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前言
希望学网校教研团队
亲爱的同学：
当你翻开这本书的时候，你又开始了一段新的学习之旅。
本书由希望学网校教研团队编写而成。团队有18年的教研沉淀，致力于为
同学们提供小学和初中全学科的课外有益补充，培养学生分析问题和自主解决问
题的能力。锻炼思维，开拓视野，由“知识型”向“能力型”转化。
下面我们将向你介绍本书的诞生过程：
1、对标教材和课程标准建立课程大纲
希望学网校教研团队根据教育部审定的最新中学教材，选取重难点模块，收
集各地区题目，精心敲定网校教学大纲。
2、依据大数据、编撰高标准
①依托18年教研沉淀，精品题库、讲义素材、课件切片等四大库教研基
建，为讲义编撰提供优质素材；
②希望学网校大数据核心算法定位学习中的薄弱环节；
③百人教研团队，历经1000+小时，严格按照大纲目录进行编写，三轮审核
三轮校对。
3、三审三校
初稿经由希望学网校教研中心内部一审，学科产品、教学中心、主讲老师集
中二审，外部专家专业三审后进入校对环节。
由编者一次精校；教研中心资深教研员二次精校；排版团队三次精校。只有
经过全面的三审三校，这本书才能发送给我们的用户！
4、排版
编撰与审校结束后，会安排专业团队进行排版印刷。模板和风格由专业设计
师进行设计，并不断更新迭代，紧跟审美风向标，提升可读性。由供应部门统一
调配和发货，这本书就会到达你的手中啦！
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！接下来的每一天，我们都会在你的见证
下不断精进，不断成长。
未来，希望学网校也会继续承担起用科技推动教育进步的重任，不断致力于
教育资源的均衡发展。伴随着你的成长，见证着你的成功，每天进步一点点，一
起做更好的自己！
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第1 讲
太阳的温度
1
模块1
“膨胀”的气球
2
模块2
冷热之辨
6
模块3
为什么宇宙中的温度那么低
11
第2 讲
冰淇淋和蜡笔的秘密
17
模块1
认识固液气三态
18
模块2
制作冰淇淋
21
模块3
七彩蜡笔雨
25
模块4
水的反常膨胀
29
第3 讲
干冰大爆炸
33
模块1
纸锅烧水
34
模块2
云窗雾阁——冒烟的泡泡
39
模块3
雨露霜雪的形成
43
模块4
固态二氧化碳
46
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目录
第4 讲
小分子与大宇宙——微观与宏观
49
模块1
活泼的分子
51
模块2
比分子更小的存在
55
模块3
出发！目标是宇宙星辰
58
模块4
什么是黑洞
62
第5 讲
电荷的魔法
67
模块1
飞舞的头发和弯曲的水流
69
模块2
自制验电器
73
模块3
避雷针的发明
78
第6 讲
飞流直下三千尺
83
模块1
发光的小灯泡
85
模块2
电流与水流
91
模块3
金属中的电流和电流方向
94
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第1 讲
太阳的温
度
模块1 “膨胀”的气球
模块2
冷热之辨
模块3
为什么宇宙中的
温度那么低
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
2
模块1
模块
1
“膨胀”的气球
知识讲解
一、实验背景
你喜欢打乒乓球吗？乒乓球是一个空心球，在我们过于用力打球的时候，乒乓球就会变瘪，但是并没有破掉。有
经验的爸爸妈妈会拿来一盆热水，把乒乓球放进去，变瘪的乒乓球就会恢复原状了。这是为什么呢？让我们一起来研
究一下吧。
二、实验目的
观察热胀冷缩的现象。
三、实验材料
矿泉水瓶、气球、冷水与热水。
四、实验步骤和原理
1. 将气球套在矿泉水瓶口上。
2. 将矿泉水瓶放入热水中，观察气球的形状变化。
3. 将矿泉水瓶放入冰水中，观察气球的形状变化。
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
3
原理
气球的鼓起和瘪下，实际上就是一种热胀冷缩的现象。
热胀冷缩是物体的一种基本性质，物体在一般状态下，受热以后会膨胀，在受冷的状态下会缩小。大多数物体都
具有这种性质。
（1）一般情况下固体、液体、气体都具有热胀冷缩的性质。
（2）一般来说，气体热胀冷缩最显著，液体其次，固体最不显著。
（3）热胀冷缩的本质：物质内部的粒子振动的幅度随温度升高而变大。
知识
链接
水和绝大多数的物质不同，在0℃4℃之间会出现反常膨胀（即热缩冷涨）的现象。
五、生活：热胀冷缩的应用
由于绝大多数物体都有着热胀冷缩的性质，所以在生产和生活中，我们经常要考虑到热胀冷缩带来的影响。
（1）热胀冷缩的害处：固体在温度改变的时候，膨胀或收缩虽很小，但当热膨胀受到阻碍时，产生的力却很大。
所以在架桥、铺路、安装管道等工程技术中，接触物间留有伸缩的空间，来防止热胀冷缩的力产生破坏作用。在选择各
种仪器、机器、建筑物的结构材料时，应考虑各种材料的热膨胀的影响。
（2）热胀冷缩的益处：利用热胀冷缩时的体积变化，给火车轮安装轮箍等。利用不同材料在相同条件下的热膨
胀不同制成双金属片，从而在自动控制装置上（如恒温箱、自动防火报警装置）发挥很大的作用。
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
4
精讲精练
例1
小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现U 形，如图所示．其主要原因是( )
A. 为了避开行人和建筑物
B. 为了美观
C. 为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏
D. 为了方便工人师傅安装和检修
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
5
例2
在水泥路面的道路施工中，其中有一道工序是：大约每隔8m 在水泥中插入一根长木条，将水泥路面割断成
一块一块的。然后再趁水泥还未完全固化时用带有齿的轮在铺设好的路面划出一道道的横线(如图所示)。
对上述做法的分析，你认为下列说法中最可能的是( )
A. 用带有齿的轮在铺设好的路面上划出一道道的横线，是为了使路面更加美观
B. 用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了节约铺设路面的水泥材料
C. 用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是防止由于热膨胀导致路面互相挤压而损坏
D. 用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了增大路面的摩擦
例3
古时候没有炸药，人们如何在开采大石头的过程中破碎巨石( )
A. 用大锤
B. 用冰冻
C. 用火烧+ 浇冷水
D. 火烧+ 冰冻
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
6
模块2
模块
2
冷热之辨
知识讲解
一、实验背景
严冬与酷暑，我们随着天气的变化增减衣物，以防感冒。但是在春秋交接的时候，我们总能在大街上看到“你穿短
袖我穿棉袄”的奇景，这也为我们每日穿什么出门提供了巨大的难度。每个人对冷热的感受是不同的，我们该如何统
一规范地描述冷热的感觉呢？
二、实验目的
设计并制作一个温度计。
三、实验材料
玻璃瓶、红墨水、黏土、细吸管、冷水与热水。
四、实验步骤和原理
1. 在玻璃瓶中加满冷水，在水中滴入数滴红墨水，以便观察。
2. 用黏土把细吸管包裹住，大致做成一个瓶塞的形状。
3. 把黏土瓶塞塞入瓶口，检查瓶塞上是否有漏洞，吸管是否被压迫变形。
4. 调整水位高度，让吸管中的水位略高于瓶口，用油性笔在吸管的水位处做一个记号，并记录下此时的室内温度。
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
7
原理
温度的概念：通常把物体的冷热程度叫做温度。
温标：衡量温度的标准尺度。摄氏温标是我们国家现在使用的一种温标，也是目前世界上使用较为广泛的一种温标。
摄氏温度是这样规定的：
1 标准大气压下冰水混合物温度为0 摄氏度，1 标准大气压下水沸腾温度为100 摄氏度，如图所示。
注意
将冰和水较长时间混合后，温度保持不变时，才可称为冰水混合物。
5. 在容器中放入热水，把自制温度计让热水瓶中静置10 分钟后，用油性笔在此时的水位做一个记号，然后记录下此
时热水的温度。
6. 把自制温度计放入冰水中，静置10 分钟后，重复步骤6，并用温度计记录冰水的温度。
7. 对照温度计的温度示数，把相邻两个刻度之间平分出温度差的份数，一个建议的温度计就制作完成了。
原理
1. 分类
在生活中，我们也会经常使用到各式各样的温度计，最常见的应该是我们医用的体温计以及挂在墙上的寒暑表，实
际上，根据量程与用途的不同，温度计一般分为三大类：实验室温度计，医用体温计，寒暑表。
2. 温度计的使用：
（1）观察：观察量程和分度值是否符合测量要求。
注意
所有的测量仪器都要在使用前观察量程和分度值哦
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初
一
大
科
学
目
标
A
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班
全
国
版
8
（2）放置：让温度计的玻璃泡与被测物体充分接触。
测量液体温度时，玻璃泡不要接触容器底或容器壁。
（3）读数：温度计的示数很容易发生变化，所以读数时玻璃泡不能离开被测液体，并要等示数稳定后再读数。与所
有刻度类读数一样，读数的视线要与液住齐平，不能仰视或俯视。
（4）记录：记录时注意单位与零上或零下。
除了普通温度计外，体温计也是非常常用的温度测量工具。体温计有一个明显的特点，就是玻璃泡与玻璃管
的连接处有一弯曲的缩口，如图所示：
所以体温计在使用时，水银吸热体积膨胀，可以“挤开”缩口上升到细管里。一旦离开人体，温度下降水银体积收
缩，来不及缩回玻璃泡的水银柱在缩口处断开，就会仍然指示原来的温度啦。
由于体温计不能“自动降温”，所以再次使用体温计时，要甩动体温计，让管中的水银回到玻璃泡内。
注意
除了体温计以外，其他温度计不允许甩哦。
五、生活：生活中的温度
1. 常见物体的温度：
