义务教育教科书·物理九年级上册.pdf

义务教育教科书物理九年级上册华东地区初中物理教材编写组 编著上海科学技术出版社广 东 教 育 出 版 社义务教育教科书物理九年级上册华东地区初中物理教材编写组编著上海科学技术出版社广 东 教 育 出 版 社出版（上海市钦州南路71号邮政编码 200235）新华书店发行合肥义兴印务有限责任公司印刷开本 78710921/16印张 6.75字数 110 0002013年6月第1版2021年8月第27次印刷ISBN 978-7-5478-1776-6/G376定价：7.10元如发现印装质量问题或对内容有意见建议，请与本社联系电话：021-64848025，邮箱：审批编号：皖费核（2021年秋季）第0104号举报电话：12315责任编辑陈慧敏金波艳陈鹏美术编辑赵军目 录1第十一章机械功与机械能11.1 怎样才叫做功 211.2 怎样比较做功的快慢 711.3 如何提高机械效率 1111.4 认识动能和势能 14第十三章 探究简单电路13.1从闪电谈起 4313.2电路的组成和连接方式 4813.3怎样认识和测量电流 5513.4探究串、并联电路中的电流 6013.5怎样认识和测量电压 6313.6探究串、并联电路中的电压 68第十二章 内能与热机12.1 认识内能 2212.2 热量与热值 2612.3 研究物质的比热容 3112.4 热机与社会发展 362第十四章探究欧姆定律14.1怎样认识电阻 7214.2探究欧姆定律 7814.3欧姆定律的应用 84第十五章电能与电功率15.1 电能与电功 8815.2 认识电功率 9115.3 怎样使用电器正常工作 9515.4 探究焦耳定律 98第十一章机械功与机械能在机械世界里不分简单、复杂不论粗糙、精美巧妙的构思精细的制作省力和省距离始终不可兼得机械的金科玉律谁也无法违背11.1 怎样才叫做功11.2 怎样比较做功的快慢11.3 如何提高机械效率11.4 认识动能和势能1怎样才叫做功11.1物理学中的“做功”与日常生活中所说的“做工”有着不同的含义。在如图111所示的实例中，推车车不动，搬石石未起。人虽竭尽全力、大汗淋漓，但从物理学的角度看，人却没有做功！怎样才叫做功那么，究竟怎样才叫做功呢？图112中的两位同学正在做功。请仔细分析他们的活动，找出两者的共同点。找找共同点 活动1（a）（b）图11-2物理学中做功的实例图11-1 人用了力，但没做功（a）用力推汽车，没有推动（b）用力搬石头，没有搬起 FsFFs2力对物体做了功吗 活动2在图112(a)中，小桶在拉力F的作用下，沿力的方向上升了一段距离s；在图112(b)中，小车在水平推力F的作用下，沿力的方向水平移动了一段距离s。这两者的共同点是，物体在作用力的方向上移动了一段距离。物理学中规定，作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功(mechanical work)，简称做了功(work)。你能说出做功包含的两个必要因素吗？做功的两个必要因素是：作用在物体上的和物体在的方向上通过的。这两个因素中，缺少任何一个都不算做功。在如图111所示的情况中，虽然有力作用在物体上，但物体在力的方向上没有移动，因此力对物体没有做功。在图113的示例中，哪种情况力做了功？哪种情况力没有做功？为什么？图11-3做功了吗（c）举重运动员举着杠铃不动（a）小鸟将虫子从地里叼起来（b）人将油桶推到仓库中研究力做功的问题时，还要明确谁施力、谁受力，即谁对谁做功。3在生产和生活实际中，人们不但要判断力对物体是否做功，而且还要计算力对物体做了多少功。物理学中规定，力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，即功力距离如果用W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上移动的距离，则W在国际单位制中，力的单位是牛(N)，距离的单位是米(m)，功的单位就是牛米(Nm)。功的单位有一个专门的名称叫做焦耳(joule)，简称焦，符号为J。