苏科版九年级物理同步导学上

说 明

本书是依据国家教育部《全日制义务教育物理课程标准》和江苏科技出版社《义务教育课程标准实验教科书·物理》九年级上册而编写的，供九年级第一学期使用。

本书旨在帮助同学们进一步理解和掌握课本内容，全面把握课本的学习体系，提高思维能力，掌握科学有效的学习方法。

“学习要求”结合课程标准对本节的学习提出具体的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的学习要求。

“学习指导”对本节教材重点、难点的把握，学习方法方法的指导。

“典型范例”着重分析典型问题的解题思路、精析问题中的思考方法，帮助同学们理解所学知识，学会科学地思考和解决问题的方法。并通过点评使同学们达到举一反三的目的。

“活动与探究”提供一些活动案例让同学们在课余时间进行探究。既丰富同学们的课外生活、巩固了所学物理知识，又帮助同学们形成合作探究的良好学习习惯。

“思考与练习”编入了三个维度的基本试题，便于同学们达到课标的基本要求。同时还有适量的拓展和提高，以利于同学们创新意识和开放思维的形成。

“相关链接”提供的是一些物理史科、趣味物理、思考性问题等阅读性短文，力求浅显具体、生动有趣，旨在扩大知识面，激发同学们科学探索的欲望。

本书聘请有丰富教学实践经验的一线优秀教师和教研人员负责编写和统稿，本书编委会审稿、定稿。

由于时间仓促、水平有限，书中定有疏漏和不当之处，敬请广大读者在使用本书过程中多提宝贵意见，以便进一步修正，使之日臻完善。

本书编写组

1

第十一章、简单机械和功

一、杠杆

学习要求

1.知道什么是杠杆，能从常见的工具中认出杠杆。

2.通过观察和实验了解杠杆的结构，熟悉有关杠杆的名称：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。

3.理解力臂的概念，会画杠杆的动力臂和阻力臂。

4.经历探究杠杆平衡条件的过程，理解杠杆平衡的条件，并能用它分析解决简单的有关杠杆平衡的问题。

5.知道杠杆的种类以及各种杠杆的特点。 6.知道杠杆在实际生活中的应用。

7.通过了解杠杆的应用，进一步认识物理学是有用的，提高学习物理的兴趣。

学习指导 1．力臂的概念。力臂是本节的难点。对力臂的理解，注意以下几点： （1）力臂是指支点到力（动力或阻力）作用线的距离，而不是从支点到力的作用点的距离。 （2）当作用在杠杆上的力的方向改变时，其力臂的大小一般也将发生改变。 （3）力臂不一定在杠杆上，如图所示

（4）若力的作用线过支点，则它的力臂为零。

（5）画力臂三步骤：找支点、画出力的作用线、作支点到力的作用线的垂线（有时需要将力的作用线进行正向或反向延长）。 L1 O

F1

L2 F2

2．经历探究杠杆平衡条件的过程是本节学习的重点，探究的过程中要注意以下几点： （1）设计实验方案①选取实验工具②写出实验步骤③设计记录数据的表格等

（2）调节杠杆水平平衡时，依照“右高右旋，左高左旋”的方法，即杠杆右边高则螺母向右移，杠杆左边高则向左移，直至杠杆水平平衡。注意杠杆水平平衡一旦调好，不得随意再旋转平衡螺母，否则会影响实验结果。

（3）实验中，每次改变动力、阻力、动力臂、阻力臂后都要使杠杆保持水平平衡，这样动力臂和阻力臂都可以直接读出。动力臂和阻力臂的长度单位不一定要用米，只要两个力臂的长度单位统一就可以了。

3．根据已学过的杠杆知识，注意观察生活中各种形状的杠杆，如指甲剪、钓鱼竿、剪刀、筷子、天平、独轮车等。并能按照动力臂与阻力臂长短的关系分析和判断是省力杠杆、费

2

力杠杆还是等臂杠杆。根据杠杆平衡条件，生活中使用时要注意两点：（1）要省力就要多移动距离；（2）要省距离就要费力，省力又省距离的杠杆是没有的。

曲型范例 例1．关于力臂,下列说法k 正确的是（ ） A．从动力作用点到支点的距离叫做动力臂 B．力臂就是杠杆的长度

C．从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂 D．力臂一定在杠杆上

精析：力臂是从支点到力的作用线的距离，简单地说，就是“点到线”的距离，而不是“点”到“点”的距离。力臂不一定是杠杆的长度，也不一定在杠杆上。如图所示。（图

L 删去）

A A O O

F L F

全解：应选（c）

点评：力臂是从支点到力的作用线的距离。如图（a)、（b)所示，虽然力的作用点A相同，但力的方向不同，画出力臂也不同。

例2．张华和爸爸在公园玩跷跷板，张华重250N，爸爸重750N。当爸爸离跷跷板的转轴0.5m时，张华应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？

精析：利用杠杆平衡条件解题，首先要弄清动力、动力臂、阻力、阻力臂。本题中阻力为爸爸对杠杆的力F2=750N，阻力臂为L2=0.5m,动力为张华对杠杆的力F1=250N，动力臂即为张华离转轴的距离。

全解：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，得

L1=

750NF2L2=×0.5m=1.5m

250NF1答：张华应该坐在离转轴1.5m处。

活动与探究 取一根粗细均匀的铁丝，在它的中点用线悬挂起来，铁丝恰好平衡。如把其右半段对折起来，那么它是否还能保持原来的平衡状态呢？为什么？动手做一做这个实验。

思考与练习 一、填空题

1.我们在日常使用的工具中很多是利用杠杆知识制成的，我们分析杠杆时，首先要找到杠杆绕着转动的固定点叫 ，然后分析杠杆的受力情况，即使杠杆转动的力叫 ，阻碍杠杆转动的力叫 。

