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物理笔记
什么是物理？
物理是一门与我们生活密切相关的科学，它研究力、热、声
光、电，等等。
※科学研究的三个要素：
1） 科学发现原于观察。
2） 科学探究必须提出疑问和假设。
3） 实验探究要用科学的方法。
观察：即用我们的感官去感知事物或现象的特征。
控制变量法：每一次只让一个因素改变而保持其他因素不变
的方法。
测量：
※测量的目的：进行可靠的定量比较。
首先要有一个公认的比较标准，这个标准叫做单位。
其次要有合适的测量工具或仪器。
国际单位制(SI)
定量
单位
测量工具
长度(l)
米(m)
刻度尺
质量(m)
千克(kg)
秤
时间(t)
秒(s)
停表
CHAPTER1 Atom and Galaxy
第一章 从原子到星系
宇宙：“宇”指广袤无垠的空间。
“宙”指无穷无尽的时间。
§1.1
原子模型
汤姆逊，提出原子葡萄干蛋糕模型。
卢瑟福，提出原子行星模型。
原子葡萄干蛋糕模型：正电荷向液体一样均匀的分布在原子
里，电子则浸在其中。
原子行星模型：汤姆逊的学生英国物理学家卢瑟福在实验中
发现原子中全部正电荷和绝大部分质量都集中在原子内一
个极小的空间区域，称为原子核。他设想电子像行星环绕太
阳运转一样在原子核外绕原子核旋转。
“行星模型”否定了“葡萄干蛋糕模型”，但也并不是完美
的，以后的实验进一步表明，原子中的电子不像行星环绕太
阳旋转时那样有固定的轨道，而是形成电子云。
原子结构：
中子：在核子内，不带电。
质子：在核子内，带正电。
核子（原子核）：由带正电的质子和不带电的中子组成的。
电子：在核子外形成电子云，带负电。
原子：由原子核和核外绕核高速旋转的带负电的电子所组
成。
核子大小：10
-14
~10
-15
原子大小：10
-10
核子集中了原子几乎全部的质量。
庄子首先提出物质无限可分：一尺之槌，日取其半，万事不
竭……
已发现的基本粒子最小单元：夸克
第一个被人类发现的基本粒子：电子
纳米(nm)
，1nm=10
-9 m
§1.2
核能
核能：蕴藏在原子核中的能量，原子核发生变化时，从核内
部释放出的能量
放射现象：放射现象来自放射性元素原子核内部。
原子核的变化
1） 核裂变：由一个慢中子轰击一个原子放出两个中子，在
产生链式反应。
2） 核聚变：在超高温高压条件下两个较轻的原子核聚合成
一个较重的原子核。
§1.3
地球 太阳系
地球直径：12800km
月球（地球的卫星）距地球380000km
§1.4
银河系 宇宙
星系：宇宙中由一大群运动着的恒星，大量的气体和尘埃组
成的物质系统。
星云：银河系中许许多多的雾状天体。
河外星系：存在于银河系之外的雾状星云。
CHAPTER
２ Sound
第二章 声
声学是研究声音的发生和传播过程以及其特征、规律、应用，
的物理学分支。
§2.1
声波的产生和传播
※声波：发声的体振动在介质中的传播。
声波特征：
1） 声波是疏密波。
2） 声波无法在真空中传播，这是因为真空中没有物质粒
子，所以振动物体无法在真空中产生疏密状的声波。
3） 声波在15
℃的空气中传播的速度为340m/s
4） 声速与空气中的温度成正比。
声速：声音的传播速度
声波的反射：回音
人类声波的接收：耳
人耳接受声波流程
声波→振动耳膜→振动听小骨→振动耳蜗→振动耳蜗内液
体→神经
§2.2
声音的特征
1） ※响度：人耳感觉声音的强弱程度。
影响响度的因素：
I.
与发声体的振动幅度有关，响度与振动大小成正比。
II.
响度和人耳离发声体的远近有关，响度与人耳离发声体的
距离成反比。
III.
声音的能量越分散（声音在传播中能量衰减）听到的声音
就越轻。[使声音集中向某个方向传播，可以减少声音分
散，增大响度]
2)
音调：
影响音调高低的因素：
I.
频率(f)
（i.e.
物体每秒钟振动的次数） [发声体震动次数
∝声音频率∝音调]
II.
发声体结构
频率(f)
，单位：赫兹 (Hz)
，简称：赫
3)
音色：多种频率的组合
CHAPTER3 Light
第三章 光
§3.1
平面镜成像
※平面镜成像的4个特点：
(1)
1)
平面镜所成的像是虚像
2)
像和物体到平面镜的距离相等
3)
像和物体的大小相等
4)
像和物体关于平面镜对称
补充说明：光源：能自行发光的物体。
光在同一种介质中，沿直线传播。
光的反射定律
如图(2)
(2)
点O为入射点
ON为法线（现实中不存在，用虚线表示）
AO为入射光线，BO为反射光线。
∠AON为入射角，∠BON为反射角
光的反射定律：
1)
反射角等于入射角。
2)
反射光线与入射光线分居法线两侧。
3)
反射光线、入射光线、法线在同一平面上。
§3.2
光的折射
光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向
发生偏折现象。
(3)
如图(3)AO
是入射光线OB是折射光线，过折射点O 作
分界面的垂线NN’称为法线；入射光线和法线的夹角称
为入射角i，折射光线和法线的夹角称为折射角r。
NB：当光从空气中斜射入水或其他介质中时，折射光线
向法线偏折，折射角r小于入射角i。减小入射角，折射
角也随之减小。反之亦然。（折射角∝入射角）
NB:
当入射角i=0
°（i.e.
