科學知識必背（科學知識大全）

2023-05-06 20:20:51

1 水和水的溶液

1.1 地球上的水

1.1.1 水的分布

1．地球上水的總貯量約有1.386×1018米3，其中約96.53%為海洋鹹水，0.94%是陸地鹹水，地球上的淡水（陸地淡水和大氣水）僅佔總水量的2.53%。

2．陸地淡水包括冰川水、地下淡水、湖泊淡水、土壤水、河水等。地球上的大部分以液態形式儲存於海洋、河流、湖泊、水庫、沼澤和土壤中；部分以固態形式成為極地的冰原、冰川、積雪和凍土中水分；小部分以水汽存在於大氣中。

3．人類常利用的是江河湖泊水和淺層地下水。

1.1.2 海陸的分布

我們生活的地球，從太空看是個蔚藍色的美麗星球，它看上去更像「水球」。根據人們的計算，地球表面71%是海洋，29%是陸地。概括地說，地球上七分是海洋，三分是陸地。

世界海陸分布很不均勻，陸地主要集中在北半球，海洋大多分布在南半球。

1.1.3 水循環環節及類型

1．水循環的環節

2．水循環的類型：海陸間循環、海上循環、陸地循環

3．水循環的意義

①維持全球水的動態平衡

②維持全球的熱量平衡

③聯繫海陸間的重要紐帶

④塑造地表形態

1.1.4 我國水資源的分布特點

1．我國是一個缺水較為嚴重的國家，水資源總量居世界第六位，人均水資源僅為世界平均水平的1/4。

2．總體特點是東多西少，南多北少，春夏多，秋冬少，總體呈現時空分布不均。

原因是受海陸熱力性質差異的影響，東部受海洋性影響明顯，降水多於受大陸性影響的西部，南部多數是熱帶亞熱帶季風氣候，降水多於北部溫帶季風或大陸性氣候。此外，東部和南部的河流多，集水面廣。

1.1.5 我國嚴重缺水的地區

我國嚴重缺水的地區為：華北地區和西北地區。

華北地區的耕地佔全國耕地的38%以上，且人口稠密，工業發達，需水量大，而水資源約佔全國的6%，用水十分緊張，水土資源配合不協調。

1.2 水的組成

1.2.1 電解水實驗

電解水實驗如圖所示：

1．實驗用品有：水槽、試管、直流電、石墨電極（正極不能用銅等金屬或與氧氣反應的電極）、12V的直流電源．2．實驗過程及現象：按照上面的實物圖所示，連接好裝置．為增強水的導電性，可在水中加入少量稀硫酸或氫氧化鈉溶液（一般不加氫氧化鈉溶液，容易起泡沫）．閉合電路後，會看到試管內的電極上出現氣泡，過一段時間，與電源正（氧氣），負極（氫氣）相連的試管產生的氣體體積比約為1:2．（氧氣的密度為1.429g/mL，氫氣的為0.089g/mL；通過計算可得氧氣與氫氣的質量比為8:1，氫，氧兩種分子和原子個數比都是2:1）．可簡單概括為：「正氧負氫1:2，質量比為8:1」．

3．該實驗結論或推論有：

（1）水由氫、氧兩種元素組成．

（2）水（分子）中，氫、氧兩種元素的原子個數比為2:1，兩氣體的分子個數比為2:1、體積比為2:1．

（3）水通電生成氫氣、氧氣，正極產生的是氧氣，負極產生的是氫氣．該反應的化學方程式為通電2H2O=通電2H2↑ O2↑．

（4）化學反應前後，原子種類、個數不變，元素種類不變．

（5）在化學變化中，分子可分，而原子不可分．

（6）化學反應的實質是在化學變化中分子分解成原子，原子重新組合成新的分子（或聚集後直接構成物質）

（7）分子是保持物質化學性質的最小粒子．

（8）原子是化學變化中的最小粒子．

（9）氧氣是由氧元素組成；氫氣是由氫元素組成．

（10）水是由水分子構成的；一個水分子是由二個氫原子和一個氧原子構成；一個氫氣分子是由二個氫原子構成；一個氧氣分子是由二個氧原子構成．

（11）水是純淨物中的化合物中的氧化物，氧氣和氫氣是純淨物中的單質．

（12）該實驗中發生的化學反應屬於分解反應．

4．電解水時的誤差分析，即氧氣、氫氣的體積比小於1:2，其原因主要有如下三個：

（1）氧氣、氫氣在水中的溶解度不同造成的．由於氧氣的溶解度比氫氣的稍大些，導致氧氣、氫氣的體積比小於1:2．

（2）電極的氧化造成的．當使用金屬電極進行實驗時，由於氧氣的化學性質比較活潑，所以有可能有一部分氧氣在電極處與電極發生了反應，使氧氣損耗了一部分；導致氧氣、氫氣的體積比小於1:2．

1.2.2 水的組成

水的組成是水由氫、氧兩種元素組成，兩元素的質量比為1:8．

1.3 水的浮力

1.3.1 浮力定義與產生原因

定義：一切浸入液體（或氣體）中的物體都受到液體（或氣體）對它豎直向上「託」的力，成為浮力．

浮力的施力物體是液體（或氣體），受力物體是進入液體（或氣體）中的物體．

浮力的方向：豎直向上．

浮力的產生原因:

以浸在液體中的物體為例，由於液體內部向各個方向都有壓強，同一深度處的壓強相等且隨深度增加壓強會變大．

因此，物體的側面受到的壓力相互抵消，但其上、下表面受到的壓力大小不同，下表面受到的向上的壓力F2要大於上表面受到的向下的壓力F1，兩個壓力的差值即表現為豎直向上的浮力，

可表示為浮F浮=F2−F1.

1.3.2 壓力差法

　　物體的側面受到的壓力相互抵消，但其上、下表面受到的壓力大小不同，下表面受到的向上的壓力F2要大於上表面受到的向下的壓力F1，兩個壓力的差值即表現為豎直向上的浮力．

　　公式浮F浮=F2−F1

1.3.3 稱重法

把物體掛在彈簧測力計上，測出物體受到的重力G，再把物體浸入液體中，記下此時彈簧測力計的示數拉F拉，那麼，物體受到的浮力浮拉F浮=G−F拉．

1.3.4 決定浮力大小的因素

物體在液體中所受浮力的大小，跟它浸在液體中的體積有關，跟液體的密度有關．

物體浸在液體中的體積越大，液體的密度越大，浮力就越大．

1.3.5 阿基米德原理

內容：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等於它排開的液體所受的重力．公式：浮排液排F浮=G排=ρ液gV排.

1.3.6 對阿基米德原理的理解

1．排G排是物體排開液體的重力而不是物體自身的重力．2．液ρ液是指液體的密度，而不是物體的密度．排開液體體積相同的各種不同材料的物塊，無論空心還是實心，浸沒在同種液體中時，所受浮力大小都相等．3．排V排是排開液體的體積，不一定是物體的體積．當物體浸沒在液體中時，排物V排=V物，物體體積不變，排開液體體積也不變，浮力大小與深度無關；當物體只有一部分進入液體中時，排物V排吸收的熱量時，溶液溫度會升高（如氫氧化鈉、濃硫酸等；另外，氧化鈣放在水中發生反應放熱，也會使溫度升高），表現為放熱現象．2．當溶解時放出的熱量=吸收的熱量時，溶液溫度不變（如氯化鈉等），表現為既不吸熱，也不放熱的現象．3．溶解時放出的熱量300為重度汙染。

2.6 氣候和影響氣候的因素

2.6.1 影響氣候的主要因素

影響氣候的主要因素：緯度位置、海陸分布和地形是影響氣候的主要因素。

1．緯度位置是影響氣候的基本因素．緯度不同的地方，太陽照射的角度就不一樣，有的地方直射，有的地方斜射，有的地方整天或幾個月受不到陽光的照射。因此，各地方的太陽高度角不同，接受太陽光熱的多少就不一樣，氣溫的高低也相差懸殊．一般是緯度越低，氣溫越高；緯度越高，氣溫越低．各地區所處的緯度位置不同，是造成世界各地氣溫不同的主要原因。

2．大氣環流是形成各種氣候類型和天氣變化的主要因素。大氣環流對氣候的影響十分顯著，赤道低氣壓帶上升氣流強烈，水汽易於凝結，降水豐富；副熱帶高氣壓帶下沉氣流盛行，水汽不易凝結，雨水稀少；在信風帶氣流從緯度較高的地區流向低緯度地區，水汽不易凝結，一般少雨．但在大陸東岸，信風從海上吹來，降水機會較多；在大陸西岸，信風從內陸吹來，降水就少。在西風帶控制的地區，大陸西岸風從海上吹來，水汽充沛，降水豐富，越向內陸水汽越少，降水減少；大陸東岸，西風從內陸吹來，降水較少。一般說來，上升氣流和從低緯度流向高緯度的氣流，氣溫由高變低，水汽容易凝結，降水機會較多；下沉氣流和從高緯度流向低緯度的氣流，氣溫由低變高，水汽不易凝結，降水機會就少。因此，在不同氣壓帶和風帶控制下，氣候特徵，尤其是降水的變化有顯著的差異。加之風帶和氣壓帶隨季節的移動，從而形成各種不同的氣候類型。

3．地形的起伏能破壞氣候分布的地帶性。地形是一個非地帶性因素，不同的地形對氣候有不同的影響。在同一緯度地帶，地勢越高，氣溫越低，降水在一定高度的範圍內，是隨高度的升高而增加。因此，在熱帶地區的高山，從山麓到山頂，先後出現從赤道到極地的氣候變化。另外，高大的山脈可以阻擋氣流的運行，山脈的迎風坡和背風坡的氣溫與降水有明顯的差異。

2.6.2 等溫線判讀

氣溫的水平分布常用等溫線圖來表示。在等溫線圖中，同一條等溫線上各點的氣溫相等。

同一幅等溫線圖上，相鄰兩條等溫線之間的數值差為零或相差一個等溫距。

疏密程度：一般情況，等溫線密集，溫差較大；等溫線稀疏，溫差較小。

等溫線呈封閉形狀，中心氣溫低，表示這裡是低溫中心；反過來，就是高溫中心。

2.6.3 我國氣溫特點

1．冬季南北溫差大

大部分地區1月平均氣溫由南向北逐漸降低，1月0∘C等溫線大致沿秦嶺—淮河一線分布。

2．夏季普遍高溫

大部分地區7月平均氣溫20∘C以上，只有青藏高原等少數地區，氣溫相對較低。

2.6.4 世界氣溫的分布規律

世界氣溫分布規律有三條：

①從緯度位置看：從低緯度向兩極氣溫逐漸降低；

②從海陸位置看：同緯度的海洋和陸地氣溫並不一樣，夏季陸地氣溫高，冬季海洋氣溫高；

③從海拔高度看：地勢越高氣溫越低，海拔每升高100米氣溫下降0.6∘C。

2.6.5 季風

季風是在大範圍區域，冬、夏季盛行，風向相反或近於相反的風。

冬季，亞歐大陸氣溫低，太平洋氣溫高，盛行偏北風（寒冷乾燥）。

夏季；亞歐大陸氣溫高，太平洋氣溫低，盛行偏南風（溫暖溼潤）。

2.6.6 氣候與人類活動的關係

人類活動是全球氣候系統中的重要成員之一，也是氣候變化的一個重要影響因素。

由於氣侯變化而引起的海平面升降、農業和糧食的供給、環境汙染、生態系統變化、淡水資源以及人類健康等方面的影響問題最受關注。

人類活動引起的溫室效應增強，是目前最為重要的全球環境問題之一。

氣候對人類的影響。

1．對人類與自然的影響

由於生態系統和人類社會已經適應今天以及最近過去的氣候，因此，如果這些變化太快使得生態系統和人類社會不能適應的話，人們將很難應付這些變化。對於許多發展中國家，這可能會對基本的人類生活標準（居住、食物、飲水、健康）產生非常有害的影響。對於所有的國家，極端天氣氣候事件發生頻率的增加將會增大天氣災害的風險．氣候變化對我國經濟社會的影響有正面的，也有負面的影響，其中一些變化實際上是不可逆轉的，因此我們更要關注的是負面影響．據統計，1950年到2000年，特別是1990年以後氣象災害造成的經濟損失急劇增加。原因有兩個，一方面極端天氣事件的增多，另一方面我國總體經濟體量增加，因此經濟損失絕對值大幅升高。

2．對農業的影響

預計到2030年，我國三大作物，即稻米、玉米、小麥，除了澆灌冬小麥以外，均以減產為主。氣候變化對水資源的影響也很大，全球變暖使水循環的過程速度加快，降水的空間不均勻性增加。氣候變化對重大工程也有影響，如長江上遊降水量的增加，導致地質災害的頻率會增加，對三峽水庫的安全運營會造成一定的影響。另外氣候變化也會影響青藏鐵路和公路，大大增加鐵路和公路運行維護的投資。

3．環境的影響　

同全球一樣，我國的氣候與環境已經發生了巨大的變化。氣候變暖遠遠超出一般意義上的氣候問題和環境問題，對我國經濟社會發展已經帶來十分嚴峻的威脅，這種威脅仍將持續並不斷加劇。科技界應當特別關注氣候變化問題，積極採取適應和減緩措施，不斷提升氣候系統、生態、環境保護的層次和水平，這是全面落實科學發展觀，建立社會主義和諧社會的重要內容，是政府、公眾和科學家的共同願望。

2.6.7 「熱島」效應

人類活動使城市形成了一種氣溫較高、溼度較低、霧霾增多的特殊天氣，稱為城市「熱島「現象。

2.7 我國的氣候特徵與主要氣象災害

2.7.1 氣候覆雜多樣和主要氣候類型

1．中國的氣候覆雜多樣，主要氣候類型：

2．我國是世界上氣候類型最多的國家之一。我國東半部有大範圍的季風氣候，自南而北有熱帶季風氣候、亞熱帶季風氣候、溫帶季風氣候。西北地區大多為溫帶大陸性氣候。青藏高原區是獨特的高原氣候。

2.7.2 降水量柱狀圖及其應用

降水量柱狀圖是直觀刻畫一個地方氣候降水分配狀況的統計圖。它一般是先充分擁有氣候統計資料。

例如一個地方各月的降水量數據。再根據其數據利用坐標圖進行繪製。其步驟是先繪製好橫坐標刻畫出月份，再繪製出縱坐標，代表降水量。再利用統計數據分月繪製出柱狀圖。

從直觀地降水量柱狀圖上可以看出降水集中月份，降水較少季節，各月降水量分配是否均勻，還可結合氣溫分配特點和降水分配特點，表達出是哪個半球的地方降水量。其形態在不同地區，結合氣溫分布，有不同的形態。

2.7.3 等降水量線圖

一般是指在地圖上，將同一時間裡降水量相同的各點連接起來的線，由等降水量線組成的地圖，就是等降水量線圖。它可分日等降水量線，月等降水量線，年等降水量線。在中國年等降水量地圖上，可以明顯看到三條鮮明的等降水量線，代表了中國特別的地理意義。

1．可判斷地區降水分布差異

其意義是看，等降水量線密集處，說明降水的地區分布差別大。反之，等降水量線稀疏處，說明降水的地區分布差別小。

2．可判斷海陸影響

等降水量線大致與海岸線平行，且自沿海向內陸遞減，說明降水量受海陸因素影響明顯。

3．可判斷地形作用

等降水量線大致與山脈走向平行，說明降水量受地形（山脈）影響大。山脈迎風坡，降水量大；山脈背風坡，降水量小。

4．可判斷內陸地形

等降水量線呈封閉曲線，且降水少，再結合地理位置看，說明地形地勢起作用，或者深居內陸位置。

2.7.4 世界降水分布的差異

世界降水分布差異的原因：

1．受緯度位置因素的影響，赤道地區降水多，兩極地區降水少；

2．受海陸位置因素的影響，大陸內部降水少，沿海地區降水多；

3．受地形因素的影響，迎風坡降水多，背風坡降水少。

世界的雨極和幹極：世界的雨極是乞拉朋齊，位於亞洲的印度。世界的幹極是阿塔卡馬沙漠，位於南美洲。

2.7.5 我國東西降水的差異

1．我國降水的空間分布很不均勻，年降水量分布的總趨勢是從東南沿海向西北內陸遞減。

2．根據氣候的乾濕狀況，我過分為溼潤、半溼潤、半乾旱、乾旱四類地區。

2.7.6 我國西部的乾旱氣候

我國西北內陸乾旱、半乾旱地區降水量少，降水變化大。冬寒夏熱，氣溫的日較差和年較差大，但日照充沛。

這種氣候特點是西部乾旱地區的一項重要資源。吐魯番的瓜果特別甜，就和該地日照時間特別長且晝夜溫差大有關。

2.7.7 寒潮、颱風和洪水

我國地域遼闊，自然環境複雜多樣，自然災害種類多，分布廣，屬於典型的季風氣候區，因此災害性天氣種類繁多，不同地區又有很大差異。

主要的自然災害有：

寒潮：是大範圍的強烈冷空氣活動，會帶來劇烈的降溫、霜凍、大風和揚沙天氣。

颱風：是一種破壞力很大的災害性天氣。颱風中心叫做颱風眼，颱風眼外側100千米左右的地區是狂風暴雨區。主要分布在我國東南沿海地區。

洪澇災害：持續性的暴雨、颱風是引發洪水的主要自然因素，人類活動也會引發洪澇災害。

3 生命活動的調節

3.1 植物生命活動的調節

3.1.1 植物常見的感應性

植物常見的感應性：植物感受刺激並作岀反應的特性。1．植物感應性的表現形式有：(1)向性運動：植物受到單一方向刺激而引起的定向運動，運動方向與剌激的方向有關。

如：植物的向光性；根的向地性；莖的背地性；向水性；向肥性；牽牛花、葡萄等的卷鬚接觸到竿棍就會纏繞；向日葵朝向太陽。(2)感性運動：植物受到不定向的刺激而引起局部運動，運動方向與剌激方向無關。如：含羞草受到觸碰葉子合攏；捕蠅草、豬籠草的捕食運動；鳳凰木、酢漿草因光照溫度改變：葉片白天張開，夜晚或雨天閉合下垂；鬱金香、番紅花溫度升高時開放，降低時閉合。

3.1.2 植物激素

1．植物激素：對植物生命活動產生顯著調節作用的微量有機物。

2．植物的向光性和生長素。

(1)產生部位：胚芽尖端(2)產生原因：單側光照射下，生長素分布不均勻 。

背光面生長素分布多 ，胚芽生長快 ； 向陽面生長素分布少 ，胚芽生長慢 。

(3)缺點:生長素濃度較大時，會抑制植物的生長，甚至使植物死亡，應用於防治雜草。

3.1.3 植物的向光性探究

1．達爾文的向光性探究實驗

(1)圖表明胚芽受到單側光照射時，會向光源彎曲生長。(2)圖表明如果切去胚芽尖端部分,發現胚芽不生長也不彎曲。(3)圖中將胚芽的尖端用一個不透光的錫箔小帽罩起來,發現胚芽豎直生長。(4)如果胚芽的基部用錫箔包起來，發現胚芽向光源彎曲生長。猜想：在單測光的照射下,胚芽的尖端可能會產生某些物質，且這種物質會對植物生長產生影響。2．溫特的實驗：

(1)第一組實驗中a瓊脂接觸過胚芽的尖端，發現這個胚芽會向放瓊脂的對側生長。(2)第二組實驗中b瓊脂沒有接觸過胚芽的尖端,發現這個胚芽不生長也不彎曲。表明：胚芽的尖端確實產生了某種物質,能夠控制植物的生長。(3)．植物向光性：觀察現象，胚芽彎向光源生長。

3.2 人體的激素調節

3.2.1 人體的主要內分泌腺

人體的主要內分泌腺

人體內的內分泌腺有多種，主要有垂體、甲狀腺、胸腺、腎上腺、胰島、性腺等，它們共同組成了人體的內分泌系統。內分泌腺沒有導管，他們的分泌物——激素，直接進入腺體內的毛細血管，並隨著血液循環輸送到全身各處。

