义务教育教科书（五•四学制）·物理九年级上册.pdf

同学们，本书将引领你畅游物理世界，成为你探索物理的好朋友。本书倡导自主、合作、探究式的学习，强调科学与实际、科学与社会的联系。为了方便同学们对物理课程的学习，我们设计了以下栏目：观察与实验展示一些物理现象及事实，构架动手、动脑、动口的平台。想想议议设计课堂学习活动，促进同学们的思考与讨论、交流与合作。科学世界有关物理知识的拓展性内容。科学 技术 社会介绍和探讨科学、技术与社会之间相互关联的问题。相关链接提供形式多样的科学信息，扩大同学们的视野，提高自主学习的能力。动手动脑学物理设计有助于完成学习任务的探究活动和作业，深化对知识的巩固和理解、迁移和运用。做中学提供动手动脑的学习机会，学习应用物理知识解决生活实际问题的方法，增强创新意识和探究能力。学到了什么引导同学们学会梳理、反思和整合。致同学们设计这些栏目的目的，是希望同学们掌握打开科学殿堂大门的金钥匙，学到科学知识，体验科学方法，提高科学素养，逐步树立科学的价值观。祝同学们快乐学习，健康成长！目 录第十一章 电流和电路.1第一节.电荷.摩擦起电.2第二节.电流和电路.9第三节.串联和并联.15第四节.电流的测量.19第五节.探究串、并联电路中电流的规律.25第十二章 电压和电阻.31第一节.电.压.32第二节.探究串、并联电路中电压的规律.38第三节.电.阻.41第四节.变阻器.47第十三章 欧姆定律.54第一节.探究电流与电压、电阻的关系.55第二节.欧姆定律及其应用.58第三节.测量电阻.61*第四节.电阻的串联与并联.64第十四章 电功率.70第一节.电.能.71第二节.电.功.76第三节.电功率.78第四节.测量小灯泡的电功率.83第五节.焦耳定律.85第十五章 安全用电.92第一节.家庭电路.93第二节.探究家庭电路中电流过大的原因.97第三节.防止触电.101夏日的夜晚，闷热难耐，天空乌云密布。突然，一道闪电像利剑一样，刺破了黑色的长空，紧接着，震耳欲聋的雷声滚滚而来。真的是天公发怒了吗？雷电到底是怎样产生的？雷电有多么强大？雷电和家里用的电在本质上一样吗？让我们一起走进电的世界探索吧！电流和电路第十一章第十一章 电流和电路2我们发现，与头发摩擦过的塑料梳子、塑料尺或塑料笔杆能吸引碎纸屑。这是因为塑料梳子、塑料尺或塑料笔杆都带了“电”，或者说带了电荷（electric charge）。公元 1 世纪，我国学者王充在论衡中记述了玳瑁的甲壳能吸引摩擦起电撕一些碎纸屑放在桌面上，用塑料梳子、塑料尺或塑料笔杆摩擦你的头发，然后靠近碎纸屑，你看到了什么现象（图11-1-2）？“快看，快看，她的头发竖起来了！”这是在科技馆磁电展区看到的高压静电现象（图 11-1-1）。第一节 电荷 摩擦起电图 11-1-1 “怒发冲冠”静电现象观察与实验图11-1-2图11-1-3把一束扯成丝状的塑料捆扎绳用干燥的手自上而下地捋，你看到了什么现象（图11-1-3）？3第一节 电荷 摩擦起电电荷间的相互作用玻璃棒跟丝绸摩擦后，橡胶棒跟毛皮摩擦后，都可以带电。使玻璃棒和橡胶棒分别带电后，按图11-1-4进行实验探究，并观察：两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近，发生了什么现象？两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近，发生了什么现象？用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近，又发生了什么现象？观察与实验电荷间的作用规律图11-1-4玻璃棒玻璃棒橡胶棒玻璃棒橡胶棒橡胶棒大量的事实使人们认识到：自然界只有两种电荷。被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷（positive charge）；被毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷（negative charge）。通过对实验现象的分析，我们可以得出电荷间的作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。芥子之类的轻小物体；古希腊人也发现了琥珀等物体经摩擦后能吸引草屑等轻小物体。用摩擦的方法使物体带电，叫做摩擦起电。