科学八上武汉版（2025秋）_光塔笔记初中课本_初中科学_武汉版

KEXUE
科
学
主
编：崔
鸿
本册主编：李
佳
编写人员：（以姓氏笔画为序）
刘家武
李
娟
张文华
陈苍鹏
赵
博
胡学军
韩子煜
潘
尖
KEXUE
科
学
前言
亲爱的同学们：
“天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊。”“西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜
鱼肥。”不同的环境孕育了多种多样的生物，小到只有几微米的细菌，大至
枝繁叶茂的参天大树。形态各异的生物是如何相互适应、共存于地球这一家
园的呢？
地球并非永远祥和宁静。由于地球内部的运动，部分地区可能会出现这
样的场景：滚烫的岩浆肆意喷发，似奔腾的激流；霎时间地动山摇，城市建
筑严重损毁。是什么造成了火山、地震等地质现象？我们肉眼所见的各种物
质，其微观结构是怎样的呢？人类又是如何发现这些微小结构的呢？
在这学期的学习中，我们将一一揭开谜底。科学世界需要我们不断地去
探究并发现规律。发现规律不是一件容易的事，因为这不仅需要有科学的探
究方法，而且需要在探究的过程中，坚持不懈，不畏艰辛，严谨认真，勇于
创新。
通过寻找与探究的过程，我们将逐渐掌握科学探究的方法，并享受学习
科学给我们带来的无限乐趣！
第
一
单
元
物
质
的
结
构
3
9
15
34
42
45
25
52
69
79
86
目录
1
构成物质的微粒
1.1
原子
分子
1.2
原子的结构
1.3
元
素
1.4
元素家族
物质的分类
2.1
单质与化合物
2.2
混合物与纯净物
2.3
一种特殊的混合物——溶液
2.4
混合物的分离
地球的结构与运动
3.1
窥视地球内部的窗口
3.2
地壳的运动和变化
3.3
从大陆漂移假说到板块构造学说
163
168
173
第
二
单
元
生
物
界
的
结
构
规
律
99
106
140
148
156
185
2
111
117
生物体的结构层次
4.1
细
胞
4.2
细胞的分裂和分化
4.3
组织和器官
4.4
系
统
生物家族
5.1
物种与分类
5.2
生物的主要类群
5.3
生物分类检索表
生物及其家园
6.1
种
群
6.2
群
落
6.3
生态系统和生物圈
附录
汉英词汇对照
如果世界像一个滴答作响的时钟，人类除了欣赏它的准
确与精美外，还试图掀开它的后盖，寻找它深藏的结构秘密。
从地球到沙砾，从分子到原子，科学不仅会帮助我们认
识世界的外表，还会引导我们层层深入，寻找物质结构的内
在规律。
第一单元
构成物质的微粒
我们周围的世界由水、土壤、大气等形形色色的物质构成。
浩瀚广阔的海洋、连绵不断的山川、青翠欲滴的小草、姹紫嫣
红的花朵共同绘成一幅色彩斑斓的画卷。
我们身边的物质世界是如何构成的？人类是怎样发现物质
的组成的？如何正确使用化学符号来表示物质？各种元素之间
有什么内在联系？模型方法有什么作用？
3
1
构
成
物
质
的
微
粒
1.1 原子
分子
原子、分子或离子等微粒构成了世间万物，这些微粒都在永
不停息地运动着。湿衣服经过晾晒变干，白糖溶解在水中，空气
中弥漫着花香……这些生活现象都与微观世界里粒子的运动有关。
微观世界
想一想
把一截木头分成两份，把其中的一份再分成两份，经过多次分割，木头越
来越短。如果不断分割下去，结果会怎样呢？对于物质的构成，你有怎样的看
法呢？
火
气
土
水
图1.1
古希腊早期哲学家
认为世界是由火、
气、水、土构成的
图1.2
中国古代哲学家认为
世界是由金、木、水、
火、土构成的
金
木
水
火
土
图1.3
古希腊哲学家德谟克利特
（Demokritos，约公元前
460 年—前370 年）认为世
界是由“原子”构成的
1
构
成
物
质
的
微
粒
4
实
验
观察微粒的运动现象
材料与仪器
试管，胶头滴管，滤纸，浓氨水，酚酞试液。
步骤
图1.4
观察微粒的运动现象
1. 取1~2 mL浓氨水加入试管，
再向其中滴入1 ~ 2 滴酚酞试液，观
察、记录实验现象。
2. 另取一支试管，加入1 ~ 2 mL
浓氨水，在试管口覆盖一张滤纸，
在正对试管口处的滤纸上滴一滴酚
酞试液。
3. 观察、记录实验现象。
分析与思考
1. 步骤1 中，酚酞试液遇浓氨水后发生了什么变化？步骤2 中，
试管口覆盖的滴有酚酞试液的滤纸的颜色发生了什么变化？
2. 步骤2 中，滤纸上的酚酞试液并没有与浓氨水直接接触，为什
么还是出现了与步骤1 中相似的颜色变化？
图1.5
道尔顿的原子模型
物质是由大量微粒构成的，这些微粒是不断运
动着的。
19 世纪初，英国科学家道尔顿提出了比较系
统的原子学说。他认为，一切物质都是由原子构
成的，原子是一种“实心球”式的、不可分割的
粒子。
5
1
构
成
物
质
的
微
粒
道尔顿的原子学说理论能很好地解释物质溶解、蒸发、气体压缩等变化发
生的原因，但这个理论并不完善。
阅读材料
原子学说的创立者——道尔顿
图1.6
道尔顿
道尔顿（John Dalton，1766─1844），英国化
学家、物理学家。他所受的正规教育只相当于小学
毕业，但他从小勤奋求知、努力钻研并持之以恒，
最终在气象、物理和化学等学科领域做出了许多贡
献。道尔顿最主要的成就是在化学方面。他创立了
科学的原子学说，揭示了物质内部构造和变化的秘
密，开创了化学的新时代，对化学学科的发展产生
了深远影响。
分
子
想一想
在“观察微粒的运动现象”实验中，浓氨水并没有与酚酞试液直接接触，
但放置一段时间后，酚酞试液出现了颜色的变化。用分子的性质能够解释这一
类现象吗？
实
验
观察水的电解现象
材料与仪器
直流电源，电解器，导线，火柴，木条，水，硫酸钠或氢氧化钠。
1
构
成
物
质
的
微
粒
6
步骤
活塞
活塞
电极A
＋
－
图1.7
电解水实验
玻璃管1
电极B
玻璃管2
1. 在电解器的两个玻璃管中加满水
（为了增强水的导电性，可加入少量硫酸
钠或氢氧化钠）。
2. 接通直流电源，观察电解器的两个
电极附近和玻璃管内出现的现象，如图1.7
所示。
3. 观察电解器的两个玻璃管中的气体
体积。
4. 切断电源，打开电解器玻璃管的
活塞，将燃着的木条放在玻璃管尖嘴口检验两个电极产生的气体，观
察现象。
分析与思考
1. 通电后，电极上出现气泡，再过一段时间，玻璃管1 和玻璃管2
中所收集的气体体积比约为1∶2，它们分别是什么气体？
2. 写出水的电解反应的文字表达式。
在电解水的过程中，电子从电源的负极流出，到达电极A，在这里，水分
子在电场的作用下，释放出氢原子，每两个氢原子结合，生成一个氢分子，很
多氢分子聚集成氢气；而在电极B，水分子释放出氧原子，每两个氧原子结
合，生成一个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。这就是电解水为什么会生成氢
气和氧气的原因。在电解过程中，水分子变成了氢分子和氧分子，不再保持水
的化学性质。
分子（molecule）是原子按一定的方式结合形成的。在化学变化中，
原子可以改变原来的组合方式，形成新的分子。原子和分子都是构成物质
的微粒。
7
1
构
成
物
质
的
微
粒
O
O
O
O
O
氧分子
臭氧分子
O
C
O
H
H
一氧化碳分子
水分子
图1.8
相同原子构成的分子
图1.9
不同原子构成的分子
在宏观世界里，一滴水是很微小的，可是相对于构成它的分子而言，它又
是一个非常大的世界。一滴水（约0.05 mL）由大约1.67
10
21个水分子聚集而
成。每个水分子与乒乓球的体积比相当于乒乓球与地球的体积比。
我们可以在光学显微镜下看到肉眼难以看见的细胞，却看不到分子的面貌。
通过扫描隧道显微镜，我们可以观察到一些分子的“真面目”。
图1.10
用扫描隧道显微镜获得
的苯分子图像
图1.11
在单晶硅表面移走硅原子后
形成的文字
阅读材料
分子假说
1811 年，意大利化学家阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro，1776—1856）明
确提出了分子假说。他认为：有些物质不是由原子而是由分子构成的。分子也
是构成物质的一种微粒，它在化学变化中可以分成更小的微粒——原子。
然而，阿伏伽德罗的分子假说提出后遭受冷遇。3 年后，他又发表了第
二篇论文，继续阐述他的分子假说。1821 年，他再次发表了阐述分子假说
1
构
成
物
质
的
微
粒
8
的第三篇论文，仍然没有得到科学界的重视。直到1860 年9 月，在德国卡
尔斯鲁厄召开的国际化学会议上，阿伏伽德罗的分子论终于被确认，可惜此
时他已去世了。阿伏伽德罗甚至没有为后人留下一张照片，唯一的画像还是
在他死后按照石膏面模临摹下来的。
跨学科实践活动
创编“水分子奇遇记”科普剧
通过查阅书籍或网络资料，了解自然界的水循环及与水有关的社
会热点问题，如水循环过程中，水分子可能与其他微粒（金属原子、
二氧化碳分子等）发生化学反应，生成新的物质，与同学们合作创编
以“水分子奇遇记”为主题的科普剧。
活动建议如下：
1. 编写科普剧脚本，内容必须体现科学原理、正确的价值观和社
会责任感，时长约15 分钟。
2. 同学们可以自主选择担任导演、演员或幕后工作人员。
3. 同学们可以自主设计演出造型、演出道具，以增强演出效果。
9
1
构
成
物
质
的
微
粒
1.2 原子的结构
人类对于物质结构的认识开启了从宏观进入微观的科学探索之
旅，研究微观结构有助于探析宏观现象的本质。科学家运用猜想、
模型、实验等方法对微观世界进行了更深入的探索，发现原子内部
有更加复杂的结构。
原子结构模型
想一想
原子能够再分吗？纸屑无法被塑料尺直接吸引，却可以被丝绸摩擦过的塑
料尺吸引，这说明了什么？
活
动
阅读关于
粒子散射实验的资料，讨论下面的问题。
分析与思考
1. 如果金原子是一个“实心球”，高速前进的
粒子撞到金原子会发生什
粒子散射实验
原子真是一个“实心球”吗？许多
科学家对此进行了探索。英国科学家
卢瑟福（E. Rutherford，1871—1937）做
了一个著名的
粒子散射实验。他用高
速的
粒子（
粒子是带两个单位正电
荷的氦原子核）射向金箔，发现撞击金箔的绝大部分
粒子穿过金
箔后仍然沿原方向前进，少数
粒子发生较大偏转，极少数
粒子
偏转角大于90°，有的
粒子甚至沿原路返回。
粒子
原子核
图1.12
粒子散射
1
构
成
物
质
的
微
粒
10
么情况？
2. 在卢瑟福的实验中，为什么多数
粒子能按原方向前进？
3. 你认为原子究竟具有什么结构才能使得绝大部分
粒子通过而极少数的
粒子被反弹回来？
4. 卢瑟福的实验结果说明了什么问题？
中子
质子
原
子
核
电子
图1.13
原子结构模型
原子（atom）是一种几乎中空的“球
形”粒子，它由居于原子中心带正电的原
子核（atomic nucleus）和核外带负电的电
子（electron）构成。电子在原子核外高速
运动。原子核很小，它由质子（proton）
和中子（neutron）构成。质子带正电，中
子不带电。原子核所带正电荷数（核电荷
数）与核外电子所带负电荷总数相等，所以原子不显电性。
核外电子在不同的区域分层运动，这种分层运动又叫作分层排布。根据运
动区域离核远近的不同，可以将这些区域划分成不同的电子层——离核最近的
电子层为第一层，次之为第二层，以此类推为第三、四、五、六、七层，离核
最远的也叫最外层。其中，最外层电子数不超过8 个；若核外只有一层电子，
电子数目不超过2 个。
图1.14
部分原子结构
氢（H）
+1 1
氦（He）
+2
2
钠（Na）
+11 2 8 1
硫（S）
+16 2 8 6
磷（P）
+15 2 8 5
氯（Cl）
+17 2 8 7
硅（Si）
+14 2 8 4
铝（Al）
+13 2 8 3
镁（Mg）
+12 2 8 2
氩（Ar）
+18 2 8 8
锂（Li）
+3
2 1
氧（O）
+8 2 6
氮（N）
+7 2 5
氟（F）
+9 2 7
碳（C）
+6
2 4
硼（B）
+5
2 3
铍（Be）
+4
2 2
氖（Ne）
+10 2 8
11
1
构
成
物
质
的
微
粒
阅读材料
原子结构模型的建立与修正
人类对原子结构的认识经历了一个漫长的历史过程。
1903 年，继道尔顿提出原子学说之后，英国物理学家汤姆逊（Joseph
John Thomson，1856—1940）提出了著名的“葡萄干面包式”原子结构模
型。汤姆逊认为，原子里面带正电荷的部分均匀地分布在整个原子球体中，
带负电的电子在这个球体中游动，即“电子均匀地浸浮于正电球”。汤姆逊因
为发现了电子获得了1906 年诺贝尔物理学奖。
正电荷
电子
图1.15
汤姆逊的“葡萄干面包式”模型
图1.16
玻尔的分层模型
1911 年，英国科学家卢瑟福的
粒子散射实验现象说明：原子内含有
一个体积小而质量大的带正电的中心，这就是原子核。
1913 年，丹麦科学家玻尔（Niels Henrik David Bohr，1885—1962）用
量子理论来说明原子模型问题，并因此获得1922 年诺贝尔物理学奖。玻尔
对核外电子大胆地提出了具有历史意义的假设：电子绕核运动，但只在一些
特定的轨道上运动；只有当电子从一个稳定轨道跃迁到另一个稳定轨道上
时，才释放或吸收光子。
并不“基本”的基本粒子
科学家发现，原子由质子、中子和电子构成，并把它们称为“基本粒
子”。那么，质子、中子和电子能不能被分割成更小的粒子呢？随着实验技
术的不断进步，科学家又陆续发现了一大批新的“基本粒子”，如夸克等。
那么，这些“基本粒子”还能进一步分割吗？在用肉眼无法直接观察的基本
粒子世界，还有许多未解之谜等待人们去探索。
1
构
成
物
质
的
微
粒
12
离
子
想一想
金属钠在氯气中燃烧形成氯化钠，在这个过程中，钠原子和氯原子发生变
化了吗？
读
图
读图1.17 和图1.18，思考：在一些物质变化过程中，不显电性的原子经
常会得到或失去电子。原子核外电子增加或减少以后，原子会发生怎样的变
化呢？
钠原子
钠离子
e-
失去一个电子
变成一个……
图1.17
钠离子的形成
氯原子
得到一个电子
变成一个……
氯离子
e-
图1.18
氯离子的形成
原子失去电子，或从其他原子那里获得电子，就会带上电荷。我们把
这种状态下的原子称为离子（ion）。失去电子的原子叫作阳离子，带正
电荷；得到电子的原子叫作阴离子，带负电荷。离子也是构成物质的一
种微粒。
金属钠在氯气中燃烧，每个钠原子失去一个电子，形成带一个单位正电荷
的钠离子；每个氯原子得到一个电子，形成带一个单位负电荷的氯离子。带有
13
1
构
成
物
质
的
微
粒
相反电荷的钠离子和氯离子相互作用，构成氯化钠晶体。食盐、纯碱（苏打）
等都是由离子构成的。
氖、氩等稀有气体不易与其他物质发生反应，化学性质比较稳定。它们
的原子最外层都有8 个电子（氦原子最外层为2 个电子），不易失去电子，
也不易得到电子，这样的结构被认为是一种相对稳定的结构。当最外层电子
数少于4 个时，原子容易失去电子；当最外层电子数多于4 个时，原子容易
得到电子。
微粒质量
想一想
你可以用磅秤称出一粒小麦的质量吗？
活
动
计算水分子的质量
1. 一滴水中大约有1.67
10
21 个水
分子，一滴水的质量约为5
10
5 kg。
那么一个水分子的质量大约是多少呢？
2. 对照水分子结构模型，查阅
表1.1，再算一算一个水分子的质量。
3. 两次计算结果是否一致？
分析与思考
计算过程中原子质量的数据应用方
便吗？如果不方便，其原因是什么？如
何解决这个问题？
累积法
如果称量或计算的对象过于微小
（如一个水分子的质量、一张纸的厚
度等），难以直接对其测量，可以先
取多个相同的微小物体，用测量工具测
量其总量，再通过计算得到这个微小的
量，这种方法叫作累积法。采用这种
方法，不仅可以降低对测量工具的要
求，还能提高测量结果的准确度，减
小测量误差。
1
构
成
物
质
的
微
粒
14
表1.1
几种原子的质量
原子种类
一个原子的质量/ kg
氢
1.674
10
27
碳
1.993
10
26
氧
2.657
10
26
铁
9.288
10
26
分子和原子都有一定的质量和体积。原子体积很小，半径约为10
10m
数量级。原子质量也非常小，为了衡量原子质量的大小，科学家选取了一
个“砝码”—— 一个碳12 原子质量的十二分之一（约1.66
10
27kg）。
我们把每一个原子的质量与这个“砝码”相比，得到的比值就可以用来衡
量原子质量的大小。这个比值就叫作相对原子质量（relative atomic mass，
符号为Ar），又称原子量。
碳12 原子是指原子核中有6 个质子和6 个中子的碳原子。
15
1
构
成
物
质
的
微
粒
1.3 元
素
在丰富多彩的物质世界里，目前已知的物质已经超过1 亿种。
元素是构成这些物质的基石。
什么是元素
想一想
水分子、氧分子、二氧化碳分子中均含有氧原子，你认为这三种物质中的
氧原子有什么关系呢？
读
图
图1.19
液氧是液
化的氧气
图1.20
干冰是固态
的二氧化碳
读图1.19 和图1.20，讨论下列
问题。
液氧和干冰的分子中各含有几种不
同的原子？
液氧是由氧分子构成的，一个氧分
子由两个氧原子构成。干冰是由二氧化
碳分子构成的，一个二氧化碳分子由
两个氧原子和一个碳原子构成。这两
种分子中都含有氧原子，且所有氧原
子的质子数都是8。我们把质子数为8 的原子归为一类，称为氧元素。同理，
质子数为6 的原子称为碳元素，质子数为7 的原子称为氮元素。
1
构
成
物
质
的
微
粒
16
元素（element）是具有相同质子数的一类原子的总称。像氧气、氮
气、水等这样的物质，是由一种或多种元素按照不同方式组合而成的。
生物体主要由碳元素、氢元素、氧元素组成。地壳中含有各种元素，其中
含量较多的是氧元素、硅元素、铝元素、铁元素等。
硅：26.30%
铝：7.73%
铁：4.75%
钙：3.45%
钠：2.74%
氢：0.76%
其他：1.20%
镁：2.00%
钾：2.47%
氧：48.60%
图1.21
组成地壳的主要元素
氧：65%
碳：18%
氢：10%
氮：3%
钙：1.5%
磷：1.0%
硫、钾等：1.5%
图1.22
组成人体细胞的主要元素
讨
论
无论是在生物体内，还是在地壳中，各种元素的分布是不一样的。有些含