1．垂體垂體懸垂於腦的底部，分泌生長激素和促激素（如促甲狀腺激素、促性腺激素）等，可以增加細胞的體積和數量。促進人體的生長以及調節其他內分泌腺的活動，因而被稱為「內分泌腺之首」。2．甲狀腺甲狀腺是成年人體內最大的一種內分泌腺。位於頸前部，喉和氣管的兩側。甲狀腺分泌甲狀腺激素。甲狀腺激素主要調節新陳代謝、生長、發育等生命活動。3．胸腺胸腺位於胸骨下，能分泌促淋巴細胞生成作用的物質，在人體抵禦疾病方面具有重要作用。4．胰島胰島是胰腺的內分泌部。人體胰腺中約有25萬～200萬個胰島，佔整個胰腺重量的1%～2%。胰島能分泌胰島素，有降低血糖濃度的作用。特別提醒：胰腺的外分泌部能分泌消化液--胰液，屬於外分泌腺；內分泌部--胰島能分泌胰島素，屬內分泌腺。所以，胰腺既屬於外分泌腺，也屬於內分泌腺。5．腎上腺腎上腺位於腎臟的上端，左右各一個。腎上腺能分泌腎上腺素，該激素會促使心跳加快、血壓升高。6．性腺性腺在男性體內為睪丸，在女性體內為卵巢。(1)睪丸能分泌雄性激素。雄性激素有促進精子生成、促進男性生殖器官發育並維持其正常活動，激發和維持男性第二性徵等作用。(2)卵巢能分泌雌性激素和孕激素。雌性激素能促進女性生殖器官、乳腺導管發育，激發並維持女性第二性徵；孕激素能促進子宮內膜增厚和乳腺發育。

3.2.2 生長激素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

生長激素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

1．分泌功能：調節人體生長發育

2．分泌部位：垂體

3．異常症：

(1)幼年時分泌不足——侏儒症

(2)幼年時分泌過多——巨人症

(3)成年時分泌過多——肢端肥大症

3.2.3 甲狀腺激素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

甲狀腺激素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

1．分泌功能：促進新陳代謝，促進生長發育，提高神經系統的興奮性

2．分泌部位：甲狀腺

3．異常症：

(1)分泌過多→甲狀腺功能亢進（甲亢）

(2)成年時分泌不足→黏液性水腫

(3)飲食缺碘→甲狀腺激素分泌不足→地方性甲狀腺腫（大脖子病）

(4)分泌不足：引發呆小症

3.2.4 腎上腺素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

腎上腺素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

1．分泌功能：是一種應急激素，當人經歷某些刺激（例如興奮，恐懼，緊張等）時分泌出這種激素，能讓人呼吸加快（提供大量氧氣），心跳與血液流動加速，瞳孔放大，為身體活動提供更多能量，使反應更加快速；使糖、脂肪分解速度加快，提高血糖濃度。

2．分泌部位：腎上腺

3．異常症：腎上腺素水平升高可導致血壓升高，心律失常（期前收縮，心率增快。可導致腸蠕動及張力減弱，可引起便秘。也可引起易激惹，易發怒，不能控制好情緒等精神上的問題。

3.2.5 胰島素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

胰島素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀1．分泌功能：調節糖代謝，促進糖原的合成。加速血糖分解，降低血糖濃度。2．分泌部位：胰腺內的胰島

3．異常症：分泌不足→糖尿病。人體內胰島素分泌不足時，血糖合成糖元和血糖分解的作用就會減弱，結果會導致血糖濃度升高而超過正常值，一部分血糖就會隨尿排出體外，形成糖尿病。

4．胰島素與血糖含量血糖：血液中的葡萄糖，正常含量為：90亳克/100毫升。(1)血糖的升降，決定於胰島素分泌的增加或減少。血糖含量升高，胰島素分泌增加，使血糖含量降低；血糖含量降低，胰島素分泌減少，使血糖含量升高。(2)胰島素分泌異常的病症。胰島素分泌不足：糖尿病。血糖含量高於正常值。治療方法：定時注射胰島素。(不能口服胰島素。會被消化)胰島素分泌過多：低血糖症。血糖含量低於正常值。治療方法：多吃糖類物質，補充血糖，藥物調節胰島素分泌。

3.2.6 性激素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

性激素的作用及其內分泌腺分泌異常時的症狀

1．分泌功能：分別促進雌雄生殖器官的發育和生殖細胞的生成，激發和維持各自的第二性徵。

(1)雄性激素有促進精子生成、促進男性生殖器官發育並維持其正常活動，激發和維持男性第二性徵等作用。

(2)雌性激素能促進女性生殖器官、乳腺導管發育，激發並維持女性第二性徵，激發和維持雌性正常性周期。

2．分泌部位：性腺

3．異常症：雄、雌性激素分泌不足，表現為性器官萎縮，第二性徵減退，性周期不正常。

3.2.7 體液調節

1．體液調節是指體內的一些細胞能生成並分泌某些特殊的化學物質（如激素、代謝產物等），經體液（血液、組織液等）運輸，達到全身的組織細胞或某些特殊的組織細胞，通過作用於細胞上相應的受體，對這些細胞的活動進行調節。主要形式是激素調節。

2．傳遞方式：通過體液運輸，主要是指細胞外液。

3.3 神經調節

3.3.1 人體神經系統的組成和功能

人體神經系統的組成和功能1．神經系統的組成：人體神經系統是由腦、脊髓和它們所發出的神經組成的。其中，腦和脊髓是神經系統的中樞部分，組成中樞神經系統；腦神經和脊神經是神經系統的周圍部分，組成周圍神經系統。神經系統的組成可概括為：

2．神經元：神經元又叫神經細胞，是神經系統結構和功能的基本單位。

3．脊髓：脊髓位於脊柱的椎管內，上端與腦相連，下端與第一腰椎下緣平齊。脊髓是腦與軀體、內臟之間的聯繫通道。

(1)脊髓的結構：從脊髓的橫切面可以看出，脊髓包括灰質和白質兩部分。灰質在中央，呈蝶形；白質在灰質的周圍。白質內的神經纖維在脊髓各部分之間以及脊髓和腦之間，起著聯繫作用。(2)脊髓的功能：反射功能：人的脊髓灰質裡有許多低級中樞，可以完成一些基本的反射活動，如膝跳反射、排便反射等。但是，脊髓裡的神經中樞是受大腦控制的。傳導功能：脊髓能對外界或體內的刺激產生有規律的反應，還能將這些刺激的反應傳導到大腦。反之，腦的活動也要通過脊髓才能傳遞到身體各部位。因此脊髓是腦與軀幹、內臟之間聯繫的通道。

4．腦：腦位於顱腔內，包括大腦，小腦和腦幹三部分。

(1)大腦：大腦由左、右兩個大腦半球組成。大腦皮層是覆蓋大腦半球表面的一層灰質，大腦皮層表面具有許多深淺不同的裂或溝以及溝裂之間隆起的回，因而大大增加了大腦皮層的總面積和神經元的數量。大腦皮層是調節人體生理活動的最高級中樞，其中比較重要的中樞有：軀體運動中樞（管理身體對側骨骼肌的運動）、軀體感覺中樞（與身體對側皮膚，肌肉等處接受刺激而使人產生感覺有關）、語言中樞（說話、書寫、閱讀和理解語言有關，為人類特有）、視覺中樞（與產生視覺有關）。(2)小腦：小腦位於腦幹背側、大腦的後下方。小腦的主要功能是使運動協調、準確，維持身體的平衡。人喝酒喝醉了，走路搖晃，站立不穩，這是由於小腦被酒精麻痺而引起的。(2)腦幹：腦幹灰質中，有一些調節人體基本生命活動的中樞，如心血管運動中樞、呼吸中樞等。如果這一部分中樞受到損傷，會立即引起心跳、呼吸停止而危及生命。

5．周圍神經系統：(1)腦神經：與腦相連接的神經叫腦神經。人的腦神經共有12對，它們與腦幹中相關的腦神經核相連，穿過顱骨的孔、裂。分布於頭部的感覺器官、皮膚、肌肉等處以及內臟器官。(2)脊神經：脊神經是由脊髓發出的，人的脊神經有31對。

3.3.2 神經元的結構和功能

神經元的結構和功能1．神經元：神經元又叫神經細胞，是神經系統結構和功能的基本單位。2．神經元的結構：神經元的基本結構包括細胞體和突起兩部分。神經元的突起一般包括一條長而分支少的軸突和數條短而呈樹狀分支的樹突。長的突起外表大都套有一層鞘，組成神經纖維，神經纖維末端的細小分支叫作神經末梢。神經纖維集結成束，外面包有膜，構成一條神經。

3．神經元的分布：神經元的細胞體主要分布在腦和脊髓裡。在腦和脊髓裡，細胞體密集的部位色澤灰暗，叫灰質。在灰質裡，功能相同的神經元細胞體匯集在一起，調節人體的某一項相應的生理功能，這部分結構就叫作神經中樞。神經元的神經纖維主要集中在周圍神經系統裡。在周圍神經系統裡，許多神經纖維集結成束，外面包著由結締組織形成的膜，就成為一條神經。在腦和脊髓裡，也有神經纖維分布，它們匯集的部位色澤亮白，叫白質。白質內的神經纖維，有的能向上傳導興奮。有的能向下傳導興奮。4．神經元的功能：神經元受到刺激後能產生興奮，並且能把興奮傳導到其他神經元。

特別提醒：

(1)神經元的功能是受到刺激後能產生興奮，並能夠將興奮傳導到其他的神經元，這種可傳導的興奮叫神經衝動。興奮是以神經衝動的形式傳導的。

(2神經衝動在神經元中的傳導方向是：樹突→細胞體→軸突。

3.3.3 脊髓和腦的結構及其功能

脊髓和腦的結構及其功能

1．脊髓：脊髓位於脊柱的椎管內，上端與腦相連，下端與第一腰椎下緣平齊，脊髓是腦與軀體、內臟之間的聯繫通道。

(1)脊髓的結構：從脊髓的橫切面可以看出，脊髓包括灰質和白質兩部分。灰質在中央，呈蝶形；白質在灰質的周圍，白質內的神經纖維在脊髓各部分之間以及脊髓和腦之間，起著聯繫作用。

(2)脊髓的功能：

①反射功能：人的脊髓灰質裡有許多低級中樞，可以完成一些基本的反射活動，如膝跳反射、排便反射等；但是，脊髓裡的神經中樞是受大腦控制的。

②傳導功能：脊髓能對外界或體內的刺激產生有規律的反應，還能將這些刺激的反應傳導到大腦。反之，腦的活動也要通過脊髓才能傳遞到身體各部位。因此脊髓是腦與軀幹、內臟之間聯繫的通道。

2．腦：腦位於顱腔內，包括大腦，小腦和腦幹三部分。

(1)大腦：大腦由左、右兩個大腦半球組成。大腦皮層是覆蓋大腦半球表面的一層灰質，大腦皮層表面具有許多深淺不同的裂或溝以及溝裂之間隆起的回，因而大大增加了大腦皮層的總面積和神經元的數量。

大腦皮層是調節人體生理活動的最高級中樞，其中比較重要的中樞有：軀體運動中樞（管理身體對側骨骼肌的運動）、軀體感覺中樞（與身體對側皮膚，肌肉等處接受刺激而使人產生感覺有關）、語言中樞（說話、書寫、閱讀和理解語言有關，為人類特有）、視覺中樞（與產生視覺有關）。

(2)小腦：小腦位於腦幹背側、大腦的後下方，小腦的主要功能是使運動協調、準確，維持身體的平衡。人喝酒喝醉了，走路搖晃，站立不穩，這是由於小腦被酒精麻痺而引起的。(3)腦幹：腦幹灰質中，有一些調節人體基本生命活動的中樞，如心血管運動中樞、呼吸中樞等；如果這一部分中樞受到損傷，會立即引起心跳、呼吸停止而危及生命。

3.3.4 人體神經調節的基本方式--反射

1．反射指人體通過神經系統，對外界或內部的各種刺激所發生的有規律的反應。神經的基本調節方式是反射。2．反射的類型：根據反射形成的過程可將其分為兩類：簡單反射（非條件反射）和複雜反射（條件反射）。(1)簡單反射簡單反射是指生來就有的先天性反射。如縮手反射、眨眼反射、排尿反射和膝跳反射等。它是一種比較低級的神經活動，由大腦皮層以下的神經中樞（如脊髓、腦幹）參與即可完成。(2)複雜反射（條件反射）複雜反射是人出生以後在生活過程中逐漸形成的後天性反射。例如，同學們聽到上課鈴聲會迅速走進教室；行人聽到身後的汽車喇叭聲，就會迅速躲避等。複雜反射（條件反射）是在非條件反射的基礎上，經過一定的過程，在大腦皮層的參與下形成的。因此，複雜反射（條件反射）是一種高級的神經活動，而且是高級神經活動的基本方式。

3.3.5 反射弧的結構和功能

反射弧的結構和功能1．反射弧：(1)反射弧是指完成反射的神經結構，反射的結構基礎是反射弧。(2)反射弧的組成：反射弧包括感受器、傳入神經、神經中摳、傳出神經、效應器五部分。如圖：

①感受器：由傳入神經末梢組成，能接受刺激產生興奮。②傳入神經：又叫感覺神經，把外圍的神經衝動傳到神經中樞裡。③神經中樞：接受傳入神經傳來的信號後，產生神經衝動並傳給傳出神經。④傳出神經：又叫運動神經，把神經中樞產生的神經衝動傳給效應器。⑤效應器：由傳出神經末梢和它控制的肌肉或腺體組成，接受傳出神經傳來的神經衝動，引起肌肉或腺體活動。(3)反射弧中神經衝動傳導的路線：

感受器→傳入神經→神經中樞→傳出神經→效應器。

3.3.6 非條件（簡單）反射和條件（複雜）反射

根據反射形成的過程可將其分為兩類：簡單反射（非條件反射）和複雜反射（條件反射）1．簡單反射（非條件反射）簡單反射是指生來就有的先天性反射。如縮手反射、眨眼反射、排尿反射和膝跳反射等。它是一種比較低級的神經活動，由大腦皮層以下的神經中樞（如脊髓、腦幹）參與即可完成。2．複雜反射（條件反射）複雜反射是人出生以後在生活過程中逐漸形成的後天性反射。例如，同學們聽到上課鈴聲會迅速走進教室；行人聽到身後的汽車喇叭聲，就會迅速躲避等。複雜反射（條件反射）是在非條件反射的基礎上，經過一定的過程，在大腦皮層的參與下形成的。因此，複雜反射（條件反射）是一種高級的神經活動，而且是高級神經活動的基本方式。

3.3.7 人類神經活動的特徵

1．由具體刺激（如食物的形狀和氣味，外界的聲、光等）引起的條件反射，是人和動物都具有的反射活動。如：嗅到食物的氣味分泌唾液。

2．由抽象刺激（文字、圖畫、語言等）引起的條件反射，它是人類特有的，與人類的語言中樞密切有關。如：聽到人說青杏就會分泌唾液，「談虎色變」等。

3.3.8 神經系統的衛生保健

神經系統的保健措施：1．體育鍛鍊，對神經系統影響：通過調節會使自身得到鍛鍊，使神經系統功能進一步完善；改善腦的營養，使腦功能增強。

2．積極的休息是用一種活動替換另一種活動。這樣可以使大腦皮層各部分得到交替活動和休息。3．睡眠幾乎對整個大腦皮層和某些皮層以下中樞有保護性抑制作用，它使腦的功能得到最大限度的恢復。4．善於用腦，注意勞逸結合、動靜交替，還要變換腦力活動的內容，勤於用腦，注意遇事多想多問、先想後問，可以使神經系統充分發揮作用，使人的思維更敏捷，記憶更深刻。5．煙中的菸鹼等毒物，對神經系統有損害。長期吸菸，還能使人的記憶力和注意力降低。6．神經系統的正常運轉是我們生活和學習的基礎，我們應當好好地珍惜它、呵護它。(1)要善於用腦：學習時要精力高度集中，講究方法，有勞有逸，提高學習效率。(2)要勤於用腦：大腦皮層的信息貯存量是巨大的，學習要積極主動，勤於思考，遇事要多想多問，不要懶於動腦。青少年要樹立正確的人生觀，使自己成為勤於學習、積極進取、有所作為的人，體現出自己人生的價值，要多為他人、集體和國家著想，待人處事心胸寬廣，這樣使大腦的幸福和抑制保持平衡，有助於神經系統的健康和調節功能的增強。

3.3.9 激素調節與神經調節共同作用

激素調節與神經調節的關係1．激素調節和神經調節：人體的生命活動主要受神經系統的調節，但也受激素調節的影響。在神經系統的調節控制下，激素通過血液循環也參與調節人體的生命活動。例如，當你突然發現眼前有蛇時，你會感到心臟怦怦亂跳；當你的情緒激動時，你的大腦皮層會特別興奮，並通過支配腎上腺的神經促使腎上腺分泌較多的腎上腺素等。這些激素能促使心跳加快、血壓升高，並且使皮膚因血管擴張而顯得面紅耳赤。此外，新陳代謝的產物，如二氧化碳，對人體的生理功能也有調節作用。當血液裡的二氧化碳的含量增多時，會刺激神經系統的呼吸中樞，使呼吸運動加快，如打哈欠。2．特別提醒：人體生命活動的調節方式主要有神經調節和體液調節兩大類，體液調節主要是激素調節，其中神經調節具有主導作用（主要方式），神經調節具有反應快、持續時間短的特點，而激素調節具有反應慢、持續時間長的特點，兩者的作用是相互聯繫、相互影響的。

3.4 動物的行為

3.4.1 動物行為的類型和特點

動物行為的類型和特點

1．動物的行為：

動物在其生活過程中。所進行的一系列有利於它們存活和繁殖後代的活動，稱為動物的行為，如取食行為、防禦行為、繁殖行為、遷徙行為、攻擊行為等。

2．先天性行為和學習行為：

根據動物行為獲得的途徑可分為先天性行為和後天性行為（後天性行為又稱為學習行為）。

(1)先天性行為是動物生來就有的，由動物體內的遺傳物質所決定的行為，如蜘蛛結網等。

(2)學習行為是在體內的遺傳因素的基礎上，通過環境因素的作用，由生活經驗和學習而獲得的行為，如小狗做算術題等。

3．根據動物行為功能的分類：

3.4.2 動物的先天性行為和學習行為的區別

動物的先天性行為和學習行為的區別：

根據動物行為獲得的途徑可分為先天性行為和後天性行為（後天性行為又稱為學習行為）。

1．先天性行為是動物生來就有的，由動物體內的遺傳物質所決定的行為，如蜘蛛結網等。

2．學習行為是在體內的遺傳因素的基礎上，通過環境因素的作用，由生活經驗和學習而獲得的行為，如小狗做算術題等。

3．先天性行為和學習行為的比較：

3.5 體溫的控制

3.5.1 變溫動物和恆溫動物的概念和區別

1．變溫動物定義：體溫隨著外界溫度改變而改變的動物，叫做變溫動物。如魚、蛙、蛇、變色龍等。爬行動物、兩棲動物、魚類，它們的體溫隨外界環境的變化而變化，都屬於變溫動物。變溫動物又稱冷血動物，地球上的動物大部分都是變溫動物。變溫動物並不是需要寒冷，只是因為動物的體內沒有自身調節體溫的機制，僅能靠自身行為來調節體熱的散發或從外界環境中吸收熱量來提高自身的體溫。當外界環境的溫度升高時，動物的代謝率隨之升高，體溫也逐漸上升，它們便被動地離開不利的環境；當外界環境的溫度降低時，動物的代謝率也隨之降低，體溫也逐漸下降。所以它們或是移向日光下取暖來提高體溫，或是鑽進地下、洞穴中進行冬眠，或是遊向溫暖水域。2．恆溫動物定義：又叫溫血動物。體溫不因外界環境溫度而改變，始終保持相對穩定的動物，叫做恆溫動物。如絕大多數鳥類和哺乳動物。它們的體表大都被毛（羽毛）覆蓋，循環路線有體循環和肺循環，體內有良好的產熱和散熱的結構，所以能維持正常的體溫，為恆溫動物。恆溫動物（溫血動物）在動物學中指的是那些能夠調節自身體溫的動物，它們的活動性並不像冷血動物（變溫動物）那樣依賴外界溫度。鳥和哺乳動物會通過新陳代謝產生穩定的體溫。這體現在基礎代謝率上。溫血動物（恆溫動物）的基礎代謝率遠高於冷血動物（變溫動物）。身體的體溫調節系統保證體溫的恆定，並且能在外界環境升高的狀態下排出熱量。這通常通過液體的蒸發實現，如人類的汗和狗的喘息，還有貓的舔舐。

3.5.2 產熱與散熱的平衡

產熱與散熱的平衡1．恆溫動物和人類之所以能夠維持穩定的體溫，是因為機體的產熱 和散熱這兩個生理過程保持動態平衡的結果。2．產熱：(1)在安靜時，產生的熱量主要來自內臟。(2)在運動時,產生的熱量主要來自骨骼肌 。寒冷時，骨骼肌戰慄,能使熱量一成倍增加。(3)精神活動和進食活動也能—增加產熱。(例如寒冷時，想到冰冷的環境，會覺得更冷，使人「發抖」，促使骨骼肌產生更多熱)3．散熱：(1)散熱有皮膚直接散熱(90%)和汗液蒸發散熱兩種方式。(2)直接散熱就是通過熱傳遞散熱，散熱的多少決定於皮膚溫度與外界溫度的溫度差。溫度差越大，散熱越多。皮膚表面溫度又可通過血管中的血流量來控制。外界溫度低時，血管收縮，血流量減少，散熱 減少；溫度高時，血管舒張 ,血流量增加，散熱增加。(3)常溫下，皮膚汗液的蒸發散熱比較少。當外界溫度等於或超過體溫時，直接散熱不能發揮作用，汗液蒸發成了主耍的散熱方式。4．中暑：在高溫環境中，人體不能及時地發揮體溫調節功能，或因過高的環境溫度超過了體溫調節。

