华东师大版七年级下册(2025年新版)科学电子课本_2025秋电子课本初中科目-新教材_全部版本•初中科学电子课本_华东师大版

主!!编!钱旭红
副主编!陈!刚
分册主编!张!琦
本册编写人员!袁崇刚!孙!越!何!松!鲍明丽
王运生!吴!敏!陈!波!何桂梅
义务教育教科书
科!学
七年级!下册
责任编辑!高!烨!竺!笑!刘万红
责任校对!时东明
装帧设计!刘怡霖!卢晓红
插图绘制!上海翔绘网络科技有限公司
出版发行!华东师范大学出版社
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印刷者!苏州工业园区美柯乐制版印务有限公司
开!!本!313毫米;0$4#毫米!0$0"
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字!!数!#<<千字
版!!次!#$#<年1月第0版
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书!!号!>?@A431 3 23"$ 2$<" #
审图号!B? !#$#<"$2""号
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出版人!王!焰
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致同学们
同学们:
欢迎你们学习科学,走近科学。
什么是科学? 科学是人类在研究自然现象,
发现自然规律的基础上形成的知识系统,以及在
获得这些知识的认识过程中所运用的方法。同
时,科学为技术与工程提供了理论基础,因此我们
常常也把技术与工程包括在科学之中。
在这套教材里你们将要学习有关物质科学、
生命科学、地球与空间科学、工程与技术等方面的
知识,这只是一个初步的基础,你们还要重视科学
知识的产生过程和科学方法的训练,逐步养成科
学探究的习惯;注重实践能力、创新精神和态度责
任的提升;了解科学知识在生产和生活实践中的
应用以及科学精神为社会提供的价值观念;试着
用学过的科学知识和方法去认识周围的自然现象
和社会现象,提出自己的看法并以科学的态度对
待不同的观点。全面提升科学素养对你们今后的
工作和学习有深远的意义。
本册教材的主题是认识人类周边的物质世
界。学习内容聚焦物质的结构与性质、物质的变
化与化学反应、生命的延续与进化、生物与环境的
相互关系、地球系统、人类活动与环境的关系等核
心概念;学习内容由微观到宏观,从动植物微生物
的生殖与发育开始,逐步过渡到周围的物质水、空
气、阳光、土壤,进而到整个生态系统。通过本册
教材的学习,可以帮助你们认识到周围物质世界
是统一与综合的。
本教材的编写采用探究和叙述相结合的方
式,注重核心概念之间的相互联系,精选典型案
例,创设问题情境,设置了“活动”“学生实验”“思
考与讨论”“工程设计与项目实施”“中国成就”“科
学前沿与应用”“视窗”“科学家”等栏目,以及可用
于课后评价的“练习”“学习小结”“学习运用”等内
容,希望你们喜欢。
习近平总书记十分重视科学教育,强调指出
“要在教育‘双减’中做好科学教育加法,激发青少
年好奇心、想象力、探求欲,培育具备科学家潜质、
愿意献身科学研究事业的青少年群体”。
祝愿你们在科学课程的学习过程中始终保持
对自然的好奇心, 不断追求科学真理, 并取得
成功。
目录
第一章 动物和人的生殖与发育
第一节　　　动物的生殖与发育
 
/
 
2
第二节　　　人的生殖与发育
 
/
 
11
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
第一节　　　开花植物的有性生殖
 
/
 
24
第二节　　　种子的萌发和幼苗的形成
 
/
 
32
第三节　　　植物的无性繁殖
 
/
 
39
第四节　　　微生物的繁殖
 
/
 
43
第三章 水
第一节　　　地球上的水
 
/
 
51
第二节　　　水的三态变化
 
/
 
57
第三节　　　水是常用的溶剂
 
/
 
65
第四节　　　配制溶液
 
/
 
75
第五节　　　水的组成
 
/
 
80
第六节　　　水资源的利用与保护
 
/
 
83
第四章 空气
第一节　　　空气的存在
 
/
 
94
第二节　　　空气的成分
 
/
 
99
第三节　　　氧气
 
/
 
103
第四节　　　二氧化碳
 
/
 
111
第五节　　　保护大气圈
 
/
 
116
第五章 物质的构成
第一节　　　构成物质的微粒
 
/
 
127
第二节　　　元素
 
/
 
133
第三节　　　物质的分类
 
/
 
138
第四节　　　化学式
 
/
 
144
第五节　　　物质的微粒模型及应用
 
/
 
151
第六节　　　物质的密度
 
/
 
158
第六章 阳光
第一节　　　太阳辐射能
 
/
 
171
第二节　　　阳光的传播
 
/
 
176
第三节　　　阳光的组成
 
/
 
181
第七章 土壤
第一节　　　土壤的质地和结构
 
/
 
191
第二节　　　人类活动与土壤
 
/
 
197
第八章 生态系统
第一节　　　种群和群落
 
/
 
206
第二节　　　生态系统
 
/
 
211
第三节　　　生物圈
 
/
 
219
附录
 
/
 
224
后记
 
/
 
225
第一章　动物和人的
生殖与发育
无论是人类还是其他动物,就个体而言,寿命都是
有限的,都会衰老、死亡。但人和动物可以通过生殖产
生与自己相似的子代个体,由此使物种得以延续。通
过生殖繁衍后代,是生物的基本特征之一。
科学 七年级下册
第一节　动物的生殖与发育
  一、
 
动物的生殖方式
动物的种类繁多,生活环境各异,生殖方式也各不相同。
1.
 
动物的生殖方式
动物的生殖分为无性生殖和有性生殖两种方式。无性生殖不经过两性生殖
细胞的结合,由母体直接产生新个体,如水螅通过出芽、草履虫通过分裂产生新个
体。有性生殖需要雄性个体与雌性个体分别提供生殖细胞,两个生殖细胞结合成
为受精卵,由受精卵发育成新个体。大多数动物,尤其是高等动物的生殖是有性
生殖。有性生殖由生物体的生殖系统完成。
图1.1.1 水螅出芽生殖
 
图1.1.2 草履虫分裂生殖
图1.1.3 长颈鹿、大象和猴等动物均为有性生殖
2
第一章 动物和人的生殖与发育
2.
 
动物有性生殖的类型
动物的有性生殖类型主要有卵生和胎生两种,此外有些动物的生殖类型是卵
胎生。
卵生
卵生是指母体以产卵的方式产下受精卵,胚胎发育的整个过程在卵中完成,
营养由卵本身提供的一种生殖方式。胚胎发育成熟后,新个体破卵膜而出。大多
数昆虫、鱼、蛙、蛇、鸟类都是卵生。卵生是动物的一种普遍的生殖方式。
图1.1.4 鸡(鸟类)是卵生动物,通过产卵来繁殖后代
胎生
胎生是指母体直接生下胎儿的一种生殖方式。受精卵的整个胚胎发育过程
在母体内完成,母体为胚胎提供营养良好和温度恒定的发育条件,以及安全的保
护结构,使环境对胚胎的不良影响降至最低。绝大多数哺乳动物的生殖方式都是
胎生,如鼠、牛、虎、兔、马、羊、猴等。
图1.1.5 哺乳动物的胎儿在母体子宫
内发育示意图
 
 
图1.1.6 母狮正在分娩(哺乳动物的胎儿
在母体子宫内发育成熟后,胎儿
通过母体的产道生出)
3
科学 七年级下册
  卵胎生
有些动物,如田螺、某些昆虫、鱼、蛇和蜥蜴等,它们的生殖方式是卵胎生。这
些动物和鸟类一样产卵,只是它们的卵不是产出体外孵化,而是在母体内孵化,母
体产出的是内有胎儿的卵或已破卵膜而出的幼体。卵生与卵胎生的受精卵在胚
胎发育过程中的营养都来自卵自身携带的物质,但卵胎生的胚胎发育可更少受到
外界环境的影响。
视窗
卵生的哺乳动物———鸭嘴兽
图1.1.7 奇特的鸭嘴兽
  鸭嘴兽是现存最原始的哺乳动
物之一,身体结构与爬行动物相似,
是爬行类与哺乳类之间的过渡类型。
繁殖时,雌兽每次产卵两枚,并伏卵
孵化。雌兽没有乳头,孵出的幼兽舔
食母兽腹部乳腺分泌的乳汁。鸭嘴兽既是卵生又哺乳,是低等哺乳类的
代表动物。鸭嘴兽是世界闻名的珍稀动物,分布的地域很窄,仅限于澳大
利亚及其附近的岛屿,现存数量极少。鸭嘴兽在研究哺乳类的起源方面
有着极其重要的科学价值,被认为是证明哺乳类起源于古代爬行类的活
化石。
  二、
 
动物的受精与个体发育
1.
 
动物的受精
受精是精子和卵细胞结合形成受精卵的过程。动物的受精有体外受精和体
内受精两种类型。
体外受精
许多水生无脊椎动物、许多鱼类和两栖动物,它们把精子、卵细胞直接排在水
中,不需亲体参与,精子和卵细胞在水中随机结合完成受精,这就是体外受精。
4
第一章 动物和人的生殖与发育
图1.1.8 暹罗斗鱼狂热的求婚仪式
(雄鱼与雌鱼的求偶行为刺
激精子和卵细胞的释放)
 
图1.1.9 蟾蜍的体外受精(在池塘中,个体较小
的雄性蟾蜍骑在雌性蟾蜍上,刺激其排
卵,然后雄性蟾蜍再将精子排入水中)
体内受精
陆生脊椎动物及小部分鱼类(如鲨鱼)获得了体内受精的能力。雌雄动物通
过生殖器官的结合,雄性动物直接将精子送入雌性动物的生殖道,这一过程称为
交配。这样,受精过程在体内进行,避免了环境的干扰。体内受精需要有复杂、精
致的生殖系统。
(a)
 
陆龟交配
(b)
 
狮子交配
图1.1.10 动物的体内受精
2.
 
动物的个体发育
高等动物的个体发育,是指从受精卵进行细胞分裂开始,直至器官系统形成
和性成熟的整个过程。个体发育一般分为胚胎发育和胚后发育两个阶段。
胚胎发育
胚胎发育指从受精卵发育开始,到幼体脱离卵膜或母体的发育时期。在胚胎
5
科学 七年级下册
发育阶段,受精卵经过分裂和分化,形成各种组织、器官和系统。动物种类不同,
胚胎发育的时间长短也不同。同类动物中,通常卵黄含量较多的,从受精卵到幼
体孵出所需的时间较长,如鸟类中鸽为18天、鸡为20~22天、鸭为26~28天、鹅
为28~33天。
胚后发育
受精卵发育成幼虫或幼体后,从脱离卵膜或母体开始到性成熟为止,这段发
育时期称为胚后发育。根据幼体与成体的形态特点和生活方式的差异程度,胚后
发育分为无变态发育和变态发育。
无变态发育又称直接发育,幼体的形态结构和生活方式与成体相似,不经过
明显的变化,而直接长成成熟的个体,如鸡、兔、猪、牛等。
变态发育又称间接发育,幼体经过形态结构的变化,甚至生活方式的改变,发
育为成体,如蛙、蟾蜍和大多数昆虫。
图1.1.11 蛙的生命周期和胚胎发育过程
在昆虫中,变态发育有两种类型:完全变态发育和不完全变态发育。
有些昆虫,如蚊、蜂、蚕等,卵孵化后,经过幼虫、蛹和成虫各时期,这种变态发
育为完全变态发育。蜚蠊(俗称蟑螂)、蝗虫、蝉等昆虫的发育则是不完全变态发
6
第一章 动物和人的生殖与发育
育。它们从卵孵化至成虫,中间没有明显的蛹期。
图1.1.12 蚕的完全变态发育
  
ᖈᚠᾥ ᚠᾦ
ա
 ᚠ
图1.1.13 蝗虫的不完全变态发育
学生实验
家蚕的饲养观察
实验目的
饲养小动物,观察蚕的生活史,了解蚕的完全变态发育。
实验材料
蚕室(如纸盒、木盒等,需透气、无毒无味)、细木棍、新鲜桑叶。
实验步骤
1.
 
实验准备。
(1)
 
准备一本实验记录本,根据蚕生长过程中的变化,不定期记录蚕
的生长过程。
(2)
 
在附近找到允许采摘桑叶的桑树,或购买新鲜桑叶,确保实验期
间蚕有充足的食物。
2.
 
孵卵。
在春天桑树长出叶后即可开始实验。取粘有数十枚蚕卵的纸(或其他
介质),置于蚕室中,蚕室置于黑暗、温度为20℃~30℃左右、清洁、无异味
的环境中,可用少许棉花盖住蚕卵保温。一周之后,需每日观察是否有幼
蚕孵出。孵出的幼蚕通常为黑色(蚁蚕)。
7
科学 七年级下册
  3.
 
饲养。
幼蚕孵出后,取新鲜嫩桑叶,将叶片剪成3mm 左右宽的叶条,投放到
蚕室(靠近幼蚕)。蚕生长很快,注意观察其颜色变化。蚕略长大后即可
直接投喂整叶。
(1)
 
蜕皮:蚕在生长过程中,要经过4~5次蜕皮,蜕皮时不吃不动,约
12小时左右。
(2)
 
结茧准备:制备简易茧架。当蚕长大后,进入结茧成蛹期,此时蚕
不进食,身体变得光亮微黄,身体呈半透明状。蚕会往边上爬寻找结茧的
地方。可用稻草秆或细木杆做成松散的支架(杆间留有结茧的空间),将
蚕移到茧架上,蚕会自己找到合适的位置结茧。
(3)
 
结茧成蛹:蚕找到合适位置后开始吐丝结茧,结茧后2~3天成
蛹。将茧置于室温干净的环境,等待蚕蛾破茧而出(结茧至出蛾约15天
左右)。
(4)
 
收集蚕卵:蛾出来后,不用喂食,雌蛾腹部较膨大,雄蛾腹部瘦长,
将雌、雄蛾一起放在一张略毛糙的纸上自行交配。交配后不久,雌蛾将在
纸上产卵,卵会粘在纸上,产卵结束后,收集蚕卵储存。
注意事项
1.
 
必须投喂新鲜桑叶,叶片不可过老,不可有水(有水的桑叶会使蚕
拉肚子)。采摘的桑叶存放时间不可太久,若叶片发黄、萎蔫,则不能使用。
2.
 
蚕在生长过程中将进行数次蜕皮,蜕皮时蚕不动,是正常现象,不
要触摸。
3.
 
养蚕过程中,不要用手捉取蚕观看或玩弄。如需要移动蚕的位置,
可用小棒拨动,以免蚕生病。
4.
 
注意蚕室卫生,经常清除粪便,不要让苍蝇、蚊子等害虫进入蚕室。
问题讨论
1.
 
从孵出蚁蚕到结茧,再到出蛾,总共用了多少天? 各阶段分别需多
少天?
8
第一章 动物和人的生殖与发育
  2.
 
你养的蚕共蜕皮多少次? 分别在饲养期间的哪个时间蜕皮?
3.
 
饲养过程中,你遇到过什么问题或困难,是如何解决的?
科学前沿与应用　
动物克隆技术及其应用
1996年7月,在英国的爱丁堡市罗斯林研究所,科学家首次用成年动
物的体细胞培育出克隆羊“多利”(Dolly)。多利羊没有爸爸,其产生过程
如图1.1.14所示。多利羊的诞生,意味着人类可以利用动物的任何一个
组织细胞,像复印文件一样,大量生产出相同的生命体。
图1.1.14 克隆羊“多利”的诞生
人类通过人工遗传操作进行动物无性繁殖的过程叫克隆,这门生物
技术称为克隆技术。克隆技术可以在抢救珍稀濒危动物、扩大良种动物群
体、提供足量试验动物、推进转基因动物研究、攻克遗传性疾病、研制高水
平新药、生产可供人移植的内脏器官等研究中发挥作用。但在应用方面
受到伦理学的限制。
治疗性克隆现已成为新的研究领域。如果一个患者的某种组织或某
个器官坏了,我们可以从他身上健康的细胞中取一个细胞核,将其注入去
掉细胞核的人卵细胞中。通过体外培养组织工程或器官再造工程获得所
需的组织或器官,替代或修补患者的组织或器官,这种技术被称为治疗性
克隆。目前该研究成果已经在骨、心脏等方面进入临床试验和应用。
9
科学 七年级下册
图1.1.15 治疗性克隆示意图
练
习
1.
 
动物的有性生殖主要有    和    两种方式,此外有些
动物是    。
2.
 
受精是    和    结合的过程。动物的受精有    
和    两种类型。
3.
 
动物的个体发育一般分为    和    两个阶段。
4.
 
根据幼体与成体的形态特点和生活方式的差异程度,胚后发育可
以分为    发育和    发育两种类型。
5.
 
有些蛇的生殖方式是卵胎生,生出来的是小蛇。有人认为,这和胎
生类似,你能说明卵胎生和胎生的区别吗?
10
第一章 动物和人的生殖与发育
第二节　人的生殖与发育
我们每个人是怎样来到这个世界上的? 我们出生前是什么样子? 这些问题
似乎有点神秘。实质上,人与其他高等动物类似,生长发育到一定时期,能够通过
生殖产生与自己相似的子女。生殖是通过男性和女性生殖系统的活动来实现的,
包括生殖细胞(精子和卵细胞)的形成、交配和受精过程,以及怀孕期间的胚胎发
育、分娩等重要阶段。
  一、
 
人的生殖系统
男性的主要生殖器官是睾丸,此外还有阴囊、输精管和阴茎等附属性器官,它
们构成男性生殖系统。睾丸的功能是产生精子和分泌雄性激素。
女性的主要生殖器官是卵巢,此外还有输卵管、子宫和阴道等附属性器官,它
们构成女性生殖系统。卵巢的功能是产生卵细胞和分泌雌性激素。
图1.2.1 男性生殖器官
  
图1.2.2 女性生殖器官
11
科学 七年级下册
  二、
 
人的生殖过程
1.
 
受精
图1.2.3 精细胞围绕卵细胞并
试图进入卵细胞
新生命的诞生是从卵细胞和精子的结合开始
的。男性将含精子的精液送入女性阴道后,精子借
助尾巴的摆动向前游动,进入子宫,穿过子宫腔,进
入输卵管;若此时正好有成熟的卵细胞在输卵管中
缓慢向子宫方向移动,与精子相遇时,就被许多精
子包围,最终有一个精子突破卵细胞膜进入细胞
内,形成受精卵。精子与卵细胞结合形成受精卵的
整个过程称为受精。
男性射精一次,精液中大约有2亿~5亿个精子,精子体积很小,大约是卵细
胞的1/180。众多精子包围在卵细胞周围,但只有1个最有活力的精子进入卵细
胞完成受精。受精卵逐渐向子宫腔移行,在移行过程中同时进行细胞分裂,逐渐
发育成胚泡;胚泡进入子宫,最后植入子宫内膜,就好比一粒种子落到了土壤中,这
就是胚泡着床,母亲开始了怀孕过程(图1.2.4)。从此,一个新的生命就开始了发
育、成长的历程。从卵子排出至胚泡形成而后到达子宫,约经历4~5天。
(b)
 
沿输卵管移行的卵细胞
(a)
 
卵细胞在输卵管中受精并缓慢向子宫移行,同时发生细胞分裂,直至胚泡着床,母亲怀孕
图1.2.4 受精至着床示意图
12
第一章 动物和人的生殖与发育
2.
 
胚胎发育
胚泡中的细胞继续分裂和分化,最后形成胚胎(图1.2.5)。
母亲怀孕后8周左右,胚胎发育成胎儿。这时已初具人形,头的大小是整个
胎体的一半,能分辨出眼、耳、鼻、口,四肢已具雏形(图1.2.6)。
图1.2.5 第5周末的胚胎
  
图1.2.6 第8周末,胎儿已初具人形
胎儿生活在半透明的液体———羊水中,通过与脐带连接的胎盘从母体吸取营
养物质和氧;胎儿产生的二氧化碳等废物,也通过胎盘经母体排出体外。人类整
个怀孕期(也称妊娠期)约为40周,即280天左右。怀孕到第40周时,胎儿发育
成熟,头部转向下方,做好了出生的准备。
视窗
胎盘
受精卵在子宫内膜着床后,胚泡外层细胞向子宫内膜伸出数百根树
根一样的触须———绒毛组织(称为绒毛膜),并迅速分支,在血液供应丰富
的子宫内膜牢牢地扎根,和子宫内膜细胞组织相互黏附容纳,不断生长,
最终形成圆盘状的胎盘。所以,胎盘由两部分组成,一部分是胎儿的绒毛
膜,一部分是母体的子宫内膜。
怀孕3个月,整个胎盘完成全部构建,并随着胎儿的生长而逐渐增
大。胎儿足月时,胎盘质量一般可达500g,直径可达20cm,平均厚度
2.5cm。胎盘中央伸出脐带,与胎儿连接。脐带中有丰富的血管,胎儿的血
13
科学 七年级下册
图1.2.7 胎儿通过胎盘与母体进行物
质交换示意图
液通过脐带,再经过胎盘绒毛的渗
透作用,与母体血液进行物质交换。
胎儿通过胎盘从母体的血液
获取营养与氧气,排出废物。胎盘
也是一个屏障,拦下某些可能会伤
害胎儿的物质。但是很多物质是
胎盘无法拦截的,比如酒精以及吸
烟产生的一些有害物质。一些病
毒也可以穿过胎盘,如丙肝病毒、
艾滋病毒、德国麻疹病毒等。所
以,要使胎儿健康,首先要保证孕
妇的健康。
3.
 
分娩
成熟的胎儿连同胎盘通过母体的产道排出体外的过程称为分娩。胎儿一离
开母体,首先要尽快清理口鼻并使其“哇哇”大哭,建立自己的呼吸功能,第一声啼
哭也宣告一个独立的新生命的诞生。自此,新生儿依靠自己的器官生活,与母体
相连的脐带被剪除,只留下“肚脐”这个痕迹。
(a)
 
婴儿头部朝下,
面部转向母亲
(b)
 
子宫颈完全扩张
(c)
 
婴儿露出头部
(d)
 
头部完全露出时,
婴儿做侧向转动
图1.2.8 分娩过程示意图
分娩过程大约需要8~16小时,这期间母亲常常忍受着剧烈的阵痛。婴儿出
生后,还要经历十几年才能长大成人。这期间父母不知还要经历多少个不眠之
夜,操多少心,花费多少精力。这是多么不容易呀!
14
第一章 动物和人的生殖与发育
  三、
 
人体发育各阶段的生理特点
人出生以后,要先后经历婴儿期(0~1岁)、幼儿期(1~3岁)、学龄前期(3~6
岁)、学龄期(6~12岁)、青春期(12~18岁)和成人期(18岁以后)。成人期中
18~25岁为青年期,25~60岁为中年期,60岁以后为老年期。
* 人的发育是一个
持续过程,发育阶段的划分只是根据发育过程中的特点人为划定的,不同个体有
差异。通常从婴儿期至青春期为人的发育期。
1.
 
人体发育各时期特点
婴儿期 婴儿各种感觉和运动能力快速发育。触觉、温度觉、味觉、嗅觉、痛觉
等不断完善,开始分辨声音,追视移动物体,能分辨颜色。逐渐学会坐、爬、站和行走。
幼儿期 幼儿活动能力增强,活动范围大,智力快速发育,从学会说话到能很
好地表达。思维、社交能力发育加快。
学龄前期 学龄前儿童多数进入幼儿园,体格发育处于稳步增长状态,各类
感觉发育完善,具有良好的空间和时间知觉。智能发育加速,理解力增强。能很
好地表达事物、情景等,活动能力强。此时儿童较兴奋、易动、爱喧闹。
学龄期 儿童从小学走向中学的过程。除了体格稳步发育外,随着学习的开
始,智力快速提升,逻辑思维能力增强,逐渐形成审美能力。开始有意志力,初步
具有控制力、忍耐性、坚持性等。
图1.2.9 发育程度曲线
青春期 同学们现在正处在青春期,
这一时期的特点将在本书“四、青春期的发
育”中重点介绍。
2.
 
人体发育曲线
人体的发育过程时快时慢,但是个连续
过程。如图1.2.9所示,身体总体发育速度
从出生(图中a点)至3岁左右(图中b点)较
15
* 本年龄段划分参考人民卫生出版社2018年出版的《人体发育学》,由李林、武丽杰主编。
科学 七年级下册
快,然后趋于平稳,进入青春期(图中c点)又加快,青春期以后再次趋于平稳直至发
育结束。
出生时脑的体积占比就比较大,5岁时脑重已达成人脑重的80%左右。人在
出生时脑内的神经细胞数量已与成人相似,脑的发育只是神经细胞间不断建立联
系,以及细胞个体长大的过程。神经细胞之间的联系构成复杂的神经网络,神经
网络越复杂,人的智力水平越高。多学习、多动脑有利于神经网络的构建,俗话说
“脑子越用越聪明”就是这个道理。
新生儿
3个月
6个月
2岁
图1.2.10 不同年龄的脑组织比较
(图中深色线条为被染色的神经细胞及其纤维)
骨骼和肌肉的发育在于合理运动。只有锻炼才能使我们的骨骼和肌肉强壮
有力、动作敏捷准确,同时有利于其他器官的协调发育。
生殖器官的发育快速而短暂,贯穿整个青春期。生殖器官的良好发育与将来
的生育功能有关,因而在生殖器官发育期间,必须科学对待身体出现的变化,使其
健康发育。
  四、
 
青春期的发育
现在,同学们正在步入人生的重要发育时期———青春期。近年来,你是否感
到身体和性格发生了许多变化? 你是如何对待这些变化的呢?
16
第一章 动物和人的生殖与发育
1.
 
青春期的生理变化
青春期是指性器官开始发育到性器官发育成熟的一段时期,通常的年龄范围
在12~18岁,但由于遗传及环境因素的影响,个体差异较大。
在青春期,身体发育主要表现为身高和体重迅速增长。女孩从9岁开始,基
本进入身高突增阶段,11~12岁达到突增高峰,这时每年身高要增长5~10cm。
男孩身高发育通常比女孩晚两年,一般从12岁左右开始明显长高,在13岁前后
超过女孩,每年可增长7~12cm。男、女孩的体重每年可增加5~6kg,有的可达
8~10kg,体重的增加除了与骨骼的生长有关之外,更与肌肉和脂肪的增长有关。
从青春期开始,生殖器官(即第一性征)逐渐由幼稚型发育为成年型。随着性
激素的分泌,在其作用下出现第二性征:男性喉头突起,音调低沉,长出胡须、阴
毛、腋毛,骨骼肌发达;女性音调高尖,乳房隆起,长出阴毛、腋毛,骨盆宽阔,皮下
脂肪增多。
伴随青春期的形态发育,身体各种生理功能,如脑功能、心肺功能、运动功能
和造血功能等也都明显增强。因此,青春期是一生中身体发育和智力发育的黄金
时期。
进入青春期后,还会出现一些未曾有过的正常生理现象,如男孩出现遗精,女
孩会来月经。
男孩进入青春期后,睾丸及其他附属腺体不断产生精液,精液愈积愈多,精液
囊便有装不下而流出的时候,于是,在睡梦中有时会出现排精现象。这就是遗精。
一般每月有1~2次遗精是正常的,不必担心。如果频繁遗精,如长期每一两天一
次,则对健康不利,应请医生诊治。为防止频繁遗精,应穿宽松的裤子,睡前用温
水洗脚,早睡早起。女孩到了青春期,每月有一个时期由于雌激素分泌减少,致使
子宫内膜组织坏死脱落,血管破裂出血。脱落的组织和血液一同由阴道排出,称
为月经。每次月经持续4~5天左右。在月经期间,有时会出现轻微腹痛、腰酸等
不适,这些都是正常的生理现象。
女性从青春期起至生殖机能停止(约45~50岁),卵巢和附属生殖器在结构
和功能上表现出有规律的周期性变化。这种周期性变化称为生殖周期。其中最
突出的表现就是每月(平均为28天)从阴道排血(月经)一次,因此,生殖周期又称
为月经周期。
17
科学 七年级下册
　　思考与讨论
表1.2.1为科学家通过调查、统计和分析,归纳出的青春期各项发育指标的
出现顺序。请仔细阅读,并讨论表后的问题。
表1.2.1 青春期各项发育指标的出现顺序
年龄
女孩
男孩
8~9
身高开始突增
10~11
乳房开始发育,身高突增高峰,出
现阴毛
身高开始突增,睾丸增大,阴茎开始增大
增长
12
乳房继续增大
身高突增高峰,出现喉结
13
出现月经初潮,出现腋毛
出现阴毛,睾丸、阴茎继续增大
14
乳房显著增大
变声,出现腋毛
15
脂肪积累增多,体态丰满,臀部
变圆
首次遗精,出现胡须
16
月经规则
阴茎、睾丸已达成人大小
17~18
骨骺愈合,身高生长基本停止
体毛接近成人水平
19岁以后
骨骺愈合,身高生长基本停止
  1.
 
对照表中所列的各项指标,你的青春期发育状况是否与统计结果相符?
2.
 
男孩在变声期间,应该注意什么?
视窗
生长激素与身高
人的个子高矮与发育时期生长激素的分泌水平密切相关,生长激素分
泌不足会影响长高。除了遗传因素外,还有哪些因素会影响生长激素的分
泌呢?
1.
 
充足的睡眠有利于生长激素分泌。生长激素的分泌高峰主要出现
在晚上睡眠时,因此熬夜会严重影响其分泌。
18
第一章 动物和人的生殖与发育
  2.
 
高血糖是抑制生长激素分泌的重要因素。平时过多食用甜食,尤
其是临睡前吃甜食会抑制生长激素的分泌。
3.
 
蛋白质类食品促进生长激素的分泌。血液中的氨基酸含量上升可
促进生长激素的分泌,所以生长发育时期适当增加蛋白质类食品有利于
生长激素分泌。
4.
 
适当运动、心情愉快有利于生长激素的分泌和高效发挥作用。
2.
 
青春期的心理变化
青春期是生理和心理发生剧烈变化的时期,两性在性格行为上(即第三性征)
会出现明显的差异。
由于青春期的生理与智力均发展较快,特别是观察、记忆、思维、创造等能力
明显提高,而心理发展则相对迟缓,因此易产生心理和生理发展的不平衡。表现
为情绪多变,波动较大,出现寂寞与孤独、焦虑与不安、苦闷与抑郁等状态,易被激
怒,好憧憬未来,且富于幻想。
如有上述情况可从以下方面调节自己:
正确认识自我 人生来就有自我观,随着知识的丰富、认知的提高、社交面的
扩展,要认识到自己是整个社会的一员,要从自我的个人价值观过渡到社会价值
观。要胸怀理想与抱负,有担负起社会责任的意识,有“国家兴亡,匹夫有责”的责
任感。
乐观处事 成长过程中经常会碰到不顺心的事,这时要向前看,要有“天生我
材必有用”的自信,相信明天会更好,相信自己的将来一定能活出精彩。遇到任何
事情,充分发挥自己的能力,迎难而上,要有“路虽远行则将至,事虽难做则必成”
的信心。
控制情绪 青春期情绪波动大,这与神经系统、内分泌系统在发育过程中的
变化有关。我们要学会遇事冷静,控制情绪,尤其要避免因情绪失控“一失足成千
古恨”。
积极参加社会活动 积极参加社会活动有利于自身的心理健康。我们应在
各种活动中,在人与人的交流、互助、互学、互尊、互辩、团结、共勉等过程中逐渐成
19
科学 七年级下册
长为一个适应社会生活的人,获得健康的心理。
正确理解和对待异性 在青春期,随着性器官的发育和性功能的成熟,性意
识逐渐增强,对异性由初期的疏远,到开始出现朦胧的依恋或暗恋,这是每个人都
会经历的正常心理变化。喜欢别人和被人喜欢都很正常,我们不必恐惧,但也不
可沉溺于这种情感。这个时期正是我们长身体、学知识、增才干、树理想、塑品格
的关键时期,因此应把精力用在好好学习、积极参加各种社会实践上,为将来的人
生打下坚实的基础。
练
习
1.
 
男性生殖系统的主要器官是位于阴囊内的    ,它的主要功
能是产生    和分泌    激素。
2.
 
在女性生殖系统中,产生卵细胞和分泌雌激素的器官是    。
3.
 
精细胞和卵细胞结合(受精)的场所是    。
4.
 
胎儿发育所在的器官是    ,胎儿通过    与母体进行
物质交换。
20
　本章学到了什么　
学习小结
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学习收获
科学观念:通过学习人与动物的生殖方式和发育过程,了解动物生命系统延
续的基本过程,形成了科学的生命观念。
科学思维:通过学习动物和人有性生殖和发育过程,以及不同发育阶段的特
征,了解动物新生命的诞生过程本质相似性的一面,初步学会基于各种现象分析
事物本质的科学思维。
探究实践:通过对蚕变态发育的研究,锻炼通过观察、实验等方法收集实验现
21
象和数据,并分析数据、总结结论、解决问题的能力。
态度责任:通过对青春期的生理和心理变化的学习,建立客观认真、求真务实
对待青春期的科学态度,明白健康成长也是一种社会责任。
学习运用
1.
 
克隆技术逐渐走进我们的生活,你对克隆技术的应用有哪些了解?
2.
 
青春期会出现哪些生理和心理变化,应该如何保持青春期的生理和心理
健康?
3.
 