冰水混合物0℃
纯水沸腾：100℃
冰箱冷冻室温度约-20℃
是人体舒适的温度（室温）约20℃
洗澡水温度约40℃
中国有记载的最低气温-52.3℃，漠河
中国有记载的最高气温49.6℃，吐鲁番
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初
一
大
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A
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班
全
国
版
9
2. 宇宙中部分温度的估测：
精讲精练
例4
下列说法中正确的是( )
A. 凭手的感觉可以准确判断出物体的冷热
B. 80◦C 的水比80◦C 的铁冷
C. 0◦C 的水与0◦C 冰的冷热程度相同
D. 以上说法都不准确
例5
下列关于温度的描述中符合实际的是( )
A. 发高烧时人体温度可达40◦C
B. 冰箱冷冻室的温度为10◦C
C. 饺子煮熟即将出锅时温度为50◦C
D. 加冰的橙汁饮料温度为−20◦C
例6
用温度计测量烧杯中液体的温度，如图所示的方法中正确的是( )
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初
一
大
科
学
目
标
A
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班
全
国
版
10
例7
图中，温度计的示数为( )
A. −17◦C
B. −3◦C
C. 3◦C
D. 17◦C
例8
近期是流感病毒爆发的时期，出于安全考虑，学校抽取个别同学测量体温．常老师用下图所示的这支未甩过
的体温计去测量一个体温正常的同学，测量结果可能是( )
A. 35.0◦C
B. 37.0◦C
C. 38.0◦C
D. 38.5◦C
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初
一
大
科
学
目
标
A
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班
全
国
版
11
模块3
模块
3
为什么宇宙中的温度那么低
知识讲解
我们地球处于太阳系当中，太阳系中有八大行星，围绕着太阳做有规律的公转，而太阳为我们各个星球带来光和
热。地球上的生物们生存进化都离不开太阳，甚至可以说，我们地球上所有的能量都是来自于太阳的。明明太阳表面
的就能够达到5500℃，中心温度比表面温度更要高了，甚至能够达到2000 万摄氏度，在宇宙当中，太阳算是一个非
常炙热的星球了。
太阳不断的为各个星球带去光和热，给我们地球带来了能量，那么很多人就非常地好奇一个问题，既然太阳是非
常炙热的星球，能够为距离那么远的一些星球们带去热量，那为什么在太空当中依然是非常冰冷的呢？
实际上，在宇宙更年轻的时候，它的温度可高了。对于宇宙的来源，最普遍认同的一个说法就是来源于宇宙大爆炸，大
爆炸之后产生了一些电磁辐射，而这一个电磁辐射就让宇宙的空间当中有了温度。随着时间的流逝，宇宙慢慢膨胀开
来，宇宙中的各个粒子之间的距离越来越远，碰撞越来越宇宙的温度就开始下降了。我们的宇宙大概有130 多亿岁，
可想而知，我们的太空中温度时很低的。
那么现在的宇宙温度究竟有多低呢？外太空的温度比绝对零度高大概3℃。
绝对零度就是0 开尔文，开尔文是另一种温度的单位，绝对零度约等于零下273.15 摄氏度，在这个温度下，组成
物质的粒子就会彻底停止运动。所以宇宙的温度大概也就是零下270 摄氏度左右，光是想象一下就让人冷的发抖呢。
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初
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大
科
学
目
标
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班
全
国
版
12
那么为什么有着温暖灼热的太阳，宇宙的温度还是这么低呢？科学家们猜测大概是宇宙没有“保暖措施”。地球
由于有着大气层作为“棉被”，地球的空气里依然存在着热量，大气层也具有保温作用，所以我们接收到了太阳的热量
之后可以“储存”起来，维持地球上的生命活动。而宇宙中的物质非常非常稀薄，几乎是一篇真空，没有了保温的作用，
热量只能消散在无垠的宇宙之中。
由于宇宙的温度非常低，所以科学家和工程师们必须设计制造出特质的仪器和设备，才能让宇航员安全地进行工作。
我们在电视里看到的宇航员穿着厚重的宇航服，看起来十分温暖，但是有些宇航员也依旧会感受到宇宙的寒冷。
当然围绕着地球的卫星以及国际空间站的设备也需要防寒。但是它们并不会像人类那样瑟瑟发抖，因为它们还可以
接收到阳光，也可以被太阳烤热，就没有那么冷了。
宇宙对人类来说还是一个神秘的空间，在这个极冷的地方，许多物质会发生奇妙的变化。科学家们也在努力地探
索着宇宙的奥秘，未来的你说不定也是他们中的一员哦！
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初
一
大
科
学
目
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班
全
国
版
13
随堂练习
1 0◦C 的冰和0◦C 的水相比较( )
A. 0◦C 的冰冷一些
B. 0◦C 的水冷一些
C. 两者的冷热程度相同
D. 二者的状态不同，无法比较
2 下列温度中，最接近25◦C 的是( )
A. 健康成年人的体温
B. 攀枝花市冬季最低气温
C. 冰水混合物的温度
D. 让人感觉温暖而舒适的房间的温度
3 用温度计测量烧杯中水的温度，如图所示的几种做法中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
14
4 如图所示，温度计的示数为( )
A. −43◦C
B. −37◦C
C. 43◦C
D. 37◦C
5 学校在预防新冠肺炎期间，要求对每位师生进行体温检测。下列说法正确的是( )
A. 体温计的量程是35◦C∽45◦C
B. 体温计的分度值是1◦C
C. 检测某同学体温是36.8◦C，该同学体温正常
D. 冰水混合物的温度一定为0◦C
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第2 讲
冰淇淋和
蜡笔的秘
密
模块1
认识固液气三态
模块2
制作冰淇淋
模块3
七彩蜡笔雨
模块4
水的反常膨胀
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初
一
大
科
学
目
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A
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班
全
国
版
18
模块1
模块
1
认识固液气三态
知识讲解
物质的三种状态
世界上的东西，各色各样，品种繁多。其实，这一切都是由物质组成的，如水、二氧化碳、粮食、糖、盐、酒精、铜铁、
铝、石灰、玻璃等等都是物质。现在已经知道的物质就有几百万种。
1. 物质是由大量的分子、原子组成的。
（1）分子与原子又小又轻。例如水的分子，它大约只有0．0000000000000000000003 克重；也就是说，在小数点后
头还得挂上22 个“0”。50 万到100 万个原子，一个紧挨着一个排起“长蛇队”来，也只有一根头发直径那么长。
（2）分子在永不停息地做无规则运动。
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初
一
大
科
学
目
标
A
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班
全
国
版
19
2. 物质的三种物态：生活中的物质有三种存在状态，分别为固态，液态和气态。
（1）固态：具有固体的形状和体积，不具有流动性。
（2）液态：具有固定体积，但没有固体的形状，具有一定的流动性。
（3）气态：没有固定的形状和体积，具有流动性。
3. 不同状态之间可以相互转化，物质由一种状态变成另一种状态，叫做物态变化。
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
20
精讲精练
例1
冰、水和水蒸气是( ) 物质的不同状态．
A. 同一种
B. 不同种
C. 两种
D. 三种
例2
将下列特征的序号填入维恩图中适合的区域．
①无色 ②可见 ③可以流动 ④气态 ⑤液态 ⑥不可见
例3
判断以下哪一过程发生了物态变化( )
A. 把铜加热到100◦C
B. 把大铁皮剪成小铁皮
C. 冰雪消融
D. 气球充气时逐渐膨胀
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一
大
科
学
目
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班
全
国
版
21
模块2
模块
2
制作冰淇淋
知识讲解
一、实验背景
冰淇淋是一种极具诱惑力的美味冷冻奶制品，中国古已有之。早在先秦时代，当时的王室便设立了冰窖用来储
冰。周王室为保证夏天有冰块使用，还专门成立了相应的机构管理“冰政”，负责人称“凌人”。在当今社会，因为我们
有了冰箱，古来王室可以享受到的美食我们自己在家就能做。
小小的冰淇淋中到底蕴含了哪些科学知识？为什么夏天吃冰淇淋会有碎冰渣？为什么冰淇淋吃得慢了会化得满
手糖水？我们可以通过多个实验逐步探究一下藏在冰淇淋中的“秘密”。
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初
一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
22
二、实验目的
设计并制作一款属于自己口味的冰淇淋
三、实验材料
四、实验步骤和原理
1. 清洗模具
2. 倒入可乐，并放上小木棍
可自制“老冰棒”口味，巧克力口味，香蕉牛奶口味。将可乐倒入模具中并在中心处放上木棍，方便凝固后抓拿。
注意
不可倒得过满，建议留出一定1
3 空间即可。
原理：制成冰淇凌后，可乐中的液体水变为固体水，体积会增大。
3. 放入冰箱冷冻区，等待4 小时左右。
原理：液体遇冷后会凝固，液体可乐就会变成固态可乐啦。