3.5.3 體溫受腦控制

1．體溫受腦控制(1)人體內的產熱和散熱過程是通過腦幹中下丘腦的體溫調節中樞來調節和控制的。氣溫高時→血液溫度升至37攝氏度以上→刺激下丘腦小的熱受體→增加汗液分泌、皮膚的血管舒張→增加散熱→血溫降低回到正常的溫度。氣溫低時→血液溫度降至37攝氏度以下→刺激下丘腦中的熱受體→戰慄和使皮膚的血管收縮→增加產熱.減少失熱→血溫增高回到正常的溫度。(2)另一種體溫調節：行為性體溫調節如狗夏天伸舌頭降溫等。

4 電路的探秘

4.1 電荷與電流

4.1.1 摩擦起電

摩擦過的物體有了吸引輕小物體的性質，就說明物體帶了電．用摩擦的方法使物體帶電，叫摩擦起電．

4.1.2 兩種電荷及判斷是否帶電

兩種電荷：

自然界存在著兩種電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電；用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電．同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．

判斷物體是否帶電：

1．驗電器：檢驗物體是否帶電的儀器．它是根據同種電荷相互排斥的原理製成的．

2．如果已經確定物體帶電時，可以直接根據電荷間的作用規律去判斷物體帶什麼電．

3．當不能確定物體是否帶電時，如果兩個物體相互排斥，一定是都帶電，且是同種電荷；如果相互吸引，兩物體可能帶有異種電荷，也可能只有一個物體帶電，而另一個不帶電（為輕小物體）．

4.1.3 電流的形成

電荷的定向移動形成電流．

4.1.4 電流的方向

1．規定：把正電荷定向移動的方向規定為電流的方向．

2．在電源外部，電流的方向是從電源正極經過用電器流向負極；

在電源內部，電流的方向是從電源負極流向正極．

3．利用發光二極體判斷電流的方向．

4.1.5 電路的組成

1．組成：用電器、電源、開關、導線四部分組成．

2．電源是提供電能的裝置；

用電器是消耗電能的裝置；

開關是控制電路通斷的裝置；

導線是輸送電能的裝置．

3．只有電路閉合時，電路中才有電流．

4.1.6 通路、斷路、短路

通路：用電器能夠工作的電路．

斷路：電路中如果某處被切斷，電路中就不會有電流流過，這種情況叫斷路，也叫開路．

短路：如果電路是接通的，但用電器兩端被導線直接連通，這種情況叫該用電器被短路．

1．完全短路：此時會將電源燒壞，甚至引起火災，這樣的短路會使整個電路斷路，是絕對不允許的．

2．局部短路：用導線把電路中某一部分兩端連接起來，這樣電路會部分短路，可以利用這些短路來控制電路．

4.1.7 常見的電學元件及符號

4.1.8 電路圖

用符號表示電路連接的圖，叫電路圖．電路圖中的符號是統一規定的，使用電路圖的好處是簡明直觀．

4.1.9 串聯電路

定義：用電器首尾依次相連，然後接入電路中，我們說這些用電器是串聯的．

特點：

1．電流只有一條路徑，無幹路、支路之分．電流依次通過每一個用電器，各用電器的工作互相影響，一個用電器因斷路停止工作時，所有用電器都不能工作．

2．開關與用電器是串聯的，一個開關控制所有用電器．

4.1.10 並聯電路

定義：用電器的兩端分別連在一起，然後接到電路中，我們說這些用電器是並聯的．

並聯電路中，沒有出現分支的部分叫做幹路，各個分支叫做支路．

特點：

1．電流有兩條或兩條以上的路徑，有幹路和支路之分．

2．幹路電流在「節點」處分成兩條或多條支路電流，每一支路都與電源形成一條通路，各支路用電器的工作互不影響．當某一支路開路時，其他之路仍可為通路．

3．幹路上的開關控制整個電路的用電器，支路上的開關只控制本支路上的用電器．

4.1.11 判別串聯、並聯電路的方法

定義法：

如果電路中各元件是逐個順次首尾相連的，此電路就是串聯電路；

若各元件（用電器）「頭頭相接，尾尾相接」並列地接在電路兩點間（「頭」即為電流流入用電器的一端，「尾」即為電流流出的那端），此電路就是並聯電路．

斷路法：

由於串聯電路中各用電器互相影響，電路中出現斷點或去掉一個元件，電路中所有用電器都會停止工作；

而並聯電路中各用電器互不影響，斷開一個用電器的控制開關或去掉這個用電器，其他用電器仍能正常工作；

因此斷開電路中一用電器，如果所有用電器不能工作就是串聯，如果其他用電器仍能正常工作則是並聯．

電流法：

電流法是識別串、並聯電路的最常用也最實用的方法．

從電源正極開始，沿著電流流向看，電流始終是一條路徑，沒有分支的電路是串聯電路；

電流在分支點分成幾隻又在會合點會合，造成電路有分有合的電路是並聯電路．

節點法：

所謂「節點法」就是識別不規範的電路時，為簡化和規範電路，把電路中的「公共點」找出來，即不論導線有多長，只要中間沒有電源、用電器等，導線兩端均可視為同一個「節點」．從而找出各電路兩端的公共點，達到簡化（規範）電路的目的．

4.2 電流的測量

4.2.1 電流的定義及單位

定義：電流是表示電流強弱的物理量．

單位及換算：

國際單位制中電流的單位是安培，簡稱為安，符號是A，常用的單位還有毫安（mA）和微安（μA）.

1mA=10−3A

1μA=10−6A

4.2.2 電流表的使用規則

用途：測量電流的大小．

符號：I

電流表的使用規則：

1．三要：

a．使用前要調零；

b．要使電流從「 」接線柱流入，從「−」接線柱流出；

c．要把電流表串聯在待測電路中．

2．二不：

a．待測電路中的電流不要超過電流表量程；

b．不要把電流表直接接在電源兩極上．

3．二看清：

a．看清量程；

b．看清分度值．

電流表的讀數：

實驗室中常用的電流表有兩個量程(0∼0.6A和0∼3A)，讀取數據時應先確認所使用的量程，再確認最小刻度值．

4.2.3 電流表量程的選擇方法

1．估計待測電路中電流的大小．

2．在不能估計待測電流大小的情況下，拿電路中的一端試觸較大量程的接線柱．

3．如果待測電流超過小量程，則選擇較大量程；如果在較小量程內，則使用較小量程．

4.2.4 串聯電路中電流的規律

串聯電路的電流規律在串聯電路中各處電流相等，用表達式可以表示為I=I1=I2=···=In．也就是說，在串聯電路中，流過各種電器（或元件）的電流一定相等．

4.2.5 並聯電路中電流的規律

並聯電路的電流規律在並聯電路中幹路電流等於各支路電流之和，用表達式可以表示為＋＋＋I=I1＋I2＋···＋In．也就是說，在並聯電路中，無論有多少條支路，幹路電流總等於各支路電流之和；各支路電流可能相等，也可能不相等．

4.3 物質的導電性與電阻

4.3.1 導體和絕緣體

導體

容易導電的物體．

例如：金屬、石墨、人體、大地、及酸、鹼、鹽的水溶液等都是導體．

絕緣體

不容易導電的物體．

例如：橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、油等都是絕緣體．導體和絕緣體之間沒有絕對的界限．

4.3.2 半導體

半導體：金屬導電性能好，非金屬導電性能一般來說比較差．

有一些元素，例如：矽導電性能介於金屬和非金屬之間，比金屬差．比非金屬強，常常稱為半導體．除了導電性能外，半導體還有許多其他特徵，例如：溫度、光照、雜質等外界因素都對它的導電性能有很大影響．利用半導體材料可以製作二極體、三極體．

4.3.3 電阻定義及單位

定義：

在物理學中，表示導體對電流阻礙作用的大小的物理量叫電阻，用字母R表示．

單位及其換算：

國際單位制中電阻的單位是歐姆，簡稱歐，符號是Ω，常用的單位還有兆歐（MΩ），千歐（kΩ）．

1Ω的物理意義：如果導體兩端電壓是1V，通過導體的電流是1A，這段導體的電阻就是1Ω．

1kΩ=1000Ω=103Ω

1MΩ=1000000Ω=106Ω

4.3.4 影響導體電阻大小的因素

影響電阻大小的因素是：材料、長度、橫截面積、溫度．

1．導體的電阻的大小與材料有關，材料不同，電阻不同；

2．導體的電阻與橫截面積有關，導體的橫截面積越大，電阻越小；

3．導體的電阻與導體的長度有關，導線越長，電阻越大；

4．導體的電阻與溫度有關，溫度越高，電阻越大．

4.3.5 超導體

超導現象：20世紀初，科學家發現，某些物質在很低的溫度時，如鋁在1.39K（−271.76∘C）以下，鉛在7.20K以下，電阻就變成了零，這就是超導現象．

　　發生超導現象的物質叫作超導體.

4.4 變阻器

4.4.1 滑動變阻器原理

原理：通過改變接入電路中的電阻絲長度來改變電阻，從而改變電流．

4.4.2 滑動變阻器的使用方法

1．使用前觀察滑動變阻器銘牌，看清變阻器的最大限值和允許通過的最大電流，不能使電路中的電流超過它的最大值．

2．接線時要「一上一下」．

3．要看清滑動變阻器的哪一段電阻線接入電路．

4．為了保護電路，閉合開關前，滑片要滑到阻值最大的位置．

4.4.3 變阻器的應用

有些家用電器音量的調節器件也是一種變阻器，通常為電位器．其分為機械電位器和數字電位器．

1．機械電位器通過機械式旋鈕調節阻值的大小，

應用：可調亮度的電燈，可調溫度的電熱毯，電飯鍋．

2．數字電位器是一種用數位訊號控制阻值的器件（集成電路），

應用：自動檢測與控制、智能儀器儀表、消費類電子產品．

4.5 電壓的測量

4.5.1 電壓作用及單位

符號：U

作用：

電壓使電路中形成電流，電源是提供電壓的裝置．

單位及其換算：

國際單位中電壓的單位是伏特，簡稱伏，符號是V，

常用的單位還有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV）．

1kV=1000V=103V

1mV=0.001V=10−3V

1V=103mV=106μV

4.5.2 常見的電壓

4.5.3 電壓表

用途：測量電壓的高低．

符號：

4.5.4 電壓表的使用規則

三要：

1．使用前要調零；

2．要讓電壓表的「 」接線柱接在靠近電源正極的一端，「−」接線柱接在靠近電源負極的一端；

3．要把電壓表並聯在電路兩端．

一不：待測電路兩端電壓不要超過電壓表量程．

二看清：

1．看清量程；

2．看清分度值．

4.5.5 電壓表的讀數

量程0∼3V分度值為0.1V．

量程0∼15V分度值是0.5V．

4.5.6 電壓表量程選擇方法

1．估計待測電路中電壓的大小．

2．在不能估計待測電壓大小的情況下，拿電路中的導線試觸較大量程接線柱（試觸法）．

3．如果待測電壓超過較小量程則選擇較大量程，如果在較小量程內則使用較小量程．

4.5.7 電流表和電壓表的對比

1．電流表用途測量電流，電壓表的用途為測量電壓．

2．連入電路的方式：電流表與待測電路串聯，電壓表與待測電路並聯．

電流表量程一般有0∼0.6A，0∼3A兩個量程，電壓表一般有0∼3V，0∼15V兩個量程．

3．使用方法：

a．使用前都需要調零．

b．都需要選擇量程．

c．電流都是從正接線柱流入，負接線柱流出．

d．讀數時要認清分度值且視線與刻度盤面垂直．

4.5.8 串聯電路的電壓規律

串聯電路兩端的總電壓等於各部分電路兩端電壓之和．

用表達式可以表示為＋＋＋U=U1＋U2＋···＋Un

4.5.9 並聯電路的電壓規律

在並聯電路中，各支路兩端電壓相等，都等於電源電壓．

用表達式可以表示為U=U1=U2=···=Un

4.6 電流與電壓、電阻的關係

4.6.1 探究電流與電壓的關係

1．實驗器材：電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻、開關、導線．

2．實驗電路：

3．實驗步驟：保持R一定，通過移動滑動變阻器的滑片改變定值電阻兩端的電壓U，記下對應的電壓值U和電流值I．

4．實驗結論：在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比．

4.6.2 探究電流與電阻的關係

1．實驗器材：電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻、開關、導線．

2．實驗電路：

3．實驗步驟：保持電壓U一定，然後改變電阻R的阻值，記下對應的電阻值R和電流值I．

4．實驗結論：在電壓一定的情況下，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

4.6.3 歐姆定律內容及公式

內容:

導體中的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比．

表達式：I=UR.

其中U的單位為伏特（V），R的單位為歐姆（Ω），I的單位為安培（A）．

4.6.4 對歐姆定律的理解

1．定律中涉及的電流、電壓、電阻都是相對於同一段導體或同一段電路而言的，且是同一時刻的．

2．定律中提到的「成反比」和「成正比」的兩個關係分別有不同的前提條件．

即當導體的電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比；

當導體兩端電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比．

3．歐姆定律公式I=UR可以變形為U=IR，但不能認為導體兩端電壓跟導體中的電流、導體的電阻成正比，因為電壓是形成電流的原因，公式還可以變形為R=UI，但不能認為導體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟電流成反比，因為電阻是導體本身的性質，跟所加電壓和通過的電流無關．應用歐姆定律時，各物理量的單位必須統一，I的單位是「A」，U的單位是「V」，R的單位是「Ω」．

4.6.5 用電流表和電壓表測電阻實驗原理

實驗原理：用電壓表和電流表測出燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，根據R=UI求出電阻．這種測電阻的方法成為「伏安法」．

4.6.6 實驗需要注意的問題

1．設計好實驗電路，畫出正確的電路圖，是伏安法測電阻實驗的首要問題．

2．選擇實驗器材時，應考慮器材的規格和性能．電源的電壓、電流表和電壓表的量程、待測電阻和滑動變阻器允許通過的最大電流必須統一考慮：待測電阻約5Ω，電源電壓12V，電壓表的量程選用0∼15V，由計算知，待測電阻和滑動變阻器中的最大電流約為2.4A，因此電流表的量程應選用0∼3A．必須注意該最大電流是否超過待測電阻和滑動變阻器允許通過的最大電流．

3．根據電路圖，正確地連接電路，是做好實驗的基礎．

4．連接電路時應注意的問題：

a.開關S要處於斷開狀態．

b.滑動變阻器R的滑片要放在阻值最大的位置．

c.選擇好電流表和電壓表的量程及認清正負接線柱．

5．實驗時，每次讀數後開關要及時斷開．因為導體電阻的大小除由導體本身因素決定外還與溫度有關．當電流通過導體時，導體因發熱而電阻變大，長時間通電後，前後測得的電阻值偏差較大．所以，每次讀數後應及時斷開開關，這樣測得的電阻值較為準確．

4.7 電路分析與應用

4.7.1 串並聯電阻的規律

串聯電路各部分電路兩端的電壓與電阻成正比，即U1U2=R1R2；

並聯電路各支路電流與電阻成反比，即I1I2=R2R1．

4.7.2 電阻的並聯與串聯

1．串聯電路的總電阻比任何一個分電阻都大．

多個電阻串聯，相當於多個導體串聯起來，因為導體的總長度比其中任意一個導體的長度都要長，所以總電阻一定比分電阻大．

兩個串聯電阻的總電阻等於各分電阻之和．

R=R1 R2

2．並聯電路的總電阻比任何一個分電阻都小．

多個電阻並聯，相當於多個導體並聯起來，因為導體總的橫截面積比其中任意一個導體的橫截面積都要大，所以總電阻一定比分電阻小．

兩個並聯電阻的總電阻的倒數，等於兩個分電阻的倒數之和．

1R=1R1 1R25 電與磁

5.1 指南針為什麼能指方向

5.1.1 磁性和磁體

在物理學中把物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫磁性，這種物體叫磁體．

磁體有天然磁體和人造磁體，能長期保持磁性的叫永磁體，人造永磁體通常是用鋼或合金經過加工處理製成的，根據需要常製成各種不同形狀．

5.1.2 磁極及磁極間的相互作用

磁極：

磁體上磁性最強的部位叫磁極，磁體有兩個磁極，即南極和北極．磁體總有兩極，一根條形磁鐵斷為兩截以後，每一段都有N、S兩極，只有單個磁極的磁鐵在自然界是不存在的．

磁極間相互作用規律：

同名磁鐵相互排斥，異名磁鐵相互吸引．我們可以通過磁鐵的吸鐵性、南北指向性和磁極間的相互作用規律來判斷一個物體是否具有磁性．

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5.1.3 磁化

使原來沒有磁性的物體獲得磁性叫磁化．被磁化的鋼又保持磁性的性質，因此，常用它製造永磁體．

5.1.4 磁場定義

磁體周圍存在一種看不見、摸不著的物質，能使磁針偏轉，把這種物質叫磁場．

磁體間的相互作用就是通過他們各自的磁場發生的．

5.1.5 磁場的性質

對放入其中的磁體產生力的作用

5.1.6 磁場的方向

1．在磁場中的某一點，小磁針靜止時北極所指的方向就是該點的磁場方向．

2．在磁場中的某一點，小磁針北極所受磁場力的方向跟該點的磁場方向一致．

5.1.7 磁感線的定義

為了描述空間磁場的分布情況，在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上任何一點的切線方向都跟放在該點的小磁針靜止時北極所指的方向一致，這樣的曲線叫磁感線．磁體外部的磁感線都是從磁體北（N）極出發，回到磁體南（S）極．

5.1.8 磁感線的性質

1．磁感線不是真實存在的，它是為了形象的描述磁場而畫出的一些假想的曲線．

2．磁感線是有方向的，曲線上任意一點的切線方向就是該點的磁場的方向．

3．磁感線分布的疏密可以表示磁場的強弱．磁體兩極處磁感線最密．表示其兩極處磁場最強．

4．磁感線是一些閉合的曲線．即磁體周圍的磁感線都是從磁體的北極出發，回到磁體的南極；在磁體的內部，都是從磁鐵南極指向北極．

5．空間任何兩條磁感線絕對不會相交，因為磁場中任何一點的磁場方向只有一個確定的方向．

5.1.9 常見磁體的磁感線分布

5.1.10 地磁場

1．地球本身是一個巨大的磁體．地球的磁場叫地磁場．地磁的北極在地理南極附近，地磁的南極在地理北極附近．磁針受到地磁場的作用一端指南另一端之北．

2．地球的兩極和地磁場的兩極並不重合，磁針所指的南北兩極並不重合，磁針所指的南北方向與地理的南北方向略有偏離．世界上最早技術這一現象的認識我國宋代學者沈括．

5.2 電生磁

5.2.1 電流的磁效應

任何導體中有電流通過時，其周圍空間均會產生磁場，且磁場的方向跟電流的方向有關，這種現象叫電流的磁效應．

5.2.2 通電螺線管

1．通電螺線管的磁場和條形磁體的磁場一樣，通電螺線管的兩端相當於條形磁體的兩極．

2．通電螺線管的特性：通電螺線管的兩端的極性由環繞電流方向決定，他們的關係可用安培定則來判斷．

5.2.3 電磁鐵

1．定義：電磁鐵是帶有鐵芯的螺線管．

2．通過電磁鐵線圈的電流越大，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性就越強．

3．電磁鐵優點：電磁鐵磁性的有無，可有電路的通斷來控制；電磁鐵磁性的強弱．可有電流大小和線圈匝數來控制；電磁鐵的極性位置，可由電流方向來控制．

5.2.4 安培定則

通電螺線管的極性跟電流方向的關係，可用安培定則來判定.用右手握住螺線管，讓四指指向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那段就是螺線管的N極．如圖：

5.3 電磁鐵的應用

5.3.1 電磁繼電器

1．構造：如圖所示，主要部分是電磁鐵、銜鐵、觸點開關和彈簧．其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構成．

2．電磁繼電器實質是由電磁鐵控制工作電路通斷的開關．

3．工作原理：電磁鐵通電時，把銜鐵吸下來，將工作電路的觸點接通，工作電路閉合；電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路．