观察蛙(或蟾蜍)的变态发育。
(1)
 
4~5月份,在老师或家长的带领下,从小河边、池塘或稻田里捞取蛙(或
蟾蜍)的受精卵。
(2)
 
把受精卵放在玻璃缸的水中(自来水需事先放置1~2天),水中放一些水
草。玻璃缸放在温暖的室内。
(3)
 
每天仔细观察受精卵的变化,直到小蝌蚪孵出。每天喂食少量水藻、鱼
虫等饵料。
(4)
 
每两天观察一次蝌蚪的发育和变态,在下表中记录观察结果。活动结束
后,将动物放回原来的小河、池塘或稻田中。
蝌蚪发育与变态的观察记录表
日期
体长
体色变化
形态变化
  请同学们想一想:
(1)
 
蛙(或蟾蜍)在变态发育过程中,外形先后发生了哪些变化?
(2)
 
蝌蚪的外鳃有什么作用?
22
第二章　植物和微生物的
繁殖与发育
进入繁殖季节的牵牛花就像一个神奇的钟:凌晨
3 时,它的花蕾就开始渐渐开放,至清晨4 时30 分已
全部绽放,迎接昆虫的到访。昆虫在采集花蜜的同时,
也帮助牵牛花传粉。中午过后,牵牛的花瓣凋谢了,但
在它的内部,受精作用已经完成。几天后,牵牛花的基
部逐渐膨大,长成果实,结出种子……新的生命诞生
了,遗传信息从亲代向子代的传递由此得以实现。
科学 七年级下册
第一节　开花植物的有性生殖
植物通过精细胞和卵细胞结合形成受精卵并发育成新个体的繁殖方式称为
有性生殖。被子植物开花,由花中的精细胞和卵细胞结合发育成种子,种子在适
宜条件下萌发,会长成新的植物体。因此,被子植物的开花结籽是有性生殖。
  一、
 
花是生殖器官
被子植物主要通过种子来繁衍后代。种子在适宜条件下萌发,会长成新的植
物体。而种子,则是由花中产生的精细胞和卵细胞结合以后形成的。因此,种子
植物新生命的诞生是在花中发生的。
如图2.1.1,桃花的最外层是由5个绿色的萼片组成的花萼,花萼里面是5个
粉红色的花瓣,一朵花的所有花瓣总称为花冠,花瓣里面就是雄蕊和雌蕊。雄蕊
顶端膨大的结构是花药,花药里有黄色的花粉,花粉里有雄性生殖细胞(精细胞);
花药下面细长的柄是花丝。雌蕊顶部稍稍膨大的结构是柱头,柱头下面细长的结
构是花柱,最下面粗大的部分是子房,子房里长着包含卵细胞的胚珠。雌蕊、雄
蕊、花瓣和花萼都着生在花托上。花托下面是短小的花柄。桃花通过花柄生长在
枝条上。
图2.1.1 桃花解剖图
图2.1.2 小麦花解剖图
24
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
  有些植物的花缺乏鲜艳的颜色,如小麦、水稻。如图2.1.2,每朵小麦花的外面
有内外两个硬壳,外壳叫外稃,一般有刺状的芒;内壳叫内稃。在外稃和内稃的基部
各有一枚浆片。剥掉外稃和内稃,就露出了3枚雄蕊和1枚雌蕊。雄蕊也由花药和
花丝组成;雌蕊的柱头呈羽毛状,柱头下面是膨大的子房,子房里面着生1个胚珠。
桃花和小麦花的结构及功能可以归纳如表2.1.1。
表2.1.1 桃花和小麦花的结构及功能比较
结构
功能
桃花
小麦花
苞片
保护内部的花器官
花发育早期,包在花芽外,多个1个外稃+1个内稃
花被
保护花的内部结构
5个花萼+5个花瓣
2枚浆片
雄蕊
产生花粉(精细胞)
数个花药+数个花丝
3个花药+3个花丝
雌蕊
柱头
接受花粉
有
有
花柱
支持柱头
有
无
子房
内生胚珠(卵细胞)
2个胚珠(其中1个胚珠在发
育过程中败育)
1个胚珠
  总之,花的根本任务是产生精细胞和卵细胞,并提供它们结合的场所,最后产
生种子。在花的基本结构中,雄蕊和雌蕊是植物进行有性生殖的主要部分。有的
花仅具有雄蕊或仅具有雌蕊,这类花被称为单性花。雌蕊和雄蕊都发育完整的花
则被称为两性花。
视窗
单生花和花序
有些植物,如桃、丝瓜、荷花、牡丹等,每朵花都是单独长在茎上的,这
样的花称为单生花。大多数植物的花则是按照一定的顺序着生在花轴上
的,这样的一簇花称为花序。
由许多朵花组成花序有利于传送花粉,可以多结果实和种子。油菜、
白菜、萝卜的花序有一个细长的花轴,花轴上每朵花的花柄长成以后都一
样长,这样的花序称为总状花序。其他常见的花序还有头状花序(向日葵、
25
科学 七年级下册
蒲公英等),伞形花序(葱、天竺葵等),复总状花序(水稻、丁香等),穗状花
序(车前等),复穗状花序(小麦等)等。
图2.1.3 油菜的总状花序
      
图2.1.4 向日葵的头状花序
  二、
 
开花和传粉
当你观察某种植物的花枝时,会发现有的花含苞待放而有的花已经开放。开
花的最初阶段是花蕾,此时花萼最先发育好,把花的其他部分包裹在内。当花的
其他部分发育成熟,花瓣(花冠)会突破花萼展开,雌蕊和雄蕊也显露出来,这就是
通常说的开花。
图2.1.5 蜜蜂采蜜的同时帮助梨花授粉
我们经常看到蜜蜂等昆虫在花丛
中飞舞。它们是被花朵分泌的花蜜、芳
香的味道或鲜艳的色彩吸引而来的。
昆虫在花上爬来爬去采蜜或觅食的时
候,花粉就沾在了昆虫身上。昆虫从一
朵花飞到另一朵花,花粉就随着它落到
了另一朵花的柱头上。这类依靠昆虫
传粉的花被称为虫媒花。桃、梨、苹果、
油菜、向日葵等都是虫媒花。小麦和水
26
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
稻的花没有艳丽的颜色,芳香的味道,更没有美味的花蜜。它们借助风的力量,风
会把花粉吹到柱头上,从而完成传粉。这类依靠风力完成传粉受精的花被称为风
媒花。像虫媒花、风媒花这样依靠外力将花粉传到另一朵花柱头上的传粉方式被
称为异花传粉。
图2.1.6 豌豆花和番茄花可以自花传粉
豌豆花的雄蕊紧紧地包裹着雌蕊。
在花将要开放时,剥开它的花冠,可以看
到沾满黄色花粉的柱头。像这种花粉落
在同一朵花的柱头上的传粉方式称为自
花传粉。豌豆、小麦、水稻、高粱、番茄等
都是自花传粉的植物。
学生实验
观察和解剖花
实验目的
观察和解剖花,认识花的基本结构。
实验材料
百合花、豌豆花、镊子、白纸、刀片、放大镜。
实验步骤
1.
 
观察百合花。
(1)
 
手持一朵百合花,观察其由哪几部分组成。百合的萼片与花瓣几
乎一样,因此统称为花被。
(2)
 
左手持花朵,右手用镊子从百合花的最外层开始剥离花的各部
分,并将它们放在白纸上,然后对照图2.1.1,将观察的结果记录在表
2.1.2中。
表2.1.2 百合花的结构
结构名称
数量
27
科学 七年级下册
  (3)
 
仔细观察雄蕊的结构,并用镊子夹开一个花药,用放大镜观察,花
药里有    。
(4)
 
仔细观察雌蕊的结构,然后用刀片小心地将子房纵切,并放在白
纸上用放大镜观察。看到子房内有            。
(5)
 
在下面的方框内填上观察到的花蕊结构。
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2.
 
观察豌豆花。
(1)
 
手持一朵豌豆花,观察它与百合花的不同之处。
(2)
 
左手持花朵,右手用镊子从豌豆花的花冠最外层开始剥离花的各
部分,并将它们放在白纸上,将观察的结果记录在表2.1.3中。
表2.1.3 豌豆花的结构
结构名称
数量
  (3)
 
豌豆花最外面的花萼愈合长成桶状(萼筒),当花瓣和雄蕊都摘下
以后,可以看到长在萼筒里的雄蕊和雌蕊。其中9条雄蕊花丝愈合成
片,包着雌蕊。雌蕊基部的子房是    形状的。
问题讨论
豌豆花是自花传粉的。豌豆花的哪些特征可能与它自花传粉的特性
有关。
28
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
  三、
 
果实、种子的形成
在吃桃子的时候,你会发现剥去皮的桃会露出散发香甜味道的果肉,里面还
有个硬的扁圆形的核,内有种子。那么,桃花是怎样变成果实和种子的呢?
花粉落到柱头后,会萌发出花粉管,通向胚珠。花粉管中的精细胞进入胚珠,
与胚珠里的卵细胞结合形成受精卵。受精完成后,花的各部分会发生变化。其
中,受精卵发育成胚,珠被发育成种皮,胚珠发育成种子,子房发育成果实,子房壁
发育成果皮。
图2.1.7 受精示意图及受精后花的各部分的变化
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29
科学 七年级下册
  由此可见,在绝大部分情况中,受精完成后,只有子房继续发育,最终成为果
实。果实包括果皮和种子。想一想:为什么有的植物的果实只有一粒种子,有的
则有多粒种子?
活动
解剖果实
切开一个桃子(或李、杏),观察果实可以被分成几个部分,尝试自己
命名各个部分。
剥开一个大豆豆荚,观察豆荚由几部分组成,尝试为各部分结构
命名。
视窗
各种各样的果实
果实分为两大类:果实成熟以后,果皮肥厚多肉的,称为肉果;果皮干
燥的,称为干果。肉果又分为核果(如桃、李、杏等)、浆果(如葡萄、番茄、
西瓜等)、梨果(如梨、苹果等)。干果又分为裂果和闭果,裂果里有荚果
(如大豆、绿豆、豌豆等)和角果(如油菜、萝卜等),闭果里有坚果(如榛子、
栗子、核桃等)和颖果(如小麦、水稻、玉米等)。
(a)
 
李(核果)
(b)
 
葡萄(浆果)
(c)
 
苹果(梨果)
图2.1.8 肉果
(a)
 
大豆(荚果)
(b)
 
榛子(坚果)
图2.1.9 干果
30
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
  多种多样的果实,有利于果实内的种子以多种方式传播,使被子植物在地球
上分布广泛。
练
习
1.
 
找一找你生活中还有哪些花,分辨它们的雌蕊、雄蕊、花萼和花瓣。
尝试画出花的结构,并进行标注。
2.
 
看一看家里的厨房中,有哪些物品来源于植物? 它们分别来自植
物的哪些部分?
31
科学 七年级下册
第二节　种子的萌发和幼苗的形成
一粒很小的种子,有的长成一株柔弱的小草,有的竟能长成一棵参天大树。
种子的内部是什么样的? 一粒种子又是怎么长成一株植物的呢?
  一、
 
种子的结构
尽管各种植物种子的形状、大小、颜色各不相同,但它们的结构却是大致相同
的。它们的外部都具有起保护作用的种皮,未来发育成新植物的胚,单子叶植物
还具有储存养分的胚乳。胚的上部是胚芽,未来发育成茎和叶;胚的中部是胚轴,
未来发育成连接茎和根的部位;胚的下部是胚根,未来发育成根。胚芽、胚轴和胚
根被一片或两片子叶包围。
观察大豆(双子叶植物)和玉米(单子叶植物)种子的外形和结构,比较它们的
异同。
图2.2.1 大豆种子的外形和结构
  
图2.2.2 玉米种子的外形和结构
表2.2.1 大豆种子和玉米种子的比较
名称
大豆种子
玉米种子
果皮
无
种皮
坚韧,保护种子的内部结构。种皮上
有种脐和种孔
果皮和种皮紧密结合,结构坚韧,保护种
子的内部结构
胚芽
两片幼叶分离,结构清楚明显
1片,包裹在胚芽鞘中,结构不容易观察
胚轴
相对较长,明显
相对较短,不明显
32
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
续 表
名称
大豆种子
玉米种子
胚根
清楚,明显
短小,被胚芽鞘包裹,结构不容易观察
子叶
两片,肥厚,贮藏营养物质。萌发时
包裹在胚芽外,保护胚芽
一片,薄。种子萌发时包裹在胚芽外,保
护胚芽。
胚乳
无
发达,贮藏有淀粉等营养物质
  无论是双子叶植物还是单子叶植物,种子中的胚芽、胚轴、胚根、子叶构成一
个整体,称为胚。胚是新植物的幼体,是种子中最重要的结构。
作为新植物的起点,种子决定了未来植物的绝大部分性状。因此,种子的特
性和质量与农作物的产量和质量息息相关。育种和制种对于保障国家粮食安全
和重要农产品有效供给的意义是决定性的。
科学家　
袁隆平———“杂交水稻之父”
图2.2.3 袁隆平
  袁隆平(1930—2021)是我国
杂交水稻研究的开创者,也是世界
上第一个成功利用水稻杂种优势
的科学家。他长期致力于促进杂
交水稻技术创新,并将其推广至全
世界。他发明了“三系法”籼型杂
交水稻,成功研究出“二系法”杂交
水稻,创建了超级杂交稻技术体
系,使中国杂交水稻研究始终居世界领先水平。截至2017年,杂交水稻在
中国已累计推广超90亿亩,共增产稻谷6000多亿公斤。袁隆平多次赴印
度、越南等国,传授杂交水稻技术以帮助当地克服粮食短缺和饥饿问题。他
的研究,为中国粮食安全、农业科学发展和世界粮食供给作出杰出贡献。
袁隆平于1995年当选中国工程院院士,2006年当选美国国家科学院
外籍院士,获得国家颁发的“共和国勋章”,被誉为“杂交水稻之父”。
33
科学 七年级下册
学生实验
观察和解剖蚕豆果荚和玉米穗
实验目的
认识蚕豆和玉米果实及种子的结构。
实验材料
蚕豆荚、玉米穗、放大镜、镊子、刀片、碘液(或稀释的碘酒,碘液中的
碘遇到淀粉后会产生蓝色物质)。
实验步骤
1.
 
观察蚕豆的果荚。
(1)
 
取一个蚕豆荚观察它的形状。其中一端有柄,是着生在蚕豆秧苗
上的结构。
(2)
 
用刀片在侧面沿纵向划开豆荚。豆荚被剖成两瓣,里面长着几粒
蚕豆。蚕豆是荚果。革质的果荚保护着尚未完全成熟的青色的蚕豆。
2.
 
观察蚕豆的种子。
(1)
 
从蚕豆荚里取下一粒蚕豆,观察它的外形及种皮上的结构。在较
平一侧的种皮上有黑色的    ,在其侧面有微小的    。
(2)
 
剥去种皮,分开并合着的两片子叶,可见两片子叶并合处有胚芽。
胚由子叶、    、    和    组成,它们的形态各有什么特点?
3.
 
观察和解剖玉米穗(玉米果实的聚合体)。
(1)
 
取一穗玉米,逐层剥除外面的多层苞片,露出里面的玉米粒。
(2)
 
一穗玉米上有很多相互独立的玉米粒,因此玉米穗是由玉米的雌
花序发育而来的。每一粒玉米粒就是一朵玉米雌花结的果实。可以看到有
很多玉米须连接在一粒粒玉米粒上,玉米须是雌蕊的花柱和柱头。玉米的
雄花序位于玉米的顶部,花粉落在苞片外的玉米须上,就实现了受精。
4.
 
观察和解剖玉米种子。
(1)
 
小心从玉米穗上取一粒完整的玉米,观察它的外形,然后用镊子从
胚处撕开外皮,可见外皮是不容易分开的两层结构:外层较厚,是    ;
内层较薄,是    。
34
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
  (2)
 
将玉米籽粒平放在纸上,用刀从它中央纵向剖开。
(3)
 
在剖面上滴一滴碘液,再用放大镜观察。染成蓝色的结构是  
  ,贮藏有    。未被染成蓝色的结构是果皮和种皮,以及   
 、    、    和    ,它们的形态各有什么特点?
5.
 
分别比较蚕豆和玉米的果实和种子的相同点和不同点,完成表
2.2.2和表2.2.3。
表2.2.2 比较蚕豆果实和玉米果实的异同
相同点
不同点
蚕豆果实
玉米果实
表2.2.3 比较蚕豆种子和玉米种子的异同
相同点
不同点
蚕豆种子
玉米种子
  二、
 
种子的萌发和幼苗的生长
我们已经知道,种子里含有植物的幼体。我们要提供什么条件,才能使幼体
生长和发育,成为一株植物呢?
学生实验
探究种子萌发的条件
实验目的
了解种子萌发所需的环境条件。
35
科学 七年级下册
实验材料
种子(绿豆,油菜等)、2只500mL的烧杯(或透明的玻璃瓶、塑料瓶)、
铁丝、脱脂棉、水、带冷藏室的冰箱。
实验步骤
图2.2.4 探究种子萌发条件的实验设计
1.
 
从所准备的种子中挑
选饱满、无病虫害,且大小一
致的种子若干进行实验。
2.
 
折弯铁丝制成2只如
图2.2.4所示的可以放置种
子的挂钩。挂钩放种子的小
圈差不多为3粒种子大小。
挂钩小圈处放一薄层脱脂棉。
3.
 
在挂钩的2个小圆圈中各放3粒种子,然后挂在烧杯壁上,并在杯
底放3粒种子。
4.
 
将一个烧杯放在20℃环境中,另一个放在冰箱冷藏室(4℃),3~5
天后观察实验结果。
5.
 
将实验结果记录在表2.2.4中。
表2.2.4 种子萌发情况记录表
温度条件
种子位置
萌发情况
空气条件
水分条件
20℃
A
B
C
4℃
A
B
C
  结论:
 。
36
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
问题讨论
1.
 
选种是为了满足种子萌发的哪些条件?
2.
 
尝试设计另外一个实验方案,探究种子萌发是否需要光照。
大量实验表明,在种子具有活力的前提下,在同时满足氧气、水分和适宜的温
度等条件时,种子才能发芽。种子萌发的过程是:种子吸水后,体积胀大,胚开始
生长,胚根发育成根;胚芽发育成茎和叶,并伸出土面,长成幼苗。
在幼苗的地上部分,叶着生在茎上,茎的顶端是芽。芽像胚芽一样不断分化
生长,向侧面长出新的叶,向下长出新的茎。在叶的叶腋处往往具有腋芽。腋芽
与茎的顶芽一样,会长成带有叶片的新的枝条。
图2.2.5 玉米(左)和大豆(右)种子的萌发和幼苗的形成
科学前沿与应用　
工厂化育苗
图2.2.6 工厂化育苗
  工厂化育苗是按照植物种子发芽
和幼苗生长的规律,利用人工设施,充
分采用科学化、标准化的技术措施,使
植物幼苗生产达到快速、优质、高效、
成批而又稳定的育苗方式,是保证农
业高质量、高产量、低消耗的重要手
段,是当前及未来农业发展的重要增长点。
37
科学 七年级下册
幼苗形成后,植物体的营养器官不断生长,植株长高长大,逐渐进入开花阶
段。不同的植物从种子萌发到开花所经历的时间是不同的。番茄、水稻、玉米、黄
瓜、凤仙花等一年生植物,是当年播种,当年开花结果;冬小麦、萝卜、油菜等二年
生植物,在秋季播种,第二年春、夏季开花结果;桃、苹果、杨、柳等多年生植物(树
木)的幼苗期则很长,需要生长几年才能开花、结果(此后,每年都能开花、结果)。
图2.2.7 番茄的一生
练
习
1.
 
如果种子在萌发前种皮破损,会导致什么结果?
2.
 
大豆种子的子叶和玉米种子的胚乳有什么共同功能?
3.
 
下列植物中,需要经过多年生长才能开花的是(  )。
A.
 
冬小麦、黄瓜
B.
 
桃、苹果
C.
 
苹果、玉米
D.
 
萝卜、梨
38
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
第三节　植物的无性繁殖
  一、
 
营养繁殖
春天,当我们把一根柳枝或杨树枝条插入土壤中,不久即可见埋在土壤中长
叶柄的地方(节)长出了不定根,地上的枝条长出了新叶,成为一个完整的新植株。
像这种利用营养器官茎、根、叶进行繁殖的方式,称为植物的营养繁殖。营养繁殖
过程中没有受精,所以是一种无性繁殖。
1.
 
扦插
人们繁殖花卉、果树和树木时,常剪取植株上的部分茎、叶、根等,将这些部位
的基部或全部埋入条件合适的土壤中、或浸泡在水里,一段时间后根和芽会分别
生长出来,这些剪取的部分就可以成为独立的新植株栽种了。这种营养繁殖方法
叫扦插。根据所剪取的组织不同,扦插可分为茎插、叶插和根插。
活动
扦插
图2.3.1 仙人掌的扦插繁殖
  截取月季、石榴、柳树等植物
的顶部嫩枝,去掉多数叶片,只保
留芽和少量幼叶;或取燕子掌、碰
碰香、仙人掌、落地生根等栽培植
物的叶片和短枝。将它们插入疏
松湿润的土壤中,并遮阴,有条件
的话可用透明塑料薄膜覆盖保
湿。观察所种植枝条和叶的变化
并做好记录。
39
科学 七年级下册
讨论
根据扦插活动中成功的案例,说明新生的根和芽都是从哪些部位长
出的,总结扦插成功的经验。
2.
 
嫁接
在我国古代,人们用种子繁殖梨树时发现:一只梨果大约有十几颗种子,其中
只有两三颗种子长大后结出的果实是大而甜的梨;其余种子长大后只能结出小小
的杜梨,无法食用。人们通过不断地实践与经验积累,摸索出嫁接的技术,发现这
是繁殖梨树的最好办法。
图2.3.2 嫁接繁殖
嫁接是把一个植物体上的芽或枝,接到另一个
植物体上,并使它们长在一起,成为一个完整植物
体的技术。接上去的部分称为接穗,被接的植物体
称为砧木。繁殖梨树时,人们用大而甜的梨树枝作
为上部的接穗,果小的杜梨树干作为基部的砧木,
把它们嫁接在一起。嫁接好的植物结出的果实都
是大而甜的梨。
嫁接后的接穗长出的新器官(如枝、叶、花和果
实)保留了原有植物的性状,并可以使果树提前开
花,是果树栽培常用的技术。茄果类和瓜类蔬菜的
种植也常常采用嫁接技术。蔬菜嫁接是将具有优
良性状的蔬菜幼苗或嫩芽接穗,与抗病性强、根系
发达的近缘种的砧木嫁接在一起。这样可以减少新植株的病害,提高其对肥水的
利用率,增加产量,改善果实品质,大大减少育种、育苗和种植成本。蔬菜嫁接技
术是重要的无公害、增产、节能的蔬菜栽培手段。
3.
 
贮藏组织繁殖
在春天,把红薯切成小块,每块带1~2个芽眼,然后种在土壤中。农民常用
40
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
这种方法种植红薯、马铃薯和姜。
除用块茎、块根繁殖外,还可以用荸荠、慈菇、芋的球茎,大蒜鳞茎上的侧芽
(蒜瓣)进行营养繁殖。
活动
用块根繁殖水培红薯
图2.3.3 水培红薯
  将一个红薯切下一部分,在周
围插上几根牙签放入装水的容器
内,使红薯有一部分露出水面。注
意经常加水,保持湿润。经过一段
时间后,红薯就开始长芽,并长出不
定根,成为完整的新植株。如果使
用的容器大一些,植株会长得高一
些,可以移栽到土里,正常生长,根
部会结出新红薯。
营养繁殖能够保持栽培植物的优良性状,而且繁殖速度很快,已被广泛用于
花卉、蔬菜和果树的栽培中。
视窗
植物组织培养
植物组织培养是利用植物叶、茎、花的组织或细胞,在无菌的条件
下,接种在含有无机盐、蔗糖和生长物质的特定培养基中,生长成完整植
株的技术。植物组织培养也是一种无性繁殖方法。该技术已广泛用于
园艺和农业中植物的繁殖和生产,具有繁殖速度快和质量稳定的优点。
例如用于防治心血管疾病的名贵中药材徐长卿的生产,只需用几粒种子
发芽长成的幼苗,通过组织培养一年内可繁殖出数万株试管苗供大田
栽培。
41
科学 七年级下册
  二、
 
孢子繁殖
苔藓,蕨类和藻类植物不能开花,而是通过产生大量孢子进行繁殖,被统称为
孢子植物。以苔藓植物为例:在一定条件下,苔藓上会长出精细胞器和颈卵器,分
别产生精细胞和卵细胞。精细胞与卵细胞结合形成受精卵(合子)。受精卵会发
育成一个具有长柄的囊状结构,这个结构被称为孢蒴。孢蒴内部产生许多孢子。
孢蒴成熟开裂后,孢子会从中散发出来。孢子在温暖潮湿的环境下萌发,长出单
列细胞形成的原丝体,原丝体上又长出芽和假根,芽长大后就是我们看到的苔藓。
这种繁殖方式属于无性生殖。
图2.3.4 苔藓植物的孢子繁殖
练
习
  【多选】植物能够通过(  )进行营养繁殖。
A.
 
根
B.
 
茎
C.
 
叶
D.
 
花
42
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
第四节　微生物的繁殖
  一、
 
细菌的繁殖
20世纪初科学家估计,地球上人均拥有的鸟类约50羽,树木500株,而人均
细菌数竟高达10
21 个。细菌数如此惊人的原因之一是细菌的繁殖效率高。
细菌通常进行无性繁殖,即通过简单的二分裂法产生两个细菌:分裂时,细胞
内的遗传物质(DNA)增殖一倍,并分裂为两份,移向细菌细胞两侧,然后细菌中
部内陷,形成两个细菌。
图2.4.1 细菌的分裂
     
图2.4.2 扫描电镜下的大肠杆菌
细菌的分裂速度很快。大多数细菌繁殖一代所需时间约为20~30分钟;少
数细菌,如结核杆菌约需18小时。假如一个细菌在适合条件下每隔20分钟分裂
一次,几小时后分裂所产生的细菌总数十分惊人(表2.4.1)。
表2.4.1 细菌的二分裂增殖
繁殖时间
开始时
1小时后
2小时后
5小时后
……
24小时后
细菌个数
1
8
64
32768
……
8
24
43
科学 七年级下册
  二、
 
真菌的繁殖
一只橘子被碰伤了,放置一段时间以后,橘子表面慢慢地变成了青绿色。此
时的橘子被轻轻晃动的话,会散发出很多青色的“灰尘”。这些灰尘就是真菌青霉
的孢子。青霉的孢子落在适合的地方就可以萌发,长出丝线状的菌丝,再由分枝
长出更多的菌丝。长到一定的阶段,其菌丝再向上长出像扫帚一样的分枝,每个
分枝末端长出一串串青色的孢子。这样青霉可以用孢子进行传播和繁殖。除青
霉外,蘑菇、香菇、灵芝等多细胞真菌,也可以用孢子繁殖。
图2.4.3 青霉的成串和散落的孢子
 
 
图2.4.4 酵母的出芽繁殖(小细胞是
从大细胞上长出的芽体)
大多数真菌是多细胞生物,也有单细胞的真菌,例如酵母。在营养丰富时,酵
母用出芽的方式进行繁殖:酵母细胞的一侧向外突出,形成小芽体。芽体刚出现
的时候比母体细胞小。因此,观察酵母的时候经常可以看到大小细胞相连的情
况。芽体长大后,会脱离母体发育成新的酵母个体。
学生实验
培养并观察细菌菌落、黑根霉及其孢子
实验目的
1.
 
感受细菌的存在,了解细菌存在的条件。
2.
 
感受真菌的存在,了解真菌的孢子繁殖。
44
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
实验材料
含有LB固体培养基的培养皿3个、药皂、湿软的米饭若干、甜酒曲、
70%酒精、棉球、200mL的烧杯、黑根霉的固定装片、一次性筷子、保鲜膜、
记号笔。
实验步骤
1.
 
培养并观察细菌菌落。
(1)
 
取3个含有LB固体培养基的培养皿,在培养皿底部用记号笔
分别标注“洗”“未洗”“对照”
 ,3个培养皿均标注实验人姓名和实验
日期。
(2)
 
一手将标注“未洗”的培养皿盖打开,用另一手的一根食指在培养
基上轻按一下,让指肚部分充分接触培养基,然后盖上培养皿盖。
(3)
 
用药皂仔细洗手,特别是按培养基的手指,洗手后用消毒纸巾擦
拭手,并晾干。
(4)
 
一手将标注“洗”的培养皿盖打开,用步骤(2)中同一根手指在培
养基上轻按一下,让指肚部分充分接触培养基,然后盖上培养皿盖。
 
(5)
 
将2个打开过的培养皿和未打开过的对照培养皿底部朝上,放置
于25℃左右环境中培养,2~3天后取出观察,并打开培养皿盖扇闻气味。
观察结果填入表2.4.2中。
表2.4.2 3个培养皿的观察记录表
培养皿
菌落有无
菌落数目
菌落形状
气味
未洗
洗
对照
  2.
 
培养并观察黑根霉及其孢子。
(1)
 
用70%酒精擦拭烧杯内部,放置1min晾干,在烧杯外壁上用记
号笔标注实验人姓名和实验日期。
45
科学 七年级下册
  (2)
 
将适量米饭加入烧杯中,均匀覆盖烧杯底部即可,用一根一次性
筷子小心沾取少量酒曲粉末,点在米饭表面。
(3)
 
重复步骤(2)3~4次,保证米饭表面3~4处蘸取到甜酒曲。
(4)
 
用保鲜膜封闭烧杯口。
(5)
 
将烧杯放置于25℃左右的环境中,避光培养5~7天后,打开保鲜
膜观察,并扇闻气味。观察结果填入表格2.4.3中。
表2.4.3 黑根霉的观察记录表
菌落形状
菌丝形态
颜色
气味
  (6)
 
取黑根霉的固定装片,置于光学显微镜下观察。
(7)
 
画出观察到的黑根霉孢子的形状,标注黑根霉的孢子囊和孢子。
  三、
 
病毒的繁殖
病毒自己不能繁殖和代谢。它们通过侵染活细胞,利用宿主细胞内的物质
和能量,按照自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。因
此,病毒大量繁殖并释放的时候会导致宿主细胞的破裂。病毒的繁殖被称为自
我复制。
练
习
1.
 
人体大肠中有大量有益细菌。科学家研究发现,人体粪便中细菌
的干重占其总干重的三分之一。请据此回答下面的问题:
(1)
 
在有些酸奶制品中,常加入保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌等
有益细菌,其目的是增加肠道中的    。
(2)
 
滥用抗生素不仅会杀灭肠道中的    ,而且会造成某些
    和    的缺乏。
46
第二章 植物和微生物的繁殖与发育
2.
 
小红和小陈同时感染细菌性腹泻,医生为她们开了抗生素药物,并
告诉她们一日服4次,一次服2片,一个疗程为三天。试回答下面
的问题:
(1)
 
小红不仅每次自行减少药量,有时一天仅服一次。试问,这样
会造成什么后果? 为什么?
(2)
 
小陈遵医嘱按时按量服用,三天就痊愈了,但她坚持要医生再
开抗生素药物,这样做对身体会有什么害处?
3.
 
小杨将面粉加水调成面团,加入某种生物,然后将其置于有刻度的
容器中。几小时后,面团的体积增大了一倍。请根据上述情景回
答下面的问题:
(1)
 
小杨加进面团的生物是    ,它属于    菌,能通过
    方式进行繁殖。
(2)
 
使生面团体积增大的原因是该生物大量繁殖,并释放许多
    ,造成面团中出现许多空洞。
47
　本章学到了什么　
学习小结
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学习收获
科学观念:通过对植物和微生物繁殖和发育过程科学知识的学习,增加对生
命的延续、生物和环境的相互关系等科学观念的理解。
48
科学思维:通过对大豆种子和玉米种子进行比较等内容的学习,培养对实际
证据的观察和收集能力,建立基于事实证据进行分析和解释的科学思维。
探究实践:通过对果实的解剖和观察、解剖蚕豆果荚和玉米穗、探究种子萌发
的条件等实验的研究,进一步提升通过科学实验方法获得证据,并以此为基础分
析数据、得出结论的科学探究能力。
态度责任:通过袁隆平的科学成就、工厂化育苗等栏目的学习,认识植物和微
生物繁育在工农业生产、科学研究中的重要作用,培养科学认识自然、利用自然为
人类造福的社会责任感。
学习运用
1.
 
在你的生活中能找到哪些植物的果实或种子? 按照学过的方法进行解剖
和观察,判断它们的结构是属于哪一类的果实或种子。请将观察结果填入下表。
果实或种子的观察结果
名称
果皮有无及特征
种皮有无及特征
果实类别
种子类别
2.
 
如果将成熟期的枝条与幼苗期的树木嫁接在一起能够促进植物提前开
花、结果,谈谈这种现象在生产中可以有哪些用途?
3.
 
生物的有性生殖是演化的结果。通过有性生殖能够出现新的基因组合,
请从环境适应的角度分析,为什么植物的有性生殖能够在演化中不断发展?
49
第三章　水
水是地球上常见的一种天然物质,覆盖了71%的
地球表面。水是一种宝贵的自然资源,哺育了人类和
其他生物,为地球生命的生存和发展提供了必要的物
质基础。
第三章 水
第一节　地球上的水
地球上有浩瀚的海洋、奔腾的江河、皑皑的冰雪、飘落的雨雪……地球上的水
以气态、液态和固态三种形式存在于地表、空中、地下以及生物体内。
　　思考与讨论
从太空看,地球是一颗蔚蓝色的星球。有人说我们给地球取错了名字,它看
上去更像一颗“水球”。观察地球仪或世界地图,说一说:你是否同意这个观点?
为什么?
  一、
 
海洋水
海洋是地表最大的水体,面积约占地表总面积的71%,水量约占全球总水量
的96.5%。海水是咸的,这是因为海水中含有大量的盐类物质,平均每千克海水
中约含有35克盐类物质。海水不能直接饮用,也不能直接用于农业灌溉。
活动
模拟海水淡化
图3.1.1 加热“海水”
  1.
 
在家中取一个干净的水杯,放入96.5g饮
用水,再倒入3.5g食盐,搅拌直到食盐全部溶解。
2.
 
把“海水”倒入干净的锅中,盖上锅盖,加
热至沸腾;再把锅盖揭开,观察锅盖上有没有水
滴形成,尝一尝水的味道。
3.
 
想一想用这种方法淡化海水是否可行。
查阅资料,了解国内外淡化海水的案例,说一说
大规模淡化海水的利与弊。
51
科学 七年级下册
  二、
 
陆地水
陆地水占全球总水量的3.5%,其中近1%是咸水,例如我国最大的湖泊青海
湖就是咸水湖。陆地上的淡水约占全球总水量的2.5%。
如图3.1.2所示,地球上68.7%的淡水主要以固态形式存在于南极大陆、格
陵兰岛的巨大冰盖和青藏高原等地的高山冰川里,约30%的淡水以地下水的形式
存在。河流水、湖泊水、大气水和生物水等总计1.3%,其中人类生产和生活可以
直接利用的淡水资源约占全球淡水总量的0.3%。世界上很多国家和地区,包括
我国在内,缺水现象十分严重。
图3.1.2 地球上淡水的比例
图3.1.3 青藏高原的冰川(左)和极地的冰盖(右)储存了大量的淡水资源
52
第三章 水
图3.1.4 清晨花卉上的露水
  三、
 
大气水
与海洋水和陆地水相比,大气中的水数量不
多,但参与了雨、雪、雾等常见天气现象的形成
过程。
　　思考与讨论
在寒冷的冬天,为什么室内的玻璃窗上会蒙上一层小水珠? 从户外走进室内
时,为什么眼镜上也会蒙上小水珠? 原本香脆的饼干拆封了放在屋内,为什么几
天后就变软了? 你还能举出其他实例说明大气含水吗?
  四、
 
生物水
水是生物体的重要组成成分。以植物为例,不同植物的含水量有很大的差
异,水生植物的含水量可达90%以上,而在荒漠环境中生长的旱生植物含水量只
有6%左右;同一株植物不同部分的含水量差异也很大,根尖、嫩梢的含水量可达
60%~90%,树干的含水量为40%~50%。
活动
种子中含有水分吗?
活动材料
新鲜的小麦籽粒(或水稻籽粒)、天平、试管、试管夹、酒精灯、火柴。
活动过程
1.
 
取新鲜的小麦籽粒20~30粒,用天平称出其质量,并记录在表
3.1.1中。
53
科学 七年级下册
  2.
 
把小麦籽粒倒进干燥清洁的试管,试管口略向下倾斜,在酒精灯上
均匀烘烤,观察现象并记录在表3.1.1中。
3.
 