实验室里常用验电器来检验物体是否带电。用带电体接触验电器的金属第十一章 电流和电路4现在我们就能解释摩擦起电的原因了。解释摩擦起电现象需要一些关于物质结构的知识。经过科学家的研究，现在人们已经认识到，常见的物质都是由分子、原子构成的。分子、原子很小，把 1 亿个氧原子紧挨着排成一行，也只有几厘米长。1897 年，英国科学家汤姆孙（1856-1940）发现了比原子小得多的带负电的粒子电子（electron）。原子由原子核和电子构成。原子核位于原子的中心，比原子小得多。原子核的半径大约只有原子半径的十万分之一。如果把原子看成直径为100 m的大球，则原子核只相当于一颗绿豆大小。原子核带正电，电子带负电，电子在原子核外运动。人们把电子所带的电荷量叫做元电荷，常用符号e 表示。e=1.610-19 C常见带电体所带电荷量都是 e 的整数倍。通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等，原子整体不显电性，物体对外也不显电性。例如，氢原子的结构最简单，原子核中带有1个电荷量为元电荷的正电荷，核外只有1个电子。氧原子核中带有8个电荷量为元电荷的正电荷，核外有8个电子（图11-1-6）。你能解释一下图11-1-1中发生的“怒发冲冠”现象吗？想想议议图11-1-5 验电器可以显示物体是否带电金属球金属杆金属箔球，就会发生电荷的转移，这时，验电器的两片金属箔因带同种电荷，互相排斥而张开（图11-1-5）。电荷的多少叫做电荷量，电荷量也可简称电荷。电荷的单位是库仑（coulomb），简称库，符号是C。一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒所带的电荷，大约只有107 C。摩擦起电的原因5第一节 电荷 摩擦起电静电的应用和防护静电在工业和生活中具有很重要的应用，但有时也会带来很多麻烦，需要防护。许多场合都可以发现人们应用静电的例子，也可以发现许多防护静电的例子。图11-1-8介绍了应用静电的几个实例。静电还有很多其他应用。例如，某些空气净化器利用静电来吸附空气中的尘埃，使空气得以净化；用静电处理种子，可增强种子的抗病能力，提高发芽率；利用静电处理水，既能杀菌，又不易产生水垢；静电放电产生的臭氧，有很强的杀菌作用。同学们可以通过查阅书籍、参观、调查等方式了解更多关于静电的应用，并相互交流。静电除尘静电喷漆静电复印图11-1-8 静电的应用图11-1-6 原子的电荷结构示意图不同物体的原子核束缚电子的本领不同。当两个物体摩擦时，哪一个物体原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去电子的物体因缺少电子而带正电，得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电（图11-1-7）。摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正、负电荷分开。图11-1-7 摩擦起电原理第十一章 电流和电路6在生产、生活中，为了防止电荷在导体上过量聚集，常常用导线把带电导体与大地连接起来，进行放电。运输汽油等易燃、易爆物品的车辆尾部总挂有一条铁链，拖在地面上，可以把电荷引入大地，避免放电时产生的火花引起爆炸。飞机轮胎用导电橡胶制成，也是为了在着陆时使机身积累的电荷流入大地。图11-1-9 静电的防护相关链接莱 顿 瓶1746年，荷兰莱顿大学的教授慕欣勃罗克（1692-1761）在做电学实验时，无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里。他以为要不了多久，铁钉上所带的电就会跑掉的。过了一会儿，他想去把钉子取出来，可当他一只手拿起桌上的瓶子，另一只手刚碰到钉子时，突然感到像被电击一样。到底是铁钉上的电没有跑掉，还是自己的神经太敏感呢？他又照着刚才的样子重复了好几次，而每次的实验结果都和第一次一样。于是，他非常高兴地得出一个结论：把带电的物体放在玻璃瓶子里，就可以把电储存起来。原始的莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶内和瓶外分别贴有锡箔，瓶内的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球（图 11-1-11）。