4．主要應用：用低壓電路的通斷間接地控制高壓電路的通斷．可實現遠距離控制，與其他元件配合實現自動控制．

5.3.2 電話的組成及工作原理

基本組成

話筒和聽筒是電話的兩個基本組成部分．

工作原理

說話引起話筒內炭粒的彈力忽松忽緊，電路中電阻忽大忽小，電話中電流忽大忽小，聽筒內電磁鐵的磁性忽弱忽強，膜片受到的作用力忽小忽大，引起膜片的振動而發生．

5.4 電動機

5.4.1 磁場對通電導線的作用

通電導線在磁場中要受到力的作用．

通電導線在磁場中受力的方向跟電流方向和磁場方向有關．

5.4.2 電動機

1．原理：通電線圈在磁場中受力轉動．

2．組成：定子和轉子

3．直線電動機換向器的作用：每當線圈剛轉過平衡位置時，換向器能自動改變線圈中的電流方向．

4．電動機轉動的方向：與電流和磁場方向都有關，改變電流方向或磁場方向，電動機的轉動方向就隨之改變；但如果同時改變電流方向和磁場方向，電動機的轉動方向不變．

5．能的轉化：電動機工作時，將電能轉化為機械能．

5.5 磁生電

5.5.1 電磁感應現象

定義

閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線運動，導體中就產生電流，這種現象叫電磁感應現象．產生的電流叫感應電流．感應電流方向與導體運動方向和磁場方向有關．

產生感應電流的條件

1．電路必須是閉合的；

2．一部分導體在磁場中；

3．在磁場中的部分導體做切割磁感線運動．

電磁感應現象中能量的轉化：機械能轉化為電能．

對電磁感應條件的理解

1．要有一部分導體做切割磁感線運動。這裡要注意的是閉合電路的「一部分導體」而不是「整個電路」，還要注意的是「做切割磁感線運動」，就是把磁感線「切斷」，這就是說，導體的運動方向一定要與磁感線方向成一定角度，而不是與磁感線平行，否則磁感線是「切不斷的」．

2．電路應該是閉合的．如果是不閉合電路，即使導體做切割磁感線運動，導體中也不會有感應電流產生，只是在導體兩側產生電壓，因為不閉合就形不成電荷定向移動的通路，當然電路中就沒有電流．

5.5.2 發電機

原理：發電機是根據電磁感應原理製成的．

能的轉化：發電機工作時將機械能轉化為電能．

5.5.3 交流電和直流電

直流電流（直流電）方向不改變．大小和方向作周期性改變的電流叫交變電流（交流電）．

在交變電流中，電流周期性變化的次數與所受時間的比叫做這一交變電流的頻率，單位是赫茲（Hz）．

我國電網的交流電頻率是50Hz．

5.6 家庭用電

5.6.1 家庭電路的組成

由進戶線、電能表、總開關、保險裝置、用電器、插座、開關、導線組成．

5.6.2 家庭電路的連接

1．電能表直接與進戶線連接，依次連接總開關、保險裝置

2．各盞燈和插座安裝在保險裝置後．

3．燈和插座應並聯，開關與其控制的燈串聯．

5.6.3 火線和零線

進戶的兩條輸電線中，一條叫端線，俗稱火線，另一條叫零線．火線和零線之間有220V的電壓，零線在入戶之前已經和大地相連．

5.6.4 安裝簡單照明電路時的注意事項

1．開關機保險絲必須與電路的火線相連，開關接在火線上，當斷開開關切斷電路時，電路各部分都脫離火線，這樣人體不小心碰到這些部分就不會觸電，檢修電路也比較安全．

2．螺口燈泡的螺旋套接到零線上．因為一般情況下，零線接著地，這樣人體不小心碰到螺旋套燈座，也不會觸電．

3．閘刀開關千萬不能倒裝．閘刀開關的上端為靜觸點，用於接輸入導線．下端為動觸電，用於接輸出導線．切記不可接反．如果倒置安裝，在推拉閘刀的過程中、由於重力作用，容易自動接通電路而造成危險．

4．電能表只有接在幹路的最前端，才能測出用戶全部家用電器消耗的電能．

5.6.5 試電筆

用途：試電筆是用來辨別火線和零線的．試電筆又叫驗電筆或測電筆．

使用方法：在使用試電筆時，人手要握住試電筆的絕緣杆部分，同時要用手接觸筆卡或筆尾的金屬體．若試電筆的金屬筆尖接觸火線，則氖管發光；若金屬筆尖接觸零線，則氖管不發光．

5.6.6 保險絲

1．作用：

當電路中的電流超過電路允許通過的最大正常工作電流時，會自動熔斷，從而保護電路．

2．材料：

為了使保險絲自動熔斷，應選擇電阻率大且熔點低的材料，一般選擇鉛銻合金．

3．規格：

保險絲的規格用它的額定電流來表示，與保險絲的粗細有關，保險絲越粗，額定電流越大．

4．選擇：

選擇保險絲時，要使保險絲的額定電流等於或者稍大於電路中的最大正常工作電流．

5．連接：

要連在閘刀開關動觸頭的下方，一般要接在火線上，且與要保護的電路串聯．為了用電安全，絕不能用鋼絲鐵絲等代替保險絲．

5.6.7 三線插頭和漏電保護器

三線插頭

三線插頭是與三孔插座對接的．三線插頭上的一條線接火線，一條接零線，一條接用電器的外殼．接頭插入插座後，用電器的外殼與大地就連通可，當用電器的外殼帶電時就可以及時導入大地，保障人的安全．

漏電保護器

1．作用：發生漏電時，自動切斷電路，保障人身安全，防止漏電．

2．原理：發生漏電時，通過火線和零線的電流不等，多餘的電流就會產生磁力使開關自動斷開．

5.6.8 用電器總功率過大

由P=UI知，家庭電路的電壓一定，用電器的總功率越大，電路中的電流就越大．

5.6.9 發生短路

短路是指電流沒有經過用電器，而使火線和零線直接連通．由於導線的電阻很小，由歐姆定律知，電路中的電流將會很大，會產生大量的熱，容易造成火災．

5.7 電的安全使用

5.7.1 常見的觸電事故

1．觸電：指一定強度的電流通過人體引起的傷害事故．

2．低壓觸電：低壓觸電分為單線觸電和雙線觸電．

3．高壓觸電：分為高壓電弧觸電和跨步電壓觸電．

5.7.2 安全用電原則

1．不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體．

2．更換燈泡、搬動電器前應斷開電源開關．

3．不弄溼用電器，不損壞絕緣層．

4．保險裝置、插座、導線、家用電器等達到使用壽命應及時更換．

6 微粒的模型與符號

6.1 物質的微觀粒子模型

6.1.1 物質的微粒性

物質的微粒性是指物質是由極其細小的、肉眼看不見的、又確確實實存在著的微粒構成的（如圖1、2、3、4、5所示），並且，這些微觀粒子總是在不停地做無規則的運動（如氨氣在空氣中的擴散；溫度不同微粒的運動速率不同，如圖6所示）；彼此之間都有一定的間隙（如熱脹冷縮就是物質分子間的間隔受熱時增大，遇冷時縮小的緣故）．這些構成物質的基本微粒，就是說是分子、原子、離子這樣一些主要的微粒．其中，原子是化學科學最重要的基礎和研究對象（它既可以構成分子，還可以轉變為離子），它是由原子核和核外電子構成的；而原子核又是由質子和中子構成的．

6.1.2 微粒觀點及模型圖的應用

微粒觀點的應用就是從物質的微粒性角度來分析解決實際問題．也就是，運用分子、原子或離子等微觀粒子的知識來分析解釋實際問題．

例如，水受熱變成了水蒸氣，是由於水受熱時，水分子獲得的能力大，運動加劇，分子間隔逐漸變大，從而使水由液態變成了氣態．

模型圖的應用是指把看不見的、抽象的微觀粒子，用能夠看到的模型圖的形式形象展現出來，以便用來解釋抽象的概念、化學反應或實際問題等．例如，

分析圖1中的模型圖可知：

（1）A表示的是某種原子（因為原子模型之間沒有連接起來）；當該原子是能夠直接物質的原子（即金屬元素的原子、稀有氣體元素的原子和能夠構成固態非金屬的非金屬元素的原子）時，該圖還能表示由這種原子直接構成的單質．

（2）B表示的是由同種原子構成的分子（因為原子模型之間連接起來了，即原子結合構成了分子），還表示由該分子構成的單質．

（3）C表示的是由不同種原子構成的分子，還表示由該分子構成的化合物．

（4）D表示的是兩種由同種原子構成的不同的分子，還表示由這兩種分子構成的混合物．

（5）原子模型之間沒有連接起來的表示是原子；原子模型之間連接起來的表示是分子（即原子結合構成了分子）．

（6）單質是只含有一種原子或分子（指由同種原子構成的）的物質；化合物是只含有一種分子（指由不同種原子構成的）的物質；混合物是含有多種分子的物質．

分析圖2中的模型圖可知：

（1）2個甲分子反應生成1個丙分子和3個乙分子．

（2）參加反應的甲物質屬於化合物，反應生成的丙物質和乙物質都屬於單質．

（3）該反應中原子的種類沒有發生改變．

（4）根據質量守恆定律可推知，1個乙分子中含有2個A原子．

（5）甲、乙、丙的化學式分別是BA3（或A3B）、A2和B2．

（6）該反應的化學方程式是2BA3（或A3B）=B2 3A2（由於不知條件和物質的狀態，所以暫時不夠全面）．

（7）該反應的類型是分解反應．

6.1.3 分子和原子的區別和聯繫

分子和原子的區別和聯繫，如表所示：

6.2 原子結構的模型

6.2.1 原子的定義與構成

原子的定義是化學變化中的最小粒子．原子很小，一個原子跟一個桌球體積相比，就相當於桌球跟地球體積之比（如圖1）．儘管原子很小，但是，它還是能夠再分的，即原子是由居於原子中心的帶正電的原子核和核外帶負電的電子構成的（如圖2）．並且，原子核也不是簡單的、不可分割的，它由質子和中子兩種粒子構成．原子核比原子又小很多，如果把原子比作一個龐大的體育場，而原子核只相當於一隻螞蟻．因此，原子裡有很大的空間，電子就在這個空間裡作高速的運動．構成原子的各種粒子的電性和質量如表1所示．由於核內的質子帶一個單位的正電荷，中子不帶電，原子核帶正電，所帶的正電荷數（即核電荷數，也就是質子數）與核外的電子數相等，電子帶一個單位的負電荷，所以原子不顯電性．不同種類的原子，核內的質子數、中子數不同，核外電子數也不同；如表2所列出的幾種原子的構成．

核電荷數=質子數=核外電子數=原子序數

6.2.2 原子的有關數量計算

原子的有關數量計算包括以下幾種：

1．原子中各粒子間的個數推算，其原理是各粒子間的數量關係；利用如下等式，進行推算．

（1）核內質子數=核電荷數=原子序數=核外電子數（注意：該等號不適用與離子）=相對原子質量−核內中子數；

（2）核內中子數=相對原子質量−核內質子數．

2．相對原子質量的近似計算，其原理是根據原子的質量主要集中在原子核上（因為跟質子、中子相比，電子的質量很小）；利用公式「相對原子質量=質子數 中子數」來進行計算．

元素是具有相同核電荷數（即核內質子數）的一類原子的總稱．

例如，氧氣分子和水分子中都含有氧原子，它們的核電荷數都是8，即核內都含有8個質子，就把它們統稱為氧元素．同樣，把核電荷數為1的所有的氫原子統稱為氫元素，把核電荷數為6的所有的碳原子統稱為碳元素，等等．

分子、原子、離子、元素與物質之間的關係，如圖所示：

它們的區別是：1．物質和元素都是宏觀概念，它們只講種類，不講個數；而分子、原子和離子等是微觀粒子，既可以講種類，也可以講個數．2．元素是具有相同核電荷數（即核內質子數）的一類原子的總稱；它與物質之間是組成關係，也就是，它是用來描述物質的宏觀組成的，習慣上用「組成」來描述．

例如，水是由氫元素和氧元素組成的（但不能說「水是由二個氫元素和一個氧元素組成的」）．而分子、原子和離子都是微觀粒子；它們與物質之間是構成關係，也就是，它們是用來描述物質的微觀構成的，習慣上用「構成」來描述．例如，水是由水分子構成的（一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成的；但不能說「一個水分子是由氫元素和氧元素組成的」）；鐵是由鐵原子構成的；氯化鈉是由鈉離子和氯離子構成的．3．對於分子、原子和離子來說，分子是保持物質化學性質的最小粒子，它在化學變化中是可以再分的；原子是化學變化中的最小粒子，它在化學變化中是不可再分的；而離子是指帶電的原子或原子團（實際上是一種特殊的原子）．

6.3.3 單質和化合物的概念

單質是指由同種元素構成的純淨物（如鐵、氧氣等）；化合物是指由不同種元素組成的純淨物（如水、二氧化硫等）．

它們的相同點是：它們都是純淨物，都是元素的存在狀態；不同點是：單質只含有一種元素，化合物含有兩種或兩種以上元素．由此可見，它們的概念是建立在純淨物的基礎上的，是從元素角度引出的兩個概念．

6.3.4 純淨物和混合物的概念

純淨物是指由一種物質組成的物質（如二氧化碳、水等）；而混合物是指由兩種或兩種以上物質組成的物質（如空氣、海水等）．

它們的特點是：純淨物只含有一種物質，混合物含有兩種或兩種以上物質．

值得一提的是：所謂的純淨物是一個相對概念，也就是相對於混合物來說，其純度比較高罷了；實際上絕對純淨的物質是不存在的，就拿目前純度最高的高純矽來說吧，它的純度是99.999999999%，但是它還是含有0.000000001%的雜質的．

一般將元素分為三類：

（1）金屬元素[其中文名稱一般都帶有「釒」字旁，金屬汞（Hg）除外]，如鋁元素（Al）、鐵元素（Fe）、銅元素（Cu）等；

（2）非金屬元素（其中文名稱一般都帶有「石」字旁、「氵」字旁或「氣」字頭），如氮元素（N）、氧元素（O）、碳元素（C）等；

（3）稀有氣體元素（其中文名稱一般都帶有「氣」字旁），如氦元素（He）、氖元素（Ne）、氬元素（Ar）等．

6.3.6 地殼中元素的分布與含量

地殼中元素的分布與含量，如圖所示：

地殼中元素含量記憶諧音小故事：「養（氧）閨（矽）女（鋁），貼（鐵）給（鈣）那（鈉）家（鉀）美（鎂）青（氫）年」，這個順序是比較重要，也比較關鍵的；特別是，其中的氧、矽、鋁、鐵、鈣一定要熟練地記住它們．

6.3.7 人體的元素組成與元素對人體健康的重要作用

人體的元素組成：我們周圍世界的物質是由100多種元素組成的，而組成人體自身的元素約有50多種．其中，含量較多的元素有11種，它們約佔人體質量的99.95%．在人體中含量超過0.01%的元素，稱為常量元素，如圖表所示：

含量在0.01%以下的元素，稱為微量元素，如鐵（Fe）、鈷（Co）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鉬（Mo）、氟（F）、碘（I）、硒（Se）等．它們在人體中的含量雖然很小，卻是維持正常生命活動所必需的．

元素對人體健康的重要作用：在人體中，除氧、碳、氫、氮幾種元素以水、糖類、油脂、蛋白質和維生素的形式存在外，其餘的元素主要以無機鹽的形式存在於水溶液中．它們有些是構成人體組織的重要材料．有些能夠調節人體的新陳代謝，促進身體健康．例如，鈣元素：成人體內約含鈣1.2kg，其中99%存在於骨骼和牙齒中，主要以羥基磷酸鈣[Ca10(PO4)6(OH)2]晶體的形式存在，它使得骨骼和牙齒具有堅硬的結構支架．幼兒及青少年缺鈣會得佝僂病和發育不良；老年人缺鈣會發生骨質疏鬆，容易骨折．又如，鈉元素和鉀元素：人體內含鈉80∼120g，其中一半以Na 的形式存在於細胞外液中．成人每千克體重含鉀約2g主要以K 的形式存在於細胞內液中．細胞內液和細胞外液中的K 和Na 各自保持一定的濃度，這對維持人體內的水分和體液恆定的pH（如血液的pH為7.35∼7.45）有重要的作用，而這是人體維持正常生命活動的必要條件．

還有，一些必需微量元素對人體的重要作用及成年人每天的適宜攝入量，如表所示：

另外，幾種元素的主要食物來源，如表所示：

．

在我國人民膳食中容易缺乏的元素有鈣、鐵、碘等元素．當然，在一些地質條件特殊的地區，也存在因攝入氟或硒過多而發生的氟中毒或硒中毒問題．如果人體所需的元素僅從食物中攝取還不足時，可通過食品添加劑、保健藥劑等來予以補充．如在食品中添加含鈣、鋅、硒、鍺的化合物，或製成補鈣、補鋅等的保健藥劑或加碘食鹽，來增加對這些元素的攝入量．

6.4 表示元素的符號

6.4.1 元素的符號及其意義

元素的符號是指用來表示元素的特有符號．它是化學學科所特有的一種用語，是化學科學研究物質組成、結構和變化規律的一種重要工具．現在國際上，統一常用元素的拉丁文名稱的第一個大寫字母來表示，如果幾種元素的第一個字母相同時，可再附加一個小寫字母來區別．例如，用C表示碳元素，Ca表示鈣元素，S表示硫元素，Si表示矽元素，N表示氮元素，Na表示鈉元素，等等．元素符號的意義有兩個：（1）表示一種元素，（2）表示這種元素的一個原子．例如，H既表示氫元素，還表示一個氫原子；等等．

6.4.2 元素周期表的特點及其應用

元素周期表的具體內容，如圖所示：

一、元素周期表的特點1．橫向共有7個橫行，每一橫行叫做一個周期；就是把電子層數相同的各種元素按元素原子的核電荷數（即核內質子數或原子序數）遞增的順序從左到右排列起來；因此，每一周期的特點是：每一周期中元素的原子的電子層數是相同的，而最外層電子數卻依次增多一個；還有，元素周期序數等於該元素原子的電子層數．2．縱向共有18個縱行，每一個縱行叫做一個族（8、9、10三個縱行共同組成一個族）；就是把最外層電子數相同的各種元素按電子層數遞增的順序從上到下排列起來；因此，每一主族（過渡元素之外的，即除了最外層電子層以外的電子層的電子數都是排滿電子的化學元素）的特點是：主族中元素的最外層電子數相同，而電子層數依次增多一層；還有，族序數等於最外層電子數．3．元素周期表中的每一個單元格的構成及其含義都是一樣的，就拿第13個單元格來說吧，如圖所示：

，該單元格由四部分構成，其中的「13」是原子序數，「Al」是元素符號，「鋁」是元素名稱，「26.98」是相對原子質量．4．在元素周期表中，金屬元素位居左邊，非金屬元素一般位居右邊（只有氫位居左上角），稀有氣體元素位居表的最後一列．二、元素周期表的應用有：1．可以根據其中的單元格的任意一部分信息（如原子序數、元素符號、元素名稱或相對原子質量等），查找出其餘的各個信息或它在元素周期表中的位置．

2．原子的結構決定了元素在周期表中的位置，而元素在周期表中的位置也可以反映元素的原子結構和元素的某些性質．所以，我們可以根據位置去推測它的原子結構和某些性質．概言之，原子結構、元素性質和元素在表中的位置之間的關係，如圖所示：

3．科學家在元素周期律和元素周期表的指導下，對元素的性質進行了系統的研究，並為新元素的發現和預測它們的原子結構和性質提供線索．4．由於在周期表中位置靠近的元素性質相近，在周期表的一定區域內尋找元素，發現物質的新用途被視為一種有效的方法．例如，通常用來製造農藥的元素，如氟、氯、硫、磷等在周期表裡佔有一定的區域．對這個區域裡的元素進行充分的研究，有助於製造出新品種的農藥．又如，可以在周期表裡金屬與非金屬的分界處找到半導體材料；在過渡元素中尋找優良的催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料，等等．

6.5.1 化學式的書寫及意義

化學式的書寫分兩種情況：

1．單質的化學式的書寫：分為兩種：

（1）由原子構成的單質，用組成該單質的元素的元素符號來表示它的化學式．例如，鐵的化學式為Fe；硫的為S；氦氣的為He；等等．

（2）由分子構成的單質，要先寫出組成該單質的元素的元素符號，再在其右下角標出該分子的構成（即該分子中所含的原子個數）；才能完成其化學式的書寫．例如，氧氣的化學式為O2；氮氣的為N2；氫氣的為H2；等等．

2．化合物的化學式的書寫：

（1）是要先按照「左正右負」的原則[即正價元素或原子團寫在左邊，負價元素或原子團寫在右邊；但甲烷（CH4）、氨氣（NH3）除外]，書寫出組成該化合物的元素的元素符號；