4. 观察冰棍
现象：
（1）液态的可乐变为了固体可乐；
（2）刚拿出冰箱，冰棍周围冒“白气”；
（3）几分钟后，模具壁挂有小水珠；
（4）半小时后，冰淇淋又变为液态可乐。
原理：本实验涉及2 个物态变化，熔化和凝固。
熔化：物质从固态变成液态的过程，熔化吸收热量。
凝固：物质从液态变成固态的过程，凝固放出热量。
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一
大
科
学
目
标
A
+
班
全
国
版
23
注意
文学中还有“溶化”与“融化”的说法，其中“溶化”是指固体物质溶解在液体中的过程，例如糖在水中溶化；而
“融化”特指冰雪化成水，如冰雪消融。
想一想
1. 思考：如果该实验不用可乐，还有什么材料可以制作呢？
2. 思考：该实验为什么一定要将可乐放至冷冻区，冷藏区为什么不行呢？
五、融雪剂——盐
因为冬天下雪时盐水的凝固点非常低，撒盐的目的就是使雪熔化的更快，熔化的雪水因为有盐也不会再结成冰
了，从而保障道路安全。雪要结冰时，盐会破坏水的结晶网状结构，使水不能结冰。也就是说，盐能使雪不结冰。
撒上盐以后，雪周围的水就便成盐水，但又未能凝固，这样雪就会不断熔化，并会越来越少，冬天这样就能保证行
人行车安全。
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一
大
科
学
目
标
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班
全
国
版
24
精讲精练
例4
如图所示的物态变化实例中，由于熔化形成的是( )
A. 立春时节冰化成的水
B. 白露时节草叶上的露珠
C. 大雪时节落在地上的雪
D. 冬至时节房檐上的冰挂
例5
同学们都玩过肥皂泡泡，如图所示的是小梦同学在−9◦C 的室外玩肥皂泡泡时拍摄的照片．他发现肥皂泡
泡在很冷的室外会迅速结冰，掉落在地面如同散落的玻璃球，神奇极了．对这一现象包含的物态变化及吸放
热情况判断正确的是( )
A. 这是凝固现象，需要放热
B. 这是凝固现象，需要吸热
C. 这是凝华现象，需要吸热
D. 这是凝华现象，需要放热
例6
吃刚从冰箱冷冻室里拿出的冰糕，舌头往往会被冻在冰糕上，这是因为舌头上的水发生了( )
A. 熔化
B. 凝固
C. 蒸发
D. 凝华
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大
科
学
目
标
A
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班
全
国
版
25
模块3
模块
3
七彩蜡笔雨
知识讲解
一、实验背景
蜡笔是我们在画画时常用的工具，在精心保护的情况下，彩色蜡笔画的新鲜度和色彩的保存时间，比油画或水彩
画还长久。它们不会像油画那样掉色，也不会像水彩画那样变潮。但是蜡笔外侧为什么要用纸套保护起来呢？你在使
用蜡笔的过程中遇到过蜡笔涂到手上的情况吗？它和水彩笔涂到手上的有什么区别呢？我们一起来探究一下。
二、实验目的
对比冰块和蜡笔在熔化过程中的区别
三、实验材料
白纸、蜡笔、胶带、吹风机、塑料盒
四、实验步骤和原理
1. 将蜡笔贴在白纸上（如图所示）
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一
大
科
学
目
标
A
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班
全
国
版
26
2. 为防止蜡笔熔化后弄脏桌面，再蜡笔下方放上塑料盒。
3. 使用吹风机，打开热风吹蜡笔
4. 吹热风过程中观察实验现象，并在蜡笔未完全熔化前关闭吹风机。
实验现象：固体蜡笔熔化变成液体，形成了彩色液体。
5. 趁蜡笔较热时用手触摸蜡笔，并进行按捏。
注意：操作时要注意温度，不要烫到自己哦！
6. 对比蜡笔熔化一半和冰熔化一半的区别。
原理
（1）对比结论：蜡笔熔化时，部分固体会变为液体，未熔化完全的固体会变软。冰块熔化时，部分固体会变为液体，
未熔化的固体不会变软。
（2）原理：我们把物体分为晶体和非晶体。像蜡笔这样，熔化过程中会变软逐步变为液体的，叫非晶体。像冰块这
样，熔化过程中不会变软，只是逐渐变小的，叫作晶体。
（3）晶体：有些固体在熔化过程中尽管不断吸热，温度却保持不变，有固定的熔化温度，这类固体叫做晶体。
海波(硫代硫酸钠)、冰、钻石、水晶、食盐、石英、明矾、萘、各种金属等都是晶体，如图所示：
④非晶体：有些固体在熔化过程中只要不断吸热，温度就不断上升，没有固定的熔化温度，这类固体叫做非晶体。
松香、玻璃、蜂蜡、沥青等都是非晶体，如图所示：
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一
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27
想一想
1. 你还能查到其他晶体或者非晶体的举例么？
2. 想让熔化的蜡笔再次变成固体应该怎么做？
五、生活：夏天发软的沥青路面
熔化和凝固常出现在生活中，例如语文中描写夏天总有：“太阳象发疯似的把地面烤得滚烫滚烫，柏油马路晒得
发软……”
这不仅是文学描写，也包含了科学依据。柏油马路的重要材料是沥青，沥青是非晶体材料。夏天温度上升，让沥
青熔化变软，所以在夏天沥青路面变软并不是错觉，而是熔化现象。
精讲精练
例7
两盆水里面都有没熔化的冰块，一盆放在阳光下，一盆放在阴凉处，在盆内冰块均未熔化完前，两盆水的水
温相比( )
A. 两盆水的温度一样高
B. 在阴凉处的那盆水的温度高
C. 在阳光下的那盆水的温度高
D. 无法确定
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28
例8
把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中，如图所示．用酒精灯对烧杯底部慢慢加热，当烧杯中的冰块
有大半熔化时，试管中的冰( )
A. 熔化一部分
B. 全部熔化
C. 一点也不熔化
D. 无法判断
例9
炎热夏天的中午，柏油马路会变软，这是因为( )
A. 柏油是晶体，受热后达到熔点开始熔化
B. 柏油是晶体，受热后未达到熔点，所以先变软
C. 柏油是非晶体，受热后达到熔点就变软
D. 柏油是非晶体，没有一定的熔点，受热后逐渐变软
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29
模块4
模块
4
水的反常膨胀
知识讲解
一般物质由于温度影响，其体积为热胀冷缩。但也有少数热缩冷胀的物质，如水、锑、铋、液态铁等，在某种条件下
恰好与上面的情况相反。实验证明，对0℃的水加热到4℃时，其体积不但不增大，反而缩小。当水的温度高于4℃
时，它的体积才会随着温度的升高而膨胀。因此，水在4℃时的密度最大。湖泊里水的表面，当冬季气温下降时，若水
温在4℃以上时，上层的水冷却，体积缩小，密度变大，于是下沉到底部，而下层的暖水就升到上层来。这样，上层的
冷水跟下层的暖水不断地交换位置，整个的水温逐渐降低。这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃
时为止。当水温降到4℃以下时，上层的水反而膨胀，密度减小，于是冷水层停留在上面继续冷却，一直到温度下降
到0℃时，上面的冷水层结成了冰为止。以上阶段热的交换主要形式是对流。当冰封水面之后，水的冷却就完全依靠
水的对流方式来进行热传递。由于水的导热性能很差，因此湖底的水温仍保持在4℃左右。这种水的反常膨胀特性，
保证了水中的动植物，能在寒冷季节内生存下来。这里还应注意到，冰在冷却时与一般物质相同，也是缩小的。受热
则膨胀，只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。
所以水会在0℃4℃反常膨胀，4℃以上热胀冷缩。(4℃时体积最小，密度最大)
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30
随堂练习
1 如图所示，一同学在0◦C 的恒温实验室里做实验，试管和烧杯中都装有冰块，把烧杯放在火上加热，使烧杯中的
冰开始熔化。继续加热，在烧杯中的冰熔化完以前( )
A. 试管中的冰不会熔化
B. 试管中的冰会熔化一部分
C. 试管中的冰会全部熔化
D. 试管中的冰温度低于0◦C
2 汽车的发动机工作时温度很高，因此汽车发动机的冷却系统用循环流动的冷却液来吸热降低发动机的温度，冷却
液是用水和特殊的添加剂按一定比例混合而成，由于北方的冬天气温很低，冷却液本身还要有防冻结的特性，因
此汽车的冷却液应该是( )
A. 凝固点较高
B. 凝固点较低
C. 凝固点和纯水一样
D. 无法确定
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31
3 夏天，盛一盆水，在盆里放两块高出水面的砖头，砖头上搁一只比盆小一点的篮子。篮子里有剩饭、剩菜，再把一
个纱布袋罩在篮子上，并使袋口的边缘浸入水里(如图所示)，就做成了一个“简易冰箱”。即使经过一天时间里面
的饭菜也不会变质。与“简易冰箱”的工作原理相同的是( )
A. 吃冰棒解热
B. 在中暑病人额头上擦酒精
C. 烧开水时冒“白气”
D. 衣箱中的樟脑丸逐渐变小
4 在用铜块浇铸雕塑的过程中，铜块发生的物态变化是( )
A. 熔化
B. 凝固
C. 先熔化，后凝固
D. 先凝固，后熔化
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第3 讲
干冰大爆
炸
模块1
纸锅烧水
模块2
云窗雾阁——冒
烟的泡泡
模块3
雨露霜雪的形成
模块4
固态二氧化碳
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34
模块1
模块
1
纸锅烧水
知识讲解
一、实验背景
火焰在日常生活中是非常危险的，一场火灾就能让人流离失所。小小的纸张在大火中能轻易被烧成灰烬，但在物
理课堂上，纸却能做成锅还能烧水。你相信吗？其中蕴含了什么样的科学道理呢？
二、实验目的
利用纸锅烧一锅开水，并观察其现象
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35
三、实验材料
四、实验步骤和原理
1. 制作纸锅
将厚纸张折成纸盒，确保后续不会漏水。如果用纸杯可跳过该步骤。
2. 架好实验器具