量极少的元素对生物体却有着重要的作用。如黄瓜缺氮元素时，植株发育不良，
生长缓慢，叶片从老叶开始，逐步向上变黄；缺磷元素时，叶片颜色呈深绿，
出现大块水浸状斑并逐渐褐变、干枯、凋落；缺钾元素时，叶片从叶脉间开始
发黄，并逐渐扩展、加深，变成褐色，最终枯萎。
想一想：在农业生产中应如何解决这些问题呢？
缺磷叶片
缺氮叶片
缺钾叶片
正常叶片
图1.23
正常的黄瓜叶片和缺少氮、磷、钾元素的黄瓜叶片
17
1
构
成
物
质
的
微
粒
化学语言的“字母”——元素符号
想一想
不同国家的科学家在进行学术交流时，一般不用本国的文字来表示元素，
而是使用一种通用的化学符号，你知道是什么样的符号吗？
活
动
了解元素符号的由来
阅读下面的资料。
1500 年
1600 年
1700 年
1783 年
1808 年
1814 年
金
Au
汞
Hg
铅
Pb
下面是三种金属元素符号写法的演变。这些符号最初从炼金术的金属
符号中引申而来，太阳代表金，天神手杖上的二蛇双翼符号代表汞，农神
的大镰刀代表铅。现代代表元素的字母符号由瑞典化学家贝采利乌斯（J ns
Jakob Berzelius，1779—1848）于1813 年提出，一般以元素拉丁文名称的
元素符号的演变
第一个字母来表示。
分析与思考
1. 比较说明哪种元素符号使用更为方便。
2. 你知道其他元素符号的演变过程吗？请与同学交流。
1
构
成
物
质
的
微
粒
18
同种元素的名称在不同的语言中各不相同。为了书写和交流方便，国
际上统一采用元素拉丁文名称的第一个字母来表示该元素，这就是元素符
号。这样一来，元素符号就成为一种通用的国际化学语言。元素符号能表
示一种元素，还能表示这种元素的一个原子。如“H”表示氢元素，又能
表示一个氢原子，“O”表示氧元素，又能表示一个氧原子。
表1.2
一些元素的名称和符号
元素名称
元素符号
元素名称
元素符号
氢
H
氯
Cl
氦
He
钾
K
碳
C
钙
Ca
氮
N
锰
Mn
氧
O
铁
Fe
氟
F
铜
Cu
钠
Na
锌
Zn
镁
Mg
银
Ag
铝
Al
碘
I
硅
Si
金
Au
磷
P
汞
Hg
硫
S
铅
Pb
小资料
书写元素符号应注意的问题：
1. 国际上统一采用元素拉丁文名称的第一个字母来表示该元素。由一个
字母表示的元素符号要大写。如碳元素的拉丁文名称为“Carbonium”，元素符
19
1
构
成
物
质
的
微
粒
号就写为C。
2. 如果几种元素的拉丁文名称的第一个字母相同，就附加一个字母来
区别，其中第一个字母大写，第二个字母小写。如镁元素的拉丁文名称为
“Magnesium”，锰元素的拉丁文名称为“Manganum”，它们的元素符号
分别写为Mg，Mn。
阅读材料
化学元素汉语名称的由来
化学元素的汉语名称由我国近代化学先驱徐寿所创造。他将化学元素汉
语名称划分为三类：对于国人早已定名的元素如金、银、铜等，继续沿用旧
名；对于一些有特定性质的元素，则采用意译的方式，如轻、养（后演变为
氢、氧）等；对于其他元素，将其英文名称的首音节或次音节译为发音类似
的汉字，再加以汉字部首大致区分元素的类别，例如，凡是金属元素（除汞
外）均使用“钅”部首的字，如锂、钠、钾等，非金属元素则分别使用
“气”“氵”或“石”部首的字，以表示其单质在通常状况下的存在状态是
气态、液态或固态，如氯、溴、碘等元素。
化学语言的“词语”——化学式
想一想
如何用文字来描述水、一氧化碳、氧气和臭氧的组成？你能找出更好的表
示方式吗？
活
动
了解化学式
阅读资料，讨论下列问题。
1
构
成
物
质
的
微
粒
20
一个二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成。用元素符号
表示：
当原子的个数是1 时，可省去“1”。二氧化碳分子的正确写法为CO 。
2
氧原子的个数
碳原子的个数
碳的元素符号
C1O2
氧的元素符号
二氧化碳的化学式
分析与思考
1. 物质的名称能表示出物质的组成情况吗？
2. 这些物质的化学符号能表示出物质的组成情况吗？
3. 二氧化碳的化学式能不能写成CO3 或C2O2 ？物质的化学式是通过实验测
定的，还是人们设想出来的？
用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子叫作化学式（chemical
formula）。化学式可以直观地反映物质的元素组成和物质的微粒构成。物
质的化学式不是凭空想象的，而是通过实验测得的，一种物质只有一个化
学式。
讨
论
化学式“H2O”中包含哪些信息？“2H2O”的含义是什么？
化合价
想一想
二氧化碳、水、氧化铜的化学式分别是CO2、H2O、CuO。从这些化学式可
以看出，氧元素跟不同元素结合时，其原子个数比是不同的，而同种物质中各
元素的原子个数比却是一定的，这是为什么呢？
21
1
构
成
物
质
的
微
粒
活
动
观察化学式中的数字
下面是一些常见物质的化学式，仔细观察其中各元素符号上方的数字和下
角标。
+1 1
+1 2
+4 2
0
+1 1
+2 2
+1 +4 2
0
+3
2
HCl
H2O
CO2
O2
NaCl
MgO
Na2CO3
Fe
Fe2O3
分析与思考
1. O2、Fe 上方的数字有何共同之处？
2. HCl、NaCl、MgO 上方的正数和负数有什么关系？
3. H2O、CO2、Fe2O3、Na2CO3 每种物质中的所有对应数字之间有什么关
系？与前两个问题的结论有何共同之处？
元素符号上方的正数、负数决定了元素之间结合时原子的个数比，叫作
相应元素的化合价（valence）。元素的化合价是由该元素的原子结构决定的。
化合价规律是正确书写化学式的依据。即化学式中元素化合价的代数
和为零。在上述物质的化学式中，H为+1 价，O为
2 价，其他元素化合
价由此推出。有一些物质，如NaOH、Na2CO3 等，它们中的OH 、CO
2
3
常常作为一个整体参加反应，又被称为原子团，也称为“根”。根也有化
合价，如OH 为
1 价，CO
2
3 为
2 价。
表1.3
常见元素和根的化合价
氢
H
+1
钙
Ca
+2
碳
C
+2，+4
锰
Mn
+2，+4，+6，+7
氮
N
3，+2，+4，+5
铁
Fe
+2，+3
氧
O
2
铜
Cu
+1，+2
元素和根
的名称
元素和根
的符号
常见的
化合价
元素和根
的名称
元素和根
的符号
常见的
化合价
1
构
成
物
质
的
微
粒
22
续表
氟
F
1
锌
Zn
+2
钠
Na
+1
银
Ag
+1
镁
Mg
+2
碘
I
1
铝
Al
+3
铅
Pb
+2，+4
硅
Si
+4
氢氧根
OH
1
磷
P
3，+3，+5
硝酸根
NO3
1
硫
S
2，+4，+6
硫酸根
SO
2
4
2
氯
Cl
1，+1，+5，+7
碳酸根
CO
2
3
2
钾
K
+1
铵根
NH4
+
+1
元素和根
的名称
元素和根
的符号
常见的
化合价
元素和根
的名称
元素和根
的符号
常见的
化合价
技
能
“十字交叉法”书写化学式
已知A 元素的化合价为+X，B 元素的化合价为Y，要写出由A、B 两种元
素组成的物质的化学式，可以用“十字交叉法”来书写。
（1）先写出组成物质的元素符号，然后在元素符号的正上方标出化合价。
一般把正价元素放在左边，负价元素放在右边。
+X
Y
A
B
（2）将化合价的绝对值交叉写在元素符号的右下角。若化合价可以约分，
要先约分。
+X
Y
AY BX
（3）去掉元素化合价。
AYBX
（4）检验各元素正、负化合价代数和是否为零，如不为零，则化学式不
正确。
23
1
构
成
物
质
的
微
粒
相对分子质量
想一想
原子的质量很小，使用起来非常不方便，国际上规定采用相对原子质量来
表示原子的质量，那分子的质量是否也可以采用“相对质量”表示呢？
读
图
读图1.24 和图1.25，思考并讨论下列问题。
图1.24
过氧化氢分子的微观模型
O
O
H
H
图1.25
水分子的微观模型
O
H
H
1. 如何描述过氧化氢分子和水分子的构成？
2. 你能试着比较过氧化氢分子质量和水分子质量的大小吗？
分子是由原子构成的，化学式中各原子的相对原子质量的总和就是相
对分子质量（molecular weight，符号为Mr）。
活
动
学习有关化学式的计算
学习下面两道例题。
例1
水（H2O）中氢元素和氧元素的质量比为多少？
解：m（H）∶m（O）= 2Ar（H）∶Ar（O）= （1Χ2）∶16=1∶8
1
构
成
物
质
的
微
粒
24
答：水中氢元素和氧元素的质量比为1∶8。
例2
随着健康知识的普及，骨骼健康越来越受到人们的重视，许多家庭
都为容易缺钙的老人备上了补钙剂。碳酸钙（CaCO3）由于含钙量高、易吸收、
价格低廉而备受人们喜爱。试计算碳酸钙中钙元素的质量分数。
解：根据化学式计算出CaCO3 的相对分子质量：
Mr（CaCO3）=Ar（Ca）+ Ar（C）+ 3Ar（O）= 1 Χ 40 + 1 Χ 12 + 3 Χ 16 = 100
钙元素的质量分数= Ca 的相对原子质量×Ca 的原子数
CaCO3的相对分子质量
100 %
= 40Χ1
100
100 %
= 40 %
答：碳酸钙中钙元素的质量分数为40 %。
分析与思考
1. 通过以上两道例题，归纳根据化学式可以计算出哪些信息。
2. 尝试写出元素质量分数的计算通式。
3. 根据化学式进行计算时需要注意哪些问题？
根据化学式不仅可以计算物质的相对分子质量，还可以计算物质组成元素
的质量比和质量分数。
某元素的质量分数= 该元素的相对原子质量Χ原子个数
化合物的相对分子质量
100 %
讨
论
图1.26
商品标签
从家里找一些如图1.26 所示的商品标签，与
同学讨论标签中涵盖的信息，并尝试根据这些信
息计算该商品的相对分子质量、元素质量比以及
元素的质量分数。
25
1
构
成
物
质
的
微
粒
1.4 元素家族
目前，人们发现的元素已有一百多种，这些元素之间有着密
切的联系。
元素周期律
想一想
19 世纪初，科学家们发现的元素已有五十多种，这些元素之间是否存在联
系？这个问题困扰着许多科学家。
1829 年，德国化学家德贝赖纳（Johann Wolfgang Dobereiner，1780—1849）
注意到，溴元素的性质介于氯和碘之间，其原子量也接近氯和碘原子量的平均
值，元素钙、锶、钡、硫、硒、碲之间也都存在这种规律。那么，在自然界的
众多元素之间，是否存在一种普遍的联系和规律呢？
活
动
找出缺失的扑克牌
现有一副不完整的扑克牌（缺一张或几张），请你在最短的时间内找出所
缺的是什么牌。
分析与思考
1. 你是如何找出所缺的牌的？依据是什么？
2. 如果用一张牌代表一种元素，你如何整理这副由元素组成的“扑克牌”？
早在19 世纪，科学家就开始尝试将元素进行有序排列。1869 年，俄国科
学家门捷列夫注意到，当元素按原子量递增的顺序排列时，元素的性质呈现出
一种周期性的变化，并由此发表了他的第一张元素周期表。
1
构
成
物
质
的
微
粒
26
1
1
1.008
ⅡA
H
氢
周期
族
A
Ⅰ
1
4
Be
铍
9.012
2
3
6.941
Li
锂
2
8 O
氧
16.00
原子序数
元素名称
（注
的是
人造元素）
*
元素符号（红色
指放射性元素）
相对原子质量（加括
号的数据为该放射性
元素半衰期最长同位
素的质量数）
非
金
属
元
素
金
属
元
素
稀
有
气
体
元
素
0 18
2
4.003
He
氦
ⅢA13
3
11
22.99
Na
钠
12 Mg
镁
24.31
ⅢB
3
ⅣB
4
ⅤB
5
ⅥB
6
ⅦB
7
Ⅷ
8
9
10
ⅠB
11
ⅡB
12
ⅤA15 ⅥA16
ⅣA14
ⅦA17
10 Ne
氖
20.18
9
F
氟
19.00
8
O
氧
16.00
7
N
氮
14.01
6
C
碳
12.01
5
B
硼
10.81
18 Ar
氩
39.95
17 Cl
氯
35.45
16 S
硫
32.06
15 P
磷
30.97
14 Si
硅
28.09
13 Al
铝
26.98
30 Zn
锌
65.38
4
19
39.10
K
钾
36 Kr
氪
83.80
35 Br
溴
79.90
34 Se
硒
78.96
33 As
砷
74.92
32 Ge
锗
72.63
31 Ga
镓
69.72
29 Cu
铜
63.55
28 Ni
镍
58.69
27 Co
钴
58.93
26 Fe
铁
55.85
25 Mn
锰
54.94
24 Cr
铬
52.00
23 V
钒
50.94
22 Ti
钛
47.87
21 Sc
钪
44.96
20 Ca
钙
40.08
48 Cd
镉
112.4
5
37
85.47
Rb
铷
54 Xe
氙
131.3
53 I
碘
126.9
52 Te
碲
127.6
51 Sb
锑
121.8
50 Sn
锡
118.7
49 In
铟
114.8
47 Ag
银
107.9
46 Pd
钯
106.4
45 Rh
铑
102.9
44 Ru
钌
101.1
43 Tc
锝
［98］
42 Mo
钼
95.96
41 Nb
铌
92.91
40 Zr
锆
91.22
39 Y
钇
88.91
38 Sr
锶
87.62
80 Hg
汞
200.6
6
55
132.9
Cs
铯
86 Rn
氡
［222］
85 At
砹
［210］
84 Po
钋
［209］
83 Bi
铋
209.0
82 Pb
铅
207.2
81 Tl
铊
204.4
79 Au
金
197.0
78 Pt
铂
195.1
77 Ir
铱
192.2
76 Os
锇
190.2
75 Re
铼
186.2
74 W
钨
183.8
73 Ta
钽
180.9
72 Hf
铪
178.5
57~71
La~Lu
镧系
56 Ba
钡
137.3
112 Cn
7
87 Fr
钫
118 Og
［294］
117 Ts
［294］
116 Lv
［293］
115 Mc
镆*
114 Fl
113 Nh
111 Rg
110 Ds
109 Mt
108 Hs
107 Bh
106 Sg
105 Db
104 Rf
*
89~103
Ac~Lr
锕系
88 Ra
镭
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
［288］
［289］
［284］
［285］
［280］
［281］
［276］
［277］
［270］
［271］
［268］
［265］
［226］
［223］
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅰ
Ⅱ
*
元素周期表
68 Er
铒
167.3
镧
系
57
138.9
La
镧
71 Lu
镥
175.0
70 Yb
镱
173.1
69 Tm
铥
168.9
67 Ho
钬
164.9
66 Dy
镝
162.5
65 Tb
铽
158.9
64 Gd
钆
157.3
63 Eu
铕
152.0
62 Sm
钐
150.4
61 Pm
钷*
［145］
60 Nd
钕
144.2
58 Ce
铈
140.1
100Fm
锕
系
89 Ac
锕
103 Lr
102 No
101Md
99 Es
98 Cf
97 Bk
96 Cm
95 Am
94 Pu
93 Np
92 U
90 Th
钍
［262］
［259］
［258］
［257］
［252］
［251］
［247］
［247］
［243］
［244］
［237］
［238.0］
232.0
［227］
59 Pr
镨
140.9
91 Pa
镤
231.0
铀
镎
钚
镅*
锔*
锫*
锎*
锿*
镄*
钔*
锘*
铹*
27
1
构
成
物
质
的
微
粒
现代的元素周期表是在门捷列夫周期表的基础上完善的，它能清楚地表述
元素性质周期性变化的情况。
元素周期表共有7 个横行、18 个纵行，每个横行叫作一个周期，每个
纵行叫作一个族（8、9、10 三个纵行共同组成一个族）。
为了便于查找，元素周期表按元素原子核电荷数递增的顺序给元素编了号，
叫作原子序数。原子序数与元素原子核电荷数在数值上相同。
元素周期律的发现是科学史上的一场革命，它说明了组成世界的一百多种元素
之间存在重要的周期性规律，同时提示了原子的结构与性质之间存在的必然联系。
讨
论
在元素周期表中，你能根据元素的名称看出哪些是金属元素，哪些是非金
属元素吗？它们在表中的位置是怎样的？你从表中还发现了哪些信息和规律？
阅读材料
门捷列夫与元素周期表
图1.27
门捷列夫
1865 年，英国科学家纽兰兹把当时已知的63
种元素按原子量递增的次序排列后，发现从任意一
个元素算起，每到第八个元素就和第一个元素的性
质相似，他把这个规律叫作“八音律”。1867 年，
俄国科学家门捷列夫（Dmitri Ivanovich Mendeleev，
1834—1907）在前人工作的基础上，将所有已知元素
做成卡片进行排列。1869 年2 月底，在对元素的排列
中，他终于发现了元素的性质随着原子量的递增而呈周期性变化的规律——元
素周期律。门捷列夫根据元素周期律编制了第一个元素周期表，把已发现的63
种元素全部列入表里，并在表中留下空位，预言了三种类似硼、铝、硅的未知元素
的存在及其性质。若干年后，他的预言都得到了证实。后来，人们对门捷列夫的
元素周期表做了很多改进，制成了更加完善的元素周期表。
1
构
成
物
质
的
微
粒
28
同位素
想一想
当我们想了解一个植物化石的年龄时，科学家可以通过测量碳14 在植物体
内的含量计算出植物死亡的时间。常见的含碳化合物中的碳都是碳12，它和碳
14 是什么关系呢？
读
图
读图1.28，思考并讨论下列问题。
电子
质子
氕
质子
电子
中子
氚
氘
质子
电子
中子
图1.28
氢元素三种原子的结构示意图
1. 尽管氢元素三种原子的中子数不同，但质子数相同。它们处在元素周期
表中的什么位置？
2. 元素周期表中的一个方格是不是只代表一种原子的存在？
如果两种原子具有相同的质子数、不同的中子数，它们就是同种元素
的两种同位素（isotope）。氢元素有三种同位素，碳14 和碳12 是碳元素
的两种同位素。很多元素都有同位素。
29
1
构
成
物
质
的
微
粒
阅读材料
钋和镭的发现
图1.29
居里夫人
居里夫人，即玛丽·居里（Marie Curie，1867—