（2）是採用交叉法（即交叉正、負化合價的數值），找到並標出各元素符號右下角所要標註的原子或離子個數；即可得到該化合物的化學式．

化學式的意義一般是指宏觀上表示該物質及該物質的元素組成，微觀上表示該物質的構成．如果構成該物質的粒子是原子，那麼它還能表示元素和一個該原子；如果構成該物質的粒子是分子，它除了表示一個該分子外，還表示該分子的構成；等等．當然，有時根據物質的化學式，結合所給的原子的相對原子質量，還能計算出該物質的相對分子質量、其中的元素質量比或某元素的質量分數，等等．具體的表述是這樣的：

（1）由原子構成的物質的化學式的意義，以鐵（Fe）為例，它除了表示鐵這種物質、鐵由鐵元素組成、鐵由鐵原子構成以外，還能表示鐵元素和一個鐵原子，等等．

（2）由分子構成的物質的化學式的意義，以水（H2O）為例，如圖所示：

另外，根據水的化學式（H2O）還可以計算出：①水的相對分子質量是18；②水中氫元素與氧元素的質量比是1:8；③水中氫元素的質量分數是11.11%，氧元素的是88.89%；等等．

（3）由離子構成的物質的化學式的意義，以氯化鈉（NaCl）為例，它既表示氯化鈉這種物質，又表示氯化鈉由鈉元素和氯元素組成，還表示氯化鈉由鈉離子和氯離子構成，等等．

6.5.2 化學符號及其周圍數字的意義

化學符號及其周圍數字的意義分別是指元素符號、化學式和離子符號等及其周圍的四種數字所表示的含義．具體內容如下：1．元素符號宏觀上表示元素，微觀上表示該元素的一個原子2．化學式宏觀上表示物質及其組成，微觀上表示該物質的構成．如果構成該物質的粒子是原子，那麼它還能表示元素和一個該原子；如果構成該物質的粒子是分子，它除了表示一個該分子外，還表示該分子的構成；等等．3．離子符號整體上表示一個該離子，右上角表示一個該離子帶幾個單位的正或負電荷．

4．四種數字的含：

（1）化學符號前面的數字，表示微粒的個數．例如，2H2表示2個氫分子；2H表示兩個氫原子，2H 表示兩個氫離子，等等．

（2）化學符號右下角的數字，表示一個該微粒中所含該原子的數目．例如，H2表示一個氫分子中含有二個氫原子；SO4表示一個硫酸根中含有四個氧原子；等等．

（3）化學符號右上角的數字，表示一個該離子所帶的電荷數．例如，H 表示一個氫離子帶一個單位的正電荷；SO42−表示一個硫酸根離子帶二個單位的負電荷；等等．

（4）化學符號正上方的數字，表示在該化合物裡該元素或原子團所顯的化合價．例如，H2O−2表示在水中氧元素顯−2價；NaOH−1表示在氫氧化鈉中氫氧根顯−1價；等等．

6.5.3 化合價規律和原則

化合價的一般規律：在化合物中，氧通常顯−2價，氫通常顯 1價；當金屬元素跟非金屬元素化合時，金屬元素通常顯正價，非金屬元素通常顯負價；當兩種非金屬元素組成的化合物，則共用電子對偏向的元素顯負價，偏離的元素顯正價；一些元素（即可變價元素）在不同物質中可顯不同的化合價．化合價的原則：在化合物中，正負化合價的代數和為零；在單質裡，元素的化合價為零．概言之，化合價的規律和原則可以簡記為：「四個通常，兩個為零」．

6.5.4 有關元素化合價的計算

有關元素化合價的計算是指根據化合價的原則，結合著常見元素或原子團的化合價，來推算化學式中某種元素或原子團的化合價；或者是來推斷化學式；或者是推算化學式中某原子或原子團的個數；等等．

例如，計算二氧化硫中硫元素的化合價是多少？解：在SO2裡，O為−2價，根據「在化合物中，正負化合價的代數和為零」的原則，硫元素肯定為正價．設：硫元素的化合價為x，列：x (−2)×2=0，解得：x= 4．答：二氧化硫中硫元素的化合價為 4．

6.6 元素符號表示的量

6.6.1 相對原子質量的概念及其計算方法

相對原子質量是以一種碳原子（即碳−12原子）質量的112作為標準，其它原子的質量（實際質量）跟它相比較所得的值，就稱為該原子的相對原子質量（符號為Ar）．相對原子質量的計算方法是根據相對原子質量的概念，利用公式：「相對原子質量某原子的實際質量碳原子實際質量相對原子質量=某原子的實際質量碳−12原子實際質量×112」來進行計算．另外，還有一個近似計算公式是：「相對原子質量≈質子數 中子數」．不過，該公式一般不用來計算相對原子質量，而常用來計算質子數或中子數的．

6.6.2 相對分子質量的概念及其計算

相對分子質量是化學式中各原子的相對原子質量的總和，就是相對分子質量（符號Mr）．相對分子質量的計算方法是根據相對分子質量的概念，利用公式：「相對分子質量=相對原子質量與相應原子個數的乘積和」來進行計算．

6.6.3 元素質量比的計算

元素質量比的計算是指利用相對原子質量，根據化學式來計算某物質中所含的元素的質量比．計算公式是：「元素質量比=相對原子質量與相應原子個數的乘積比」．當然，如果知道了物質中各元素的實際質量，就可以利用元素的實際質量來直接相比即可．

6.6.4 元素的質量分數計算

元素質量分數的計算是指利用相對原子質量，根據化學式來計算某物質中所含的某元素的質量分數．計算公式：「某元素質量分數該原子的相對原子質量該原子個數該物質的相對分子質量某元素質量分數=該原子的相對原子質量×該原子個數該物質的相對分子質量×100%」．當然，如果知道了物質和其中某元素的實際質量，就可以利用公式該元素的實際質量該物質的實際質量該元素的實際質量該物質的實際質量×100%來直接相比即可．

6.6.5 化合物中某元素的質量計算

化合物中某元素的質量計算是指利用化合物的化學式先求出某元素的質量分數，然後結合化合物的質量來求解其中某元素的質量的一種綜合性計算．

計算公式是：「化合物中某元素的質量=該化合物的質量×該化合物中該元素的質量分數」．

7 空氣與生命

7.1 空氣與氧氣

7.1.1 空氣的成分及各成分的體積分數

空氣的成分及各成分的體積分數：「氮氣78%、氧氣21%、稀有氣體0.94%、二氧化碳0.03%、其他氣體和雜質0.03%」．

由此可見，空氣中體積分數最大（或含量最多）的氣體是氮氣．最早通過實驗得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結論是法國化學家拉瓦錫．

7.1.2 測定空氣裡氧氣含量的探究

該探究是為了測定空氣裡氧氣含量，並且是測定其中氧氣的體積含量的．最早是二百多年前，法國的化學家拉瓦錫用定量的方法，通過實驗得出空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約佔其體積的15．目前，人們已能用實驗方法精確地測定空氣裡氧氣大約佔其體積的21%．

實驗步驟：

①檢查裝置的氣密性．

②在集氣瓶內加入少量水，並將水面上方空間分為5等份．

③用彈簧夾夾緊膠皮管．點燃燃燒匙內的紅磷後，立即深入瓶中並把塞子塞緊，觀察紅磷燃燒的現象．

④待紅磷熄滅並冷卻後，打開彈簧夾，觀察實驗現象及水面的變化情況．

7.1.3 空氣對人類生活的重要作用

空氣對人類生活的重要作用，實際上是指空氣中的各成分的重要作用．具體內容如下：1．氧氣：在過去人們曾把它叫做「養氣」，這充分說明了氧氣的重要性；通常狀況下，人吸入空氣就可以，但如潛水、醫療急救等時，則需要用純氧（或富氧空氣）；還有，燃料燃燒離不開氧氣，煉鋼、氣焊、金屬切割以及化工生產和宇宙航行等都要用到氧氣．2．氮氣：用途也比較廣泛．它是制硝酸和化肥的重要原料；由於氮氣的化學性質不活潑，因此常用作保護氣，如焊接金屬時常用氮作保護氣，燈泡中充氮以延長使用壽命，食品包裝時充氮以防腐；醫療上可在液氮冷凍麻醉條件下做手術；超導材料在液氮的低溫環境下能顯示超導性能．3．稀有氣體：在空氣中所佔比率雖然不大，但它們卻是一類很重要的氣體．它在生產和科學研究中，有著廣泛的用途．由於稀有氣體有惰性，所以常用作保護氣，如焊接金屬時用稀有氣體來隔絕空氣，燈泡中充稀有氣體以使燈泡耐用；稀有氣體在通電時能發出不同顏色的光，可製成多種用途的電光源，如航標燈、閃光燈、霓虹燈等；氦、氖、氬、氪、氙等可用於雷射技術；氦可用於製造低溫環境；氙可用於醫療麻醉．4．二氧化碳：只佔空氣總體積的0.03%．可是，它對自然界的生命活動是非常重要的．沒有二氧化碳，綠色植物就無法進行光合作用，也就無法滿足人和動物所需的有機物的合成和對氧氣的需求；以及空氣中氧氣含量的相對穩定和自然界的碳、氧的循環等．

7.1.4 氧氣的物理性質

氧氣的物理性質是指在通常狀況下，氧氣是一種沒有顏色、沒有氣味的氣體．在標準狀況（即溫度為0∘C和壓強為101.325kPa時的情況）下，氧氣的密度是1.429g/L，比空氣的密度（1.293g/L）略大．它不易溶於水，在室溫下，1L升水中只能溶解約30mL氧氣．在壓強為101kPa（準確地說應為101.325kPa）時，氧氣在約−183∘C時變為淡藍色液體，在約−218∘C時變成雪花狀的淡藍色固體．（工業上使用的氧氣，一般是加壓貯存在藍色鋼瓶中．）

7.1.5 氧氣的化學性質

氧氣的化學性質主要是指氧氣具有助燃性和氧化性，還有能支持呼吸．即它是一種化學性質比較活潑的氣體，可以與非金屬、金屬、化合物等多種物質發生氧化反應，反應劇烈程度因條件不同而異，可表現為緩慢氧化、燃燒或爆炸等，但在反應中都放出大量的熱．具體情況如下：

1．氧氣與非金屬反應，例如：

（1）木炭在氧氣裡劇烈燃燒，發出白光，生成無色、無氣味能使澄清石灰水變渾濁的氣體（即二氧化碳）；但是，當氧氣不充足時，會生成一氧化碳；

（2）硫在氧氣裡劇烈燃燒，產生明亮的藍紫色火焰（在空氣中燃燒發出微弱的淡藍色火焰），生成無色、有刺激性氣味的氣體（即二氧化硫）；

（3）紅磷在氧氣裡劇烈燃燒，生成大量的白煙（即五氧化二磷），發出白光（在空氣中燃燒產生黃色火焰），而白磷可以與空氣中氧氣的發生緩慢氧化，達到著火點（40∘C）時，引起自燃；

（4）氫氣在氧氣中燃燒，產生淡藍色火焰，罩一乾冷燒杯在火焰上會有水霧生成．

2．氧氣與金屬反應，例如：

（1）鎂在氧氣中或在空氣中劇烈燃燒，發出耀眼白光，生成白色粉末狀物質（即氧化鎂）；

（2）紅熱的鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體物質（即四氧化三鐵）注意：鐵絲在空氣中不燃燒，因為空氣中氧氣的濃度不足以支持鐵絲的燃燒；

（3）銅在氧氣中或在空氣中加熱，會逐漸變成黑色的固體（氧化銅）．

3．氧氣與化合物反應，例如：

（1）一氧化碳在氧氣中燃燒產生藍色火焰，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體（即二氧化碳）；

（2）甲烷（沼氣）在氧氣中燃燒火焰明亮呈藍色，生成能使石灰水變渾濁的氣體（即二氧化碳），罩一乾冷燒杯在火焰上還會有水霧生成．

（3）酒精（乙醇）在氧氣中或在空氣中燃燒，產生淡藍色的火焰，生成能使石灰水變渾濁的氣體（即二氧化碳），罩一乾冷燒杯在火焰上還會有水霧生成．

（4）蠟燭在氧氣中燃燒發出白光，在空氣中燃燒發黃光，集氣瓶的內壁有水珠出現，並能使澄清的石灰水變渾濁的氣體（即二氧化碳）．

（5）葡萄糖在酶作用下經緩慢氧化轉變成二氧化碳和水，同時放出能量，供機體活動和維持恆定體溫的需要．

4．呼吸作用是生物從自然界裡吸入氧氣，而呼出二氧化碳的過程．實際上它是一種緩慢氧化．

7.1.6 從組成上識別氧化物

從組成上識別氧化物就是指氧化物的具體辨析，也就是從氧化物的組成特點上，來分析判斷一下某物質是不是氧化物．氧化物是指由兩種元素組成的化合物中，其中一種元素是氧元素的物質．根據氧化物的概念，不難看出氧化物的組成特點是含有兩種元素，並且其中一種必須是氧元素（如二氧化硫、五氧化二磷和氧化銅等）．

7.1.7 實驗室製取氧氣的反應原理

實驗室製取氧氣的反應原理：是指實驗室用什麼物質，在什麼條件下，通過什麼反應來製取氧氣．一般在實驗室裡，常採用分解過氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或加熱高錳酸鉀．

用文字表達式表示為：過氧化氫二氧化錳→二氧化錳水 氧氣、氯酸鉀加熱二氧化錳→加熱二氧化錳氯化鉀 氧氣、高錳酸鉀加熱→加熱錳酸鉀 二氧化錳 氧氣．

用化學方程式表示為：2H2O2=MnO22H2O O2↑、2KClO3=△MnO22KCl 3O2↑或2KMnO4=△K2MnO4 MnO2 O2↑．其反應類型都是分解反應．

7.1.8 檢查裝置的氣密性

檢查裝置的氣密性，就是檢查一套裝置經過裝配或連接完畢後，是不是一個密閉的、不漏氣的好裝置．其檢查原理是通過氣體的發生裝置與輔助容器中的液體（一般是水）構成一個密閉裝置，依據改變密閉裝置內壓強時產生的現象（如冒氣泡、形成水柱、液面的升降等）來判斷其氣密性的好壞．由於氣體的發生裝置的出口個數不同，因此檢查的方法也有所不同．一般考查以下兩種情況：

1．氣體的發生裝置有一個出口時，可利用裝置內空氣的熱漲冷縮原理，如圖所示

先把導管插入輔助容器中的水，用手握氣體的發生裝置，使其中的空氣受熱膨脹，空氣就會從導管口逸出，輔助容器中的水中就會冒出小氣泡；當手移開後，其中的空氣溫度降低，體積收縮，輔助容器中的導管中會形成一小段水柱．此時，說明此裝置氣密性良好．若看不到冒氣泡或者形成水柱，則說明此裝置氣密性不好．2．氣體的發生裝置有兩個出口時，一定要先設法堵住一個，再進行檢查其氣密性的好壞．此時又分為兩種情況：（1）如果要想堵住的是進氣口（即長頸漏鬥之類的儀器等），那麼就可以先從長頸漏鬥中注入水，使水浸沒其下端管口，然後再按照上面的氣體的發生裝置的出口一個的那種情況，進行檢查即可．

（2）如果要想堵住的是出氣口（即連接有膠皮管的導氣管），如圖所示：

那麼還是要先從長頸漏鬥中注入水，當水浸沒其下端管口時，用彈簧夾，夾住導氣管上連接的膠皮管，保證此處不漏氣；然後再加入少量的水，若停止加水後，長頸漏鬥中的水面不再下降，則說明此裝置氣密性良好．若繼續下降，則說明此裝置氣密性不好．

7.1.9 氧氣的製取裝置

氧氣的製取裝置，主要是指氧氣的實驗室製取裝置．它包括發生裝置和收集裝置兩部分．其中，發生裝置又分為「固體加熱型」和「固液常溫型」兩種裝置；收集裝置分為「排水法」和「向上排空氣法」兩種裝置．具體如圖所示：

另外，還需要注意的有：

1．在「固體加熱型」的裝置中，管口應略向下傾斜，鐵夾應夾在試管的中上部，應用酒精燈的外焰加熱；為了便於氧氣的導出，試管內的導管不能伸的太長，剛露出橡皮塞即可．2．在「固液常溫型」的裝置中，長頸漏鬥的下端管口應浸在液面下；同理可知，瓶內的導管不能伸的太長，剛露出橡皮塞即可．3．用排水法收集氧氣時，要先將集氣瓶裝滿水，倒立於水槽中，瓶底不能有氣泡；當氣泡連續、均勻冒出時，再把導管口放在瓶口內開始收集；導管口一開始冒氣泡時，不宜立即收集，因為此時的氧氣中混有空氣．當瓶內收集滿氧氣（瓶內的水全部排淨）時，要在水下用毛玻璃片蓋好後取出；將集氣瓶正放在桌面上備用即可．4．用向上排空氣法收集氧氣時，一定要將導管伸到集氣瓶的底部，並且收集的時間要稍微延長一點（以防瓶內的空氣排不乾淨），還要注意用毛玻璃片蓋住一半瓶口（以防密度更大的氣體進入瓶內）；否則，會使收集的氧氣的純度不高．不過，這樣收集的氧氣的純度確實不如用排水法收集的高，但是比較乾燥．

7.1.10 氧氣的收集方法

氧氣的收集方法，主要有「排水法」和「向上排空氣法」兩種．選取的原因（即理論依據）分別是根據氧氣不易溶於水且不與水發生反應和密度比空氣的大且不與空氣的成分發生反應．具體操作如圖所示：

其中，還需要注意的有：1．用排水法收集氧氣時，要先將集氣瓶裝滿水，倒立於水槽中，瓶底不能有氣泡；當氣泡連續、均勻冒出時，再把導管口放在瓶口內開始收集；導管口一開始冒氣泡時，不宜立即收集，因為此時的氧氣中混有空氣．當瓶內收集滿氧氣（瓶內的水全部排淨）時，要在水下用毛玻璃片蓋好後取出；將集氣瓶正放在桌面上備用即可．2．用向上排空氣法收集氧氣時，一定要將導管伸到集氣瓶的底部，並且收集的時間要稍微延長一點（以防瓶內的空氣排不乾淨），還要注意用毛玻璃片蓋住一半瓶口（以防密度更大的氣體進入瓶內）；否則，會使收集的氧氣的純度不高．不過，這樣收集的氧氣的純度確實不如用排水法收集的高，但是比較乾燥．

7.1.11 氧氣的檢驗和驗滿

氧氣的檢驗方法是用帶火星的木條伸入瓶內（或試管內）來檢驗，如果它能使帶火星的木條復燃，則證明該氣體是氧氣，如圖所示：

氧氣的驗滿方法是把帶火星的木條放在瓶口來驗滿，如果帶火星的木條在瓶口能復燃，則證明該瓶氧氣已經收集滿了．如圖所示：

7.1.12 化合反應及其應用

化合反應是指由兩種或兩種以上的物質生成另一種物質的反應．它是四大基本反應類型之一，可以用通式簡明地表示為：A B→AB．其特點是多種物質生成一種物質，可以簡記為：「多變一」．例如，點燃S O2=點燃SO2，點燃2Mg O2=點燃2MgO，等等．化合反應的應用是根據化合反應的原理，既可以用來探究、推斷物質的化學性質、製取及其用途等，又可以用來推斷、鑑別某些物質，還可以採用來置換某些物質，以生成一些人類所需要的物質或新物質，從而極大地豐富人類的物質生活等．

7.1.13 分解反應及其應用

分解反應是指由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應．它是四大基本反應類型之一，可以用通式簡明地表示為：AB→A B．其特點是一種物質生成多種物質，可以簡記為：「一變多」．例如，2HgO=△2Hg O2↑，通電2H2O=通電2H2↑ O2↑，等等．分解反應的應用是根據分解反應的原理，既可以用來探究、推斷物質的化學性質、製取及其用途等，又可以用來推斷、鑑別某些物質，還可以採用來置換某些物質，以生成一些人類所需要的物質或新物質，從而極大地豐富人類的物質生活等．

7.2 氧化和燃燒

7.2.1 氧化反應

氧化反應是指物質與氧發生的反應．但它不是四大基本反應類型之一，因為它只考慮了反應物是不是含有氧，而沒有考慮到生成物的問題．其特點是物質與氧的反應，可以簡記為：「物與氧反應」．例如，點燃S O2=點燃SO2，點燃2Mg O2=點燃2MgO，等等．