架好铁架台，将纸锅放在铁架台上，将蜡烛放在纸锅下方。
3. 开始烧水
将温水倒入纸锅中至半满，点燃蜡烛。
4. 观察实验现象
现象：
（1）纸锅并未被点燃；
（2）一段时间后，纸锅中的水冒泡，即沸腾；
（3）如果在冬天，可以看到纸锅上方冒出“白气”。
原理：本实验涉及2 个物态变化，汽化和液化。
（1）汽化：物质从液态变成气态的过程，汽化吸收热量。
（2）液化：物质从气态变成液态的过程，液化放出热量。
（3）汽化包含沸腾和蒸发，沸腾的条件：①达到沸点②持续吸热
（4）水沸腾的温度在一个标准大气压下是100 摄氏度，如果纸与水的热传递能够顺利的话，纸的内表面温度不会
高于100 摄氏度，而纸的内外表面温差不会高于10 摄氏度。而纸的着火点一般在183 摄氏度左右。因此及时水
沸腾了，纸张的外表面温度也不高于110 摄氏度，所以纸张不会被点燃。
（5）白气实质是小水珠
水汽化成了水蒸气（肉眼不可见），由于周围空气温度较低，热水蒸气遇冷又液化成了极小的水滴，这个过程是液化。
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36
5. 清理实验器具
清理实验器具，将其还原。
注意
1. 火焰危险，未成年人请在成年人帮助下完成该实验。
2. 纸杯中不要放水太多，大约1 厘米深的水即可。这样，3-4 分钟左右就可以把水烧沸腾，以免加热时间太
长，水不沸腾，实验失败。
3. 用硬纸壳做一个杯盖，盖到纸杯上，可以缩短烧水时间。当听到水发出响声时，再打开纸盖，观察沸腾现象。
4. 使用质量较好的纸杯，防止底部过薄导致实验失败。不要使用大火，容易绕过底部直接点燃纸锅上半部分。
5. 要用蜡烛的外焰加热纸杯底部，避免把纸杯烧坏。加热时，纸杯底逐渐变黑，不用担心，实验完毕后，把水
倒出，轻轻地刮开已变黑色的纸杯底，就可以看见白色的纸杯完好无损了。
想一想
1. 思考：步骤3 中的温水换成冷水该实验能做吗？为什么要用温水？
2. 思考：我们直接说水的沸点是100 摄氏度对吗？
五、生活——用吹风机吹发
现在生活我们人人都离不开吹风机，洗完头后我们需要用吹风机快速吹干，防止感冒。其实吹风机就用到了蒸发
的原理。汽化分为沸腾和蒸发，蒸发无时无刻都在发生。由于蒸发（汽化）需要吸热，所以在蒸发过程中，可以使周围
物体冷却。
影响蒸发速度的主要因素：
（1）温度。温度越高，蒸发越快。
（2）液面表面积大小。液面面积越大，蒸发速度越快
（3）液体表面上方空气流动的速度。液面上方空气流动速度快，通风好，蒸发就越快
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37
精讲精练
例1
小明学习了汽化和液化知识后，他回家动手实验，发现水烧开了可纸锅却没有烧着，如图所示．关于纸锅没
有烧着，以下解释正确的是( )
A. 纸的着火点高于火焰温度
B. 纸的着火点低于水的沸点
C. 水的沸点高于火焰温度
D. 水的沸点低于纸的着火点
例2
如图所示，对烧杯加热一段时间至水沸腾，然后再将盛有某种液体的试管插入沸水中，结果，一会儿试管中
的液体也沸腾了，由此可以判断( )
A. 试管中的液体也是水
B. 试管中液体的沸点低于水的沸点
C. 试管中的液体可能是水
D. 试管中液体的沸点高于水的沸点
例3
小芳吃雪糕时，看到雪糕周围冒“冷气”，由此她联想到了泡方便面时碗里冒“热气”的情景。以下是她对“冷
气”和“热气”的思考，其中正确的是( )
A.“冷气”和“热气”本质是相同的，他们都是气化成的水蒸气
B.“冷气”和“热气”本质是不同的，前者是小水珠，后者是水蒸气
C.“冷气”和“热气”本质是不同的，前者是液化形成的，后者是汽化形成的
D.“冷气”和“热气”本质是相同的，都是液化形成的小水珠
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38
例4
下列措施中，为了减慢蒸发的是( )
A. 将地面上的积水向周围扫开
B. 将湿手放在干手器下吹干
C. 将湿衣服晾在通风的地方
D. 将新鲜的蔬菜装入保鲜袋
例5
在“观察水的沸腾”实验中，下列说法正确的是( )
A. 当水温达到100◦C 时，水一定会沸腾
B. 水沸腾时，大量气泡上升、变大，至水面破裂
C. 水沸腾时，停止对水加热，水仍能继续沸腾
D. 水沸腾时，继续对水加热，水的温度会升高
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39
模块2
模块
2
云窗雾阁——冒烟的泡泡
知识讲解
一、实验背景
你看过表演舞台中云雾缭绕的情景吗？你看过仙侠电视剧中烟云深处的仙境吗？除了电视剧动画特效能做出这
样的场景，其实更重要的是他们利用到了一个神奇的物体——“干冰”。
二、实验目的
解密干冰造“雾”的真相，深入理解升华概念。
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40
三、实验材料
泡泡水、热水、玻璃容器、棉绳、干冰
四、实验步骤和原理
1. 将棉绳浸没入泡泡水中
2. 将干冰倒入玻璃容器
3. 倒入热水
4. 使用棉线刮蹭玻璃容器
5. 观察实验现象
现象：
干冰先升起巨大的泡泡，炸开后周围有大量烟雾
原理：
（1）固态干冰具有容易升华的特性，在干冰升华过程中吸收大量热让周围温度降低，空气中的水蒸气因为温度降
低而液化产生了大量“白雾”。
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版
41
（2）升华：物质从固态直接变为气态，吸收热量
（3）凝华：物质从气态直接变为固态，放出热量
（4）升华现象的经典实例：樟脑球变小或消失；加热碘粉末变成紫色蒸气；冰冻的衣服变干。
（5）凝华现象的经典实例：霜；雾凇；窗户上的冰花；碘升华后撤去热源，玻璃管内壁变紫色
想一想
1. 思考：步骤3 中的热水是什么作用呢？
2. 思考：实验中的泡泡水有什么作用？
五、生活——液氮冰淇淋
现在网上有种“网红”冰淇淋，吃起来烟雾缭绕，鼻子和嘴都会冒出“仙气”。实际上这种冰淇淋就是液氮冰淇淋。
我们呼吸的空气中就含有70% 的氮气，通过对空气的净化、压缩、分离而得到液氮，它无毒、无色、无味，而制作液氮
冰淇淋中的是高纯度液氮，所以可放心食用。
它的原理跟利用干冰类似，液氮是低温-196℃的液体，在常温下液氮会快速升华，由于吸收大量热量，周围温度
快速降低，从而使空气中的水蒸气液化成“白气”，产生了“烟雾缭绕”的效果。而这样的冰淇淋吃进口中，人体温度更
高，自然人就会口吐“仙气”。
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42
精讲精练
例6 “干冰”是固态的二氧化碳，舞台上经常用它来制造“云雾”，关于舞台上的“云雾”下列说法中正确的是( )
A. 是二氧化碳气体
B. 是液化的空气
C. 是很小的二氧化碳颗粒
D. 是大量的小水滴
例7
雨、露、霜、冰都是自然界中水的“化身”，其中由空气中的水蒸气凝华而成的是( )
A. 雨
B. 露
C. 霜
D. 冰
例8
小明同学和爸爸在酒店吃饭时，点了一款新推出的甜品，发现盛甜品碗的周围冒着白气，询问后得知，原来
是下面盛水的碗里加了干冰．拿去上面的碗，看到下面碗里的液体在“沸腾”着．下列说法正确的是( )
A. 甜品周围的白气是空气中的水蒸气汽化的现象
B. 甜品周围的白气是干冰升华成的二氧化碳气体
C. 碗里液体“沸腾”是因为干冰升华使碗中的水吸热后沸腾
D. 碗里液体“沸腾”是因为干冰升华成二氧化碳从水中冒出
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43
模块3
模块
3
雨露霜雪的形成
知识讲解
一、原理总结
熔化：物质从固态变成液态的过程，吸收热量
凝固：物质从液态变成固态的过程，放出热量。
汽化：物质从液态变成气态的过程，吸收热量。
液化：物质从气态变成液态的过程，放出热量。
升华：物质从固态直接变为气态的过程，吸收热量
凝华：物质从气态直接变为固态的过程，放出热量
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44
二、水循环
自然界的水在陆地、海洋和大气之间通过物态变化不断地循环，如下图：
江河湖泊等和海洋中的水不断地蒸发成水蒸气，高山积雪和冰也会升华成为水蒸气，水蒸气随气流运动，升入高
空后遇冷液化成小水滴或凝华成小冰晶漂浮在空中，形成云。当云中的小水滴和小冰晶大到不能被上升的气流托住
时，就会成为雨水、雪花或冰雹降落到地球表面。在陆地上，积雪熔化成水，汇入江河湖泊，或渗入地下成为地下水。
最后，其中大部分又流入大海。
精讲精练
例9
沂蒙革命老区四季分明，非常适合人类居住，下列热现象中，需要吸热的是( )
A. 初春，冰雪消融
B. 盛夏，露珠凝结
C. 深秋，绿叶凝霜
D. 严冬，雪花纷飞
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45
例10
如图是大自然中水循环现象的示意图。江、河、湖、海以及大地表面层中的水不断变成水蒸气，当含有很
多水蒸气的空气升入高空时，水蒸气的温度降低，有的
成小水滴，有的
成小冰晶，这就形
成了云，云中小水滴和小冰晶越来越大，就会下落，在下落过程中，小冰晶
成小水滴，在此过程中
要
热，与原来的水滴一起落到地面，就形成了雨。
例11
一句“绿水青山就是金山银山”凸显出我国对生态环境保护的重视，江、河、湖、海、湿地、树木和植被在调节
水平衡中发挥着重要作用。关于降雨和地球水循环，下列说法正确的是( )
A. 地表水和海水放出热量后，液化成水蒸气
B. 部分上升的水蒸气与冷空气接触，会液化成小水滴
C. 小水滴遇到更冷的气流时放热，凝华成小冰晶
D. 小冰晶在降落过程中放出热量，熔化成雨水
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46
模块4
模块
4
固态二氧化碳
知识讲解
干冰是固态二氧化碳的凝结，干冰的温度是-78.5℃，因此在保持物体维持冷冻或低温状态下非常有用。干冰能
够急速的冷冻物体和降低温度并且可以用隔离手套来做配置。干冰在增温时是由固态直接升华为气态，直接转化为
气体而省略掉转为液态的程序，因此其并不会产生液体，也因此称它做“干冰”。要将二氧化碳变成液态，就必须加大
压强至5.1 个大气压才会出现液态二氧化碳。干冰已经被广泛的使用在许多层面，比如制造人造雨：利用飞机将干冰
洒在云上，云中的小水滴就会被冻结成许多小冰晶，促使更多的水蒸气凝结在上面，化为雨滴，降落到地面。另外还可