3

2.杠杆有三类,既省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。在撬棒、天平、铡刀、扳手、酒瓶起子、理发剪刀、钓鱼杆等常见杠杆中，属于省力杠杆的有 ,属于费力杠杆的有 ,属于等臂杠杆的有 。 3．一把杆秤自重不计，提纽到秤钩的距离是4㎝，

秤砣重为4.9N，用这样的杆秤来称量质量为2㎏的物体， 秤砣离提纽 ㎝时，秤杆平衡。

4.杠杆的应用非常广泛，工具车上的起重臂就是一个 费力杠杆．使用它的具体好处是 。

第4题二、选择题

5．下图是一些日常生活中所使用的工具，其中属于省力杠杆的是( )

6．一根杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，用它称得的质量将比被称物体的实际质量（ ）

A．偏大 B．偏小 C．相等 D．无法判定

7．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了（ ）

A．增大阻力臂，减小动力移动的距离 B．减小动力臂，减小动力移动的距离 C．增大动力臂，省力

第7题图 D．减小阻力臂，省力

8 .人体的运动系统相当复杂，但最基本的运动形式是，骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动. 如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力. 由图可以看出，这是一个（ ）

A．费力、省距离的杠杆 B．省力、费距离的杠杆

C．既费力，也费距离的杠杆 D．既省力，也省距离的杠杆

第8题图

9.一均匀杠杆A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好平衡.若钩码的质量均为50g，在A、B两处再各加一个钩码，那么：（ ） A．杠杆仍平衡 B．杠杆的左边向下倾 C．杠杆的右边向下倾 D．无法确定杠杆是否平衡 第9题图 三、作图、实验题

10．如图所示，使用羊角锤拔钉子，动力作用在锤柄上A点. 请作出拔钉子时所用最小动力F的示意图. (注意：请在图上保留为确保作图准确所画的辅助线.)

4

A

O

第11题图 题图 第10

11.在“研究杠杆平衡条件”的实验中，在如图所示的实验装置中： （1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，应将杠杆右端螺母向_______(选填“左”或“右”)边旋一些，使杠杆在水平位置平衡。

（2）实验时只有8个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂4个钩码时，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡？(请设计两种方案) ①.________________________________ ； ②____________________________ 。

（3）在实验中，王亮同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂。马欣同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。他们共同通过实验，获得了一组数据。如下表。 动力F1/N 动力臂L1/㎝ 阻力F2/N 阻力臂L2/㎝ 3 6 6 3 根据上表数据，他们都认为自己的猜想是对的、对方是错误的，那么你认为他们实验的验证方法存在什么问题？

三、计算、论述题

12．如图所示，一根轻质木杆A端细线下所挂50N的重物静止在水平地面上。 当在B点加竖直向下的力F=30N作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直。已知OA=15cm，OB=5cm， 则重物对水平地面的压力为多少？

A B

O

F

相关链接 第12题图

能把地球举起来吗？

传说，阿基米德发现了杠杆原理后，曾产生过撬动地球的假想。他在给叙拉古国国王希罗的信中写道：“只要给我一个支点和立足点，我就能移动地球。”国王看信之后立即召见了阿基米德，并说：“当着众神起誓，你真的能移动地球吗？”阿基米德不慌不忙地用撬石头的例子作比喻，向国王讲了杠杆的原理，然后坦率地回答说：“不，我只是根据原理作了这样的假想。事实上，我也站不到地球以外的什么地方去，也找不到这样长和坚固的杠杆，也找不到搁杠杆的支点。”国王弄懂了这个道理，很高兴。

5

二、滑轮

学习要求

1.通过观察和实验，了解滑轮的结构，能区别定滑轮和动滑轮 2.理解滑轮的工作原理，会用这一原理对有关问题进行简单的计算

3.经历实验探究过程，了解使用定滑轮和动滑轮的特点：定滑轮不省力，但能改变力的方向；动滑轮省力，但不能改变力的方向 4.能识别生活和生产中常见的滑轮

5.了解滑轮组的特点：既可以省力又可以改变力的方向。学会组装简单的滑轮组，体验设计制作的乐趣。

6.了解轮轴的工作原理和斜面可以省力的原因

7.通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用

学习指导 1．通过对定滑轮和动滑轮的杠杆变形分析，理解定滑轮不省力而动滑轮省一半力的结论。

如图(a)所示是一个定滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮静止不动，定滑轮的轴心为支点（支点不动），动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘。显然，动力臂、阻力臂都等于圆的半径，根据杠杆平衡条件，故F=G，即不省力。

F

B A A O

F

G G

(a) (b)

如图(b)所示是一个动滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮也静止不动。支点在一边绳子与轮相切的位置，支点上下移动，而动力作用点在绳子与轮相切的另一边，阻力的作用点在轴心。显然动力臂为阻力臂的两倍，故依据杠杆平衡条件F=1/2G，即省一半力。

2． 使用滑轮组要注意几个问题

（1）区分“最方便”和“最省力”的含义。“方便”是指人站在地上用力向下拉绳子，既省力又方便；而“最省力”是指尽量多地增加动滑轮上相连的绳子的股数。

（2）滑轮组一般是省力的，省力的多少是由吊起（或承担）动滑轮的绳子股数决定的。 （3） 设拉力移动距离为s，拉力移动的速度为v，重物上升的高度为h，重物上升的速

度为v物，则存在以下关系s=nh,v=nv物，n为动滑轮上绳子的股数。 （4）滑轮组绳子的绕法是各种各样的，其绕法也是本节的一个重点。由关系式F=

1G，当n 6

n为奇数时，绳子在动滑轮上打结开始绕；当n为偶数时，绳子在定滑轮上打结开始绕，也就是按“奇动偶定”的方法绕绳子。(如下图所示)

通过动滑

通过动滑轮有4根

轮有5根

曲型范例 例1图中给出两组滑轮组（a）、（b），若它们分别提起同一重物，请画出其中最省力的一组滑轮组的绕绳方法.(不计滑轮重、绳重及摩擦)