7.2.2 燃燒與燃燒的條件

燃燒是可燃物與氧氣發生的一種發光、放熱的劇烈的氧化反應．

燃燒的條件：（1）可燃物；（2）氧氣（或空氣）；（3）溫度達到著火點．

7.2.3 燃燒、爆炸、緩慢氧化與自燃

燃燒是可燃物與氧氣發生的一種發光、放熱的劇烈的氧化反應．爆炸是可燃物在有限的空間內急劇地燃燒，就會在短時間內聚集大量的熱，使氣體的體積迅速膨脹而引起的現象；這種爆炸是化學變化．但是，還有一種爆炸不是由於化學反應引起，而僅僅是由於氣體的受熱膨脹或壓強增大而導致的現象；這種爆炸就是物理變化．緩慢氧化是指有些氧化反應進行得很慢，甚至不容易被察覺，這種氧化叫做緩慢氧化．自燃是指由緩慢氧化而引起的自發燃燒．

燃燒、爆炸、緩慢氧化與自燃的關係，如圖所示：

7.2.4 滅火的原理和方法

滅火的原理和方法，主要有如下三種：1．清除可燃物或使可燃物與其他物品隔離；如森林失火時，經常砍到一條帶樹木（即造隔離帶）．2．隔絕氧氣或空氣；如油鍋著火時，可蓋嚴鍋蓋．3．使溫度降低著火點以下，如用嘴吹滅燃燒的蠟燭．

7.2.5 幾種常用的滅火器

幾種常見滅火器的滅火原理和適用範圍，如圖所示：

7.2.6 物質發生化學變化時的能量變化

物質發生化學變化時的能量變化，就是在物質發生化學反應的同時，通常伴隨著熱量的變化，即有放熱現象或吸熱現象發生．當然，有時也涉及到其它形式的能量轉化問題；例如，電解水時，電能轉化成了化學能；燃料電池時，化學能轉化成了電能；等等．

7.3 化學方程式

7.3.1 質量守恆定律及其應用

質量守恆定律是指參加化學反應的各物質的質量總和，等於反應後生成各物質的質量總和．從微觀來說，該定律成立的原因是：「在化學反應前後，原子的種類、數目和質量三不變」．該定律的含義是：「宏觀上的『反應前後物質總質量、元素的種類、各元素質量』和微觀上的『原子的種類、原子的數目、原子的質量不變』六不變」．質量守恆定律的應用主要有如下四個方面：1．解釋一些實驗事實，

例如，細鐵絲在氧氣中燃燒後的生成物的質量比原來細鐵絲的質量大了．利用質量守恆定律解釋為：「根據質量守恆定律的含義（即六不變）中的「反應前後物質總質量不變」可知，參加化學反應的鐵和氧氣的質量之和，等於反應後生成的四氧化三鐵的質量；所以，生成物四氧化三鐵的質量比原來細鐵絲的質量大了」．2．推測一些物質的元素組成，

例如，生物的呼吸作用可以表示為「有機物 氧氣→二氧化碳 水 能量」．以下有關有機物的組成元素推斷正確的是（　　）A．只含碳元素 　 B．只含碳元素和氧元素　 C．一定含碳、氫、氧三種元素　 D．一定含有碳元素和氫元素，可能含有氧元素．解：根據質量守恆定律的含義（即六不變）中的「元素的種類不變」可知，生成物所含的碳、氫、氧三種元素中的碳元素和氫元素一定來自於有機物，至於氧元素可能全部來自於氧氣，也可能部分來自於氧氣，另一部分則來自於有機物；所以，選項D是正確的．3．推斷一些物質的化學式，

例如，一氧化氮是空氣的主要汙染物之一．近年來又發現生物體內存在少量一氧化氮，它有擴張血管、增強記憶的功能；這成為當前生命科學的熱點．工業上製取一氧化氮的化學方程式為：4X 5O2=4NO 6H2O，則X的化學式為NH3．解：根據質量守恆定律的含義（即六不變）中的「元素的種類不變、原子的種類不變、原子的數目不變」可知，X中應該含有氮元素和氫元素，其化學式中應該含有氮原子和氫原子，並且其原子個數分別是1和3；所以，答案應該是「NH3」．4．計算有關物質的質量，

例如，現將10gA和足量的B混合加熱，使它們發生化學反應，10gA完全反應後，生成15gC，則參加反應B的質量是5g．解：根據質量守恆定律的含義（即六不變）中的「反應前後物質總質量不變」可知，反應物B的質量等於生成物C與反應物A的質量之差（即15g−10g）．

7.3.2 質量守恆定律的探究實驗

該探究是為了驗證質量守恆定律而進行的實驗探究．為此，教材中安排了如圖所示的這四個實驗：

來驗證和解釋質量守恆定律（即參加化學反應的各物質質量總和，等於反應後生成的各物質質量總和）．

7.3.3 化學方程式的概念、讀法和含義

化學方程式是用化學式來表示化學反應的式子．

化學方程式的讀法有三種，具體以化學方程式：點燃C O2=點燃CO2為例，表達如下：

（1）宏觀讀法：碳與氧氣在點燃的條件下生成二氧化碳；

（2）微觀讀法：每12份質量的碳跟32份質量的氧氣完全反應，生成44份質量的二氧化碳；

（3）量的讀法：每一個碳原子與一個氧分子在點燃的條件下反應生成一分子二氧化碳．

化學方程式的含義也有三個，它們分別是：

（1）宏觀意義：表示反應物、生成物和反應條件（可簡記為「反、生、條」）；

（2）微觀意義：表示各物質之間的粒子個數關係（即該物質之間的粒子個數比）；

（3）量的意義：表示各物質之間的質量關係（即各物質之間的質量比）．

7.3.4 書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

書寫化學方程式的步驟：1．根據實驗事實，在式子的左、右兩邊分別寫出反應物和生成物的化學式，並在式子的左、右兩邊之間畫一條短線；當反應物或生成物有多種時，中間用加號（即「 」）連接起來．2．配平化學方程式，並檢查後，將剛才畫的短線改寫成等號（表示式子左、右兩邊每一種元素原子的總數相等）．3．標明化學反應發生的條件（因為化學反應只有在一定的條件下才能發生）；如點燃、加熱（常用「△」號表示）、催化劑、通電等．並且，一般都寫在等號的上面，若有兩個條件，等號上面寫一個下面寫一個，等等．4．註明生成物中氣體或固體的狀態符號（即「↑」、「↓」）；一般標註在氣體或固體生成物的化學式的右邊．但是，如果反應物和生成物中都有氣體或固體時，其狀態符號就不用標註了．書寫文字表達式的步驟：1．根據實驗事實，將反應物和生成物的名稱分別寫在式子的左、右兩邊，並在式子的左、右兩邊之間標出一個指向生成物的箭頭（即「→」）；當反應物或生成物有多種時，中間用加號（即「 」）連接起來．2．標明化學反應發生的條件（因為化學反應只有在一定的條件下才能發生）；如點燃、加熱、催化劑、通電等．並且，一般都寫在箭頭的上面，若有兩個條件，箭頭上面寫一個下面寫一個，等等．

7.3.5 化學方程式的配平

1．化學方程式配平

　　根據質量守恆定律，反應前後原子的種類、數量不變原則，在反應物和生成物的化學式前適當的配上化學計量數，使得各元素的原子個數在反應中前後相等．化學計量數為「1」是一般不寫．但如果方程式中化學式前面有「⊙」或「—」時，也需要寫．

2．常用方法

（1）觀察法，簡單方程式用眼觀察即可配平；

（2）最小公倍數法，找出化學方程式中左右兩邊個出現一次，且原子個數既不相等又又相對較多的元素，求出最小公倍數；

（3）奇數配偶法，找出化學式中兩邊出現次數最多而且在化學式中原子個數總是一奇一偶的元素，在原子個數是奇數的化學式前面配上最小偶數2，使得原子個數由奇數變為偶數並加以配平，如2配不平，再換成4．如FeS2 O2→Fe2O3 SO2；

（4）可燃燒物的化學方程式的配平法，一般以可燃物作為配平起點先配碳、氫原子個數，最後配氧原子．

　　1）可燃物中不含氧原子，根據生成物二氧化碳和水中的氧原子個數可以確定氧氣前面的化學計量數；

　　2）可燃物中含有氧元素時，生成的二氧化碳和水中氧原子個數先減去可燃物中氧原子個數在確定氧氣前面的化學計量係數；

　　3）若配平後計量係數出現分數，則在式子的兩邊同時乘以分母，使得化學計量係數變為整數．

7.3.6 根據化學反應方程式的計算

根據化學反應方程式的計算的步驟一般分為六步：1．設未知量，即---的質量為x．2．書寫用到的化學方程式（即寫→配→標→注），特別是化學方程式的配平是至關重要的．3．將用到的物質的質量關係標註在相應的化學式的正下方；上行是相對質量關係（即利用相對原子質量或相對分子質量乘以相應的化學計量數得來的），下行是純物質質量（即已知量和未知量x）．4．列計算用到比例式，即上行的相對質量比等於下行的實際質量比．5．求算結果，注意一定要有單位．6．寫出簡明的答案，一般是問什麼就答什麼．例：工業上，高溫煅燒石灰石（主要成分為CaCO3）可製得生石灰（CaO）和二氧化碳．如果製取10t氧化鈣，需要碳酸鈣多少噸？」

解：設碳酸鈣的質量為x，

高溫CaCO3=高溫CaO CO2↑10056x10t

10056=x10t

x=17.9t

答：需要碳酸鈣17.9t．

7.4 二氧化碳

7.4.1 二氧化碳的物理性質

二氧化碳的物理性質：在通常狀況下，它是一種無色、無臭、無味的氣體，能溶於水，1體積的水約能溶解1體積的二氧化碳．在20∘C時，將二氧化碳加壓到5.73×106 Pa即可變成無色液體，常壓縮在鋼瓶中存放，在−56.6∘C、5.27×105 Pa時變為固體．液態二氧化碳減壓迅速蒸發時，一部分氣化吸熱，而另一部分驟冷變成雪狀固體，將雪狀固體壓縮，成為冰狀固體，即俗你「乾冰」．「乾冰」在1.013×105 Pa、−78.5∘C時可直接升華變成氣體（可用作製冷劑）．二氧化碳比空氣重，在標準狀況下密度為1.977g/L，約是空氣的1.5倍．

7.4.2 二氧化碳的化學性質

二氧化碳的化學性質有：1．二氧化碳無毒，不能燃燒，也不能支持燃燒，還不能供給呼吸（它是一種窒息性氣體）．2．二氧化碳能與水反應生成碳酸，該反應的化學方程式為：H2O CO2=H2CO3．3．二氧化碳能與澄清的石灰水反應，使之變渾濁，該反應的化學方程式為：Ca(OH)2 CO2=CaCO3↓ H2O．4．二氧化碳能與熾熱的碳反應，生成一氧化碳，該反應的化學方程式為：高溫CO2 C=高溫2CO5．二氧化碳與水被綠色植物利用，而進行光合作用的反應，合成有機物（主要是澱粉），該反應的化學方程式為：葉綠體光能6CO2 6H2O=葉綠體光能C6H12O6 6O2．

7.4.3 探究二氧化碳的性質

探究二氧化碳的性質就是通過設置實驗、問題情景，來探究二氧化碳的性質；它包括物理性質和化學性質兩部分．具體如下：1．二氧化碳的物理性質是：在通常狀況下，它是一種無色、無臭、無味的氣體能溶於水，溶解度為1.45g/L（25∘C，100kPa）．在20∘C時，將二氧化碳加壓到5.73×106 Pa即可變成無色液體，常壓縮在鋼瓶中存放，在−56.6∘C、5.27×105 Pa時變為固體．液態二氧化碳減壓迅速蒸發時，一部分汽化吸熱，二另一部分驟冷變成雪狀固體，將雪狀固體壓縮，成為冰狀固體，即俗你「乾冰」．「乾冰」在1.013×105 Pa、−78.5∘C時可直接升華變成氣體（可用作製冷劑）．二氧化碳比空氣重，在標準狀況下密度為1.977g/L，約是空氣的1.5倍．

2．二氧化碳的化學性質有：

（1）二氧化碳無毒，不能燃燒，也不能支持燃燒，還不能供給呼吸（它是一種窒息性氣體）．

（2）二氧化碳能與水反應生成碳酸，該反應的化學方程式為：H2O CO2=H2CO3．

（3）二氧化碳能與澄清的石灰水反應，使之變渾濁；該反應的化學方程式為：Ca(OH)2 CO2=CaCO3↓ H2O．

（4）二氧化碳能與熾熱的碳反應，生成一氧化碳．該反應的化學方程式為：高溫CO2 C=高溫2CO．

（5）二氧化碳與水被綠色植物利用，而進行光合作用的反應，合成有機物（主要是澱粉）．該反應的化學方程式為：葉綠體光能6CO2 6H2O=葉綠體光能C6H12O6 6O2 ．

3．探究實驗

①二氧化碳的傾倒實驗

②二氧化碳的溶解性實驗

7.4.4 二氧化碳的實驗室製法

二氧化碳的實驗室製法是用稀鹽酸與大理石（或石灰石．其主要成分都是碳酸鈣）反應來製取，用向上排空氣法進行收集．其反應原理是CaCO3 2HCl=CaCl2 CO2↑ H2O．其製取裝置如圖所示：

7.4.5 二氧化碳的檢驗和驗滿

二氧化碳的檢驗方法是將該氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則證明該氣體是二氧化碳．

二氧化碳的驗滿方法是用燃著的木條放在瓶口，如果木條熄滅則說明瓶內已收集滿二氧化碳

7.4.6 二氧化碳的用途

二氧化碳的用途，如圖所示：

也就是，用於光合作用和滅火，用作化工原料和氣體肥料，其固體（即乾冰）可作製冷劑．可見，它對自然界的生命活動是非常重要的．沒有二氧化碳，綠色植物就無法進行光合作用，也就無法滿足人和動物所需的有機物的合成和對氧氣的需求；以及空氣中氧氣含量的相對穩定和自然界的碳、氧的循環，等等．

7.5 生物的呼吸和呼吸作用

7.5.1 呼吸作用的概念和意義

1．概念：活細胞利用氧，將有機物分解成二氧化碳和水，並且將儲存在有機物中的能量釋放出來。供給生命活動的需要，這個過程叫作呼吸作用。2．呼吸作用的表達式：

3．呼吸作用的場所：生物體的所有活細胞在生命活動中都要消耗能量，細胞中的線粒體是呼吸作用的主要場所，是細胞中的能量轉換器。4．呼吸作用的意義：呼吸作用是生物體獲得能量的主要方式。5．影響呼吸作用的外界因素：溫度、水分、氧氣和二氧化碳濃度是影響呼吸作用的主要因素。(1)溫度：溫度對呼吸作用的強度影響最大，溫度升高，呼吸作用加強；溫度過高，呼吸作用減弱。(2)水分：植物含水量增加，呼吸作用加強。(3)氧氣：在一定範同內，隨著氧氣濃度的增加，呼吸作用顯著加強。(4)二氧化碳：二氧化碳濃度大大超出正常值時，抑制呼吸作用，在儲藏蔬菜、水果、糧食時採取低溫、乾燥、充加二氧化碳等措施，可延長儲藏時間。

7.5.2 呼吸系統的組成和功能

1．呼吸系統的組成：由呼吸道和肺組成。呼吸系統具有適合與外界進行氣體交換的結構和功能。

(1)呼吸道：鼻、咽、喉、氣管、支氣管，是氣體進出肺的通道。

呼吸道的作用：氣體的通道，對吸入的氣體進行處理，使肺部的氣體溫暖、溼潤、清潔。

(2)肺：是進行氣體交換的器官，全身的靜脈血在肺泡毛細血管處動脈化，將氧氣帶到全身各個器官。

7.5.3 呼氣和吸氣

肺的通氣：肺與外界進行氣體交換的過程，就是肺的通氣。肺的通氣是通過呼吸運動實現的，胸廓有節律地擴大和縮小叫作呼吸運動。呼吸運動包括呼氣和吸氣兩個過程（平靜呼吸），其動力來自於呼吸肌。與呼吸有關的肌肉叫呼吸肌。呼吸肌主要指的是肋骨間肌肉（肋間肌）和膈肌，肋間肌又包括肋間外肌和肋間內肌。胸廓橫向地擴張和收縮，是肋間肌和膈肌收縮和舒張的結果。

呼氣和吸氣

1．吸氣時，肋間外肌收縮，肋骨上提，胸骨向上、向外移動，使胸廓的前後徑和左右徑都增大；同時，膈肌收縮，膈頂部下降，使胸廓的上下徑增大。這時，胸廓擴大，肺隨著擴張，肺的容積增大，肺內氣壓下降，外界空氣就通過呼吸道進入肺，完成吸氣動作。

2．呼氣時，肋間外肌舒張，肋骨因重力作用而下降，胸骨向下、向內移動，使胸廓的前後徑和左右徑都縮小：同時，膈肌舒張，膈頂部回升，使胸廓的上下徑縮小。這時，胸廓縮小，肺跟著回縮，肺的容積縮小，肺內氣壓升高，迫使肺泡內的部分氣體通過呼吸道排到體外，完成呼氣動作。

3．特別提醒：

(1)無論是吸氣還是呼氣，在結束的一瞬間，肺內氣壓都等於外界氣壓。

(2)平靜呼吸時，吸氣是主動的，呼氣是被動的。深呼吸時，吸氣和呼氣都是主動的。深呼吸時除了胸部肌肉參與活動外，腹部的肌肉也參與了活動。

7.5.4 肺的結構和功能

1．肺：

肺位於胸腔內，左右各一個，共五葉，左二右三，是呼吸系統的主要器官，也是氣體變換的場所。

2．肺的結構：

支氣管入肺後反覆分支，愈分愈細，形成許多樹枝狀的分支，這甚分支的結構與氣管相似，但隨其管徑變小，管壁變薄，軟骨環逐漸變小，平滑肌則相對地逐漸增加。分支到細支氣管口（口徑在1毫米以下的小管）時，管壁的軟骨環消失，管壁幾乎全部由平滑肌構成，它的收縮和舒張影響著細支氣管口徑的大小，從而控制進出肺內的氣體量。細支氣管再分支到呼吸性細支氣管時，其管壁的某些部位向外突出，形成肺泡。因此，肺內含有大量的肺泡。

3．肺適於氣體交換的特點：

(1)肺泡數量多，肺泡外包繞著許多毛細血管和彈性纖維。

(2)肺泡壁和毛細血管壁均只由一層上皮細胞構成，有利於肺泡和血液進行氣體交換。

7.5.5 肺泡內的氣體交換

肺泡內的氣體交換1．氣體交換原理：氣體總是由多的地方向少的地方擴散，即總是由濃度高的地方向濃度低的地方擴散，直到平衡為止。氣體的濃度與壓強有關，濃度高，壓強就大；濃度低，壓強就小。因此也可以說，氣體是由壓強高的地方向壓強低的地方擴散的。氣體在肺泡和組織內的交換，都是通過這種擴散作用實現的。2．肺泡與血液之間的氣體交換：當空氣中的氧氣進入肺泡時，肺泡內的氧氣比血液中的多，故氧氣由肺泡進入血液；而血液中的二氧化碳比肺泡中的多，故二氧化碳由血液進入肺泡。

肺泡與血液進行氣體交換後，肺泡中的二氧化碳通過呼氣排到體外，進入血液的氧氣隨著血液循環不斷輸送到全身各處的組織細胞裡被利用。

7.5.6 人工呼吸

根據呼吸運動的原理，可用人工方法讓胸廓有節律地擴大和縮小，以幫助呼吸運動減弱或暫時停止呼吸的患者維持肺的通氣功能，這就叫人工呼吸，最常用的人工呼吸法是口對口吹氣法。做人工呼吸時，如果口腔內有泥土、血塊等，必須先清除乾淨，使病人保持呼吸道的暢通，然後再進行口對口的吹氣。成年人在平靜狀態下的呼吸頻率大約是15−20次/分，人體活動加強時，呼吸的頻率和深度都會增加，人工呼吸的頻率應和人體自然呼吸的頻率相同。

7.5.7 呼吸系統的衛生保健

呼吸系統的衛生保健：（如圖）

首先不要有傷害呼吸系統的惡習，如吸菸；其次要保持所居住環境的空氣清潔，可以養些植物，以淨化空氣。

7.5.8 探究植物的呼吸作用

探究過程1．植物呼吸作用產生二氧化碳(1)取甲、乙兩個錐形瓶，在每個錐形瓶內倒入少量的澄清石灰水。

(2)實驗前一天，將100g新鮮的和燙過的蔬菜分別裝入兩個不漏氣的黑色塑膠袋中插入軟管紮緊袋口，並用止水夾夾緊軟管。

(3)取兩袋蔬菜，將軟管分別插入盛有澄清石灰水的錐形瓶中，移開止水夾，輕輕地擠壓塑膠袋。（小組成員仔細觀察並記錄，教師巡迴指導。）2．教師提出問題：實驗用的塑膠袋為什麼是黑色的？用白色塑膠袋可以嗎？3．小組內同學展開討論，得出以下兩種結論：(1)可以用白色塑膠袋，因為綠色植物在白色塑膠袋內也能呼吸，呼吸就能產生二氧化碳，能使石灰水變渾濁。(2)不能用白色塑膠袋。因為在光照下若用白色塑膠袋，裡面的綠色植物不但進行呼吸而且進行光合作用。光合作用會利用二氧化碳，使二氧化碳含量減少，不能使石灰水變渾濁，因此不能證明植物呼吸作用產生二氧化碳。

