磁学、电磁波与信息时代、能源材料与社会 知识清单-2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

该初中物理知识清单系统整合了“磁及其相互作用”“电能”“电磁波”“能源与材料”等核心单元，构建了从磁现象、电与磁作用到能源开发、材料应用的递进式学习支架，涵盖物理观念中的物质、能量与相互作用范畴。 清单通过实验探究流程（如奥斯特实验）、对比表格（三种电磁现象辨析）呈现知识体系，突出科学思维与科学探究。设计“右手螺旋定则应用示例”“能源分类框架图”等工具，帮助学生建立知识关联，教师可精准定位教学重难点，提升复习效率与课堂实效。

第18章 磁及其相互作用 第一节 磁的奥秘 一、认识磁现象 1.磁性：磁体具有吸引铁、钴、镍等的性质。 2.磁极：磁体的吸引能力最强的两个部位叫做磁极;能够自由转动的磁体,例如悬吊着的磁针,静止时指南的那个磁极叫做南极或S极,指北的那个磁极叫做北极或N极。 3.磁极间相互作用的规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。 4.磁化:把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其显示出磁性的过程。 原理:磁化是利用外界磁场(靠近或接触磁体等方式)使物体内部分子重新排列,使物体具有磁性。 铁磁性物质:能被磁化的物质叫做铁磁性物质，如铁、钴、镍等。 5. 磁性材料间的吸引有两种情况:可能是异名磁极相互吸引，也可能是有磁性的磁体吸引无磁性的含铁、钴、镍等物质的物体(如磁铁吸引铁棒)。 2、 磁场 1.定义：磁体周围存在着一种看不见、摸不着的物质，人们将其称为磁场。 2.基本性质：对放入其中的磁体有力的作用。磁体之间的相互作用是通过磁场发生的。 3.方向：把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。 三、磁感线 1.定义:为了形象直观地描述磁场,物理学中用带箭头的曲线来描述磁场的某些特征和性质,这样的曲线叫做磁感线。 2.方向:用磁感线描述磁场时,磁体外部的磁感线都是从磁体的N(北)极出发,回到S(南)极。 3.理解磁场和磁感线 (1)磁感线上任意一点切线的方向，与该点的磁场方向相同。 (2)磁场是真实存在的，磁感线是人们假想出来的，并不真实存在。 (3)磁体外部的磁感线都是从磁体的 N 极出发,回到S 极。 (4)磁感线用带箭头的曲线表示，且磁感线之间互不相交。 (5)磁感线方向与磁场方向一致，在磁体外部,磁感线的方向为从N极到S极，在磁体内部,磁感线的方向为从S极到N极 (6)磁感线分布的疏密可以反映磁场的强弱,磁体两极附近磁感线最密，磁场最强;磁感线分布越疏的地方,其磁场越弱。 4.磁感线的表示 四、地磁场 1.地磁场:地球周围的空间里存在着磁场,叫做地磁场。地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似。地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近。 2.应用:行军、航海是利用地磁场对指南针的作用来定向的;海龟的洄游、信鸽的飞翔也是靠地磁场来定向的。 第二节 探究:通电螺线管外部磁场的方向 一、从奥斯特实验说起 1.奥斯特首先揭开了电与磁之间有密切联系的奥秘。 2.奥斯特实验 （1）实验设计与操作：将一小磁针放在直导线下面,当导线中“没有”和“有”电流时,观察小磁针的指向情况;若改变电流方向,观察小磁针的指向又发生怎样的变化 （2） 实验现象与分析：通电时小磁针会发生偏转;断电时小磁针转回到原位置。说明通电导体周围存在着磁场。导线中的电流方向相反时,小磁针偏转方向相反,说明通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。 （3） 实验结论：实验表明,通电导体(也可说通电导线)周围存在着磁场,磁场方向跟导体中电流的方向有关,这种现象叫做电流的磁效应。 二、实验:探究通电螺线管外部磁场的方向 1.螺线管:将导线绕在圆筒上,可做成一个螺线管。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起,磁场增强。 2.探究通电螺线管外部的磁场分布 (1)演示:在螺线管的两端各放一个小磁针,并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察小磁针的指向,轻敲纸板,观察铁屑的排列情况。改变电流方向,两侧小磁针的指向与原来相反。 (2)结论:通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似;通电螺线管的磁极与电流的方向有关。 三、右手螺旋定则（或安培定则） 如图所示,用右手握住螺线管,让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致,则大拇指所指的那端就是通电螺线管N极。 四、电磁铁在生产生活中的应用 1.电磁铁 (1)概念:内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。 (2)工作原理:根据电流的磁效应和通电螺线管插入铁芯后磁性大大增强的原理工作。 2.电磁继电器 (1)构造:电磁继电器一般由电磁铁(A)、衔铁(B)、弹簧(C)、触点(动触点D、静触点E)等组成。 (2)组成电路 ①工作电路:用电器、高压电源和电磁继电器的静触点部分。 ②控制电路:低压电源、电磁铁、开关、衔铁和电磁继电器的动触点部分。 (3) 实质:利用电磁铁控制工作电路通断的开关。 第3节 磁场对通电导线的作用 一、通电导线在磁场中的受力情况 1. 磁场对通电导线具有力的作用,其作用力的方向与磁场的方向、电流的方向有关。当电流的方向或者磁场的方向改变时,通电导体受力的方向也改变。当导体中电流的方向和磁场的方向 同时改变时,通电导体在磁场中受力的方向是不变的。 2.电流周围存在着磁场,磁场对通电导体的作用实际上是磁场与通电导体的磁场之间产生的相互作用。 3.并不是任意通电导体在磁场中都受到力的作用,当通电导体中的电流方向与磁场方向相同或相反(即两方向平行)时,导体不受磁场力的作用。 二、直流电动机是如何工作的 1.电动机的基本构造 电动机由两部分组成:能够转动的线圈,叫做转子;固定不动的磁体,叫做定子。 如图所示,A、B是电刷,其作用是与半环接触,使电源和线圈组成闭合电路。E、F是换向器(两个半圆铜环),其作用是及时改变线圈中的电流方向,使线圈一直转动下去。 2.电动机的工作原理:通电线圈在磁场里受力而转动。 3.能量转化:电能转化为机械能。 4.电动机的优点 (1)构造简单,控制方便,体积小,效率高。(2)对环境的污染小。 5.电动机的应用 在生活中,电动机被广泛应用在电风扇、洗衣机等家用电器中;在电动玩具、录音机等小型电器中也有电动机的应用;在工农业生产中电动机的应用也极其广泛,如工厂中各种各样的机床;在交通运输中，电力机车等也都是由电动机提供动力的。 第19章 电能从哪里来 第一节 探究：产生感应电流的条件 一、实验：探究产生感应电流的条件 1.实验器材： U形磁体、导体棒、导线、开关、灵敏电流计和铁架台。 2.实验步骤： ①按照右图安装实验装置，连接电路。闭合开关，让导体棒在U形磁体的磁场中运动，观察在什么情况下电路中能产生电流(灵敏电流计指针发生偏转)。记下产生电流时电流计指针的偏转方向、磁体的磁场方向及导体棒的运动方向。 ②改变实验步骤①中产生的电流方向，观察并记录电流计指针偏转方向改变时对应磁体的磁场方向，导体棒的运动方向。尝试用多和方法改变电流的方向。 ③重复实验步骤，观察灵敏电流计的指针偏转情况。 二、电磁感应及其应用 1.电磁感应现象：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象是一种电磁感应现象，电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。 2.感应电流的方向: 感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向皆有关。 3.电磁感应现象的应用 第二节 发电机是怎样工作的 一、发电机工作原理 1.构造：发电机主要是由转子和定子两部分组成。大型发电机一般采用电磁铁旋转的方式来发电。 2.工作原理：电磁感应。 3.影响感应电流大小的因素：(1)导体做切割磁感线运动的速度；(2)磁场强弱；(3)线圈匝数。 4.能量转化：机械能转化为电能。 二、发电机与能量转化 1.发电机是把其它形式的能转化为电能的装置。目前常用的发电方式有火力发电，水力发电和核能发电等。 2.火力发电 (1)能量转化过程：燃料的化学能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。 (2)缺点：消耗大量不可再生能源，还会产生大量的二氧化碳、含硫的气体和粉尘等，污染环境，降低空气质量。 3.水力发电 (1)能量转化过程：水的机械能→水轮机的机械能→发电机转子的机械能→电能。 (2)特点：发展受到资源的地理位置和自然条件变化的制约，并且对生态也有相当大的影响。 4.核能发电 能量转化过程：核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。 3、 三种电磁现象的辨析及相关应用 实验 电流的磁效应 磁场对电流的作用 电磁感应 装置图 能的转化 电能→机械能 机械能→电能 影响因素 磁场的方向与电流方向有关 通电导体受力的方向与电流方向、磁场方向有关 感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关 主要应用 电磁铁、电磁继电器 电动机 发电机，动圈式话筒 4、 发电机和电动机的辨析 发电机 电动机 原理 电磁感应现象 磁场对电流的作用 结构 定子和转子(线圈和磁极) 示意图 能的转化 机械能转化为电能 电能转化为机械能 实质 电源 用电器 区分关键 电路中无电源 电路中有电源 第三节 电能的储存与输送 一、电池及其发展 1.电池：电池是一种把其他形式的能转化成电能的装置，它提供的是直流电。 2.电池的种类 (1)电池有化学电池和太阳能电池等。 (2)化学电池是把化学能转化为电能的装置，是生活中最常用的电池。 ①干电池：1号，2号，5号，7号干电池的电压都是1.5V，构造中的碳棒为干电池的正极。 ②蓄电池：蓄电池充电时，把电能转化为化学能；使用时再把化学能转化为电能。 ③处理方式：多数化学电池内含有汞、镉、锂等金属元素，随意丢弃会污染环境，要集中分类处理。 (3)太阳能电池 太阳能电池是由半导体硅和金属导体制成的，当太阳光照射到电池上时，在正、负极之间形成电压，将太阳能转化为电能。 