九年级物理主要研究的是能。分为三大类:内能、电能、电能与磁场能。
先来说说内能吧。
内能是物质内部所有分子热运动的动能和势能的总和。这是由于物质由分子构成,分子永不停息地作无规则运动,分子之间有相互作用的引力和斥力。无规则运动就是分子动能,相互作用的引力和斥力,使分子具有势能。
当物体吸热或放热时,分子热运动发生变化,分子排列、分子间的距离、分子间的作用力均发生变化,物体的体积、状态、温度就会发生改变,物体的内能就发生了改变。由此,也可以知道,影响内能大小的因素有温度(影响分子动能)、质量(影响分子数多少)、材料种类(影响分子的大小、结构)和物体存在的状态(影响分子之间的距离,即分子间作用力)。做功和热传递都可以改变物体内能,主要是改变了物体的温度。
比热容,是指单位质量的某种物质,在温度升高(降低)1℃时,吸收(放出)的热量。叫做这种物质的比热容。如果一个物体的内能改变时,其温度变化快,我们就说这个物体的比热容小,反之,我们说这个物体的比热容大。
内能主要应用于加热或者做功,利用内能加热,就是我们日常生活中的烧饭、烧水、做菜,利用内能来做功的主要是热机中的柴油机、汽油机、蒸汽机、喷气发动机等。这里要注意,加热是内能的转移,而做功内能的转化,转移或者转化都有一个效率问题,代表性的有热机效率和锅炉的效率。
要提高内能的利用效率,必然要提高用来做有用功的那部分内能。因此,把用来做有用功的那部分能量和总能量的比值定义为内能的利用效率。如果利用燃料来获得内能,则要做到燃料完全燃烧,防止废气带走一部分能量。一般情况,内能的利用率只有20%--40%。
再说说电能。
物质是由分子、原子构成的,原子中央有一个很小的核,带正电,叫原子核。带负电的电子在核外很大的空间内绕核高速旋转。电能来源于核外的电子和核内的质子(初中只能这样说)。电子数等于质子数,但不一定等于中子数。电子带的负电荷数等于原子核所带的正电荷数等于质子所带的正电荷数,这时,不能给我们带来电能。当物体发生了电子的得失,打破了正负电荷的平衡时,物体得到电子带负电,失去电子带正电,就可以为我们提供电能了。
电能有两种形式:静止的电荷可以形成电场能(初中不研究),运动的电荷可以形成我们日常生活中说的电能。电荷的定向移动形成电流,对金属来说,是自由电子定向移动形成电流;对于酸、碱、盐的水溶液来讲,正负离子定向移动形成电流。定向移动的方向规定为正电荷移动的方向。
电荷的定向移动形成电流,移动的通道就是物理中的简单电路,由电源、导线、开关、用电器四要素组成。其中,通路,就是接通的电路,为正常电路。开路,线路中某处断开的电路,包括开关未闭合。短路:就是电源两端或用电器两端直接用导线连接起来。在电源短路中,电路中有很大的电流,可能烧坏电源或烧坏导线的绝缘皮,很容易引起火灾。用电器短路,只是用电器不能工作。
简单的电路有两种,当然是串联电路和并联电路,有时,也可以看到混联电路。把元件逐个首尾顺次连接起来的只有一条电流路径的电路就是串联电路。把元件首首尾尾并列相连的至少有两条电流路径的电路,叫并联电路。