7.6 光合作用

7.6.1 光合作用的概念和實質

光合作用的概念

1．概念：

綠色植物利用光提供的能量，在葉綠體中把二氧化碳和水合成了澱粉等有機物，並且把光能轉化成化學能，儲存在有機物中，這個過程就叫光合作用。

2．反應式：

葉片見光部分遇到碘液變藍，說明葉片的見光部分產生了有機物——澱粉

3．條件：

光和葉綠體是不可缺少的條件，其中光能供給能量，葉綠體提供光合作用的場所。

7.6.2 光合作用的意義

光合作用的公式：

意義：光合作用是一切生物生存、繁衍和發展的根本保障。綠色植物通過光合作用製造的有機物不僅能滿足自身生長、發育和繁殖的需要，而且為生物圈中的其他生物提供了基本的食物來源，其產生的氧氣是生物圈的氧氣的來源。

7.6.3 呼吸作用與光合作用的區別和聯繫

呼吸作用與光合作用的區別和聯繫

從物質轉變和能量轉變上看，光合作用是物質合成與儲能的過程，呼吸作用是物質分解與釋能的過程，這是兩個正好相反的過程。但兩者並非簡單的逆轉。

7.6.4 探究光合作用的條件、場所、原料和產物

1．確定課題

2．作出假設

3．設計方案

原理提示：從蠶豆（或其他植物）上選取健壯、葉齡相似的成長葉數片，用直徑1cm的鑽孔器，避開葉脈，打小圓片數十片，放於大注射器中注入水，排除空氣後，用手指堵住注射器前端小孔，把活塞用力往後拉，即可造成減壓環境而逐出葉肉組織中的空氣，放開手指，水即進入組織中，如此重複多次，整個葉子圓片全部充滿水分而下沉。把下沉的圓葉片連同水倒入小燒杯中，放在黑暗處備用。

植物進行光合作用時，吸收二氧化碳放出氧氣，由於氧氣在水中的溶解度很小，而在細胞間隙中積累，結果會使原來下沉的葉片上浮。

請根據你們前面提出的假設，思考以下其中一個問題，小組同學通過討論，設計出你們下一步的實驗方案。

(1)如果你探究的是光照對光合作用的影響，你如何設置單一的光照變量？根據什麼現象觀察實驗結果？

(2)如果你探究的是溫度對光合作用的影響，你如何設置單一的光照變量？根據什麼現象觀察實驗結果？

(3)如果你探究的是二氧化碳對光合作用的影響，你如何設置單一的光照變量？根據什麼現象觀察實驗結果？

（當然你也可以不參照提示，自己設計一個更合理的方案）

1．選擇你所需要的實驗器材：葉片、打孔器、注射器、燒杯、40W檯燈、溫度計、可調式控溫器、NaHCO3。

2．方法步驟：

3．實驗結果記錄：

請你設計一個簡單、合理的表格，記錄你的實驗結果。

4．老師選擇幾組實驗方案設計得較好的組別，派代表到講臺宣讀，供其他組別參考，經進一步修改完善後便可實施。

5．實施方案

按實驗方案進行操作，仔細觀察，認真記錄。

6．分析與結論

把你的實驗結果填寫在前面設計的記錄表上，並根據實驗結果繪出曲線圖。小組同學共同分析和討論實驗結果，得出結論。

7．表達與交流

向全班同學展示你們的實驗成果，並對其他小組提出的質疑作出合理的解答；認真傾聽其他小組的匯報，共同歸納出提高光合作用強度的措施。

7.7 自然界中的氧循環和碳循環

7.7.1 溫室效應和臭氧層破壞造成的影響及其防治

1．產生：溫室效應主要是由於現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，大量排放尾氣，這些燃料燃燒後放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散，其結果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。2．影響：(1)氣候轉變。「全球變暖」溫室氣體濃度的增加會減少紅外線輻射放射到太空外，地球的氣候因此需要轉變來使吸取和釋放輻射的份量達至新的平衡。(2)地球上的病蟲害增加。溫室效應可使史前致命病毒威脅人類。(3)海平面上升。假若「全球變暖「正在發生，有兩種過程會導致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令水平面上升。第二種是冰川和格陵蘭及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。(4)氣候反常，海洋風暴增多。(5)土地乾旱，沙漠化面積增大。3．溫室效應的預防對策：(1)全面禁用氟氯碳化物。(2)保護森林的對策方案：今日以熱帶雨林為主的全球森林，正在遭到人為持續不斷的急劇破壞。有效的因應對策，便是趕快停止這種毫無節制的森林破壞，另一方面實施大規模的造林工作，努力促進森林再生。(3)汽車使用燃料狀況的改善。(4)改善其他各種場合的能源使用效率。(5)對化石燃料的生產與消費，依比例課稅。(6)鼓勵使用天然瓦斯作為當前的主要能源。(7)汽機車的排氣限制。(8)鼓勵使用太陽能。(9)開發替代能源，利用生物能源（Biomass Energy）作為新的乾淨能源。4．臭氧層破壞會造成以下危害：(1)對人類的影響過量的太陽紫外線輻射對人類健康最直接的危害是破壞脫氧核糖核酸（即DNA），而DNA的損傷會導致癌症。在和紫外線輻射有關的諸多病症中，尤為引人注意的是曬斑，它被認為是引起皮膚癌的主要原因。損害眼睛（角膜和晶狀體），從而增加白內障患者。危害免疫系統，增加傳染疾病的發病率，如瘧疾、流行性感冒和疤疹等，並減弱接種疫苗的效果。(2)對動物的影響增加家禽患病率，導致減產。對魚類、蝦、蟹、浮遊動物和水體等都有很大損害，從而降低水產品產量。(3)對植物的影響紫外線輻射的增強會改變植物的葉面結構、生理功能、芽苞發育過程等，對小麥、稻米、大豆、大麥、土豆等主要農作物產生有害影響，從而降低農作物的產量。破壞樹木的正常生長，減少森林種類的數量，對森林生態系統有相當大的破壞。對浮遊植物和構成水生食物鏈的植物也都有很大損害。(4)對材料的影響塑料和橡膠製品使用壽命越來越短，例如溫室用塑料和汽車輪胎等，需要經常被更換。

7.7.2 光合作用原理在生產上的應用

光合作用在農業生產上的應用：1．合理密植合理密植既充分利用了單位面積上的光照而避免造成浪費，又不至於讓葉片相互遮擋，影響光合作用的進行。2．間作套種（立體種植）立體種植就是把兩種或兩種以上的作物，在空間和時間上進行最優化組合，以達到增產，增收，延長應的目的。3．增加二氧化碳的濃度二氧化碳是植物進行光合作用的主要原料，空氣中二氧化碳濃度一般是0.03%，當空氣中二氧化碳的濃度為0.5%～0.6%時，農作物的光合作用就會顯著增強。產量有較大的提高。在溫室中，增加二氧化碳濃度的方法有很多。例如，增施有機肥料（農家肥），利用微生物分解有機物放出二氧化碳；噴施儲存在鋼瓶中的二氧化碳；用化學方法產生二氧化碳等。4．其他方面植物光合作用受諸多因素的影響，最大限度地滿足農作物光合作用對水、無機鹽、溫度、光照等方面的要求，農業生產就能獲得豐收。

7.7.3 綠色植物有助於維持生物圈中的碳氧平衡

綠色植物是生物圈中有機物的製造者及維持生物圈中的碳-氧平衡：光合作用是指綠色植物利用光能，在葉綠體裡，把二氧化碳和水合成有機物，釋放氧氣，並把光能轉化成化學能儲存在製造的有機物中的過程，可見綠色植物光合作用的意義有三個：1．完成物質轉變。它把無機物轉變成有機物，不僅用來構成植物體的本身，也為其它生物以及人類製造了食物和其他生活資料。同時釋放出氧氣，除了滿足植物自身的需要外，還供給了動物呼吸利用。2．完成了自然界規模巨大的能量轉變。在這一過程中，它把光能轉變為貯存在有機物中的化學能。是自然界的能量源泉。3．從根本上改變了地面上的生活環境。維持大氣中氧氣和二氧化碳的相對平衡。由這三大意義可知：綠色植物的光合作用是地球上生物的食物、氧氣和能量的源泉。

7.8 空氣汙染與保護

7.8.1 空氣品質影響人體健康

空氣品質影響人體健康

1．空氣品質影響人體健康：

大氣中的汙染物對人體健康的危害極大。這些汙染物既可以引起包括肺癌在內的呼吸系統疾病，還可以通過呼吸系統進入血液，引起其他系統的疾病，如引起急性中毒和死亡、慢性中毒等，另外還有致畸變的作用。

2．空氣品質的三項常用指標：

空氣汙染指數、空氣品質狀況、可吸入顆粒物，空氣汙染指數和空氣品質狀況的關係見下表：

可吸入顆粒物是指飄浮於空氣中的、粒徑小於10微米的顆粒物，包括固體顆粒物、液體微粒與固體吸附被體或氣體後形成的顆粒物。可吸入顆粒物容易被人吸入，因此與人體健康有密切的關係。近些年來。許多國家將可吸入顆粒物列為檢測空氣品質的一項重要指標。

3．大氣汙染的來源：

(1)工業生產的排放

發電廠、鋼鐵廠、氮肥廠、燒鹼廠等各類工廠排放的粉塵、二氧化硫等。

(2)車輛，船舶尾氣

車輛、船舶排放的汙染物主要有碳氫化合物、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）等。

(3)秸稈焚燒

在田間焚燒秸杆，會給空氣品質造成很大的影響。空氣中瀰漫著的煙霧會對人體呼吸道產生刺激。引起呼吸系統疾病。另外，也降低了空氣的能見度，還會影響飛機的正常飛行。

(4)地面揚塵

地面揚塵主要來自各種建築工地和沙塵暴天氣，其中直徑在10微米以下的能長時間飄浮在空氣中。揚塵沉積於肺部，會引起呼吸系統疾病，如咳嗽、哮喘等，並加重呼吸系統疾病。

4．防治大氣汙染的措施：

控制汙染物排放是防治大氣汙染、改善空氣品質的根本措施。此外，植物有吸附和吸收各種有害汙染物的功能，大面積的樹林效果尤為顯著，因此植樹造林是防治大氣汙染的有效措施。

7.8.2 酸雨對生物的影響及其防治

1．酸雨是指PH值小於5.6的雨雪或其它形式的大氣降水，是大氣受汙染的一種表現。當大氣受到汙染時，大氣中的酸性氣體如二氧化硫、氮氧化物濃度增高，溶於雨雪中生成亞硫酸、硝酸使降水的PH值降低。

2．酸雨的形成是一種複雜的大氣化學和大氣物理現象。煤和石油燃燒以及金屬冶煉等過程釋放到大氣中的二氧化硫，通過一系列的氣相或液相氧化反應生成硫酸。高溫燃燒生成的一氧化氮排入大氣中大部分轉化為二氧化氮，遇水生成硝酸和亞硝酸。

3．酸雨對生物的危害：

(1)使土壤中的養分發生化學變化，從而不能被植物吸收利用；

(2)使河流和湖泊酸化，從而影響魚蝦等水生生物的生長發育甚至死亡；

(3)引起水源酸化，影響飲用；

(4)直接危害植物的葉和芽。

4．控制酸雨的根本措施在於減少二氧化硫和氮氧化物的人為排放。

目前的有效手段是使用乾淨能源，發展水力發電和核電站，使用固硫的型煤，使用鍋爐固硫、脫硫、除塵新技術，發展內燃機代用燃料，安裝機動車尾氣催化淨化器，培植耐酸雨農作物和樹種等。

7.8.3 採集和測算空氣中的塵埃粒子

1．準備：(1)材料用具：載玻片、透明膠帶（寬）、縫衣針、凡士林(2)加工載玻片：將透明膠帶貼在載玻片背後，用縫衣針在透明膠帶上畫出20毫米×20毫米的方格，再分成2毫米×2毫米的小方格100個，在載玻片的正面塗上凡士林。2．採樣：採集空氣中的塵埃粒子。採樣地點：學生宿舍、教室、走廊等。採樣時間：1−4小時。3．計數：選擇五點20個小格計數，算出這20格的平均粒子數，再乘以100，就可算出所有小方格內的粒子數。五點取樣法：在進行科學研究和社會調查時，對於怎樣抽取樣本有一定的要求。這裡採用的是先確定對角線的中點作為中心抽樣點，再在對角線上選擇四個與中心樣點距離相同的點作為樣點，這就是五點取樣法。五點取樣法在農田產量的估測等方面用得較多。4．探究：(1)提出問題。(2)制定並實施計劃：通過小組討論，確定採樣的時間、地點、方法及組員間的分工，按計劃去做，及時回收樣本，並在顯微鏡下觀察和計數。(3)表達與交流：交流各自的研究結果，就實驗設計方案、測算結果展開小組討論。

8 植物與土壤

8.1 土壤的成分

8.1.1 水對植物分布的影響

1．水對植物的作用：(1)水是原生質的主要成分。原生質的含水量一般在80%～90%，這些水使原生質呈溶膠狀態，從而保證了新陳代謝旺盛地進行，例如根尖、莖尖就是這樣。如果含水量減少，原生質會由溶膠狀態變成凝膠狀態，生命活動就大大減弱，例如休眠的種子就是這樣。如果細胞失水過多，就可能引起原生質破壞而招致細胞死亡。(2)水是新陳代謝過程的反應物質。在光合作用、呼吸作用、有機物的合成和分解的過程中，都必須有水分子參與。(3)水是植物對物質吸收和運輸的溶劑。一般說來，植物不能直接吸收固態的無機物和有機物，這些物質只有溶解在水中才能被植物吸收。同樣，各種物質在植物體內的運輸也必須溶解於水中才能進行。(4)水能保持植物體的固有狀態。細胞含有大量水分，能夠維持細胞的緊張度（即膨脹），使植物體的枝葉挺立，便於充分接受光照和交換氣體，同時也使花朵開放，有利於傳粉。(5)水能維持植物體的正常體溫。水具有很高的汽化熱和比熱，又有較高的導熱性，因此水在植物體內的不斷流動和葉面蒸騰，能夠順利地散發葉片所吸收的熱量，保證植物體即使在炎夏強烈的光照下，也不致被陽光灼傷。2．水影響植物的分布：水在生物圈的分布是不均勻的。有的地區雨最充沛，氣候溼潤；有的地區終年少雨，氣候乾燥，水的多少直接影響植物的分布。在我同，從東到西、從溼潤到乾旱，依次分成三個大的植被區域--溼潤森林區域、半乾旱草原區域和幹早荒漠區域。在溼潤森林區域內，從南到北依次分布著熱帶雨林、亞熱帶常綠闊葉林、溫帶落葉闊葉林和寒溫帶落葉針葉林；在半乾旱草原區域分布著溫帶草原和高寒草甸草原；在乾旱荒漠區域分布著溫帶荒漠和高寒荒漠。

8.1.2 土壤的成分與形成過程

1．土壤的成分：

(1)土壤中的生命——土壤生物：生活在土壤中的各類生物統稱為土壤生物，如動物、植物、細菌、真菌等。

(2)土壤中的非生命物質：空氣、水、無機鹽和有機物等。

2．從巖石到土壤：

從巖石到土壤的形成，是一個長時間多種自然因素共同作用的及其複雜的過程。即存在巖石從大到小的過程和有機物在巖石顆粒的積累過程。(1)風化：自然外力—風力、水流外力、水形成冰產生的外力；熱脹冷縮驟熱驟降使巖石爆裂；植物和動物的作用。(2)植物和動物的屍體和排洩物積累在巖石顆粒間，是土壤腐殖質和有機物的重要來源。(3)土壤的形成目前還在正常進行，土壤形成的速度極其緩慢，所以我們要注意保護耕地。

8.1.3 合理灌溉

1．合理灌溉：灌溉的基本要求是利用最少量的水取得最好的效果。合理灌溉要有一個量化標準。這可以根據土壤容重、土壤有效水分、萎蔫係數、田間持水量來確定。2．灌溉時期：灌溉的基本要求是利用最少量的水取得最好的效果。進行合理灌溉，首先要注意選擇灌溉時期，具體有以下四種方法：(1)根據土壤溼度決定灌溉時期。判斷準確，但不能充分發揮灌溉效益，因為灌溉的真正對象是植物而不是土壤。(2)根據植物水分臨界期事先擬定灌溉方案。但因不同年份的氣象條件不同、不同地塊植物生長不同而常會有所變動。(3)根據灌溉形態指標確定灌溉時期。植物缺水時，幼嫩的莖葉因水分供應不上而發生凋萎，莖顏色轉為暗綠或變紅，生長速度下降。這種方法的優點是灌溉形態指標易觀察，缺點是需要經過多次實踐才能掌握好。(4)依據灌溉生理指標確定灌溉時期。一般地，我們將葉片長勢、細胞液濃度、滲透勢和氣孔開張度作為灌溉的生理指標。3．量化標準：合理灌溉要有一個量化標準。這可以根據土壤容重、土壤有效水分、萎蔫係數、田間持水量來確定。4．灌溉方法：灌溉的方法也很重要。作物的灌溉方法通常採用的是溝渠排灌法。但是近年來，人們又較廣泛地應用了噴灌（sprinkling irrigation）和滴灌（drop irrigation）技術。噴灌技術是利用噴灌設備將水噴到作物的上空呈霧狀，再降落到作物或土壤中。滴灌技術是指在地下或土表裝上管道網絡，讓水分定時定量地流出到作物根系的附近。上述兩種方法都可以更有效地節約和利用水分，同時是作物能及時地得到水分。土壤有效水分最大含量=田間持水量−萎蔫係數例如：在某地1畝（667平方米）土地耕層厚度20釐米，容重1.15克/立方釐米，萎蔫係數為5%，田間持水量25%。由此可知，該地塊的耕層總重量為：6.67×106×20×1.15=1.5×108（克）=150（噸）每畝灌溉定額為：150噸×(25%−5%)=30噸通過明確的量化標準，可以使土壤含水量始終保持在植物能正常生長的範圍內。

8.2 各種各樣的土壤

8.2.1 土壤的結構與植物生長

1．土壤的結構(1)土壤的組成：土壤由礦物質顆粒、腐殖質、水和空氣組成；礦物質顆粒較小，土壤的空隙就較小，於是水和空氣也就少。(2)土壤主要由礦物質顆粒構成（礦物質佔固體部分的95%），礦物質的多少影響土壤結構。礦物質顆粒粗的叫砂粒，細的叫黏粒，介於兩者之間的叫粉砂粒。

土壤顆粒的分類

2．土壤的分類：

根據土壤中砂粒、粉砂粒和黏粒所佔的比例不同，分為砂土類土壤、黏土類土壤、壤土類土壤。(1)砂土類土壤：砂粒多，黏粒少；土壤顆粒較粗。(2)黏土類土壤：黏粒、粉砂多；土壤顆粒較細。(3)壤土類土壤：砂粒、黏粒、粉砂大致相等；土壤質地較均勻。【總結】①通氣性能最強－－砂土類土壤②透水性能最強－－砂土類土壤③保水性能最強－－黏土類土壤

④通氣性能最差－－黏土類土壤

3．土壤的性狀與植物的生長：最適合植物生長的土壤是黏性適度，通氣透水，保水保肥能力強的土壤。(1)砂土類土壤 ：疏鬆，不易黏結，通氣、透水性能強，易乾旱。有機質分解快，易流失。(2)黏土類土壤 ：質地黏重，溼時黏，幹時硬。保水、保肥能力強，通氣、透水性能差。(3)壤土類土壤 ：不太疏鬆，也不太黏。通氣、透水，能保水、保肥，宜於耕種。壤土類土壤最適合大部分植物生長，土壤固體部分（礦物質顆粒和腐殖質）佔土壤總體積的50%，其中有機質佔固體部分的

；水和空氣各佔25%。這樣既通氣、透水，又保水，保肥，能為植物的生長提供充足的水分、空氣和有機質。

8.3 植物的根與物質吸收

8.3.1 根系及其在土壤裡的分布和意義

大多數陸生植物的根在地下分布深而廣，形成龐大的根系，比地上的枝葉系統還發達。可謂「根深葉茂」，「樹大根深」，可見根在植物生長過程中的重要作用。

1．根系：根系是一株植物上所有根的總和由種子的胚根發育而成的根叫主根，主根向土壤深處生長；從主根上生出的根叫側根，主根與側根相連，向土壤四周生長；從莖、葉上生出的根叫不定根；根系是一株植物上所有根的總和。主要由主根和側根組成的根系叫直根系，直根系主根發達，直而粗，側根細小如大豆、蘿蔔的根系；主要由不定根組成的根系叫鬚根系，鬚根系主根不明顯，不定根發達如玉米、小麥的根系。