倒出小麦籽粒,再用天平称出烘烤后的质量,记录在表3.1.1中。
4.
 
根据表3.1.1中记录的结果,得出实验结论。
表3.1.1 观察记录表
材料
烘烤前的质量(g)
烘烤后的质量(g)
含水的质量(g)
小麦籽粒
观察到的现象:
实验结论:
安全提示
1.
 
使用酒精灯时注意安全,不能用酒精灯引燃另一只酒精灯,也不能
向燃着的酒精灯里加酒精。
2.
 
熄灭酒精灯时,先用灯帽盖灭,上提灯帽释放余热后再盖上,不可
用嘴吹灭。
成年人体的含水量约占自身体重的60%左右,不同的组织或器官含水量也不
同,如肌肉、心脏和肺的含水量都超过70%。据调查估算,一般成年人每天平均排
尿约1.5L,通过呼吸和排汗散失水分0.5~1L。为了保持健康,我们每天需要通
过饮水和食物摄入2~2.5L水。
54
第三章 水
  五、
 
水循环
地球上的水在陆地、海洋、大气之间周而复始地运动。
在太阳光的照射下,陆地和海洋表面的水吸收热量,不断地蒸发,形成水汽,
植物也通过蒸腾作用向大气输送水汽;进入大气的水汽,随气流运动,在高空中随
着气温降低,水汽释放热量,凝结成水滴或冰晶,形成云;云中的水滴或冰晶在地
球引力作用下,以雨、雪等降水形式回到海洋或陆地表面。在陆地上,有些降水下
渗为地下水,有些降水汇入河流和湖泊,大部分又最终流入大海。水循环将地球
上的各种水体联系起来,形成了统一的水圈。
图3.1.5 水循环
在水循环的过程中,地球上的水从一种形态转化为另一种形态,从一个地方
转移到另一个地方,但水的总量始终保持不变。水循环使地球上重要的自然现象
得以延续:河流塑造了地表丰富的形态,大气水参与了各种天气现象的形成。水
循环也使得人类赖以生存的水资源不断更新,可以持续利用。
视窗
“融化的格陵兰岛”
格陵兰岛是世界第一大岛,大部分位于北极圈内,总面积2.16×10
6km
2。
岛上覆盖着厚厚的冰盖,贮藏的淡水资源约占全球淡水资源总量的10%。
55
科学 七年级下册
图3.1.6 格陵兰岛的冰盖加速融化
  自从20世纪70年代以来,
全球气温升高使得格陵兰岛的冰
盖开始加速融化。从1992年到
2018年格陵兰岛的冰盖融化了
38000亿吨冰。如果冰盖全部融
化,全球海平面将上升6~7m,这
对于生活在沿海地区的数亿人口
来说将是一场巨大的灾难。
　　思考与讨论
唐代诗人李白曾写下了著名诗句:“君不见黄河之水天上来,奔流到海不复
回”。你认为黄河的水是从“天上”来的吗? 黄河水奔流到海后真的“不复回”
了吗?
练
习
1.
 
地球上水循环的驱动力来自(  )。
A.
 
太阳
B.
 
海洋
C.
 
月球
D.
 
河流
2.
 “海绵城市”是指城市能够在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时
将蓄存的水“释放”出来,实现水资源的有效利用。下列有助于海
绵城市建设的做法有(  )。
①
 
增加地表的绿化面积 ②
 
铺设透水性强的地面砖
③
 
修建水库蓄水    ④
 
开采深层地下水
A.
 
①②
B.
 
②③
C.
 
③④
D.
 
①④
3.
 
小明同学认为,因为地球上的水在陆地、海洋、大气之间不断地循
环,所以水是一种取之不尽、用之不竭的资源。你是否同意这种观
点? 请举例说出你的理由。
56
第三章 水
第二节　水的三态变化
图3.2.1 湖面浮冰
水结成冰、冰融化为水、水汽凝结成
水滴等都是自然界常见的现象,固态的
冰、液态的水和气态的水蒸气,统称水的
三态。在地球上,水的三态变化形成了不
间断的水循环。
下面我们通过实验来探究水的三态
变化现象中的规律。
  一、
 
熔化与凝固
学生实验
探究冰的熔化规律
提出问题
冰块在熔化过程中,温度变化具有什么样的规律?
假设猜测
根据生活经验,你对上面问题的猜想是什么?
实验材料
铁架台、烧杯、足量的碎冰块、温度计、陶土网(或石棉网)、玻璃棒、酒
精灯、秒表等。
实验步骤
1.
 
实验装置如图3.2.2所示,组装实验器材,将烧杯放在陶土网(或
石棉网)上。在烧杯内放入大半杯温度为-5℃左右的碎冰块。
57
科学 七年级下册
图3.2.2 冰的熔化实验装置
  2.
 
将温度计插入碎冰块中。记录此时碎
冰块的温度,并填入表3.2.1中时间为“0”的温
度栏中。
3.
 
用酒精灯外焰加热,每隔1min记录一
次温度。在加热过程中,不时地用玻璃棒搅拌,
使烧杯中的冰和水受热均匀。同时注意观察在
冰块熔化过程中,温度有无变化。
4.
 
当冰全部熔化为水后,继续加热至水温
升高到5℃左右,记录实验数据,完成实验记录
表3.2.1。
表3.2.1 实验数据记录表
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
温度/℃
时间/min
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
温度/℃
  5.
 
熄灭酒精灯,整理实验器材。
安全提示
1.
 
熄灭酒精灯时,先用灯帽盖灭,上提灯帽释放余热后再盖上,不可
用嘴吹灭。
2.
 
不要碰倒酒精灯,如果洒出的酒精在桌上燃烧起来,应立即用湿抹
布盖灭。
3.
 
加热过程中用玻璃棒搅拌时防止灼伤。
获得结论
对于数据较多的情况,图像法是一种研究两个量之间数量关系的有效
58
第三章 水
方法。
1.
 
取冰块熔化所用的时间作为坐标横轴,冰块温度作为坐标纵轴,建
立坐标系。
2.
 
横坐标和纵坐标分别标上时间和温度,并标出单位,如时间/min、
温度/℃。
3.
 
选择坐标轴的刻度,刻度应间距相同,数值范围应包含所有的实验
数据,如横坐标上时间可从0取值,每一间隔为1min,范围从0~21min。
实验中冰块取出的温度在-5℃左右,加热至水温升高到5℃,纵坐标的取
值范围为-5~5℃,每一间隔为1℃(如图3.2.3所示)。
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
໼ /℃
 ᬬ/min
图3.2.3 冰熔化的温度时间坐标系
4.
 
把表3.2.1中每一组数据标注在坐标系对应位置,比如,1min时
温度为-3℃,描出横坐标1min的竖直线和纵坐标-3℃的水平线的
交点。
5.
 
将坐标系上的各点用光滑曲线连接起来,从连接的曲线中推测出
冰块熔化时,温度随时间变化的规律。
交流反思
1.
 
你们小组的实验数据和其他小组的实验数据差别大吗? 如果差别
较大,怎样解释? 如有错误,请加以改正。
2.
 
根据实验图像,你认为在哪些时间间隔内增加实验数据点可以更精
59
科学 七年级下册
确地反映冰的熔化规律?
3.
 
根据生活经验,你认为固体在熔化过程中温度的变化规律都跟冰
的熔化规律相同吗?
由实验可知,温度低于0℃的冰吸热后温度逐渐上升;当温度升高到0℃时,
冰开始熔化,在吸热熔化过程中,烧杯中的冰逐渐减少,水逐渐增多,冰水混合物
的温度始终保持在0℃;烧杯中的冰全部熔化成0℃的水后,继续吸热,水温才会
上升。
物质由固态变成液态的现象叫做熔化。某种物质在熔化过程中温度保持不
变,这一温度叫做这种固体的熔点。冰变成水就是冰的熔化现象。在1个标准大
气压下,冰的熔点是0℃。除了冰具有确定的熔点外,生活中常见的金属、石英、
盐、糖、明矾也都有确定的熔点,科学上把这类固体称为晶体。还有一类固体物
质,它们没有确定的熔点,科学上称其为非晶体,如玻璃、塑料、沥青、松香等。
表3.2.2 一些晶体物质的熔点(1个标准大气压下)
晶体名称
碳
(金刚石) 铁
铜
金
银
铝
钠
冰
固态
水银
固态氧
熔点/℃
3550
1535 1083.4 1064 961.78660.3797.81 0
-38.87 -218.4
  物质由液态变为固态的现象叫做凝固。实验表明,晶体熔液在凝固过程中保
持温度不变,这个温度叫做凝固点。同一种物质的凝固点与熔点相同,在1个标
准大气压下,冰的熔点与水的凝固点都是0℃。自然界中出现的冰挂景观、冻雨灾
害,都是由水凝固而成。晶体在熔化过程中需要吸热,在凝固过程中会放热。
  二、
 
汽化与液化
水洒在桌子上一会儿就干了,水壶里的开水会被烧干,这都说明水变成了水
汽。物质由液态变为气态的现象叫做汽化。汽化现象有蒸发和沸腾两种方式。
60
第三章 水
活动
观察水的蒸发
图3.2.4 观察两支温度
传感器的示数
  取两支相同的温度传感器(可用温度计代替),
它们的示数是相同的,这一示数表示此时的气温。
现将其中一支温度传感器的金属探针包上一块浸
有水的棉花,稍过片刻,再观察这两支温度传感器
的示数,有什么变化? 这说明了什么?
想一想:当你从游泳池里出来,如果没有立即
用毛巾擦干身上的水,你会感觉怎样?
蒸发是发生在液体表面的汽化现象。吹电风扇使汗水蒸发,湿棉球中水分蒸
发等事实表明,液体在蒸发时要吸热。蒸发吸热产生的致冷效果在生活和生产中
有着广泛的应用。
　　思考与讨论
1.
 
为了使洗好的衣服尽快干,根据你的经验,可采取哪些办法? 由此,你能
否归纳出影响蒸发快慢的因素有哪些?
2.
 
你能说出生活中常见的蒸发致冷的实例吗?
活动
观察水的沸腾
图3.2.5 水的沸腾
实验装置
  1.
 
连接如图3.2.5所示装置,在烧瓶中盛适量
的水,记录水的初温。
2.
 
用酒精灯加热,并不时地用玻璃棒搅拌烧瓶
内的水。加热直至水开始沸腾,观察温度传感器(可
用温度计代替)的示数,留意在水沸腾过程中温度有
无变化。
3.
 
仔细观察沸腾时的现象,并加以描述。记录实
61
科学 七年级下册
验中水沸腾时的温度,以及沸腾过程中水的温度是否变化。
安全提示
使用酒精灯时注意安全;用灯帽盖灭酒精灯,不可用嘴吹灭。
沸腾是在液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。只有达到一定温度并
继续吸热,液体才会沸腾,液体在沸腾过程中保持温度不变。液体沸腾时的温度
叫做沸点。在1个标准大气压下,水的沸点是100℃。同蒸发过程一样,沸腾过程
需要吸热。
活动
观察液化现象
图3.2.6 探究液化现象
  如图3.2.6所示,取一外壁干燥的
烧瓶,在烧瓶中倒入冷水,在水中插入温
度传感器(可用温度计代替)。接着,在
烧杯中倒入热水,用烧瓶盖住烧杯的
杯口。
稍过一会儿,会观察到温度传感器
的示数明显增大。然后,取下烧瓶,可以
清楚地观察到烧瓶底部出现很多水滴。
为什么烧瓶底部会出现水滴? 根据温度传感器示数的增大,你能得
出什么结论?
在上面的活动中,热的水蒸气遇冷后在烧瓶底部凝结成水滴,像这样物质由
气态变为液态的现象叫做液化。水蒸气变成水的过程就是液化。液化过程放热,
是汽化的相反过程,上面活动中温度传感器示数明显增大是因为冷水吸收了水蒸
气液化过程放出的热量。
62
第三章 水
　　思考与讨论
1.
 
一壶水煮沸后,有大量“白气”从壶嘴冒出(图3.
2.
7),这些“白气”是什么?
2.
 
用口对着玻璃或者镜子长时间呵气,你将会看到什么? 你能解释吗? 你知
道夏天早晨青草上和蜘蛛网上的露珠(图3.2.8)是如何形成的吗?
3.
 
为什么可以用高温水蒸气来蒸馒头?
图3.2.7 从壶嘴冒出的“白气”
 
图3.2.8 蜘蛛网上的露珠
  三、
 
升华与凝华
严冬季节将湿衣服晾在室外,衣服上的水会结成冰,这些冰未经熔化,衣服也
图3.2.9 雾凇———水汽的凝华
会变干。这一现象表明物质可以直接在固态和
气态之间转变,物质由固态直接变为气态的现象
叫做升华。与熔化一样,固态物质升华时也要吸
热。在环境温度低于0℃时,冬天结冰的衣服在
室外会变干就是冰的升华现象。
物质由气态直接变成固态的现象叫做凝华。
气态物质凝华时放热。寒冷的深秋初冬清晨,田
野里与屋顶上会有一层薄薄的白霜,冬天北方树
枝上出现的雾凇(图3.2.9),都是由空气中的水
蒸气凝华而成的。
63
科学 七年级下册
　　思考与讨论
雨、雪、雾、露、霜等天气的形成都与水的三态变化有密切联系。你能用水的
三态变化解释这些现象吗? 相应的物态变化伴随着吸热还是放热?
练
习
图3.2.10 三态变化吸放热
1.
 
试写出图3.2.10中水的三态变化的名
称以及变化过程中的吸放热情况。
2.
 
夏天打开冰箱门,有时会看到一股“白
气”冒出来,冰箱内壁还会结霜,这些
“白气”和霜是如何形成的?
3.
 
用热水洗澡时,浴室里常常弥漫着白
汽。这种现象和雾的出现是一样的
吗? 请用水的三态变化来解释。
4.
 
动手做实验,并说说实验中包含了水的哪些物态变化:将盐水冷冻
成冰块,取适量碎冰块放进易拉罐(或单层非保温的不锈钢杯子)
中,并将易拉罐放到用水浸过的湿润毛巾上,同时用筷子搅拌碎冰
块,10s后,就会发现有白色的冰晶在易拉罐外壳凝结,提起易拉
罐后发现毛巾冻结在上面了。为什么呢?
64
第三章 水
第三节　水是常用的溶剂
在我们周围存在的澄清透明的天然水几乎都不是纯净的水。你是否想过,这
是为什么呢?
  一、
 
水溶液
水是一种良好的溶剂,它能溶解许多固态的、液态的和气态的物质。天然水
和大气、土壤、岩石等物质接触时,许多物质就会进入水中。所以,海水、河水、井
水等都不是纯净的水。
活动
观察物质在水中的溶解
当我们把一小匙蔗糖放入一杯水中,或把一小颗高锰酸钾晶体放入
一杯水中时,你观察到了什么现象? 请你描述一下。
图3.3.1 高锰酸钾溶解于水
活动中蔗糖或高锰酸钾颗粒不见了,这
是因为构成蔗糖的微粒或构成高锰酸钾的
微粒均匀地分散到构成水的微粒中间,形成
均一、透明的液体。如果把形成的液体装入
一个密闭容器,温度保持不变,不管经过多
长时间,蔗糖或高锰酸钾都不会分离出来,
也就是说,这两种液体是很稳定的。
由一种或一种以上的物质分散到另一
种液态物质里,形成的均一、稳定的液体,叫
做溶液。能溶解其他物质的物质叫做溶剂,被溶解的物质叫做溶质。溶液是由溶
剂和溶质组成的。水是最常用的溶剂。
65
科学 七年级下册
高锰酸钾 
  
 
  水  
  高锰酸钾溶液
 (溶质)  
   (溶剂)   
  (溶液)
图3.3.2 溶质、溶剂和溶液
视窗
溶解在水中的氧气
水能溶解少量的氧气。鱼、虾和贝类等都是依靠水中溶解的氧气而
生存的。在海洋的表层生活着各种藻类生物,这些浮游植物跟陆地上的
绿色植物一样,在光合作用过程中放出氧气。水的这一奇妙的性质,对地
球上生命的存在具有重要意义。
学生实验
固体、液体药品的取用及混合
实验目的
学会固体、液体药品的取用及混合等基本实验操作。
实验材料
试管、药匙、镊子、小纸条、胶头滴管、25mL量筒、50mL烧杯、玻璃
棒,块状石灰石、氯化钠粉末、蒸馏水。
实验步骤
一、
 
固体药品的取用
取用固体药品一般用药匙,有些块状的药品可用镊子取用。用过的
药匙或镊子要立刻用干净的纸擦拭干净,以备下次使用。
1.
 
分别用药匙和纸槽取少量氯化钠粉末于试管中。
往试管里装固体粉末时,如图3.3.3所示,平放试管,把盛有药品的
药匙或用小纸条折成的纸槽小心地送入试管,然后使试管直立起来,让药
品全部落到试管底部,避免药品沾在管口和管壁上。
66
第三章 水
图3.3.3 粉末状固体药品的取用
图3.3.4 块状固体药品的取用
2.
 
用镊子夹取少许块状石灰石放
入试管中。
如图3.3.4所示,平放试管,用镊
子夹取一块石灰石放在试管口处,慢慢
将试管直立起来,让块状固体沿试管壁
滑落至试管底部。
二、
 
液体药品的取用及混合
图3.3.5 液体药品的倾倒
液体药品一般盛放在细口瓶中,取用液
体药品通常可以直接倾倒。如图3.3.5所
示,倾倒液体时细口瓶的瓶塞应倒放在桌面
上,细口瓶的标签应朝向手心,瓶口紧靠试管
口,将液体药品缓缓倒入试管,倾倒结束后立
即塞紧瓶塞并把试剂瓶放回原处。
可用量筒比较准确地取用一定体积的液
体药品,如图3.3.6所示。量取液体时,量筒
应保持平放,视线与量筒内液体的凹液面最低处保持水平,再准确读数。
图3.3.6 用量筒量取液体药品
67
科学 七年级下册
  1.
 
取一支装有氯化钠的试管,倒入少量蒸馏水并充分振荡,观察实验
现象。
2.
 
另取少量氯化钠粉末于50mL烧杯中,用25mL量筒量取15mL
蒸馏水加入盛有氯化钠粉末的烧杯中,用玻璃棒搅拌,观察实验现象。
问题讨论
1.
 
取用药品时,试剂瓶的塞子为什么要倒放在桌子上?
2.
 
倾倒液体时,细口瓶贴标签的一面为什么要朝向手心?
3.
 
用量筒量取液体时,如果采用俯视或者仰视的方法会对读数产生
怎样的影响?
活动
比较不同物质在水中的溶解能力
图3.3.7 比较不同物质在水中的溶解能力
1.
 
老师提供装有不同固体物质(如氯化钠、氯化钾、氯化铵、硝酸钠和
硝酸钾等)的纸包,各纸包中物质的质量都相同。每一组学生从中任意选
择两种物质。
2.
 
你选择的两种物质是A    和B    ,室温为    。
3.
 
打开每个纸包,把固体物质平均地分成10份,每份固体物质的质
量为    g。 
4.
 
用量筒量取20mL水,倒入烧杯中,然后,取一份A物质加入烧杯,
68
第三章 水
不断搅拌,直到完全溶解。
5.
 
继续再取出另外一份A 物质加入上述烧杯,不断搅拌,如果完全
溶解,则重复上述的操作,直到不再完全溶解为止,并记下加入的量。
6.
 
重复运用步骤4和5,对B物质进行溶解能力大小的测试。
7.
 
全班各小组交流和汇总测定的数据,如果同一种物质由多个小组
测定,则取平均值,共同完成表3.3.1。
表3.3.1 不同物质在水中的溶解能力
溶质
室温时溶解于20mL水中
最多份数
最大质量
溶解能力的大小
  8.
 
室温时,溶解能力最大的物质是    ,溶解能力最小的物质是
    。
活动
比较温度对物质溶解能力的影响
 ໼
70℃
图3.3.8 操作示意图
  1.
 
在烧杯中放置20mL70℃
的水,并保持温度不变。
2.
 
重复运用上一个活动中的
实验方法,测定不同物质在70℃时
的溶解能力。
3.
 
比较不同物质在70℃时和
在室温时溶解能力的大小,你发现
了什么? 与同学、老师讨论后,共同完成表3.3.2。
69
科学 七年级下册
表3.3.2 温度对物质溶解能力的影响
溶质
室温时溶解于20mL水中
最多份数
最大质量
70℃时溶解于20mL水中
最多份数
最大质量
溶解能力
的大小
我们把在一定温度下,一定量的溶剂里不能再溶解某种溶质的溶液叫做这种
溶质的饱和溶液;还能继续溶解某种溶质的溶液叫做这种溶质的不饱和溶液。
　　思考与讨论
1.
 
同一种物质的饱和溶液与不饱和溶液之间可以相互转化,哪些方法可使
饱和溶液转变成不饱和溶液? 哪些方法可使不饱和溶液转变成饱和溶液?
2.
 
如何从食盐饱和溶液中获得食盐固体?
图3.3.9 部分常见物质的溶解度曲线
一般固体物质的溶解度指的是,在一定的
温度下,某固体物质在100g水中达到饱和状
态时所溶解的质量。例如,在20℃时,100g水
中最多能溶解36g食盐,就是说20℃时食盐
在水里的溶解度是36g。
利用溶解度曲线,可以查出某物质在不同
温度时的溶解度,如70℃时硝酸钾的溶解度为
138g;可以比较不同物质在同一温度时溶解度
的大小,如50℃时硝酸钠的溶解度大于硝酸钾
的溶解度,而90℃时则相反。
70
第三章 水
活动
比较不同物质在溶解过程中的能量变化
图3.3.10 操作示意图
  1.
 
分别取用少量氯化钠固体、
氯化铵固体、氢氧化钠固体放入三
个试管中,再加入少量水,振荡试
管,使固体溶解,用手触摸试管的底
部,感受温度的变化。
2.
 
在表3.3.3中记录你的实
验结果,并与同学、老师讨论交流。
表3.3.3 不同物质在溶解过程中的能量变化
溶质
溶于水后试管底部的温度变化
(“变热”“几乎不变”或“变冷”)
实验结论
大量科学实验表明,在溶质溶解于水的过程中,都伴随着能量的变化,有些
温度变化明显,有明显的放热或吸热现象;而有些温度变化不明显,能量变化
不大。
  二、
 
浊液
活动
观察在水中加入不易溶解物质后的现象
1.
 
在四个试管中,各盛10mL水,分别加入少量泥土、熟石灰、食用油
和煤油,然后振荡、静置。观察并在表3.3.4中记录现象。
71
科学 七年级下册
表3.3.4 水中加入不易溶解物质后的现象
加入的不易溶解物质
振荡后的现象
静置一段时间后的现象
泥土
熟石灰
食用油
煤油
  你认为以上物质和水混合后,和溶液相比较最大的区别是    。
2.
 
在上述加入食用油和煤油的两个试管中,分别再加入几滴洗涤剂,
然后振荡、静置。仔细观察,将现象记录在表3.3.5中。
表3.3.5 加入洗涤剂后的现象
在水中加入的物质
振荡后的现象
静置一段时间后的现象
食用油和洗涤剂
煤油和洗涤剂
  你认为加入洗涤剂的作用是:
 。
泥土或熟石灰跟水混合后,用力振荡,得到的是浑浊的液体。这种有固体小
颗粒悬浮在液体里的混合物,叫做悬浊液。静置片刻后,悬浮在水里的固体小颗
粒逐渐下沉,上层清澈部分是水溶液,底部是泥土或熟石灰。
食用油或煤油跟水混合后,用力振荡,得到的是乳状浑浊的液体。这种有小
液滴悬浮在液体里的混合物,叫做乳浊液。静置片刻后,悬浮在水里的小液滴逐
渐上浮,分离成两层,上层是食用油或煤油,下层是水。
悬浊液和乳浊液都属于浊液。
浊液和溶液不同,它们之间最主要的区别是浊液中被分散的物质的颗粒远大
于溶液中被分散的溶质的颗粒。浊液中物质的颗粒分散得不均匀,而且不稳定。
只有设法使物质分散在水中的颗粒变得很小,才能较稳定地分散在水中。
72
第三章 水
视窗
洗涤剂
构成洗涤剂的微粒,一端亲食用油或煤油,另一端亲水。亲油的一端
钻进油滴,无数洗涤剂的微粒包围在油滴周围,使油滴变得更细小;而亲
水的一端向外,这样使油与水形成一个较稳定的分散体系。洗涤剂能使
衣物上的油污分散成更细小的颗粒,使衣物上原来不易溶于水的油污在
其作用下,脱离衣物,进入水中,从而将衣物洗净。
ณ
ຂໄӬ
๒
图3.3.11 洗涤剂在洗涤时的作用示意图
  三、
 
其他常用的溶剂
除了水以外,我们还经常使用哪些溶剂呢?
活动
其他常用的溶剂
1.
 
在两个试管中各加入5mL水和5mL汽油,然后分别滴入2滴食
用油,振荡后,观察到的现象是:
 。
2.
 
在两个试管中各加入5mL水和5mL酒精,然后分别加入一小块
碘晶体,振荡后,观察到的现象是:
 。
73
科学 七年级下册
我们知道,水是一种良好的溶剂,能溶解很多种物质,但以上活动说明水不是
万能的溶剂,溶质对溶剂是有选择性的。为了适应日常生活、工农业生产和科学
研究等各个领域的需要,我们还使用其他的溶剂。酒精能溶解碘,配制成消毒用
的碘酒。汽油能溶解油脂,人们常用汽油擦除衣服上沾染的油污。
诺贝尔生理学或医学奖获得者屠呦呦在发现新型抗疟药青蒿素的过程中,关
键的一步就是采用了非水的低沸点溶剂,防止有效成分在提取过程中被破坏,从
而成功从植物中提取和富集了抗疟有效成分———青蒿素。
用水作溶剂的溶液,叫做水溶液。通常不指明溶剂的溶液,一般指的是水溶
液。当水和其他液体相互溶解时,通常不论液体的含量多少,都把水看做溶剂,另
一种物质看做溶质。当其他两种非水的液体相互溶解时,通常把溶液里含量较多
的一种叫做溶剂,把含量较少的一种叫做溶质。例如在5mL汽油中滴入2滴机
油,汽油是溶剂,机油是溶质,形成了机油的汽油溶液。
练
习
1.
 
分别取少量家中常见的食盐、蔗糖、小苏打、淀粉、奶粉、茶叶等物
质,加入一定量的水中,搅拌并观察这些物质的溶解情况,初步判
断得到的液体是溶液还是浊液。
2.
 【多选】下列有关溶液的说法,正确的是    。
A.
 
溶液一定是无色透明的
B.
 
溶液由溶质和溶剂组成
C.
 
溶质可以是固体、液体或气体
D.
 
温度高的溶液肯定是不饱和溶液
3.
 
利用图3.3.9溶解度曲线,回答下列问题:
(1)
 
50℃时氯化钾、硝酸钠的溶解度分别是多少?
(2)
 
图中硝酸钠和硝酸钾两种物质的溶解度曲线有一个交点,此
交点的含义是什么?
(3)
 
20℃时向100g水中加入40g氯化钾,氯化钾是否能完全溶
解? 为什么? 要使氯化钾完全溶解,可以采取哪些措施?
74
第三章 水
第四节　配制溶液
浓的糖水比稀的糖水甜,是因为浓糖水中糖含量较高。溶液的浓度就是对溶
液中溶质含量的定量描述。配制特定浓度的溶液是工农业生产和科学研究中经
常做的工作。
  一、
 
溶液组成的表示方法
活动
配制不同浓度的溶液
图3.4.1 三种不同浓度的
硫酸铜溶液
  1.
 
选用蔗糖、食盐、高锰酸钾晶体、硫酸
铜晶体等物质中的一种,配制三种不同浓度
的溶液。
2.
 
向全班同学展示你所配制的溶液,用
证据说明它们的浓度是不同的。
我们可以根据甜味判断糖水的浓稀,根据颜色判断硫酸铜溶液的浓稀,但这
些方法都比较粗略,不能准确地表明一定量溶液中究竟含多少溶质。在实际应用
中,人们常常需要准确地知道一定量溶液中含有溶质的质量。比如,施用农药时,
药液过浓会伤害农作物,药液过稀又不能有效杀虫灭菌。
表示溶液组成的方法很多,我们常用溶质的质量分数表示溶液的组成。溶液
中溶质质量与溶液质量的比值叫做溶质的质量分数,可用下式表示:
溶质的质量分数=
溶质质量
溶液质量×100%
溶质的质量分数越大,表示溶液中溶质的相对含量越大,溶液越浓。
75
科学 七年级下册
【例题1】医院里配制1500kg溶质质量分数为0.9%的氯化钠溶液,需要氯化
钠和蒸馏水各多少千克?
分析
溶质的质量分数=
溶质质量
溶液质量×100%
溶液质量=溶质质量+溶剂质量
解 溶质质量(氯化钠)=溶液质量×溶质的质量分数
=1500kg×0.9%=13.5kg
   溶剂质量(水)=溶液质量-溶质质量
=1500kg-13.5kg
=1486.5kg
答 配制溶质质量分数为0.9%的氯化钠溶液1500kg,需13.5kg氯化钠和
1486.5kg蒸馏水。
【例题2】化学实验室现有溶质质量分数为98%的浓硫酸。为了做制取氢气
的实验,需要溶质质量分数为20%的稀硫酸。要把30g98%的浓硫酸稀释为
20%的稀硫酸,需要加水多少克?
分析 稀释前后,溶质的质量不变。
解 设稀释后溶液的质量为x。
30g×98%=x×20%,
 
x=30g×98%
20%
=147g
147g-30g=117g
答 需要加水117g。
视窗
表示溶液组成的不同方法
除了上面介绍的溶质质量分数,还有一些表示溶液组成的方法。如,
在使用两种液体配制溶液时,可以用其中一种液体的体积分数来表示溶
液的组成,医疗上使用的消毒酒精溶液,用70体积酒精和30体积水配制
而成,该溶液中酒精的体积分数即为70%。有时,还可以用一定体积溶液
76
第三章 水
中溶质的质量来表示溶液的组成,如,在食醋的标签上写着“总酸≥5.5g/
100mL”,即表明每100mL食醋中醋酸不少于5.5g。
  二、
 
配制一定溶质质量分数的溶液
配制一定溶质质量分数的溶液通常需要计算、称量(或量取)、溶解三个步骤。
具体操作如图3.4.2所示。
图3.4.2 配制一定溶质质量分数溶液的流程图
学生实验
一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制
实验目的
1.
 
学会配制一定溶质质量分数的溶液。
2.
 
学会天平和量筒的规范操作。
3.
 
认识到在配制过程中可能产生误差,学会分析产生误差的主要原因。
4.
 
形成一丝不苟、规范操作的实验习惯。
实验材料
5mL、
 
10mL和50mL量筒各一个,天平,50mL和100mL烧杯各一
个,玻璃棒,护目镜,手套,氯化钠固体,浓盐酸,蒸馏水。
实验步骤
1.
 
天平和量筒的操作练习。
77
科学 七年级下册
  请同学们回忆天平和量筒的操作要领,然后完成下面的操作。
(1)
 
称取2g氯化钠固体,注意氯化钠需放在称量纸上,称量的步骤是
   
 。
(2)
 
分别量取2mL和10mL的水,你在如何选用量筒、如何把液体注
入量筒和读取量筒的数据方面,心得体会是:
 。
已知室温下水的密度为1.00g/cm
3(密度=质量÷体积),则2mL和
10mL水的质量分别为    和    。
2.
 
配制50g
 
5%的氯化钠溶液。
(1)
 
所需要的仪器和药品是:
 。
(2)
 
首先需要计算出的量是:        和        。
记录计算过程和结果。
 
 
 
(3)
 
在表3.4.1中记录操作步骤和应注意的问题。
表3.4.1 配制氯化钠溶液记录表
操作步骤
应注意的问题
  (4)
 
将所配成的氯化钠溶液交给老师。
3.
 
用浓盐酸配制稀盐酸。
(1)
 
现有溶质的质量分数为36%的浓盐酸。浓盐酸与水的体积比为
1∶4的方法配制稀盐酸。
(2)
 
用2mL浓盐酸配制1∶4的稀盐酸,在表3.4.2中记录操作步骤
和应注意的问题。
78
第三章 水
表3.4.2 配制稀盐酸记录表
操作步骤
应注意的问题
  (3)
 
将配成的稀盐酸交给老师。
安全提示
在进行浓盐酸的操作时,请正确佩戴手套和护目镜,并在通风橱中完
成操作。
问题讨论
1.
 
在配制50g5%的氯化钠溶液时,所需一定量的水是用天平还是用
量筒获得? 为什么?
2.
 
实验室按照上述要求配制的氯化钠溶液和稀盐酸,浓度是否会产
生误差? 如果有误差,请你根据操作过程分析可能产生误差的主要原因。
3.
 
本实验按36%的浓盐酸与水的体积比为1∶4的方法配置稀盐
酸,这种配制方法有什么优点和不足? 如果36%的浓盐酸的密度是
1.18g/cm
3,你能计算出该稀盐酸的溶质质量分数吗?
练
习
1.
 
有同学在家将15g食盐加入250mL纯净水中,充分搅拌至食盐完
全溶解,得到的食盐溶液的溶质质量分数是多少?
2.
 
实验室要配制80g
 
15%的氯化铵溶液,需氯化铵和水各多少克?
3.
 
查看家中料酒、食醋、酱油瓶的标签,仔细寻找有关浓度的表述,比
较表示方法的异同。
79
科学 七年级下册
第五节　水的组成
当水结成冰,从液态变成固态时,水只是状态发生了变化,并没有变成别的物
质。那么,水在什么情况下才能变成别的物质呢? 如果在水中通直流电,它将发
生什么变化?
学生实验
探究水的组成
图3.5.1 水的电解
实验目的
1.
 
利用水的电解反应探究水的组成。
2.
 
初步学习探究物质组成的方法。
实验材料
水电解器、火柴、小烧杯、木条、水、稀硫酸或
氢氧化钠溶液。
实验步骤
1.
 
在水电解器(图3.5.1)的玻璃管里注满
水,为了增强水的导电性,可以加入少量稀硫酸
或氢氧化钠溶液,接通直流电,观察到
 
 。
2.
 
用带火星的木条接近液面下降较少的玻
璃管尖嘴,慢慢打开活塞,观察到      
          。
3.
 