光线垂直于界面射入）时，折射
角r=0
°，光线不发生偏折。
实验表明，不同介质对光的折射本领是不同的。（e.g.:
玻
璃对光的折射本领比水强）
实验证明：在光的折射中光路是可逆的，从水斜射入空气
的光线将偏离法线。
(4)
§3.3
光的全反射
光的全反射：当光从一种介质斜射入空气，入射光线与法线
的夹角（入射角）增大到一定值时，在空气中的折射光线全
部回到那一种介质中，这种现象称为光的全反射。（只有当
光从水或玻璃之类的介质中斜射入空气中时才会发生全反
射现象）
全反射过程图(5)(6)(7)
§3.4
透镜成像
(8)
※凸透镜：中央比边缘厚。
由于凸透镜对光源具有汇聚（将光源向主光轴靠拢）作用，
所以凸透镜亦称汇聚透镜。
凸透镜球面越凸，焦距就越短，对光线的汇聚作用越明显。
(9)
凹透镜：中央比边缘薄。
由于凹透镜对光源具有发散（将光源向主光轴偏离）作用，
所以凹透镜亦称发散透镜。
如图(9)
平行于主光轴的光线过透镜后折射光线的延长线过
焦点。
(10)
如图(10)
通过透镜球面的球心C1、C2的直线称为透镜的主
光轴，透镜主光轴上的O点称为透镜的光心。
通过光心的光线不改变方向，而任何其他方向的光线，经过
透镜后都要发生偏折。
※凸透镜成像的特点:
1)
如图汇聚在主光轴上的一点F，该点称为凸透镜的焦点。透
镜两侧各有一个焦点。
从光心到焦点的距离称为焦距，用f表示。
(11)
u（物距）>2f
f< v
（像距）<2f
像的性质：倒立，缩小，实像
应用：照相机、望远镜的物镜的成像。
2)
(12)
f<u<2f
v>2f
像的性质：倒立，放大，实像
应用：幻灯机、投影仪、显微镜的目镜的成像。
3)
(13)
u<f
物体与物像同侧
像的性质：正立，放大，虚像
应用：放大镜的成像。
§3.5
光的色散
(14)
(15)
光谱：由红、橙、黄、绿、蓝、绽、紫，连续排列的七色光
带。
单色光：光，经过三棱镜，它不能再发生色散这种色光称为
单色光。
复色光：由几种单色光合成的光。
三原色光：红、绿、蓝。
颜色：
1)
透明体的颜色取决于能透过它的色光的颜色。
2)
不透明体的颜色取决于它所能反射色光的颜色。
CHAPTER4 Motion and force
第四章 运动和力
§4.1
机械运动
※机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置变化称为机
械运动，简称运动。
位置变化：指距离和方向的变化
自然界中一切物体都在运动，绝对静止的物体是不存在的。
※参照物：用来判断物体A是否运动的参照物体B即为参照
物。
§4.2
匀速直线运动
路程：运动物体通过的路径长度
※匀速直线运动：物体沿直线运动时，如果在任意相等时间
内通过的路程相等，这种运动就称为匀速直线运动。
※速度：做运速直线运动的物体单位时间内通过的路程。
速度是表示物体快慢的物理量。
速度(v)
，单位：米/秒(m/s)[
读作：米每秒]
※单位换算：
X m/s
×3.6=
X km/hr
X km/hr
÷3.6=
X m/s
比较速度大小的两种方法：
1)
在相同时间内，比较通过的路程的长短。
2)
在相同路程内，比较所用的时间的长短。
§4.3
变速直线运动
略
§4.4
力 力的图示
※物体间力的作用是相互的。
※任何里都不能离开物体而存在，力是物体间的相互作用。
物体间：要有两个或两个以上的物体。（必须有施力物体，
受力物体）
相互：
1)
同时产生；同时消失；大小相等；方向相反。
2)
作用在两个不同的物体上。
※力的作用效果：
1)
可以使物体发生形变。
2)
可以使物体的运动状态发生改变。
I.
物体运动速度的大小改变。
II.
物体运动速度的方向改变。
※力的三要素（i.e.