(a) (b) （c）

精析：“省力”就是在动滑轮个数相同时，尽量采用绳子与动滑轮相连股数较多的方法；或在动滑轮个数不同时选用动滑轮多的一组，因此，应选用（b）组滑轮组。

全解：如图（c）所示

点评：本题考查了两个知识点，一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的；二是装配滑轮组。

例2．用如图所示滑轮组匀速拉动重1000N的物体A，所用拉力F=100N。绳子自由端移动速度为0.2m/s.求物体与地面之间的摩擦力f和2秒内物体移动的距离。（不计滑轮重和轮和轴之间的摩擦）

精析：绳子自由端移动的距离s与物体移动的距离s′的关系为s=n s′，绳子自由端移动的速度v也等于物体移动速度v′的n倍，即v=nv′。

全解：设n是动滑轮上绳子的股数，f为物体与水平平面之间的摩擦阻力。

7

本题中，n=2，由F=f=nF=2×100N=200N

1f得 nv0.2m/s==0.1m/s n2物体移动的速度v′=

2s内物体移动的距离

S′=v′t=0.1m/s×2s=0.2m.

点评：绳子自由端移动的距离、速度与物体移动的距离、速度是同学们容易混淆的问题，应特别注意。

活动与探究 设计一个升降装置

将重物从楼下搬到楼上是很辛苦的。有一个同学学习了滑轮的知识后，运用所学知识，利用滑轮设计了一个升降装置，在爸爸的帮助下把它安装在家里的阳台上，通过它把物体吊上楼来。如果让你来设计，你能画出示意图吗？试试看。

思考与练习 一、填空题

1．滑轮在使用时，根据轴的位置是否移动，分为定滑轮和动滑轮两种。定滑轮实际上就是 杠杆，所以使用定滑轮不能 ，但可以改变 。动滑轮实际上就是 杠杆,所以使用动滑轮可以 ,但不能改变 。如果将定滑轮和动滑轮组合起来使用，就可以既省力又方便。 二、选择题

2.学校国旗的旗杆顶上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。下列对这个滑轮的说法中正确的是（ ） A.这是一个动滑轮，可省力 B.这是一个定滑轮，可省力

C.这是一个动滑轮，可改变力的方向 D.这是一个定滑轮，可改变力的方向

3.用滑轮组匀速提升重物，当绳子的自由端被拉下2m时，物体升高了0.5m，被提 升的重物的质量为20kg。若不计动滑轮重和摩擦阻力，则拉绳子的力应为（ ） A．40N B．49N C．98N D．5N

4.如图所示的装置中，物体B和动滑轮总重10N，且恰好匀速下降。则A物体受到的摩擦力的方向和大小为 （ ）

A A．水平向右 5N B．水平向右 10N C．水平向左 10N D．水平向左 5N

第4题图 B

8

三、作图题

5.如图有一动滑轮提升重物，要求在图中标明支点O，画出F1 F2的力臂L1 L2。

6..如图5所示，每个滑轮（不分大小）重为5N，要提升的重物重为120N，用来串绕滑轮组的绳子能承受的最大拉力是30N。请画出能安全提升重物的滑轮组的绕法。 F1

F2

G

第5题图 第6题图 三、计算、论述题

7.如图所示，物体A以1m/s的速度匀速运动，已知F=100N，不计滑轮与绳子之间的摩擦，求：（1）物体A受到地面的阻力；（2）在5s内，绳子的自由端移动的距离。

第7题图

8.某人利用如图所示的滑轮组，用200N的拉力在20s内将重为G=480N的物体匀速提高h=2m,若不计摩擦和绳重，求：（1）绳子的自由端移动的速度和动滑轮重；（2）若再增加150N的重物，要使物体匀速上升，作用在绳子的自由端的拉力为多大。

相关链接 第8题图

滑轮在生活和生产中有很多应用，例如，旗杆上的滑轮，起重机上的滑轮，以及利用滑轮移动收音机的指针以指示电台的频率位置等。

工厂里有一种特殊结构的滑轮，叫做差动滑轮（俗称神仙葫芦），它由两个直径相差不多的定滑轮和一个动滑轮组成，其示意图如图所示。有了它，只需一个人就可以缓缓吊起或移动很重的物体。你能分析一下其中的道理吗？

F 9 三、功

学习要求

1.理解功的概念，经历实验探究体验做功的过程，理解做功的两个必要条件，并能正确判断某个力是否做功。

2.知道功的公式，会对有关功的问题进行简单的计算。 3.知道功的单位“焦耳（J）”，并能在计算中正确应用。 4.通过观察、讨论和实验了解功的物理意义。

5.通过对实例的分析，体验并能知道做功是能量转化或转移的过程。知道使用任何机械都不能省功。

6.了解科学家进行科学探究的历史，进一步增强物理学习的兴趣，逐步形成献身科学的意识。

学习指导 1．做功的两个必要因素。

物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”是不同的，物理学中的做功必须要满足两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过一段距离。只有满足这两个条件，我们才说力对物体做了功。因此有三种情况物理学中是不承认做功的：（1）物体虽然受力，但未通过距离。例如人用力推墙壁，由于墙壁未移动，所以人未做功。（2）物体虽然移动了一段距离，但无外力作用。例如冰块在光滑的水平冰面上匀速滑动，虽然冰块在水平方向移动了一段距离，但水平方向上并无作用力，因此不做功。（3）力的方向与物体运动的方向垂直。例如人提水桶在水平方向上移动一段距离，由于人对水桶的作用力是竖直向上的，因而这个力也不做功。 2．功的大小。

功的大小等于力跟物体在该力方向上通过的距离的乘积。力对物体做功的多少只与这两个因素有关，与物体的运动状态（如竖直方向还是水平方向，匀速运动还是加速运动等）、物体的质量、支持面是否光滑无关。 3．功的单位是焦耳（J），1J表示1N的力使物体在这个力的方向上移动1m所做的功。焦耳是一个比较小的单位，将两个鸡蛋匀速举高1m做的功大约为1J