1934），是波兰裔法国物理学家、化学家。居里夫人
和她的丈夫皮埃尔·居里在极其困难的条件下，对
沥青铀矿进行分离和分析，终于在1898 年7 月和12
月先后发现两种新元素。她将一种元素命名为钋
（polonium），以纪念她的祖国波兰，将另一种元素
命名为镭（radium），拉丁文为“放射”的意思。为
了制得纯净的镭化合物，居里夫妇又历时四年，从数
以吨计的沥青铀矿矿渣中提炼出0.1 g 镭的氯化物，并初步测量出镭的相对
原子质量是225。这个数字虽然简单，却凝聚着居里夫妇的心血和汗水。
跨学科实践活动
调查碳的同位素
《汉书·地理志》中记载：“豫章郡出石，可燃为薪。”这句话
中“可燃为薪”的石头就是煤，主要元素组成是碳。碳元素是人类最
早利用的元素，人类对碳的利用伴随着科技与文明的发展。同位素被
发现之后，碳的各类同位素也被应用于各个领域。
查阅资料，了解碳的同位素，并以表格形式呈现碳的同位素的质
子数、中子数、用途等信息，思考碳的同位素在你身边具体有哪些应
用，与同学、老师交流后进一步完善结果，形成相关调查报告。
拓展思考
前面已经知道碳14 可用于考古断代，你能举出其在我国考古学
领域应用的几个实例吗？我国有哪些文物的年代是用碳14 测定的？
1
构
成
物
质
的
微
粒
30
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. “加碘食盐”中的“碘”指的是碘分子。
（
）
2. 符号“O”既能表示氧元素，又能表示一个氧原子，还能表示氧气。
（
）
二、选择题
1. 下列有关微粒的说法正确的是（
）。
A. 原子可以构成分子
B. 原子是不可分割的粒子
C. 一切物质都是由原子构成的
D. 带正电荷的粒子一定是阳离子
2. 已知碳14 代表原子核内含有6 个质子、8 个中子的碳原子，则氦3 代表的氦原子核
内（
）。
A. 含有3 个质子，没有中子
B. 含有2 个质子，1 个中子
C. 含有1 个质子，2 个中子
D. 含有3 个中子，没有质子
3. 山东潍坊昌乐县被称为“蓝宝石之都”，主要出产蓝宝石和祖母绿。祖母绿主要成
分的化学式是Be3Al2（SiO3）6，其中铝元素的化合价为+3，氧元素的化合价为
2，硅元素
的化合价为+4，则铍元素的化合价为（
）。
A. + 1
B. + 2
C. + 3
D. + 4
科学思考
1. 经过训练的警犬可以从行李箱中嗅出海洛因等毒品。试着解释这一现象，并举出其
他的例子。
2. 有人说，他能使铝原子发生化学反应变成黄金原子，从而使铝变成黄金。请根据已
学的知识指出该说法的荒谬之处。
探究·实践
选择一种原子，用不同颜色的橡皮泥代表质子、中子和电子，制作原子模型。
如图1.30，将两个“质子”和两个“中子”用铁丝串起来作为内圈，代表原子核；将
两个“电子”间隔相等地串在大的铁丝圈上，作为外圈。把内、外圈组合起来，就制成了
氦原子模型。简述你制作该原子模型的过程和体会，并与同学交流你的作品，看看自己制
31
1
构
成
物
质
的
微
粒
作的原子模型是否准确。
图1.30
氦原子模型
本章要点
物质
构成
得失电子
原子
离子
排列
碳12 原子质量的十二分之一
质量标准
原子核
核外电子
数目不同
结构
中子
质子
同
位
素
数目相同
化合价
决定
知识结构
元素
基本构成
分子
元
素
周
期
表
元
素
符
号
表示
1. 物质是由大量微粒构成的，这些微粒是不断运动着的。
2. 构成物质的微粒有分子、原子、离子。分子由原子构成，原子由带正电
1
构
成
物
质
的
微
粒
32
的原子核和带负电的核外电子构成，原子核由质子和中子构成，离子是由原子
得失电子形成的。
3. 以一个碳12 原子质量的十二分之一作为标准，其他原子的质量跟它的
比值，就是这种原子的相对原子质量。
4. 元素是具有相同质子数的一类原子的总称，是组成物质的基本要素。
5. 元素符号是一种通用的国际化学语言，用元素符号和数字的组合表示物
质组成的式子叫作化学式。
6. 元素符号上方的正数、负数决定了元素之间结合时原子的个数比，叫作
相应元素的化合价。元素的化合价是由该元素的结构决定的。
7. 相对分子质量是化学式中各原子的相对原子质量的总和。根据化学式可
以计算物质的相对分子质量和组成元素的质量比和质量分数。
8. 元素周期表系统地揭示了不同元素间原子结构、性质等的周期性变化规
律，是我们研究和学习化学的重要工具。
9. 具有相同的质子数、不同的中子数的原子，称为同一种元素的同位素。
很多元素都有同位素。
本章核心素养
1. 建立物质及其变化的相关模型，初步形成基于元素和分子、原子认识物
质及其变化的视角，建立认识物质的宏观和微观视角之间的关联，知道物质的
性质与其组成、结构有关。
2. 运用实验手段获取化学事实，认识化学反应的本质是原子的重新组合，
培养一定的证据推理能力。
3. 了解人类对物质的组成与结构的探索是不断发展的，感悟科学家严谨求
实的科学态度以及勇于质疑、批判和创新的精神。
4. 乐于思考生活中常见现象发生的原因，培养对物质世界的好奇心。
物质的分类
炎炎夏日，晒盐工人将海水引入盐田，利用日光和风力蒸
发浓缩海水获得食盐，这是中国古代劳动人民一直沿用至今的
晒盐方法。食盐在日常生活中有着重要的作用，除可用于调味
外，它还是重要的化工原料。
你知道海水中都有哪些物质吗？我们可以将这些物质按照
怎样的标准进行分类？通过海水晒盐，我们最终获得的物质全
部都是食盐吗？想要得到纯净的食盐晶体，还需要经历哪些操
作呢？
2
物
质
的
分
类
34
2.1 单质与化合物
我们已经知道，氧气、臭氧、二氧化碳和水中都含有氧元素，同
种元素及各种元素之间有着多种不同的组合方式。正是这些巧妙的组
合，形成了我们身边丰富多彩的物质世界。
原子构成分子
想一想
我们已知的元素只有一百多种，而大千世界中，已知的物质超过一亿种。
那么，一百多种元素是怎样组成超过一亿种物质的呢？
活
动
模拟分子的构成
有三组小球，每组有红、蓝两种颜色的小球各一个。如果让这些小球自由
组合，有多少种组合方式？图2.1 中给出了一部分组合方式，请你将剩下的组
合方式填在图中的空白处。
三组小球
组合方式
自由组合
图2.1
小球的组合
35
2
物
质
的
分
类
分析与思考
1. 上述活动中的组合方式可以分为哪几类？分类的依据是什么？
2. 如果给出更多的小球，而且小球的颜色更加丰富，那么组合方式的数目
会有哪些变化？现在我们假设红色和蓝色各代表一种元素，每个小球代表该种
元素的一个原子，那么每一种组合方式就代表一种分子。现在你能想象出一百
多种元素是如何组合成已知的超过一亿种物质的吗？原子在组合成分子的时候
是任意的吗？
讨
论
现有以下几种物质：铁（Fe），碳（C），铝（Al），硫（S），水（H2O），
氨（NH3），氢气（H2），二氧化碳（CO2），乙醇（C2H5OH），碳酸钙（CaCO3）。
1. 上述物质中各含有几种元素？
2. 根据所含元素种类的多少，可以将以上物质分为哪几类？
3. 你所知道的物质中有哪些是由一种元素组成的，哪些是由多种元素组
成的？
由同种元素组成的纯净物叫作单质（elementary substance），如
铁、碳、铝、硫、氢气等；由不同种元素组成的纯净物叫作化合物
（compound），如水、氨、二氧化碳、乙醇、碳酸钙等。
各种元素的原子通过不同的组合方式，构成了多种多样的物质。
H
H
H
H
H
N
H
O
C
C
图2.4
乙醇分子结构
H H
H
H
H
图2.3
氨分子结构
图2.2
氢分子结构
2
物
质
的
分
类
36
想一想
物质的分类有多种方式。单质根据其状态可分为气体单质、液体单质和固
体单质；根据其组成元素的性质，又可分为金属单质、非金属单质和稀有气体。
你能列举不同类型的单质吗？
我们知道氢元素有氕、氘、氚三种原子，由一个氕原子和一个氘原子构成
的氢分子是单质还是化合物呢？
阅读材料
同素异形体
金刚石、石墨、C60 都是由碳元素组成的单质。它们的碳原子排列方式
不同，因此各自的物理性质有很大差异。纯净金刚石是无色透明的正八面体
形状的固体，很硬，常用作装饰品和钻头。石墨是一种深灰色的固体，质地
很软，在纸上画过会留下深灰色的痕迹，故常与黏土等添加剂混合用作铅笔
芯。石墨还具有优良的导电性能，干电池的电极是将石墨粉末用黏结剂黏合
制成的。1985 年发现的C60 分子是由60 个碳原子构成的，形似足球，堪称
世界上最小的“足球”了。C60 本身是半导体，掺杂后可变成临界温度很高
的超导体，科学家推测它具有广泛的应用前景。这些由同种元素形成的结构
不同的单质互称同素异形体。
图2.5
金刚石
图2.7
C 60 模型
图2.6
石墨
37
2
物
质
的
分
类
有机物与无机物
想一想
我们身边的物质，哪些是有机物，哪些是无机物？你知道它们都是怎样得
来的吗？
实
验
探究鸡蛋壳的成分
材料与仪器
鸡蛋壳，稀盐酸，澄清的石灰水，酒精灯，研钵，镊子，集气瓶。
步骤
1. 用镊子夹取一块鸡蛋壳，放在酒精灯上充分燃烧，得到白色固体。
2. 待白色固体冷却后，在研钵中研磨成粉末。
3. 向白色粉末中加入足量的稀盐酸，收集产生的气体。
4. 把收集到的气体通入澄清的石灰水中，观察产生的现象。
分析与思考
鸡蛋壳燃烧时有什么气味？被烧掉的物质是什么？
按照化合物中是否含有碳元素，可将化合物分为有机化合物（organic
compound）与无机化合物（inorganic compound），简称有机物与无机
物。酒精、蔗糖、醋酸等化合物最初都只能直接或间接从生物有机体中获
得，这类含有碳元素的化合物被归为有机物。大多数有机物都具有难溶于
水、熔点较低、受热易分解、容易燃烧、不易导电等特点。水、氯化钠等
不含碳元素的化合物则被归为无机物。
2
物
质
的
分
类
38
一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙、纯碱等少数化合物虽然含有碳元素，
但其组成和性质与无机物更相似，所以通常把它们归为无机物。
讨
论
有机物的人工合成表明，尽管在组成和性质方面确实存在着不同之处，但
有机物与无机物之间，并没有严格的界限。
观察图2.8 和图2.9，除了图中的这些物质之外，你还知道哪些有机物和无
机物？
医用酒精，主
要成分为酒精
（CH COOH）
3
食醋，主要
成分为醋酸
(C H OH)
2
5
食用白糖，主
要成分为蔗糖
（C H O ）
12
22
11
图2.9
常见的有机物
图2.8
常见的无机物
食盐（NaCl）
碳酸钙（CaCO ）
3 纯碱（Na CO ）
2
3
水（H O）
2
干冰（CO ）
2
蓝矾（CuSO
5H O）
4
2
·
阅读材料
第一种人工合成的有机物——尿素
图2.10
维勒
最初，由于有机物都只能从有机体中获
得，人们认为有机物是生物区别于非生物的一
个基本特征。1824 年，年轻的德国化学家维勒
（Friedrich Wohler，1800—1882）用氰酸与氨
水作用得到了无机物氰酸铵。他发现，氰酸铵
受热后变成了一种与尿素性质完全相同的白色
结晶。经过四年的潜心研究，维勒终于证明，
白色结晶与动物体内的有机代谢产物尿素是同
一种物质。维勒的成功使当时的化学家如梦初醒。不久，甘油、柠檬酸、乳
酸等大批有机物也被人们合成出来了。
39
2
物
质
的
分
类
天然气、石油和煤
想一想
矿井里的某种气体如果达到一定浓度，遇到明火便会发生爆炸，这就是
人们所说的瓦斯爆炸。你知道是哪种气体引起爆炸的吗？在矿井里，必须
采取哪些安全措施？
读
图
原油是指从地下开采出来的一种黏稠的褐色或黑色可燃性物质。读图2.11，
思考下列问题。
润滑油：1%
煤油：2%
杂用沥青：5%
喷气式发动机燃油：5%
液体天然气：14%
残渣燃油：16%
精品燃油：18%
汽油：39%
图2.11
原油的分解使用占比情况
1. 原油主要用于哪些领域？我们可以采取哪些方式来节约原油资源？
2. 举例说明其他化石燃料的用途，并进行比较分析。
意大利旅行家马可·波罗（Marco Polo，1254—1324）在《马可·波罗
游记》一书中这样描述：“在汉地各处都能看到一种黑色的石块，它们是从矿
2
物
质
的
分
类
40
山中采掘而来，其矿脉横贯在山体中。这种黑色石块被点燃后，能够像木炭
一样燃烧，它的火焰比木头燃烧的时间长，甚至彻夜不息，一直燃烧到天
明。”马可·波罗所说的可燃的“黑色的石块”就是煤。中国人开始使用
煤，大约是在马可·波罗见到之前1 000 多年。
煤是我国重要的能源。在煤的开发和利用上，我们还在继续探索
之中。
原油又称石油，是地球上极其珍贵的资源之一。
天然气的主要成分是甲烷（CH4）。甲烷是优质的气体燃料，是目前
减少污染的首选低成本燃料。它还是制取炭黑、氨、氮肥、甲醇、乙炔等
化工产品的重要原料。
煤、石油和天然气都是远古时代的动植物的遗骸在高温、高压和缺氧的环
境下形成的。
煤和石油等化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，是经过亿万年形成的
不可再生能源。2020 年底，全球石油探明储量约为2.4
10
11 t ，消费水平约
为每年4.6
10
9 t，大约50 年后石油就会枯竭；煤的总储量约为1.0
10
12 t，
每年的消费水平约为7.6
10
9 t ，如果按这个消费水平，最多只能维持133 年
左右。
讨
论
由于化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，人类现在正积极利用太阳能、
地热能、风能等新的能源。你还能列举出其他的新能源吗？
阅读材料
“西气东输”工程
“西气东输”工程是我国建设的特大型基础设施工程，它以干线管道、
41
2
物
质
的
分
类
重要支线和储气库为主体，连接沿线用户，形成横贯中国西东的天然气供
气系统。
实施“西气东输”工程，可以改善我国的能源结构，推动东部地区产业
结构调整，减少燃煤造成的污染，改善大气质量，保护生态环境，提高人民
群众生活的环境质量。
图2.12 “西气东输”一线工程建设示意图
跨学科实践活动
调查车用燃料的变迁与变因
1886 年，卡尔·本茨（Karl Friedrich Benz，1844—1929）的汽车
发明专利申请成功，标志着世界上第一辆汽车诞生。汽车逐渐成为人
们出行的重要交通工具之一。汽车燃料的发展，推动了人类的进步。
在碳达峰、碳中和的愿景下，电能等新能源汽车也快速发展。
1. 利用网络等途径收集不同时期汽车主要使用的燃料，总结其特点。
2. 小组内交流车用燃料的特点，分析讨论其变迁的原因。
3. 如果你是汽车设计师，你打算选什么做汽车燃料？小组内交流
选择或不选择的原因。
4. 以汽车燃料发展时间为主轴，绘制一张车用燃料变迁及变因的
手抄报。
2
物
质
的
分
类
42
2.2 混合物与纯净物
我们身边的常见物质中，有的由几种物质组成，如空气、泥
土、糖水、浑浊的河水等；有的只含一种单质或化合物，如氮气
（N2）、二氧化碳（CO2）、氯化钾（KCl）等。
物质的类型
想一想
世界上有千千万万种物质，我们应如何对它们进行分类呢？
读
图
读图2.13—图2.15，思考下列问题。
图2.15
清洁的空气
图2.14
胶囊中的颗粒
图2.13
冰水混合物
1. 冰水混合物是由几种物质组成的？如何证明你的观点？
2. 你注意过感冒胶囊的说明书吗？胶囊中的颗粒是混合物还是纯净物？
3. 经过净化、不含灰尘的空气是纯净物吗？洁净的物质与纯净物有何不同？
物质可以分为两种基本类型：混合物和纯净物。混合物（mixture）是
由两种或两种以上物质混合而成的，纯净物（pure substance）只由一种物
质组成。纯净物还可以分为单质和化合物。
43
2
物
质
的
分
类
物质类型的判断
想一想
如何判断一种物质是混合物还是纯净物？组成混合物的各种物质的化学性
质是否会因混合在一起而发生变化呢？
实
验
铁粉和硫粉的混合物与硫化亚铁的性质比较
材料与仪器
试管，酒精灯，试管夹，火柴，磁铁，硫粉，铁粉，稀盐酸，水，
白纸。
步骤
1. 取一定量的铁粉和硫粉（质量比为7∶4）置于干净的白纸上，
混合均匀后观察所得混合物的颜色。
图2.16
铁粉和硫粉的反应
2. 将所得混合物分成4 份，取出第
一份，用磁铁吸引。观察发生的现象。
3. 取第二份混合物加入试管中，
再向试管中加入5 mL 水，观察发生的
现象。
4. 取第三份混合物加入另一支试
管中，加入稀盐酸，观察发生的现象。
5. 取第四份混合物加入另一支试
管中，在酒精灯上加热，等反应完后冷却，把生成物（硫化亚铁）倒
在纸上。用硫化亚铁代替铁粉和硫粉的混合物，重复步骤1 ~ 4。
把观察结果填入表2.1 中。
2
物
质
的
分
类
44
表2.1
铁粉和硫粉的混合物与硫化亚铁的性质比较实验记录
铁粉和硫粉的混合物
硫化亚铁
外观颜色
磁铁吸引
加入水
加入稀盐酸
分析与思考
1. 为什么混合物中的不同物质能够保持各自的性质？
2. 混合物与化合物的区别是什么？
混合物中所含的物质之间没有发生化学反应，各自保持原有的性质；
混合物形成过程中大多数不吸收或释放能量；混合物可用物理方法进行
分离。
化合物是由不同种元素组成的纯净物，各元素之间按照一定的比例化
合而成，不能用物理方法分离。
讨
论
市场上销售的“纯牛奶”是纯净物，还是混合物？
阅读材料
半导体材料——硅
硅（Si）是自然界分布最广的元素之一，地壳中硅的含量约占地壳总质
量的26.30%。但是直到1823 年，瑞典化学家贝采利乌斯才首次将硅分离出
来。自然界中的硅主要以二氧化硅或硅酸盐的形式存在。从自然界直接加工
制得的硅，其纯度最高只有99%；经进一步加工可得到用作半导体材料的高
纯硅，其纯度可达99.999 999 999%，用于制作电脑芯片、集成电路等。实
际上，纯净物是相对的，绝对纯净的物质是不存在的。
45
2
物
质
的
分
类
2.3 一种特殊的混合物——溶液
把作料加进水里，能调制成味道鲜美的汤；化验人的尿液，医
生可推断出人的健康状况。这些都告诉我们，我们所接触到的各种
液体，里面也许含有各种不同的物质。
什么是溶液
想一想
炒菜的时候，我们常加入食盐、胡椒、味精、酱油等调料。当你在品尝美
味佳肴的时候，还能看到它们吗？
实
验
溶液、悬浊液和乳浊液的比较
材料与仪器
试管，药匙，食盐，泥土，食用油，水。