力的作用效果）：
1)
力的大小。
2)
力的方向。
3)
力的作用点。
力的图示：用一个带箭头的直线表示力的三要素。
(16)
1)
比例线段。
2)
方向箭头。
3)
作用点。
力(F)
，单位：牛顿(N)
，简称：牛
测量力的工具：测力计，实验弹簧秤。
NB:
测量力时要先观察测力工具的最大测量范围；以及最小
刻度。
最小刻度：指相邻两刻度间，单位数量大小。
§4.5
重力 力的平衡
※重力(G)
：由于地球（月球及其他星球）的吸引而使物体
受到的力。
重力的方向总是竖直向下的。
怎样判断线或面，是否竖直或水平？
重垂线：由于悬挂重物，总是竖直下垂的线。
所以：与重垂线平行的线或面都是竖直的；与重垂线垂直的
线或面都是水平的。
重力的大小：
Mugs
重力=质量×比例系数(g)
比例系数：比例系数记为g，在SI
单位制中g的单位是牛/
千克(N/kg)
，地球各地比例系数是不同的（各星球的比例系
数也不尽相同），我们可以粗略地把地球上的比例系数记作
9.8N/kg
。
G=mg
※力的平衡：作用在同一物体上的两个力，只有当它们沿着
同一条直线，且大小相等、方向相反时，它们才能使物体保
持平衡状态。
重心：物体各部分所受重力的等效作用点。
确定物体的重心：
1)
质量均匀的几何物体，其重心在物体的几何重心上。
2)
质量或者形状不均匀的物体可以用“悬挂法”测重心。（先
找两个悬挂点，分别用重垂线悬挂，描出两次悬挂重垂线
轨迹，最后两次轨迹的焦点为重心）
§4.6
惯性 惯性定律
※惯性：一切物体，不论是静止还是运动都具有维持原来运
动状态（静止也是一种运动状态）的性质。
惯性是物体本身固有的属性。
※惯性定律（牛顿第一定律）：一切物体在没有受到外力作
用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
CHAPTER5 Work and Machines
第五章 功和机械
§5.1
机械功
※机械功：当一个力作用在物体上，并且物体沿力的方向通
过了一段距离，物理学上称这个力队物体做了机械功。
影响机械功大小的因素：
1)
与力的大小以及在该力方向上通过的距离有关。
2)
作用在物体上的力越大，物体在力的方向上移动的距离越
大，力对物体所做的功就越多。(s&F
∝W)
物体所做的功=作用力×物体在力的方向上移动的距离
W=F
×s
功(W)
，单位：焦耳(J)
，简称：焦
1J=1N
×M
功率：单位时间内所做的功。
功率是比较做功快慢的物理量。
功率=功/时间
P=W/t
功率(P)
，单位：瓦特(w)
，简称：瓦
1W=1J/s
拓展：
1千瓦(kw)=10
3w
1兆瓦(mw)=10
6w
1马力（i.e.
匹）=735w
P=W/t= F
×s/t
∵S=v
×t
∴P=F
×v
§5.2
机械能
一个物体能对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量，
简称能。
※势能：
1)
重力势能：物体由于被举高而具有的势能。（物体质量&
所处高度∝重力势能）
2)
弹性势能：物体由于弹性形变而具有的势能。（弹性形变
程度∝弹性势能）
3)
动能：物体由于运动而具有的能量。（m&v∝动能）
§5.3
简单机械
杠杆：在力的作用下绕固定点转动的硬棒。
(17)
如图(17)
固定点O 称为支点，促使杠杆转动的力F
1成为动
力，阻碍杠杆转动的力F
2称为阻力，从支点到动力作用线（通
过力的作用点沿力的方向所引的直线）的垂直距离l
1称为动
力臂，从支点到阻力作用线的垂直距离l
2称为阻力臂。
※杠杆的平衡条件：
杠杆平衡状态：杠杆静止不动或绕支点匀速转动。
条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
i.e.F
1 l
1 =F
2 l
2或F
1/ F
2= l
2//
l
1
滑轮：滑轮是周边有槽、能绕着轴转动的小轮。滑轮可分为
定滑轮与动滑轮。
1)
定滑轮：如图(18)
，使用时，轴固定不动的滑轮称为定滑
轮。
(18)
定滑轮可以看作是一个等臂杠杆，因此使用定滑轮并不能省
力，但可以改变用力的方向。
2)
动滑轮：如图(19)
，使用时，轴随物体一起移动的滑轮称
为动滑轮。
(19)
动滑轮可以看作是一个省力杠杆，使用动滑轮可以省一半的
力。
§5.4
功的原理
功的原理：动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的
功，即使用任何机械都不能省功。
机械效率：有用功在总功中所占的比例称为机械效率。
总功（输入功）=有用功（输出功）+额外功
机械效率=（有用功/总功）×100%
η=(W
有用/W
总)×100%
CHAPTER6 Pressure
第六章 压力与压强
§6.1
密度
只有比较相同体积的不同物质的质量才有意义。
※密度：通常情况下，某种物质的质量与体积的比值是一个
确定的值，它表示某种物质单位的质量（定义），物理学中
把这个比值成为物质的密度。
密度的性质：
1)
物质的密度与物质质量多少、体积大小无关。
2)
对于不同的物质，密度通常是不同的。
3)
密度表示了物质本身的特性。
密度=质量/体积
ρ=m/V
密度(ρ)，单位：千克/立方米(kg/m3)[
读作：千克每立方米]
拓展：
STP
情况下：
水的体积
水的质量
1m
3
1t
1l(i.e.dm
3)
1kg
1ml(i.e.cm
3)
1g
§6.2
阿基米德原理
※浮力：浸在液体中的物体受到液体的向上的拖力。
阿基米德原理：当物体全部或部分浸没在液体中时，它会受
到向上的浮力。浮力的大小等于它所排开这部分液体所收的
重力的大小。
由原理可得出：