用点燃的火柴接近液面下降较多的玻璃
管尖嘴,慢慢打开活塞,观察到       
         。然后用一个干燥的烧杯放置在玻璃管尖嘴的上
方,观察到在干燥的烧杯中出现了    。
80
第三章 水
问题讨论
根据上述实验现象,可以得出哪些结论?
从实验中可以看到,在水电解器的两个电极上都有气泡产生,气体聚集在玻
璃管的上部。图3.5.1中,所占体积较小的气体能使带火星的木条燃烧起来,这
是氧气;所占体积较大的气体能在空气中燃烧生成水,这是氢气。在直流电的作
用下,水会电解成跟水的状态和性质完全不相同的氢气和氧气。
水(H2O)
通直流电
→氢气(H2)+氧气(O2)
氧气中的氧和氢气中的氢是从水中来的,说明水中含有氧元素和氢元素;氢
气与空气中的氧气发生反应又能生成水,进一步说明水是由氧元素和氢元素组成
的。(元素的概念将在第五章学习)
氢气(H2)+氧气(O2)
 
点燃
 
→水(H2O)
氢气是一种具有发展前景的清洁能源,是解决能源和环境问题的重要载体。
电解水是获取氢气的一种重要方法。
视窗
可燃性气体的爆炸
图3.5.2 1937年一艘氢气飞艇爆炸
  氢气是一种可燃性的气体。实
验测定,如果空气里混入氢气的体
积达到总体积的4%~74.2%,点
燃时会发生爆炸。同样,一氧化碳、
甲烷等可燃性气体中混入空气的占
比达到一定范围,点燃都会发生爆
炸。我们在点燃可燃性气体前,一
定要确保可燃性气体中混入的空气
占比不在爆炸范围内。矿井中发生
81
科学 七年级下册
的瓦斯爆炸就是由于点燃了处在爆炸范围内的不纯的可燃性气体。如果
煤气外溢,当房间中煤气达到一定的比例时,任何微小的火花都会引起
爆炸。
练
习
1.
 
如何证明电解水的产物是氧气和氢气?
2.
 
有人说水是由氧气和氢气组成的,你认为这种说法正确吗? 请说
出你的理由。
82
第三章 水
第六节　水资源的利用与保护
人类面临严重的“水荒”。全球用水量在过去的100年里增长了6倍,水资源
的需求以每年1%的速度增长。到21世纪中叶,将有超过20亿人生活在水资源
严重短缺的国家,约40亿人每年至少有一个月的时间遭受严重缺水的困扰。
  一、
 
我国水资源的现状
我国是世界上水资源总量最丰富的国家之一,但人均占有量约为世界平均值
的四分之一。
我国水资源的空间分布不均匀。长江流域以南地区的水资源约占全国的
80%,但耕地面积仅约占全国的36%。长江流域以北地区的水资源约占全国的
20%,但集中了全国约64%的耕地面积。西北和华北地区的缺水情况最为严重。
我国水资源的时间分配不均匀。大部分地区60%~80%的降水量集中在夏
秋季节,易引发洪涝灾害;而冬春季节降水较少,常有旱情出现。
　　思考与讨论
图3.6.1 我国水资源的空间分布
  1.
 
阅读图3.6.1,简要概括我
国水资源的空间分布特点,并说明
自己家乡属于哪一个水量带。
2.
 
结合你的生活经验,说一
说自己家乡是否存在水资源短缺
的情况,并说明原因。
83
科学 七年级下册
我国有400多个城市面临缺水危机,其中包括北京、天津等人口众多、经济发
达的大城市。
中国成就
跨流域调水———南水北调东线工程
我国的黄河、淮河、海河流域总人口约4.4亿,约占全国人口的35%,
国内生产总值约占全国的35%,在我国经济格局中占有重要地位,而这一
地区的水资源量仅占全国总量的7.2%,人均水资源量仅为全国平均水平
的21%。长期缺水严重制约了这个区域经济社会的发展。
图3.6.2 南水北调东线
84
第三章 水
  南水北调东线工程干线总长约1467km,从长江下游的扬州引长江
水,利用京杭大运河和与它平行的河道逐级提水北送,连接沿线众多的湖
泊;工程一路向北,经隧洞穿过黄河,输水到北京、天津;另一路向东,经山
东济南输水到烟台、威海等地。
南水北调东线工程为缓解黄淮海流域20多个大中城市的水资源短
缺问题,作出了重大贡献。
  二、
 
水污染与水资源短缺
图3.6.3 在严重污染的水体中藻类生物大量繁
殖,消耗水中溶解的氧气,造成其他水
生生物大量死亡
当进入江河湖海等水体中的
生产和生活污水引起水质恶化,会
出现危害人体健康和破坏生态环
境的污染现象。
被污染的水含有有害成分,影
响工业产品的质量和产量;还会污
染土壤,降低农作物的安全性,最
终危害人体健康。水污染使得可
以利用的水资源进一步减少,加重
了本来就严重的水资源短缺问题。
视窗
全地埋式地下污水处理厂
2019年,浙江省第一个大规模采用全地埋式技术建设的污水处理
厂———临平污水处理厂在杭州市余杭区建成并投入使用。污水处理厂总
建筑面积83036m
2,其中地下建筑面积79000m
2,相当于11个标准足球
场的面积。污水处理全程在地下进行,日处理能力约1.7×10
5 m
3,处理
后的污水可用于补充城市河道用水和绿化用水。地面部分建设了绿化率
85
科学 七年级下册
图3.6.4 浙江省临平污水处理厂
达80%以上的水文化主题绿地公园,包括参观廊道和科普专题展厅,成为
集人工湿地、江南园林、运动休闲和文化展示于一体的市民公园,实现了
污染治理与周边居民生活的和谐共处。
  三、
 
合理利用与保护水资源
我国的人均水资源量较少。一方面水资源供应紧张,另一方面,生产和生活
中还存在浪费水资源的情况;一些地区的水污染严重,使得本来就不足的水资源
变得更加稀缺。我国制定了有关法律法规,采取各种措施,坚持合理开发利用水
资源,防治水污染,实现水资源的可持续利用。
表3.6.1 保护水资源的措施
领域
水资源保护措施
工业领域
循环用水,减少生产耗水;处理污水,实现达标排放等
农业领域
改变灌溉方式,推广滴灌技术;减少化肥和农药的施用量等
生活领域
推广节水器具,使用无磷洗衣粉,实现“一水多用”等
86
第三章 水
活动
饮用水源地调查
饮用水源是指用于城乡集中式供水的江河、湖泊、水库等地表水源和地
下水源。请同学们以小组为单位,参考下列问题,调查学校所在社区的饮用
水源。
运用海报、小视频等方式,向同学和社区居民宣传你们的调查结果。
1.
 
为学校供水的饮用水源地在哪里?
2.
 
自来水是如何从水源地“来到”学校的?
3.
 
为了保证供水质量,国家采取了哪些措施保护饮用水源地的安全?
4.
 
为了合理利用和保护水资源,我们可以做些什么?
图3.6.5 2021年浙江省四地用水量
练
习
1.
 
杭嘉湖平原水网密布,河流湖泊众多,是典型的江南水乡,但自20
世纪90年代初至2012年,水质持续恶化,成为一个“水质性缺水”
的区域。造成这一现象最可能的原因是(  )。
①
 
农业化肥施用量过多 ③
 
畜禽养殖污水未经过处理直接排放
②
 
居民生活用水量过大 ④
 
工业生产污水未经过处理直接排放
A.
 
①②③
B.
 
①②④
C.
 
①③④
D.
 
②③④
2.
 【多选】图3.6.5是2021年杭州、宁波、金华、台州的用水量组成
图。关于四地用水组成的共同特点,下列说法正确的是(  )。
87
科学 七年级下册
 A.
 
生态用水占比最低
B.
 
生活用水大于工业用水
C.
 
工业用水占比最大
D.
 
生活用水大于农业用水
3.
 
某市人均水资源占有量仅为全省平均水平的57%,为全国平均水
平的50%左右,存在季节性缺水和区域性缺水问题,属于水资源
短缺城市。结合实例,简要说明该市可以采取哪些措施来保证水
资源的供给安全。
4.
 
查阅资料,列举宁波市主要的污水处理厂,结合实例说明污水处理
技术的进步和处理设施的完善对提高饮用水质量有哪些影响。
88
　本章学到了什么　
学习小结
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学习收获
科学观念:通过对水的三态变化、水的组成、溶液或浊液、水循环、水资源的利
用和保护等知识的学习,增进对物质的结构、物质的变化、地球系统、人类活动与
环境等核心概念的理解。
科学思维:通过水的电解等活动与实验,经历基于事实和证据的科学推理过
程,运用分析和综合、比较和分类等思维方法认识物质结构与性质,学习建立证据
与解释间的关系。
探究实践:通过冰的熔化规律等实验与活动,提升运用科学方法记录实验现
象、收集实验数据并解释现象、解决问题的科学探究能力。
89
态度责任:通过对“融化的格陵兰岛”“洗涤剂”以及水资源保护和利用等内容
的学习,形成积极参与保护自然环境、节约资源的社会责任。
学习运用
1.
 
举例说明在什么情况下溶液可以稳定存在,在什么情况下会发生变化?
2.
 
从稳定和变化的角度来说明以下过程。
(1)
 
自然界的水循环;
(2)
 
水的三态变化;
(3)
 
饱和溶液和不饱和溶液的相互转化。
3.
 
海水是地球上一种重要的资源,请根据本章学到的有关内容回答以下
问题。
(1)
 
海水不是淡水,它含有约3.5%的盐,试说出形成这种状况的两个主要
原因。
(2)
 
查阅资料,了解海水晒盐的过程,填入适当的科学概念(“饱和溶液”“不
饱和溶液”“悬浊液”“乳浊液”“结晶”“溶解”“减少溶剂”“增加溶剂”),解释各阶段
的过程。
①
 
利用涨潮将海水引入贮水池,使海水澄清。这时引入的海水是一种  
  。
②
 
再引入蒸发池,经过风吹和日晒,这个过程会    ,海水逐渐变成了
食盐的    。
③
 
再引入结晶池,继续风吹和日晒,这个过程会继续    ,使食盐从海
水中    出来。
(3)
 
为了研究海水的性质,需要配制模拟海水,假设海水中的盐全部是食盐
(氯化钠),如果要配制出150g这种模拟海水,应该怎么做? 请设计相关的配制
过程。
4.
 
调查市场上净化水的有关装置,说明它们分别运用了哪些科学原理完成
净水过程,并提出进一步改进的建议。
90
工程设计与项目实施
简易净水器的制作
项目背景
水是地球上宝贵的资源,并非所有的水都能直接为我们生产生活所
用。那么应该如何对水进行净化呢?
自来水厂的净水器采用多种水污染处理方法和多级净水流程,将原
水进行层级净化与消毒,最终产出符合标准、能够供人们生产生活使用
的水。
自制简易净水器能够让同学们充分利用学到的物理、化学等学科的
知识和方法进行系统性思考与设计,培养知识迁移能力及工程设计与物
化能力,启发同学们保护和合理利用水资源,树立节约用水、保护环境的
科学态度与责任。
项目任务
制作简易净水器,尝试去除水中常见的一些污染物,并完成自制简易
净水器的使用说明。
关键环节
1.
 
设计
(1)
 
影响水质的因素有哪些?
(2)
 
采用什么方法可以去除掉水中的污染物?
(3)
 
可以用哪些物质作为净水材料?
(4)
 
采用什么原理将待处理的水从一个反应池压到另一个反应池?
(5)
 
如何设计水流路径? 连接方式有什么要求?
(6)
 
各路径上净水材料的放置容器有什么要求?
请画出简易净水器的结构图。
2.
 
讨论与改进
讨论制作中可能出现的问题:
(1)
 
应该怎样安排多层处理步骤的顺序?
(2)
 
如何控制水的流速? 流速越慢过滤效果越好吗?
91
  (3)
 
选取何种材料制作水流路径管、反应池?
(4)
 
在用压力使水流通时,采用怎样的装置连接方式可以确保气
密性?
(5)
 
若处理过的水仍然有些许浑浊应该怎么办?
拓展思考
1.
 
在简易净水装置的设计过程中,你用到了哪些科学概念或原理?
2.
 
在本项目实施中,将不同功能的子系统组合时是否遇到过困难?
结合具体解决困难的过程,说明实际问题解决的复杂性。
3.
 
通过完成本项目,你是否对水污染种类,以及各种污染处理方法有
了新的认识? 试举例说明。
92
第四章　空气
空气与地球上的一切生物息息相关。空气是一种
宝贵的自然资源。为了更好地保护和利用空气,人们
对空气的成分与性质进行了不懈的探索与研究。
科学 七年级下册
第一节　空气的存在
空气,看不见摸不着,尝不出它的味道,但是我们能够从它的特性、它与物体
的相互作用以及它的流动性等方面来确定它的存在。
  一、
 
空气有质量
活动
证明空气有质量
活动材料
打气筒、橡皮塞(其中一个装有气嘴)、细木条、支架、两个空塑料瓶、
电子天平、卷尺、三角板等。
活动过程
1.
 
把细木条作为横梁,在它的中间穿一个孔,固定在支架上。用橡皮
塞塞住两个塑料瓶的瓶口,用打气筒对装有气嘴的塑料瓶打气。
2.
 
分别将这两个塑料瓶挂在细木条的两端。调节它们的位置使得细
木条保持水平。
3.
 
如果将装有气嘴的塑料瓶的气门芯松开,其中的空气就会逸出。此
时,你观察到水平的细木条会发生什么现象? 为什么? 请分析其中的原因。
4.
 
思考如何测量教室内空气的质量,利用现有器材进行测量。
当空气从塑料瓶中逸出时,该塑料瓶所在的一端就会翘起来,这个现象说明
逸出空气的塑料瓶变轻了,逸出的空气有质量。瘪的篮球充满气后会变重,风
可以吹动树叶摇晃,大量的生活实例和实验都表明,空气与其他物质一样具有
质量。一间教室内空气的质量比一名中学生的质量大得多。地球周围大气的总
质量可达5×10
18kg,约占地球总质量的百万分之一。
94
第四章 空气
  二、
 
大气压的存在
活动
感受大气压的存在
图4.1.1 覆杯实验
图4.1.2 压扁易拉罐实验
  1.
 
如图4.1.1,取一个装满水的平口
玻璃杯、一张硬纸片。把硬纸片盖在装满
水的玻璃杯上,并将其倒置。先猜测一下
可能发生什么现象,然后亲手做一做。
2.
 
如图4.1.2,取一个空的铝制易拉
罐、一盏酒精灯、一个打火机、一卷粗铁丝
和一小盆水。用粗铁丝做的夹子夹住空易
拉罐,并向空易拉罐中倒入少许水;然后点
燃酒精灯,对易拉罐加热,有水汽逸出后,
把易拉罐开口朝下扣在水中(不要扣入得
太深)。先猜测一下可能会发生什么现象,
然后亲手做一做。
你能解释所发生的现象吗?
安全提示
使用打火机和酒精灯时注意安全,避免发生火灾。
图4.1.3 大气压的产生
地球的陆地和海洋外是厚厚的空气层,这
个空气层叫做大气层。它对地球上的所有物体
都会产生大气压的作用(如图4.1.3所示)。一
个物体,只要在空气中,它就会受到各个方向
的大气压作用。上述实验中纸片不会掉下以
及易拉罐会被压扁的事实都是大气压存在的
证据。
95
科学 七年级下册
视窗
马德堡半球实验
1654年的一天,德国马德堡市的市民们看到了一件令人惊讶的事情:
他们的市长,就是发明抽气机的奥托·格里克,把两个直径约36cm 的空
心铜半球紧贴在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后让两队马向相反的
方向拉两个半球,16匹马都不能轻易地把它们拉开,当两队马用尽了全力
把两个半球拉开时,还发出了很大的响声。市民们惊奇地问:“是什么力
  
图4.1.4 马德堡半球实验情景
量把它们压合得这么紧呢?”市长回
答道:“没有什么,是空气。”而如果
把铜半球上的阀门拧开,让空气经
阀门流进球里,用手一拉,两个半球
就被拉开了。
从实验看出,大气压确实存在,
并且是很大的,因为这个实验是在
马德堡市做的,人们就把这样的两
个半球叫做马德堡半球,把这个实
验叫做马德堡半球实验。
  三、
 
大气压与生活
空气对地面及地面上的一切物体都有大气压的作用,人们在日常生活中发
明了很多利用大气压的物品和工具,例如,塑料吸盘挂物钩、可以吸墨水的钢
笔、用来吸饮料的吸管及从药瓶中抽出药水的注射器等。在生产实践中,抽水
机抽水、玻璃工厂用吸盘搬运大块玻璃等,都是利用了大气压的作用。
96
第四章 空气
图4.1.5 塑料吸盘挂物钩
      
图4.1.6 用吸盘搬运大块玻璃
视窗
大气压与人体健康
空气是人类生存的必要条件之一。在长达数百万年的进化中,人类
已经适应了包括大气压在内的自然环境。在大气压过高或过低的环境
中,人体都会感到不适,甚至出现健康问题。
大气压过低,会使人在呼吸时吸入的氧气量减少,人体为补偿缺氧就
加快呼吸及血液循环,从而出现呼吸急促、心率加快的现象。由于大脑耗
用的氧气约占人体总需氧量的20%,因此大气压过低还会引起头晕、头
痛、无力等征象,严重的情况下会导致昏迷。
在大气压过高的环境里,空气相对比较干燥,尘埃、花粉等过敏源容
易在地面滞留,从而诱发哮喘等疾病。
大气压的变化还会对人体的心理状态产生影响。例如,阴雨天、下雪
天以及夏季雷雨前天气高温湿闷,会使人感到心情压抑。
  四、
 
空气的流动
闷热的夏晚,突然吹来习习凉风,人体会感到特别舒畅。自然界的风是空气
水平流动的结果。日常生活和生产实践中,人们用扇子、电风扇、鼓风机等工具也
能使空气流动,由此产生的风称为人造风。
风洞就是通过人为控制气流,对车辆、飞行器等物体周围空气的流动情况进
97
科学 七年级下册
行模拟的管道状试验设备。图4.1.7为汽车专用风洞,图4.1.8为我国科研人员
研制的JF 22超高速风洞,其性能指标国际领先,可以复现最快达10km/s的飞
行条件。
图4.1.7 汽车专用风洞
图4.1.8 JF 22超高速风洞
图4.1.9 模拟马德堡半球实验
练
习
1.
 
已知1m
3 的空气的质量为1.29kg,用尺子量一量你卧室的大小,
估算一下卧室中空气的质量相当于以下哪个的质量(  )。
A.
 
1张纸
B.
 
1本书
C.
 
1个成人
D.
 
8匹马
2.
 
用矿泉水瓶装满水,倒转在盛
满水的盆子里,缓慢向上提起
矿泉水瓶,当瓶口仍在水面以
下时,瓶中的水会从瓶中流出
吗? 在瓶底扎一个小孔,还能
重复刚才的情形吗? 动手做
做看,并解释现象。
3.
 
如图4.1.9所示,用两只家用小吸盘模拟马德堡半球实验,并分析
解释。
98
第四章 空气
第二节　空气的成分
空气是人类和一切动植物的生命支柱,也是重要的自然资源。科学家用科学
探究的方法发现了空气的组成。
  一、
 
探究空气的成分
你想过空气是由什么组成的吗? 让我们通过红磷(P)燃烧的实验来探究这个
问题。
活动
探究空气的成分
图4.2.1 红磷燃烧实验
  红磷(P)能在空气中燃烧生成一种固体物
质———五氧化二磷(P2O5)。实验装置如图4.2.1
所示。用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内的
红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷
燃烧的现象。待红磷燃烧停止并冷却后,打开弹
簧夹,观察现象。
观察到的实验现象是:
 
 。
讨论
1.
 
红磷燃烧前,集气瓶中有什么物质?
2.
 
红磷燃烧后,集气瓶中的水位约占其体积的1/5,这说明了什么?
3.
 
从上述实验中,你得出了什么结论?
在上述实验中,我们观察到红磷燃烧时产生大量的白烟(五氧化二磷);当燃
烧停止并冷却后,打开弹簧夹,烧杯中的水被吸入集气瓶,白烟消失,进入集气瓶
99
科学 七年级下册
图4.2.2 空气成分示意图
中的水的体积约占其体积的1/5。
200多年前科学家就做过类似的实验,并得出以
下结论:空气不是由一种气体组成的,而是由两种气体
组成,一种能够支持燃烧,另一种不能支持燃烧。
之后,人类对空气成分的探究又经历了一段漫长
的过程,科学家通过更多的实验和反复的思考,最终探
明空气是由多种气体组成的,并测出了它们所占的体
积分数。空气中含有:氮气约78%、氧气约21%、稀有
气体约0.94%、二氧化碳约0.03%、其他气体和杂质约0.03%。
图4.2.3 充满氦气的气球
像空气这样,由两种或两种以上物质组成的物
质称为混合物。只由一种物质组成的物质则称为纯
净物。
稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡六种,它们在
空气中的含量很少,性质不活泼,曾一度被称为惰性
气体,但现在已发现稀有气体在一定条件下能够发
生一些反应。随着人们对稀有气体性质越来越深入
地了解,它们已被广泛应用于工业、医学及日常生活
中。例如:氦气密度约为氢气密度的2倍,也是一种
很轻的气体,但氦气性质不活泼,氦气球不会像氢气
球那样易发生爆炸,因此,可用氦气充填飞艇和
气球。
视窗
科学家探究空气成分的历程
18世纪70年代,随着对燃烧现象的深入研究,差不多在同一时期,瑞
典化学家舍勒和英国化学家普里斯特列先后用不同的方法制得了氧气,
但他们受当时盛行的“燃素说”的制约,并未认识到自己获得的气体(氧
气)就是空气的重要成分之一。
法国化学家拉瓦锡却依据大量事实对“燃素说”提出了大胆的质疑,并
100
第四章 空气
图4.2.4 拉瓦锡
在前人研究的基础上,设计了一个具有划时代意
义的实验:将汞放入曲颈甑内加热,汞的表面浮
起红色的渣滓,继续加热12天,至红色物质不再
增加。停止加热,冷却后测定,密闭容器内的气体
体积减少了约1/5。拉瓦锡研究了剩余的那部分
气体,发现这部分气体既不能供给呼吸,又不能支
持燃烧,他将其称为氮气。拉瓦锡又把汞表面生
成的红色粉末(氧化汞)全部收集起来,放在另一
个容器中加热,结果得到了汞和无色气体,这部
分气体既能供给呼吸又能支持燃烧,他将其称为
氧气。得到的氧气体积正好等于原先减少的气体体积。再把得到的氧
气放入原先的容器中,结果容器中的气体跟空气的性质完全一样。拉瓦
锡由此得出:空气是由氧气和氮气组成的。
拉瓦锡之后的相当长时间内,科学家普遍认为空气中不会再含有其他
成分了。直到1894年,英国化学家拉姆赛和物理学家瑞利合作,从空气中
分离的氮气中发现了氩气。随后,拉姆赛又陆续发现了氦、氪、氙、氖和氡等
稀有气体。
图4.2.5 拉瓦锡研究空气成分所用的装置
101
科学 七年级下册
  二、
 
从空气中获得氧气和氮气
图4.2.6 病毒被冷冻在液氮中
如同水蒸气在一定温度下会凝结成液
态水一样,氧气和氮气也会在非常低的温
度下变为液态。利用液态空气中各成分的
沸点不同,可以从液态空气中分离出氧气、
氮气和稀有气体。
人们将氮气和氧气分别装入钢瓶,提
供给厂矿、企业、科研院所和医院等使用。
练
习
1.
 
从科学家探究空气成分的历程中,你学到了什么?
2.
 
下列生活中常见的物质,属于混合物的是    ,属于纯净物的
是    。
a.
 
生理盐水 b.
 
河水 c.
 
蒸馏水 d.
 
牛奶 e.
 
空气 f.
 
氧气
3.
 
在“探究空气的成分”这一活动中,若红磷的量不足,对实验结果会
有什么影响?
102
第四章 空气
第三节　氧气
氧气是无色无味的气体,能与许多物质发生化学反应。
  一、
 
人类离不开氧气
氧气是空气的主要成分之一,也是地球上绝大多数生物体赖以生存的物质。
一个人不吃饭可以存活几星期,不喝水可以存活几天,但不呼吸氧气只能存活几
分钟。
氧气能够支持燃烧,液氧可作为卫星发射及宇宙飞船发射中燃料的助燃剂。
炼钢工业和其他化学工业中也要消耗大量氧气。
图4.3.1 水中的溶解氧供鱼类呼吸
 
 
图4.3.2 宇宙飞船发
射中燃料的
助燃剂
图4.3.3 炼钢消耗大量氧气
 
 
  二、
 
氧气的性质
物质的用途是由其性质决定的。那么,氧气有哪些物理性质和化学性质呢?
103
科学 七年级下册
活动
推测氧气的物理性质
在混合物中,各组成物质仍保持各自的性质。氧气是空气的成分之
一,请试用这样的推理:如果氧气有颜色,那么空气就会有颜色;而空气是
无色的,所以推测氧气是无色的。结合你的生活经验,对通常情况下氧气
的物理性质进行推测,填入表4.3.1中。
表4.3.1 推测通常情况下氧气的物理性质
氧气有颜色吗?
无色
氧气溶于水的情况
氧气有气味吗?
其他
氧气是什么状态?
通常情况下,氧气是一种无色、无味、不易溶于水的气体。氧气还是一种活泼
的气体,可以与许多物质发生化学反应,这些反应常常以燃烧的方式进行。
活动
物质在氧气中的燃烧
  1.
 
将带火星的木条伸入盛满氧气的集气瓶中,观察木条是否复燃。
2.
 
将一小块木炭用坩埚钳夹住,在空气中点燃后,观察现象。再伸入
盛满氧气的集气瓶中,观察现象。
3.
 
取少量硫放入燃烧匙中,加热至燃烧,观察现象。再将燃烧匙伸入
盛满氧气的集气瓶中,观察现象。
4.
 
在螺旋状的铁丝末端系上火柴杆,用坩埚钳夹住铁丝并点燃火柴
杆,待火柴杆将燃尽时,将它们伸入盛满氧气的集气瓶中(瓶中预先放少
量水或沙子),观察现象。
5.
 
将上述实验现象填入表4.3.2中。
安全提示
实验时,请正确佩戴手套和护目镜。
104
第四章 空气
表4.3.2 物质在空气和氧气中分别燃烧的现象
实验
现象
空气中
氧气中
带火星的木条
木炭燃烧
硫燃烧
铁丝燃烧
讨论
1.
 
为什么上述物质的燃烧在氧气中比在空气中更剧烈?
2.
 
上述变化过程有什么共同特点?
我们把物质与氧气的反应称为氧化反应。碳、硫和铁等物质在空气或氧气中
的燃烧就是一种发光发热的剧烈的氧化反应。
木炭(C)+氧气(O2)
点燃
→二氧化碳(CO2)
硫(S)+氧气(O2)
点燃
→二氧化硫(SO2)
铁(Fe)+氧气(O2)
点燃
→四氧化三铁(Fe3O4)
不过,也有许多物质与氧气反应时并不发生燃烧,如钢铁制品锈蚀、食物腐
败、生物体的呼吸作用等,这类过程被称为缓慢氧化。燃烧和缓慢氧化是物质与
氧气反应的两种常见方式。
图4.3.4 用氧炔焰产生的高温切割金属
  
图4.3.5 生锈的钢铁
105
科学 七年级下册
  物质是不断变化的,物质的变化分为物理变化和化学变化。物理变化是物质
的形态等发生了改变,没有新物质生成;化学变化是物质的性质发生了改变,有新
物质生成。氧化反应就是一种化学变化。化学变化中存在着能的转化(如发光、
吸热或放热),有些还会伴随沉淀、气体产生及颜色变化等现象。
物质不需要通过化学变化就能表现出来的性质称为物理性质,如颜色、气味、
状态、密度、溶解性等;在化学变化中表现出来的性质称为化学性质,如可燃性等。
  三、
 
燃烧与灭火
火的利用是人类进步的重要标志。在现代社会中,火也是不可缺少的。火一
旦失去控制,会带来财产和生命的巨大损失。因此,人们需要对燃烧的条件和灭
火的方法进行研究。
学生实验
探究燃烧的条件
图4.3.6 燃烧实验
实验目的
1.
 
探究燃烧的条件。
2.
 
初步学习控制变量的研究方法。
实验材料
坩埚钳或镊子、小棉花球、小石子、
酒精灯、火柴、水。
实验步骤
1.
 
用坩埚钳或镊子分别夹取干的
小棉花球和小石子,放到酒精灯火焰上
片刻。实验现象为      。
2.
 
用坩埚钳或镊子分别夹取干
的、蘸有水的小棉花球,放到酒精灯火
焰上片刻。实验现象为      。
106
第四章 空气
  3.
 
点燃酒精灯,再小心地盖上酒精灯帽。实验现象为      。
安全提示
请规范使用酒精灯。
问题讨论
你能根据上述实验中观察到的现象总结出燃烧的条件吗?
图4.3.7 燃烧的条件
燃烧需要三个基本条件:可燃物、温度达到着火点
和氧气(助燃物)。缺少其中任何一个条件,燃烧就不
能发生。
灭火,就是要至少消除燃烧需要的三个基本条件
中的任何一个条件。
　　思考与讨论
请根据你的生活经验和所学知识,说出以下灭火方法的原理。
1.
 
油锅着火时,立即盖上锅盖,使火熄灭。
2.
 
建筑物着火时,用高压水枪喷水灭火。
3.
 
书籍、文件、精密仪器着火时,喷射干冰(固态的二氧化碳)灭火。
图4.3.8 常用的灭火器
专业消防员用高压水枪、泡沫弹等
设备扑灭大型火灾。居民住宅、工厂、
学校及公共场所常放置一些灭火器以
应对突然发生的小型火灾。
灭火器的种类很多,应根据不同的
火灾作出合理的选择。常用的灭火器
有干粉灭火器、泡沫灭火器和液态二氧
化碳灭火器等。
107
科学 七年级下册
图4.3.9 发现火情,请立即拨打“119”
视窗
灭火器
泡沫灭火器能喷射出大量含二氧化碳和氢氧化铝[Al(OH)
3]的泡
沫。这些泡沫附着在燃烧物上,能使燃烧物与空气隔绝,达到灭火的目
的。泡沫灭火器可用于扑灭一般物质着火,如纸张、棉布、木材、塑料等引
发的火灾。
干粉灭火器是利用高压的二氧化碳或氮气将桶内干粉喷出来灭火的。
干粉主要是一些盐类物质,如碳酸氢钠(NaHCO3)。干粉灭火器除可用于扑
灭一般物质引发的火灾外,还可用来扑灭油、气态物质和电器引发的火灾。
在加压的情况下,把液态二氧化碳装入小钢瓶里,可以制成液态二氧
化碳灭火器。这种灭火器可以用来扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器
等发生火灾,因为液态二氧化碳在空气中完全挥发成气体,所以它不会留
下任何痕迹而使物体污损。
想一想,你所在的学校、居民楼和家用汽车里应该选择哪种灭火器?
活动
公共场所消防设施的调查
调查一个公共场所,如学校、商场、电影院、汽车站等的消防灭火设施
情况,并写出调查报告。报告包括:该场所的名称、地点及周边环境;该场
108
第四章 空气
所消防灭火设施的数量、种类及安放位置;对该场所消防灭火措施的评价
与建议。
  四、
 
催化剂的作用
化学反应需要一定的条件,如满足一定的条件才会发生燃烧反应,还有些反
应则要在一定温度或催化剂的作用下才能发生。催化剂可以改变化学反应的速
度,而自身的质量和化学性质在反应前后不发生变化。生物体内的酶就是一类催
化剂。在实验室中,我们可以用二氧化锰(MnO2)作催化剂,分解过氧化氢
(H2O2)或氯酸钾(KClO3)来制取氧气。
过氧化氢(H2O2) MnO2→水(H2O)+氧气(O2)
氯酸钾(KClO3) MnO2
加热→氯化钾(KCl)+氧气(O2)
活动
探究催化剂的作用
准备好10%的过氧化氢溶液、二氧化锰、两支洁净的试管。
1.
 
向第一支试管中加入少量10%的过氧化氢溶液,观察到的现象
是:
 。
2.
 
向第二支试管中加入少量二氧化锰粉末,再加入少量10%的过氧
化氢溶液,观察到的现象是:                   
     。
讨论
1.
 
通过上述实验,可以得到哪些结论?
2.
 
在“探究燃烧的条件”和“探究催化剂的作用”两个活动中,你学到
了哪些研究方法?
109
科学 七年级下册
练
习
1.
 
许多化学反应就发生在我们的身边,举例说明物质与氧气反应的
两种方式。
2.
 
查阅相关资料,了解催化剂的作用,并与同学交流。
3.
 
根据家庭中可能出现的不同火灾,制订出相应的灭火和自救方案。
110
第四章 空气
第四节　二氧化碳
二氧化碳(CO2)是空气的另一种重要成分,它在空气中的含量虽然不高,但
与人类的活动也是密切相关的。
绿色植物吸收二氧化碳进行光合作用,同时放出氧气;人们利用二氧化碳和
其他原料制造出可口的饮料;二氧化碳还能用于灭火和在舞台上产生云雾缭绕的
幻境。那么,二氧化碳是一种什么样的物质呢?
图4.4.1 汽水的泡沫中有二氧化碳
      
图4.4.2 用干冰(固态二氧化碳)制造的舞台云雾
  一、
 
二氧化碳的物理性质
让我们通过下面的活动来探究二氧化碳的物理性质。
活动
探究二氧化碳的物理性质
1.
 
准备以下仪器和药品:一瓶二氧化碳、一个铁架台、一根细木棍、两
个大小相同的小纸桶(或小塑料袋)、一些棉线。
(1)
 
仔细观察,二氧化碳的颜色为    ,状态为    。
(2)
 
在细木棍的两端各系上一个大小相同的小纸桶,在木棍的中部系
111
科学 七年级下册
图4.4.3 向纸桶中倾倒二氧化碳
上一根线,使两端平衡,并将它系在铁架
台上(图4.4.3)。将瓶中的二氧化碳迅
速倒入其中一个小纸桶中,观察到的现
象是:
 
 。
2.
 
准备一瓶二氧化碳、一杯蒸馏水
和两个100mL的针筒。
用两个针筒分别抽取30mL的水和
40mL的二氧化碳,把40mL二氧化碳
慢慢地全部注入装水的针筒中,轻轻晃
动针筒使水和二氧化碳充分混合,静置,观察到的现象是:
 
            。
通过上面的实验,可归纳出二氧化碳的物理性质有:
 
 。
图4.4.4 干冰
二氧化碳是一种无色、无味的气体。在相
同条件下,同体积的二氧化碳的质量比空气的
质量大,约是空气的1.5倍。常温、常压下1体
积水约能溶解1体积二氧化碳,增大压强可使
其溶解得更多。
在加压和降温的情况下,二氧化碳会变成
无色液体,甚至变成雪状固体,通常把固态二氧
化碳叫做“干冰”。
视窗
干冰可用于人工降雨
人工降雨的基本原理是向云层中施放某些物质,使云层中的水汽凝
结为水滴降下来。常用的降雨剂有干冰、碘化银等。当人们利用飞机、火
112
第四章 空气
图4.4.5 人工降雨
箭等将干冰洒落在云层中时,干
冰升华吸收大量的热,而未来得
及完全升华的干冰又是很好的水
汽凝结核,在适当的条件下使得
云层中的水汽迅速凝结变为水
滴,天空便开始下雨了。
  二、
 
二氧化碳的化学性质
人呼出的气体与吸入的空气相比,主要是氧气和二氧化碳气体的含量发生了
变化。呼出的气体中氧气的含量降低,二氧化碳的含量升高。我们可以利用呼出
的气体来做一些关于二氧化碳化学性质的简单实验。
活动
探究二氧化碳的化学性质
图4.4.6 向澄清石灰
水中吹气
  1.
 