二、高压输电 1.高压输电的目的：减少电能在输送线路上的损失。 2.高压输电原理： 导线本身有电阻，电流通过导线时会产生热效应，从而带来电能的损耗。根据焦耳定律 Q=Rt可知，要减小能量损失就需要减小电流I或电阻R，而要减小电阻R就要增加导线的横截面积(或更换电阻率更小的材料)，这样既浪费材料，又难架设，因此，只有减小电流I，在保证输出功率一定的情况下，根据P=UI可知，升高电压，才能减小电流，这就是高压输电的原理。 3.变压器的工作原理：电磁感应。 4.输送电能的过程：发电厂→升压变压器→高压线路→降压变压器→工厂或居民用电。 三、高压触电及其防护 1.高压触电的方式有：高压电弧触电、跨步电压触电。 2.为了防止高压触电，造成人身伤害，必须远离高压带电体。如发现有高压输电线断落地面时，不可走近，应立即设立警示标志，并通知有关电力部门进行抢修。 3.发生跨步电压触电时，需离开跨步电压区域，单脚跳或双脚并拢小步撤离。 第二十章 电磁波与信息时代 第1节 初识电磁波+第二节 电磁波的应用 一、电磁波及波谱 1.电磁波谱及应用 (1)γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等都是电磁波。 (2)医生用γ射线做脑手术；用X光片判断是否骨折；电视机，空调等设备的遥控器都是红外线遥控；紫外线可以杀菌、验钞；微波和无线电波广泛应用于广播、电视、移动通信、雷达、导航等。 二、电磁波的特征 1.电磁波的传播：不需要介质，在真空中也可以传播，真空中电磁波的波速为c=3.0xm/s。 2.电磁波的特征：所有电磁波都具有波速、波长和频率三个特征。 波长：相邻两个波峰(或波谷)间的距离，用字母“λ”表示 。 频率：波周期性变化的次数与时间之比，用“f”或“ν”表示，单位有赫(Hz)，千赫(kHz)和兆赫(MHz)，换算关系：1 kHz=Hz,1MHz=Hz 。 波速：用来描述波传播快慢的物理量，用“c”表示。 关系：波速、波长和频率之间的关系是：c=λν 三、电磁波的应用 1.无线电波与广播电视 在电磁波谱中，无线电波的波长最长，频率最低，被广泛用于长距离传送声音、图文等信号。 用于电视广播的超高频波段的电磁波无法绕过建筑物，用于接收电视信号的天线必须直接对准电视塔。因此有线电视普及之前，很多城市都建有非常高的电视塔。 2.微波与卫星通信 微波的波长在厘米量级甚至更短，可穿透大气层，适用于电视信号与雷达信号传送，以及卫星通信，具有极高的民用、科研及军事价值。微波信号经地面站天线发射，经由恒星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星，从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。 3.红外线成像与检测 在电磁波谱可见光区红光的外侧，存在一个看不见的电磁波段，即红外线。红外线的波长比红光要长，约为m。所有物体都会发射红外线，且强度与波长和物体的温度有关。 4.高频电磁波与医疗 高频电磁波在医疗等领域还有很多基于其能量特性的应用，如γ射线治疗、激光医疗与焊接等。 第三节 跨学科 电磁波与信息技术 一、光纤通信 1.光纤的构造：光纤很细，有内外两层(如图)，由于内外层的折射本领不一样，光在光纤中传播时，就不会跑到外层了。 2.光纤通信的原理：携带信息的光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把光携带的信息传到了远方。 光纤通信的原理 二、现代电信网络 1.卫星通信 利用人造卫星作为通信的中继站，把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。 2. 微波通信：微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，需要很多中继站接力，才能将信息传到远方。频率越高的电磁波，相同时间内传输的信息越多。 3.移动通信 (1)移动电话用微波信号与电话网络联系，可以在信号覆盖的任何地方使用。 (2)移动通信的基地台是参考蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。 三、互联网 1.互联网利用通信线路和电磁波，将世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。 2.互联网使信息在全球范围内得到高速共享。 第二十一章 能源、材料与社会 第一节 能量的转化与守恒 1、 能量的转移与转化 1.各种形式的能量 2.能量可以发生转移 (1)能量的转移：能量从一个物体转移到其他物体，或者由物体的一部分转移到另一部分，这种现象叫能量的转移。 (2)能量在转移过程中能量的形式不变。 3.能量之间可以相互转化 能量的转化：在一定条件下，一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。能量在转化过程中，能的形式发生了改变。 地球上的能量主要来源于太阳。太阳的内部时时刻刻都发生着剧烈的核反应，释放出巨大的能量。 二、能量守恒定律 能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变。 三、能量转移和转化的方向 能量的转化，能量的转移，都是有方向性的。 