F
浮=G
排
G
排=ρ
液×V
排×g
F
浮=ρ
液×V
排×g
※影响浮力大小的因素：
1)
与排开液体的密度以及排开液体的体积有关。
2)
排开液体的密度越大，排开液体的体积越大，物体所受的
浮力就越大。(ρ
液&V
排∝F
浮)
物体沉浮的条件：
F
浮与G
物的大小关系
物体的状态
F
浮>G
物
上浮
F
浮=G
物
悬浮
F
浮<G
物
下沉
在漂浮、悬浮、下沉三种不同状态下F
浮与G
物的大小关系
以及V
排与V
物的大小关系：
物体的状态
F
浮与G
物的大小关
系
V
排与V
物的大小关
系
漂浮
F
浮=G
物
V
排<V
物
悬浮
F
浮=G
物
V
排=V
物
下沉
F
浮<G
物
V
排=V
物
§6.3
压强
压力：垂直作用在物体表面的力。
压力产生的原因：物体间的相互挤压，由形变而产生的弹性
力。
压力与重力：
1)
压力与重力无必然联系。
2)
当物体放在水平面上时，压力=重力。
压力的作用效果：使物体表面发生形变。
压强：物理单位受力面积上的压力。
※影响压力作用效果的因素：
1)
当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越显著。
(S
受力∝1/p)
2)
当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越显著。
(F
压∝p)
所以：
压强=压力/受力面积
p=F/S
压强(p)
，单位：帕斯卡(Pa)
，简称：帕
1Pa=1N/m
2
改变压强的方法：
1)
减小压力或增大受力面积都可以减小压强。
2)
增大压力或减小受力面积都可以增大压强。
§6.4
液体对压强的传递
帕斯卡定律：加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液
体向各个方向传递。
液压传动：利用液体来传递动力。
§6.5
液体内部的压强
影响液体内部压强的因素：
1)
在同种液体内部，深度越大该处的压强也越大。(h
∝p)
2)
在不同液体内部同一深度处，密度大的液体压强大。
(ρ∝p)
NB:
在同一深度处的液体内部，各方向的压强相等。
所以：
液体内部压强=液体密度×比例系数×距离液面的距离
p=ρgh
浮力的产生：浸在液体中的物体，上下表面所受的压强差产
生了浮力。
连通器：几个底部相通，上部开口或相通的容器组成了连通
器。
连容器应用：如船闸、液位计都是连通器的应用。
§6.6
大气压强
大气压强为什么会产生？
因为大气受重力作用，所以大气对于处于其中的物体产生压
强。
大气压强的测定：
(20)
原理：p
液=大气压(p
0)
i.e.
长试管中内外液面的高度差，等于所产生的液体的内部压
强。
影响大气压强的因素：
1)
海拔高度
2)
温度
3)
湿度
CHAPTER7 Heat and Energy
第七章 热与能
§7.1
温度与温标
温度：客观表示物体冷热程度。
液体温度计原理：液体的热胀冷缩。
拓展：
除了液体温度计还有：电阻温度计、液晶温度计、红外温度
计etc.
。
摄氏温度(℃)：
创始人：瑞典科学家摄尔西斯（1742
年提出）
摄氏温度定标法则：摄氏温标规定，在1标准大气压下，冰
水混合物的温度为0摄氏度；沸水的温度为100
摄氏度。
布朗运动：悬浮在液体或气体中的颗粒所做的无规则运动。
NB:
布朗运动是永不停止的，小颗粒不断的运动着，且温度
越高，运动越剧烈。布朗运动的实质其实是液体或气体分子
的运动。运动的剧烈程度其实反映了物体具有能量的多少。
拓展：
热传递：
热传递的三种形式：
物态
热传递形式
固体
热传导，热辐射
液体
热对流，热辐射
气体
热对流，热辐射
※热传递：指由高温向低温传递热的现象。
※热传递的条件：物体间存在温度差。
※热传递的原则：
1)
高温物体放出热量，自身温度降低。
2)
低温物体吸收热量，自身温度升高。
§7.2
热量 比热容
※热量：表示在热传递过程中，物体吸收或放出能量的多少。
热量(Q)
，单位：焦耳(J)
，简称：焦
※比热容：单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃
时吸收（或放出）的热量。
NB:
比热容是物质的一种特性。
比热容的值与物质种类有关；比热容与m 以及温度的变化量
(∆t)
无关；不同物质比热容通常是不同的。
比热容(c)
，单位：焦耳/（千克∙摄氏度）[J/(kg
∙℃)]{
读作：
焦耳每千克摄氏度或焦每千克摄氏度}
拓展：
一些常见物质的比热容：
水
4.18
×10
3
水银
0.138
×10
3
铜
0.385
×10
3 干燥泥土
0.84
×10
3
钢铁
0.452
×10
3 煤油
2.137
×10
3
花岗岩
0.800
×10
3 甘油
2.23
×10
3
铝
0.900
×10
3 酒精
2.43
×10
3
石蜡
(2.1~2.9)
×10
3
冰
2.1
×10
3
单位：J/(kg
∙℃)
§7.3
内能
热运动：物体内大量分子的无规则运动。
分子动能：分子因热运动而具有的动能。
分子势能：由于分子之间的相互作用而具有的势能成为分子
势能。
分子之间的相互作用：吸引力、排斥力。
内能：所有分子动能和分子势能的总合。
改变物体内能的方式：
物体内能可以通过做功和热传递两种不同的方式来实现，且
做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
做功是内能于其他形式的能转化的过程。
热传递的三种方式传导、对流和辐射都是物体间内能转移的
过程。
§7.4
热机
热机：燃料燃烧时，将储存的化学能转化为蒸汽或燃气的内