通过饮料吸管向盛有澄清石灰水的试管
中吹气。观察到的现象是:        。
2.
 
向盛有蒸馏水的试管中滴入几滴紫色石
蕊溶液,通过饮料吸管向其中缓缓吹气。观察到
的现象是:        。再将试管进行加
热,观察到的现象是:        。
安全提示
吸气时嘴应离开吸管。
二氧化碳通入澄清石灰水时,石灰水变浑浊,这是由于产生了白色碳酸钙沉
淀的缘故。
113
科学 七年级下册
二氧化碳(CO2)+氢氧化钙[Ca(OH)
2] →碳酸钙(CaCO3)+水(H2O)
这个反应可以用来检验二氧化碳。
石蕊是一种酸碱指示剂,它遇酸变成红色,遇碱变成蓝色,在中性溶液中为紫
色。二氧化碳通入水时,紫色石蕊溶液变成红色,因为二氧化碳溶解在水里形成
了碳酸。
二氧化碳(CO2)+水(H2O) →碳酸(H2CO3)
碳酸不稳定,很容易分解为二氧化碳和水。
碳酸(H2CO3) →二氧化碳(CO2)+水(H2O)
碳酸溶液加热时,碳酸分解,二氧化碳从溶液中逸出,剩下中性的水。所以,
红色的石蕊又变成了紫色。
视窗
溶洞景观的形成
图4.4.7 钟乳石
  中国是个多溶洞的国
家。溶洞以及溶洞中那些千
姿百态的钟乳石是如何形成
的呢?
自然界中的石灰石、大
理石的主要成分是碳酸钙,
当遇到溶有二氧化碳的水
时,就会变成可溶的碳酸氢
钙,逐渐形成了溶洞景观。
碳酸钙(CaCO3)+二氧化碳(CO2)+水(H2O) →碳酸氢钙[Ca(HCO3)
2]
溶有碳酸氢钙的水,从溶洞顶滴到洞底时,在受热或压强突然变小时
就会分解,重新变成碳酸钙沉积下来。这些沉淀经过千百万年的积聚,渐
渐形成了钟乳石(地面形成的钟乳石又称为“石笋”)。洞顶的钟乳石与地
面的石笋连接起来了,就会形成奇特的石柱。
114
第四章 空气
碳酸氢钙[Ca(HCO3)
2] →碳酸钙(CaCO3)+二氧化碳(CO2)+水(H2O)
在自然界中不断发生着上述过程,形成了千姿百态的溶洞景观。
石灰石、大理石遇到稀盐酸又可生成二氧化碳,这个反应常用于实验室制取
二氧化碳。
碳酸钙(CaCO3)+稀盐酸(HCl) →氯化钙(CaCl
2)+二氧化碳(CO2)+水(H2O)
活动
生成二氧化碳的反应
ཡ໫
ᇡ྄ณ
图4.4.8 生成二氧化碳的反应示意图
  在试管里放入小块石
灰石(或大理石),加入稀
盐酸,观察到的现象是:
        ;待反
应片刻后,将燃着的火柴
放在试管口,观察到的现
象是:        ;塞上单孔塞,把导管伸入另一盛有澄清石灰水
的试管中,观察到现象是:        。
根据上述现象得出的结论是:
 。
练
习
1.
 
实验室有4瓶无色气体没有贴标签,它们分别是空气、氮气、氧气
和二氧化碳,你能用哪些方法加以鉴别?
2.
 
在炎热的夏天,人们都喜欢喝瓶汽水清热解渴。请同学分组完成
下面的练习。
(1)
 
查阅资料,讨论制作汽水的方法和原理。
(2)
 
制订制作不同口味汽水的实施方案,准备相关用品。
(3)
 
制作不同口味的汽水,与同学分享。
115
科学 七年级下册
第五节　保护大气圈
在太阳系的八大行星中,地球是目前已知的最适宜生命繁衍的星球。其中
一个重要的原因是地球上存在大气圈。大气圈是在地球引力作用下包裹在地
球外部的气体圈层。大气圈保护着地球和人类,但是人类活动造成了多种大气
环境问题。
  一、
 
温室效应与全球气候变化
为什么在寒冷的冬天,温室里依然生机勃勃? 这是因为温室的玻璃允许太阳
辐射进入室内,同时阻止了室内的热量向外散发,从而保持室内温暖,能够满足植
物生长的需要。
图4.5.1 温室效应
地球类似一个大温室,大气圈就像温室的玻璃。大气中的水蒸气和二氧化碳
等气体允许太阳辐射透过,但却阻挡了地表热量的散发。大气的“保温”作用使得
116
第四章 空气
地表的平均温度保持在15℃左右。这是地球上存在生命的一个重要条件。
大气的保温作用又叫“温室效应”,具有保温性能的气体被称为温室气体。二
氧化碳是最主要一种的温室气体。如果地球大气层中的二氧化碳增长过快,就会
加剧温室效应,造成地表气温增高过快。
图4.5.2 火力发电厂排放大量二氧化碳
图4.5.3 燃油汽车行驶时排放二氧化碳
 
图4.5.4 天然气或液化气燃烧产生
二氧化碳
　　思考与讨论
1.
 
除了二氧化碳,你还知道哪些温室气体?
2.
 
举例说明日常生活中温室气体的主要来源。
117
科学 七年级下册
图4.5.5 1850—2022年全球平均温度距平
(相对于1850—1900年平均值)
  在过去的100多年时
间里,人类活动消耗了大
量的煤炭、石油、天然气等
化石能源,全球气候出现
了以变暖为主要特征的变
化(图4.5.5)。气候变化
的影响是多方面的,如热
浪、洪涝、干旱等各种极端
天气事件发生的频率加大,破坏性增强。气候变化还会加速极地和高山的冰川融
化,引起海平面上升。
活动
践行绿色低碳生活
碳中和是指通过增加森林、湿地面积,以及通过工程技术等手段,将
因为各种人类活动排放的二氧化碳全部“抵消”,使进入大气的二氧化碳
的净增量为零。碳达峰是指全社会的二氧化碳排放总量达到最高值后,
慢慢趋于减少。
图4.5.6 碳中和示意图
气候变化是全人类面临的共同
挑战。我国走生态优先、绿色发展之
路,是全球生态文明建设的重要参与
者、贡献者、引领者,我国将采取各种
政策和措施,力争于2030年前实现
碳达峰,2060年前实现碳中和。
1.
 
查阅资料,列举在日常的家
庭和校园生活中可以采取哪些增加
碳吸收和减少碳排放的方法。
2.
 
根据收集到的资料,以“低碳生活”为主题,设计一份图文并茂的电
子小报或手抄报,与全校同学和社区居民分享交流。
118
第四章 空气
中国成就
森林生态系统助力碳达峰和碳中和
森林可以通过光合作用吸收二氧化碳,同时还具有保护生物多样性、
涵养水源、防风固沙等生态效益。
森林蓄积量每增加1亿立方米,可以相应地多固定1.6亿吨二氧化
碳。近年来,我国开展大规模国土绿化行动,全面保护天然林,不断扩大
退耕还林还草的规模。截至2022年,全国森林覆盖率达24.02%,森林蓄
积量超过175亿立方米,比2005年增加45亿立方米。森林在实现碳达峰
和碳中和的过程中,发挥着越来越重要的作用。
图4.5.7 利用森林固碳
  二、
 
臭氧层空洞
大气中的臭氧主要分布在距离地表10~50km 的高空,能够吸收绝大部分进
入大气层的紫外线,避免对地球生命的伤害。对人类来说,过强的紫外线照射可
能增加白内障、皮肤癌等疾病发生的风险。
1982年,科学家发现南极洲上空的臭氧浓度明显减少,出现了臭氧层空洞。
这主要是由于人类活动向大气中排放氟利昂等化学物质引起的。这类化学物质
曾经广泛运用于生产冰箱和空调的制冷剂,目前已经被禁止使用。
我国通过技术创新,截至2023年累计淘汰了60多万吨消耗臭氧层的化学物
质,为全球保护臭氧层作出了重要贡献。
119
科学 七年级下册
1986
 Ω
1991
1994
1997
2000
2003
2006
2009
2012
2015
2018
180000
160000
140000
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
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图4.5.8 我国消耗臭氧层物质的使用量变化
  三、
 
大气污染与防治
大气污染是指人类活动或自然过程排放的污染物导致空气质量下降的现象。
常见的大气污染物包括一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等气体和可吸入颗粒物等。
可吸入颗粒物包括烟尘、灰尘等固体小颗粒,以及云、雾等液体小液滴。
在全世界范围内,大气污染对人类健康构成了重大威胁,引发心脑血管、呼吸
道等多种疾病。每年全世界有数百万人因为大气污染过早死亡。
大气污染的来源包括交通运输、发电、农作物的废弃物焚烧等。我国采取了
多种措施防治大气污染,如通过改进燃煤装置和燃烧技术,消烟除尘;将固体煤转
  
  
图4.5.9 秸秆燃烧产生的废气(左)、雾霾(中)、工地上的粉尘颗粒物(右)
120
第四章 空气
变为煤气或液体燃料,减少污染物排放;改进生产工艺,采用无污染工艺和无污染
装置,降低粉尘和有害物质排放等。
活动
解读学校周边地区的空气质量
我国从2001年6月5日起开始发布重点城市的空气质量预报。空气
质量指数(AQI)是描述空气质量状况的一个指标,涉及的主要污染物有细
颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭
氧(O3)、一氧化碳(CO)六项。AQI数值越大,说明大气污染的状况越严重。
图4.5.10 某地区的空气质量(2022年8月10日)
1.
 
记录学校所在区域近一周的空气质量指数;说明空气质量指数对
日常生活的影响。
2.
 
通过查阅资料、访问老师或家长,了解学校所在地区全年主要的大
121
科学 七年级下册
气污染及其主要来源。
3.
 
根据调查结果,设计并制作一份小报,与同学分享调查成果。
练
习
1.
 【多选】在日常生活中,人为产生的大气污染物有(  )。
A.
 
火山喷发产生的火山灰 
B.
 
驾驶燃油机动车排放的尾气 
C.
 
露天燃烧作物秸秆产生的可吸入颗粒物
2.
 【多选】根据图4.5.11,对比2021年和2020年的数据,下列说法正
确的是(  )。
图4.5.11 2020年和2021年杭州市部分区县市的环境空气质量
A.
 
杭州市区的优良天数下降最明显
B.
 
淳安县的优良天数有所上升
C.
 
桐庐县的优良天数有所下降
3.
 
低碳生活是指日常生活中所消耗的能量要尽可能减少。通过改变
一些日常的生活方式,减少煤、石油、天然气等化石燃料的耗用,减
少能耗,降低二氧化碳排放量。了解全国节能宣传周和全国低碳
日的时间和活动主题,设计一份“校园低碳生活指南”。
4.
 
查阅资料,了解我国为减少排入大气的二氧化碳,达到碳达峰和碳
中和的目标,采取了哪些吸收二氧化碳的措施?
122
　本章学到了什么　
学习小结
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学习收获
科学观念:通过学习空气的成分,以及氧气、二氧化碳的性质、用途和制备,初
步认识不同的物质具有不同的性质,物质的性质决定了其用途;同时对物质的变
123
化和化学反应有一定认识,如化学变化中都有新物质生成并伴有能的转化,化学
反应需要一定的条件等。
科学思维:在“探究空气的成分”等活动中,体验基于实验现象的观察,通过分
析与综合得出结论的思维过程,学习建立证据与解释间的关系。
探究实践:在“探究燃烧的条件”等活动中,学习运用控制变量的方法设计实
验,体验科学探究的过程。
态度责任:通过参与一系列的实验探究活动,初步培养严谨求实、有证据地发
表见解的科学态度。提高保护环境、促进人与自然和谐发展的意识,积极参与大
气保护、臭氧层保护、应对气候变化等社会性议题的讨论和行动中,认识到科学技
术对解决社会问题的重要作用。
学习运用
1.
 
结合本章的学习内容,列举实例阐述如何合理利用物质的性质调控化学
反应,为人类创造更美好的生活。
2.
 
2021年10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成
自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱,中国空间站
开启有人长期驻留时代。长期载人航天器密封舱都配有气压控制系统,其结构组
成如图所示。这一系统参考国际空间站的指标要求,可制造出与地面环境类似的
第2题图
124
空气,氧气含量控制在23%左右,以保证航天员的生活。根据图示及所学的知识,
思考下列问题:
(1)
 
简要叙述密封舱内的“空气”制备过程中发生了哪些物理变化和化学
变化。
(2)
 
密封舱内的“空气”成分与地球上的空气成分有什么不同? 你如何理解
这些不同?
(3)
 
密封舱内的“空气”质量受哪些因素影响? 如何保证舱内“空气”质量?
125
第五章　物质的构成
丰富多彩的物质组成了大千世界,工农生产、衣食
住行,可以说我们须臾也离不开物质。那么,物质是由
什么构成的? 构成物质的微粒有什么特征? 它们是如
何组成形形色色的不同物质来发挥不同的作用的? 让
我们深入微观世界去一探究竟吧。
第五章 物质的构成
第一节　构成物质的微粒
我国古代的哲学家庄子在其著作《庄子·天下》篇曾说过:“一尺之捶,日取其
半,万世不竭”。(注:捶,通“棰”,棍,杖。)意思是一尺长的棍棒,每日截取它的一
半,永远截不完。真的是这样的吗? 物质真的可以无限地分割下去吗? 而几乎与
庄子同时代的古希腊哲学家德谟克里特则提出了原子论,认为物质是由原子构
成,原子不可再分。
由于微观世界的微粒太小了,单凭人的肉眼是无法分辨的,到了近代社会,随
着科技的不断进步,科学家们才有能力深入物质的内部世界去一探究竟。经过不
断的探索,科学家终于搞清楚物质是由分子、原子或离子等微粒构成的。
  一、
 
分子
一块方糖,如果分成两块,每一块还是糖。继续一分为二,每一小块仍然是糖。
如此不断地分,一直分到仍然具有糖的性质的最小微粒,这种微粒称为蔗糖分子。
方糖是由无数个蔗糖分子聚集而成。不同的物质具有不同的性质,那是因为
构成物质的分子不同。水由大量水分子聚集而成,在通常温度和压强下呈液态。
而氢气由氢分子聚集而成,氧气由氧分子聚集而成,在通常温度和压强下它们都
呈气态。
分子能不能再分呢? 电解水时,水分子分解成氧原子和氢原子,然后每2个
氧原子结合成1个氧分子,每2个氢原子结合成1个氢分子。实验表明1个水分
子由2个氢原子和1个氧原子构成。
图5.1.1 水分子分解示意图
127
科学 七年级下册
图5.1.2 分子比例模型的结构示意图
(蓝、绿、灰、黑、红球分别表示氮、氯、氢、碳、氧
原子,球的大小表示原子的相对大小)
大部分物质由分子聚集而成。分子
都由原子构成,有的分子很复杂,有的分
子很简单。例如霓虹灯灯管中充填的氖
气,其中每个氖气分子仅由1个氖原子构
成;1个氮分子则由2个氮原子构成;1个
二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子
构成;1个蔗糖分子由12个碳原子、22个
氢原子和11个氧原子构成;橡胶、塑料、纤
维与生物体中的蛋白质、糖类和核酸等分
子则由很多个不同的原子构成。
原子可以构成分子,也可以直接构成物质,例如金、银、铜、铁、铝等金属分别
由金原子、银原子、铜原子、铁原子、铝原子构成。
　　思考与讨论
在氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液的颜色由无色变为红色。1滴酚酞溶
液中有多少个酚酞分子呢? 通过计算可知约有10亿亿个酚酞分子。估计本世纪
末地球人口将突破100亿,请你算一算10亿亿是100亿的多少倍。每个酚酞分
子由20个碳原子、14个氢原子和4个氧原子构成。根据这些数据你能体会原子、
分子多么微小吗?
  二、
 
原子
分子可以分解成原子,原子还能再分吗?
视窗
科学家对电子的研究
1897年,英国物理学家汤姆生在研究低压气体的放电现象时发现了
电子,实验表明电子是一种带负电荷并且具有一定质量的微粒。电子能从
128
第五章 物质的构成
各种不同的物质中分离出来,说明电子普遍存在于原子之中,原子由更小
的微粒构成。
原子是不带电的。既然电子是原子的一个组成部分,那么原子中一
定还存在着带正电荷的部分,并且正负电荷的总量相等。在原子内部,
正负电荷又是如何分布的呢? 许多科学家进行了研究,提出了各种
假说。
英国科学家卢瑟福认为,研究原子结构,可以使用一些“炮弹”轰击原
子。1909年起卢瑟福和他的助手用一束带正电荷、质量比电子大得多的
高速α粒子流轰击一片很薄的金箔。发现绝大多数α粒子通过金箔并按
原方向行进,极少数α粒子改变了行进方向(散射),个别α粒子竟被反射
回来。如图5.1.3所示。
图5.1.3 α粒子散射示意图
电子的质量很小,不会影响α粒子的行进。能使α粒子改变方向的,
猜测是质量较大且带正电荷的粒子。绝大多数的α粒子不改变运动方
向,说明原子内部非常空旷,或者说正电荷只占据很小的空间。
卢瑟福根据α粒子散射实验于1911年提出原子有核模型,认为原子由带正
电荷的原子核和带负电荷的电子构成。带正电荷的原子核位于原子的中心,它集
中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量。原子核很小,半径约为10
-15 m,不足
原子半径的万分之一。
129
科学 七年级下册
原子核比原子小得多,但原子核仍然是可分的。实验表明,原子核是由带正
电荷的质子和不带电荷的中子构成。原子核的电荷数即为质子数。质子和中子
的质量相近,都比电子的质量大得多,约为电子质量的1836倍。原子核中的质子
数和核外电子数是相等的,因此,整个原子不带电。
不同的原子,核外的电子数是不同的。例如氢原子核外仅有1个电子,而氧
原子核外有8个电子。所有核外电子都受到原子核的吸引,在原子核周围空旷的
空间做高速运动。这些电子有的能量高,有的能量低。在化学反应中,有的原子
容易失去电子,有的原子容易得到电子,还有的原子既不容易失去电子,也不容易
得到电子。可见,核外电子在化学反应中具有重要的作用。
图5.1.4 原子结构模型
视窗
科学家对微观世界的探索
1803年,英国科学家道尔顿根据大量的实验事实,提出近代科学原子
论,认为一切物质都是由最小的不能再分割的粒子———原子构成的。同
种原子的大小、形状、质量和性质完全相同,不同种原子则不相同。
意大利化学家阿伏加德罗于1811年提出分子假说,认为分子是具有
一定特性的组成物质的最小单位(或微粒)。遗憾的是阿伏加德罗的这一见
解没有得到同时代化学家(包括道尔顿)的承认。直到1860年首次召开国
际化学会议后,分子假说才被各国化学家接受,并且提升为分子学说。从
此,两种学说构成一个完整的原子分子论。它清除了当时化学界的分歧与
混乱,促使化学研究健康深入地发展。
130
第五章 物质的构成
图5.1.5 世界上第一张单个原子表
面的STM 图———放大
2000万倍的硅表面原子
(颜色由计算机增强)
  原子很小,半径约10
-10 m,肉眼
能看清楚的最小物体约为0.2mm,因
此肉眼不能直接观察到原子。1981
年,
IBM 公司苏黎世实验室的两位科
学家发明了可分辨10
-10 m 大小物体
的扫描隧道显微镜(英文缩写STM),
使人们第一次清晰地“观察”到物质表
面的原子与分子。STM 的发明被公
认为20世纪80年代的重大科技成就
之一,两位科学家也因此获得了1986
年诺贝尔物理学奖。
  三、
 
离子
在一定的条件下,原子可以失去电子或者得到电子,成为带电荷的离子。例
如金属钠在氯气中燃烧,氯原子会从钠原子中夺取一个电子成为带一个单位(电
子的电荷量)负电荷的氯离子,而钠原子因失去一个电子成为带一个单位正电荷
的钠离子。带有相反电荷的钠离子与氯离子因静电相互作用聚集在一起,构成食
盐———氯化钠。生成物氯化钠与反应物金属钠、氯气的状态与性质完全不同。
图5.1.6 氯化钠的生成与结构示意图
131
科学 七年级下册
除氯化钠外,还有很多物质是由离子构成的,因此离子也是构成物质的一种
微粒。
练
习
1.
 
在水的电解过程中,发生变化的是什么微粒? 不发生变化的是什
么微粒?
2.
 
原子的内部含有带电的微粒,但为什么原子不显电性呢?
132
第五章 物质的构成
第二节　元素
在茫茫宇宙中,无论是恒星、行星,还是水、空气与土壤;不论是植物、动物还
是人类自身,都是由物质最基本的要素———元素组成的。
  一、
 
元素与元素符号
原子由原子核和核外电子构成,原子核又由带正电荷的质子和不带电荷的中
子构成。氢原子有三种原子核,它们的质子数均为1,但其中子数分别为0、1、2,
故有三种氢原子。研究表明原子核中具有相同质子数的不同种原子在化学变化
中表现几乎完全相同的性质,因此,人们把原子核内具有相同质子数的不同种原
子归为一类,每一类原子称为一种元素。例如,质子数为1的一类原子称为氢元
素,质子数为6的一类原子称为碳元素,质子数为8的一类原子称为氧元素。氢
气由氢一种元素组成,水由氢和氧两种元素组成,而乙醇和蔗糖则由碳、氢、氧三
种元素组成。
为了方便区分与交流,每一种元素都有一个名称,并用元素符号表示。元素
符号通常以它们的拉丁文名称的第一个大写字母表示。例如用C、H、O 分别表
示碳元素、氢元素和氧元素。有些元素符号的第一个字母和其他元素相同,则用
两个字母表示,第一个字母大写,第二个字母小写。例如金、银、铝分别用Au、
Ag、Al来表示。
视窗
元素的命名
1811年,瑞典化学家贝采利乌斯提议以元素拉丁文名称的第一个字
母表示元素符号。每种元素的拉丁文名都有一定的意义。例如氢的英文
名Hydrogen,由拉丁文名Hydrogenium 而来,hydro是希腊文“水”,gene
是“源”,氢与氧可形成水,故氢是“水之源”。
133
科学 七年级下册
图5.2.1 中国近代化学的
先驱———徐寿
  徐寿是我国晚清杰出的科学家,1869年他
在翻译化学教材时首创了化学元素汉译名的
原则:
(1)
 
对国人早已定名的元素沿用前制,如
金、银、铜、铁、锡、硫、铅等继续沿用旧名;
(2)
 
对一些具有特定性质的元素采用意译
方式,如:养气(今译为氧气)、轻气(今译为氢
气)、绿气(今译为氯气)、淡气(今译为氮气);
(3)
 
对其他元素,将元素的英文名的首音节
或次音节译成发音相近的汉字,然后再加偏旁以
区分元素的类别。如前述的金属元素的中文名除汞外都是“钅”偏旁。非
金属元素的中文名或有“气”字头,或为“氵”偏旁、“石”字偏旁。“碘”“硒”
“钠”“钾”“钙”“镍”“铍”等字就是根据这一原则创造的。徐寿采用的这种
命名方法,后被我国化学界接受,一直沿用至今。
图5.2.2 地壳中元素的分布
常见的元素有氢(H)、氧(O)、碳(C)、
氮(N)、硫(S)、硅(Si)、钠(Na)、铁(Fe)、
铜(Cu)、氯(Cl)、钙(Ca)、银(Ag)、铝
(Al)、碘(I)、钾(K)、磷(P)等。
元素在自然界中的分布极不均匀。
太阳中氢(H)最多,其次是氦(He);地壳
中氧(O)最丰富,其次是硅(Si),铝(Al)则
是地壳中含量最多的金属元素;地核中主
要是铁(Fe)和镍(Ni);空气中氮(N)最
多,其次是氧(O)。
人体约由60 种化学元素组成。氧
(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、钙(Ca)、磷
(P)、钾(K)、硫(S)、钠(Na)、镁(Mg)、氯
134
第五章 物质的构成
(Cl)等11种元素占据人体质量的99.97%,这些元素被称为人体的常量元素。铜
(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、碘(I)、氟(F)、锌(Zn)、硒(Se)等元素在人体内的含量极
微,为人体必需的微量元素。以上元素因各有其特殊的生理功能,故统称为人体
的必需元素。还有20~30种元素的作用暂不清楚,称为非必需元素。铅(Pb)、镉
(Cd)、汞(Hg)为有害元素。
  二、
 
相对原子质量
原子的质量很小,由实验测得:
一个氢原子的质量为1.67×10
-27kg。
一个碳原子的质量为1.993×10
-26kg。
一个氧原子的质量为2.657×10
-26kg。
显然,用这样小的数字来表述原子的质量,书写、记忆与计算都很不方便。因
此国际上统一采用原子的相对质量。我们把一种质子数和中子数均为6的碳原
子碳12作为比较标准,把它的相对原子质量定为12,以其原子质量的1/12作为
基准,计算其他原子质量与这一基准的比值,得到的数值便是这种原子的相对原
子质量。常见元素的相对原子质量见表5.2.1。注意,相对原子质量只是一个比
值,所以没有单位。
表5.2.1 一些常见元素及其相对原子质量
元素名
元素符号
相对原子质量
元素名
元素符号
相对原子质量
氢
H
1
硫
S
32
碳
C
12
氯
Cl
35.5
氮
N
14
钾
K
39
氧
O
16
钙
Ca
40
钠
Na
23
铁
Fe
56
铝
Al
27
铜
Cu
64
硅
Si
28
银
Ag
108
磷
P
31
碘
I
127
135
科学 七年级下册
  三、
 
元素周期表
目前最通用的元素周期表包含七个周期,118种元素。那么,这些元素之间
有怎样的联系? 元素周期表又如何体现元素性质变化的规律呢?
150多年前,化学作为一门科学还相对缺乏系统性。化学中许多孤立的琐碎
的事实堆积在一起,缺乏内在联系。对于实验结果难以确定是否正确,更谈不上
预见新的事实。很多化学家为了寻求元素之间的内在规律,作出了不懈努力。
图5.2.3 门捷列夫与元素周期表
1869年,俄国化学家门捷列夫在总结前人
科研成果和他本人大量科学实践的基础上,发
现当时已知的63种元素,如按相对原子质量的
大小由小到大排列,同时又根据元素性质对其
进行分组,元素的物理性质和化学性质呈现周
期性的变化规律。他把这个规律叫做化学元素
周期律,并且编制了第一张体现化学元素周期
律的元素周期表。
图5.2.3是根据门捷列夫1870年发表的周
期表重新绘制而成的,它与现代元素周期表(见
附录)已很相近。
图5.2.4 元素周期表中的氧元素
元素周期表中每一格放置一种元素,标有原
子序数、元素符号、元素名称与相对原子质量等。
例如:氧的原子序数为8,元素符号为O,相对原
子质量16.00,底色蓝色表示氧是非金属元素,区
别于底色为淡蓝色的金属元素。金属元素位于
元素周期表的左下方,非金属元素位于元素周期
表的右上方。
周期表中每个横行称为一个周期,每个纵列称为一个族。每个周期中的元素
性质有规律地变化,当一个周期结束后,下一个周期又重复开始。每个族中的元
素性质相近,例如,第Ⅰ族除氢元素外,都是典型的金属元素。第Ⅶ族都是典型的
非金属元素。
136
第五章 物质的构成
那么,原子序数是否只是元素在周期表中的位置序号呢? 1913年,科学家揭
示了原子序数实际是原子的核电荷数(即质子数)。按照元素的原子序数从小到
大排列,能更好地揭示元素性质呈现周期性变化规律的本质。
前面已经学过,元素是一类具有相同质子数的原子的总称。例如,氢元素有
三种氢原子,它们的质子数相同,但中子数不同,由于在周期表中处于同一位置,
这三种氢原子互为同位素。
元素周期表是元素性质的总结,反映了元素的自然分类。它使人们研究数以
千万计的物质及其错综复杂的化学现象有了头绪,为人类认识自然界提供了重要
的工具。
活动
与元素相关的探究活动
任选以下一个课题进行探究,然后进行交流。
1.
 
收集铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)对人体有害的资料。
2.
 
分析广告语“本品不含任何化学物质”的科学性。
3.
 
阅读元素周期表的发现历程与应用实例的资料,并加以讲述。
4.
 
查阅同位素的应用实例,说出同位素在实际生活中的用途。
练
习
1.
 
查阅S、Si、N、Na、Ag、Al的相对原子质量。
2.
 
写出下列元素的中文名,判别它们是金属元素还是非金属元素,在
元素周期表中找到它们所在的区域,并说出金属元素与非金属元
素在元素周期表中的分布特点。
H、O、C、N、S、Si、Na、Fe、Cu、Cl、Ca、Ag、Al、
I、K、P
3.
 
生活中常见的含氟牙膏、高钙牛奶、加碘盐、富硒大米等物品,其中
的氟、钙、碘、硒是元素还是原子? 查阅资料,了解人体必需的微量
元素在体内发挥着什么作用。
137
科学 七年级下册
第三节　物质的分类
为了深入认识物质,可对物质进行分类研究。物质分类有多种方式。根据物
质的纯度,分为纯净物与混合物;根据物质的元素组成是否单一,纯净物又分为单
质与化合物。
  一、
 
纯净物与混合物
仅由一种物质组成的为纯净物,由两种或两种以上的物质混合而成的为混合物。
现实世界中绝对纯净的物质是不存在的,半导体材料高纯硅(Si)的纯度高达
 
99.999999999%,还是有极微量的杂质。因此,通常所说的纯净物是指杂质很少
的物质。例如,我们认为氧气钢瓶中的氧气是纯净物;市售的分析纯试剂也被认
为是纯净物,极少的杂质不影响化学反应和分析测定。
实际上,大多数物质都与其他物质一起存在于混合物中。例如空气,果汁、奶
茶等饮料,血管里流淌的血液,使用的塑料制品、油漆、汽油、煤油等,都是混合物。
江、河、湖、海中的水也都是含有其他物质的混合物。
普通的饮用水即使加热后沸腾了,仍是混合物。在商店出售的瓶装纯水,也
含有一些很微量的物质,实际上也是混合物。只有经多次蒸馏的水才可认为是纯
水,或接近纯水的水。
纯净物有确定的组成,因而具有确定的性质,而混合物没有固定的组成,也没
有确定的性质。混合物中的各种成分仍然保持原来的性质,彼此只是相混,并不
发生反应。
活动
认识饮用水
1.
 
查看《生活饮用水卫生标准》(GB
 
5749—2022)。
2.
 
分析长期饮用纯水的利与弊。
138
第五章 物质的构成
视窗
掺杂对材料性质的影响
少量杂质的掺入可能会显著影响材料本身的性质。例如纯铜导电性
能很好,如有杂质,不仅导电性能下降,而且变硬变脆。那么,是不是物质
越纯越好呢? 不一定! 有时为了改善物质的某种性质,特意加入某些物
质。例如,铁易生锈腐蚀,加入少量其他金属,炼成合金钢,不仅硬度大大
增强,而且不容易生锈。
在高纯硅中掺入微量的磷原子或镓原子,会改变半导体的性能,成为两
种不同类型的半导体材料,将这两种半导体结合在一起可做成半导体器件,
广泛用于计算机、通信设备等,也可制成太阳能电池,将太阳能转化成电能。
图5.3.1表示化合物与混合物的区别。铁屑与硫粉混在一起成为混合物[图
(a)],它们各自保持自己的性质,磁铁可将铁屑吸起,将铁屑与硫粉分离[图(b)]。
但是通过加热使二者发生化学反应,形成化合物硫化亚铁[图(d)]后,磁铁无法将
硫、铁两种元素进行分离。
图5.3.1 化合物与混合物的区别
139
科学 七年级下册
  二、
 
单质与化合物
　　思考与讨论
我们已经学习了水(H2O)、氧气(O2)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)等物质,试
分析这些物质元素组成的特点。
氧气和氮气均由同种元素组成,而水和二氧化碳则由不同种元素组成。
由同种元素组成的一种纯净物称为单质。单质分成金属和非金属两大类。
金属由金属元素组成,常温下除金属汞(Hg)呈液态外,金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、
铁(Fe)、铝(Al)等其他所有的金属都呈固态。非金属由非金属元素组成,通常条
件下除溴(Br
2)呈液态外,非金属都呈气态,如氢气(H2)、氧气(O2)、氟(F2)、氯气
(Cl
2)、氦(He)等,或固态,如碳(C)、硅(Si)、磷(P)、碘(I
2)等。
由不同种元素组成的一种纯净物称为化合物。例如水、氯化钠、高锰酸钾、二
氧化碳、硫酸铜等都是化合物。
  
金属单质中在常温下
唯一呈液态的汞
  
 
  
气球中充
填的氦气
图5.3.2 单质示例
140
第五章 物质的构成
  单质和化合物都有确定的组成,并且可用元素符号表示。例如氮气(N2)、二
氧化碳(CO2)、水(H2O)等。N2 既表示氮气由氮元素组成,又表示1个氮分子由
2个氮原子构成。H2O既表示水由氢元素和氧元素组成,又表示1个水分子由2
个氢原子和1个氧原子构成。
硫酸铜
  
硫酸亚铁
图5.3.3 化合物示例
  三、
 
物质的分离
假定白砂糖中不小心混入了沙子,如果沙子不多,沙粒较粗,我们可以用镊子
把沙子一粒一粒拣出来;如果沙子较多,沙粒又细,有没有简便的方法可使糖与沙
子分离呢?
(a)
 
将糖与沙子的混合物放入水
中,搅拌,糖溶于水,沙子不溶解
而沉淀在烧杯底部
(b)
 
将烧杯中糖—沙子—水的混
合物进行过滤,糖水经过过滤漏
斗进入烧杯,沙子则留在滤纸上
(c)
 
加热糖水,将其中的所有水分蒸
发。烧杯中留下的便是纯净的糖
图5.3.4 糖与沙子的分离
这种分离方法的基本原理是糖与沙子在水中的溶解性不同,可用过滤的方法
进行分离。这种方法涉及的基本操作有:溶解、过滤与蒸发。
141
科学 七年级下册
学习物质分离的意义当然不只是处理生活中碰到的偶发事件,物质性质的研
究与物质的使用都离不开物质的分离技术。如作为半导体材料的超纯硅与锗的
提纯,作为核燃料的铀和钚的提取等。
溶解性是物质的一种物理性质。除溶解性外,物质的物理性质还有熔点、沸
点、颜色、密度、导电性、状态(气态、液态和固态)等。利用物质物理性质的差异,
可用溶解、过滤、蒸馏、结晶、萃取等方法对混合物进行分离,以得到纯净物。
学生实验
混合物的分离———粗盐的提纯
实验目的
1.
 
初步学会溶解、过滤、蒸发等实验操作技能。
2.
 