以制造云雾：由于干冰的温度很低，升华后低温的二氧化碳气体碰到空气后，可以使空气中的水蒸气凝结成小水滴，
所以有白气出现，所以舞台表演上，常使用干冰来制造云雾般的特殊效果，这就是我们看到的“仙气飘飘”的由来了。
水蒸气才是气体，白气的本质是小水珠（液体）。因为水的颗粒太小，所以在肉眼观察下，这些小水滴呈现了“气”
的形态。其实在日常生活中，真正的气体是我们肉眼无法观察到的。
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47
随堂练习
1 寒冬，坐满人的汽车门窗紧闭，水蒸气液化成小水珠附着在玻璃车窗上，水蒸气变成水珠
(选填“会吸
热”、
“会放热”或“不会吸热或放热”)，水珠会出现在车窗的
(选填“内侧”、
“外侧”或“内、外侧”)。
2 关于物态变化，下列说法中正确的是( )
A. 零下18◦C 的液体不能发生汽化现象
B. 烧水时常看到“白气”，从水到“白气”的物态变化是先汽化后液化
C. 文艺演出时舞台上经常释放“白气”，这是干冰在常温下的升华现象
D. 寒冷的冬夜，家里的窗户玻璃上的“冰花”，是由于室外空气中的水蒸气凝华而形成的
3 中华诗词蕴含着丰富的物理知识，以下诗词中有关物态变化的分析正确的是( )
A.“露似珍珠月似弓”，露的形成是液化现象，需要放热
B.“斜月沉沉藏海雾”, 雾的形成是汽化现象，需要放热
C.“霜叶红于二月花”, 霜的形成是凝华现象，需要吸热
D.“已是悬崖百丈冰”, 冰的形成是凝固现象，需要吸热
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第4 讲
小分子与
大宇宙
——微观
与宏观
模块1
活泼的分子
模块2
比分子更小的存
在
模块3
出发！目标是宇
宙星辰
模块4
什么是黑洞
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50
课程体系
知识点
难度
例题
分子扩散
★★☆☆☆
例1-3
认识原子
★★☆☆☆
例4-6
认识宇宙
★★☆☆☆
例7-10
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51
模块1
模块
1
活泼的分子
知识讲解
一、实验背景
宏观与微观，是学术文章里常见的两个词，从字面看能大体猜到它的意思，宏观对应了“大”，而微观对应了“小”。
在人类历史的长河中，我们不断地在认识物质构成的奥秘。让我们用物理知识，从“小”到“大”的层面全面认识我们生
活的世界吧。
例如我们站在街边就能闻到不远处烧烤摊飘来的香味，布艺中的扎染技术，都能说明分子可以运动。那么世界的
组成除了分子，还有更小的单元吗？让我们先进入微观世界探究一下吧！
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52
二、实验目的
理解影响扩散现象的相关条件。
三、实验材料
四、实验步骤和原理
实验一
1. 往两只杯子里分别倒入热水和冷水
2. 往两杯水中各滴一滴酱油，观察1 分钟内的扩散现象
现象：
色素在热水中的扩散速度比在冷水中快。
实验二
3. 往两只杯子里分别倒入冷水。
4. 往其中一杯水中加入3 勺食盐，并搅拌均匀
5. 往两杯水中各滴一滴色素，观察1 分钟内的扩散现象
现象：
色素悬浮在盐水上，而冷水中的色素很快扩散开来。
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53
原理：
（1）2 个实验2 个影响分子扩散的因素：
实验一：温度会影响分子扩散的速度，温度越高，分子扩散速度越快。所以色素在冷水中扩散较慢，在热水中扩散
很快。
实验二：扩散是物质从高密度区域向低密度区域转移，直到均匀分布的现象。色素密度比盐水密度小，所以色素
会悬浮在盐水上，一段时间后才慢慢扩散。
（2）分子热运动与分子扩散的区别：
扩散现象：指的是不同物质相互接触时，可以彼此进入对方的现象。
分子热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
正是因为分子在不断运动, 所以才会彼此进入对方，扩散现象是由分子热运动引起的。
（3）分子热运动或扩散现象与重力无关，并不是重力引起的。
想一想
1. 为什么实验二中的两杯水都要用冷水？
2. 这两个实验是如何排除重力影响的？
精讲精练
例1
下面对于分子动理论的理解错误的是( )
A. 阳光下可以看到漂动的灰尘是分子运动
B. 扩散现象是微观上大量分子永不停息地做无规则运动的宏观表现
C. 物体是由大量的微小分子组成的
D. 温度越高，分子的运动越剧烈
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54
例2
人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：
“控制变量法”、
“等效替代法”、
“转换法”、
“理
想模型法”等。下面是初中物理中的几个探究实例：
①研究光的传播时，引入“光线”；
②研究分子运动时，利用扩散现象来探究；
③探究电磁铁磁性强弱时，根据电磁铁吸引大头铁钉数目的多少来判断；
④探究滑动摩擦力与压力大小的关系时，保持接触面的粗糙程度不变。
其中，采用了相同研究方法的是( )
A. ①和②
B. ②和③
C. ②和④
D. ③和④
例3
下列说法正确的是( )
A. 粉笔灰的颗粒很小，它就是组成粉笔的分子
B. 温度升高时，扩散现象加快，说明分子运动加剧
C. 只有气体之间会发生扩散现象，固体与液体之间不会发生
D. 在阳光照射下，扫地时看见的尘土在空中飞舞，说明分子在永不停息地运动着
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模块2
模块
2
比分子更小的存在
知识讲解
一、知识引入
当我们把一块方糖切成两半，每一半还是方糖。继续将其中一份方糖切成两半，无限的切下去，什么时候分出的
两部分不再是方糖了呢？在之前我们已经学习过了分子，那么比还有没有比分子更小的东西了呢？
二、探索微观世界的历程
1. 对微观世界的初识：
早在公元前400 年，古希腊哲学家德谟克利特就曾经说过，
“正像绿墙是由树干和枝叶组成似的，大自然的物都
是由看不见的微小粒子——原子构成，原子不能消失，但也不会无中生有。”这被认为是第一次提出原子论的假说，德
谟克利特了本人也被认为是原子唯物论学说的创始人之一。但是德谟克利特的原子论缺少科学的实验基础，长期以
来并不为人们所认同。直到17 世纪，以“化学之父”道尔顿和玻意耳为代表的科学家通过大量的实验才复活和确立
了原子论。1811 年，意大利的科学家阿伏伽德罗进一步指出，物质一般不是直接由原子组成，而是由几个原子相结合
的分子构成的。
2. 汤姆孙的“葡萄干模型”：
1897 年，英国的物理学家汤姆孙发现放射线中存在着带负电的粒子，他把这种粒子叫做电子。他设想原子中必
定有等量的正电荷存在，而正电荷像液体一样均匀地分布在原子里，而电子则“浸”在其中，这一模型被人们称作“葡
萄干模型”。质子和中子组成的“正电荷球”相当于葡萄干布丁中的布丁，而电子镶嵌在“正电荷球”上，相当于葡萄干
布丁中的葡萄干。这样的一个结构大家很容易想到，质子、中子、电子之间是没有任何缝隙的。
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56
电子的发现，打破了原子不可分的概念，是人类对物质结构认识上的一次飞跃，并掀起了新一轮探索物质微观结
构的热潮。
3. 卢瑟福的“行星模型”：
1909 年，英国物理学家卢瑟福，在真空容器内放置了一片金箔，并用α 粒子射线轰击金箔。试想，如果原子内部
没有任何的缝隙，α 粒子是根本无法穿透金箔的。而实际的实验结果表明，在金箔的另一侧用粒子接收器进行探测，
竟接收到了大量的α 粒子！这一结果表明，葡萄干布丁模型是无法立足的，原子之间是有大面积的空隙的。由此，卢
瑟福提出了“行星构模型”，这一模型一直沿用到今天。
卢瑟福的实验让人们认识到原子虽小，里面却十分空旷。如果我们将原子放大成直径上百米的足球场，在其中
央有一颗称为原子核的小米粒，其直径不到原子直径的万分之一，而它的质量却占整个原子质量的99.94％以上。在
1919 到1932 年间，卢瑟福和他的学生先后发现了带正电的质子和不带电的中子。
三、物质的组成
比分子小的物质叫作原子，分子由原子构成。而世界中部分物质可以由分子构成，也可以由原子直接构成。通常
原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。原子是由原子核和分布在核外带负电的店子构成的。且原子核几乎集
中了原子的全部质量。
原子是由原子核和电子构成，一个原子的质量几乎全部集中在原子核上。原子核处于原子的中心，电子在核外绕
原子核高速转动。原子核带正电，电子带负电，原子核所带正电荷量等于电子所带的负电荷量，所以整个原子是电中
性的。
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57
精讲精练
例4
在原子中，不带电的粒子是( )
A. 质子
B. 电子
C. 中子
D. 原子核
例5
下列原子模型按照建立的先后顺序排列正确的是( )
A. ①②③
B. ③②①
C. ②①③
D. ③①②
例6
关于微粒的结构从小到大排列的是( )
A. 分子-原子核-质子-电子
B. 分子-原子-原子核-质子
C. 原子核-分子-中子-原子
D. 中子-原子核-原子-分子
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58
模块3
模块
3
出发！目标是宇宙星辰
知识讲解
一、实验背景
除了不断深入微观世界进行探索以外，人类也在尝试着不断探索和了解地球以外的世界。接下来，我们就可以制
作一个漂亮的太阳系模型，来学习一下我们生活的宇宙的一小部分——太阳系。
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59
二、实验器材
底盘，支座×8，钢条，泡沫塑料球×8，颜料，胶水。
三、实验步骤
1. 准备行星和太阳的小球，并涂好颜色。
2. 在底座上固定太阳。
4. 制作金属支架。
5. 如图所示固定行星。
四、原理
1. 地球与月球
（1）地球是太阳系八大行星之一，按离太阳的由近及远的次序排为第三颗。自西向东自转，同时围绕太阳公转。