能，各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机统称为
热机。
内燃机：内燃机将燃料在内燃机的汽缸内直接燃烧，产生高
温高压燃气推动活塞做功。（内燃机燃料的利用率为
25%~40%
）
四冲程汽油机：四冲程汽油机是最早的内燃机它有四个冲
程。
(21)
1)
吸气冲程：活塞向下运动，进气阀门开启，空气和汽油的
混合气体进入汽缸。
2)
压缩冲程：两个阀门都关闭。活塞向上运动，将混合气体
压缩至原来体积的1/8
左右。
3)
做功冲程：汽缸顶端的电火花塞通电点火，混合气体爆发
性燃烧，高温高压气体向下推动活塞做功。在此过程中，
燃气的内能部分转化为机械能。
4)
排气冲程：活塞向上运动，排气阀开启，废气被排出汽缸。
拓展：
柴油机：柴油机也是内燃机的一种。它的特点是功率大，但
是排出的废气多，噪音大。柴油机的基本工作原理是：吸气
冲程中，只有空气通过进气阀进入汽缸。压缩冲程中，活塞
将空气压缩到原体积的1/16
左右，使空气压强增加，从而
使温度升高至柴油燃点。此时喷油嘴喷出雾状柴油，达到燃
点的柴油立即燃烧，使汽缸内的气体压强大大增加，从而有
力地推动活塞对外做功。
汽轮发动机：汽轮发动机包括蒸汽轮机和燃气轮机。它们通
过高温高压的水蒸气或燃烧燃料产生的燃气推动一系列涡
轮叶片旋转，从而带动发电机或其他大型机械工作。
喷气发动机：空气从喷气发动机的前部进入，并被涡轮机压
缩。压缩空气进入燃烧室与燃料混合后燃烧，高温高压燃气
向后部喷射产生推进力。它们的工作过程可归纳为:进气、压
缩、燃烧、排气。喷气式飞机靠喷气发动机提供的动力飞行。
火箭发动机：火箭发动机除带有燃料（如液态氢）之外，还
带有助燃剂（如液态氧），因此它可以在地球大气层外工作。
燃料和助燃剂混合燃烧产生的高温高压燃气向后喷出，产生
巨大的推进力。
CHAPTER8 Electricity and Magnetism
第八章 电与磁
§8.1
欧姆定律
电荷 电流：
人类对电最早的认识来自摩擦产生的静电。
电量：电荷的基本单元是电子，物体所带的电量 Q 都是电
子电量的整倍数。
电量(Q)
，单位：库仑 (C)
，简称：库
拓展：
1C的电量相当于 6.25
× 10
18个电子所带的电荷量。
自由电子：在金属导体中有大量脱离原子核束缚、可在原子
外自由移动的电子。
电荷的定向移动：大量自由电荷同时向一个方向移动。
NB:
由于电源正极的吸引，导体中的自由电子便会同时向电
源的正极移动。然而，在电子发现以前，物理学家就已规定
电流的方向是从电源的正极通过导体流向负极，这一规定沿
用至今。所以，电流的方向恰好与自由电子定向移动的方向
相反。
※电流强度：物理学中用电流强度（简称电流）这个物理量
来表示电流的强弱，符号为I，它等于每秒内通过导体横截
面的电量。
所以：
I=Q/ t
电流强度(I)
，单位：安培 (A)
，简称：安
1A=1C/s
拓展：
1毫安(mA)
＝10
-3A
1微安(μA)=10
-6A
不同用电器正常工作时电流大小：
电器
电流
电子手表
约2μA
小型手电筒
约0.2A
小型收音机
约0.4A
电视机
约0.5A
电吹风
约2.5A
电饭煲
约3A
电热水壶
约6A
电焊机
约100~200A
※电流表：测量电流的仪器是电流表，使用时应将它串联在
被测电路中，电流表的“+”接线柱必须连在电路中靠近电
源正极的一端。
NB:
不能把电流表直接连在电源的两端，否则会造成电源短
路，使电源和电流表损坏。记录电流值时，应按所选量程读
数。
(22)
电源 电压：
电源的作用：电源能将其他形式的能转化成电能；电源提供
了导体中的自由电荷做定向移动所需的动力，电源实际上是
为电路中的导体提供电压的装置。
电压(U)
，单位：伏特 (V)
，简称：伏
拓展：
电压单位用伏特命名，是为了纪念世界上首次制成能连续供
电电源的物理学家伏打。
1千伏(kV)=10
38V
1毫伏(mV) =10
-3V
不同情况下电压大小的比较：
闪电
约10
8 V
高压输电
500kV
动力电路
380V
家用照明电路
220V
干电池、蓄电池
1.5V
、2V
脑电波
约0.05mV
※电压表：测量电压的仪器是电压表，使用时应将它并联在
被测导体的两端。电压表的 "+"
接线柱应与被测导体靠近电
源正极的一端相连。
NB:
记录电压值时 ,
应按所选量程读数。
(23)
电阻 欧姆定律：
电阻：物理学中把导体对电流的阻碍作用称为电阻。用符号
R表示。
欧姆实验表明：对于不同的导体，它们的比例系数并不相同，
U/I
的数值等于当导体中通过的电流为1A时，需在导体两端
加的电压值。
所以由欧姆实验得：
欧姆定律：导体中的电流与它两端所加的电压成正比。
(i.e.I
∝U)
所以由欧姆定律得：
R=U/I
有上公式推得：I=U/R
或U=IR
电阻(R)
，单位：欧姆(Ω)，简称：欧
1Ω=1V/A
从欧姆定律还可以看出，如果用不同的导体做实验，且在导
体两端加上相同的电压，此时通过导体的电流将与导体的电
阻成反比。(i.e.I
∝1/R)
利用伏安法，测电阻：测定某导体电阻最基本的方法是伏安
法。只要用电压表测出该导体两端的电压U，用电流表测出
通过导体的电流I，它们的比值U/I
即为电阻值。此外，只要
知道电阻、电压、电流三个量中任何两个，根据欧姆定律便
可求出第三个量。当然，这三个量是对同一导体而言的。
(24)
拓展：
1千欧(k
Ω)=10
3 Ω
1兆欧(MΩ)=10
6Ω
不同导体电阻大小：
小电珠
约10
Ω
电熨斗
约100
Ω
白炽灯
约800
Ω
人体
约上万欧姆
电热蚊香
约10k
Ω
变阻器 欧姆定律的应用
实验表明：导体的电阻取决于它的材料、长度、粗细（i.e.