曲型范例 例1.下列四种情境中，人对物体做功的是

A提着水桶在水平地面上匀速前进 B举着杠铃原地不动 C用力搬石头但没有搬动 D推着小车前进

精析：判断一个力对物体是否做功，必须同时满足两个必要的因素，一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

10

全解：A选项中提水桶施力的方向是竖直向上，水桶的移动的方向为水平方向，虽然水桶受力了，也移动了距离，但是没有在力的方向上移动一段距离，所以没有对水桶做功。B选项对杠铃施力了，但没有移动距离，所以没有对杠铃做功。C选项中对石头施力了，但没有移动距离，所以没有对石头做功。D选项推小车向前施力，且小车在向前的方向上移动一段距离，所以对小车做了功。答案为D。

点评：通过对这个问题的解析，学生能进一步理解做功的两个必要因素。

例2．一列火车以20m/s的速度在平直的轨道上匀速行驶，整列火车受的阻力是9×4

10N，问这列火车行驶1min火车做了多少功？

精析：解此题时，首先注意火车做匀速直线运动，因此火车的牵引力和阻力是一对平衡力，则F=f,另外距离可以利用S=vt来求，最后可用公式W=Fs求出火车在这段距离中所做的功。

全解：由V=S/t得，S=Vt=20m/s×60s=1200m 根据：W=FS得

48

W=FS=fs=9×10N×1200m=1.08×10J

点评：本题不仅训练了功的计算，而且训练了由物体的运动状态来确定物体受力情况的思维过程。

活动与探究 九年级（10）班位于教学楼的三楼，若一位中学生沿楼梯匀速爬上三楼，请你估测一下该学生在该过程中做功大约为多少。

思考与练习 一、填空题

1．物理学中的做功包含两个必要的因素：（1） ，（2） 。功的计算公式是 ，国际单位制中功的单位是 。 2．九年级（5）班的同学学习了功的知识后，他们讨论对物体做功的多少。李壮同学用10N的水平拉力将重300N的箱子沿水平地面移动了5m，张强同学将这个箱子匀速举高2m ,

王明同学将这个箱子举起后在空中停留5s。李壮同学做功是 J，张强同学做功是 J，王明将箱子在空中停留5s过程中做功 J。 3．如图所示，在拉力F作用下，重为120N的物体竖 直向上做匀速直线运动，物体上升的速度为0.4m/s， 则拉力F的大小为 N，在5s内拉力做功 J。

F （不计动滑轮的重、绳子的重及各处的摩擦）

G

第3题图 二、选择题

4.如图所示，用水平力F拉着重为100N的物体在水平地面上向左匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，则（ ）

11

A.重力做的功是500J B.拉力大小为100N

C.拉力大小为120N D.拉力做的功为100J

F 第4题5．以下事例中，重力做功的是（ ）

A.冰球在水平的冰面上滚动 B.皮划艇在平静水面快速滑行 C.跳水运动员下落 D.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动 三、计算、论述题

6．一辆重为20000N的汽车在水平的公路上匀速行驶，汽车所受阻力为车重的0.3倍，汽车在1分钟内行驶1.5Km，问在1分钟内牵引力做功多少焦？汽车受的重力做功多少焦？

相关链接 功的原理及应用

使用动滑轮能省力，但不能省功，这个结论也适用于其他机械。大量的实验和理论研究表明：使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理。

任何复杂的机械都是由简单机械组合而成的，因此功的原理对一切机械都适用。这个结论在历史上曾被誉为“机械的黄金定律”，对机械的使用和研制都具有重要的指导意义。下面我们利用功的原理来解释一下使用斜面为什么省力？如图所示，物体所受重力为G，斜面长为L、高为h，F为沿斜面拉物体的力。根据功的原理，我们知道使用任何机械都不能省功。如果不计物体与斜面之间的摩擦，用力F沿斜面把物体匀速推上去所做的功，应该等于直接将物体举高所做的功。据此请你推导出F的计算公式。

L

F

h

G 12

四、功率

学习要求

1.理解功率的概念。了解功率的物理意义。 2.知道功率的公式P?W?Fv，会对有关功率的问题进行简单的计算。 t3.知道功率的单位“瓦特（W）”，并能在计算中正确应用。

4.经历探究人体的输出功率的过程，进一步熟悉科学探究的基本步骤。

5.进一步形成乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理的习惯，增强将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

学习指导 1.功率是表示物体做功快慢的物理量。功率的定义为单位时间内完成的功。单位时间内完成的功越多，做功就越快，完成相同的功所需的时间就越短。由功率公式可见功率大小是由做功多少与所用的时间共同决定的，做功多，功率不一定大；时间长，功率也不一定小。 2.功率的单位W是一个导出单位，是从功率的定义中得出来的。1W=1J/S，表示在1S的时间完成1J的功。由于“W”比较小，在实际应用中常用kW作为功率的单位：1Kw=1000W。在学习中应分清功的符号和功率的单位。

3.在使用P=进行计算时，P、W、t的单位分别为w、J和S，请注意单位的统一性。 4.根据W=FS，得到功率P=

WFss==F.=Fv的另一种表达形式，它对解决车、船的速度、ttt功率、牵引力的问题较为方便。

曲型范例 例1．下列关于功率的说法正确的是（ ） A.功率大的机械比功率小的机械做功一定多 B. 功率大的机械比功率小的机械做功一定少 C.功率大的机械工作时所用的时间一定少 D.功率大的机械工作时做功一定快

精析：功率定义为单位时间内完成的功，由所做功的多少和所用的时间决定，它反映了物体做功的快慢。A、B、C中都缺少一个因素，判断是错误的。

全解：物理学中用功率表示物体做功的快慢，所以功率大的机械做功一定快，故选D。 点评：类比是学习物理常用的方法，例1中我们可以将功率与速度作类比，物体运动的路程长，运动的速度不一定大；物体运动的速度小，运动的路程不一定短。我们可以用同样的方法来理解功率。