步骤
1. 将少量食盐、泥土和食用油分别加入三支试管中，然后加水振
荡，观察发生的现象。
2. 将三支试管分别静置一段时间后，再观察发生的现象。
图2.17 水与食盐
图2.18 水与泥土
图2.19 水与食用油
2
物
质
的
分
类
46
3. 根据观察到的实验现象，完成下表。
表2.2
溶液、悬浊液和乳浊液的比较实验记录
开始时的状态（清澈/浑浊）
放置一段时间后的变化
水与食盐
水与泥土
水与食用油
分析与思考
1. 食盐、泥土、食用油与水混合前各是什么状态？分散在水中的
微粒是什么？形成的三种混合液的稳定性如何？
2. 油沾在衣服上一般很难洗掉，这是为什么？
一种或多种物质分散到另一种物质中形成的均一、稳定的混合物叫作
溶液（solution）。能溶解其他物质的物质叫作溶剂（solvent），被溶
解的物质叫作溶质（solute）。如水与食盐形成的液体，叫作食盐水溶液，
通常简称为食盐溶液，其中水是溶剂，食盐是溶质。
固体小颗粒悬浮于液体中形成的混合物叫作悬浊液，又称悬浮液，如
水与泥土形成的液体。小液滴分散到液体里形成的混合物叫作乳浊液，
如水与食用油形成的液体。
讨
论
1. 75% 的医用酒精中含有几种分子？其中溶质和溶剂各是什么？
2. 在我们的生活中，哪些物质是溶液，哪些是悬浊液，哪些是乳浊液？
47
2
物
质
的
分
类
饱和溶液与不饱和溶液
想一想
食盐可以溶于水形成溶液，那么食盐能不能无限制地溶解在一定量的水中
呢？怎样验证你的结论？
实
验
硝酸钾在水中的溶解
材料与仪器
天平，量筒，玻璃棒，100 mL 烧杯，药匙，铁架台，陶土网，酒
精灯，温度计，硝酸钾，高锰酸钾，蒸馏水。
甲
乙
图2.20
硝酸钾在水中的溶解
注意：要用安全
火柴点燃酒精灯，用
完请用灯帽盖灭。
步骤
1. 如图2.20 甲，在烧杯中装入50 mL
蒸馏水，再加入30 g 硝酸钾，用玻璃棒搅
拌。静置一段时间后，测量烧杯中液体的温
度，观察烧杯中的硝酸钾是否完全溶解。
2. 如图2.20 乙，给烧杯加热，并用玻
璃棒不断搅拌，至硝酸钾完全溶解后，停止
加热。测量此时烧杯中液体的温度。
3. 让烧杯静置，观察烧杯中的溶液，
记录固体开始析出时的温度。
4. 向上述溶液中加入少量高锰酸钾，用玻
璃棒搅拌，观察发生的现象。
5. 根据实验结果，填写表2.3。
2
物
质
的
分
类
48
表2.3
硝酸钾在水中的溶解实验记录
温度
现象
加入30 g 硝酸钾，搅拌，静置
加热，搅拌
操作
加入少量高锰酸钾，搅拌
静置
分析与思考
1. 可溶物在一定量的水中能否无限溶解？
2. 温度对溶质溶解的质量多少有什么影响？
3. 当硝酸钾不能再溶解时，其溶液中还能溶解其他物质吗？
在一定的温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液叫
作这种溶质的饱和溶液；还能够继续溶解这种溶质的溶液叫作这种溶质的
不饱和溶液。
在一定的温度下，某固态物质在100 g 溶剂里达到饱和状态时所溶解
的克数，叫作这种物质在该溶剂里的溶解度（solubility）。
根据以上方法，我们可以测量不同温度下硝酸钾的溶解度。
实
验
测定硝酸钾的溶解度
材料与仪器
烧杯，酒精灯，铁架台，陶土网，试管，玻璃棒，量筒，托盘天
平，硝酸钾，蒸馏水，温度计。
49
2
物
质
的
分
类
图2.21
测定硝酸钾的溶解度
步骤
1. 分别称取一份16g、四份10 g 的硝酸
钾固体。
2. 将称好的16g 硝酸钾倒入试管中，再
加入量取的50 mL 蒸馏水。将温度计放入试
管中，使温度计的水银球浸入液面以下并将
温度计固定在铁架台上。将试管用水浴形式
加热，装置如图2.21 所示。
3. 用玻璃棒不断搅拌，直到硝酸钾固
体全部溶解。记录此时的温度。
4. 每次加入10 g 硝酸钾固体，重复步骤3。
5. 第四次加入10 g硝酸钾固体。待溶解后，读出溶液的温度，停
止加热。
6. 根据实验结果，填写表2.4。
表2.4
测定硝酸钾的溶解度实验记录
加入16 g
硝酸钾
第一次加入
10 g 硝酸钾
第二次加入
10 g 硝酸钾
第三次加入
10 g 硝酸钾
第四次加入
10 g 硝酸钾
硝酸钾的总质量/ g
硝酸钾刚好完全溶解时
对应的温度/ ℃
分析与思考
1. 实验所得数据是不同质量的硝酸钾在50 mL 水中完全溶解时的
温度，应该如何根据实验记录计算出相应温度下硝酸钾的溶解度？
2. 硝酸钾的溶解度随温度变化的规律是什么？
用纵坐标表示溶解度、横坐标表示温度，根据硝酸钾在不同温度时的溶解
度，可以画出硝酸钾的溶解度随温度变化的曲线，这种曲线称为溶解度曲线。
2
物
质
的
分
类
50
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
20 40
60
80 100
图2.22
几种物质的溶解度曲线
温度℃
/
溶解度/g
溶解度/g
0.20
0.10
0
20
40
60
80
100 温度℃
/
图2.23
氢氧化钙的溶解度曲线
不同物质的溶解度随温度变化的状况有所
不同：大多数固体物质的溶解度随温度的升高
而增大，如硝酸钾；少数物质的溶解度在温度
升高时变化不大，如氯化钠；极少数固体物质
的溶解度随温度的升高而减小，如氢氧化钙。
溶液中溶质的质量分数
想一想
做菜的时候，我们可以根据自己的口味，通过品尝调节食盐的用量。而当
配制医用生理盐水的时候，我们应该如何表示其组成？又应该怎样配制呢？
实
验
配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液
材料与仪器
氯化钠，水，烧杯，托盘天平，玻璃棒，量筒，试剂瓶。
步骤
1. 计算配制50 g 溶质质量分数为8% 的氯化钠溶液所需氯化钠和
水的质量。
2. 用托盘天平称量所需的氯化钠，倒入烧杯中。
3. 用量筒量取所需的水（把水的密度近似看作1 g / cm
3），倒入盛
51
2
物
质
的
分
类
有氯化钠的烧杯里，用玻璃棒搅拌，使氯化钠充分溶解。
4. 把配好的氯化钠溶液倒入试剂瓶中，盖好瓶塞并贴上标签（标签上
应标明药品名称、溶液中溶质的质量分数及配制时间），放到试剂柜中。
图2.24
配制溶质质量分数一定的氯化钠溶液实验
分析与思考
1. 50 g溶质质量分数为8% 的氯化钠溶液中溶解了多少克氯化钠？
2. 怎样配制100 g 溶质质量分数为0.9% 的生理盐水？
表示溶液组成的方法有多种。化学上常用溶质的质量分数来表示溶液的
组成。
溶液中溶质的质量占溶液总质量的百分比，称为该溶质的质量分数。
其计算方法：
溶质的质量分数= 溶液中溶质的质量
溶液的质量
100%
例如，10 g蔗糖溶于90 g水中，得到的蔗糖溶液中蔗糖的质量分数为10%；
把0.9 g 氯化钠溶于99.1 g 水中，就可以得到100 g 溶质质量分数为0.9%的
生理盐水。
讨
论
1. 溶质的质量分数大小和溶液的饱和与不饱和有没有必然的联系？试举例
说明。
2. 在某温度下，某物质的溶解度为35 g。在此温度下该物质的饱和溶液中，
溶质的质量分数是多少？
2
物
质
的
分
类
52
2.4 混合物的分离
基于“绿色亚运”的理念，2023 年举办的杭州亚运会对建筑
垃圾进行破碎并自动分类，再处理成所需的建筑原材料，用于比赛
场馆的建设。在日常生活、工农业生产和科学研究中，我们经常要
从混合物中提取某一种物质或除去一部分物质，我们将这一过程称
为混合物的分离。混合物分离的常用方法有沉淀、吸附、过滤、蒸
发与结晶、蒸馏和纸层析等。
沉
淀
想一想
打上来的井水里如果混有泥沙，可以用什么方法让泥沙快速分离出来？
活
动
明矾的沉淀作用
1. 在两个烧杯中均加入5 g 泥土和50 mL 的水，搅拌成泥浆水。
2. 在其中一个烧杯中加入适量明矾，静置10 分钟。
3. 观察两杯泥浆水发生的变化和杯底沉淀的固体颗粒大小。
分析与思考
1. 在静置一段时间后，两个烧杯中有何变化？
2. 通过明矾沉淀作用后的水是纯净水吗？
从溶液中析出可分离固体物质的过程称为沉淀（precipitation ）。
53
2
物
质
的
分
类
沉淀能初步除去溶液中的大颗粒难溶物，后续仍需用其他的分离方法
进一步除去其他杂质。
吸
附
想一想
打上来的湖水如果带有异味，可以用什么方法去除异味呢？
活
动
活性炭的吸附作用
1. 准备两个相同的带盖的瓶子，往其中一瓶中加入适量活性炭。
2. 在两个瓶子中各滴入5 滴风油精，同时盖紧瓶盖。
3. 一段时间后，打开瓶盖，闻一闻气味。
分析与思考
活性炭的这种吸附作用属于物理变化还是化学变化？
像这样固体表面吸着气体或溶质的现象称为吸附（adsorption）。
过
滤
想一想
为何让水通过细纱布可除去水中的杂质？
2
物
质
的
分
类
54
活
动
自制净化器
1. 取一定体积的自来水，加入少量的土壤，制成待净化的水样。
2. 寻找身边的材料（可选择棉花、细纱网、海绵、洗碗布、医用纱布等），
自制一个简易的水净化器，去除水中含有的泥沙。
3. 对比不同方法制成的净化器所得到的滤液的澄清程度。与同学交流自制
净化器的设计原理、不足之处和成功之处。
分析与思考
1. 要去除水中的泥沙，净化器对选择的材料有何要求？
2. 以上采用的是分离混合物的一种常见方法——过滤。你能列举生产或生
活中其他应用过滤方法的实例吗？
讨
论
过滤的方法可以用来分离哪些类型的混合物？
根据混合物的颗粒大小不同进行物质分离的方法称为过滤（filtration）。
过滤时应根据不同的情况选用不同的过滤器或过滤设备。在实际操作中，
有时还必须先对混合物进行处理，再进行过滤。
蒸发与结晶
想一想
在日常生活中，我们经常遇到一种或多种物质溶解在另一种物质中形成的
溶液。如何分离这一类混合物呢？
55
2
物
质
的
分
类
实
验
粗盐的提纯
材料与仪器
粗盐，水，漏斗，滤纸，烧杯，铁架台，量筒，玻璃棒，蒸发皿，
酒精灯。
步骤
图2.25
过滤
图2.26
食盐水的蒸发
1. 选择一张合适的滤
纸，对折两次，打开呈圆锥
形，放入漏斗中。用少量水
润湿滤纸并使滤纸紧贴在漏
斗内壁上，制成过滤器。
2. 将过滤器放入铁架
台的铁圈中，并使漏斗下端
管口紧靠烧杯内壁。
3. 把粗盐用适量水溶解
后，沿玻璃棒缓缓倒入过滤
器中过滤。注意液面始终要
低于滤纸的边缘（如图2.25）。
4. 将烧杯中的滤液倒入蒸发皿，放在酒精灯上加热，并用玻璃棒
不断搅拌（如图2.26）。当有较多固体析出时，停止加热。
分析与思考
1. 在实验中，如果要知道混合物中杂质的含量，还需要进行哪些操作？
2. 海水中含有大量的食盐（主要成分为氯化钠），人们常常用海
水制取食盐。你知道如何从海水中提取食盐吗？
在上面的实验中，通过过滤，浑浊的盐水变得澄清，粗盐中不溶于水的杂
质与滤液分开。滤液加热后，水被蒸发，食盐则留在蒸发皿中，这样，水和食
盐就分开了。
2
物
质
的
分
类
56
图2.27
结晶
水分蒸发后，留
下来的食盐晶体。
蒸发（evaporation）通常是用加热
的方法去掉溶剂收集溶质。蒸发也是分
离固体（可溶性）和液体混合物的一种
常见方法。热的溶液冷却后，已溶解在溶
液中的溶质从溶液中以晶体的形式析出，
这一过程叫作结晶（crystallization）。
海水晒盐就是利用阳光和风力等加速水分的蒸发，得到粗盐，再将粗盐进
行提纯，就可以得到纯净的氯化钠。
蒸
馏
想一想
在做化学实验的时候，我们通常要用到纯净的水——蒸馏水。如何才能得
到蒸馏水呢？
活
动
自制蒸馏水
图2.28
自制蒸馏水的装置
在粗盐提纯实验过程中，水
被蒸发到空气中，如果我们把
它收集起来，将会得到另一种纯
净物——蒸馏水。
如图2.28 所示，在烧瓶中装
入约占烧瓶容积三分之一的自来
水或海水，再加入几粒沸石，然
后用酒精灯加热。观察现象。
57
2
物
质
的
分
类
分析与思考
1. 锥形瓶中收集的水与自来水或海水一样吗？
2. 锥形瓶中收集的水能作为饮用水长期饮用吗？为什么？
蒸馏（distillation）是通过蒸发和冷凝的过程将液体混合物中的某一
种物质分离出来的方法。
用蒸馏的方法，我们可以得到较纯净的液体。
讨
论
蒸馏与蒸发有哪些相同点？在蒸发装置的基础上增加一个冷凝装置会有哪
些变化？
纸层析
想一想
如果要从墨水中提取色素，我们能用过滤或蒸发的方法吗？
实
验
墨水的纸层析
图2.29
墨水的纸层析
材料与仪器
滤纸，红、蓝墨水，小烧杯，滴管，玻璃
棒，剪刀，水，酒精。
步骤
1. 剪一根长8 cm、宽1.5 cm 的滤纸条，用滴
管取红、蓝两种墨水的混合液（体积比为1∶1），
2
物
质
的
分
类
58
滴在滤纸条的一端（距末端约1 cm），晾干。
2. 取水和酒精的混合液（体积比为1∶1）10 mL 放入小烧杯
中。将滤纸条滴有墨水的一端浸泡在混合液中，使纸条底部恰好能够
浸入溶剂，注意墨水斑点不要浸入溶剂且滤纸条不要贴在烧杯壁上，
观察滤纸上扩散成的色层。
分析与思考
滤纸上的色层是如何分布的？你知道这是为什么吗？
利用混合物中各成分在同一液体中溶解度不同、在滤纸上扩散速度不同
这一现象，使混合物进行分离的方法称为纸层析（paper chromatography）。
利用纸层析可以从植物的花、叶中提取色素。纸层析已被广泛应用于现代
生物技术等方面的研究。
跨学科实践活动
改进海水淡化装置
小石头
透明塑料薄膜
容器
塑料盆
海水
石头
淡水
图2.30
从海水中获取淡水的装置
一些海员在海上遭遇意外后，会利用
身边有限的材料制作从海水中获取淡水
的装置，如图2.30 所示。
收集海水淡化的相关资料，结合所学
知识，与同学交流、分析图中所示的从海
水中获取淡水的装置用到了哪些混合物分
离方法，并合作改进该装置。
拓展思考
怎样改进才能提高从海水中获取淡水装置的分离效率？
我国已采用的海水淡化技术有哪些不同类型？将查阅到的资料与
同学分享。
59
2
物
质
的
分
类
自制暖手宝
在寒冷的冬日里，暖手宝成了我们抵御严寒的贴心小物。它利用袋中的液体实现热传
导来暖手，这种液体就是过饱和醋酸钠溶液。假如你是一名工程师，请你设计一个既实用
又有趣的暖手宝，此项目包括设计暖手宝以及制作暖手宝等环节。
如何利用过饱和醋酸钠溶液的特性自制暖手宝，实现便携、安全、环保的取暖效果？
我们小组制作的暖手宝预计使用的地域是
，最可能使用到它的人群是
。
本次项目实践的目标是“利用过饱和醋酸钠溶液的特性自制暖手宝”，为了确保项目
成功，首先需要明确项目的标准和约束条件。
标准是完成项目必须满足的要求，自制暖手宝应满足以下标准：
1. 暖手宝的材料是无毒、无刺激性的。
2. 使用过程中不会发生泄漏、爆炸等情况。
3. 一段时间内保持适宜温度，不会烫伤皮肤，温度能够维持在
。
4. 可反复使用。
5.
…………
约束条件是限制项目完成的因素，自制暖手宝可能的约束条件有哪些？
1. 应在规定时间内完成项目。
2. 应考虑材料是否易得、环保，价格是否合理，尽量节约材料成本。
3. 应考虑暖手宝的大小尺寸是否便于携带。
4.
5.
…………
自制暖手宝是一个复杂的过程，你可以依据项目目标把它分解成几个小任务：
2
物
质
的
分
类
60
任务1：收集并整理制作暖手宝所需要的材料清单和工具。
任务2：综合利用化学和工程学知识设计制作暖手宝。
任务3：对暖手宝进行测试。
1
研究过饱和醋酸钠溶液的特性及其结晶放热原理；收集并整理制作暖手宝所需的材料
清单和工具。
暖手宝里的液体，就是过饱和醋酸钠溶液。醋酸钠在水中的溶解度很大，100 mL 60℃
的水能溶解130 g 的醋酸钠。当温度降低时，水对醋酸钠的溶解度降低，溶液变得“过饱
和”，这时理应有部分醋酸钠从水中结晶析出，但是晶体结晶需要有结晶中心（晶核），
而目前的溶液处于一个不稳定的“过饱和”状态。此时我们只要小小地“推”它一把，例
如，轻捏铁片，铁片的弯曲引发微小的压力变化和摩擦，就可以创造出小的晶体成核点，
导致附近的醋酸钠快速结晶，晶体作为新的成核中心不断扩散，很快整个暖手宝都变成了
固体，同时放出大量的热。而重新加热时，由于醋酸钠溶解度增大，溶液又重新回到饱和
状态，这样就可以循环使用了。
请结合过饱和醋酸钠溶液的特性及其结晶放热原理，分组讨论整理制作暖手宝所需的
材料清单和工具。
表2.5
制作暖手宝所需的材料清单和工具
制备过饱和醋酸钠溶液
设计并制作暖手宝的外观
……
仪器
药品
材料
2
尝试基于已有实验结论设计暖手宝。
61
2
物
质
的
分
类
1. 以小组为单位进行小规模的过饱和醋酸钠溶液制作实验，观察并记录结晶现象和放
热效果。
2. 综合利用工程学和数学知识，绘制暖手宝的设计图纸。
3. 根据设计图纸，尝试利用身边易获取的材料制作暖手宝，从环保、保温、导热等角
度思考如何选材。
4. 对设计方案进行成本核算，以更好地控制成本，减少消耗。
5. 按照确定的方案动手制作。
3
在项目实践之初，各小组都列出了项目目标，在测试阶段，各小组要针对目标中的每
一条开展测试工作，确保没有遗漏，保证所有既定目标都得到检验。
1. 针对项目目标展开测试，判断制作的产品是否符合标准。
2. 测试暖手宝使用的实际效果，做好记录。
以小组为单位向全班展示制作的暖手宝，并根据大家的反馈进行迭代改进。在展示时
围绕以下问题有条理地展开说明：
1. 你们的设计理念是什么？有什么创新点？如暖手宝的外观、功能等。
2. 你们选择了哪些材料？各自的作用是什么？
3. 在制作期间遇到的问题是什么？你们采用了什么解决办法？
…………
2
物
质
的
分
类
62
制作简易净水器
水是人类赖以生存的重要资源，但是人类的活动导致水资源正在遭受破坏。全世界目
前仍有大量人口无法喝上安全的饮用水。你能否制作一台简易净水器净化污水，帮助大家
喝上安全的饮用水呢？
如何制作一台简易净水器？
我们小组具体制作的简易净水器用于净化的污水种类是
，它的使用地域是
，最可能使用到它的人群是
。
本次项目实践的目标是“制作一台简易净水器”，为了确保项目成功，首先需要明确
项目的标准和约束条件。
标准是完成项目必须满足的要求，自制简易净水器应满足以下标准：
1. 净化后的水是无色的、透明的、澄清的。
2. 净化后的水没有气味。
3. 便于携带。
4. 可多次使用。
5.
…………
约束条件是限制项目完成的因素，自制简易净水器可能的约束条件有哪些？
1. 在规定时间内完成项目。
2. 只能以生活中常见的物品作为原材料。
3.
4.
5.