横截面积）和温度。
导体越长，它的电阻越大；导体越细，它的电阻越大。
大多数金属导体的电阻随温度升高而增大；少数材料在温度
升高时电阻反而变小。
长度、粗细都相同的不同材料的导体阻值一般不同。
变阻器：利用电阻随导体的体长度的变化，可制成阻值可变
的变阻器，与固定电阻不同，滑动变阻器有三个引出端，两
边是固定接线柱，中间是金属滑片移动端。当滑片沿着电阻
丝滑动时，它与任一固定接线柱之间的导体长度就会变化。
因此，只要将变阻器从任一固定接线柱和滑片移动端引出，
就可使它的阻值在0欧到两固定接线柱间的最大阻值范围内
变化。实验室里常用的滑动变阻器。
(25)
拓展：
各种电器中广泛使用的旋转式、拉杆式变阻器 （又称电位
器），尽管外形不同，但原理都一样。
NB：根据欧姆定律，利用变阻器可以改变电路中的电流或电
压。例如，当电压不变时，改变电阻可使电流发生变化；当
电流不变时，改变电阻可使电压发生变化。
§8.2
串联、并联电路
※串联电路的特点：
串联电路：用导线把电路元件逐个顺次连接起来组成的电
路。
特点：
1)
串联电路中电流只有一条路径，各用电器不能单独工作。
若有一处断开，各处的电流都等于零，各用电器均不能工作。
2)
串联电路中各处的电流都是相等的。如果电路中的电流为
I，通过每个导体的电流分别为I
1和I
2，那么I= I
1= I
2，如图(26)
所示:
(26)
3)
串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。
在图(27)
中，如果电源两端的总电压为U，两个用电器两端
的电压分别为U
1和U
2，那么U =U
1+U
2。
(27)
4)
若用另一个导体来替代图(27)
中的两个串联导体R
1和R
2，
且使替代后的导体两端的电压和通过它的电流都与原来的
相同，我们就把这个起替代作用的导体的电阻R称为这两个
串联导体的总电阻，如图(28)
所示。那么，R与 R
1、R
2之间
有什么关系呢？
根据欧姆定律U =I R
可得，各串联导体两端的电压分别为
U
1=I
1R
1，U
2=I
2R
2,代入U=U
1+U
2 ，可得IR=I
1R
1+I
2R
2。又因为
I=I
1=I
2，所以R=R
1+R
2。
上述结果表明： 串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻
之和。
(28)
5)
因为I
1=U
1/R
1，I
2=U
2/R
2，又I
1=I
2，所以U
1/R
1=U
2/R
2，即
U
1/U
2=R
1/R
2
上式表明：串联电路中各电阻两端的电压跟它们电阻的大小
成正比(i.e.R
∝U)
；总电压不仅等于分电压之和；而且分电压
是根据电阻的大小按比例分配的；阻值越大（小）的电阻，
它两端分得的电压也越大（小）。
NB:
串联电路具有分压作用。只要任何一部分电阻发生变化，
整个串联电路中各部分的电压分配也会相应地发生变化。
拓展：
串联电路的应用：串联电路在生活和生产中的应用非常广
泛。例如，某些用电器的指示灯与用电器是串联的，当用电
器工作时，指示灯总是亮着；当用电器出现断路故障时，指
示灯就会熄灭。再如，简易调光灯就是通过改变与灯串联在
一起的滑动变阻器的阻值，来调节灯的亮度。
※并联电路的特点：
并联电路：把电路元件并列接在电路中的两点之间 ,
由此组
成的电路。
特点：
1)
并联电路中的电流不是只有一条路径，而是有多条路径，
并联的各用电器能彼此单独工作。
2)
并联电路中各支路两端的电压都相等。如图(29)
所示，如
果并联电路两端的电压用U表示，闭合后各支路两端的电
压分别用U
1=U
2表示，那么U=U
1=U
2。
(29)
3)
并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和。如图
(30)
所示，如果用I表示干路电流，用I
1、I
2分别表示各支
路电流，那么I= I
1+I
2。
(30)
4)
并联导体对电流的阻碍作用，也可用一个导体来替代。如
图(31)
所示，这个替代导体的电阻R称为并联电路的总电
阻。
(31)
根据欧姆定律可得：I= U/R
，I
1=U
1/R
1，I
2=U
2/R
2因为I=I
1+I
2，
所以U/R=U
1/R
1+U
2/R
2 。又U=U
1+U
2，故1/R=1/R1+1/R
2 。
上述结果表明 :
并联电路的总电阻的倒数 ， 等于各并联电
阻的倒数之和。
5)
因为U
1=I
1R
1，U
2=I
2U
2，又U
1=U
2，可得I
1R
1=I
2R
2，即
I
1/I
2=R
1/R
2
这表明：并联电路中各支路的电流跟支路电阻的大小成反比
(R
∝1/I)
；总电流等于各支路电流之和，而且各支路的电流
是根据各支路电阻的大小按反比例分配的，阻值越大（小）
的支路中电流越小（大）。
NB:
并联电路具有分流作用。只要任何支路的电阻发生变化，
并联电路各支路的电流分配就会发生改变。
拓展：