理解过滤法分离混合物的原理。
实验材料
托盘天平(或电子天平)、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、剪刀、
洗瓶、铁架台(带铁圈)、蒸发皿、酒精灯、坩埚钳、火柴、粗盐、蒸馏水。
实验步骤
1.
 
溶解:托盘天平(或电子天平)称取4g粗盐(精确到0.1g或根据电
子天平显示精度记录数据)。量筒量取10mL水倒入烧杯里。用药匙取
一匙称取的粗盐加入水中,观察发生的现象。用玻璃棒搅拌,观察发生的
现象。继续加入粗盐,边加边用玻璃棒搅拌,一直加到粗盐不再溶解为
止。观察溶液是否浑浊。在天平上称量剩下的粗盐,计算在10mL水中
大约溶解了多少克粗盐。
2.
 
过滤:将滤纸两次对折后放入漏斗,用洗瓶的水湿润滤纸使其紧贴
漏斗内壁并使滤纸上沿低于漏斗口,倾倒液体的烧杯口要紧靠玻璃棒,玻
璃棒的末端紧靠三层滤纸的一边,漏斗末端紧靠承接滤液烧杯的内壁。
慢慢倾倒液体,注意漏斗中滤液液面应低于滤纸上沿,待滤纸内无水时,仔
细观察滤纸上的剩余物及滤液的颜色。如滤液仍浑浊,应再过滤一次。
如果经两次过滤的滤液仍然浑浊,则应检查装置并分析原因,如滤纸是否
142
第五章 物质的构成
破损,过滤时漏斗里的液面是否高于滤纸边缘,仪器是否不干净等。找出
原因后,重新操作。
(a)
 
过滤
(b)
 
蒸发
图5.3.5 粗盐提纯操作步骤示意图
3.
 
蒸发:把得到的澄清滤液
倒入蒸发皿,把蒸发皿放在铁架
台的铁圈上,用酒精灯加热。同
时用玻璃棒不断搅拌滤液使之
均匀受热,防止滤液飞溅。等到
蒸发皿中出现较多固体时,停止
加热,利用蒸发皿的余热使滤液
蒸干。
4.
 
冷却至室温,把固体产品转移到纸上,称量后,回收到指定的容器。
比较提纯前后食盐的状态并计算精盐的产率。
安全提示
请规范使用酒精灯。
问题讨论
1.
 
四个实验步骤中用到了哪些仪器? 它们的作用分别是什么?
2.
 
引起滤液浑浊的可能原因有哪些?
3.
 
总结在溶解、过滤、蒸发等实验操作中应注意哪些安全事项。
练
习
1.
 
下列物质哪些是纯净物? 哪些是混合物? 哪些是单质? 哪些是化
合物?
饮料(如茶、咖啡、汽水)、矿泉水、自来水、蒸馏水、酒、纯鲜牛奶、空
气、氧气、氮气、二氧化碳、蔗糖。
2.
 
肥皂泡是液体与气体的混合物,烟是烟灰和气体的混合物。你还
能说出哪些混合物?
143
科学 七年级下册
第四节　化学式
化学式是表示物质组成的科学语言。
  一、
 
化学式
我们已经接触到了一些用元素符号表示物质的式子,如氧气(O2)、氮气
(N2)、氢气(H2)、水(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化钙(CaO)等。这些用元素符号
表示单质或化合物组成的式子称为化学式。
用化学式可以表示一种物质和该物质的元素组成,例如H2O 表示水是一种
由氢元素和氧元素组成的化合物。化学式还表示物质中组成元素的原子个数或
原子个数比,例如H2O 还表示1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成。
在化学式中每种元素符号右下角的阿拉伯数字,表示了各种元素的原子个数或原
子个数比(注意,“1”省略不写)。
化学式O2、O3 表示氧气和臭氧都是由氧元素组成,1个氧气分子是由2个氧
原子构成,而1个臭氧分子是由3个氧原子构成。氧气和臭氧是两种性质完全不
同的物质。二氧化碳的化学式是CO2,表示二氧化碳由碳元素和氧元素组成,1
个二氧化碳分子是由1个碳原子和2个氧原子构成。二氧化硅由硅元素和氧元
素组成,硅原子和氧原子的个数比是1∶2,所以二氧化硅的化学式是SiO2。二氧
化碳和二氧化硅也是两种性质完全不同的物质。物质的组成结构决定了物质的
性质。
金属由很多金属原子构成,金属的化学式就用它们的元素符号表示,例如铁
用Fe表示。1个稀有气体分子仅由1个原子构成,因此稀有气体的化学式也用它
们的元素符号表示,例如霓虹灯中充填的氖气用Ne表示。
要表示一种物质的几个分子,可以在化学式前面写上阿拉伯数字,标明该物
质的分子数。例如,3CO2 表示3个二氧化碳分子,3个氧气分子和2个臭氧分子
可分别写成3O2 和2O3。元素符号右下角的数字和元素符号前面的数字所表示
的意义完全不同。例如,H2 表示2个氢原子构成1个氢分子,2H 表示2个尚未
144
第五章 物质的构成
形成H2 的氢原子,2H2 表示2个氢分子。
  二、
 
化合价
二氧化碳、氧化铜、水的化学式分别是CO2、CuO、H2O。从这些化学式可以
看到,氧元素跟不同元素结合时,氧原子和其他元素的原子个数比是不同的。通
常元素之间相互结合时,各元素的原子数目是一定的。这“一定的数目”反映了元
素的原子在相互结合时所具有的化合价。各元素的原子在相互结合时都具有一
定的化合价。原子的化合价和原子的电子结构紧密相关。例如,水分子是由2个
氢原子和1个氧原子结合形成的,氢的化合价是+1价,氧的化合价是-2价。常
见元素的化合价可查阅表5.4.1。
表5.4.1 常见元素的化合价
元素名称
元素符号
常见化合价
元素名称
元素符号
常见化合价
钾
K
+1
氢
H
+1
钠
Na
+1
氯
Cl
-1、
 
+5、
 
+7
银
Ag
+1
溴
Br
-1
钙
Ca
+2
碘
I
-1
镁
Mg
+2
氧
O
-2
硫
S
-2、
 
+4、
 
+6
钡
Ba
+2
碳
C
+2、
 
+4
锌
Zn
+2
硅
Si
+4
铜
Cu
+2
氮
N
-3、
 
+2、
 
+4、
 
+5
铝
Al
+3
磷
P
+5
铁
Fe
+2、
 
+3
  化合价标在化学式中元素符号的正上方,必须同时标明化合价的正负和化合
价的数目。例如氧化铝的化学式是Al
2O3,标出氧化铝中各元素化合价后就
写成:
Al
+3
2O
-2
3
145
科学 七年级下册
活动
认识化合价
1.
 
查阅表5.4.1,标出下列化合物中元素的化合价。
氧化钠Na2O      氧化铜CuO     溴化锌ZnBr
2
五氧化二磷P2O5
二氧化硅SiO2
水H2O
氢氧化钠NaOH
氢氧化钙Ca(OH)
2
2.
 
寻找化学式中各元素正化合价总数和负化合价总数之间的关系。
从上题中标出的元素的化合价中我们可以发现一些什么规律?
(1)
 
氧和氢在它们各自的化合物中,通常氧显    价,氢显
    价。
(2)
 
在化合物中,各元素正化合价的总数和各元素负化合价的总数之
间的关系是:
 。
　　思考与讨论
碳元素在不同的化合物中显示不同的化合价。
1.
 
我们用什么简单的方法确定碳元素在二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)中
的化合价呢? 这种方法是否可以推广到确定其他可变化合价元素在化合物中的
化合价?
2.
 
从物质的结构与性质相互关系的角度说明,二氧化碳(CO2)和一氧化碳
(CO)因为组成和结构不同表现出哪些不同的性质?
因为在化合物中各元素的正化合价的总数和各元素的负化合价的总数的代
数和为零,所以我们可以根据化合物中已知的元素化合价来确定某元素未知的可
变化合价。例如,氧化亚铁FeO 和三氧化二铁Fe2O3 中氧元素的化合价是确定
的,是-2价,氧化亚铁中氧元素的负化合价的总数是-2,所以其中的铁元素是
+2价;三氧化二铁中氧元素的负化合价的总数是-6,所以其中的铁元素是
+3价。
146
第五章 物质的构成
活动
认识化学式
1.
 
查阅表5.4.1,确定下列化合物的化学式中带有下划线的元素的
化合价。
SO2 SO3 H2SO3 H2SO4 KClO3 Fe(OH)
2 Fe(OH)
3
2.
 
根据在化合物里,各元素正负化合价的代数和等于零的原则,检查
下列各化学式是否正确,并改正错误的化学式。
Ca2O ZnCl MgO AgBr
2 AlO2 Ca(OH)
2
我们还可以发现,氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钙[Ca(OH)
2]的水溶液都呈现
碱性,而在化学式中都有由1个氧原子和1个氢原子组合而成的OH 部分,这部
分叫做氢氧根。它们在化合物中和在化学反应里都作为一个整体,这样的整体叫
做原子团。
常见的原子团除了氢氧根以外,还有硫酸铜(CuSO4)里的硫酸根(SO
2-
4 ),碳
酸(H2CO3)里的碳酸根(CO
2-
3 ),硝酸银(AgNO3)里的硝酸根(NO
-
3 ),氯化铵
(NH4Cl)里的铵根(NH
+
4 )等。
原子团作为一个整体,在化合物中也有一定的化合价。在化合物中原子团的
化合价和其他元素的化合价的代数和也为零。表5.4.2是常见的原子团和它们
的化合价。
表5.4.2 常见的原子团和它们的化合价
原子团名称
氢氧根
硫酸根
碳酸根
硝酸根
铵根
原子团符号
OH
-
SO
2-
4
CO
2-
3
NO
-
3
NH
+
4
原子团的化合价
-1
-2
-2
-1
+1
  我们也可以标出化合物中原子团和其他元素的化合价。例如:
硫酸铜Cu
+2
SO
-2
4
氢氧化钙Ca
+2(OH
-1)
2
碳酸钠Na
+1
2CO
-2
3
硝酸钡Ba
+2(NO
-1
3)
2
147
科学 七年级下册
视窗
在单质里元素的化合价为零
元素在和其他元素化合时才显示出正负化合价。在单质里,相同元
素的原子结合不显示出正负化合价,元素的化合价为零。我们同样可以
标出单质的化合价。例如:
O
0
2  Cu
0
  Zn
0
  三、
 
化学式的书写
我们已经接触到不少化学式,你是否思考过,如何才能正确地书写出物质的
化学式呢? 我们只要知道物质是由哪些元素组成和各元素在该物质中的化合价,
然后根据各元素正负化合价的代数和等于零的原则,就能写出该物质的化学式。
在书写过程中,如果直接运用原子团和原子团的化合价,根据原子团的化合价和
其他元素的化合价的代数和等于零的原则,可以更方便地写出物质的化学式。任
何物质的化学式都是经过多次精密实验测定和推算得出的,我们不能凭空写出实
际上并不存在的物质的化学式。
例如:已知氧化铝是由氧元素和铝元素组成的,铝为+3价,氧为-2价,写出
氧化铝的化学式。氧化铝化学式的书写步骤如下:
1.
 
写出组成氧化铝的元素符号,通常把正价元素Al写在左边,负价元素O
写在右边。(也有例外,如氨气NH3)
AlO
2.
 
根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则,确定各元素的原子个数
(或原子个数比)。
设铝原子和氧原子的个数分别为x 和y,因为铝为+3价,氧为-2价,则得:
3x=2y,x
y =2
3
化学式中铝原子和氧原子的个数分别为2和3。
148
第五章 物质的构成
3.
 
把原子数写在各元素符号右下角,即得化学式(如果原子数为1时,则
省略)。
Al
2O3
4.
 
检查化学式。正价总数与负价总数的代数和等于零,化学式才是正确的。
又例如:硫酸铝是由铝元素和硫酸根组成,铝为+3价,硫酸根为-2价,写出
硫酸铝的化学式。
1.
 
写出组成硫酸铝的元素符号和原子团,把正价元素Al写在左边,负价原
子团SO4 写在右边。
AlSO4
2.
 
根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则,确定铝元素的原子个数
与硫酸根的个数。
设铝原子和硫酸根的个数分别为x 和y,因为铝为+3价,硫酸根为-2价,
则得:
3x=2y,x
y =2
3
化学式中铝原子和硫酸根的个数分别为2和3。
3.
 
要表示2个或2个以上的原子团,必须给原子团打上括号,再在右下角标
上阿拉伯数字(如果原子团数为1时,则省略)。给硫酸根打上括号再在右下角标
上3,在铝元素符号右下角标上2,即得硫酸铝的化学式。
Al
2(SO4)
3
4.
 
检查化学式。正价总数跟负价总数的代数和等于零,化学式才是正确的。
分子的质量就是化学式中各原子的质量的总和。化学式的相对分子质量等
于各原子的相对原子质量的总和。
例如:CaO的相对分子质量=40+16=56;
O2 的相对分子质量=16×2=32;
H2SO4 的相对分子质量=1×2+32+16×4=98。
149
科学 七年级下册
练
习
1.
 
标出下列化合物中各元素或原子团的化合价。
氧化钾K2O   氧化锌ZnO     氯化铁FeCl
3
溴化铜CuBr
2
三氧化硫SO3
二氧化碳CO2
氯化银AgCl
氢氧化亚铁Fe(OH)
2 氢氧化铝Al(OH)
3
硫酸H2SO4
氯化铵NH4Cl
碳酸钙CaCO3
硝酸铜Cu(NO3)
2 高锰酸钾KMnO4
2.
 
根据在化合物里,各元素正负化合价的代数和等于零的原则,检查
下列各化学式是否正确,如有错误请改正。
AlO K2NO3 NaCO3
3.
 
写出氧化钠、氯化铝、溴化镁、碳酸钾和硫酸铵的化学式。
4.
 
计算出以下化学式的相对分子质量。
氯化氢HCl 氮气N2 一氧化碳CO 硝酸镁Mg(NO3)
2
5.
 
从物质的结构和性质相互关系角度推测,化学式分别为FeSO4 和
Fe2(SO4)
3 的两种物质的性质是否相同,请说出你的理由。
150
第五章 物质的构成
第五节　物质的微粒模型及应用
在常温常压下,处于气态、液态与固态的物质分别称为气体、液体与固体。固
体物质又可分为晶体与非晶体。
  一、
 
物质的微粒模型
物质由分子、原子和离子等微粒构成。分子、原子和离子很小,凭肉眼是看不
见的,也不能用天平来称量。然而,湿的衣服能够晾干;走进花圃或公园,可以闻
到花香;打开酒瓶或醋瓶,就能闻到酒香或醋香;糖块或食盐放在水里,会逐渐消
失,水会变甜或变咸。可见,分子、原子和离子虽然很小,肉眼观察不到,但是我们
可以感知分子、原子和离子的存在。
我们日常接触到的物质不是单个的分子、原子或离子,而是很多分子、原子或
离子聚集在一起的状态。于是人们猜测一定是引力将微粒聚集在一起。但如果
微粒间只有引力,没有斥力,微粒就会一个挨一个紧密排列,没有空隙,那么所有
物体都会是很紧实的物质,其他物质不能进入其中,物体也不能压缩。事实又是
怎样的呢?
活动
观察水和酒精混合后总体积的变化
取一支50mL酸式滴定管,关闭活塞,向其中注入用红墨水染红的蒸
馏水至25mL刻度处,将滴定管倾斜,缓缓向其中加入无水酒精25mL,
使液面处于滴定管的零刻度。用橡皮塞将滴定管口塞紧,上下倒置数次,
至液体的颜色均匀。静置,待液面上方的液体流下。记录最后滴定管读
数,观察液面高度发生了什么变化,讨论变化的原因。
151
科学 七年级下册
(a)
 
注入用3滴红墨水染红
的蒸馏水至25mL刻度处
 (b)
 
加入无水酒精25mL,使
液面处于滴定管的零刻度处
 (c)
 
混匀后液面明显下
降,不再处于零刻度
图5.5.1 水和酒精混合后总体积的变化
水和酒精能够相混,说明无论是水分子间,还是酒精分子间,都有空隙。混合
后总体积变小,说明水与酒精分子间的作用力比水分子间以及酒精分子间的作用
图5.5.2 水的三态变化及水分子运
动的微观状态示意图
力强,因而分子间靠得更近。
基于实验事实,人们用于解释物质构成
的微粒模型认为:物质由分子、原子和离子等
微粒构成;微粒之间有一定的空隙,并有相互
作用;各种微粒处于永不停息的运动之中。
水是自然环境中,我们唯一能同时看到
气态、液态与固态三态存在的物质。
冰具有一定的形状和一定的体积。那是
因为冰中的水分子间相互作用力较强,它们
按一定的次序整齐地排列,水分子只能在固
定的位置上振动。随着温度升高,水分子吸
收能量,运动加剧,分子间相互作用力减弱。
0℃时,冰开始熔化成水,冰熔化时冰水
混合物的温度始终保持0℃,这是因为冰熔
化时需要吸收能量,用于破坏冰的整齐排列
的结构。待冰全部熔化成水后,温度继续上
升。液态水有一定的体积,但没有固定的形
152
第五章 物质的构成
状,盛放水的容器是什么形状,水就是什么形状。随着温度的继续升高,水分子运
动更加剧烈,分子之间的作用力更弱,分子之间的空隙更大,水成为水蒸气。
100℃时,不仅液面的水,而且内部的水,都能以水蒸气形式逸出。水蒸气既
没有一定的体积,也没有固定的形状,可充满所在的空间。
冰熔化成水,水汽化为水蒸气,都要吸热;反之,水蒸气液化成水,水凝固成
冰,则会放热。
  二、
 
晶体与非晶体
所有的晶体如食盐(氯化钠NaCl)、冰(H2O)、石英(二氧化硅SiO2)、石墨
(C)、萤石(氟化钙CaF2)和金属等,由于构成晶体的微粒排列有序,因此在形成过
程中自然具有规则的多面体外形。非晶体如松香、玻璃、蜂蜡、琥珀等,由于构成
非晶体的微粒排列无序,因而没有规则的外形,故又称为无定形体。
石英(晶体)
萤石(晶体)
松香(非晶体)
琥珀(非晶体)
图5.5.3 晶体与非晶体
石英晶体和水晶玻璃虽然化学成分相同,都是二氧化硅,但是它们的结构与
物理性质却不相同。对石英晶体和水晶玻璃加热,由实验数据绘制的熔化曲线
如图5.5.4所示,石英晶体与冰的熔化曲线相似,都有一平行于时间轴的线段
[图(a)],表示熔化时温度不变,晶体有固定的熔点;而水晶玻璃(非晶体)在加
热过程中固体逐渐变软,然后由稠变稀直到成为液态,整个过程中温度不断上
升[图(b)],没有固定的熔点。有没有固定的熔点,是晶体与非晶体的重要区别
之一。
153
科学 七年级下册
(a)
 
石英晶体
 
(b)
 
水晶玻璃
图5.5.4 物质的熔化曲线
  三、
 
金刚石与石墨
金刚石与石墨是自然界中的两种矿石,它们的性状很不相同,并早已为人们开发
利用。这两种矿石究竟是由什么物质构成的? 到18世纪后期科学家才找到答案。
图5.5.5 金刚石(左)与石墨(右)
视窗
金刚石与石墨都由碳元素组成
牛顿曾怀疑金刚石是一种可燃物质。后来先后有多位科学家做过金
刚石的燃烧实验,但都未能成功。1772年,法国化学家拉瓦锡用玻璃瓶倒
立在水上或汞上,瓶里装满空气或氧气,再把金刚石放在瓶中的支架上,
用凸透镜对它加热使金刚石燃烧。结果表明,无论是在水上或汞上,金刚
石燃烧后生成的气体都能使石灰水产生白色沉淀,说明所生成的气体是二
氧化碳。于是得知金刚石的化学成分是碳。1779年,瑞典化学家舍勒燃烧
石墨,同样生成二氧化碳,证实石墨也是由碳元素组成的。
154
第五章 物质的构成
原来,金刚石与石墨两种晶体都是碳的单质。
常见的金刚石无色或略带颜色。金刚石是自然界中最硬的物质,常用于制作
各种切割工具、钻探用的钻头等。金刚石的导热性比铜还要优良,掺杂后的金刚
石还是优良的半导体。宝石级的金刚石被称为钻石。
视窗
我国现存的最大钻石
图5.5.6 常林钻石
  我国现存最大的金刚石———常林钻石重
158.786克拉(1克拉=0.2克),颜色呈淡黄
色,晶莹剔透,流光溢彩。
常林钻石是由山东省临沂市临沭县岌山镇
常林村村民魏振芳于1977年12月21日在田
间松散的沙土中翻地时发现的。她把这块宝石
献给了国家。这块宝石以发现地点常林村命
名,现收藏在中国人民银行的金库中。
常林钻石是我国第二块超过100克拉的宝石级天然大钻石,也是我
国现存的最大钻石。我国发现的最大钻石是金鸡钻石,重281.25克拉,
形似淡黄色小雏鸡,故名“金鸡”,于1937年在山东省临沂市郯城县李庄
乡发现,后被日本侵略者掠去,至今下落不明。
纯净的石墨为黑灰色的不透明晶体,有金属光泽。石墨质软,滑腻,轻轻摩擦
便留下痕迹。铅笔芯就是用石墨粉与黏土制成的,石墨粉多则铅笔芯软,用“B”表
示;黏土掺多了则硬,用“H”表示。石墨具有良好的导电性,广泛用于制造电极、
电刷等。
金刚石与石墨都是由碳元素组成的,它们的性质为什么会呈现出如此大的差
异呢? 我们来看看它们的微观结构。
金刚石为“骨架”状的三维空间排列(图5.5.7),1个碳原子与周围的4个碳
原子相连,这种结构在各个方向上的作用力都很强,所以金刚石很硬。石墨为层
状结构(图5.5.8),每1个碳原子与周围的3个碳原子相连,碳原子与碳原子组成
155
科学 七年级下册
了六边形的环状结构,无限多的六边形组成一层。层与层之间作用力很弱,在外
力作用下容易滑动,这就是石墨较软,做成铅笔芯能在纸上留下痕迹的原因。
图5.5.7 金刚石的结构示意图
    
图5.5.8 石墨的结构示意图
金刚石与石墨都是由碳原子构成,由于内部原子的空间联结方式与相互作用
不同,造成了它们在硬度等性质上的极大差别。
视窗
人类对碳单质结构的不断探究
图5.5.9 C60 分子示意图与球形薄壳建筑
  1985年,克罗托、斯莫利和
柯尔发现在一定条件下,石墨能
生成一种新的碳单质C60,受建
筑学家富勒设计的球形薄壳建
筑的启发,提出C60 分子结构的
笼状模型。C60 是由60个碳原
子组成的多面体分子,形似足球
(图5.5.9),共有32个面,其中
20个六边形、12个五边形,C60 是最圆且中空的分子,具有区别于金刚石
与石墨的很多特异的性质。三位科学家因发现C60 而荣获1996年诺贝尔化
学奖。除C60 外,还有形如橄榄球的C70 等,统称为富勒烯。
碳是元素周期表中人们最熟悉的元素之一,早在1797年科学家就已
确认晶态的碳单质只有两类:金刚石与石墨。人们一直以为对于碳单质已
156
第五章 物质的构成
图5.5.10 碳纳米管
模型图
经研究得很透彻了,没想到时隔近两百年竟然发现碳
单质还有第三种晶态———富勒烯,1991年富勒烯增添
新成员———碳纳米管(图5.5.10)。2004年,英国的
科学家将层状的石墨片层层剥离,到最后得到仅有一
层碳原子构成的薄片,这就是石墨稀。对碳单质的研
究充分说明了人们对于元素的认识远未穷尽,科学发
现是永无止境的。
活动
动手搭建四种碳单质的结构模型
利用提供的球棍模型,试着动手搭建金刚石、石墨、C60 和碳纳米管的
结构模型,比较这四种物质的结构,通过查阅有关资料,说明造成它们宏
观性质巨大差异的原因。
练
习
1.
 
解释下列现象:
(1)
 
用酒精棉球消毒皮肤表面时,会感到一丝凉意。
(2)
 
在室温(27~30℃)下,将硫酸铜置于水中,不搅拌,放置3天
的现象如图5.5.11所示。放置若干天后50mL硫酸铜溶液
只剩20mL了。
(a)
 
将硫酸铜置于水中
(b)
 
一天后
(c)
 
三天后
图5.5.11 硫酸铜在水中的扩散
2.
 
本书表5.4.1中常见元素的单质处于什么状态? 你还能列举多少
种处于气态、液态和固态的物质?
3.
 
观察白砂糖、食盐、味精,描述它们的外形有什么共同的特征。
157
科学 七年级下册
第六节　物质的密度
根据“木头比铁轻”,我们可以很容易区分物质材料是木头还是铁,但“木头比
铁轻”这句话正确吗? 这句话的意思反映了物质的什么性质呢?
  一、
 
物质的质量与体积的关系
根据生活经验可知,铁块的体积越大,它的质量就越大;而相同体积的铁块和
木块,它们的质量是不同的。这说明物质的质量和体积是相关联的。我们来研究
这个问题。
活动
研究物质的质量与体积的关系
1.
 
研究木块的质量与体积的关系。
(1)
 
取大小不同的正方体木块3个,分别用天平称出它们的质量。
(2)
 
用刻度尺测出边长后计算出它们的体积。
(3)
 
计算每一木块的质量与体积之比。把计算得到的结果填在表
5.6.1中。
表5.6.1 研究木块的质量与体积的关系数据表
木块
质量/g
体积/cm
3
质量
体积/g·cm
-3
1
2
3
讨论
1.
 
对于木头这种物质,它的质量与体积之比是否相同?
2.
 
木块是固体,那么液体是否也有这样的特性呢?
158
第五章 物质的构成
  2.
 
研究水的质量与体积的关系。
(1)
 
用天平称出烧杯质量。
(2)
 
先后取不同体积的水(每次取水量由少到多),倒入量筒中测量其体积。
(3)
 
分别将量筒中不同体积的水倒入烧杯,称出水和烧杯的总质量,
算出每次所取不同体积的水的质量。
(4)
 
计算每次水的质量与水的体积之比。
(5)
 
在表5.6.2中记录数据。
表5.6.2 研究水的质量与体积的关系数据表
水的体积
/cm
3
水的质量/g
烧杯质量/g 水和烧杯总质量/g
水的质量/g
质量
体积/g·cm
-3
讨论
1.
 
每次测量的水的质量与体积之比是否很接近? 比值大约是多少?
2.
 
从以上活动中可以得到什么结论?
大量实验和研究都表明:无论是固体还是液体,同种物质的质量与体积的比
值是一定的,物质不同,其比值一般也不同。
  二、
 
密度
不同的物质,有不同的物理性质,如硬度、弹性、熔点等,我们区分不同的物
质,主要根据物质的不同特性。我们能够根据“木头比铁轻”来区分木头和铁这两
种物质,实际上是根据它们的质量与体积的比值不同,即单位体积的质量不同,这
一比值反映了物质的“致密程度”。为了描述物质的这种特性,引入了密度概念。
我们把某种物质的质量与体积的比值,叫做这种物质的密度,即
159
科学 七年级下册
密度=
质量
体积
如果用m 表示物体的质量,V 表示物体的体积,
ρ表示物质的密度,那么密度
可以用以下公式表示:
ρ=m
V
根据密度公式,密度的单位是由质量单位和体积单位组合而成的。在国际单
位制中,密度的单位是千克/立方米(读作“千克每立方米”),符号是kg/m
3 或
kg·m
-3。在实验室中测量密度时,有时也用克/立方厘米(读作“克每立方厘
米”)作为密度单位,符号是g/cm
3 或g·cm
-3。
1g/cm
3=1×10
3kg/m
3
密度是用比值定义的概念。对于不同的物体来说,它们的体积和质量可以不
同,甚至相差很大,但是只要是同种物质组成的物体,它们的密度就相同。所以密
度是物质的基本特性之一,也是鉴别物质的重要依据之一。
不同物质的密度一般是不同的。从物质的微粒模型看,引起密度不同的原因
是组成物质的微粒质量不同和单位体积内的微粒数目不同。一般来说固体的密
度较大,多数固体的密度大于水的密度;液体的密度较小,但是水银例外,水银的
密度为13.6×10
3kg/m
3;气体的密度最小。
在不同的外界条件(如温度、压力等)下,同一物质的密度也会不同。例如在
0℃和1标准大气压下,氧气的密度为1.43kg/m
3,降温加压成液态后,其密度会
增大为气体状态下的密度的近800倍。一般来说,同种物质温度越高密度越小,
遵从热胀冷缩的规律,但是水在4℃以下具有反常膨胀现象。水(纯水)的密度在
4℃时为1×10
3kg/m
3。
表5.6.3 常见固体的密度(常温常压下)
物质
金
铅
银
铜
铁
铝
花岗岩
冰(0℃) 蜡
干松木
密度/
×10
3kg·m
-3 19.3 11.3 10.5 8.9 7.8 2.7 2.6~2.8
0.9
0.9
0.5
160
第五章 物质的构成
表5.6.4 常见液体的密度(常温常压下)
物质
水银
浓硫酸
(98%)
海水
纯水
植物油
酒精
煤油
汽油
密度/
×10
3kg·m
-3
13.6
1.84
1.03
1.0
0.9
0.8
0.8
0.7
表5.6.5 常见气体的密度(在0℃和1标准大气压下)
物质
二氧化碳
氧气
空气
天然气
氦气
氢气
密度/kg·m
-3
1.98
1.43
1.29
0.74
0.18
0.09
活动
测量纪念币密度
第24届冬季奥林匹克运动会150g圆形金质纪念币如图5.6.1所
示。在中国人民银行发布的公告中写明:它含纯金150g,直径60mm,成
色(即含金量)99.9%。你能设计一个测量纪念币密度的方案吗?
纪念币正面图案
纪念币背面图案
图5.6.1 150g圆形金质纪念币
视窗
水的反常膨胀现象
水有“热缩冷胀”的反常膨胀特性:当水温从0℃升高到4℃时,它的体
积不但不增大,反而缩小;当温度高于4℃时,它的体积才随温度的升高而
膨胀。因此,水在4℃时的体积最小,密度最大。
161
科学 七年级下册
  水的反常膨胀特性,对水中鱼儿具有重要意义。在寒冬到来之际,水
由于自然冷却降温到4℃,密度达到最大,气温继续下降,这时表层水温度
下降,因其密度减小,不会再下沉产生对流,乃至水面结冰后,水深处仍可
能是4℃,表层冰盖反倒成了水中鱼儿越冬的天然防寒屏障。
水的冷胀现象也会带来危害,如自来水管、汽车水箱等,若冬天不注
意防寒,会因水的冻结而破裂,还有一些不耐寒的植物,由于体内的水冻
结,体积增大而胀破,发生冻害。水的反常膨胀特性,也是造成山岩崩裂、
加速风化的重要物理原因之一。
  三、
 
密度的测量
学生实验
测量固体和液体的密度
1.
 
测量固体的密度
实验目的
测量金属块的密度。
规划方案
取一块金属块,测出金属块的质量m 和体积V,用密度公式ρ=m
V 计
算出金属块的密度。先多次测量金属块的质量和体积,分别计算出金属
块的密度,再求出密度的平均值作为金属块密度的测量结果。
设计实验
所需器材:天平、量筒、水、金属块。
金属块质量m 的测量:用天平,如图5.6.2所示。
金属块体积V 的测量:用排水法。如图5.6.3所示,用金属块排开水
162
第五章 物质的构成
的体积等效替代金属块的体积,即金属块的体积V=金属块浸没后的总
体积V2-原来水的体积V1。
图5.6.2 用天平测量质量
    
图5.6.3 用排水法测量体积
  
实验步骤
1.
 
用天平测量金属块的质量m,并将结果记录在表5.6.6中。
2.
 
在量筒中倒入适量的水,测出水的体积V1,记录在表5.6.6中。
3.
 
把系有细线的金属块浸没在水中,测出金属块和水的总体积V2,
记录在表5.6.6中。
4.
 
取出金属块擦干水,改变量筒中水的体积,重复2次上述测量,并
记录在表5.6.6中。(注意:实验时防止金属块撞击量筒。)
表5.6.6 测量金属块密度实验记录表
次数
金属块
质量
m/g
水的体积
V1/cm
3
金属块和
水总体积
V2/cm
3
金属块
体积
V/cm
3
金属块密度
ρ=m
V
/g·cm
-3
平均值
ρ/g·cm
-3
1
2
3
  5.
 
整理实验器材。
163
科学 七年级下册
获得结论
1.
 
分别计算出3次测量中金属块的体积V 和金属块的密度ρ;
2.
 
计算出金属块密度的平均值ρ;测得金属块的密度ρ=    。
交流反思
1.
 
这3次测量的结果是否完全相同? 如果数值上有差异,那么出现
这一差异的原因可能是什么?
2.
 
根据测量结果推断一下这块金属块可能是什么金属。你的结果与
密度表上的数值是否完全相同? 如果数值上有差异,那么出现这一差异
的原因可能是什么?
2.
 
测量液体的密度
实验目的
测量液体(如酒精、盐水等)的密度。
规划方案
图5.6.4 测量液体密
度实验装置
取一定量的液体,测出液体的质量m 和体积V,
用密度公式ρ=m
V 计算出该液体的密度。多次测量不
同体积的同种液体的质量和体积,分别计算出液体的
密度,求出密度的平均值作为该种液体密度的测量
结果。
设计实验
所需器材:天平、量筒、某种液体。
液体质量m 的测量:用天平,如图5.6.4所示。
液体体积V 的测量:用量筒,同图5.6.4。
实验步骤
1.
 
把量筒放在天平上,去皮(即去掉所称重物体外包装,这时所称出
164
第五章 物质的构成
的质量为物体的净重)。
2.
 
把一定量的被测液体倒入量筒中,测出液体的体积V,记录在表
5.6.7中。
3.
 
把装有液体的量筒放到天平上,测出液体的质量m,记录在表
5.6.7中。
4.
 
倒掉液体,擦干量筒,重复两次步骤1~3的操作,并将数据记录在
表5.6.7中。
表5.6.7 测量液体密度实验记录表
次数
液体质量
m/g
液体体积V/cm
3
液体密度
ρ=m
V
/g·cm
-3
平均值
ρ/g·cm
-3
1
2
3
  5.
 
整理实验器材。
获得结论
1.
 
分别计算出3次测量中液体的密度;
2.
 
计算出液体密度的平均值ρ;测得液体的密度ρ=    。
交流反思
1.
 
你的测量结果与其他同学的测量值是否相同? 如果数值上有差
异,那么出现这一差异的原因可能是什么?
2.
 