这是为了纪念英国物理学家焦耳(J.P.Joule，18181889)而命名的。1J1Nm图11-4焦耳用手匀速托着两个鸡蛋升高1m(图115)，手对鸡蛋做的功大约是多少焦？想一想图11-5手托鸡蛋上升“做功”1 m怎样测算功4例题如图117所示，某人用沿斜面向上的力F100 N，把木箱沿斜面推到2 m高处。斜面长4 m，这个人做了多少功？分析：题目中标示出了两个距离，哪一个是计算人做功需要测得的距离s呢？根据规定，功等于力与物体沿力的方向移动的距离的乘积。这个人的推力是沿斜面向上的，因此距离应取斜面的长度。已知：F100N，s4m。求：W？解：WFs100N4m400J。答：这个人做了400J的功。怎样正确地计算功 活动3人拉着重为2 000 N的车子沿水平方向前进了5 m(图116)。有同学认为，在这个过程中，人做的功是WFs2 000 N5 m10 000 J。他的算法对吗？如果不对，错在哪里？在这个例子中，要计算出人拉车的力所做的功，还必须知道什么条件？为什么？图11-7人沿斜面推木箱做功图11-6人拉车做功GG5 mF2 m4 m51.如图118所示，一名妇女推着童车轻松地前行；一名男士用很大的力推汽车，但汽车没有被推动。这两人谁做的功多？为什么？2.有一个装着矿石的矿斗，总质量是3.0103 kg，把它从井底匀速提到地面上做了4.41106 J的功。试问：该矿井有多深？3.一辆汽车在平直公路上匀速行驶160 m。在此过程中，汽车牵引力做功8.0104 J。这辆汽车的牵引力有多大？4.图119是一张出租车的发票，从中你能获得哪些信息？假如这辆出租车是在平直公路上匀速行驶，它的牵引力为3103 N。试问：该车的牵引力做了多少功？物理学中功的概念，最早是从人类使用和研究机械的过程中产生的。人们使用机械工作时，有时可以省力，有时可以省距离。研究表明：省力的机械必然费距离；省距离的机械则一定费力；既省力又省距离的机械是不存在的。也就是说，使用任何机械都不能省功。这就是机械功原理(mechanical work theorem)。机械功原理对机械的研制和使用具有重要的指导意义，在历史上被誉为机械的金科玉律。机械功原理自我评价与作业图11-9图11-86怎样比较做功的快慢 活动1如图1110所示，在比较使用起重机和滑轮做功的快慢时，两名同学各执一词。重物（a）用起重机吊起大件建筑材料（b）用滑轮吊起装修材料怎样比较做功的快慢11.2力做功时，不仅有多有少，而且有快有慢。在生产实践中，人们不仅要注意做功的多少，更要关注做功的快慢。比较做功的快慢他们两人中，女生依据做功的多少来判断，男生依据时间的长短来判断。你的看法是怎样的？图11-10比较做功的快慢滑轮做功快，因为用滑轮吊起建筑材料时，用的时间短。起重机做功快，因为用起重机吊起大件建筑材料时，做的功多。7我们知道，在比较物体运动快慢时，不仅要看物体运动的距离，而且还要看所用的时间。同理，要比较做功的快慢，既要看做功的多少，还要看完成这些功所用的时间。在物理学中，把做功的多少与所用时间的比叫做功率(power)，即 如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则在国际单位制中，功的单位是焦(J)，时间的单位是秒(s)，功率的单位就是焦/秒(J/s)。功率的单位有一个专门的名称叫做瓦特(watt)，简称瓦，符号为W。这是为了纪念英国著名的发明家瓦特(J.Watt，17361819)而命名的。1W1J/s在工程技术上，常用千瓦（kW）作为功率的单位。1kW=1000W图11-11瓦特认识功率功率功时间P（）（）在图11-10中，图(a)所示的起重机吊起的建筑材料重2000N，高度为10m，所用时间为40s；图(b)所示的滑轮吊起的建筑材料重200N，高度也为10m，所用时间为20s。它们做功的功率各是多少？哪个功率大？想一想比一比，谁的功率大 活动2全班同学分成几组，每组选出男、女同学各一名，让他们以最快的速度8登上教学大楼的某一楼层(图1112)。为了比较二人做功时的功率，你需要测量哪些物理量？