※局部短路：由 R
1和 R
2组成的并联电路，当R
1的阻值逐
渐减小时，通过R
1的电流逐渐变大，通过R
2的电流就不断
减小。若R
1的阻值变为零，它就相当于一段导线，此时总电
流就全部从R
1（导线）上通过。这种现象称为电阻R
2被导
线局部短路。
※ 短路：若在电源两端接上导线或电阻非常小的电流表，那
么所有用电器均被短路，这时通过电源的电流非常大，会烧
坏电源。因此通常必须严格防止这种电源短路发生。
并联电路的应用：并联电路在生产和生活中应用也十分广
泛，工厂、学校和家庭中的电路大多采用并联电路。家用电
路都是并联电路。进户线都采用较粗的导线，从而允许较大
的电流通过。墙上的插座、房间里的灯以及各种用电器都是
并联的。
§8.3
电功 电功率
※能量守恒定律：自然界中的能量既不会消失，也不可能创
生，只能由一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转
移到另一个物体上。
电功：电流所做的功。
实验证明，电流通过导体所做的电功等于导体两端的电压、
通过导体的电流和通电时间的乘积。
电功 =
电压×电流×通电时间。
W =UIt
1J=1V
∙A∙s
※电功率：电功与做功时间的比值。
电功率 =电功／做功时间
P=W/t
1W=1J/s=1V
·A
∵W=UIt
∴P=UI (U&I
∝P)
额定电压：电器正常工作的电压值。称为额定电压。
额定电流：当用电器两端的电压为额定电压时，通过用电器
的电流。
额定功率：当用电器两端的电压为额定电压，通过用电器的
电流为额定电流时的电功率。
拓展：
一些电器的电功率：
电器
电功率
电子手表
约1×10
-5W
计算器
约0.001W
收音机
约0.03W
手电筒
约1W
白炽灯
约15~60W
电视机
约75W
电冰箱
约250W
电熨斗
约500W
电饭锅
约700W
电烤箱
约1000W
电力机车
约5×10
6 W
※千瓦时（度）：除了“焦”以外，在工程技术和生活中，
电功或电能的常用单位还有“千瓦时”（俗称度），符号是
kW∙h。额定功率为1千瓦的用电器正常工作1小时，消耗
的电能就是1千瓦时。
1 k
W∙h=3.6
×10
6
电流的热效应：电流通过导体时 ， 导体发热的现象。
※焦耳定律：电流通过电阻时产生的热量 ， 跟电流的平方
成正比 ， 跟电阻成正比 ， 跟通电时间成正比 ， 这就是
焦耳定律。(I
²R t
∝Q)
Q=W=UIt
根据欧姆定律U =IR
，代入可得：
Q =I
²R t
§8.4
电能的获得和传送
电源的历史：
1)
1800
年，意大利物理学家伏打发明了伏打电堆，这是人
类历史上第一个能持续提供电能的电源。
2)
18世纪中期至19世纪发明的热机（蒸汽机和内燃机）。
热机的广泛应用标志着人类大规模利用动力时代的到来。
热机将燃料燃烧时产生的内能转化成机械能，它使人类找
到了从煤碳、石油等化石能源中获得动力的途径。
3)
19世纪初英国物理学家法拉第发现的电磁感应规律。这
一科学发现给人类带来了大规模获取电能的曙光。电磁感
应现象表明：当闭合电路的一部分导线在磁场中做切割磁
感线运动时，导线中会产生电流（称为感应电流），机械
能使转化为电能。
电站的类型：
热电站：在热电站中，发电机由涡轮机驱动，而高温、高压
的水蒸气是通过燃煤或燃油加热锅炉中的水获得的。当然，
燃烧化石燃料会产生大量废气。
核电站：现代核电站用核燃料代替化石燃料，通过反应堆将
核能转化为高温、高压水蒸气的内能，由水蒸气推动涡轮机
转动，从而带动发电机转动发电。因此不会造成废气污染。
如果海洋中的核燃料一旦开发利用，至少可用上千亿年。
水电站：水电站中，发电机由水轮机驱动，而高速的水流是
由大坝前后巨大的落差产生的。
风力发电站：风力发电由风轮直接驱动小型发电机，因此单
个风力发电机提供的电能有限，所以它们必须成群工作。
电能的输送和分配：电能的一个优点是便于转化。电能的另
一个优点是便于输送和分配，它不需要车装船运就能风雨无
阻地通过输电线路送到千家万户。电能只要通过高压输电线
路，就能从发电站输向远处。
拓展：
为什么远距离输电必须用高压？
这是由于电流的热效应，远距离输电时在导线上的电能损耗
非常可观。怎样减少这种损耗呢？由焦耳定律Q=I
²Rt
可知：
导线的发热损耗跟电阻和电流的平方成正比。输电导线的电
阻一般是确定的，只能通过减小电流才能减少发热损耗。因
为发电站的输出功率是一定的，它等于输出电压和输出电流
的乘积，即P=UI
，所以要减小输出电流，必须升高输出电压。
如果电压变为原来的 100
倍，导线上损耗的功率只有原来
的万分之一，所以只要将电压升得足够高，导线上的损耗就
会很小。
如何变压，并将高压电送入普通百姓家中？
根据电磁感应原理制造的变压器解决了这一难题。发电站的
升压变压器可将交流电压升高至几十万伏的高压，然后通过
高压输电线路送至远方的用电区。到了用电区，先在一次高
压变电所用变压器将电压降至110
千伏，再由二次高压变电