例2．暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同时他们进行了爬山比赛，已知明明和爸爸的体重之比为2?3，从山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是3?4，则明明和爸爸爬山的功率之比为 （ ）

13

A．2：3 B．1：2 C．9：8 D．8：9 精析：功率P=

WGhP1G1t2248=，所以=×=×= ttP2G2t1339全解：选D。

点评：本题中明明和爸爸沿不同路线爬山，路径不同，但他们在力的方向上（竖直方向上）移动的距离是相同的。

例3.一辆“奥迪”A4轿车用3000N的牵引力以72Km/h的速度在高速公路上行驶，这时轿车的功率是多少

精析：根据P=

WFss==F.=Fv，已知力F和速度v就可以求出功率P。不过要注意ttt各量的单位，72Km/h要化成用m/s作单位。

全解：v=72Km/h=20m/s

4

P=FV=3000N×20m/s=6×10w

点评：本题能训练学生根据不同的已知条件确定解题思路。

活动与探究 每台动力机械都有它的额定功率，也就是正常工作时的功率，常标在机械的铭牌上。下表中列出了几种动力机械，请你至少调查其中的两种，把它的型号和额定功率填入表中。 机械名称 柴油机 拖拉机 汽车 摩托车 洗衣机 型号 额定功率

思考与练习 一、填空题

1．如图为某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄 的两张照片，杠铃的质量为100kg，则杠铃重为 N．若这个过 程中运动员将杠铃举高约0.5m，则该运动员在上述过程中对杠铃做 功的平均功率约 为 W．（g取10N/kg）

2.某人在水平地面上用100N的水平推力推动重为500N的物体，使物体以0．2m／s的速度匀速移动了3m，此人做的功是 J，功率是 W．

3.小刚要锯开厚度均匀的木板，每拉一次，据条移动的距离为0.3m，所用的力为180N，连续拉锯50次用了1min，这个过程中小刚做功为_________ J，功率是_________W． 二、选择题

4．李明同学快速地由一楼跑到三楼的过程中，他的功率与下列哪个值最相近( )

A.5W B.50W C.500W D.5000W

5．在中考体育测试的跳绳项目中，某同学取得了每分钟跳150次的好成绩。假设他每跳一次所用时间相等，每次跳离地面的平均高度为6cm。则他跳绳时的功率最接近于：

14

（ ）

A．7.5W B．75W C．4500W D．7500W

6.实验中学举行首届跑楼梯比赛，共有20名选手进入决赛。若要测量参赛者的功率大小，需测出的物理量是（ ） A.登楼所用的时间

B.参赛者的体重，所登楼层的高度

C.参赛者的体重，所登楼层的高度以及登楼所用的时间

D.参赛者的体重，所登楼层的高度，登楼所用的时间以及参赛者通过的路程 三、计算、论述题

7.起重机把一个质量为0.5t的工件在15s内提升了6m，取g＝10N/kg。求： (1)起重机对工件所做的功； (2)起重机提升工件的功率。

2

8.一块水田面积为2400m ，要灌平均0.1m深的水。不计水渗透的损失，求：（1）所灌水的体积。（2）所灌水的质量。（3）若这些水是用水泵(抽水机)从距水田 2m深的水渠中抽上来的，水泵至少要做多少功？（4）若水泵的功率为 2. 4kw，抽这些水

33

要用多长时间？（ρ水＝1.0 x10kg/m,g=10N/kg)

相关链接 瓦特和蒸汽机

瓦特（1736—1819）是英国发明家。一个寒冷的冬天，瓦特和老奶奶围着火炉取暖的时候，发现烧开水的茶壶盖“扑扑”地发出响声，于是就留神地观察起来，想弄清楚是谁在推动壶盖；一会儿打开看看，一会儿又盖上看看。当他把茶壶嘴堵上时，蒸汽便顶开了壶盖。他想这一定是蒸汽的力量。瓦特长大后一直记着这件事。

17岁时瓦特当了修理机械的学徒。后来他到格拉斯哥大学负责修理教学仪器，正巧学校里的一台蒸汽机模型坏了。瓦特在修理过程中，发现蒸汽机的大部分热量都浪费了，他决心改进蒸汽机。经过一年的努力，在多次失败后，他终于造出了新型的蒸汽机，大大地提高了蒸汽机的效率。后来蒸汽机被广泛应用在冶金、采矿等行业。1807年美国的福尔顿把蒸汽机装在船上发明了轮船，1814年英国的斯蒂芬把蒸汽机装在车上发明了火车。人们为了纪念他，就用“瓦特”来命名功率的单位。

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五、机械效率

学习要求

1经历使用动滑轮的实验探究过程，了解什么是有用功、额外功和总功。理解三者之间的数量关系。

2 理解什么是机械效率。学会用机械效率的公式进行有关问题的简单计算。 3 了解常用机械的效率，通过讨论、分析，了解影响机械效率的因素。 4 通过对机械效率的了解，认识到做所有的事情都要讲究效率。 5 了解使用机械的历史过程，认识机械的使用对社会发展的作用。

学习指导 1．有用功、额外功、总功。

正确认识机械效率，关键是弄清有用功、额外功和总功的含义。有用功是对人们有用的功，无论采用什么机械，有用功的数量是不变的。若使用机械的目的是提升物体，那么克服物体的重力所做的功就是有用功，即W有用=Gh；若目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力所做的功就是有用功，即W有用=fs。额外功是指由于使用机械而额外多做的功，机械的摩擦和机械的自重往往是产生额外功的原因。 2．机械效率总小于1。

使用不同的机械做功，需要做的额外功是各不相同的，额外功在总功中所占的比例越小越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。机械效率是有用功跟总功的比例，即?=W有用/W总功。由于W额外是不可避免的，因此W有功

曲型范例 例1．用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物G，如图所示。已知物重G=600N，拉力F=250N，求重物升高0.5m时，拉力所做的有用功、额外功及机械效率。若不计绳重和摩擦力，求动滑轮的重。

精析：竖直方向提升物体过程中，有用功W=Gh,在不计绳重和摩擦力的情况下，克服动滑轮重所做的功就等于额外功，既W额外=G动h

全解：（1）W有用=Gh=600N×0.5m=300J.