例如，汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。 四、能量转移和转化的效率 在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入的总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。能量的利用存在效率问题，100%的能量利用率只是一种理想情况。 第二节 跨学科：能源的开发与利用 一、人类对能源的利用 1.可长期提供或可再生的能源属于可再生能源，如太阳能，风能，水能等。一旦消耗就很难再生的能源属于不可再生能源，如煤、石油、天然气、核能等。 2.能源分类： ①能源从生产方式角度划分 一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源。如煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、核能等。 二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源。如电能、 汽油、氢能等。 ②能源从利用状况划分 常规能源：人类利用多年的，使用技术已经成熟的能源。如化石能源等。 新能源：人类刚开始开发利用或正在积极研究，有待推广的能源。如潮汐能、地热能、太阳能、核能、风能等。 3.人类对能源的利用促进了人类文明。用煤作燃料的蒸汽机的发明，带来了人类历史上的第一次工业革命。电能的利用开启了人类的电气化时代，极大地改善了人们的生活水平和生活质量。4.能源与环境 化石能源的大量使用，会造成空气污染，热污染和温室效应，形成酸雨等灾害。 二、开发核能与重视核安全 1.核能的释放方式有裂变(链式反应)和聚变(热核反应)。 (1)核裂变：较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。裂变过程中要释放巨大的能量。 (2)链式反应：原子核裂变时，释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他原子核......于是导致一系列原子核持续裂变，并释放出大量核能，这就是链式反应(如下左图所示)。 (4) 核聚变：较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种核反应，能释放出巨大的能量。 氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能(如上右图所示)。这一过程就是核聚变。 2.核能的利用 (1)核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。核反应堆中的核燃料是铀，核反应堆中发生的链式（裂变）反应是可以控制的。 (2)氢弹是利用核聚变的原理工作的，原子弹是利用核裂变的原理工作的。 三、开发新能源 1.太阳能 (1)太阳能的间接利用：人类利用化石能源、生物质能、水能、风能、实际上都是间接利用太阳能。人类开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。 (2)目前直接利用太阳能的方式： ①用集热器把水等物质加热。如太阳能热水器可以利用太阳能将水加热。 ②用太阳能电池把太阳能转化成电能。如太阳能发电站和太阳能电池。 2.其他一些新能源 地热能：地球内部蕴藏着大量的热，可以用来发电。 潮汐能：涨潮和落潮时，水具有巨大的能量，水流可带动水轮机，继而带动发电机发电。 风能：风力资源丰富的地区可利用风能来发电。 第三节 跨学科：材料的利用与开发 一、人类旱期对材料的利用 1.材料的开发和利用 正如人类开发和利用能源那样，人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关。人类发展历程中经历的时代：旧石器时代→新石器时代→青铜器时代→钢铁材料时代。 2.材料对社会发展的影响 材料的发展为科学技术的发展提供了物质基础，同时也带来了很多资源和环境问题。例如，塑料材料具有密度小、成本低和便于加工等优点，但由于传统塑料袋是由高分子材料制成的，所以他们在自然界很难分解，这就造成了我们常说的“白色污染”。如今人们已经意识到环境问题的严峻性，所以开始一边开发可降解材料制作的袋子，一边鼓励大家尽量少使用不可降解的塑料袋。 二、导电性材料的利用与开发 1.根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体、绝缘体三大类。 2.物质的导电性 导体：物理学中，把容易导电的物体叫导体。金属、大地、人体、酸碱盐的水溶液都属于导体。 绝缘体：把不容易导电的物体叫绝缘体。陶瓷、橡胶、干布、干木头、塑料制品、空气、纯 净的水、玻璃属于绝缘体。 3.半导体材料 (1)定义：有一些材料导电性能介于导体和绝缘体之间，称为半导体。 (2)影响因素：温度、光照等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。 (3)应用：利用半导体材料可以制作二极管、三极管、集成电路等。另外半导体二极管具有单向导电性。 三、开发新材料 1.超导材料：某些物质在很低的温度时，电阻就变成了零，这就是超导现象。发生超导现象的材料叫超导材料。 2.纳米材料：合成材料的基本单元大小限制在1~100nm范围内的材料。 1 学科网（北京）股份有限公司 $