…………
制作简易净水器是一个复杂的过程，你可以依据项目目标把它分解成几个小任务：
63
2
物
质
的
分
类
任务1：探究污水中的污染物。
任务2：综合利用化学和工程学知识设计制作简易净水器。
任务3：对项目成果进行测试。
1
要制作简易净水器净化污水，就需要了解污水中有哪些污染物。想想你身边哪里有污
水？这些污水中含有哪些污染物？
提出问题：身边污水中有哪些污染物？
作出假设：
设计方案：
实施结果：
结论：
2
1. 比较不同材料在净化污水上的优点。
要制作简易净水器，就要学会如何净化污水。通常沙砾和细沙都能在一定程度上除去
污水中悬浮性固体（SS）的检测方法
称量瓶
悬浮性固体指残留在滤纸上并于103℃~105℃
烘至恒重的固体。测定方法是将水样通过滤纸，
烘干固体残留物及滤纸，将所称量质量减去滤纸
质量即为悬浮性固体的质量。
将滤纸放入称量瓶中，在烘箱内设置温度为
103 ℃~105 ℃烘至恒重（两次之差≤0.2 mg），取出后在干燥器内
冷却后称其质量，为B（g）。剧烈振荡水样，迅速用量筒量取100mL
水样，使其全部通过恒重的滤纸过滤。仔细取出含有悬浮物的滤纸
放入原称量瓶中，在烘箱内设置温度为103 ℃~105 ℃烘至恒重（两
次之差≤0.2mg），取出后在干燥器内冷却后称其质量，为A（g）。
计算：C = （
）Χ10
6
，其中C 为水中悬浮物的含量（单位
为mg/L），V 为水样体积（单位为mL）。
2
物
质
的
分
类
64
污水中的固体不溶物。尝试用这些材料来净化你身边的污水，比较一下不同材料在净化污
水上各有什么优点。
表2.6
不同材料净化污水的实验记录
过滤材料
除去哪些杂质
过滤后水质的变化
用时
鹅卵石
沙砾
细沙
活性炭
棉花
你认为如何组合这些过滤材料可以使过滤效果最大化？
2. 以小组为单位综合利用化学和工程学知识，根据不同材料在净化污水上的优点将过
滤材料进行组合，设计制作简易净水器。
3. 对设计方案进行成本核算，以更好地控制成本，减少消耗。
工程师在确定好设计方案后，常常按照设计方案制作出实物产品。这些产品既是工程
学问题解决方案的实体体现，也是进行测试和优化的具体对象。
3
在项目实践之初，各小组都列出了项目目标，在测试阶段，各小组要针对目标中的每
一条开展测试工作，确保没有遗漏，保证所有既定目标都得到检验。
1. 针对项目目标展开测试，判断制作的产品是否符合标准。
2. 测试简易净水器净化污水的实际效果，做好记录。
以小组为单位向全班展示制作的简易净水器，并根据大家的反馈进行迭代改进。在展
示时围绕以下问题有条理地展开说明：
1. 选用了哪些过滤材料？各自有什么作用？
2. 过滤材料的顺序是怎样的？为什么？
3. 设计的简易净水器是否符合项目标准？证据是什么？
…………
65
2
物
质
的
分
类
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 由同种元素组成的物质一定是单质。
（
）
2. 饱和溶液的溶质质量分数一定比不饱和溶液的溶质质量分数大。
（
）
3. 20 ℃时100 g 的硝酸钾溶液中最多可以溶解硝酸钾31.6 g。
（
）
二、选择题
1. 石油是一种没有固定沸点的油状物，经汽化、冷凝分离后可得汽油、煤油、沥青等
产品。由此可以判定石油属于（
）。
A. 混合物
B. 纯净物
C. 化合物
D. 单质
图2.31
生命吸管
2. “生命吸管”是一种快速获取野外饮用水的吸管
装置。该装置内装有多种过滤器，其中滤网可去除大部
分颗粒物，活性炭和离子交换树脂可去除异味与重金属
离子，超滤膜可滤除绝大部分的细菌和病毒。下列叙述
正确的是（
）。
A. 净化后的水属于纯净物
B.“生命吸管”中涉及的都是化学变化
C. 活性炭具有吸附作用，能去除异味
D. 滤网可以去除水中的难溶性和可溶性杂质
科学思考
1. 氢气+ 氧气点燃水，由此可以说明水具有氢气和氧气的化学性质吗？为什么？
2. 若不小心把装白砂糖的罐子弄翻了，你能否利用家里的一些常用器具将混有灰尘和
泥沙的白砂糖提纯？
3. 油沾在衣服上时一般很难用水洗掉，但用汽油就比较容易洗掉，为什么？
探究·实践
现提供溶质质量分数分别为25%和15%的两种氯化钾溶液、氯化钾固体、水，请设
计三种不同的方案，配制出100 g 溶质质量分数为20%的氯化钾溶液。
2
物
质
的
分
类
66
本章要点
分离方法
包括
混合物
物质
包括
化
合
物
单
质
无
机
物
有
机
物
包括
纯净物
悬
浊
液
乳
浊
液
饱和溶液
不饱和溶液
溶解度
质量分数
溶
质
溶
剂
组成
包括
溶
液
知识结构
非
金
属
金
属
蒸
发
蒸
馏
纸
层
析
过
滤
结
晶
吸
附
沉
淀
稀
有
气
体
1. 物质的分类有多种方法，下面是最常见的一种：
物质
混合物
纯净物
单质
化合物
金属
非金属
有机物
无机物
稀有气体
2. 悬浊液、乳浊液和溶液都是混合物。溶液是均一稳定的混合物，悬浊液
和乳浊液都是不稳定的。
3. 煤和石油都是不可再生的宝贵能源，天然气是目前减少污染的首选低成
本燃料。
4. 有机物是含碳元素的化合物。大多数有机物都具有难溶于水、熔点较
67
2
物
质
的
分
类
低、不易导电、受热易分解、容易燃烧等特点。
5. 在一定的温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液叫作
这种溶质的饱和溶液；还能够继续溶解这种溶质的溶液叫作这种溶质的不饱和
溶液。
6. 溶液中溶质的质量占溶液总质量的百分比，称为该溶质的质量分数。
7. 要得到较纯净的物质，或要除去混合物中的一部分物质，必须进行混合
物的分离。分离混合物的方法有多种，常用的有沉淀、吸附、过滤、蒸发、结
晶、蒸馏和纸层析等。分离混合物需要根据其组成成分的性质和特点进行。
8. 沉淀常用于从液体中分离出固体物质，能初步去除溶液中的大颗粒难溶
物；吸附是利用物质特性在表面吸着气体或溶质的方法；过滤常用于分离组成
成分颗粒大小相差比较大的混合物；蒸发是根据混合物各组成成分的沸点不同，
去掉溶剂收集溶质的常用方法；结晶是利用物质在不同温度溶解度不同，降低
温度析出物质的方法；蒸馏是将液体混合物中的某一种物质用蒸发和冷凝的过
程分离出来的方法；纸层析是根据同一溶剂中的不同溶质在滤纸上扩散速度不
同进行分离的一种方法。
本章核心素养
1. 认识不同组成与结构的物质具有不同的性质与用途，初步形成“物质是
不断变化的”的科学观念。
2. 认识物质的多样性，能依据物质的组成和性质对常见的物质进行分类，
辨析纯净物和混合物、单质和化合物。
3. 能依据水与杂质的性质选择合适的混合物分离方法（沉淀、吸附、过
滤、蒸发、结晶、蒸馏、纸层析等），从定性和定量的层面开展实验。在探究
实践过程中理解科学探究的基本过程和方法。能对实际问题作出相应的处理方
案，并且能从需求层面优化设计方案。
4. 认识科学、社会、环境之间的关系，初步形成节约资源的意识，树立可
持续发展观念。
20 世纪60 年代，中国科学工作者在喜马拉雅山脉发现鱼龙
化石和高山栎化石；70 年代，又在喜马拉雅山脉发现三趾马化
石。鱼龙化石印证了喜马拉雅山脉在数亿年前是一片汪洋大海
的推论，高山栎化石和三趾马化石说明喜马拉雅山脉发生过地
壳抬升。
地球处于不断的运动和变化之中，我们如何知晓地球内部的
结构？地球内部的圈层结构是怎样的？地壳是怎样运动的？组成
地壳的基本物质是什么？有哪些关于地壳运动的假说和学说？
地球的结构与
运动
69
3
地
球
的
结
构
与
运
动
3.1 窥视地球内部的窗口
1992 年，科学家在俄罗斯的科拉半岛上钻出了一个深达12 km
的洞。如果把地球看作一个直径为8 cm 的橘子，这个深度只相当
于橘皮上一个0.007 5 mm 深的小孔。
地球表面时常会发生火山喷发和地震，它们就是我们窥视地
球内部的窗口。
火山是怎样喷发的
想一想
火山喷发时，温度高达1 000 ℃的岩浆和大量气体、尘埃等物质会喷出地
面，尘烟滚滚，遮天蔽日。这些物质是从哪里来的？它们是怎样喷出地表的呢？
火山口
火山锥
火
山
通
道
岩浆
图3.2 火山构造
岩浆
图3.1 火山喷发
活
动
模拟火山喷发
1. 在木板上用黏土做一个火山的底座。
2. 在底座上安放一个容积为1 ~ 2 L的塑料瓶，再用黏土围绕这个塑料瓶建
3
地
球
的
结
构
与
运
动
70
一座火山模型，然后将其晾干。
3. 在塑料瓶中装入200 ~ 300 mL 溶有红色食用色素的自来水，将大约
30 g 苏打粉溶解其中。
4. 向瓶中投入10 颗左右的葡萄干，搅动水和葡萄干，再加入200 ~300mL 食用
白醋，然后用力搅动。
分析与思考
1. 加入食用白醋后，塑料瓶中有什么现象发生？
2. 这个模型与火山喷发中的岩浆活动相似吗？葡萄干代表什么？
3. 结合图3.1 和图3.2，猜想火山是如何喷发的。
地球内部可以释放出巨大的能量，使某一区域的热能特别集中。在那
里，高温将岩石熔化成熔融态的岩浆，并不断释放出气体，使岩浆所受到
的压力越来越大。如果上覆岩层比较脆弱或发生断裂，岩浆和气体便会沿
着地壳裂口或脆弱的地方喷出地表，形成火山喷发（volcanic eruption）。
讨
论
1. 结合课外学习到的知识，你认为地球表面与地球内部的组成物质是一样
的吗？
2. 地球表面与地球内部的温度和压力是否一样？
阅读材料
火山的类型
火山根据其活动情况可分为三类：活火山、死火山、休眠火山。
活火山是正在喷发或预期可能再次喷发的火山。这类火山正处于活动的
旺盛时期，例如台湾岛大屯火山群。
死火山是在人类历史以前曾经喷发过，但在人类历史时期没有再喷发的
火山。这类火山多已丧失活动能力，有的仍保持着完整的火山形态，有的则
71
3
地
球
的
结
构
与
运
动
已风化侵蚀，只剩下残缺不全的火山遗迹。位于我国华北的山西大同火山群
包括30 多座死火山，大约在10 万年前停止喷发。
休眠火山是在人类历史时期曾经喷发，但其后长期处于相对静止状态的
火山。这类火山仍保存有完好的火山形态，具有活动能力。著名的长白山天
池的长白山主峰——白头山，就是一座休眠火山。
活火山、死火山和休眠火山的区分不是绝对的。休眠火山可以“复苏”，
死火山也可能“复活”。如在我国的五大连池火山群中，大部分火山在10 万
年前已停止喷发，但其中的老黑山火山和火烧山火山是在1719—1721 年间
喷发形成的。
火山给人类带来了什么
想一想
火山喷发可以摧毁附近的城市和村庄，也可以形成山峰和岛屿，那么，火
山喷发到底会给人类带来什么呢？
读
图
读图3.3—图3.9，思考并讨论下列问题。
图3.3
火山喷发引起的海啸
图3.4
喀拉喀托火山
图3.5
用石膏制成的庞贝古
城罹难者遗骸模型
火山喷发时产生的海
啸可能在海岸地带形成数
十米高的大浪。
1883年，印度尼西亚的喀
拉喀托火山喷发，约36 000人
死于火山喷发引起的巨浪中。
公元79年，维苏威火山
喷发使繁华的庞贝古城整体
湮没，造成2 000多人丧生。
3
地
球
的
结
构
与
运
动
72
图3.6
火山喷发形成的烟云
金
硫
金刚石
银
铜
图3.7
火山及岩浆作
用形成的矿产
岩浆中含有金、银、铜、
金刚石、硫等物质，冷却凝固
后可形成多种矿产。
火山喷发形成的烟云可以阻
挡部分太阳光线，使气温降低，
造成一些地区天气异常。
图3.8
火山附近的农田
图3.9
长白山天池
火山喷发形成的山
峰、湖泊等，成为人们
的游览胜地。
火山好像一座天然化肥厂。火山喷
发出的灰尘里含有磷、钾等多种成分，
可以使土壤变得肥沃。这是人们愿意居
住在危险的火山附近的原因之一。
1. 火山对人类造成了哪些危害？
2. 火山带给人类的益处又有哪些？
火山喷发会给人类带来巨大的灾难，岩浆及其挟带的岩石碎块会掩埋
农田、道路、村庄和城镇，造成人员伤亡和经济损失；喷到空气中的气体
和尘埃物质会污染空气，导致气候异常。火山活动也可以形成矿产、温泉
和可使土地肥沃的火山灰；海底火山喷发形成的火山岛可以提供宝贵的陆
地。研究火山还可以帮助我们了解地球的内部构造。
73
3
地
球
的
结
构
与
运
动
阅读材料
火山监测与预警
火山监测是通过仪器测量、记录和监视与火山活动密切相关的地质与地球物理
场动态变化的工作。目前国内外普遍采用的火山监测技术有火山地震学方法、大
地形变测量和火山气体地球化学监测，还可以利用卫星热红外遥感技术（TIRS）
等高新技术进行火山监测。火山监测有助于掌握火山活动动向，分析火山活跃
性，划分火山危险区及可能的灾害区，为预测、预警和防御火山灾害服务。
火山预警是在火山灾害发生前，根据火山监测的数据，对火山活动征兆进
行识别、预测，判断火山活动的危险等级，向相关部门报告火山活动的危险情
况，以便及时采取措施应对即将到来的火山喷发，减少火山灾害造成的损失。
地震是怎样发生的
想一想
图3.10
地震后的景象
2008 年5 月12 日，四川汶川发生
里氏8.0 级强烈地震，造成了巨大的人
员伤亡和经济损失；2011 年3 月11 日，
日本宫城县以东太平洋海域发生里氏9.0
级特大地震，引发大规模海啸，造成重
大人员伤亡，并引发日本福岛第一核电
站发生核泄漏事故。大地为什么会发生
震动？地震是怎样形成的？
活
动
模拟地震
1. 准备一根长约30 cm、直径1 ~ 1.5 cm 的干木棍。用手握住木棍两端，用
力将它压弯、折断。
3
地
球
的
结
构
与
运
动
74
2. 在一个塑料盆内注入大半盆水，轻轻放入塑料小鸭或纸船，静置。待盆
内水面平静后，猛地向水中扔入一个石块，观察并记录你所看到的现象。
分析与思考
1. 当木棍被折断时，你听到什么声音？手有什么感觉？假如这根木棍是地
下的岩层，会发生什么现象？
2. 阅读有关地震的资料，比较地震时的景象与向平静的水面扔一个石块时
有何相近之处？
我们脚下的大地并不像我们所想象的那样坚固，它一直处于不停地运
动之中，这种运动会使某一处的岩层受到挤压或拉伸。当这一作用力日积
月累，超过岩层的承受能力时，岩层就会发生断裂、错动，长期积累的能
量迅速释放出来，以地震波的形式向地面传递，造成地面的震动。除此以
外，火山喷发、岩层塌陷等其他因素也可能引起大地震动。
地面上任何一
点到震中的直线距
离称为震中距。
震中
把地面破坏程度
相似的各点连接起来
的曲线称为等震线。
震源到地面的垂
直距离为震源深度。
震源在地表的投影，
即震源正对着的地面称
为震中。
地震波是由震源产生在地
球内部连续介质中传播的机械
波，地面出现的各种破坏现象
都是地震波冲击造成的。
震中距
等震线
震源
震
源
深
度
地球内部岩层
破裂引起震动的地
点称为震源。
图3.11
地震构造示意图
地球上平均几秒钟就会发生一次地震（earthquake），而其中只有
少部分我们能够感觉到。地震的强弱通常用震级来表示。地震释放出来
的能量越大，震级越高。强度较小的地震（3 ~ 4 级）会使房屋抖动，
桌子上的东西倒下，墙壁出现裂缝；比较强烈的地震（5 ~ 7 级）会毁
75
3
地
球
的
结
构
与
运
动
坏建筑物，造成严重的破坏；大地震（7 级以上）可致山崩地裂，甚至
使整座城市顷刻之间化为废墟。
3 ~ 4级地震
5 ~ 7级地震
7级以上地震
图3.12
不同强度的地震带来的影响
小资料
地震的监测和预警
地震会带来严重灾害，加强地震的监测和预警对人类有着重大的意义。
预测地震，首先要进行宏观分析，即根据地震呈带状分布且一次大的地震后
会有一段平静期的特点，先划定未来若干年的地震危险区，分析地震活动的
规律和趋势，估计发生较强烈地震的可能性。在此基础上，经常细致地观测
重点监测区域，包括轻度地震的活动、地壳岩层的变化、地下水的异常、地
内温度的变化、重力的异常以及动物的各种异常行为等。
尽管人类为预测地震做了长期不懈的努力，但由于地球内部运动的复杂
性，到目前为止，准确预报地震仍然是一项世界性的难题。
讨
论
发生地震时，应采取哪些应急措施以最大限度地减轻危害？
地质学家使用地震仪（seismograph）记录和测量地震波，然后对地
震波穿过地球时引起的地面震动进行分析，达到预测地震的目的。如果生
活在地震多发地区，应加强对地震的防范，例如增强建筑和房屋的抗震能
3
地
球
的
结
构
与
运
动
76
力，并掌握一些紧急避险的方法，如选择合适的避震空间。室内比较安全
的避震空间有承重墙墙根、墙角，有水管和暖气管道的地方等。
图3.14
地震时的紧急避险方法
图3.13
地震的“预报”
发生地震时，不要慌乱地往
外跑，应先躲在室内坚固的家具
下面或承重墙的墙根、墙角处。
睡觉时在床边竖直放一个手电筒，
可以感知地震的发生。万一发生地震，
也可以借手电筒光发出求救信号。
阅读材料
地震波
图3.15
地震波记录仪
地震发生时，地球内部的岩层
突然断裂错动，释放出的巨大能
量，以波的形式向地球表面传递，
先到达地面的是纵波，引起上下颠
簸；后到达地面的是横波，引起左
右摇晃。
地震波的传播速度因地球内部组成物质状况的不同而变化。因此，记录
地震波可以帮助我们推测地球内部的情况。
地球内部的圈层
想一想
地球表面时常发生的火山和地震是地球内部能量的剧烈释放，它们给我们带
来有关地球内部的哪些信息？还有哪些方法可以帮助我们了解地球内部的结构？
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3
地
球
的
结
构
与
运
动
读
图
地壳
地幔
外核（液态地核）
内核（固态地核）
图3.16
地球内部的圈层
读图3.16，思考并回答下
列问题。
地球的内部是怎样的？
从地球表面到地心分别有哪些
圈层？
目前，人类对地球内部的
认识主要是通过间接方法来实
现的。通过研究火山和地震，
可以获取地球内部物质和能量
的相关信息。如从火山喷发出来的物质中了解到地球内部的物质构成及其物理
性质和化学组成，利用地震波揭示地球内部的圈层结构等。同时，还可以采用
地球物理勘探、地球化学勘测、高温高压模拟实验、同位素地质学方法等来研
究地球内部的结构和圈层。
我们把地球表层称为地壳（earth’s crust）。大陆地壳的平均厚度为
30 km；在海底，地壳最薄处的厚度只有5 km；我国青藏高原上地壳的
厚度达到65km。从地壳向下一直到2900 km深处是地幔（earth’s mantle）。
地幔以下到地心是地核（earth’s core），其半径约为3 470 km，包括
外核（液态地核）和内核（固态地核）。
阅读材料
地壳的物质组成
地球化学分析表明，地壳中有九十多种自然存在的化学元素，其中氧、
硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等八种元素，约占地壳总质量的97.13%。其中