（2）地球有个天然的卫星-月球，月球是地球唯一的卫星，也是离地球最近的天体，距离地球的平均距离约为38 万
千米。
月球的质量约为7.3×1022 千克，直径约3500 千米，月球上受到的引力约为地球的1/6。
月球约28 天绕地球一周，这期间地球上所见月球被太阳照亮的形状不断变化，形成月食。
（3）地球和月球组成一个天体系统-地月系统。
除月球这个地球的天然卫星外，还有许多不同用途的人造卫星在大气层外绕地球运转。常用的人造卫星有：通信
卫星、对地观测卫星、导航定位卫星。
2. 太阳
（1）太阳是一个极其巨大的、炽热的气球体，它能自己发光发热，我们把这种星球叫做恒星。
太阳是太阳系中唯一一颗恒星。
（2）太阳的质量约为1.9891×1030 千克，占太阳系总体质量的99.86%。太阳直径大约是1.392×106 千米，相当于
地球直径的109 倍。
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60
当月球运行到太阳和地球中间时，一部分射向地球的太阳光被月球遮挡，在地球上看不到完整的太阳，这叫做日
食。
3. 太阳系
（1）太阳系是由太阳、行星、卫星、彗星和流星等组成的天体系统。太阳是太阳系的中心。
（2）太阳系八颗围绕太阳运动的行星，由近到远分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。其中质
量最大的是木星，质量最小的是水星。2006 年将原九大行星中的冥王星列入“矮行星”。
（3）太阳系中还有许多围绕太阳运转、但称不上行星的小天体。太阳系小天体是小行星和彗星。小行星是一些形
状很不规则的石块，绝大多数小行星都分布在火星和木星的轨道之间，形成小行星带。彗星不是一个固体球，它是
聚集成一团的无数小石块和冰块、尘埃。彗星也叫做扫帚星。
精讲精练
例7
在太阳系中，离地球最近的星球是( )
A. 太阳
B. 金星
C. 火星
D. 月球
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61
例8
在太阳系中，太阳是( )
A. 彗星
B. 卫星
C. 行星
D. 恒星
例9
太阳系八大行星中体积最大的是( )
A. 木星
B. 水星
C. 金星
D. 地球
例10
关于粒子和宇宙的认识，正确的是( )
A. 地球等行星绕太阳转动，太阳是宇宙的中心
B. 原子、电子、质子中，尺度最小的是电子
C. 雾霾是由于固体分子不停运动形成的
D. 质子、中子和电子就像行星绕太阳运动一样在绕原子核运动
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62
模块4
模块
4
什么是黑洞
知识讲解
所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来……“黑”，是指人类看不见
它。
“洞”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，
“似乎”就再不能逃出。
当一颗恒星衰老时，核心开始坍缩，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦
收缩到一定程度，质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。
一、黑洞的演化过程
1. 吸积
吸积是大质量天体通过其引力场的吸积从周围获取物质的过程。像我们太阳这样的普通恒星就在不断地从星际
空间吸积物质，不过规模很小。拥有较强引力场的天体，如黑洞，其吸积要强烈得多。
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63
2. 蒸发
霍金根据量子理论，反粒子带有负的能量，落入黑洞之后会使黑洞的能量减少，而逃脱出来的正粒子就好像是从
黑洞向外发射出了能量。这就是黑洞的蒸发。黑洞的质量越大，蒸发得越慢。
3. 毁灭
当黑洞的质量越来越小时，它的温度会越来越高。这样，当黑洞损失质量时，它的温度和发射率增加，因而它的质
量损失得更快。这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计，因为大黑洞辐射的比较慢，而小黑洞则以极高的速
度辐射能量，直到黑洞的爆炸。
二、如何探测到黑洞？
证据一：吸积盘
黑洞对于视界外的天体也有引力作用，速度不够快的天体会在引力作用下落入视界内。这些被吸进的物质就会
形成可观测得吸积盘。
证据二：霍金辐射
由量子物理可知，在能量中可以产生虚粒子对，一个正粒子，一个负粒子。在黑洞视界边缘创生的粒子没有进入
黑洞视界的粒子有可能远离黑洞。这远离黑洞的粒子就是我们所观测到的黑洞辐射（霍金辐射）。
证据三：引力透镜现象
引力可以使光转向。强引力天体吸引通过四周的光使其转向集中，就像一个凸透镜一样。星系通常都会引起引
力透镜效应。在天文观测中，并没有观测到其他天体经过观测天区引起透镜现象。可能是一个黑洞的经过引起了观
测上的变化。
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64
随堂练习
1 下列说法中，不属于分子动理论的是( )
A. 物体是由大量分子组成的
B. 原子是由原子核和电子组成的
C. 分子在不停地做无规则运动
D. 分子间存在相互作用力
2 小明在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是( )
A. 雪花漫天飞舞说明分子在做无规则运动
B. 宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心
C. 将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间有吸引力
D. 电子的尺度比原子的尺度大
3 在探索微小粒子的进程中，人们认识到“原子是有结构的”，这是源于物理学家
发现了
．
科学家对原子的结构进行猜想和实验，并提出了多种模型．在如图所示的两种模型中，
(选填“A”或
“B”) 是物理学家卢瑟福提出的原子核式结构模型．
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65
4 氢原子只由1 个质子和1 个电子组成，下列关于氢原子的模型图，正确的是( )
5 如图所示，2019 年4 月10 日人类首张黑洞照片的问世，除了帮助我们直接确认了黑洞的存在外，还证实了爱因
斯坦广义相对论的正确性。下列关于宇宙的描述中，不正确的是( )
A. 地球是太阳系内的一颗行星
B. 太阳和太阳系最终会走向“死亡”
C. 宇宙处于普遍的膨胀之中
D. 太阳是宇宙的中心
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第5 讲
电荷的魔
法
模块1
飞舞的头发和弯
曲的水流
模块2
自制验电器
模块3
避雷针的发明
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课程体系
知识点
难度
例题
认识电荷
★★☆☆☆
例1-5
认识电荷的属性
★★★☆☆
例6-11
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69
模块1
模块
1
飞舞的头发和弯曲的水流
知识讲解
一、实验背景
我国对电的认识很早，早在3000 多年以前的殷商时期，甲骨文中就有了“雷”、
“电”的形声字。西周初期，在青铜
器上就已经出现加雨字偏旁的“电”字。
《淮南子》的坠形训篇中认为：
“阴阳相搏为雷，激扬为电”，明代刘基说得更为明确：
“雷者，天气郁激而发也。阳
气困于阴，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电”。
我国古人还通过仔细观察，准确地记述了雷电对不同物质的作用。《南齐书》中有对雷击的详细记述：
“雷震会稽
山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面，而窗户不异也”。
除了雷电，你在生活中遇到过这种情况吗？和同学在课间玩闹时突然就被电得发疼，晚上睡觉前脱掉厚重的毛衣
能够听到“噼里啪啦”的响声。其实这些现象真的就是电，但它在物理中有个更正式的名称叫作“摩擦起电”。
二、实验目的
认识摩擦起电现象并理解其本质。
三、实验材料
气球1 个，毛衣1 件，塑料小勺1 把
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70
四、实验步骤和原理
1. 将气球吹到适当大小打结封口。
2. 用气球在头发上摩擦30 秒，观察头发有什么变化。
现象：较长的头发丝部分翘起，部分“粘”在气球上。
3. 打开水龙头，使其有细细的水流流出即可。
4. 再次用气球在头发上摩擦30 秒，将气球靠近细细的水流，观察水流变化。
现象：水流发生了“拐弯”的情况，如图所示：
图2-1 弯曲的水流
5. 将勺子在毛衣上使劲摩擦一会儿，再靠近细细的水流，观察水流情况
现象：水流和气球靠近同样发生了“拐弯”的情况。
原理：
（1）摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电，叫做摩擦起电。例如实验中的勺子摩擦毛衣，头发和气球摩擦。
（2）自然界中有两种电荷：正电荷和负电荷。其中，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。例如头发“飞起”就
是同种电荷相互排斥的结果。
（3）带电的物体具有吸引轻小物质的能力，例如气球和塑料勺子都“吸弯”了水流。
（4）区分带正电还是带负电：
规定：用丝绸摩擦过玻璃棒，玻璃棒带正电。用毛皮摩擦过橡胶棒，橡胶棒带负电。
提示
下表中列出的物体，距离越远，摩擦起电的效果越好。
本质：摩擦过程中，如果物体失去了核外电子则带正电；如果物体得到了核外电子则带负电，整个过程中质子是
不转移的。
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71
想一想
1. 为什么一定要细水流，如果水流过大实验是否会失败？
2. 电荷的转移和天气有关系吗？
六、生活——静电除尘
从工厂烟囱中冒出的滚滚浓烟里含有大量颗粒状粉尘，它们严重污染了环境，影响到作物的生长和人类的健康。
静电除尘就是利用静电场的作用，使气体中悬浮的颗粒带电从而被吸附，并将尘粒从烟气中分离出来而将其去除。