2．根系在生長過程中，具有向水性。蹲苗、烤田是土壤表層的水分少，利用根的向水性促進根向土壤深處（水分較多）生長；

3．根還具有向土壤肥力高的地方生長的特性即根的向肥性，深層施肥有利於促進根向土壤深處生長；

4．由於重力作用向地的一面生長素濃度高，高濃度生長素對植物根有抑制生長的作用，所以根向近地的一面彎曲生長，使根從地表發芽向下生長，使根的生長具有向地性。

8.3.2 根尖結構與功能特點

根尖結構以及與吸收功能相適應的特點：

1．根尖是指從根的頂端到生有根毛的一段．根尖的結構從頂端向上，一般可以劃分為四個部分：根冠、分生區、伸長區和成熟區。

2．特點

(1)根冠位於根的頂端，屬於保護組織，細胞比較大，排列不夠整齊，像一頂帽子似地套在外面，具有保護作用。

(2)分生區被根冠包圍著，屬於分生組織，細胞很小，細胞壁薄，細胞核大，細胞質濃，具有很強的分裂能力，能夠不斷分裂產生新細胞，向下補充根冠，向上轉化為伸長區。

(3)伸長區在分生區上部，細胞逐漸停止分裂，開始迅速伸長，是根伸長最快的地方，是根深入土層的主要推動力，能夠吸收水分和無機鹽。

(4)成熟區也叫根毛區：在伸長區的上部，細胞停止伸長，並且開始分化，表皮一部分向外突起形成根毛。根吸收水分和無機鹽的主要部位。成熟區及其上部，根內部一部分細胞分化形成導管，能輸導水分和無機鹽。註：①根的不斷生長是伸長區細胞不斷伸長和分生區細胞不斷分裂的結果；②根吸收水分和無機鹽主要是通過根毛區的根毛實現的；③根尖的四部分結構中，出現細胞分化的是根毛區，它的內部形成了導管，表面形成了根毛；④植物的根毛很多，一條根毛就是一個表皮細胞的突起。根毛細胞內液泡大，細胞質少，細胞壁極薄，這些特點都有利於水分和無機鹽進入根毛，所以，根毛區是根吸收水分和無機鹽的主要部位。

8.3.3 根對水和無機鹽的吸收

植物吸收水和無機鹽的主要器官是根。根適於吸水的特點是根尖成熟區生有大量的根毛，大大增加了根與土壤中水接觸的面積，有利於吸水。而且根尖成熟區及其內部一部分細胞分化形成導管，能輸導水分和無機鹽。因此植物根吸收水的主要部位是根尖的成熟區。

8.3.4 植物細胞的吸水、失水

植物細胞的吸水和失水：

1．這主要取決於細胞周圍水溶液的濃度和植物細胞細胞液的濃度的大小，當周圍水溶液的濃度小於細胞液的濃度時，細胞就吸水。

2．當周圍水溶液的濃度大於細胞液的濃度時，細胞就失水。

8.3.5 植株的生長發育所需營養物質：水、無機鹽和有機物

植物的生長需要的營養物質有：水、無機鹽、有機物。

有機物是植物通過光合作用製造的，水和無機鹽是植物通過根從土壤中吸收的。植物的生活需要多種無機鹽，但以含氮的、含磷的、含鉀的無機鹽需要量最大，不同的植物需要的無機鹽的含量和種類都不同，同一植物的不同時期對無機鹽的需要量也不同，所以對植物要做到合理施肥。

8.3.6 無機鹽的類型及其對植物的作用

植物的生長需要多種無機鹽，無機鹽對植物的生長發育起著重要的作用，這些無機鹽包括含氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硼、錳、鋅、鉬等的多種無機鹽，其中植物生活中最多的無機鹽是含氮、磷、鉀的無機鹽。

氮肥作用：促使作物的莖，葉生長茂盛，葉色濃綠；

鉀肥的作用：促使作物生長健壯，莖稈粗硬，增強病蟲害和倒伏的抵抗能力；促進糖分和澱粉的生成；

磷肥的作用：促使作物根系發達，增強抗寒抗旱能力；促進作物提早成熟，穗粒增多，籽粒飽滿。

糞等肥料中含有大量的有機物，其中的微生物可以分解有機物產生水和無機鹽，施肥的目的就是給植物提供生長必需的無機鹽。

8.3.7 合理施肥

1．合理施肥：合理施肥是實現高產、穩產、低成本，環保的一個重要措施。

(1)要做到因土施磷、看地定量；

(2)根據各類作物需肥要求，合理施用；

(3)掌握關鍵、適期施氮；

(4)深施肥料、保肥增效；

(5)有機肥與無機肥配合施用。

2．增產作用：有機肥料養分全，肥效慢；化肥肥分濃，見效快。

(1)特別是有機肥料中含有大量的有機質，經微生物作用，形成腐殖質，能改良土壤結構，使其疏鬆綿軟，透氣良好，這不僅有利於作物根系的生長發育，而且有助於提高土壤保水、保肥能力。

(2)化肥可以供給微生物活動需要的速效養分，加速微生物繁殖和活動，促進有機肥料分解，釋放出大量的二氧化碳和有機酸，這就有利於土壤中難溶性養分的溶解。

因而有機肥料和化肥配合施用，能取長補短、互相調劑，充分發揮這兩種肥料的作用。

8.3.8 無土栽培

1．無土栽培指的是不用土壤，而是依據植物生活所需無機鹽的種類和數量的多少，將無機鹽按照一定的比例配成營養液，用營養液來培養植物。

2．由於根所吸收的水分和無機鹽來自於土壤，而土壤顆粒只是對植物起著固定作用。所以植物可以採取無土栽培的方式即用營養液來培育植物。

3．無土栽培可以更合理的滿足植物對各類無機鹽的需要，具有產量高、不受季節限制、節約水肥、清潔無汙染等優點。

8.4 植物的莖與物質運輸

8.4.1 莖的基本結構和主要功能

雙子葉植物木質莖的基本結構和主要功能。1．莖的分類

按形態分為：直立莖，攀緣莖，匍匐莖，纏繞莖；植物的莖具有背離地面向上生長的特性。

按組成成分：草質莖，木質莖。

2．木質莖的結構：樹皮，木質部，髓。

(1)樹皮：可分為最外層的表皮、韌皮部。

A表皮：細胞排列緊密、細胞間隙比較小，起保護作用。

B韌皮部：由篩管、韌皮纖維和薄壁細胞等組成。莖裡的篩管與根和葉裡的篩管相連通，屬於輸導組織，篩管的功能是運輸有機物，韌皮纖維屬於機械組織，最大的特點就是韌性強。C形成層：在韌皮部和木質部之間，細胞只有2—3層，能分裂產生新細胞，向外形成新的韌皮部，向內形成新的木質部，使得莖能逐漸增粗。(2)木質部：由導管和木纖維組成。A導管：運輸水分和無機鹽，屬於輸導組織。B木纖維：是又細又長的死細胞，細胞壁厚，沒有彈性，有很強的支持力。(3)髓：位於莖的中央，由薄壁細胞構成，有貯存營養的功能。

8.4.2 導管的位置和對水分和無機鹽的運輸

植物體內主要有兩條運輸管道——導管和篩管1．導管是植物體內把根部吸收的水和無機鹽由下而上輸送到植株身體各處的管狀結構。導管是為一串管狀死細胞所組成，只有細胞壁的細胞構成的，而且上下兩個細胞是貫通的；當根毛細胞從土壤中吸收的水分和無機鹽通過一定方式進入根部的導管，然後植物就通過根、莖、葉中的導管把水分和無機鹽運輸到植物體的全身。

2．導管和篩管比較：

特別提醒：單子葉植物的維管束由韌皮部和本質部組成，無形成層，所以莖不能無限加粗；雙子葉植物的維管束由韌皮部、形成層、木質部組成，木本雙子葉植物的莖能不斷加粗。

3．導管和篩管的功能辨析：

水分被植物體吸收，大致需要經歷以下幾個階段：首先，水分從土壤溶液進入根部，通過根毛細胞進入成熟區內部的導管，然後水分進入莖部木質部裡的導管，繼續運輸一直到葉片的木質部；接著，水分從葉脈木質部末端細胞進入氣孔下腔附近的葉肉細胞，通過蒸騰作用散發出去，無機鹽溶解於水中，隨水進入植物體的各個器官中。篩管是另一種運輸管道，它把葉片進行光合作用製造的有機物運輸給（除葉以外）其他器官。

8.4.3 植物體內水分和無機鹽的運輸過程

植物吸收水的主要器官是根，根吸水的主要部位主要是根尖的成熟區，成熟區生有大量的根毛，擴大了根的吸收面積，可以吸收更多水分。水分在莖內的運輸途徑--導管，除莖外，根和葉內也有導管，它們是連接貫通的，根部吸收的水分，就是沿著導管運輸到植株各處的，水中溶解的無機鹽也就「搭著便車」運輸了。

水分在植物體內的運輸路徑是：

土壤中的水分→根毛細胞→表皮內的層層細胞→根內的導管→莖內的導管→葉脈的導管→葉片的導管→葉肉細胞→氣孔→大氣（水蒸氣）。

植物體內主要有兩條運輸管道——導管和篩管

1．篩管是植物體中由上而下輸導有機物的管道，篩管是植物韌皮部內輸導有機養料的管道，由許多管狀活細胞上下連接而成，相鄰兩細胞的橫壁上有許多小孔，稱為「篩孔」，兩細胞的原生質體通過篩孔彼此相通，篩管沒有細胞核，但篩管是活細胞。

2．有機物的運輸：

有機物是在葉中形成的，其中大部分的有機物由韌皮部中的篩管自上而下的運輸到植物體的其他器官中。因此，將植物樹皮環割，會破壞韌皮部中的篩管，使得葉產生的有機物無法向下運輸，影響植物的生長，而有機物積累在環割切口的上端，並產生愈傷組織易形成「節瘤」，切割橡膠樹皮採膠乳，實際上就是切割篩管，讓有機物—膠乳流出來的過程。

3．導管和篩管比較：

特別提醒：單子葉植物的維管束由韌皮部和本質部組成，無形成層，所以莖不能無限加粗；雙子葉植物的維管束由韌皮部、形成層、木質部組成，木本雙子葉植物的莖能不斷加粗。

4．導管和篩管的功能辨析：

水分被植物體吸收，大致需要經歷以下幾個階段：首先，水分從土壤溶液進入根部，通過根毛細胞進入成熟區內部的導管，然後水分進入莖部木質部裡的導管，繼續運輸一直到葉片的木質部；接著，水分從葉脈木質部末端細胞進入氣孔下腔附近的葉肉細胞，通過蒸騰作用散發出去，無機鹽溶解於水中，隨水進入植物體的各個器官中。篩管是另一種運輸管道，它把葉片進行光合作用製造的有機物運輸給（除葉以外）其他器官。

8.4.5 莖進行的營養繁殖

營養繁殖是植物繁殖方式的一種，不通過有性途徑，而是利用營養器官：根、莖、葉等繁殖後代。營養繁殖能夠保持某些栽培物的優良性徵，而且繁殖速度較快。主要有分根，壓條，扦插，嫁接等。1．分根：用於夾竹桃，臘梅等灌木，它們的叢生莖下各自都有根，可以直接把它們分開，成為獨立的植株。這種繁殖方式叫分根。2．壓條：用於桑，夾竹桃等植物，可以選擇樹上較長的枝條，把它彎下來，壓埋在土中的枝條部分長出根後，再把枝條與母體截斷，長成新的植株。這種方式叫壓條。3．扦插：用於月季，柳樹，葡萄等植物，可以剪取植物上帶芽的枝段，插入土中，不久這些枝段就會生根發芽，長成新的植株。扦插是指將枝條剪成小段，插入土中，不定根產生後，芽便可形成新的側枝，於是新植株就產生了。有的植物很容易長根，扦插的成活率很高。有的植物不易長根，可以用植物激素等進行處理，促進生根。4．嫁接：用於橘，桃等果樹，可以將它們的枝或芽接到另一種植物的莖或根上，使兩者的形成層上（莖中具有分生能力的組織）緊貼，不久它們就會長成一體，成為一株新植物。這種繁殖方法叫嫁接。嫁接的原理是植物受傷後，具有愈傷的功能。兩個傷面緊緊貼在一起，其形成層也非常貼近，由於細胞的增生彼此會癒合，於是接穗和砧木的維管組織便連成一個整體。利用嫁接技術，還可以改良品種。

8.5 植物的葉與蒸騰作用

8.5.1 葉片的基本結構及其主要功能

葉片的基本結構及其主要功能1．各組成部分的特性：(1)表皮：為葉片表面的一層初生保護組織，分為上、下表皮，表皮細胞扁平，排列緊密，外壁有一層角質層，保護葉片不受病菌侵害，防止水分散失，通常不含葉綠體；在表皮上分布有氣孔，氣孔由兩個半月形的保衛細胞組成，可以張開或關閉，是植物蒸騰失水的「門戶」，也是氣體交換的「窗口」；保衛細胞控制氣孔開閉。

(2)葉肉：為表皮內的同化薄壁組織，通常有下列兩種。柵欄組織：細胞通常1至數層，長圓柱狀，垂直於表皮細胞，並緊密排列呈柵狀，內含較多的葉綠體。海綿組織：細胞形狀多不規則，內含較少的葉綠體，位於柵欄組織下方，層次不清，排列疏鬆，狀如海綿。(3)葉脈：為貫穿於葉肉間的維管束。2．特別提醒：(1)葉片上面的綠色比下面的深，這是因為接近上表皮的柵欄組織比接近下表皮的海綿組織含葉綠體多。(2)柵欄組織比海綿組織細胞排列緊密，所以自然落下的樹葉大都正面向下。(3)從氣孔進出葉片的氣體主要是水蒸氣、二氧化碳、氧氣。(4)一般陸生植物葉的下表皮上的氣孔比上表皮多。(5)構成氣孔的保衛細胞與表皮細胞的最大區別是：保衛細胞內含有葉綠體。

8.5.2 氣孔的功能結構及開閉原理

氣孔，葉、莖及其他植物器官上皮上許多小的開孔之一，高等陸地植物表皮所特有的結構。狹義上常把保衛細胞之間形成的凸透鏡狀的小孔稱為氣孔。有時也伴有與保衛細胞相鄰的2-4個副衛細胞。把這些細胞包括在內是廣義的氣孔（或氣孔器）。緊接氣孔下面有寬的細胞間隙（氣室）。氣孔在碳同化、呼吸、蒸騰作用等氣體代謝中，成為空氣和水蒸汽的通路，其通過量是由保衛細胞的開閉作用來調節，在生理上具有重要的意義。氣孔通常多存在於植物體的地上部分，尤其是在葉表皮上，在幼莖、花瓣上也可見到，但多數沉水植物則沒有。

1．氣孔的分布

不同植物的葉、同一植物不同的葉、同一片葉的不同部位（包括上、下表皮）都有差異，且受客觀生存環境條件的影響。浮水植物只在上表皮分布，陸生植物葉片的上下表皮都可能有分布，一般陽生植物葉下表皮較多。2．氣孔的類型

雙子葉植物的氣孔有四種類型：

(1)無規則型，保衛細胞周圍無特殊形態分化的副衛細胞；

(2)不等型，保衛細胞周圍有三個副衛細胞圍繞；

(3)平行型，在保衛細胞的外側面有幾個副衛細胞與其長軸平行；

(4)橫列型，一對副衛細胞共同與保衛細胞的長軸成直角。

圍成氣孔間隙的保衛細胞形態上也有差異，大多數植物的保衛細胞呈腎形，近氣孔間隙的壁厚，背氣孔間隙的壁薄；稻、麥等植物的保衛細胞呈啞鈴形，中間部分的壁厚，兩頭的壁薄。

3．氣孔的開閉機理當腎形保衛細胞吸水膨脹時，細胞向外彎曲，氣孔張開，而保衛細胞失水體積縮小時，壁拉直，氣孔關閉；啞鈴形保衛細胞吸水時兩頭膨脹而中間彼此離開，氣孔張開，失水時兩頭體積縮小中間部分合攏，氣孔關閉。可見氣孔運動的原因主要是保衛細胞吸水膨脹引起的。

當氣孔張開時，葉片內的水分吸收熱量變成水蒸氣，經氣孔擴散到外界空氣中。因此，氣孔是植物體蒸騰失水的「門戶」，也是植物體與外界進行氣體交換的「窗口」。氣孔的開閉受葉內水分、光照強度、溫度的影響。一般來說，光照強度越強，氣孔就張開或擴大，蒸騰作用就越強。在晚上，沒有光照，植物的氣孔就閉合或是縮小，植物的蒸騰作用就弱。體內水分和無機鹽的運輸就越慢。 當土壤潮溫時，植物吸水旺盛，保衛細胞吸水時，細胞膨脹，細胞厚度增加，兩細胞分離，氣孔張開；當土壤乾燥時，植物吸水的功能大大下降，保衛細胞失水，細胞收縮，細胞厚度減小，兩細胞併合，氣孔閉合。

8.5.3 綠色植物的蒸騰作用

1．概念：是水分從活的植物體表面（主要是葉子）以水蒸氣的形式散失到大氣中的過程。2．部位：成熟植物的蒸騰部位主要在葉片。葉片蒸騰有兩種方式：一是通過角質層的蒸騰，叫作角質蒸騰；二是通過氣孔的蒸騰，叫作氣孔蒸騰。氣孔蒸騰是植物進行蒸騰作用最主要的方式。

3．過程：土壤中的水分→根毛→根部導管→莖→葉→氣孔→大氣。

4．意義：(1)對植物體自身的意義：①促進根對水分的吸收以及對水分、無機鹽的運輸；②降低植物體的溫度，防止葉片被太陽灼傷。(2)對自然界的意義：①提高空氣溼度；②降低空氣溫度；③增加降水量。5．影響蒸騰作用的環境條件：(1)光照強度：在一定限度內，光照強度越強，蒸騰作用越強。(2)溫度：在一定限度內，蒸騰作用隨溫度的升高而加強。(3)空氣溼度：空氣溼度越大，蒸騰作用越弱；反之越強。(4)空氣流動狀況：空氣流動越快，蒸騰作用越強。6．知識總結：蒸騰作用是植物的一種重要生理功能，它主要由葉片進行，氣孔的張開、閉合控制著蒸騰作用，氣孔的開閉又受環境的影響。蒸騰作用不僅對植物自身有重大意義；對調節氣候、促進生物圈的水循環也有重大作用。

8.5.4 蒸騰作用的意義

蒸騰作用是水分從活的植物體內以水蒸氣的狀態散失到大氣中的過程，植物的蒸騰作用散失的水分約佔植物吸收水的99%。蒸騰作用為大氣提供大量的水蒸氣，增加空氣溼度，降雨量增多，蒸騰作用散失水分，吸收熱量，使氣溫降低，夏天也較涼爽，形成良性循環。蒸騰作用是根吸水的動力，促進了水和無機鹽的運輸，蒸騰作用還能降低溫度。森林地區植物的蒸騰作用非常旺盛，為大氣提供大量的水蒸氣，增加空氣溼度，降雨量增多。

1．對植物體自身的意義：促進根對水分的吸收以及對水分、無機鹽的運輸；降低植物體的溫度，防止葉片被太陽灼傷。2．對自然界的意義：提高空氣溼度；降低空氣溫度；增加降水量。

8.6 保護土壤

8.6.1 土壤汙染與保護

土壤汙染與保護土壤資源的最大威脅來自土壤的汙染和過度開發。

1汙染：廢水和固體廢物的任意排放，農藥、化肥的大量使用，都有可能會導致土壤的化學汙染，從而破壞土壤的結構和性質。另外，某些病菌、寄生蟲和病毒也會對土壤造成生物汙染。

(1)土壤汙染物的種類：物理汙染、化學汙染、生物汙染。(2)土壤汙染主要表現在土壤結構和土壤生態系統受到破壞，從而失去其原有的土壤功能。【思考】會引起土壤汙染的汙染物還有核反應給土壤帶來的輻射性汙染、工業廢氣帶來的化學汙染、重金屬的任意排放。(3)耕地被蠶食、水土流失、土地沙漠化和鹽漬化，都是影響土壤資源的開發和利用。(4)水土流失是全球環境中存在的大問題。我國水土流失相當嚴重。沙漠化現象嚴重，主要在內蒙古、甘肅、寧夏、青海、新疆一帶。我國鹽漬化耕地約為10萬平方千米。

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