氧元素的含量最多，约占地壳总质量的一半。地壳中的化学元素，在一定的
3
地
球
的
结
构
与
运
动
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地质条件中，结合成具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物，叫作矿
物，如用作铅笔芯的石墨、制玻璃的石英、炼铁的铁矿石等。岩石是由一种
矿物或几种矿物组成的集合体，岩石也是组成地壳的基本物质。
跨学科实践活动
制作地球内部圈层的模型
随着科学技术的不断发展，人们对地球内部圈层的认识不断深化。
请根据本节所学内容，尝试制作一个地球内部圈层的模型。
1.明确要求，科学选材
在制作地球内部圈层模型之前，各小组上网查阅资料，进一步了
解地球内部各圈层的物质组成，并针对以下问题展开讨论：地球内部
圈层模型应该包括几层？应分别使用什么材料来代表各圈层？为什么
使用这种材料？根据上述提示，完成选材讨论并记录讨论过程。
2.综合思考，设计制作
要实现科学选材，合理制作地球内部圈层模型，需要综合运用多
方面的知识。地球内部圈层的基本知识为模型制作提供了基本思路，
对各种材料特性的认识有助于明确地球内部圈层结构制作的细节。在
明确了地球内部圈层模型制作的基本要求后，各小组讨论并绘制地球
内部圈层模型设计图。根据设计图，展开地球内部圈层模型的实际制
作，制作过程中应进一步综合思考如何进行合理的模型搭建，尽量争
取还原实际情况。
3.评价优化，交流展示
地球内部圈层模型制作完成后在班级内进行展示。各小组之间展开
互评，为彼此提出模型改进的参考建议，对地球内部圈层模型进行优化。
拓展思考
这个模型展示了地球内部的哪些圈层？还有哪些圈层没有展示出来？
怎样才能把没有展示的地球内部圈层展示出来？
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3
地
球
的
结
构
与
运
动
3.2 地壳的运动和变化
在中国的西南边疆，耸立着雄伟的喜马拉雅山脉，它是世界上
海拔最高的山脉，其最高峰珠穆朗玛峰高达8 848.86 m。而位于北
太平洋西部的马里亚纳海沟最深处深达11 034 m。为什么地球上会
有如此巨大的高度差呢？地球从诞生之日起就是这样的吗？
高山上的海洋生物化石
想一想
图3.17
喜马拉雅山脉上的海洋生物化石
我国地理工作者在喜马拉雅山脉考察
时，发现山上的岩石里含有鱼龙、海螺、海
藻等海洋生物的化石。这些生活在海洋中的
生物，怎么会被埋在今天的“世界屋脊”上
呢？这些高山上的“鱼”是从何而来的呢？
读
图
读图3.18—图3.20，思考并讨论下列问题。
1. 为什么在严寒的南极大陆下也有煤层分布？
2. 中国台湾海峡西岸的漳州前湖湾海滩发现了古森林遗迹，这说明了什么？
3. 图3.20 中，是什么力量使岩层发生了扭曲？
4. 结合以上问题，你能说说地壳是怎样运动的吗？
3
地
球
的
结
构
与
运
动
80
地球自形成以来，其结构及表面形态就在不断地发生变化。岩石的形
成和变化、海陆的变迁、千姿百态的地表形态，都与地壳运动（crustal
movement）有关。地壳的升降运动可以使沧海变成桑田、陆地变成海洋。
地壳水平运动时所产生的巨大力量还可以使厚厚的岩层发生弯曲或断裂，
形成高山和峡谷。
图3.20
扭曲的岩层
图3.19
漳州前湖湾海滩古森林遗迹
这是世界上已经发现的最古老的海
底古森林，距今已有4.3万年的历史，为
研究中国台湾海峡的海平面变化及地壳
变迁提供了直接证据。
厚厚的岩层扭曲成
一个巨大的“U”字形。
图3.18
冰雪覆盖的南极大陆
“将今论古”法
“将今论古”法是英国地质学家赫顿
（Charles Hutton，1737—1823）于1788 年提
出的一种研究方法。由于发生在历史时期的
地质作用过程已不复存在，所以在地质学研
究的过程中，可以通过各种地质事件遗留下
来的地质现象与结果，利用现今地质作用的
规律，反推古代地质事件发生的条件、过程
及特点，这就是“将今论古”。
“将今论古”法是一种逻辑推理的科学
思维方法，对地理学、气象学、水文学、海
洋学、土壤学等学科有一定的借鉴意义。
通常认为，煤是在暖湿气候
下生长的植物长埋地底后逐渐形
成的，然而在冰雪覆盖的南极大
陆，人们却发现了厚厚的煤层。
81
3
地
球
的
结
构
与
运
动
小资料
内力作用
地壳的运动可以促使地形不断地发生变化。像这种能量来自地球内部、
对地表形态产生影响的作用统称为内力作用，其表现形式主要有地壳运动、
岩浆活动、地震等。它们在地表形成了大陆与洋底、山脉与盆地等，使地表
变得高低不平，奠定了地表形态的基本格局，被称为地表形态的“塑造
者”。如1960 年，位于北太平洋中部夏威夷群岛上的基拉韦厄火山大爆发，
岩浆从高处奔腾而下，注入大海，迅速在海边填造了一块约2 km
2的新陆地。
讨
论
火山、地震、地壳运动等可以导致地表形态发生变化，除此之外，还有哪
些作用可以促使地表形态发生变化呢？
变化的岩石
想一想
岩石在人类的生产和生活中起着重要作用。你知道岩石有哪些种类吗？你
能区分它们吗？
读
图
读图3.21，思考并讨论下列问题。
1. 地球的岩石圈中存在三大类岩石，分别是什么？
2. 这三大类岩石各有哪些常见的类型？
3. 你还知道其他的岩石吗？试说出一两种。
3
地
球
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结
构
与
运
动
82
板岩
大理岩
喷出岩（玄武岩）
侵入岩（花岗岩）
砾岩
砂岩
岩浆岩
喷出岩
岩浆
侵
入
岩
变质岩
岩石
沉积岩
图3.21
岩石的类型
组成地壳的基本物质是岩石（rock）。按照形成方式，岩石可以分为
岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。岩浆在地球内部巨大的压力作用下，沿
着岩石圈的薄弱地带侵入岩石圈上部或喷出地表（火山喷发），随着温
度、压力的变化，冷却凝固而形成的岩石叫作岩浆岩（magmatic rock）；
裸露在地表的岩石在风吹、雨打、日晒以及生物作用下，逐渐崩解成为砾
石、沙子和泥土，这些碎屑物质被风、流水等搬运后沉积下来，经过固结
成岩作用，形成沉积岩（sedimentary rock）；已形成的岩浆岩和沉积岩在
一定温度和压力条件下，其物理、化学性质和化学成分发生变化，就形成
变质岩（metamorphic rock）。地壳处于不断的运动和变化之中，三大类岩
石之间也可以相互转化。
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3
地
球
的
结
构
与
运
动
阅读材料
常见的岩石
岩石为人类的生产生活提供了丰富的物质资源。常见的岩浆岩有花岗
岩、玄武岩等，常见的沉积岩有石灰岩、砾岩、砂岩、页岩等，常见的变质
岩有大理岩和板岩等。沉积岩中常常能见到的化石是我们研究地球历史的重
要依据。花岗岩质地坚硬，是颇受人们青睐的建筑材料。石灰岩可以烧制石
灰，石灰在冶金、水泥、化纤等工业中有着广泛的用途，生石灰还可以用来
改良酸性土壤。北京故宫内的栏杆、天安门广场的人民英雄纪念碑上的浮雕
就是用大理岩制作的。岩层中的煤是重要的能源矿产，为工业生产和日常生
活提供了能源动力。
图3.22
页岩
图3.23
煤
泥石流
想一想
2021 年9 月12 日20 时至13 日8 时，云南省大理白族自治州洱源县境内
突降大雨，局部地区出现单点暴雨、大暴雨。受强降雨影响，洱源县发生山洪
泥石流灾害，严重威胁下游人们的生命和财产安全。什么是泥石流？它是怎样
发生的？
读
图
读图3.24，思考并讨论下列问题。
3
地
球
的
结
构
与
运
动
84
泥石流冲毁公路
泥石流冲毁村庄
泥石流的发生
泥石流破坏农田
图3.24
泥石流的发生及其危害
1. 你认为泥石流的发生需要哪些条件？
2. 泥石流会造成哪些危害？
泥石流（debris flow）是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地
区，由于暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的挟带有大量泥沙、石块甚至巨
大砾石的特殊洪流。泥石流的发生需要具备三个基本条件：一是要有陡峭
且易于集水集物的地形，二是上游堆积有丰富的松散固体物质，三是有突
然性的大量的流水来源。
泥石流具有突然性及流速快、流量大、破坏力强等特点。泥石流的发生除
了自然原因外，还与人类不合理的经济活动有关。乱砍滥伐，不合理的开挖、
采石、弃土、弃渣等，在一定程度上增加了泥石流的发生强度和频率。
阅读材料
泥石流
世界上泥石流多发的地带是环太平洋褶皱带、阿尔卑斯—喜马拉雅褶皱
带、欧亚大陆内部的一些褶皱山区等。我国的泥石流多发生在西北、西南、
85
3
地
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结
构
与
运
动
东北地区，如云南、四川、贵州、陕西、青海、甘肃、宁夏、辽宁等省区。
我国泥石流的暴发主要是受连续降雨、暴雨，尤其是特大暴雨的激发，因
此，泥石流发生的时间与集中降雨的时间有一致性，一般发生在多雨的夏秋
季节。四川、云南、西藏等西南地区的泥石流多发生在6—9 月，东北和西
北地区的泥石流多发生在7 月和8 月。
我国山区、半山区的村庄在暴雨过后应格外警惕泥石流的发生。在野外
遇到泥石流时，要向垂直于泥石流前进的方向跑，切忌顺着滚石方向往山下
跑，并注意保护好头部。泥石流的面积一般不会很大，可根据现场地形，向
未发生泥石流的高处逃避。在山区露营时，不要选在谷底排泄通道以及河道
弯曲、汇合处扎营。
跨学科实践活动
制作“岩石弯曲与断裂”的模型
岩层受力会发生一系列弯曲变形，当作用力的强度超过岩石的强度
时，岩石就会发生断裂。尝试制作“岩石弯曲与断裂”的模型。
1. 把黏土分成三份，分别加入三种不同颜色的色素，用水调和，
制成三块长50 cm、宽10 cm、高2 ~ 3 cm 的泥块。
2. 把三块不同颜色的泥块叠放在一起表示岩层，等泥块半干时，
在两端慢慢施加挤压力，泥块会发生弯曲变形。
3. 将其晾干，即成岩石发生弯曲的模型。（参考图3.25）
4. 用类似的方法，制作“岩石断裂”的模型。
图3.25
制作“岩石弯曲”的模型
拓展思考
对模型两端施加挤压力后，该模型表面发生了什么变化？
你认为制作岩石断裂的模型应采用什么材料？
如何利用岩石断裂模型模拟其发生断裂的过程？
3
地
球
的
结
构
与
运
动
86
3.3 从大陆漂移假说到板块构造学说
我们都知道，地球上分布着七大洲、四大洋，这样的海陆分布
是怎样形成的？它们的位置和形状自古以来就是固定不变的吗？
有人认为，如果让时光倒退3 亿年，地球上只有一块大
陆。后来由于地壳的不断运动，这块大陆逐渐“分离”“漂移”，
才形成了现在的面貌。
火山和地震的分布
想一想
世界上的火山和地震主要分布在哪里？我国的火山和地震多发生在哪些
地方？
活
动
探究火山、地震的分布规律
1. 蒙绘一张空白世界地图。
2. 尽可能多地搜集火山喷发和地震发生的资料。
3. 用小三角符号代表火山，用小正方形符号代表地震，在地图上标出火山
喷发和地震发生的位置。
分析与思考
1. 看一看，火山和地震的分布有没有规律？
2. 火山和地震的分布状况对你有什么启示？
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3
地
球
的
结
构
与
运
动
图3.26
世界火山、地震分布示意
世界上的火山和地震呈比较明显的带状分布。全世界较活跃的火山有
五分之三都分布在环太平洋火山带上，从地中海至喜马拉雅山脉到印度
尼西亚一带，以及东非大裂谷带上也是火山分布较多的地方。此外，还
有部分火山分布在海洋里。世界上主要的两大地震带是环太平洋火山地
震带和地中海—喜马拉雅地震带。
世界上的火山和地震在空间分布上具有明显的一致性，这表明二者在成因
上是相关联的，火山、地震分布较多的地带是地球内部能量相对集中和地壳运
动比较活跃的地方。
阅读材料
中国的火山与地震
我国的火山活动以台湾一带最为活跃，自钓鱼岛至小兰屿就有20 余座
火山。澎湖列岛、钓鱼岛等都是海底火山喷发形成的火山岛。我国地处世界
3
地
球
的
结
构
与
运
动
88
两大地震带的交会处，是地震多发的国家之一。我国的地震主要分布在台湾
地区、西南地区、西北地区、华北地区、东南沿海地区。近十几年来，我国
发生了多起地震灾害，其中造成重大损失的有2008 年5 月12 日的四川汶川
地震、2010 年4 月14 日的青海玉树地震。
我国是世界上最早有文字记载地震的国家，《竹书纪年》一书所载夏
朝发生的地震，距今已有3 800 多年。东汉时期，我国科学家张衡发明的
地动仪，成功地印证了公元138 年发生在远离洛阳700 km 处的陇西大
地震。据中国地震台网测定，2012 年4 月11 日16 时，在苏门答腊北部
附近海域发生里氏8.6 级地震，震源深度20 km。至今我们还没有发现南北
两极地区有过地震。
移动的大陆
想一想
如果我们捡到两张报纸碎片，怎样才能证明它们是从同一张报纸上撕开的
呢？你注意到图3.28 所示的大西洋两岸在海陆轮廓上的吻合性了吗？大西洋两
岸生物的分布有什么相似之处？
海牛
鸵鸟
海牛
鸵鸟
图3.28
大西洋两岸地形及古生物的相似性
图3.27
报纸碎片的拼合
89
3
地
球
的
结
构
与
运
动
活
动
模拟大陆的漂移
1. 蒙绘三张世界地图，从其中一张上把每个大陆块剪下来，像拼图一样，
在一张白纸上拼成一块“超级大陆”。
2. 对照地球仪或世界地图，在“超级大陆”上画出下列山脉：落基山脉、
安第斯山脉、阿尔卑斯山脉、阿特拉斯山脉、喜马拉雅山脉，并分别标出火山
和地震的多发区。
3. 用第二张蒙绘地图重复前面的操作，但在大陆块的拼接中，每块大陆间
隔2.5 cm。
4. 将第三张蒙绘地图和前面两张拼图做比较。
分析与思考
1. 哪些大陆块之间吻合得较好？
2. 大陆轮廓的吻合性特征对你有何启示？
德国气象学家、地球物理学家魏格纳，于1912 年提出了一个大胆
的设想——大陆漂移假说。他认为2 亿~ 3 亿年前，我们今天所知的南北
美洲大陆、非洲大陆、欧亚大陆、南极大陆等统统属于一整块大陆，即
“泛大陆”，后来，连在一起的陆地分离开来，并慢慢“漂移”，逐渐形
成了今天的海陆分布。
阅读材料
勇于实践的科学家——魏格纳
魏格纳（A.Wegner，1880—1930）是一位热爱自然、勇于探险的科学
家。他26 岁时就和哥哥一起用气球升空探测高空气象情况，并在空中停留
了54 小时，打破了当时35 小时的世界纪录。为取得气象和冰川资料，他
3
地
球
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结
构
与
运
动
90
图3.29
魏格纳
曾四次考察格陵兰岛。在刚过完50 岁生日时，他在考
察格陵兰岛的途中遇难。
第一张精确的世界地图绘制成功后，就有科学家
注意到了大陆的可拼合性。早在1620 年，法国人巴肯
就在地图上标出了大西洋两岸的相似部分。1909 年，
奥地利地质学家修斯（Eduard Suess，1831—1914）尝
试把南半球大陆拼在一起，并推测存在一个冈瓦纳古
陆。但他们的工作都仅限于根据地图作出的推测，真正系统地提出大陆漂
移假说的人则是魏格纳。
魏格纳之所以能够系统完整地提出大陆漂移假说，是因为他勇于开展科
学实践，进行了长期艰苦的考察，积累了大量的大陆运动的证据。
板块构造学说
想一想
是什么力量在推动大陆运动？大陆是怎样运动的？
读
图
读图3.30，思考并讨论下列问题。
大陆架大陆坡
洋盆
甲：海洋中的海底山脉，是
海底岩石年龄最小的地方。
乙：海洋最深处，距海岸
不远处的海沟，是海底岩石
年龄最老的地方。
图3.30
海底的地形
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3
地
球
的
结
构
与
运
动
1. 图中甲处岩石年龄最小，乙处岩石年龄最老。它们形成的先后顺序是怎
样的？
2. 甲处位于大洋中，却形成了海岭（海水较浅），说明这里的地壳存在着
什么方向的运动？
3. 位于大洋边缘的乙处却形成了海沟（海水较深），说明这里的地壳存在
着什么方向的运动？
魏格纳的大陆漂移假说由于没有解决大陆运动的动力问题，提出后遭到
很多著名地质学家的反对，到20 世纪30 年代几乎销声匿迹。直到20 世纪50
年代，随着大规模深海调查的进行，海底地质、地貌资料不断丰富，科学家们
在魏格纳大陆漂移假说的基础上提出了板块构造学说。
板块构造学说认为，地壳及地幔顶部的岩层是由大大小小的板块拼合
而成的。它们漂浮在炽热的岩浆上，处于不断的运动之中。一般来说，板
块内部的地壳比较稳定，而两个板块的交界地带，地壳运动比较活跃，多
火山、地震。
图3.31
六大板块示意
3
地
球
的
结
构
与
运
动
92
活
动
模拟板块的运动
图3.32
模拟板块的运动
甲
乙
1. 把橡皮泥制成一个尺寸大
约为50 cm
30 cm
20 cm 的
泥块，并在上面标注“甲”，以
此代表大陆板块。
2. 将黏土与水调和，制成比
橡皮泥更干硬一些的泥块，尺寸
大约为50 cm
30 cm
5 cm。在泥块上面标注“乙”，以此代表海洋板块。
3. 按照图3.32 所示方法慢慢挤压两个泥块，看看有什么现象发生。
分析与思考
1. 通过上述活动内容，你认为喜马拉雅山脉是怎样形成的？
2. 你还可以用什么方法模拟板块的运动？
板块相对运动而发生的彼此碰撞或张裂，形成了地球表面的基本面
貌。在板块张裂的地区，常形成裂谷或海洋，如东非大裂谷、大西洋就是
这样形成的。板块碰撞挤压的地区，常形成山脉或海沟、岛弧，如太平洋
西部边缘的马里亚纳海沟，就是太平洋板块与亚欧板块碰撞形成的，喜马
拉雅山脉则是亚欧板块与印度洋板块碰撞而形成的。
讨
论
根据目前的测量和研究，人们发现亚洲和非洲之间的红海在不断扩张，而
非洲和欧洲之间的地中海却在不断地缩小。有人说，几千万年以后，红海将成
为新的大洋，而地中海则可能消失。你认为这种现象会发生吗？为什么？
93
3
地
球
的
结
构
与
运
动
阅读材料
中国地质力学的创立者——李四光
图3.33
李四光
李四光（1889—1971），我国著名的地质学家，
中国地质力学的创立者，湖北黄冈人，先后留学日本和
英国，1931 年获英国伯明翰大学自然科学博士学位。
李四光倡导和创建的地质力学，以力学观点研究
地质构造的发生、发展及组合的规律，建立了“构造
