镜（concave lens） 80 平均速度（average velocity） 31
B 平面镜（plane mirror） 73
变速直线运动（variable rectilinear motion） 31 Q
C 汽化（vaporization） 111
参照物（reference object） 26 R
测量（measurement） 11 熔点（melting point） 108
超声（ultrasound） 54 熔化（melting） 106
次声（infrasonic sound） 54 入射角（incident angle） 68
F S
法线（normal） 68 三原色（three primary colors） 96
反射（reflection） 68 升华（sublimation） 116
反射角（reflection angle） 68 声波（sound wave） 39
反射定律（reflection law） 69 声速（sound velocity） 41
非晶体（amorphous matter） 105 声源（sound source） 38
沸点（boiling point） 112 速度（velocity） 28
沸腾（boiling） 111 T
G 天平（balance） 127
光的色散（dispersion） 95 凸透镜（convex lens） 80
光谱（spectrum） 95 W
光速（light velocity） 66 望远镜（telescope） 91
光线（light ray） 65 温度（temperature） 101
光源（light source） 64 温度计（thermometer） 101
J 误差（error） 14
机械运动（mechanical motion） 23 X
焦点（focus） 80 显微镜（microscope） 93
焦距（focal length） 81 响度（loudness） 46
介质（medium） 40 像（image） 73
近视眼（nearsightedness） 87 虚像（virtual image） 74
晶体（crystal） 105 Y
镜面反射（mirror reflection） 71 液化（liquefaction） 113
M 音调（pitch） 44
秒（second) 15 音色（musical quality） 47
漫反射（diffuse reflection） 71 乐音（musical sound） 44
密度（density） 131 匀速直线运动（uniform rectilinear motion） 29
N Z
能量（energy） 34 噪声（noise） 49
凝固（solidification） 106 折射（refraction） 77
凝固点（solidifying point） 109 折射角（refraction angle） 78
凝华（deposition） 116 蒸发（evaporation） 112
质量（mass） 126
141后 记
为全面落实立德树人根本任务，着力发展学生的核心素养，根据
《义务教育课程方案（2022年版）》的精神，我们按照《义务教育物理课
程标准（2022年版）》的要求组织编写了本套物理教科书。
编写团队由来自科研院所、高校和中学物理教学一线的学者、教研
员以及优秀物理教师组成。编写过程中，我们得到了物理学界和教学教
研领域诸多专家的支持与帮助。在刘锋、青春、李勇强、周昌鲜、夏伟
宁、郎会金、刘云峰、李建雄、朱行建等同志的组织下，93位教师审阅
了本书的复审稿，并提出了宝贵意见；由12人组成的研究小组对教科书
中的习题进行了编制和优化。此外，还有很多单位、专家和同仁为我们
提供了专项审查、插图、资料等方面的专业指导与支持。他们的参与为
确保教科书内容的科学性、适切性提供了重要支撑，在此一并表示诚挚
的谢意!
我们真诚地欢迎广大师生和社会各界人士对教科书提出宝贵意见，
帮助我们共同打造培根铸魂、启智增慧的精品教材。
电 话：010-64989519，010-64989094
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教育科学出版社主 编 吴祖仁
副 主 编 刘 锋
本册主编 青 春
本册编者 罗清红 夏伟宁 刘云峰 李建雄
王淑英 李文娜 魏福林 尹 哲
出 版 人 郑豪杰
责任编辑 张 霄 刘 鑫
责任美编 郝晓红 李 顺
责任校对 贾静芳
责任印制 叶小峰
插图绘制 北京心合文化有限公司
图文制作 北京东翰祥业科技发展有限公司
义务教育教科书
物理
WULI
八年级 上册
教育科学出版社出版发行
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四川联翔印务有限公司印装
开本：787毫米×1092毫米 1/16 印张：9.25 字数：185千
2024年7月第1版 2024年7月第1次印刷
ISBN 978-7-5191-3966-7
定价：8.40元
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