所的变压器降至10千伏。其中一部分送到需要高压的工厂，
另一部分送到低压变电所再降到380
伏或220
伏，供一般用
户使用。
§8.5
磁场
※磁性：能够吸引铁、钴、镍等物质的性质。
※磁体：具有磁性的物体。
永磁体：天然磁体和人造磁体都能长久地保留磁性，它们都
是永磁体。
磁极：磁体上磁性最强的部分。
拓展：
任何磁体都有两个磁极（磁北极和磁南极），将磁体水平悬
挂起来，当它静止时，指北的一端称为磁北极（N极），指
南的一端称为磁南极（S极）。将一块磁体分成若干块小磁
体，发现不论分成多少块，每一块小磁体均有两个磁极。
※磁极的特性：同名磁极之间相互排斥，异名磁极之间相互
吸引。
磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
磁场: 我们把磁体周围存在的这种看不见、摸不着的物质称
为磁场。
※磁感线：磁场中一条条带箭头的假想曲线。
NB:
磁感线总是从磁体的N极出来，由S极进入磁体。事实
上，磁体的内部也存在磁感线，而且内部的磁感线是从S极
到N极，与磁体外部的磁感线连在一起，构成封闭曲线。磁
感线上任意一点的磁场方向就是小磁针在该处 N 极所指的
方向。
(32)
(33)
地磁场：地球本身也是一个巨大的磁体，它的N极在地理南
极附近，S极在地理北极附近，地球周围空间存在的磁场称
为地磁场。
电流的磁效应：电流周围存在磁场的现象。电流的磁效应证
明了电和磁之间存在着联系。
电流磁效应特点：实验表明，通电直导线周围的磁感线都在
与导线垂直的各个平面上，是以导线为圆心的许多同心圆。
当导线中的电流方向改变后，周围的磁场方向也会相应地发
生变化。我们把用导线绕成的螺旋形线圈称为螺线管。实验
表明，通电螺线管的磁感线分布情况与条形磁铁的磁感线分
布情况十分相似。
(34)
※右手螺旋定则（安培定则）：
1)
假设用右手握住通电导线，大拇指指向电流方向，那么弯
曲的四指就表示导线周围的磁场方向，如图(35)
所示。
(35)
2)
假设用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，
那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向，如图
(36)
所示。
(36)
电磁铁：内部带有铁芯的螺线管。
电磁铁特点：
1)
电流越大，电磁铁的磁性就越强。(I
∝磁性)
2)
电磁铁磁性的有无 ， 完全可以由通断电来控制。
3) 电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小来改变。
4)
电磁铁产生的磁场方向是由通电电流的方向决定的。
§8.6
无线电波和无线通信
无线电波的特点：21世纪人类的生活已经与无线电波密不可
分。广播和电视利用无线电波来传递声音和图像，移动电话
利用无线电波来传递信息，飞机利用无线电波与地面建立联
系。无线电波可以在真空中传播。无线电波在真空中的传播
速度跟光速相同，等于 3 × 10
8米/秒。无线电波在空气中
的传播速度与在真空中的传播速度几乎相同。
正如声波有不同的频率一样，无线电波也有不同的频率。不
同频率的无线电波对应不同的波长，频率越高，波长越短；
反之，频率越低，波长越长。不同频率范围（称为波段）的
无线电波的传播方式和应用各不相同。
无线电波的四个波段：长波、中波、短波和微波。
1)
长波只能沿着地球表面传播，稳定性和抗干扰性好，可用
于潜艇和远洋航行的通信。
2)
中波和短波主要用于无线电广播，收音机上的中波段(MW)
和短波段(SW)
就是接收这两个波段的无线电波。
I.
短波依靠大气层上部的电离层反射传播，可以进行远距离
广播和通信，但稳定性和抗干扰性差。
II.
中波在白天主要沿地表近距离（约几百千米范围内）传播，
夜间还可靠电离层反射传播，所以昼夜信号强度差别比较
大。
无线电通信：无线电通信的整个过程可以广播电视为例简要
说明。在广播电台和电视台，声音通过拾音器转换成与声音
变化相一致的电信号（音频信号），画面通过摄像机转换成
与画面色彩、明暗变化相一致的电信号（视频信号）。音频
信号和视频信号称为模拟信号。声音、图像等信息要用无线
电波作为载体传至远方。
因此，必须使无线电波随模拟信号而改变。一种技术是使无
线电波的振幅随模拟信号而改变，这种方式称为调幅，用
AM表示。中波和短波波段的广播采用的就是调幅。另一种
技术是使无线电波的频率随模拟信号而改变，这种方式称为
调频，用FM表示。调频广播和电视伴音均采用调频技术，
并使用微波中的甚高频（VHF
）和超高频（UHF
）频段传送
信号。
不同的广播电台、电视台用不同频率的无线电波发射不同的
模拟信号。因此，接收设备首先必须将所需频率的无线电波
从大量不同频率的电磁波中挑选出来，这一过程称为调谐。
选择不同频率的电台（或电视台）节目就是在进行调谐。然
后，接收设备还必须从所接收的无线电波中分离出所需的模
拟信号，模拟信号经放大后，由扬声器和显像管还原成声信
号和光信号。