体系”的概念，创建了地质力学学派。他在20 世纪
20 年代后期发表了有关全球构造及其综合解释的论
文，重点研究地壳水平运动的力学机制。从20 世纪
50 年代起，他研究的构造体系对矿产分布的控制和石油勘探起到了重要的
指导作用，为我国摘掉“贫油国”的帽子做出了重大贡献。
跨学科实践活动
研究中国台湾省的火山
通过各种渠道查阅有关台湾省火山活动的资料。先用方格缩绘或
者蒙绘台湾省空白地图一张。根据所查阅的资料，用不同颜色表示不
同火山群，绘制成台湾省的火山分布图。
拓展思考
根据你所绘制的台湾省火山分布图，描述台湾省火山分布特点。
台湾省多火山活动的原因是什么？
台湾省火山活动对人类有何影响？
人们是如何开发利用当地火山资源的？
总结你的研究过程，写出书面研究报告。
3
地
球
的
结
构
与
运
动
94
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 地震是地壳岩石在地球内力的作用下，发生断裂或错位而引起的震动现象。（
）
2. 发现有泥石流迹象，应立即观察地形，向沟谷两侧的山脚或低处跑。
（
）
3. 在板块张裂的地区，常形成山脉或海沟、岛弧，如太平洋西部边缘的马里亚纳
海沟。
（
）
二、选择题
1. 地球是人类的家园，下列有关地球的叙述正确的是（
）。
A. 地球的圈层结构由地心到地表依次是地核、地幔、地壳
B. 地球上的自然灾害都是由地壳运动引起的
C. 火山和地震主要发生在板块内部
D. 全球由七大板块组成
2. 日本火山、地震频发，其原因是（
）。
A. 暴雨很多
B. 板块张裂的结果
C. 两个大陆板块相撞的结果
D. 位于亚欧板块与太平洋板块交界处，地壳不稳定
科学思考
1. 火山喷发会给人类带来巨大的灾难和损失，但还是有人愿意居住在火山口附近，这
是为什么？
2. 根据板块构造学说的观点，对喜马拉雅山脉的成因作出解释。
探究·实践
下面这个实验模拟了地震活动的原理。
1. 将一些沙子倒在桌子上靠近边缘的地方，然后用锤子轻轻敲打桌子，观察现象。
2. 将沙子移到离桌子边缘稍远些的地方，在原处轻轻敲打桌子，观察现象。
3. 将沙子移到桌子的另一边，继续在原处轻轻敲打桌子，观察现象。
95
3
地
球
的
结
构
与
运
动
思考：随着沙子位置的变化，它们的运动有什么不同？产生这种变化的原因是什么？
这个模拟实验能演示地震活动中的一些规律吗？你能否自己设计一个模拟地震发生的小
实验？
本章要点
运动与变化
内部圈层
地
壳
地
幔
地
核
岩
浆
岩
沉
积
岩
变
质
岩
外
核
（
液
态
地
核
）
内
核
（
固
态
地
核
）
岩石
窥视窗口
主要形式
板
块
构
造
学
说
大
陆
漂
移
假
说
理论学说
内部结构
地球
知识结构
震
级
地
震
仪
表示强弱
记录和测量
火
山
地
震
升
降
运
动
水
平
运
动
1. 地球内部的岩浆和气体沿地壳裂口或脆弱的地方喷出地表，形成火山喷发。
2. 火山喷发会给人类带来巨大的灾难，也会给人类带来一些好处。研究火
山还可以帮助我们了解地球的内部结构。
3. 地震是地球内部的岩层发生断裂、错动，并迅速释放能量，造成地面震
动的现象。地震的强弱通常用震级来表示，震级反映地震本身释放能量的大小。
4. 地震仪是记录和测量地震波的仪器，对地震波进行分析可以达到预测地
3
地
球
的
结
构
与
运
动
96
震的目的。
5. 地球内部的圈层由地表到地心依次是地壳、地幔和地核，其中地核又可
分为外核（液态地核）和内核（固态地核）。
6. 地壳运动分为升降运动和水平运动。地壳的升降运动导致海陆变迁，水
平运动可以形成高山和峡谷。
7. 组成地壳的岩石可以分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。
8. 泥石流的发生需要具备三个基本条件：一是要有陡峭且易于集水集物的地
形，二是上游堆积有丰富的松散固体物质，三是有突然性的大量的流水来源。
9. 世界上主要的火山带有环太平洋火山带、地中海—喜马拉雅山火山带、
东非大裂谷火山带。
10. 地震在空间上呈带状分布，世界上主要的两大地震带是环太平洋火山
地震带和地中海—喜马拉雅地震带。
11. 板块构造学说是在魏格纳的大陆漂移假说的基础上提出的。板块构造学
说认为，地壳及地幔顶部的岩层是由大大小小的板块拼合而成的。板块的相对
运动形成了地球的基本面貌。
本章核心素养
1. 说出地球内部的圈层结构，知道地壳运动是形成火山和地震的主要原
因，认识火山和地震对人类生产生活的影响。
2. 说出板块构造学说的发展历程，并运用板块构造学说解释世界上火山和
地震带的分布特点，树立基于证据和逻辑形成科学理论的意识，具备敢于质疑、
勇于创新的科学态度。
3. 通过模拟火山喷发、地震、大陆漂移、板块运动等实验，体验科学探究
的过程和方法，养成乐于探究的科学精神。
第二单元
从大海里遨游的鱼群到天空中飞翔的小鸟，从纤细的
小草到粗壮的大树，从一滴水中微小的生命到结构复杂的
生态系统，面对奇妙的生物世界，我们如何寻找它们的结
构规律呢？
生物体的结构层次
“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知。”好一幅初春美景
图！诗歌中的竹、桃花、鸭等多种生物体构成了生机勃勃的生
命世界。
构成生物体的基本单位是什么？微观世界中的基本单位如
何构成不同的生物体？生物体的结构层次是怎样的？
99
4
生
物
体
的
结
构
层
次
4.1 细
胞
无论是体积庞大的蓝鲸，还是肉眼看不见的细菌，无论是高大
的乔木，还是矮小的苔藓，它们都有相同之处，构成这些生物体的
基本单位都是细胞。
微小的生命
想一想
我们都知道，水是一种无色、无味的透明液体，可我们在自然界中见到
的池塘中的水常常是绿色的。这是为什么呢？
实
验
观察微小的生命
材料与仪器
图4.1
变绿的老树皮
放大镜，显微镜，载玻片，盖玻片，
解剖针，小刀，滴管，烧杯，小木板，铁
丝，小夹子，烧杯，绿色的池塘水，变绿
的老树皮，稻草，水绵，清水。
步骤
1. 从树干背阴部位剥取一块变成绿色
的老树皮，用小刀从树皮上刮下一点绿色
的粉末。使用滴管在载玻片中央滴一滴清
水，然后将粉末均匀混合在水滴中，盖上
4
生
物
体
的
结
构
层
次
100
盖玻片。
2. 寻找绿色的池水，取一滴水滴在载玻片上，盖上盖玻片。
3. 天气晴朗时，从池塘、沟渠里采集水绵，用解剖针小心地分
出几丝放在载玻片上，滴一滴清水，盖上盖玻片。
图4.2
池塘中其他微小生物的采集
4. 按图4.2 的方法，
用小夹子把几块载玻片分
别夹住，用铁丝挂在小木
板上，将木板放在小河或
池塘的水面上。1 ~ 3 周
后，将载玻片取回。
5. 从池塘中取一烧杯
水，放入稻草，在常温条
件下静置3~5 天后，取出
一滴水滴在载玻片上，盖
上盖玻片。
6. 分别用肉眼、放大镜、显微镜观察制作好的临时装片，记录观
察结果。
小球藻
草履虫
衣藻
眼虫
变形虫
水绵
细胞膜
细胞质
叶绿体
细胞核
液
泡
图4.3
池塘中的微小生物
细胞壁
分析与思考
1. 你所观察到的生物在结构上有什么共同特征？
2. 这些生物有没有相似的结构单位？如果有，它们各由几个这样
的单位构成？
101
4
生
物
体
的
结
构
层
次
在池塘中、老树干的背阴处以及其他很多地方，都生长着各种各样的
微小生物。
观察发现，这些生物虽然形态不同，但都是由一些结构基本相似的“小
室”构成的，我们称之为细胞（cell）。这些生物有的只由一个细胞构成，
是单细胞生物；有的由几个到几十个细胞构成，是简单的多细胞生物。
在地球上，广泛存在着单细胞生物，它们个体虽小，作用却很大。单细胞
生物可以独立完成生命活动，如草履虫可以借助纤毛运动与觅食，大肠杆菌可
以依靠鞭毛运动。多数单细胞生物都属于浮游生物，是鱼类的天然饵料，间接
为人类提供了丰富的食物，但也有一些单细胞生物会对人类的健康和生产生活
带来危害。
构成生物体的基本单位——细胞
想一想
上面实验观察到的生物中，有的由一个细胞构成，有的由几个、几十个或
者更多的细胞构成。那么，如果数万、数百万个细胞结合在一起，将会形成什
么样的生物呢？
在丰富多彩的生物王国里，高耸入云的大树、五颜六色的花草、形态各异
的动物，又与我们所观察到的微小的单细胞生物有什么共同点呢？
实
验
观察动植物细胞的显微结构
材料与仪器
显微镜，盖玻片，载玻片，吸水纸，镊子，胶头滴管，刀片，清
水，生理盐水，碘液，亚甲基蓝溶液，洋葱鳞片叶，消毒牙签。
4
生
物
体
的
结
构
层
次
102
步骤
1. 将洋葱鳞片叶切成小块。在载玻片的中央滴一滴清水，用镊子撕下
一小块洋葱鳞片叶内表皮，浸入载玻片上的水滴中展平，缓缓盖上盖玻片。
2. 在盖玻片一侧滴一滴碘液，在另一侧用吸水纸吸引，使碘液浸
润整个标本。
3. 在载玻片中央滴一滴生理盐水。用清水漱口后，用消毒牙签的
钝端在自己口腔内侧壁上轻轻地刮几下，把刮下的物质轻轻地涂抹在
生理盐水中，缓缓盖上盖玻片。
4. 在盖玻片一侧滴一滴亚甲基蓝溶液，在另一侧用吸水纸吸引，
使亚甲基蓝溶液浸润整个标本。
5. 用显微镜观察上面的临时装片，并绘制你观察到的结果。
碘液
溶液
图4.4
洋葱鳞片叶内表皮细胞及人的口腔上皮细胞临时装片的制作过程
④盖
⑤染
①滴
②涂抹
③盖
④染
亚甲基蓝
溶液
①滴
②撕
③展
分析与思考
1. 洋葱鳞片叶内表皮细胞和人的口腔上皮细胞有哪些相同之处？
有哪些不同之处？
2. 这两种细胞与前面实验中观察到的微小生物的细胞有哪些区别？
3. 在显微镜的使用过程中，你遇到过哪些困难？
动物和植物都是由细胞构成的，细胞是生物体结构和功能的基本单位。
动物细胞和植物细胞都有细胞膜（cell membrane）、细胞质（cyto-
plasm）、细胞核（nucleus）。细胞核是细胞内着色较深、近似球形的部
分，它与生物的遗传有重要关系。细胞的外层是细胞膜，它的作用主要是
103
4
生
物
体
的
结
构
层
次
对进出细胞的物质加以控制。细胞膜以内、细胞核以外的部分是细胞质，
它是细胞生命活动的重要场所。
植物细胞的细胞膜外还有一层细胞壁（cell wall），起保护和支持细胞
的作用。大多数成熟的植物细胞的细胞质中都有一个大的液泡（vacuole）。
液泡内含有大量的液体，叫作细胞液（cell sap），其中含有机酸、糖类、无
机盐和色素等物质。在植物绿色部分的细胞中，细胞质内还含有叶绿体
（chloroplast），是进行光合作用的场所。叶绿体中含有叶绿素。
生物细胞的这些基本结构分别具有各自的功能，彼此协调配合，保证
了细胞生命活动的正常进行。
细胞膜
细胞质
细胞核
动物细胞
植物细胞
液
泡
细胞壁
细胞膜
细胞质
细胞核
叶绿体
洋葱鳞片叶内表皮细胞
黄瓜果肉细胞
人的红细胞
人的口腔上皮细胞
图4.6
光学显微镜下见到的动植物细胞
图4.5
植物细胞与动物细胞
19 世纪30 年代，德国植物学家施莱登（M. J. Schleiden，1804 —1881）和动
物学家施旺（T. Schwann，1810—1882）在总结前人研究经验的基础上，提出了
4
生
物
体
的
结
构
层
次
104
细胞学说。其主要内容是：动物、植物都是由细胞构成的，细胞是生物体结构
和功能的基本单位，细胞能够产生新的细胞。
阅读材料
细
菌
鞭毛
荚膜
细胞壁
细胞膜
未成形的
细胞核（拟核）
细胞质
图4.7
细菌的结构
细菌从形态上看有三种类
型：球菌、杆菌和螺旋菌。所有
的细菌都是单细胞生物。有些细
菌相互连接成球团或长链，但每
个细菌都是独立生活的。
细菌的细胞由细胞壁、细胞膜、
细胞质构成，但没有成形的细胞核。
除此以外，有些细菌长有能够摆动
的鞭毛，可以在水中游动。有些细
菌的细胞壁外面，有一层有黏性的
荚膜，对细胞有一定的保护作用。
显微镜的发展史
人类从未停下过探索微观世界的脚步。古时候，人们利用凸透镜来放大
物体。目前发现最早的凸透镜是由天然水晶加工而成，能放大3 倍左右。后
来荷兰显微镜学家列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek，1632—1723）将凸
透镜的制造工艺推至巅峰。但单个凸透镜仍不足以满足人们对细小物体观
察分析的要求。16 世纪末期，荷兰眼镜制造商詹森父子将两块凸透镜组装在
图4.10
原子力显微镜
图4.8
光学显微镜
图4.9
电子显微镜
105
4
生
物
体
的
结
构
层
次
一起，发明了第一台复式显微镜。这就是现代显微镜的前身。接下来的几个
世纪里，科学家和工匠们制造出了能够消除色差和其他光学误差的光学显微
镜。但由于光学显微镜的分辨能力会受光波长的限制，理论上光学显微镜在
可见光下能达到的最大放大倍数只有2 000 倍左右。
进入20 世纪，光电子技术得到了长足的发展，电子显微镜得以诞生，其
分辨率达到了纳米级（10
9 m）。很多在可见光下看不见的物体，在电子显
微镜下都现出了原形。在这之后，各种新型显微镜应运而生，如扫描电子显
微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、光诱导力显微镜等。显微镜把一个
全新的世界展现在人类的视野里，帮助人们在这个充满奥秘的世界里继续遨
游探索。
跨学科实践活动
制作细胞模型
基于细胞中各部分结构的形态与大小，尝试自主设计、制作植物
细胞、动物细胞或真菌的模型。
1. 明确设计模型的类别（如实物模型、电子模型）。
2. 制订模型制作方案，设计模型草图。选择合适的制作材料，如
橡皮泥、泡沫胶、果冻粉、橡胶软糖或硬糖、塑料食品袋、琼脂、清
水、颜料等。条件允许的话，还可以使用3D打印技术完成细胞模型的
构建。制作电子模型的同学选择合适的图片制作软件。
3. 依据设计草图构建模型。
4. 对照设计草图，对模型进行微调与完善。
5. 基于制作的模型，对细胞各部分结构及功能进行详细介绍与阐
述，并归纳出不同细胞之间结构上的异同点。
拓展思考
不同种类的细胞在功能上有什么差异？
制作细胞模型需要考虑哪些工程学原则？如何保证模型的准确性？
4
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的
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次
106
4.2 细胞的分裂和分化
生物个体从生到死，寿命是有限的，生物种族却代代相传，生
生不息。生物体生长发育到一定阶段后，能通过繁殖产生后代。繁
殖保证了生命的延续。
细胞的分裂
想一想
小树苗会长成参天大树，小马驹会长成高大的骏马，同学们也都在经历着
由小到大的成长过程。生物体是怎样长大的？在生长的过程中，构成生物体的
细胞发生了什么变化？
实
验
观察细胞的分裂
材料与仪器
显微镜，洋葱根尖细胞有丝分裂永久装片。
步骤
1. 在显微镜下观察洋葱根尖细胞有丝分裂永久装片，对照图4.11，
找到细胞分裂的区域。
后期
洋葱根尖
图4.11
洋葱根尖细胞的有丝分裂过程
中期
末期
前期
间期
107
4
生
物
体
的
结
构
层
次
2. 观察处于不同分裂阶段的洋葱根尖细胞，比较处于不同阶段的
细胞间的差异。
分析与思考
1. 处于不同阶段的细胞间有哪些差异？
2. 分裂产生的两个新细胞的染色体有无差异？
细胞分裂（cell division）指一个母细胞分成两个新细胞的过程。分裂
时，细胞核先由一个分成两个，随后，细胞质分成两份，每份各含一个细
胞核，最后形成两个新的细胞。
在细胞分裂过程中，首先是细胞核中染色体的数量加倍，然后细胞核
分裂时，会分成完全相同的两份，分别进入两个新细胞中。这样，每个新
细胞各得到一份来自原细胞的染色体。
由于染色体中含有遗传物质DNA，因此，新细胞和原细胞所含的遗传物质
是一样的，从而保证了细胞分裂前后遗传物质的一致性。
小资料
染色体是遗传的主要物质基础，由核酸和蛋白质组成，由于容易被碱性
染料着色，故称为染色体。各种生物的染色体有一定的数目、形状和大小。
例如，人的体细胞中有46 条染色体。
细胞的生长
想一想
为什么雨后的竹笋生长得如此迅速呢？
4
生
物
体
的
结
构
层
次
108
实
验
观察植物细胞
材料与仪器
番茄、西瓜等多汁液果实，清水，小刀，解剖针，滴管，显微镜，
载玻片，盖玻片。
步骤
1. 在载玻片中央滴一滴清水。将果实切开，用解剖针挑取少许果肉
放在载玻片的水滴中。
2. 小心地将果肉分散开，尽量使果肉细胞呈单层排列，盖上盖玻片。
3. 用显微镜观察果肉细胞。
分析与思考
1. 你能描述一下在显微镜下观察到的果肉细胞的形态和结构吗？
2. 你认为果汁贮藏在细胞的什么部位？
细胞分裂产生的新细胞不断地从周围环境中吸收各种营养物质，转变
成自身的物质，体积逐渐增大，这就是细胞的生长。
细胞分裂使细胞数目增多，细胞生长使细胞体积增大。因此，细胞的
分裂和生长对生物体的个体维持与种族繁衍有着十分重要的意义。
分散的小液泡
细胞核
细胞壁
中央大液泡
图4.12
植物细胞生长示意图
讨
论
细胞的分裂和生长使生物体由小长大，你认为细胞分裂会无限制地进行吗？
109
4
生
物
体
的
结
构
层
次
细胞的分化
想一想
组成生物体的细胞种类繁多，形态各异，功能不同。它们是怎样形成的？
读
图
读图4.13 和图4.14，思考并讨论下列问题。
表皮细胞
营养细胞
起运输作用的细胞
分生组织细胞
上皮细胞
神经细胞
肌肉细胞
血细胞
图4.13
植物细胞分化示意图
图4.14
动物细胞分化示意图
1. 描述细胞分化形成的各种细胞的形态。
2. 细胞分化的结果是什么？如果没有细胞分化，生物体能否正常完成各种
生命活动？
细胞分裂产生的细胞向不同方向发展，逐渐变成形态、结构和功能不
同的细胞的过程，称为细胞分化（cell differentiation）。
细胞分化产生不同的细胞群，形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一
起形成细胞群，细胞群集合在一起形成组织，组织进一步构成器官，对于动物体
而言，再由功能相关的多个器官构成系统。因此，细胞分化是多细胞有机体发育
的基础与核心。
4
生
物
体
的
结
构
层
次
110
阅读材料
癌细胞与癌症
成人体内约有1
10
14个细胞，种类多达200 余种，这是细胞分裂、分
化的结果。细胞的“一生”，经过分裂、生长、分化，逐渐成熟，然后衰
老、死亡。一般来说，这一过程是受到严格控制的。
癌细胞则是一种生长和分裂失去控制的细胞，癌细胞会在人体内的某一部位
不断分裂，疯狂增生，新细胞堆积起来形成肿瘤，会侵蚀、掠夺、压迫身体的正
常细胞，使人出现各种不良反应。癌细胞可以入侵邻近的正常组织，并通过血