图11-1-11 原始的莱顿瓶1752年的一个雷雨天，富兰克林冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验。他用绸子做了一个大风筝，在风筝顶上安了一根细铁丝，一根麻线的一端连接铁丝，另一端拴一把钥匙并塞在莱顿瓶中。他和儿子一起把风筝放飞到天空中，将连着风筝的丝绳系在遮雨棚内。一阵雷电过后，他看见麻线末端的纤维散开，并且莱顿瓶也带上了电（图11-1-10）。图11-1-10 富兰克林的风筝实验7第一节 电荷 摩擦起电现代建筑上的避雷针高压输电铁塔最上面有两条防雷的导线我国古代建筑上的龙角形铁制装饰物（镇龙）图11-1-12 避雷装置富兰克林的实验证明，闪电是一种放电现象，放电时的电流非常大，产生很强的光和声。云层和大地之间的放电如果通过人体，可立即致人死亡；如果通过树木、建筑物，巨大的热量和空气的振动会使它们受到严重的破坏。高大建筑的顶端都装有针状的金属物，通过很粗的金属线与大地相连，可以防雷，叫做避雷针。高压输电铁塔最上面的两条导线也是用来防雷的。我国古代建筑上的龙角形铁制装饰物（俗称“镇龙”）也有预防雷击的作用。第十一章 电流和电路81.在气候干燥的季节，小明脱掉外衣后拉金属门把手，突然被电击了一下，他赶紧缩回了手。小明觉得很奇怪，决定再试一下。当他再次用手小心地去摸金属门把手时，一切却又恢复正常。这是为什么？2.一根带电棒能吸引干燥的软木屑。木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。试着做这个实验，说说为什么木屑会跳离。3.有甲、乙、丙三个带电体，甲物体排斥乙物体，乙物体吸引丙物体。如果丙物体带正电，甲物体带哪种电？4.如图11-1-13所示，用一段细铜丝做一个支架，作为转动轴，把一根中间戳有小孔（没有戳穿）的饮料吸管放在转动轴上，使吸管能在水平面上自由转动。用餐巾纸摩擦吸管使其带电。动手动脑学物理科学 技术 社会雷电灾害频发 年检不可大意2005年夏季，海南省天气炎热，雷暴频繁。5月4日，海南省海口市东山镇某农户遭雷击，2人重伤，1人轻伤。5月5日，屯昌县中建农场1名退休女工被雷击身亡。据统计，单2005年5月海南省就发生雷击事故25起，死亡5人，重伤3人，轻伤1人，击伤耕牛4头，击坏房屋4间，击毁一批变压器、电视机、计算机及通信设备，直接经济损失超过50万元。海南省属全国雷电灾害的多发区，每年有4050人因雷击伤亡，直接经济损失超千万元。防雷专家建议，已有的避雷装置每年要进行安全检测，及早发现和排除雷击隐患，以确保安全。图11-1-139第二节 电流和电路电流电荷的定向移动取两个相同的验电器 A 和 B，使 A 带负电，B 不带电（图 11-2-1 甲）。用金属杆把 A 和 B 连接起来，观察 A、B 的金属箔张开的角度有什么变化（图 11-2-1 乙）。图11-2-1甲 乙观察与实验（1）把某个物体放在带电吸管一端的附近，发现吸管向物体靠近，是否由此可以判断该物体已经带电？（2）把用丝绸摩擦过的玻璃棒放在带电吸管一端的附近，观察吸管运动的方向。吸管带的是哪种电？为什么？（3）吸管和餐巾纸摩擦起电时，哪个失去了电子？哪个得到了电子？5.金属锡的原子核带有50个大小与电子电荷相等的正电荷，它的原子核外带有多少个电子？这些电子总共带多少库的电荷？为什么金属锡对外不显电性？第二节 电流和电路生活中存在各种各样的电路。无论是多么复杂的电路，都是由简单的电路构成的，电路中的用电器工作时，必定有电流经过。AABB10第十一章 电流和电路通过实验，我们可以看到 A 的金属箔张开的角度减小，B 的金属箔张开。实验现象说明，有电荷通过金属杆从验电器 A流动到 B，使验电器 B 也带了电。也就是说，金属杆上有了电荷的定向移动，形成了短暂的电流。如图11-2-2所示，小灯泡接上电池后亮了，因为电池提供持续的电流流过了小灯泡。导线、灯泡的灯丝都是金属做的。在金属中，部分电子可以脱离原子核的束缚，在金属内部自由移动，这种电子叫做自由电子。金属导电，靠的是自由电子。平时它们 图11-2-2 电路中电流的方向：电源正极用电器电源负极运动的方向杂乱无章，可是接上电池之后，它们就受到了推动力，出现了定向移动，于是形成了电流（electric current）。电路中有电流时，发生定