精讲精练
例1
下列物体中一定带负电的是( )
A. 与丝绸摩擦过的玻璃棒
B. 能与带正电的物体相互吸引的轻小物体
C. 与丝绸摩擦过的玻璃棒互相排斥的轻质小球
D. 与毛皮摩擦过的橡胶棒
例2
如图所示，B、C 两轻质小球用绝缘丝悬挂在横木上，已知B 球带负电荷，则C 球( )
A. 带正电荷
B. 带负电荷
C. 不带电荷
D. 可能带正电荷也可能不带电荷
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72
例3
如图所示，小球甲、乙相互排斥，甲、丙相互吸引。如果已知甲带正电，那么乙、丙的带电情况是( )
A. 乙带正电、丙带正电
B. 乙带负电、丙带正电
C. 乙带正电、丙带负电或不带电
D. 乙带负电、丙带正电或不带电
例4
将一个带正电的物体去靠近挂在绝缘细线下的轻质小球，小球便被吸引，如果用带负电的物体去靠近小球
时，则( )
A. 小球也将被吸引
B. 小球将被排斥
C. 小球将静止不动
D. 小球有可能被吸引，也有可能被排斥
例5
1897 年，英国科学家汤姆生发现了原子内有带负电的电子，而原子是电中性的，由此推测，原子内还有带正
电的物质。在此基础上，经过卢瑟福、玻尔等科学家的不断完善和修正，建立了现代原子结构模型。如图是
小柯整理的物质微观构成网络图，则汤姆生当年推测的“带正电的物质”相当于图中的( )
A. 甲
B. 乙
C. 丙
D. 丁
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73
模块2
模块
2
自制验电器
知识讲解
一、实验背景
通过前面的学习我们知道了电荷有正电荷和负电荷之分，检测物体是否带电可以用验电器。验电器结构如图所
示，有时我们可以通过它来检测物体带正电还是负电。
如果我们将一个带电物体接触验电器的金属球，带电物体上的电荷便会转移一部分到金属箔上使金属箔的两个
箔片带上同种电荷。由于同种电荷互相排斥，金属箔便会张开，我们便知道物体带了电。
二、实验目的
自制验电器并能够判断物体带正电还是负电。
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74
三、实验材料
1 个带木塞的玻璃瓶，1 段铁丝，1 片锡纸，1 跟玻璃棒和1 根橡胶棒，1 件丝绸布料衣服，1 件冬天毛皮布料衣服。
注意
一旦实验开始，不要用手触碰铁丝，以免电荷转移。
四、实验步骤
1. 将铁丝穿过瓶塞，上下部分各留出一部分，将铁丝下部弯曲如图所示：
2. 将锡纸对折并将其挂在铁丝末端，然后封住瓶子，如图所示：
3. 用毛坯布料摩擦过的橡胶棒接触铁丝露在瓶外的一端，观察现象。
现象：发现锡箔纸“展开”了，如图所示：
4. 再用丝绸布料摩擦的玻璃棒触碰铁丝露在瓶外的一端，观察现象。
现象：发现锡箔纸“闭合”了，如图所示。
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75
原理：
（1）验电器的原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
（2）锡纸展开又闭合的原因：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，因为碰到铁丝，所以锡纸的“两翼”也带了负电荷。又
由于负电荷相互排斥，
“两翼”便会展开。在带正电的玻璃棒触碰铁丝后，带负电荷会被铁丝又带到玻璃棒处，使“两
翼”不带电或者带负电减少，则排斥作用变小，即“两翼”闭合。
（3）张角的大小：金属箔带的电荷越多，张开的角度也就越大，因此我们还可以用验电器来比较带电量的大小。
想一想
1. 如果实验步骤3，4 互换，现象是否相同？
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例6
如图所示，将一根带电的橡胶棒与验电器上方的金属球接触，验电器的两个箔片张开，这是由于箔片上带
了
种(选填“同”或“异”) 电荷的缘故。
例7
用带正电的物体去接触不带电的验电器，验电器的金属箔片会张开。此时验电器的金属箔片( )
A. 失去电子，带正电
B. 得到电子，带负电
C. 得到质子，带正电
D. 失去质子，带负电
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76
例8
一个物体接触带负电的验电器的金属球时，验电器的金属箔先合拢后又逐渐张开，则这个物体( )
A. 带负电
B. 带正电
C. 不带电
D. 带正、负电都可能
例9
如图所示，用被毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球，发现验电器的两片金属箔张开，以下说法正确的
是( )
A. 金属球带负电，金属箔带正电
B. 金属球和金属箔都带正电
C. 两片金属箔都带负电，由于互相排斥而张开
D. 两片金属箔都带正电，由于互相排斥而张开
例10
小宇自制了一个简易的验电器，如图所示，用来检验物体是否带电，效果还真不错，关于验电器下列说法正
确的是( )
A. 用验电器可以直接检验出物体是带正电还是带负电
B. 验电器是根据同种电荷互相排斥的原理工作的
C. 验电器的金属箔用塑料片代替效果会更好
D. 在阴雨天气使用验电器效果比在晴朗干燥天气效果更好
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77
例11
如图所示，取两个相同的验电器A 和B，使A 带负电，B 不带电，用带有绝缘手柄的金属棒把A 和B 连接起
来。下列说法正确的是( )
A. B 中正电荷通过金属棒流向A，A 金属箔的张角减小
B. A 中的自由电子通过金属棒流向B，B 金属箔的张角增大
C. A 中负电荷通过金属棒流向B，B 中正电荷通过金属棒流向A
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78
模块3
模块
3
避雷针的发明
知识讲解
雷电是大自然的一种自然现象，它像一把双刃剑，既可以被人们利用服务于人类，也可能给人类造成危害。经过
漫长的探索过程，人们逐步认识并掌握了它。避雷针的发明，是人类有效地掌握雷电的开始，人类对雷电的研究必将
更加深入、全面。
避雷针是由富兰克林发明的。富兰克林用不导电的材料把一根金属棒固定在高楼顶部，而后用一根导线将其与
大地相连。这样，打雷时天空中产生的强大的电荷可以通过金属棒直接流入地下，这样便可以避免对建筑物和人造成
伤害。
富兰克林设计避雷针的灵感，很大程度上得益于莱顿瓶的实验。1751 年夏天，富兰克林住处附近的一座教堂被
雷电击毁。他惊奇地发现，天空中的雷电现象和科学界著名的莱顿瓶内外两层箔片相连的爆炸现象具有异曲同工之
处。
莱顿瓶是一种能够聚集电荷的瓶子，由荷兰莱顿大学的科学家们研制出来。长久以来，人们认为是上帝制造了天
空中的雷电，打雷是神在发挥威力，认为人类根本无法控制这种现象。随着科学技术的进步，到1745 年时，人们对摩
擦生电的原理已经有所了解，但是由于摩擦产生的电量非常之小，因此对电的性质还无法进行深入研究。
莱顿大学的科学家经过长期研究，终于研制出这个叫莱顿瓶的装置。它的构造很简单，就是在普通玻璃瓶的内壁
和外壁上分别贴上银箔，内壁银箔通过导线与带电体连接起来，外壁接入地下。这样，当带电体不断接收电荷时，内壁
的银箔上就会聚集大量的电荷。运用莱顿瓶，就是把内外两层箔片用导线连接起来由于大量正负电荷相碰，就会产生
强烈的火花和爆炸声。
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79
由莱顿瓶的实验受到启发，富兰克林由此推测，天上的雷电与摩擦产生的电完全一样。为了证实推测，极富冒险
精神的富兰克林作了一个大胆的决定，那就是在雷雨天气放风筝以此收集那些云层中的电荷。放风筝的绳子实则就
是一根导线，它可以把天空中的电荷引入莱顿瓶。事实证明，天空中的雷电与摩擦产生的电确实相同。就这样，在风
马牛不相及的两种现象中，富兰克林却找到了它们隐含的共同的原理。
这一原理极大地启发了富兰克林，他进行了大胆设想，他认为可以把狂暴不羁的雷电导入地下，从而避免它对人
类的伤害。经过不懈的努力，避雷针终于在富兰克林的手中诞生了。
当今随着城市发展的需要，几十层、近百层的高楼鳞次栉比，避雷装置对这些建筑物来说更是不可或缺的了。尽
管有许多新的避雷装置不断问世，但万变不离其宗，它们都是在富兰克林发明的避雷针原理的基础上设计出来的。
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随堂练习
1 三个悬挂着的轻质带电小球，相互作用情况如图所示，那么甲、乙、丙的带电情况是( )
A. 甲、乙球带异种电荷
B. 乙、丙球带同种电荷
C. 如果甲球带正电荷，则丙球带负电荷
D. 如果甲球带正电荷，则丙球带正电荷
2 用丝线悬挂着A、B、C、D、E、F 六个小球，它们之间相互作用的情况如图所示，则肯定带电的小球是( )
A. A、C 小球
B. A、D 小球
C. A、B 小球
D. E、F 小球
3 如图所示，当带电体接触验电器的金属球时，下列说法正确的是( )
A. 若带电体带正电荷，则验电器就有一部分电子转移到带电体上
B. 若带电体带负电荷，则验电器就有一部分正电荷转移到带电体上
C. 若带电体带正电荷，则这些正电荷就通过金属杆全部转移到金属箔上
D. 若带电体带负电荷，则这些负电荷就通过金属杆全部转移到金属箔上
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4 如图所示，一根支在支架上的塑料吸管，能在水平面内自由转动．用餐巾纸摩擦吸管使其带电，将丝绸摩擦过的
玻璃棒靠近带电吸管的一端，吸管被吸引，说明吸管在与餐巾纸摩擦的过程中( )
A. 失去电子带正电
B. 失去电子带负电
C. 得到电子带正电
D. 得到电子带负电
5 打扫房间时，小刚用干绸布擦穿衣镜，发现擦过的镜面很容易粘上细小绒毛。这是因为他擦过的镜面因
而带了电，带电体有
的性质，所以绒毛被吸在镜面上。
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第6 讲
飞流直下
三千尺
模块1
发光的小灯泡
模块2
电流与水流
模块3
金属中的电流和
电流方向
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课程体系