在第三章第二节“探究冰的熔化规律”的实验中曾采用图像法处理
数据,这是获得可靠结论的一个重要方法。你能利用各组同学的测量数
据,通过图像法来求出液体密度的平均值吗?
165
科学 七年级下册
  四、
 
密度知识的应用
密度知识在日常生活和生产技术中有着广泛的应用。人们利用密度知识可
以初步判断某物体是由什么物质组成的,例如地质勘探人员可以根据采到的矿石
样品密度,分析这种矿石可能含有何种物质,并判断它是否有开采的价值。但要
准确地鉴别物质,常常需要多种方法并用,例如酒精和煤油的密度都是0.8×
10
3kg/m
3,我们可以通过气味或其他方法对它们加以区分。
根据密度知识,人们可以推算物体的质量或体积。例如:在运输时把平均密
度大的物体放在底部,可以降低整体货物的重心,保障运输的安全;在建造大坝
时,可以根据大坝的体积,估算所需混凝土的质量;航空器材常采用高强度、低密
度的合金、玻璃钢等材料。
　　思考与讨论
如何判断一个材料已知的球体是实心还是空心的? 请在讨论的基础上,写出
所需要的器材、具体步骤和计算公式。(有条件的学校可以借助实物完成)
视窗
阿基米德巧鉴王冠
阿基米德是古希腊科学家。传说叙拉古国王希龙二世请金匠用纯金
打造了一顶王冠,这顶王冠与当初交给金匠的纯金一样重,但国王觉得它
不太像是纯金的,可是又没有办法证实这一点。他请阿基米德来做这一
鉴定工作,而且要求不破坏王冠本身。
阿基米德闭门谢客,反复琢磨,不砸碎王冠铸成金块,便无法求算其
体积,也就无法鉴定它是否掺了假,一连几天他冥思苦想也不得其解。有
一天,他准备洗澡,由于浴盆里的水放得太满了,他一坐进浴盆就有许多
水溢了出来。他心不在焉地看着溢出的水,一下子豁然开朗。他意识到溢
出的水的体积应该正好等于他自己浸入水的体积。如果拿与王冠同等重
166
第五章 物质的构成
量的金子放在水里浸一下,就可以知道它的体积是否与王冠体积相同,如
果王冠体积更大,则说明其中掺了假。阿基米德想到这里,十分激动,他
一下子从浴盆里跳起来,跑了出去,一边跑还一边喊,“尤里卡(希腊语音
译,意为发现了),尤里卡”。
练
习
1.
 
溶液密度可用g/L(读作“克每升”)作单位,则:
1g/L=    g/cm
3=    kg/m
3。
2.
 
一辆载重30t的平板车能否运送100块长5m、宽1m、厚0.01m
的钢板? 已知这块钢板的密度是7.8×10
3kg/m
3。
3.
 
为什么房间里的暖气一般都安装在窗户的下面,你能应用密度的
知识进行解释吗?
167
　本章学到了什么　
学习小结
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B
+
ᓛ
1
὎
 
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学习收获
科学观念:通过对物质的结构的学习,了解已知的绝大多数物质由元素组成,
168
由分子、原子等微观粒子构成,不同组成与结构的物质具有不同的性质与用途,从
微观视角初步认识物质及其变化。
科学思维:通过对物质的结构的探究和分析,初步体验利用分析、比较、抽象
和概括等思维方法建构物质微粒模型,并运用模型解释实验事实。
探究实践:通过在氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液、粗盐的提纯、水与酒精的混
合、搭建四种碳单质结构模型的活动或实验,理解科学探究的过程和基本方法;形
成细致观察、如实记录现象和数据的实验素养;提高利用所学知识和方法获取信
息、处理信息并得出结论的能力。
态度责任:通过对物质宏观性质和微观微粒模型的理论学习和实验探究,积
极思考现象发生的原因和规律,能以事实为依据作出判断,初步形成质疑和创新
的品格。
学习运用
1.
 
运用本章所学知识,查阅资料,用自己的语言解释从微观尺度的病毒、细
胞到宏观尺度的地球、太阳系的物质构成情况,以及它们的性质和功能。
2.
 
透明的蓝色硫酸铜溶液是纯净物还是混合物? 请写出该溶液中物质的化
学式,并计算出化学式的相对分子质量。
3.
 
动手搭建金刚石和石墨微观结构的球棍模型,并分析金刚石比石墨密度
大的原因。
4.
 
有两个空心球,一个是铁球,一个是木球,它们的质量、体积和外观都相
等,其中空心部分较大是哪一个球? 你是如何推测的?
5.
 
利用居家条件测量土豆的密度。写出测量原理、测量器材、测量步骤和测
量结果,建议附上实验过程的图片以及其他需要说明的内容。
169
第六章　阳光
阳光给我们送来了光和热,阳光是地球上万物生
长之源,没有阳光,地球上也就没有生命。
第六章 阳光
第一节　太阳辐射能
太阳不停地向周围辐射出巨大的能量,地球上绝大部分能量来自太阳。
图6.1.1 阳光照耀下的中国空间站过境祖国上空
  一、
 
太阳是地球的能量来源
人们在夏天外出时,为什么总喜欢在树荫下走? 如果没有树荫的遮挡,在阳
光的暴晒下,你会有什么感受? 阳光直接照射时,皮肤上立即会有一种灼热感,这
是由太阳辐射所引起的。
太阳是一个不断进行着热核反应的大火球,它以辐射形式不断地向周围空间
释放能量,这种能量叫做辐射能。广义的太阳能,是指太阳光球向宇宙空间发出
的一切辐射能量。通常所说的太阳能是指穿过地球大气层到达地表(包括陆地、
海洋)的太阳辐射能。光和热是太阳辐射能的主要形式。虽然这些能量仅是太阳
发出的总辐射能中极小的一部分,但足以提供地球上万物生长以及大气、水等物
质运动所需的能量。
171
科学 七年级下册
活动
用克罗克斯辐射计探测辐射情况
图6.1.2 实验装置图
  克罗克斯辐射计结构如图6.1.2所
示,密闭玻璃罩内部空气稀薄,在它的中
央支架上像风车一样装有四个轻质叶
片,四个叶片同一方向均被涂黑,另一方
向均为银白色。当有光照射到叶片上
时,叶片就会带动支架转动起来。先让
太阳光照射叶片,观察叶片的转动情况。
再用灯光模拟太阳辐射,逐渐增大光源
与辐射计的距离,可以观察到叶片转动越来越慢。
太阳光芒四射,实质上就是太阳辐射能向四周空间传播开去。在垂直于阳
光照射的相同面积上,相同时间内接收到的太阳辐射能随着距离的增大而迅速
减小。许多恒星和太阳一样都是自行发光的天体,都是巨大的辐射源。事实
上,有的恒星在单位时间内发出的辐射能比太阳还多,只因它们离地球十分遥
远,所以从地球观察它们只是一个个发光点,我们感受不到星光照射皮肤的灼
热感。
中国成就
我国新一代“人造太阳”EAST
太阳本身就是一个巨大的核聚变反应堆,因而人们将模拟太阳进行
核聚变反应的装置称为“人造太阳”。建设在合肥市的中国大科学工程
“人造太阳”EAST(Experimental
 
Advanced
 
Superconducting
 
Tokamak,
即全超导托卡马克核聚变实验装置),使我国在开发清洁又无限的核聚变
能的领域内作出了重大贡献。该装置通过注入从海水中提取的核反应材
料氘(氢的一种同位素),在密闭的空间内加热到上亿摄氏度,触发核聚变
反应。EAST研究成果提升了我国在核聚变研究领域的国际地位,也为
磁约束核聚变目标的实现提供了先进方法和技术储备。
172
第六章 阳光
图6.1.3 中国大科学工程“人造太阳”EAST
  二、
 
太阳辐射强弱的变化
太阳发出光和热,照射到地球上的各个角落。一方面随着辐射距离的增大,
单位照射面积上接收的太阳辐射能量越来越小;另一方面在相同距离处,同一面
积上所接收的辐射能量,与太阳光线和受照面的夹角大小密切相关,也与一天之
中受照时间长短有关。
图6.1.4 阳光直射和斜
射时辐射强弱
的比较
由于地球离太阳很远,体积又比太阳小很多,所以
照射到地球上的太阳光几乎是平行的。在单位面积单
位时间内,当太阳光线垂直照射时地球表面受到的辐射
最强,而太阳光线越倾斜,地球表面受到的辐射就越弱,
如图6.1.4所示。同一地区冬季与夏季的气温差别,主
要是由阳光照射地球表面的倾斜程度不同所致。
实际上,地球大气层顶端接收到的太阳辐射能量也
是变化的。引起地球所接收到的太阳辐射能量变化的
因素有两个:一是地球相对于太阳距离、倾角等轨道参数的变化;二是太阳自身辐
射能量的变化。太阳辐射的能量来源于太阳内部核心区的热核反应,这些能量经
过一系列转移过程发射出来,因而其大小会受到太阳内部及表面各种活动的
影响。
173
科学 七年级下册
  三、
 
太阳的热辐射
太阳对地球的照射,在给地球带来光亮的同时也带来了热量。这种带来热量
的辐射称为热辐射。阳光对地球上同一地点相同面积物体的热辐射都是相同的,
那当物体表面颜色不同时,物体吸收太阳热辐射的情况是否都相同呢? 我们一起
来看看。
活动
观察表面颜色不同的物体的吸热情况
图6.1.5 比较表面颜色不同的物体的
吸热情况
  如图6.1.5所示,取两个完全相
同的玻璃管,将其表面分别涂成黑色
和白色。在两个玻璃管中注满初始温
度相同的水,用插有温度传感器的塞
子盖紧。然后把这两个玻璃管放在灯
光下照射几分钟,请观察,两个温度传
感器显示的温度上升趋势是否相同?
哪个玻璃管中的水温升高得多? 对
此,你能得出什么结论?
以上观察和其他实验结果表明,物体的吸热情况与物体表面颜色有关,白色
物体不易吸收太阳热辐射,黑色物体容易吸收太阳热辐射。夏天,人们喜欢穿白
色或淡颜色的衣服,就是因为白色容易反射阳光,减少对太阳热辐射的吸收,所以
穿白色衣服会比穿黑色衣服凉快些。
科学前沿与应用　
我国第一颗综合性太阳探测卫星
自20世纪60年代以来,世界各国已经先后将70多颗太阳探测卫
星送入太空。我国第一颗综合性太阳探测卫星———先进天基太阳天文台
174
第六章 阳光
图6.1.6 先进天基太阳天文台
卫星效果图
(ASO-S)于2022年发射升空。ASO-S卫
星以“一磁两暴”为研究目标,可以用来预报
一些严重影响人类正常生活的空间灾害性
天气。这里“一磁”指的是太阳磁场,大部分
的太阳活动都直接受到太阳磁场的影响,
而“两暴”指的是太阳上两类最剧烈的爆发
现象,即太阳耀斑和日冕物质抛射。
练
习
1.
 
太阳辐射能的来源是什么? 查一查太阳每秒钟辐射出的总能量大
约为多少,以及地球接收到的能量占太阳辐射总能量的几分之一。
2.
 
如图6.1.7所示,北京冬奥会圣火采集仪式在希腊古奥林匹亚的
赫拉神庙遗址举行,太阳光经一块凹面镜反射,会聚于其中央,从
而引燃圣火。点燃火种的能量是什么? 你认为影响采火效果的因
素可能有哪些?
图6.1.7 女祭司点燃北京冬奥会圣火
图6.1.8 贮存天然气的球柜
3.
 
图6.1.8是贮存天然气的球柜,这些贮气球柜为什么都漆成白
色的?
4.
 
查阅资料,说明我国“人造太阳”EAST的研发历史以及运用前景。
175
科学 七年级下册
第二节　阳光的传播
阳光照耀下的世界充满了光和影,一切显得朝气蓬勃,富有生机。
图6.2.1 冉冉升起的朝阳
  一、
 
光源
能自行发光的物体叫做光源。对地球来说,太阳是最强的天然光源。火
炬、蜡烛、白炽灯、电弧灯都是光源,这类光源由于高温而发光,是热光源。另有
一类光源,在发光时温度并不高,如霓虹灯、节能灯以及广泛使用的LED灯等,
这些是冷光源。还有些昆虫和海洋生物也能自行发光,如萤火虫、荧光乌贼等,
这是由于它们体内的发光细胞中有一种酶与氧作用后,经过一系列生物化学反
应而发光。
　　思考与讨论
下面四幅图是我们常看到的一些闪光发亮的物体,你知道其中哪些物体是自
行发光的吗?
176
第六章 阳光
(a)
 
发蓝色光的LED灯
(b)
 
晶莹剔透的水滴
(c)
 
超级月亮
(d)
 
日全食中的太阳
图6.2.2 一些看起来发亮的物体
人们能够看到本身不发光的物体,是因为它们能把其他光源的光反射出来。
月球本身不发光,人们看到的明亮的月球是因为它反射了太阳的光。
那么,光源发出的光是怎样传播的呢?
  二、
 
阳光的直线传播
从林荫间透出的太阳光芒、激光束的照射路径等现象中,我们可以很直观地
看出光是沿直线传播的。这个结论是否可靠呢? 下面我们通过活动来验证。
活动
观察光的传播路径
1.
 
用加湿器让空气中弥漫水雾,观察激光器发出的光束在空气中传
播的路径。
2.
 
往盛有水的烧杯中滴入少许牛奶,观察激光器发出的光束在水中
传播的路径。
图6.2.3 观察光的传播路径
177
科学 七年级下册
  3.
 
让激光束以不同角度从直角边的中心射入玻璃砖,观察光束整个
传播路径及其变化。
通过以上活动,你能得出什么结论?
安全提示
使用激光器时注意安全,不可直射眼睛,保持适当距离。
大量事实和实验表明,光在同一种均匀介质中沿直线传播,这是任何光源发
出的光普遍遵循的规律。为此,我们常用带箭头的直线来表示光,称之为光线,并
用光线作图的方法来分析和解释光的传播现象。
　　思考与讨论
图6.2.4 地面上的圆形光斑
  观察图6.2.4所示的地面上的树影,你有
哪些发现? 树叶轮廓分明的影说明了什么?
你是否注意到地面上还有若干圆形的光斑?
它们是怎样形成的? 这些缝隙的形状恰好都
是圆形的吗?
图6.2.5 阳光透过树
叶缝隙成像
示意图
光沿直线传播,当树叶距离地面位置合适且树叶间的
缝隙较小时,不论缝隙的形状如何,射向地面的太阳光束
可以用通过狭缝的光线来表示。太阳是球体,通过缝隙在
地面上成的像是圆形的(图6.2.5),这些圆形光斑就是太
阳的像。地面上的圆形光斑是阳光通过树叶间的缝隙所
产生的针孔成像现象。
针孔成像、影子、日食、月食等现象都是由于光的直线
传播而形成的。实际上,人们在生产生活中,总是有意无
意地利用光的直线传播原理解决问题,如激光测距、排队
看齐、人眼确定物体的位置等。
178
第六章 阳光
视窗
无影灯
图6.2.6 无影灯
  医生给病人做外科手术时,为了使手术部
位得到良好照明,需要使用无影灯(图6.2.6)。
它由分布在镀亮的凸球面上的十多盏灯组成。
医生的手或器械在一个灯发出的光照射下所
产生的影的区域,被其他灯发出的光照亮,于
是便产生“无影”的效果。
针孔成像的原理是什么? 如何通过针孔观察到像? 如何改变像的大小? 我
们通过实验来一探究竟。
学生实验
针孔成像
实验目的
制作针孔成像观察仪,并观察物体通过它所成的像。
实验材料
空的易拉罐(或别的废旧圆柱形小筒)、硬卡纸、半透明薄纸、小钉子、
剪刀。
实验步骤
图6.2.7 针孔成像实验
1.
 
在空易拉罐的底部中央用小钉
子钻一个直径约为1mm 的圆孔,将带
拉环的罐顶圆面剪去,将毛口向罐内
侧敲平[图6.2.7(a)]。(注意:实验过
程中防止易拉罐毛口伤手。)
2.
 
将硬卡纸裁成一个长方形,使
其长边略短于易拉罐的周长,把卡纸卷
179
科学 七年级下册
成一圆筒,使易拉罐恰好能套在它的外面[图6.2.7(b)]。
3.
 
取出卡纸,用胶纸把它粘合成圆筒,用半透明薄纸把纸筒的一端封
起来,做成一个带有遮光筒的光屏[图6.2.7(c)]。
4.
 
把纸筒封有薄纸的这一端插入易拉罐里,这样,就制成一个可以前
后移动的针孔成像观察仪[图6.2.7(d)]。
安全提示
使用钉子和剪刀时注意安全,避免弄伤自己或他人。
问题讨论
1.
 
在室内,把针孔成像观察仪有针孔的一侧对着光线明亮的窗户,这
时在另一侧就可以观察到光屏上所呈现的窗户的像(也可用针孔成像观
察仪观察点亮的台灯或烛焰),注意观察这个像是倒立的还是正立的。前
后移动纸筒位置,改变光屏和针孔间的距离,观察像的大小怎样变化。如
果把所观察的烛焰向右移动一小段距离,则它在光屏上的像将向哪侧移
动? 为什么会有这样的变化?
2.
 
通过制作活动,你有哪些体会? 是否领悟到光的传播特点?
3.
 
与其他同学的作品相比较,你的作品有哪些优点和不足?
4.
 
在相同的成像条件下,比较几件作品,它们的针孔直径与光洁程度
对所成像的亮度与清晰度有怎样的影响?
练
习
1.
 
请举出两个能说明光在同一种均匀介质中沿直线传播的实例。
2.
 
射击瞄准时的口诀是:“左眼闭右眼睁,豁口对准星,准星对目标,
三点成一线,一打一个准。”请解释其中所运用的物理规律。
3.
 
成语“坐井观天”用来比喻眼界小、见识少。运用所学科学知识,解
释为什么坐在井里看天时视野会变小。
180
第六章 阳光
第三节　阳光的组成
你见过雨后的彩虹吗? 它为什么如此绚丽多彩? 五彩缤纷的各色花朵、色彩
艳丽的各种海洋生物,它们的丰富色彩是从哪里来的? 它们几乎都来自阳光,阳
光是由各种色光组成的。
图6.3.1 雨后彩虹
  一、
 
色散现象
活动
观察光的色散与混合现象
1.
 
光的色散:把三棱镜放在教室窗台上,让阳光斜射入三棱镜的一个
棱面,适当调节三棱镜位置,在教室的另一面墙上将出现什么现象? 在窗
台上再放一块三棱镜,观察墙上呈现的彩色光带中各色光排列的顺序,与
第一块三棱镜形成的彩色光带相比较,你有什么发现?
2.
 
光的混合:在三个相同的手电筒的前面分别罩上红色、绿色和蓝色
的玻璃纸,用橡皮筋固定。将手电筒透射出的红光和绿光投射到同一区
域,你看到的光是什么颜色? 将红光和蓝光投射到同一区域,光的颜色有变
化吗? 再将红光、绿光和蓝光三种色光投射到同一区域,你有什么发现?
181
科学 七年级下册
阳光经过三棱镜后,在三棱镜另一侧的光屏上会出现一条彩色光带,其中各
色光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序依次排列,这就是色散现象。
(a)
(b)
图6.3.2 阳光的色散
早在1664年至1666年间,英国物理学家牛顿用三棱镜做了一系列有关阳光
色散的实验,从而揭开了自然界色彩之谜。实验中,牛顿还使色散后的七种色光
再经过一个相反放置的棱镜及其他装置,发现这些色光又能复合成白光。
色散现象表明阳光(白光)由各种色光按一定比例组合而成。由于各色光线
经过三棱镜后,它们各自偏折的程度不同,红光偏折最小,紫光偏折最大,使白光
“分解”成一条彩色的光带。让每一种色光分别经过三棱镜,发现它们不能再发生
色散,这样的色光叫做单色光,由两种或两种以上的单色光组合成的光叫做复色
光。阳光(白光)是一种复色光,蜡烛火焰、白炽灯发出的光也是复色光。
视窗
三原色原理与彩色显示技术
图6.3.3 光的三原色
  把三束相等亮度的红光、绿光、蓝光
投射到白色屏幕上,三种色光重叠处呈现
白色(图6.3.3)。因而科学上把红光、绿
光、蓝光称作光的三原色。从图上还可以
看出,在红光和绿光这两种色光重叠处呈
现黄色,红光和蓝光重叠处呈现品红色,
绿光和蓝光重叠处呈现青色。
182
第六章 阳光
  基于三原色原理,人们不断开发和应用新的彩色显示技术。最初的
彩色电视机显像管显示技术,是在其底部(即电视机屏幕)内壁上布设许
多直径小于1mm 的红、绿、蓝三种荧光粉点,让它们在电子射线激励下分
别发出红、绿、蓝三种色光,利用各种色光的组合,人们便能看到不同的彩
色图景。当前,在现代显示技术领域发展形成的液晶显示、有机发光显示
和激光投影显示等技术,也都是利用红、绿、蓝三原色组合成各种彩色图
像的。新的显示技术具备各自的特点,整体呈现大屏化、高清化、柔性化、
低耗化及智能化的发展趋势。
  二、
 
可见光谱 红外线与紫外线
阳光经三棱镜发生色散后,在光屏上形成各色光按顺序排列的彩色光带,即光
谱。光谱中各色光的排列顺序和虹的色彩排列顺序是完全相同的,这是因为虹的形
成也是由于阳光的色散。雨后空气中悬浮着许多小水滴,阳光射入这些水滴发生色
散而形成虹。由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种色光形成的光谱叫做可见光谱。
活动
自制彩虹
图6.3.4 自制彩虹
  晴天里,当太阳高度角约为30°
时,背对着太阳站立,用一端接在自
来水龙头上的长橡皮管向空中喷水,
并捏扁管口尽可能使喷出的水流变
细,在空中形成一大片水雾;或背对
太阳用盛满水的喷雾器,连续向空中
喷出水雾。这时你就可以在某个方
向上看到较小范围的一段彩虹(图
6.3.4)。注意观察弯曲的彩虹外侧是什么颜色,内侧是什么颜色。
183
科学 七年级下册
此外,实验表明在太阳可见光谱之外还存在大量不可见辐射。在红光外侧的
不可见射线叫做红外线。在紫光外侧的不可见射线叫做紫外线,如图6.3.5所
示。阳光主要由红外线、可见光、紫外线组成。
图6.3.5 太阳辐射谱
视窗
太阳辐射谱的研究
研究表明,到达地球表面的太阳辐射主要是光辐射和热辐射,光辐射
主要是指可见光范围内的太阳辐射,还包括一部分红外线、紫外线;热辐
射是指可见光中的红光和范围很广的红外线。科学家经研究测定,在地
  
图6.3.6 风云三号E星太阳光谱精
细结构
球大气层外,太阳辐射能量的99%以
上集中在红外、可见光和紫外光谱区,
其中可见光光谱区能量约占40.3%,
红外光谱区能量约占51.4%,紫外光
谱区能量约占8.3%。
由图6.3.5可以看出,可见光只
是太阳辐射中的很小一部分,虽然自
然界只给我们开了一扇很小的窗户,
但我们可以借助仪器探测到可见光范
围以外的其他辐射,图6.3.6为我国
“黎明星”风云三号E星发布的首批
太阳光谱精细结构。
184
第六章 阳光
太阳辐射谱中不同范围的辐射,对植物生长、细菌繁殖和人体皮肤的作用
是不同的。植物的生长依赖于可见光,叶绿素的形成主要依靠吸收红光和蓝光
的能量;叶绿素形成后,由于它不吸收绿光,绿光被反射,所以植物的叶片呈现
绿色。红外线对植物的作用主要是提高植物的温度,加速植物叶片的水分蒸
腾,加快植物的生长。阳光的杀菌作用主要集中于紫外线,因紫外线具有较大的
能量。但紫外线强烈作用于皮肤时,会造成皮肤灼伤,甚至诱发皮肤癌,应注意
防护。
视窗
红外线和紫外线的应用
红外线最明显的作用是热作用,人们制成了红外线灯,它可以用于加
热物体、烘干油漆和谷物等,还可以用于治疗关节炎等。根据红外线容易
绕过大气中的水雾、飘尘等障碍物的特性,我们不仅可以利用红外遥测技
术收集气象资料,还可以利用红外遥感技术勘测地热、寻找水源、监测森
林火灾、估测农作物的长势等。
紫外线杀菌具有高效、广谱的特点,属于无化学试剂的纯物理消毒灭
菌方法,不会造成二次污染,广泛应用于卫生医疗、制药工业、食品工业
等。人工制造的紫外线杀菌灯(图6.3.8),它可用于一般用具的消毒。利
用紫外线可使荧光物质发荧光的特性,人们制成了用紫外线识别伪钞的
验钞机。
图6.3.7 红外热成像与可见光成像融合分析
图6.3.8 紫外线杀菌灯
185
科学 七年级下册
工程设计与项目实施
模拟法庭:光污染引起的撞船事故
项目背景
据报道,一轮船在进港起锚操作时,为避让小渔船,与另一锚泊船发
生碰撞,造成锚泊船的船壳凹陷。通过对该事故原因分析和查询进港船
舶碰撞前后的操作记录发现,港口较强的背景灯光是造成本次事故的主
要原因。根据船长的描述,船舶起锚掉头完毕后,突然发现左舷近旁有小
船的灯光,受港口较强的背景灯光的影响,船方没有提前发现该小船,避
让不及时,致使事故发生。
关键环节
1.
 
查阅资料,设计一份模拟法庭庭审的活动方案,并列出原告起诉词
和被告辩护词的要点。
2.
 
交流庭审方案设计,投票确定一种最优方案,进行模拟开庭,并当
庭宣判。
3.
 
从光污染宣传和防治的角度,向船方和港口管理者提出司法建议。
拓展思考
1.
 
在完成项目的过程中,你应用了哪些科学知识? 引用了哪些法律
法规?
2.
 
针对玻璃幕墙光污染的防治,你可以提出哪些合理化建议? 请说
出支持这些建议的科学原理。
3.
 
你还能列举哪些实际事例说明科学知识和法律法规在防治光污染
中所起的作用?
练
习
1.
 
一束白光斜射入三棱镜的一个棱面,如图6.3.9(a),在三棱镜另一
侧的光屏上cd 范围内将会看到各色光按顺序排列的彩色光带,各
色光排列的顺序是    、    、    、    、  
  、    、    ,该现象称为    。
186
第六章 阳光
 若如图6.3.9(b)放置三棱镜,则光屏上的c端将呈现    色。
图6.3.9 光的色散示意图
2.
 
不发光物体的颜色,是由它反射或透射光的颜色决定的。对于不
透明物体来说,它的颜色决定于物体表面材料对各种色光的反射与
吸收。在阳光照射下,如果一个物体主要反射白光中的红光,而吸
收其他色光,那么这个物体就呈现红色;以此类推。如果物体能反
射各种色光,它就呈白色;如果物体能吸收各种色光,它就呈黑色。
对于透明物体来说,它的颜色取决于它能允许透过的色光。无色
透明玻璃能让白光中的所有色光都透过,而红色玻璃只能让红光
透过。
读了以上资料,你能解释蓝藻呈蓝绿色的原因吗?
3.
 
分别举出两个红外线和紫外线在生产生活中的应用实例。
187
　本章学到了什么　
学习小结
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学习收获
科学观念:通过太阳辐射能、阳光的传播和阳光的组成等内容的学习,进一步
认识阳光的能量本质、传播规律及其产生的自然现象。
科学思维:通过太阳辐射模型、光线模型的学习,体会建构模型的思维过程;
通过分析归纳光的传播路径、物体吸热情况和色光偏折程度等,经历基于事实和
证据的科学推理过程。
探究实践:通过制作针孔成像观察仪并观察成像情况,经历在计划实施中利
用工具和材料进行加工制作、用自制装置展示科学原理的过程,锻炼技术与工程
188
实践能力。
态度责任:通过中国“人造太阳”EAST、中国综合性太阳探测卫星等资料,激
发对祖国科技发展的自豪感;通过模拟庭审光污染案件,培养遵守技术应用规范、
保护环境的责任感。
学习运用
1.
 
如图所示为中国空间站的结构示意图。为什么太阳能电池板表面颜色很
深,而核心舱等其他部分表面颜色却很浅?
中国空间站结构示意图
第1题图
԰
ຑ
ԍ
Ի
+
ຑԍԻ,
ຑԍԻ.
ຑԍԻ-
ۜ    
某学校教学楼附近的露天活动区
第2题图
2.
 
某学校的四层教学楼边有四个露天活动区,如图所示。夏日下午,为了防
止室外活动暴晒,你认为活动的最佳位置是哪个区域? 说说你的理由。
3.
 
美丽的彩虹自古以来就吸引了人们的注意。我国甲骨文中就有“
(虹)”字,其象形类似于由双道弧线构成的彩虹。汉代的人将虹画成两头的龙,正
雨虹画像石
第3题图
在饮雨水,汉代雨虹画像石(右侧龙头缺失)如
图所示。唐代的人曾写道“若云薄漏日,日照
雨滴则虹生”,“雨滴”之说不仅观察细致,而且
已接近虹产生原因的科学解释。查阅资料,进
一步了解雨后彩虹的产生条件和形成原因,内
侧主虹和外侧副虹(又称霓) 的颜色排布相
同吗?
189
第七章　土壤
从南方的水稻到北方的小麦,从海南的椰树林到
新疆的葡萄园,它们无不植根于土壤,从中汲取养分。
土壤是人类赖以生存的自然资源,是保障国家粮食安
全与生态环境安全的重要物质基础。
第七章 土壤
第一节　土壤的质地和结构
“土”字中的两横形似土地,中间的一竖形似扎根于土中的植物。土壤为植物
生长提供了场所和必需的水分、空气和各种营养物质,影响着地球上生命的繁衍
生息。
  一、
 
土壤的组成
土壤是陆地表面具有一定肥力,能够生长植物的疏松表层。土壤由固态、液
态和气态物质组成,它们之间相互联系形成一个有机整体。
由矿物质和有机质组成的固体土粒是土壤的主体,约占土壤体积的50%。土
粒之间的孔隙充满了空气和水分。土壤中的空气大部分是从大气进入的氧气和
氮气,其余为土壤中的生命活动产生的二氧化碳和水汽等;土壤中的水分主要
由地表渗入,其中含有许多溶解的营养物质。土壤中还有各种动物、植物和微
生物。
图7.1.1 土壤的组成成分
  
图7.1.2 土壤中的生物多样性
土壤中的矿物质占土壤固体质量的95%左右,是地表岩石风化的产物,含有
磷、钾、镁、钙、铁等化学元素。土壤中的有机质主要来自动物的排泄物、动植物死
191
科学 七年级下册
亡后遗留在土壤中的残体、微生物及其分解和合成的物质,还有人工施用的各种
有机肥等。矿物质和有机质是植物和微生物生命活动所必需的养分来源。
图7.1.3 土壤腐殖质形成示意图
  二、
 
土壤的质地
用手捏搓土壤,可以感觉到土壤由粗细不同的土粒混合组成。根据土粒的
粒径大小进行分类:砂粒较大,粗糙而有颗粒感;粉粒较小;黏粒最小,光滑而
柔软。
图7.1.4 土粒粒径大小示意图
土壤质地是土壤颗粒的组合特征。根据
砂粒、粉粒和黏粒分别占土壤质量的百分比,
可将土壤质地分为砂土、壤土和黏土。
砂土中砂粒含量大于50%,质地粗糙
松散。
壤土中黏粒含量小于30%,砂粒含量小
于50%,质地疏松,有利于植物的生长。
黏土中黏粒的含量大于30%,质地细密厚重。土壤的质地主要影响土壤中空
气的流通和水分的储存,进而影响植物对营养物质的吸收。
192
第七章 土壤
表7.1.1 不同质地土壤的性状
土壤类型
性  状
宜种作物
砂土
质地疏松,不易黏结,易于耕作;通气、透水性能好,土温
变化快,蓄水能力弱,易干旱;有机质分解快,养分含量
少,保肥能力差,易流失
花生、谷子、薯类等
黏土
质地黏重,湿时黏,干时硬,耕作比较困难;通气、透水性
能差,土温较稳定;保水、保肥能力较强,养分含量较丰富
水稻等
壤土
不太黏也不太疏松,便于耕作;通气、透水、保水、保肥,是
较理想的农业土壤
适宜多种作物生长
活动
凭手感判别土壤质地
1.
 
在校园内或田野里,用铲子采集不同质地的砂土、壤土和黏土各1
份作为试样。采土后洗净手,注意在活动结束后将土样归回原处。
2.
 
逐一取出土壤试样,凭手感判别土壤质地,对照下列说明,完成
表7.1.2。
(1)
 
土壤试样不易搓成球状或条状,挤压后易破碎,其质地为砂土。
肉眼观察土粒的构成以砂粒为主,干燥时形成散粒。
(2)
 
土壤试样细滑均质,能搓成球状或条状,挤压后有裂缝,但未完全
破碎,其质地为壤土。肉眼观察土粒的构成以粉粒为主。
(3)
 
土壤试样细而黏,能搓成球状或条状,能弯成环状而不破碎,其质
地是黏土。肉眼观察土粒的构成以黏粒为主,干燥时土块坚硬。
表7.1.2 土壤质地判别表
土壤编号
采样地点
土壤质地
A
B
C
193
科学 七年级下册
(a)
 
(b)
图7.1.5 凭手感判别土壤质地
  三、
 
土壤的结构
土壤的结构是指土壤颗粒的排列、组合形式。在自然界中,土壤固体颗粒很
少以单粒的形式存在,一般都会形成大小不一的团聚体。
图7.1.6 团粒结构土壤剖面示意图
土壤的结构可分为团粒结构、块状结
构、柱状结构等。从发展农业生产的角度,
团粒结构是各种土壤中较为理想的结构
(图7.1.6),因为团粒结构疏松多孔,既能
保水又能透水,具有良好的通气性,有利于
作物根系的伸展以及对养分的保蓄和
吸收。
通过在农田中施用有机肥料和采用作
物轮作等方法,可以增加土壤的有机质,促
进土壤团粒结构的形成,使砂土变紧,黏土
变松,有效改善土壤的通气性、透水性,保
持土壤的水分和肥力。
194
第七章 土壤
图7.1.7 团粒结构的土壤
 
图7.1.8 非团粒结构的土壤
表7.1.3 团粒结构和非团粒结构土壤的对比
团粒结构的土壤
非团粒结构的土壤
用手轻轻搓散后,团聚体成圆润多孔状
结构板结,外观呈块状或柱状
水分和空气并存,保水和通气性好
保水和通气性较差,营养成分易流失
有利于农作物生长
不利于农作物生长
  在团粒结构被破坏的土壤表层,土壤颗粒分散,空隙变小,土体板结成块状。
如果土壤质地的黏性重,还会出现“天晴硬似一把刀,天雨烂成一团糟”的状况,不
利于作物的耕种。
  四、
 
保持土壤的肥力
肥沃的土壤能够供应和协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气和热量
等条件。具有肥力是土壤的基本特征。肥沃的土壤有丰富的养分,良好的透水
性、保水性、通气性和保温能力。
土壤除了受自然因素的影响外,还受到各种人类活动的影响。例如,在干旱
地区,通过灌溉可以满足作物对水分的需要。在降水多的低洼地区,可以通过开
渠排水减少土壤中过多的水分。土壤含有的磷、钾等矿物质由于雨水的冲刷而流
失,农业生产中通常采用施肥或者秸秆还田等方法,补充土壤损失的自然肥力,满
足作物生长的需要。
195
科学 七年级下册
练
习
1.
 