怎样测量？下表是某小组设计的记录表，请将你们小组的实验数据填写在记录表中。姓名体重G/N登楼的高度h/m登楼的时间t/s登楼做的功W/J功率P/W比一比，谁登楼的功率大？讨论：两名同学功率不同的原因是什么？图11-13你知道吗（a）手扶拖拉机的功率约为15 kW（c）轿车发动机的功率约为100 kW（b）人跑步时的功率约为400 W你知道吗信息浏览图11-12谁的功率大G？t？h？94.一台拖拉机的功率是25 kW，一头牛拉犁时的平均功率是0.3 kW。若这台拖拉机在4 h内犁田所做的功由这头牛来完成，则需要多长时间？1.甲同学说：“功率大的机器做的功多。”乙同学说：“功率大的机器做功花的时间少。”他俩的说法对吗？为什么？2.如图1114所示，举重运动员在0.8 s内将140 kg的杠铃从地上举到1.70 m的高度，他在这个过程中做功的平均功率是多少？3.小云想粗略地测算自己在单杠上做引体向上时的功率，如图1115所示，他用尺量出握拳时手臂的长度，并测出自己连续做引体向上的次数和时间，填入下表。请在空格处补上相应的数据。自我评价与作业请你在生产、生活实践中了解载重汽车、小汽车、拖拉机、起重机、推土机等机械的功率，并与同学进行交流。课外活动臂长l/m0.6体重G/N500做引体向上的次数5所做的功W/J时间t/s12功率 P/W图11-14图11-1510如何提高机械效率11.3机械功原理告诉我们，使用任何机械都不能省功。不仅如此，人们还发现，使用机械时，对机械所做的功并不都是有用的，其中有一些是不得不做的额外功。活动1在如图1116所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功？请与同学交流讨论。什么是有用功与额外功（a）用滑轮组提起重物拉力图11-16有用功与额外功在上述活动中，滑轮组和挖掘机提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作W有用。在这个过程中，动力对机械做的功叫做总功，记作W总。任何机械本身都要受到重力的作用，而且机械在运行过程中，总存在着摩擦力。所以，当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件的重力和摩擦力等做一定量的功。这部分对人们既无利用价值又不得不做的功，叫做额外功，记（b）利用挖掘机挖掘、搬运泥土分析有用功与额外功 泥土抓斗机械臂11使用机械做功时，有用功在总功中占的比例越大越好，有用功占的比例大，说明机械工作的效率高。在物理学中，把有用功W有用与总功W总的比值，叫做机械效率(mechanical efficiency)。如果用表示机械效率(常用百分率来表示)，那么 机械效率是表征机械性能的重要指标。什么是机械效率活动2（1）选择器材，组装一个如图1117所示的滑轮组，并用它来提升重物G。（2）为了测算滑轮组工作时的机械效率，你需要测量哪些物理量？怎样测量？（3）进行实验(至少要做两次)，并将测得的数据填写在后面的表格中。计算滑轮组工作时的机械效率。（4）改变物重G，重复步骤(3)。图11-17测量滑轮组的机械效率作W额外。显然，在实际使用机械做功时，总功应等于有用功与额外功之和，即W总W有用W额外由于存在额外功，即W额外0，因此，总功必定大于有用功，即W总W有用W有用W总100%GF测算滑轮组的机械效率 机 械效率的数值 会 等 于 或 大于1吗？为什么？想一想121.通过学习发现，使用机械不仅不能省功，而且还必须做一定量的额外功。那么，请你评述一下使用机械还有什么价值。2.机械效率越高的简单机械必定是()。A.越省力 B.越省功C.有用功越多 D.有用功占总功的比例越大3.一个人利用如图1118所示的滑轮组提起一个重2 400 N的重物，所用的拉力是500 N，绳子自由端被拉下4 m。下列说法正确的是()。A.总功是 9 600 J，机械效率是21%B.有用功是 1 200 J，机械效率是60%C.有用功是 2 400 J，机械效率是83%D.总功是 2 000 J，机