知识点
难度
例题
电路及电路元件
★★★☆☆
例1-7
认识电流
★★★☆☆
例8-12
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模块1
模块
1
发光的小灯泡
知识讲解
一、实验背景
打开开关，家里的电灯就会亮；使用遥控器，家里的空调就能启动。
“电”在我们的生活中无处不在，可我们目前只
知道工人将电路装好后的成品，到底电灯亮起是什么过程呢？让我们做一个小实验自己点亮小灯泡吧！
二、实验目的
认识闭合电路和电路元件。
三、实验材料
四、实验步骤和原理
1. 用铅笔把电池突起一端和灯泡底部连接起来，再在电池末端加入第二枚电池。如下图：
2. 用剪刀把电池的末端和灯泡上的金属部分连接起来。
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3. 全部连接上以后，灯泡就亮起来了，如下图：
原理：
（1）小灯泡亮起：小灯泡内部有电流通过，电流从电池上的正极通过铅笔流向灯泡，再通过剪刀流回电池的负
极，从而形成了闭合回路。
（2）电池的正负极：部分电池表面有标注，一般突起处为正极，电池平滑处为负极。
（3）电路的组成：一个完整的电路应该包括电源、用电器、开关和导线四种电路元件，缺一不可。如图就是一个
最简单的电路: 在我们的实验中2 节电池就是电源，灯泡就是用电器，剪刀和铅笔就是导线。
（4）电路图：由于实物画图过于麻烦，所以在研究电路时，我们常常用电路图代替。所以电路图就是实物图的简
化版本，它们一一对应。以下是实物图和电路图的符号转化：
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（5）电源：电源是能持续供电的装置，是提供电压的装置，没有电压就没有电流。
①常见的电源有直流电源（如干电池、蓄电池）和交流电源（如交流发电机）。
②直流电源有正、负两极，正极用“+”表示，负极用“-”表示。
当直流电源对用电器供电时，电流的方向是由电源的正极经用电器到负极。
（6）用电器：用电器是用电来工作的设备，它在工作时是将电能转化为其他形式的能。常见的用电器有：电灯、
电脑、电视机、电热水器、电冰箱等。
（7）开关：开关用来接通或断开电路，起控制用电器的作用。常用的开关有：拉线开关、拨动开关、闸刀开关等。
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（8）导线：导线将电源、用电器、开关连接起来，形成让电荷移动的通路。常用的导线是金属导线，导线的外壳包
一层塑料、橡胶等绝缘材料。
想一想
铅笔和剪刀可以换其他材料代替吗？
精讲精练
例1
下列不属于电源的是( )
A. 干电池
B. 发电机
C. 电磁炉
D. 太阳能电池
例2
如图所示是各种不同电路器件的实物图片，属于用电器的是( )
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例3
如图所示是一只磁控猴子，只要你拿走它手上的香蕉，它就不停地大吵大闹；你把香蕉还给它，它就停止吵
闹。香蕉的作用相当于电路中的( )
A. 导线
B. 开关
C. 电源
D. 发声器
例4
在日常生活中，人们常说：
“开灯”
“关灯”指的是( )
A.“开灯”是指闭合开关，
“关灯”是指断开开关
B.“开灯”是指断开开关，
“关灯”是指闭合开关
C.“开灯”和“关灯”都是指闭合开关
D.“开灯”和“关灯”都是指断开开关
例5
给手机电池充电，在充电过程中，该手机电池相当于电路中的( )
A. 电源
B. 开关
C. 导线
D. 用电器
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例6
下列电路元件符号表示电动机的是( )
A.
B.
C.
D.
例7
以下电路正确而且有持续电流通过的是( )
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模块2
模块
2
电流与水流
知识讲解
一、实验背景
你听过电流这个词吗？它和我们常说的车流就是车的定向移动、水流就是水的定向移动，那电流是什么的定向移
动呢？水流和车流都有方向，电流有方向吗？让我们顺着实验一起探索吧！
二、实验目的
认识电流产生的原因以及电流的方向。
三、实验材料
同模块一实验材料
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四、实验步骤
1. 按照模块一的实验步骤连接好电路，发现小灯泡发光。
2. 拿开剪刀，将第二个电池的正负极调换，再重新放入电路，如图所示：
3. 将剪刀还原，观察实验现象，小灯泡不发光，如图所示：
原理：
（1）不发光的原因：电子从负极流向正极从而产生电流，当两节电池连接时必须正负相对，电子才有可流动的路
径。本实验中电池装反后，电子的流动方向调换，电流就无法正常流动了。
（2）电流的形成：自由电荷的定向移动形成电流。
（3）电流的方向：与正电荷定向移动方向相同，与负电荷定向移动方向相反，两种说法都算正确。在电池外部，
电流从电池正极流向电池负极；在电池内部，电流从电池负极流向电池正极。
精讲精练
例8
以下关于电流的说法正确的是( )
A. 只有正电荷的定向移动才能形成电流
B. 只有自由电子的定向移动才能形成电流
C. 电荷的定向移动形成电流
D. 电荷的运动形成电流
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例9
如图所示，把A、B 两根碳棒分别与电源连接插入盐水中，盐水中的负电荷向B 移动，正电荷向A 移动，则盐
水中的电流方向是( )
A. 由A 向B
B. 由B 向A
C. 有时由A 向B，有时由B 向A
D. 无法确定
例10
如图甲所示，验电器A 带负电，验电器B 不带电．用带有绝缘手柄的金属棒把验电器A、B 两金属球连接起
来的瞬间（如图乙所示），金属棒中( )
A. 电流方向由A 到B
B. 电流方向由B 到A
C. 有电流但方向无法确定
D. 始终无电流
例11
如图所示为金属导体中自由移动电荷的示意图，图中定向移动的是( )
A. 自由电子
B. 正电荷
C. 正离子
D. 负离子
例12
关于电流与电源，下列说法正确的是( )
A. 规定正电荷定向移动的方向为电流方向
B. 只有正电荷的定向移动才能形成电流
C. 只要电路闭合，即使电路中没有电源，电路中也一定有电流
D. 只要电路中有电源，即使电路断开，电路中也一定有电流
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模块3
模块
3
金属中的电流和电流方向
知识讲解
金属导体两端没有电压时，也就是金属中没有电场时，金属中的自由电子的运动是无规则的，在通常温度下，电
子热运动的速度大约是一百千米每秒，但整体上在任何一个方向上的平均速度都等于零，因此在平常情况下金属中
没有电流。
金属导体中的电流是电子的定向移动形成的。那么电子在电路中是怎样做定向运动的呢？有的同学根据一拉开
关电灯就亮，猜想一定是发电厂的电子在拉开关的瞬间，飞速地、几乎不费时间地跑到了电灯上。也有的同学猜想：电
子可能是在电路中一个顶着一个，在作“顶牛接力”。就像多米诺骨牌一样，当推倒第一块骨牌时，其他骨牌将接连不
断地被推倒。当然按照这种想法，电子在电路中“顶牛”的速度也必须是极大的，不然电灯为什么一拉开关灯就亮了
呢？
以上猜想虽然都有一定的道理，但是都不对。那么电子在电路中究竟是怎样运动呢？为了说明这个问题，我们回
想一下游行队伍的运动情况：游行开始前，队员们在大街上静静地等候着。当总指挥一声令下“游行开始”，队伍中的
每个人听到了命令，都动了起来，整个队伍就开始前进了。
电子在电路中的运动就好像游行队伍一样。
给金属两端加上电压，使金属中产生电场。这时每个自由电子都将受到电场力的作用，而发生与电场方向相反的
定向运动。所以金属中有电场存在时，自由电子除了无规则的热运动外，还多了一个定向运动，就是这个定向运动形
成了金属导体中的电流。
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应该说明的是，电子开始定向移动是很及时的，但是前进的步伐却很缓慢，一般常见金属导体中，自由电子定向
运动的速度不超过十分之几毫米每秒，而电流的传导速度跟电子定向运动的速度毫无关系，它总是电场的传播速度，
这个速度等于光速。
关于电流的方向，为什么科学上一直沿用“正电荷移动方向为电流方向”的说法，是由于这个规定对正确研究电
现象并无妨碍。至于规定与实际不符的问题，只是在金属等靠负电荷导电的导体中才存在，在导电的液体中，同时有
正、负离子向相反方向移动，哪个规定都不尽符合实际。在某些情况下，电流确实由带正电的微粒（如α 射线）形成
的，则规定与实际是相符的。
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随堂练习
1 电路中形成电流的条件是( )
A. 电路中有电源
B. 电路中有电源，还要形成通路
C. 导体中有自由电荷
D. 有用电器和电源
2 (多选) 在下列电路元件符号中，所表示电路元件不属于用电器的是( )
3 汽车在转向前，司机会拨动方向盘旁边的横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭，司机所拨动
的这根横杆就相当于电路中的
；当某一个灯坏了不亮时另一个还能发光，这两个转向灯在电路中的连
接方式为
。
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4 两个相同的验电器A 和B，A 带正电，B 不带电，用金属棒把A、B 连接起来后如图，则( )
A. A 中正电荷通过棒流向B，B 带正电荷
B. B 中负电荷通过棒流向A，B 带正电荷
C. 棒中有持续电流从A 流向B，使B 张角增大
D. 棒中有持续电流从B 流向A，使A 张角先减小，后增大
5 下列说法正确的是( )
A. 电流的方向是负电荷定向移动的方向
B. 在金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相同
C. 正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
D. 电流的方向总是与电荷定向移动的方向一致
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