大多数陆生植物生命活动所需的水分直接来自(  )。
A.
 
雨水
B.
 
河湖水
C.
 
地下水
D.
 
土壤水
2.
 
土壤的通气性是指土壤中的空气与大气之间不断进行气体交换的
性能。通气性良好的土壤能满足作物对氧气的需要。下列土壤中
通气性最差的是(  )。
A.
 
黏土
B.
 
壤土
C.
 
砂土
3.
 
下列土壤结构中对农业生产最有利的是(  )。
A.
 
块状结构
B.
 
团粒结构
C.
 
片状结构
D.
 
柱状结构
4.
 
请将下列土壤质地、砂粒和黏粒的含量与手感之间的对应关系用
线连接起来。
196
第七章 土壤
第二节　人类活动与土壤
图7.2.1 在山区修建梯田,可以减少土壤
水分和肥力的流失
土壤处于大气圈、岩石圈、水圈
和生物圈的过渡带,是地球表面陆地
生态系统的核心组成部分,是植物生
长和粮食生产的基础,对自然演化和
人类生存具有极为重要的意义。
人类在长期利用土壤的过程中
改变了土壤,出现了水稻土、菜园土
等新的土壤类型。人类不合理的开
发利用活动也引发了土地荒漠化、水
土流失、土壤污染等一系列严重的生
态环境问题。
土壤是一种重要的自然资源。珍惜土壤,合理利用和保护土壤,对保障国家的
粮食安全和生态环境安全至关重要。
  一、
 
土地荒漠化及其防治
在降水稀少、干旱多风的地区,因为气候变异或者人为的过度放牧、过度开垦
等活动,出现了类似沙漠景观的环境退化现象,称为荒漠化。
荒漠化是影响人类生存和发展的全球性重大生态问题。全球约有四分之一
的土地不同程度地受荒漠化影响,约15%的人口受到荒漠化的威胁。我国是世界
上荒漠化面积最大、受影响人口最多、风沙危害最重的国家之一。全国现有荒漠
化土地38.61亿亩,影响4亿多人口的生产生活。
近年来,我国坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理,荒漠化防治取得
显著成效。全国大面积沙化土地得到治理,建立了多个防沙治沙综合示范区和国
家沙漠公园,创造了一个个防沙治沙的新奇迹。
197
科学 七年级下册
中国成就
“全球沙漠生态经济示范区”———库布齐
位于内蒙古自治区鄂尔多斯市北部的库布齐沙漠,是我国第七大沙
漠。20世纪七八十年代,这里环境恶劣,黄沙漫漫,人民生存艰难。经过
多年治理,库布齐沙漠治理面积达6000km
2,植被覆盖度达53%,成为世
界上唯一一个被整体治理的沙漠。如今,“沙进人退”变成了“绿进沙退”,
生物多样性逐步恢复,生态环境得到明显改善,沙尘天气大幅减少。2014
年,库布齐沙漠生态治理区被联合国确立为“全球沙漠生态经济示范区”,
也成为我国的一张绿色名片。
图7.2.2 治理后的库布齐沙漠
  二、
 
水土流失和水土保持
水土流失是在不利的自然条件和不合理的人为活动共同作用下产生的土地
表层侵蚀和水土损失的现象。不利的自然条件如坡度陡峭、土质松软、高强度暴
雨等;不合理的人为活动如毁林毁草、破土开荒、开矿修路等。水土流失降低土壤
肥力,造成土地硬石化和沙化,影响农业生产,威胁城镇安全。
198
第七章 土壤
图7.2.3 过去黄土高原的水土流失
图7.2.4 现今黄河流域的水土保持
水土保持的主要措施包括封山育林、植树种草、营造水土保持林等生物措施
以及修筑梯田等工程措施。我国坚持山水林田湖草沙一体化保护,把水土流失治
理与发展生态农业、改善人居环境、实施乡村振兴等有机结合,有效改善了生态环
境。2022年,全国水土流失面积降至2.65×10
6km
2,水土保持率从2011年的
68.88%提高至72.26%。水土流失治理成效卓著。
学生实验
探究植被覆盖对水土流失的影响
实验目的
探究在降水强度、坡度等条件相同的情况下植被覆盖对水土流失的影响。
实验材料
矿泉水瓶(2个)、泥土、草皮、烧杯(2个)、粗玻璃管(2个)、喷壶。
实验步骤
1.
 
实验装置模型如图7.2.5所示。取两个矿泉水瓶,纵向剪去一部
分,置于同一坡度的平面上。
2.
 
在两个矿泉水瓶中盛放相同质量的土壤,其中一个矿泉水瓶泥土
上覆盖草皮。
3.
 
用玻璃管连接矿泉水瓶瓶口与烧杯,将喷壶水柱调整至同一强度,
以同一倾斜角度和高度朝两瓶中的土壤喷水1分钟。
199
科学 七年级下册
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图7.2.5 探究植被覆盖率对水土流失的影响实验示意图
  4.
 
观察两个烧杯中的泥、水混合物的情况,完成实验记录表。
表7.2.1 实验现象观测记录表
         变量
现象         
植被覆盖率
低
高
烧杯中泥、水混合物(浑浊程度)
水土流失程度
实验结论
问题讨论
1.
 
根据实验记录表,概括植被覆盖对水土流失的影响。
2.
 
举例说明在水土流失严重的地区可以采取的水土保持措施。
3.
 
设计一个实验,探究在其他条件相同的情况下,坡面的倾斜度与水
土流失的关系。
  三、
 
土壤污染及其防治
人类生活和生产过程中产生的废水和固体废弃物等进入土壤,积累到一定程
度时,会造成土壤污染,引起土壤质量恶化。土壤污染会导致农作物减产和农产
品品质降低、地下水和地表水污染、大气环境质量降低,并最终危害人体健康。
200
第七章 土壤
种植业中过量施用农药和化肥,养殖业中排放未经处理的牲畜排泄物,以及
工业中排放废水、废渣和废气等人为活动,都是引起土壤污染的原因。
图7.2.6 废水污染土壤
图7.2.7 固体废弃物污染土壤
治理土壤污染需要采取多种措施,如在农业生产中禁止使用剧毒、高残留农
药,推广使用高效、低毒、低残留农药或生物农药;在工业生产中控制工业废气、废
水、废渣的排放量和浓度;对生活垃圾、有害废弃物进行分类和回收处理等。另
外,增加土壤中有机质含量,提高土壤对有毒物质的吸附能力,也是治理土壤污染
的主要措施。
活动
调查本地的土壤
通过查找资料和实地调查,了解当地土壤资源利用的现状、存在的问
题和主要的保护措施。
练
习
图7.2.8 边坡防护工程
1.
 
图7.2.8为我国某地高速公
路的边坡防护工程景观。图
中边坡上修建网格状设施的
主要目的是(  )。
A.
 
美化道路景观
B.
 
恢复边坡植被
201
科学 七年级下册
 C.
 
增强边坡的稳定性
D.
 
提高边坡土壤肥力
2.
 
我国土地荒漠化最严重的区域是(  )。
A.
 
北方地区
B.
 
南方地区
C.
 
西北地区
D.
 
青藏地区
3.
 【多选】下列能有效防治土壤污染的措施是(  )。
A.
 
禁止焚烧农作物秸秆
B.
 
回收废弃的农用塑料薄膜
C.
 
推广有机肥,减少化肥施用量
D.
 
综合防治病虫害,减少农药使用量
202
　本章学到了什么　
学习小结
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学习收获
科学观念:知道土壤的组成、质地、结构、肥力等对农业生产的影响;理解土壤
位于地球系统中岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用的交接地带,是一种重要
的自然资源。
科学思维:通过开展探究实验,基于实验结果,对比植被覆盖率对水土流失的
影响,理解防治水土流失的主要措施。
探究实践:应用控制变量方法设计实验方案,探究影响水土流失的主要因素,
提升科学探究能力和解决实际问题的能力。
态度责任:知道土壤是一种有限的自然资源,树立保护土壤资源的意识;关注
国家在保持水土、防治土地荒漠化和治理土壤污染等方面的重要举措。
203
学习运用
1.
 
设计一个实验,验证“土壤中含有有机质”。
2.
 
设计一个控制变量实验,探究降水强度对水土流失的影响。
3.
 
请将人类活动对土壤的“有利影响”“不利影响”和“防治措施”摘要填入后
面的三个方框内。
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204
第八章　生态系统
地球上存在许多生物和非生物,它们相互作用,相
互依存。生态系统就是在一定空间内,生物与其生存
环境形成的统一整体。
科学 七年级下册
第一节　种群和群落
一个物种可以以个体形式单独存在,也可以在一定空间内集合在一起,形成
种群。当有多种生物的种群在一定条件下聚集在一起时,就形成了生物群落。
种群和群落是生态学中两个非常重要的概念。
  一、
 
种群
在自然环境中,同一物种的个体经常聚集在一起,如一片水杉林、一群大天鹅
等,就形成了一个种群。种群就是在一定的地域或空间中,同一物种个体的集
合体。
图8.1.1 一个蜂巢中的蜜蜂
一个种群里的个体,可以有大小之分、年龄
之差、雌雄之别等,但它们属于同一个物种。如
在一个蜂箱里,有工蜂和蜂王,虽然它们的行为
有差别,但它们是同一个物种的集合体,共同组
成了一个蜜蜂种群。
同理,我们可以把一个池塘中全部的睡莲
称为一个睡莲种群;把一个湖泊中栖息着的一
群大天鹅称为一个大天鹅种群。
图8.1.2 一个池塘中的睡莲
图8.1.3 一个湖泊中的大天鹅
206
第八章 生态系统
　　思考与讨论
图8.1.4 叶片上的蚜虫
  1.
 
图8.1.4中的蚜虫个体有差异吗?
2.
 
图中这一片叶上的所有蚜虫属于一
个种群吗?
  二、
 
群落
在自然界中,许多生物种群并不是杂乱无章地聚集在一起,而是在一定的区
域中有规律地组合在一起。各种生物的种群之间相互依存、相互联系,组合成一
个多物种的集合体,即群落。
在群落中,植物通常起主导作用,而群落中动物的分布往往受到植物分布的
影响。生活在同一森林里的许多种植物,有的长得高,有的长得矮;有的挺拔粗
壮,有的矮小细弱,这样在群落里就出现了分层现象。一般高大的乔木处于上层,
构成乔木层;矮一些的灌木和小树处于中层,构成灌木层;一些草本植物处于下
层,为草本层。它们各自生活在适合自己生长的空间中,相互依赖、相互联系,形
成相对稳定的整体。
群落可以有很多分类方法,例如我们可以根据群落的基本特性及其生活的环
境,将地球表面的群落分成陆生生物群落和水生生物群落。
在陆地上,自然环境复杂,地理位置、地形、海拔及各地温度和水分条件的
差异都会对生物群落产生影响。因此,在不同的环境条件下就会出现不同的生
物群落。根据这些环境条件的差异,地球上陆生生物群落主要有下面几种
类型:
207
科学 七年级下册
(a)
 
热带雨林群落(主要分布在高温多雨的热带地
区。林中植物种类丰富,层次多,有乔木、灌木,还有
很多藤本植物、附生植物和寄生植物。动物种群也非
常丰富)
(b)
 
阔叶林群落(常绿阔叶林主要分布在温暖多湿的
亚热带地区,代表树种有山毛榉科、樟科、山茶科中的
一些常绿乔木,代表动物有熊、鹿、松鼠、鸟类等。落
叶阔叶林主要分布在温带湿润地区,树种主要为落叶
乔木,动物种群与常绿阔叶林相似)
(c)
 
针叶林群落(主要分布在气候寒冷潮湿的寒温带,
一般由松属和杉属的植物组成,种类较少,群落结构简
单,代表动物有驼鹿、雪兔、松鼠、啄木鸟、松鸡等)
(d)
 
草原群落(植物以多年生的草本植物为主,其中
以禾本科、豆科和莎草科植物占优势,动物种群则主
要有羊、马等)
 
(e)
 
荒漠群落(主要分布在降水稀少的干旱地区,是
一种以超旱生的灌木、半灌木占优势的群落,植物覆
盖稀疏,动物少)
(f)
 
沼泽群落(一般分布于低洼地和排水不良的区
域,可分为草本沼泽和森林沼泽,主要植物有花蔺、水
葱等,动物以鸟类种群为主,其中不乏一些珍稀鸟种)
图8.1.5 主要的陆生生物群落
208
第八章 生态系统
  与陆地环境相比,水生环境相对稳定性更好。水生生物群落可以被进一步划
分为淡水群落和海洋群落两大类型,其中淡水群落又包括湖泊、池塘和河流等群
落。在不同水域,其环境要素仍有很大差别,因此栖息着不同种类的生物。
(a)
 
淡水群落(植物种类丰富,有沉水植物、浮水植物、
挺水植物、浮游植物等,动物有软体动物、爬行动物、两
栖动物、哺乳动物、鸟类等)
(b)
 
海洋群落(海洋生物种类丰富,不同海洋深度,有
不同种类的生物分布。其中,红树林、珊瑚、马尾藻海
等都属于海洋中特殊的生物群落类型)
图8.1.6 主要的水生生物群落
学生实验
观察当地某区域中的生物群落
实验目的
了解生物群落的类型和特征。
实验步骤
1.
 
将全班分成若干小组,每小组4~5人,结合当地自然环境,观察池
塘、湖泊、农田或一块腐木等任意一个区域中的生物群落。
2.
 
将观察到的结果记录下来,并写出观察报告。
问题讨论
什么样的环境利于生物群落的形成?
覆盖一个地区的植物群落的总体称为这个地区的植被。一个地区的陆地表
面分布着由许多植物组成的各种植物群落,如草原、灌丛、草甸、沼泽等,这些植物
群落总称为该地区的植被。植被也可以根据地理环境特征划分为高山植被、温带
209
科学 七年级下册
植被等。一个地区出现什么样的植被,往往取决于当地的气候和土壤条件。在不
同气候条件下形成的特有植被有:热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶
林、寒温带针叶林、寒带冻原和极地荒漠植被等。
学生实验
观察当地的植被
实验目的
了解当地植被情况。
实验步骤
1.
 
将全班分成若干小组,每组8~10人,对当地植被的分布及类型进
行调查,并做好记录。
2.
 
分析当地植被的类型和特点。
问题讨论
当地植被可能存在哪些问题? 如何改进?
练
习
1.
 
种群的概念是(  )。
A.
 
生活在同一区域的许多个体
B.
 
生活在一定地域或空间的同一物种的集合体
C.
 
同一区域内的所有物种
D.
 
不同区域内的所有个体
2.
 
下列各项中,属于群落的是(  )。
A.
 
一个池塘里的全部鱼虾
   B.
 
一个池塘里的全部荷花
C.
 
一个池塘里的所有动物和植物
   D.
 
一个池塘里的所有生物
3.
 
关于种群和群落的叙述中,不正确的是(  )。
A.
 
群落是由不同种群组成
B.
 
群落中的生物都相互依存,相互联系
C.
 
群落结构受环境因素影响而不断发生变化
D.
 
生物群落中的生物属于同一个物种
210
第八章 生态系统
第二节　生态系统
生态系统是生物群落和环境相互作用的综合体。自然界的生态系统大小不
一,多种多样,一条河流、一个池塘、一片海洋、一片森林、一片农田、一个城市等都
可以看做是一个生态系统。
  一、
 
多种多样的生态系统
生态系统一般可分为自然生态系统(如森林、海洋、湿地、淡水等)、半人工生
态系统(如农田、鱼塘等)和人工生态系统(如城市、宇宙飞船等)。
森林生态系统是陆地上最复杂的生态系统,生物种类丰富,有大量的树木、花
草等植物,有草食性动物、肉食性动物及各种微生物等。此外,还有水分、空气、阳
光、土壤等非生物物质。森林具有调节气候、涵养水源、保持水土和防风固沙等方
面的作用。
海洋生态系统中生物种类相对稳定,但海洋的不同区域栖息着不同的生物。
主要的海洋生物有藻类、珊瑚、各种鱼类、虾类、贝类和微生物等。此外,还有阳
光、空气、有机物质碎屑、无机物质、海水等非生物成分。海洋中的藻类吸收了大
气中大量的二氧化碳,并通过光合作用释放氧气,是地球上氧气的重要来源。
图8.2.1 森林生态系统
图8.2.2 海洋生态系统
211
科学 七年级下册
湿地生态系统分布于陆地和水域之间,与森林和海洋生态系统并称为全球三
大生态系统。湿地中生活着丰富的生物,如鸟类、爬行类、哺乳类、两栖类、鱼类、
无脊椎动物、苔草、芦苇、微生物等,还有阳光、空气、水分、土壤等非生物物质。湿
地具有调节气候、保持水土、净化环境、保持生物多样性等多种生态功能。
淡水生态系统包括陆地上存在的淡水湖泊、池塘、河流等生态系统,主要的生
物有水鸟、鱼、虾、蚌、藻类、芦苇、水草、微生物等,还有阳光、空气、水等非生物物
质。淡水生态系统不仅为人类提供了大量生物资源,还具有调节气候,净化污染
及保护生物多样性等功能。
图8.2.3 湿地生态系统
图8.2.4 淡水生态系统(淡水湖泊)
农田生态系统是半人工的生态系统,以农作物为主,还有各种昆虫、蚯蚓、田鼠、
鸟类等动物,以及各种微生物。除了这些生物以外,还有像森林生态系统一样的非
生物物质。农田生态系统为人类的生存和社会的可持续发展提供了基本保障。
城市生态系统以实现人类高密度聚居条件下的日常生活和生产为核心功能,
包括建筑物、交通工具在内的人工生态系统。除了人以外,也存在动物、植物和微
生物,当然还有阳光、空气、水分、土壤等非生物物质。城市生态系统为人类的生
  
图8.2.5 农田生态系统
图8.2.6 城市生态系统
212
第八章 生态系统
活提供了便利的条件和舒适的环境。
在陆地上面积最大、对环境作用最明显的是森林生态系统,其内部结构复杂,
层次分明。由于人类的乱砍滥伐、森林火灾等,天然森林面积急剧减少。为保证
有足够的森林覆盖率,可因地制宜地发展含有多种树种的人工林。
中国成就
“三北”防护林工程
“三北”防护林工程(以下简称三北工程)是指在我国西北、华北和东
北建设的大型人工林业生态工程。该工程开创了我国大规模生态建设的
先河。三北地区沙化土地面积大,水土流失问题严重。1978年,三北工程
正式启动实施,1979年被列为国家经济建设重要项目。工程规划从1978
年到2050年,分三个阶段、八期工程进行,规划造林3508.3万公顷。从
1978年至今,已累计完成营造林保存面积3174.29万公顷,建设区域内水
土流失减少了90%左右,风沙危害也得到了有效缓解。
  二、
 
生态系统的组成
虽然生态系统的类型多种多样,但不管哪种生态系统,都是由生物成分和非
生物成分两部分组成。生物成分按其在生态系统中的功能与特征可分为生产者、
消费者和分解者。阳光、空气、水分、温度等称为非生物成分。
图8.2.7 生产者、消费者和分解者之间的关系
植物能进行光合作用,将二氧化
碳和水等无机物合成淀粉等有机物。
植物制造的有机物,不仅供给植物自
身需要,还能为一些动物提供食物。
因此,植物是生态系统中的生产者。
大多数动物只能直接或间接以植物
为食,是消费者。腐生的细菌和真菌
能把植物的枯枝落叶、动物的粪便及
其尸体分解成简单的无机物,真菌和
213
科学 七年级下册
细菌是生态系统中的主要分解者。以腐败的动植物遗体为食物的腐食性动物也
是分解者,如蚯蚓、白蚁和一些软体动物等。
生产者、消费者和分解者之间存在相互依存的关系。例如,作为消费者的
昆虫食用绿色植物的叶子,昆虫又被另一种消费者鸟捕食,生产者和消费者的
残骸可被分解者(细菌和真菌)分解,分解后的产物回到土壤中,为生产者重新
利用。
　　思考与讨论
不同类型的生态系统(如森林生态系统、草原生态系统、湿地生态系统、农田
生态系统、淡水生态系统、城市生态系统等)在组成成分上有哪些相同点和不同
点? 如果缺少其中某一组成成分,可能会造成什么影响?
  三、
 
生态系统的结构与功能
1.
 
生态系统的结构———食物链和食物网
生态系统中,各种生物之间存在着直接或间接的联系。俗话说“大鱼吃小鱼,
小鱼吃虾米,虾米啃泥底”,这形象地描述了不同生物之间捕食与被捕食的关系。
例如,在湖泊生态系统中,水蚤吃水中的藻类,小鱼吃水蚤,小鱼被大鱼捕食,而大
鱼又被水鸟捕食。这种不同生物之间由于食物关系而形成的链状结构叫做食物
链。在这条链中,最基础的一环是植物,以植物为食的动物被称为植食性动物,以
动物为食的动物被称为肉食性动物。
在自然界中,捕食与被捕食的关系十分复杂。不少动物是杂食性的,如鸟捕
食昆虫,也取食植物的种子;蛇捕食昆虫,也捕食鸟。因此,食物链常常相互交错,
形成食物网。食物链和食物网构成了生态系统的营养结构。
在一个稳定的生态系统中,食物链的各组分是相对平衡的,如果缺少其中的
某个或某些组分,原有的生态系统稳态将受到一定冲击。例如,在“树木→鹿→
狼”这条简单的食物链中,如果狼被消灭了,鹿的数量在一段时间内将会大大增
加,树皮、树叶会被啃光,树木逐渐死亡,森林生态系统将遭到破坏。
214
第八章 生态系统
图8.2.8 食物链
   
图8.2.9 食物网
2.
 
生态系统的功能
生态系统的生存与发展离不开能量的供应,能量必须不断从无机环境输入生
物群落,沿着食物链和食物网依次流动,从而维持生态系统中各种生物的生命活
动。首先,通过光合作用,太阳光中的能量流入植物,光能转化为化学能,以有机
物的形式储存在植物中。所以,植物是一切生物的食物基础,位于食物链的底端,
是第一营养级;植食性动物通过摄食植物获得有机物,同时能量流入动物体内,如
兔、羊、某些昆虫等是初级消费者,属于第二营养级;肉食性动物捕食时,能量从植
食性动物转移到肉食性动物体内,如狐狸以兔子为食,狐狸就是二级消费者,占据
第三营养级;若狐狸又被金雕吃了,此时金雕就是三级消费者,占据第四营养级;
以此类推。由此可见在生态系统中,通过食物的关系,能量由植物→植食性动物
→肉食性动物,有序逐级流动。最后,植物的枯枝落叶、动物粪便及其残骸被分解
者分解成简单的无机物,释放到自然环境中,供植物重新利用。
能量在沿着食物链和食物网流动的过程中是逐级递减的,如兔子吃草,草中
的能量不能全部流入兔子体内,流入兔子体内的能量是指草被兔子消化吸收后转
变成兔子自身的组成物质,这些组成物质中所含的能量,而未被兔子消化吸收的
215
科学 七年级下册
图8.2.10 能量金字塔
食物残渣中的能量不能算做流入兔子体内的能量。通常一个环节中的能量只有
10%~20%被下一个环节所利用,因此,处于食物链顶端的生物,往往生物个体数
量最少,储存的能量也最少。食物链中各级生物的数量及其储存的能量是类似金
字塔形的关系。
在能量流动过程中,组成生物体的各种物质,如碳、氮、磷等元素,不断从无机
环境中进入食物链和食物网进行往返循环。这种组成生物体的物质,在生物与无
机环境中的循环过程就是生态系统的物质循环。
食物链和食物网把生态系统中的能量的流动和物质的循环紧密地联系在一
起,因此,能量流动和物质循环是生态系统的重要功能。
  四、
 
保持生态平衡
生态系统几乎都属于开放系统,生态系统内各个组成部分都处于不断变化和
运动中。生态系统中生物与非生物成分之间、物质与能量的输出和输入之间始终
保持着一种动态平衡的关系。
216
第八章 生态系统
1.
 
生态平衡
池塘里的某种鱼靠浮游动物为生,鱼死亡后,水里的微生物将其尸体分解为
无机物,这些无机物又成为浮游植物的营养,浮游动物以浮游植物为食,鱼又以浮
游动物为食,这样,在池塘里,微生物、浮游植物、浮游动物、鱼四者之间建立了一
定的平衡关系,这就是生态平衡现象。生态平衡是指生物的种类和组成,生物的
数量和比例,以及物质循环和能量流动都处于相对稳定的状态。
在自然界成熟的生态系统中,生产者、消费者和分解者之间彼此协调而又稳
定,假如其中某一个成分发生变化,与之相联系的另一个成分就会作出适当调整,
使系统达到新的平衡。例如,鹰以兔、田鼠、麻雀、蛇为食,当兔、蛇被捕杀,数量
减少时,鹰就转向吃麻雀、田鼠为主。当然,这种自我调节能力是有一定限度
的,超过限度,平衡就会遭到破坏,甚至出现生态危机。比如,某地区大力发展
养牛业,牛的数量激增,牛大量进食牧草,且大量牛粪覆盖在牧草上影响牧草生
长,牧场一度陷入生态危机。一般来说,生态系统成分越复杂,生物种类越多,
其自我调节能力越强。
影响生态平衡的因素有自然的,也有人为的。自然因素如火山、地震、海啸、
森林山火、台风等。人为因素如过度砍伐森林、过度放牧、围湖围海造田、环境污
染、肆意捕杀野生动物等。这些因素都会破坏生态系统的结构与功能,引起生态
失调。据统计,生物圈内每消失一种植物,将引起20~30种依赖于这种植物生存
的动物也随之消失。
2.
 
保持生态平衡的意义
地球上,一切生物都与周围的环境共处于同一生态系统中,人类的活动时时
刻刻都在影响着生态系统的存在和发展,大家随着生态系统的发展而共同发展,
只有调节好生态系统中各组成部分的关系,尊重自然、顺应自然、保护自然,才能
使生态系统保持平衡。现在我国坚持生态优先、绿色低碳发展,积极稳妥推进碳
达峰、碳中和,在维护全球生态平衡、促进人与自然和谐共生方面取得了突出成
就。今后我们将继续牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,站在人与自
然和谐共生的高度谋划发展。
217
科学 七年级下册
练
习
1.
 
下述各项中能构成一个生态系统的是(  )。
A.
 
一个池塘中的所有植物
B.
 
一个池塘中的所有动物和植物
C.
 
一个池塘中的阳光、空气等无机环境
D.
 
一个池塘中的所有生物和它们的生活环境
2.
 
我们把生态系统中的    、    和分解者,称为生物成
分;而    、    、    、养分等称为非生物成分。
3.
 
生态系统中的物质循环和能量流动是通过    和    实
现的。
4.
 
生态平衡是指生物种类的组成、    ,以及物质循环和    
都处于稳定状态。影响生态平衡的因素有    和    。
生态平衡是一种    平衡。
218
第八章 生态系统
第三节　生物圈
各种各样的生态系统并不是割裂存在的,阳光普照整个地球,水、空气、土壤、
生物等要素在各个生态系统中是不断流动的。生物圈是地球上最大的生态系统,
是所有生物的共同家园。
  一、
 
生物圈是地球上最大的生态系统
生物圈是地球上一切生物(包括人类)及其生存环境的综合圈,是地球上最大
的生态系统。生物圈包括大气圈的下层(对流层)、岩石圈的表层(土壤层)和水
圈,即从海平面以下约12km 到海平面以上约10km 范围内的水域、陆地和空中,
其中海平面上下100m 左右范围内是生物最活跃的区域。
大气圈下层中的氧气是生物赖以生存的基础。生活在大气圈的生物一般都
有飞翔的本领,如昆虫、鸟类及蝙蝠,此外细菌等微生物也会漂浮在空气中。
图8.3.1 生物圈示意图
水圈包括地球上的江
河湖海。其中的大多数生
物生活在距海平面150m
以内的水层中。
岩石圈的表面大多覆
盖着土壤,是一切陆生生
物的“立足点”。这一圈层
的生物种类非常丰富,花
草树木、飞禽走兽、各类昆
虫、细菌和真菌等,当然还
有我们人类。
219
科学 七年级下册
  二、
 
保护生物圈
20世纪以来,由于不合理的发展模式和生活方式,使人类赖以生存的基本条
件,如土地、水和空气受到很大的影响。虽然生存在地球上的人类,随着科学技术
的发展,改造环境的能力得到了极大的提高,但由于生物圈非常脆弱,我们一不小
心,就会给自己生存的空间造成巨大的甚至是无法挽回的损失。环境污染、全球
气候变暖、臭氧层被破坏、酸雨的出现等,已成为全人类所面临的共同环境问题。
这些环境问题已从局部扩大到区域,乃至全球,从地表延伸到高空及地下,影响着
生物圈内的大气、海洋和土壤,正在损害人类的健康,威胁人类的生存。
视窗
“生物圈2 号”的试验
图8.3.2 生物圈2号
  为了试验人类离开地球是否
能生存,1991年美国在亚利桑那
州图森布东北建起了一个占地约
为12000m
2、容积为1.4×10
7m
3
的世界中的“世界”———“生物圈
2号”。实际上它是一个巨大的
温室,在内部建造了5个模拟世
界各地景观的野生生物群落(一
片热带雨林、一片热带草原、一片沙漠、一片沼泽和一个小海洋)和2个人
工生物群落(农业区和居住区)。圈内共有约4000个物种,其中动、植物
约3000种,微生物约1000种,与地球生物圈类同。同年9月26日,来自
美国、德国、英国和比利时的4男4女共8名科学家,走进了“生物圈2
号”,成为这个世外桃源的首批居民。
试验开始不久,人造生物圈内部植物光合作用下降,二氧化碳浓度上
升,氧气含量下降,居民出现疲倦、难以睡眠等症状。“生物圈2号”还是
不能产出仅供8人维持生命的氧气、饮用水和适量的食物,只能向“生物
圈1号”———地球求救。另外,他们的食物有80%是自己种的,20%是储备
220
第八章 生态系统
食物,主要是红薯、小麦、大麦和香蕉,很少吃到鸡、鸡蛋和羊肉。过了两
年封闭式生活之后,这个人造生物圈已处于奄奄一息之中。1993年9月
26日,8名科学家终于被迫走出了这个人造生物圈。
事实表明,“生物圈2号”的设想是不现实的。
人造生物圈试验的失败说明,到目前为止,在人类可及的范围内,地球是唯一
孕育生命的星球,我们只有依赖它才能生存。人类从诞生起,衣、食、住、行以及一
切经济活动,无一不依赖这个星球。地球上的森林、湖泊、草原、海洋等自然生态
系统是人类赖以生存的自然环境。至今,还不存在人类可以迁居的天外“绿洲”。
既然人工造一个地球目前是不可能的,到宇宙中再找一个像地球一样的星球目前
也不可行,我们只有保护好现在的地球,别无选择。
环境保护是一个全球性的问题。我国积极参与联合国主持的有关环境与发展
问题的讨论,签署了多项保护环境的国际公约和条约,并且把环境保护列为一项基
本国策。20世纪80年代我国先后颁布了多部有关环境保护的法律、法规,其中影响
较大的是1989年12月公布的《中华人民共和国环境保护法》。现在有关环境保护的法
律、法规及相关条例已有几十个。二十大报告提出“要推进美丽中国建设,深入推进环
境污染防治”。随着生态环境的不断改善,对环境污染防治工作的要求也在不断提高。
生态文明建设功在当代、利在千秋。我们要牢固树立社会主义生态文明观,
推动形成人与自然和谐共生现代化建设新格局,为真正建立一个可持续发展的良
性生态系统作出我们这代人的努力!
练
习
1.
 
下述有关生物圈的叙述中,不正确的是(  )。
A.
 
生物圈是地球表面圈层一切生物及其环境的总称
B.
 
生物圈是大气圈下层、岩石圈上层、水圈的一部分及其生物的总称
C.
 
生物圈是地球表面的全部动物、植物、微生物
D.
 
生物圈是地球上最大的生态系统
2.
 
保护生物圈有什么意义? 我们能做些什么?
221
　本章学到了什么　
学习小结
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学习收获
科学观念:通过对生态系统结构和功能的学习,了解生态系统的组成、生物与
环境的相互关系、生命系统的构成层次等科学观念。
科学思维:通过对当地生态系统组成的调查研究活动,培养运用观察、分析、
比较和分类等方法对局部生态系统进行分析的能力,锻炼从不同的角度分析问题
的科学思维。
探究实践:通过观察当地植被及生物群落等实验,锻炼通过观察法收集数据
的科学探究能力。
态度责任:通过对生态系统功能和保持生态系统稳定的意义的学习,了解生
态系统的稳定对人类生活、工农业生产等方面的重要作用,培养我们热爱自然、保
护环境、节约资源等社会责任感。
222
学习运用
1.
 “前人栽树,后人乘凉”意味着什么? 为什么要保护森林?
2.
 
如果一条河流中被排入含有大量氮、磷、硫等污染物的污水,不仅造成了鱼
群大量死亡,还引起了水体富营养化,河水发臭,最终导致该河流生态系统崩溃。
(1)
 
水体富营养化和河水发臭的主要原因是什么?
(2)
 
生态系统对外界的变化有一定的自我调节能力,但在本案例中生态系统
为什么会崩溃?
(3)
 
运用生态学的知识,谈谈如何治理黑臭的河道。
3.
 
生态瓶是将植物、小动物和其他非生物物质放入一个可密封的、透光性好
的玻璃瓶中,形成一个自给自足的微型生态系统。请同学们查找生态瓶的相关资
料,运用所学的生态学知识,自己设计并制作一个生态瓶,讨论生态瓶中物质循环
和能量流动的过程,并给出提高生态系统稳定性的合理性建议。
223
科学 七年级下册
附录
224
后记
后记
华东师大版初中科学实验教材(第一版),是按照《义务教育科学课程标准
(7~9年级)(实验稿)》组织编写的。2012年7月至2024年7月使用的华东师大
版初中科学教材(第二版)是严格按照《义务教育初中科学课程标准(2011年版)》
的修订完成的,并经教育部审定的义务教育教科书。
本次教材修订是根据教育部的统一部署,按照《义务教育科学课程标准》
(2022年版)要求,于2023年开始了全面修订工作。
本次教材修订严格按照新课标的要求,并邀请试验区与我们一起参与修订工
作,认真听取了他们的意见与建议,在反复研讨论证的基础上,对教材结构进行了
合理的调整,使各册教材的编排更加适合初中学生的认知规律,在内容上进行了
一次全面的重新修订,更加注重基础性与时代性,并加强工业设计与物化等初步
要求。为了减轻学生课业负担,删繁就简,使教材更为精炼。
虽然我们为教材修订付出了不懈的努力,倾注了心血,今天呈现在广大师生
面前的这本修订后的新版教材,一定还有不足与问题,希望使用本教材的师生继
续为我们提出宝贵意见。
联系方式
电话:021 60821735 021 60821721
电子邮箱:
jcfk@ecnupress.com.cn
225