(2)S=3h=1.5m,W=Fs=250N×1.5m=375J. (3)W额外=W总-W有=375J-300J=75J,

η=

W有300J×100﹪=×100﹪=80﹪ W总375J（4）W额外=G动h，G动=

W额外75J==150N h0.5m点评:对动滑轮重的求解还可用3F=G物+G动,故G动=3×250N-600N=150N.

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例2．如图所示，用一滑轮组将重为400N的物体A沿水平方向匀速拉动10m，物体A与地面间的摩擦力是240N，水平拉力F为100N，求总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。

精析：水平方向拉动物体过程中，克服物体与地面间的摩擦力所做的功为有用功W有用=fAs,额外功是克服滑轮轴间摩擦力所做的功。 全解：绳子自由端移动距离S=3SA=3×10m=30m, W有用=fAs=240N×10m=2400J,

W额外=W总-W有=3000J-2400J=600J,

A η=

W有2400J×100﹪=×100﹪=80﹪ W总3000J点评：以上两题均为求滑轮组的机械效率，做题的关键在于分析有用功，第一题在提升物体过程中是克服物体受的重力做功，所以W有用=Gh：第二题在匀速拉动物体前进过程中是克服物体与地面间的摩擦做功，所以W有用=fAs。同学们一定要注意区分。

思考与练习 一、填空题

1．如图所示，用一个动滑轮把重200N的物体提高了1m，所用的拉力为125N，则动滑轮所做的有用功W有用=________J，它的机械效率η=__________。若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将_______________（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 2．如图所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间的滑动摩擦力为120Ｎ，则滑轮组的机械效率为 _______ ；若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 ___________ J．

3．小红同学在利用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验中，用弹簧测力计匀速竖直拉起重3N的物体，物体升高了0.2m，弹簧测力计的示数是____N，在实验过程中对物体所做的有用功是________J，滑轮组的机械效率是_____________．

1 1

2 2 第1题图

第2题图 第3题二、选择题

4．用如图所示的滑轮组匀速提升600N的重物时， 人手实际需提供的拉力应该是（ ） A．小于200N B．等于200N

第4题 17

C．大于200N D．大于300N

5.利用如图所示的滑轮组，工人师傅用500N的力，在100s内把800N的重物匀速提升10m.在此过程中（ ）

A.他做的有用功是8000W B.他做的总功是1000J

C.他做功的功率是80W D.滑轮组的机械效率是80%

6.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比( )

A.有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加 C.有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少 三、实验题

7．在测定滑轮组机械效率的实验中，小刚同学测得的数据如下表所示： 弹簧测力计有用钩码弹簧测力钩码移动总功机械移动的距离功/J /J 重/N 计读数/N 的距离/m 效率 /m 3 1.2 0.1 0.3 （1）在表中空白处分别写出有用功、总功和机械效率的值； （2）在右边方框中画出滑轮组及绕法；

（3）实验时，应使弹簧测力计做 运动。 小刚同学在用弹簧测力计静止时进行读数，则他这样得出的 机械效率与实际值相比 。 （选填“偏小”、“偏大”或“相等”）。

四、计算、论述题

8．张明同学用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验时，拉线的绕法如图所示。钩码重为2N，将钩码匀速向上提升20cm，弹簧测力计移动的距离为60cm，弹簧测力计的示数为1N，问：

⑴在实验过程中，对钩码做的有用功是多少？ ⑵滑轮组的机械效率是多少？ ⑶为什么总功总是大于有用功？

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相关链接

你知道起重机的构造吗?

在建筑工地上我们经常看到,那巨大的起重机吊起上吨重物,你知道它们的结构吗? 钢丝绳是起重机的重要零件之一,用于提升机构、变幅机构、牵引机构，有时也用于旋转机构。起重机系扎物品也采用钢丝绳。此外，钢丝绳还用作桅杆起重张紧绳，缆索起重机与架空索道的支承绳。

在起重机的提升机构中，滑轮起着省力和支承钢丝绳并为其导向的作用。滑轮的材料采用灰铸铁、铸钢等。

卷筒在提升机构或牵引机构中用来卷绕钢丝绳。将旋转运动转换为所需要的直线运行。卷筒有单层卷绕与多层卷绕之分。一般起重机大多采用单层卷绕的卷筒。单层卷绕筒的表面通常切出螺旋槽，以增加钢丝绳的接触面积，并防止相邻钢丝绳互相摩擦，从而提高钢丝绳的使用寿命。

本章检测

一、选择题

1.下列器具中，属于省力杠杆的是( )

A.定滑轮 B.食品夹 C.镊子 D.铡刀

2.放学后，某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家，则他在回家的过程中对书包所做的功约为（ ）

A.0J B.400J C.2000J D.2400J

3．登楼梯比赛时，某同学从底楼匀速登上五楼，共用了12s，该同学登楼时克服重力的功

率最接近于( )

A．500W B．100W C．50W D．10W

4.如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下列说法中正确的是 ( )

A．三个杠杆都是省力杠杆 B．三个杠杆都是费力杠杆

c．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆

第4题图

D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆 5.“五一”假期，小林和爸爸一起去登花果山，小林用了15min登上了山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为（ ） A．9∶8 B．8∶9 C．1∶2 D．2∶1

6．如图所示，用滑轮组将重为600N的重物匀速提升，如果拉力为350N，则下列结论中正确的是( )

A．如果将物体提升2m，拉力做功1200J B．物体升高1m，机械所做的有用功为350J

C．物体以0.5m/s速度匀速上升，拉力的功率为350W D．此滑轮组的机械效率为80% 第6题图 19

7.如图所示利用动滑轮提升货物，动滑轮重为20牛顿，绳与动滑轮间的摩擦及绳子重不计。第一次把重为100牛顿的货物匀速提升，这个过程动滑轮的

机械效率为η1；第二次把重为200牛顿的货物匀速提升，这个过

F1 程动滑轮的机械效率为η2。则（ ）

A.η1＜η2 B.η1＞η2 F2 C.η1＝η2

D.η1和η2的关系无法确定 第7题图 8.如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（ ） A．50J B．25J C．100J D．200J

第8题图 二、填空题

9.起重机将1000N的重物竖直向上匀速提升15m后，又将重物匀速水平移动了5m，整个过程中，竖直向上的拉力对重物做功________J.

10.阻力臂为动力臂4倍的杠杆是________ (选填“省力”或“费力”) 杠杆。若该杠杆受到的阻力为20牛，则当动力为________牛时，杠杆处于平衡状态。

11.一架我国自行研制的歼-8Ⅱ战斗机的质量为1.5×103kg，发动机用8×104N的推力使飞机在10s内前进5000m，则飞机受到的重力为___________N，这段时间内飞机的平均速度为_______m/s，推力的功率为___________W。（g=10N/Kg）

12.如图所示，物体G的重为16N，手拉绳的力为10N。当物体被匀速拉动提高h时，动滑轮的机械效率为 （不考虑摩擦）。若想增大动滑轮的机械效率，可采用的方法是 。（答一种即可）

13.如图所示，质量为50千克的物体A置于粗糙的水平地面上，用两个滑轮按图连接，当水平拉力F为120牛时，物体A恰能匀速前进。若物体A前进0.5米所用的时间为10秒（绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦都不计），则物体A受到的重力为 牛顿，拉力F做功的功率为 瓦。（g取10牛/千克）

三、作图、实验题

第12题图 第13题图 14.画出图中F的力臂L.

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第二节 电路连接的基本方式

学习要求 1．通过实验，了解串联电路和并联电路的特点。

2．能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例。 3．会读、会画简单的电路图。

4．能连接简单的串联电路和并联电路。

学习指导 1．把用电器首尾相连地接入电路中，这些用电器就是串联的。如图13-7所示的电路为串联电路。在串联电路中，电流的路径只有一条。任何一处开路，整个电路中的用电器都不能正常工作。所以，开关接在串联电路中的任何地方都可以控制整个电路。

L1

L1 L2

L2

S S1

图13-7 图13-8

2．把用电器的两端分别连在一起，然后接入到电路中，这些用电器都是并联的。如图13-8所示的电路为并联电路。在并联电路中，干路的电流在分支处分成几部分，每部分分别流过各支路中的元件。每个支路中的用电器可以各独立地工作，互不影响。各支路的开关控制支路的用电器，干路的开关控制整个电路。

曲型范例 例1．在图13-9所示的电路中，开关S闭合后，属于串联电路的是 ( )

L1 L1 L1

S S L3 L2 L2 L2 L2 L3 L1 L3 S S L3

D A B C 图13-9

精析：本题主要考查串联电路的特点。串联电路的特点是当电路接通时，电路中各个元件头尾逐个顺次连接。在开关闭合的条件下，A图中L2、L3串联后再与L1并联，B图中L1与L3串联后没有连接成完整电路，D图中L2、L3并联后再与L1串联。

全解：本题选C。

点评：判断电路的串联还是并联，我们不能仅看图的连接形式，更重要的是抓住特点来判断。如串联电路的元件连接是“逐个顺次”，开关断开后各用电器都不能工作；并联电路有支路，各支路间互不影响等。

例2．请按如图13-10甲所示的电路图，用笔画线代替导线连接13-10乙中的实物。

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S2 L1 S1 L2 乙 甲 丁 丙

精析：由于并联电路比串联电路复杂，所以连接时往往容易出错。在本题中，可先选L1、S1支路与电源、S2形成顺次连接的闭合通路；再将L2作为一个支路，将其两端分别接到L1与S2的两端。或者先将干路与L2支路顺序连接后，再将S1、L1支路并在L2两端的接线柱上。

全解：本题有多种正确连接方法。图丙是其中的一种。

点评：在连接中要注意：(1)器件的连接顺序一定要按照电路图的顺序接线，包括电源的正、负极；(2)所有接线必须接在接线柱上，不可在导线上搭接，如图13-12中的错误接法；(3)要尽量避免画线交叉。

活动与探究 小红同学设计了一个简易的显示抽查结果的仪器。实验器材是:两个开关、一个小灯泡、一个电池组、导线若干，如图13-13。要求:只要有两个人同意,按下开关,仪器的指示灯才发光，表示通过。请你画出这个小仪器的电路图。

思考与练习 图13-13

一、填空题

1．一般情况下，马路上的路灯是 联的；而圣诞节松树上悬挂的一串小彩灯是 联的。

2．如图13-14所示的电路中，若使两灯串联，应只闭合开关 ；若使两灯并联，应闭合开关 。

S S2 S1

L2 L2 S1 S3

S3 a

S1 L1 S2 S3 L1 b S2 图13-17 图13-14 图13-16 图13-15

3．如图13-15所示的电路中，当S1和S2断开、S3闭合时，灯L1、L2组成 联电路；当S1和S2闭合、S3断开时，灯L1、L2组成 联电路；当S1闭合、S2和S3断开时，灯L1是 路，灯L2是 路；当S1、S2、S3均闭合时，会造成 ，这是不允许的。

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4．如图13-16所示的电路，开关S闭合后，电路将是 (选填“通路”、“断路”或“短路”)。要使两灯串联，只要拆除导线 （选填“a”或“b”）即可。

5．如图13-17所示，如果闭合开关S1与S2、断开S3，则灯L1、L2是 联；如果闭合开关S3，断开S1、S2，则灯L1、L2是 联。

二、选择题

6．如图13-18所示的电路中，开关能同时控制两盏灯的是 ( )

A B C D

图13-18

7．下列说法中错误的是 ( ) ．．A．一个开关能同时控制两盏灯，这两盏电灯可能是并联的 B．街道两旁的路灯同时亮同时熄灭，它们之间一定是串联 C．串联电路中电流的路径只有一条通道 D．并联电路中各支路的电流都要流过干路

8．如图13-19所示的电路图，下列说法中正确的是 ( )

L1 L2 A．L1和L2并联时，开关S2只控制L2

B．L1和L2并联时，开关S2同时控制L1和L2 S2 C．L1和L2串联时，开关S2同时控制L1和L2 S1 D．L1和L2串联时，开关S2只控制L1

图13-19

三、作图题

9．如图13-20所示，要求用一只开关只控制电灯L1，并且使两盏电灯互不影响。请在左边方框内设计出适当的电路图，再根据电路图连接实物电路。

L2 L1

S1 S2

图13-20

相关链接 10．居民楼的楼道里，夜间只是偶尔有人经过，电灯一直亮着会浪费电能。小明想利

用光控开关和声控开关设计出一种“聪明”的电路。晚上，有人走动发出声音，灯亮；白天，不论发出多大声音，电灯也不会亮。请把图13-21中的器材连接成符合要求的电路（光控开关在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；声控开关在有人走动发出声音时就闭合，闭合后经过一两分钟便自动断开）。 声控 光控 电源 图13-21

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第三节 电流和电流表的使用

学习要求 1．知道电流及电流的单位，了解身边常见的电流值。 2．会使用电流表，知道怎样连接和读数。

3．会用电流表探究串、并联电路中电流的规律。 4．在科学探究活动中体验和增强合作、交流意识。

学习指导 1．电流（电流强度）表示电路中电流的强弱，其大小可以用电流表（如图13-22）来测量。在使用电流表时要注意：

(1)电流必须从表的“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出。如果所测量的电流方向跟表中规定的方向相反，表针就会反向偏转，这样会损坏电流表。

(2)被测电流不能超过电流表的量程。如果被测电流超过电 流表的量程，会使电流表烧坏。

(3)电流表应和被测的用电器串联。若电流表和被测用电器 并联，不但无法测出用电器中的电流，而且很容易损坏电流表。 图13-22

(4)任何情况下都不能将电流表直接连到电源的两极。若把电流表直接连到电源的两极上，由于电流太大电流表也很容易损坏。

2．电流表的读数方法：

(1)确认选用的量程。电流表的量程，是指电流表的指针满刻度时所表示的电流值。 (2)确认每一大格和每一小格所表示的电流值。看电流表的刻度有几大格，根据量程就可知道每大格所表示的电流值；再看每大格中有几小格，就可知道每小格所表示的电流值——分度值。

(3)确认电流表的指针所指的刻度，准确读数。读数时，看电表的指针偏过了多少小格，这样就能知道电流是多少了。

3．电流表的量程与接线柱相对应。实验中常用的电流表有三个接线柱，分别标有“0.6”、“3”和“—”。把标有“3”和“—”接线柱接入电路，使用的是0~3A的量程；把标有“0.6”和“—”接线柱接入电路，使用的是0~0.6A的量程。

4．串联电路中各处的电流相等，如图13-23所示的电路中，Ia=Ib=Ic。并联电路干路中的电流等于各支路电流之和，如图13-24所示，Ia=Ib+Ic。 L1 b L2 A a a c b

c L3

S

图13-24 图13-23

曲型范例 图13-25

例1．如图13-25所示，小灯泡L1、L2、L3的连接方式是 ，电流表A是测量

电路中灯泡 的电流。

精析：按照电流的路径来分析三个灯泡的连接方式。电流从电源的正极出发分成三条

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A 支路，最下边的支路是灯泡L3，中间的支路是灯泡L2，最上边的支路是灯泡L1。电流表A与L1、L2并联后相串，所以其测量的是L1、L2电流的和。

全解：并联；L1、L2。

点评：在分析电路时，连接电流表的线路可看成是一条导线。

例2．如图13-6所示为接在电路图中A、B两处的两个电流表的读数示意图，则图中电灯L1中的电流是 。

L2 B

2 2 1 1

L1 3 3 0 0 0.4 0.4 0.2 0.2

0.6 0.6 0 0 A S A A B处 A处

图13-26

精析：从电路图可知道，在A处的电流表是测干路电流，B处的电流表则是测量电灯L2的电流。A电流表的读数应比B电流表的读数要大。但是，A电流表指针偏转的角度比B处电流表指针偏转的角度要小。这是因为A处电流表用的应该是3A的量程，B处电流表用的应该是0.6A的量程。所以A处电流表的读数是1.7A，B处电流表的读数是0.4A，电灯L1中的电流等于A处电流表读数与B处电流表读数的差。

全解：电灯L1中的电流是I1=I-I2=1.7A -0.4A =1.3A。

点评：对电流表进行读数，一定要先明确所使用的量程、其对应的分度值，否则无法进行读数。其次，要看清电路中的电流表是测量哪部分电路的电流。

活动与探究 1．请你自行设计一个电路测量通过一个小灯泡的电流。要求写出测量所用的器材和测量的主要步骤。

2．在如图13-27所示的盒面上，有相同的电灯L1和L2，接线柱A、B、C、D。盒内装有电池组，另外还有一只与L1、L2相同的电灯L3，L3上接有导线P、Q。当P、Q两根导线分别①接A、B时，只有L3亮；②接A和C、A和D、C和D时，三只灯均不亮；③接B、C时，L1、L3微亮；④接B、D时，L1、L2和L3均只发微弱的光。试根据这些现象进行判断和分析，在右边方框内画出盒内的电路图。

L1 L2 L3

D B

A C Q P

思考与练习 一、填空题

图13-27

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