液、淋巴系统进入远处的组织和器官。人们目前主要采用药物（化疗）、射线
（放疗）和手术的方式治疗癌症，科学家们正探索用基因治疗等方法根治癌症。
图4.15
癌细胞
细胞癌变的实质是细胞的遗传物质特性
发生改变。现已查明的一些致癌因素，如某
些化学物质、射线、病毒等，它们会改变正常细
胞中的某些基因而使细胞癌变。预防癌症，应当
治理环境污染和避免接触有害物质，做到不吸
烟、少饮酒、少吃腌制或熏烤的食品，多吃粗
粮、蔬菜与水果，避免在阳光下曝晒，等等。
跨学科实践活动
制作细胞分裂动画
细胞分裂是生物体发展和繁殖的关键过程。细胞分裂过程中细胞
中各物质、结构发生了哪些变化？基于对细胞分裂过程的观察，以小
组形式尝试合作制作细胞分裂的动画。
1. 观看细胞分裂的视频，归纳细胞分裂的不同阶段。
2. 小组讨论，确定动画的制作方案和具体脚本。
3. 选用合适的软件制作动画，并为“染色体”配音，描述染色体
随着细胞分裂的进行所发生的一系列变化。
拓展思考
洋葱根尖细胞分裂过程中染色体数量的变化有何规律？
111
4
生
物
体
的
结
构
层
次
4.3 组织和器官
细胞的分裂分化，个体的生长发育、繁衍生息都是生命的基本
特征。大多数生物体要完成如此复杂的生命活动，仅靠单个细胞是
不行的，需要生物体内许许多多的细胞分工协作，才能保证生命活
动的正常进行。
认识组织
想一想
细胞是生物体的基本单位。那么生物体内形态、结构、功能各异的细胞是
如何组合在一起的呢？
实
验
观察生物体内的细胞群
材料与仪器
显微镜，人体及植物体基本组织的玻片标本及相关图片。
步骤
用显微镜分别观察人体及植物体基本组织的玻片标本。对照图4.16
和图4.17，辨认各种结构，观察它们有什么特点。
分析与思考
1. 生物体同一部位的细胞在形态和结构上有什么共同特点？
2. 相同形态和结构的细胞在生物体内的分布有什么特点？
在生物体内，许多形态相似，结构、功能相同的细胞常常联合在一起
形成细胞群，这样的细胞群叫作组织（tissue）。
4
生
物
体
的
结
构
层
次
112
茎顶端
分生组织
茎的横切面
侧生分生组织
根顶端
分生组织
保护组织
输导组织
营养组织
图4.16
植物体的基本组织
营养组织分布于植
物全身，其细胞质丰富，
液泡较大，有储藏营养
物质的功能。有的营养
组织含有叶绿体，能进
行光合作用。
保护组织一般分布于植
物体表面，细胞结合紧密，
细胞间质少，对生物体具有
保护作用。
分生组织主要分布在植物
的芽和根尖等部位，其细胞核
较大，能通过不断地分裂、分
化和生长形成其他组织。
输导组织分布于茎、叶脉、根尖
成熟区。茎中长筒状的导管属于输导
组织，能运输水和无机盐。
上皮组织具有保护、分泌
等功能，分布在皮肤表皮层、
各种管腔壁的内表面。
神经组织具有接受刺激、
产生和传导兴奋的功能。脑和
脊髓主要由神经组织构成。
结缔组织具有支持、连接、保护、营
养等功能。血液、骨组织及脂肪等细胞
间质发达的一类组织称为结缔组织。
肌肉组织具有收缩和
舒张的功能，主要类型有
心肌、平滑肌、骨骼肌等。
图4.17
人体的基本组织
结缔组织
上皮组织
肌肉组织
神经组织
113
4
生
物
体
的
结
构
层
次
讨
论
人体和植物体各有哪些基本组织？各种组织的形态结构和分布有什么特点？
这些组织的形态结构与其功能是如何相适应的？
认识器官
想一想
为什么把植物的叶称为器官而不是组织呢？植物的叶有哪些主要功能？这
些功能是通过叶中的哪些组织实现的？
实
验
观察植物叶片的结构
材料与仪器
图4.18
观察叶片结构的材料与仪器
注意：使用刀
片时应注意安全！
新鲜的植物叶片，小木
板，双面刀片，毛笔，培养
皿，载玻片，盖玻片，显微
镜，水，胶带。
步骤
1. 将新鲜的叶片平放在
小木板上，将两块刀片重叠
后用胶带将一侧粘牢，用留
出刀片的一侧横切叶片，把
切下的薄片放入培养皿的水中。用毛笔沾取最薄的一片，制成临时装
片，放在显微镜下观察。
4
生
物
体
的
结
构
层
次
114
表皮
叶脉
叶肉
图4.19
叶片的结构
2. 对照图4.19，分辨表皮、叶
肉、叶脉，观察每一部分细胞的结构
特点。想一想：它们各属于什么组
织？将观察的结果填入下表。
表4.1
观察植物叶片的结构实验记录
表
皮
叶
肉
叶
脉
形
态
细胞特点
属于何种组织
分析与思考
植物的叶有哪些主要功能？与这些功能相对应的叶的组织分别是
什么？
叶的表皮主要是保护组织；叶肉是营养组织，是进行光合作用的主要
场所；叶脉属于输导组织，能运输水分、无机盐和有机物等营养物质。像
叶这样由不同的组织按照一定的次序组合在一起，具有一定生理功能的结
构称为器官（organ）。高等植物有根、茎、叶、花、果实、种子六种器
官。同样，高等动物有脑、心脏、肺、胃、肾、眼、耳等器官，也都是由不
同的组织按照一定的次序组合而成的，它们在机体内各自具有不同的功能。
读
图
仔细观察图4.20，思考并讨论下列问题。
1. 植物的根、茎、叶各有什么功能，分别由哪些组织构成？
2. 根、茎、叶之间如何联系？这些联系说明了什么？
115
4
生
物
体
的
结
构
层
次
根的结构
输导组织
营养组织
根毛
根毛
根是吸收水
和无机盐的
主要部位
图4.20
根、茎、叶的结构
茎的结构
保护组织
输导组织
营养组织
保护组织
输导组织
营养组织
叶的结构
保护组织
根、茎、叶是植物的营养器官。根（root）的主要作用是从土壤中吸
收水分和无机盐。茎（stem）与根相连，茎上生长着叶、花和果实，具有
输导和支持的作用。叶（leaf）的主要功能是制造有机物。组成植物体的
器官在结构上彼此相连，使植物体成为一个统一的整体。
想一想
在植物园里，一年四季都有鲜花开放。或许你能说出花的大小、形状、颜色
甚至气味，但是你能说出这些花的结构吗？花的每一个结构各具有什么功能呢？
实
验
观察花的基本结构
材料与仪器
镊子，刀片，放大镜，桃花或其他结构典型的花。
步骤
1. 对照图4.21，观察花的外形，认识花的各部分结构。
2. 用镊子从外到内依次取下花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊，仔细观察花
4
生
物
体
的
结
构
层
次
116
雄蕊
柱头
花药
花丝
雌蕊
花柱
子房（内有胚珠）
花萼
花托
花柄
花瓣
图4.21
花的结构
的各部分的结构特点。
3. 解剖花药和子房，用
放大镜观察花粉粒和胚珠。
分析与思考
1. 花萼、花瓣各是什么
颜色？你认为它们各有什么
作用？
2. 为什么说花蕊（雄蕊、雌蕊）是一朵花的主要部分？
花（flower）一般由雄蕊、雌蕊、花冠（一朵花中所有花瓣的总称）、
花萼、花托等组成。雄蕊（stamen）由花药和花丝组成，花药里面有花粉
（pollen）。雌蕊（pistil）由柱头、花柱和子房组成，子房里面有胚珠
（ovule）。花经传粉、受精后形成果实（fruit）和种子（seed）。花、果
实和种子是植物的生殖器官，具有繁殖后代的功能。
跨学科实践活动
解密花瓣数目的奥秘
有些看似平淡无奇的花朵，实则是令人叹为观止的艺术品。中世纪
意大利数学家莱昂纳多·斐波那契（Leonardo Fibonacci，1175—1250）
发现了斐波那契数列，它是这样一组数列：1，1，2，3，5，……即后
一数字为前面两个数字之和。自然界中，一些植物的花瓣数目及排列方
式，都非常符合著名的斐波那契数列。请你仔细观察周围的花朵，记录
花瓣的数目，找出花瓣数目符合斐波那契数列的花，并上网搜集有关花
瓣数目的资料，思考花瓣数目的多少对于植物生长和繁殖的意义。
117
4
生
物
体
的
结
构
层
次
4.4 系
统
你见过现代化生产车间的流水线吗？要完成比机械化生产更为
复杂的生命活动，生物体内的各种器官需要组合成不同的系统。
认识系统
想一想
人每天要吃下各种各样的食物。在人体内，这些食物经过切断、磨碎、消
化、吸收等阶段后，最终变为粪便被排出。你知道人体是如何完成这一系列过
程的吗？
读
图
图4.22 人体的消化系统
牙
舌
腮腺
咽
食道
肝
胰腺
小肠
肛门
胃
大肠
读图4.22，思考并讨论下列
问题。
你认识图中的这些器官吗？
它们在人体内起什么作用？这些
器官之间有联系吗？
4
生
物
体
的
结
构
层
次
118
人的消化系统由消化道和消化腺两部分组成。消化道由口腔、咽、食
道、胃、小肠、大肠、肛门等器官构成。消化腺包括唾液腺、胃腺、肝
脏、胰腺、肠腺等。
在人体内，一些能共同完成一种或几种生理功能的器官按一定的次序
组合在一起，就构成了系统（system）。人体的器官除了构成消化系统
外，还构成呼吸系统、泌尿系统、循环系统、运动系统、生殖系统、内分
泌系统、神经系统等，它们共同构成了整个人体。其他高等动物个体也由
多种系统构成。
呼吸系统
想一想
我们每时每刻都在呼吸，那么，气体是经过怎样的途径进出我们身体的呢？
人体的哪些结构与呼吸有关呢？
读
图
读图4.23 和图4.24，思考并讨论下列问题。
鼻腔
咽
喉
支气管
食道
气管
肺
肺泡
（密集的肺泡为气体交换
提供了很大的表面积）
毛细血管
（密布的血管有利
于气体进出血液）
肺泡壁
（极薄的肺泡
壁使气体交换
容易进行）
从心脏来的
缺氧血
到心脏去的
含氧血
图4.24
人的肺泡结构
图4.23
人体的呼吸系统
119
4
生
物
体
的
结
构
层
次
1. 呼吸系统由哪些器官组成？
2. 肺泡的哪些特点适合进行气体交换？
在人的呼吸系统中，鼻、咽、喉、气管、支气管等器官构成气体进
出肺的通道，统称为呼吸道。肺是气体交换的场所，是呼吸系统的主要
器官。
肺由许多肺泡（pulmonary alveoli）构成。肺泡数量多，其表面积总和
很大；肺泡壁极薄，表面湿润，周围分布着丰富的毛细血管。肺泡的这种
结构特征适合进行气体交换。
循环系统
想一想
单细胞生物的整个身体就是一个细胞，它可直接从环境中吸收营养并排出
废物。从头部的脑细胞到足部的肌细胞，人的身体由100 多万亿个细胞构成，
它们是怎样获得营养、排出废物的呢？
活
动
观察血管
1. 伸出手背，观察手背表面的一条条“青筋”。想一想：它们都通向哪里？
2. 伸开左手，掌心向上平放在桌上，将右手食指、中指和无名指指尖并
拢，轻轻按在左手腕部桡动脉处，你能感觉到脉搏的跳动吗？为什么？
3. 打开手电筒，伸开手掌捂住光束，手指呈什么颜色？为什么？
4
生
物
体
的
结
构
层
次
120
图4.27
手电筒光透过手指
图4.25
手背上的“青筋”
图4.26
摸脉搏
读
图
读图4.28 和图4.29，查阅相关资料，认识人体血液“交通图”。比较三类
血管，将结果填入表4.2。
静脉
动脉
颈总动脉
上腔静脉
肺动脉
肺静脉
下腔静脉
股动脉
股静脉
心脏
主动脉弓
动脉
静脉
毛细血管
图4.29
人体三类血管的比较
图4.28
人体血液循环系统
表4.2
人体三类血管特征比较
管壁厚薄
管壁弹性大小
管腔大小
血流速度
动
脉
静
脉
毛细血管
121
4
生
物
体
的
结
构
层
次
血管（blood vessel）是血液在人体内流动的管道。血管可分为动脉
（artery）、静脉（vein）和毛细血管（capillary）。一个成人身体中的
血管连在一起，长度大约有1.5
10
5 km，差不多能绕地球赤道四圈。
想一想
自来水输送到高层楼房时需要加压，人体内的血液流向全身有没有类似的
“加压泵”呢？
实
验
观察哺乳动物的心脏
主动脉
肺静脉
左心房
瓣
膜
左心室
右心房
右心室
图4.30
心脏的结构
上腔静脉
下腔静脉
肺动脉
材料与仪器
猪（或牛、羊）的心脏，
清水。
步骤
1. 观察猪（或牛、羊）的
心脏，辨认心脏的各个部位。
2. 用手捏一捏，比较一下
心脏不同位置壁的厚薄是否一
样。想一想：它们收缩时产生的
力量是否一样？
3. 对照图4.30，认识心脏的
四个腔及所连的血管，完成下面的填空。
左心室将血液输送到
。右心室将血液输送到
。
左心房将血液输送到
。右心房将血液输送到
。
4
生
物
体
的
结
构
层
次
122
4. 根据构成各心腔的壁的厚薄，推测其输送血液所能到达距离的
远近。
分析与思考
1. 实验中，应该按照怎样的次序观察心脏？
2. 心脏的什么部位壁厚，什么部位壁薄？这与它们输送血液所能
到达的距离远近有什么联系？
3. 不合理的生活方式会导致心脏病和其他疾病。因此，青少年应
养成哪些良好的生活习惯？
心脏（heart）、血管和血液共同构成人体的血液循环系统。血液在由
心脏和血管构成的密闭管道中循环流动，供给人体细胞生理活动所需的营
养物质和氧气，并带走人体代谢产生的废物。
心脏主要由心肌构成，心肌强有力的收缩和舒张使心脏有节律地跳
动，像一个“压力泵”一样推动血液在全身循环流动。一个健康成年人的
心脏每分钟跳动72 次左右。心脏一旦停止跳动，人就有生命危险。
心脏虽然充满血液，它却不能依靠心腔中的血液获取营养物质和氧。心脏
自身的血液循环是由冠状血管参与完成的。若食用过多含高胆固醇的食物，可
能会导致血液中胆固醇过多，引起冠状动脉的病理性变化，使血管壁变厚变
硬，严重时会堵塞血流，甚至使心脏因缺血、缺氧而停跳，危及生命，这就是
冠心病。
多吃新鲜蔬菜、水果，适当进食肉、鱼、蛋、乳，减少胆固醇的摄取，保
证充足的睡眠，保持心情舒畅，适度运动，都有助于预防冠心病。
想一想
血液在血管中周而复始地流动，运送着体内的物质。血液是由哪些成分组
成的？这些成分各有什么功能？
123
4
生
物
体
的
结
构
层
次
读
图
读图4.31，思考并讨论下列问题。
红细胞
白细胞
（中性粒细胞）
血小板
白细胞
（淋巴细胞）
白细胞
（单核细胞）
白细胞
（嗜碱性粒细胞）
白细胞
（嗜酸性粒细胞）
图4.31
血细胞
1. 血细胞有哪几种类型？
2. 图中的红细胞有无细胞核？白细胞有无细胞核？
血液（blood）是由血细胞（blood cell）和血浆（blood plasma）组
成的。
血细胞包括红细胞、白细胞和血小板。红细胞具有运输氧和二氧化碳
的功能，白细胞具有免疫功能，血小板具有凝血作用。
血浆的90%以上是水，其余是血浆蛋白等有机物和无机盐。血浆的主
要功能是运输血细胞、养料和体内产生的废物。
人体内的血量保持着相对的稳定（成年人的血量约为体重的7% ~ 8%），
这有利于正常生理活动的进行。如果人体一次失血超过体内血量的30%
（1 200 ~ 1 500 mL）以上，就会危及生命。这时需将他人的血液输送到失血者
体内进行抢救。
4
生
物
体
的
结
构
层
次
124
活
动
认识血常规检验报告单
医生在诊断某些疾病时，会要求患者验血，作为诊断疾病的辅助手段。图
4.32 为某患者血常规报告单的部分数据，请仔细查看该报告单，了解验血的项
目和含义。结合“小资料”，分析该检验报告单中一些指标超出正常范围的可
能原因。
小资料
血常规检验报告单解读
由于测量血常规的方法、设备、医院以及就诊人员的性别、年龄、地
域等均会影响血常规指标的参考值，因此血常规项目指标的参考值并非完
全固定。通过判断检验结果是否处于参考值范围内，可分析测试项目是否
正常。
（门）
医院检验报告单（血液分析）
本报告仅对所检测的标本负责
姓名：
性别：
男
年龄：14 岁9 个月
病人ID 号：
科别床号：
诊断：
标本种类：
送检日期：
备注：
标记
测试项目
检验结果
参考值
白细胞计数（WBC）
3.20 G/L↓
4.1 ~ 11.0
红细胞计数（RBC）
2.89 T/L↓
4.5 ~ 5.9
血红蛋白量（HGB）
64 g/L↓
129 ~ 172
平均红细胞血红蛋白量
22.1 pg↓
25 ~ 34
血小板计数（PLT）
157 G/L
150 ~ 407
淋巴细胞百分比（%LYM）
21.50
17 ~ 54
文字描述：
注：↑偏高，↓偏低
打印时间：2023.02.17 09：44
送检医生：
检验日期：
检验师：
核对者：
检验编号：
图4.32
某患者血常规检验报告单（部分）
125
4
生
物
体
的
结
构
层
次
1. 红细胞
人体在饱食、运动或缺氧时，红细胞数量和血红蛋白含量会暂时增加；
在贫血时，红细胞数量和血红蛋白含量会明显减少。
2. 白细胞
人体在失血、发炎、烧伤或患白血病时，白细胞数量会明显增加；在骨
髓造血机能受损时，白细胞数量会明显减少。
3. 血小板
血小板数量过少，机体会异常出血；血小板数量过多，机体易形成血栓。
血型和输血
想一想
你知道自己是哪种血型吗？你可以为哪种血型的病人输血？如需要输血，
你可以接受哪种血型的血液？
活
动
了解输血原则
收集有关血型的资料，完成下表（均填“能”或“不能”）。
表4.3
输血时血型之间的关系
受血者血型
输血者血型
A
B
AB
O
A
B
AB
O
不能
不能
4
生
物
体
的
结
构
层
次
126
根据红细胞所具有的某些特征，可将血液分为A 型、B 型、AB 型和
O 型四种主要类型。
输血时，受血者和输血者的血型必须相同或者相容。如果受血者与输
血者的血型不相容，输血后受血者的红细胞会凝集成团（图4.33B），形
成血栓，阻碍血液循环，甚至危及生命。
输血时应以输同型血为原则，必要时可将O 型血输给其他几种血型的人。
AB 血型的人可接受其他三种血型的血。
输血虽能够挽救病人的生命，但如果输入的血液或血液制品被病毒污染，
也可能使受血者感染上乙型肝炎、艾滋病等疾病。输血前，一定要对使用的血
液或血液制品进行严格检测。
A.红细胞正常分布
B.红细胞凝集
图4.33
显微镜下的红细胞
阅读材料
无偿献血
图4.34
无偿献血
医学研究证明，一个健康的成年人，如果
一次失血量不超过400 mL，能够通过身体的调
节作用使血液总量很快恢复正常。因此，一个
健康的成年人每次献血200 ~ 400 mL，不会影
响身体健康。
从1998 年起，我国实行无偿献血制度，
提倡18 ~ 55 周岁的健康公民自愿献血。符合
127
4
生
物
体
的
结
构
层
次
条件的公民应当积极参加献血，为挽救他人的生命奉献爱心。
骨髓造血
人体骨髓中有造血干细胞，这些干细胞能够分化为红细胞、白细胞和血
小板。血细胞时时刻刻都在进行新陈代谢，老的细胞衰亡了，新的细胞又成
熟了。例如，红细胞从成长到衰亡的周期一般为120 天左右。
泌尿系统
想一想
你知道什么是肾移植手术吗？什么样的病人需要进行肾移植手术？肾脏有
哪些重要功能？
读
图
读图4.35—图4.37，思考并讨论下列问题。
输尿管
膀胱
尿道
肾脏
肾静脉
输尿管
肾动脉
肾髓质
肾盂
肾皮质
肾小球是一
个毛细血管球。
肾小囊膨大，凹陷，包着
肾小球，并与肾小管相连。
肾小管弯曲细长，
外面包绕着毛细血管。
图4.35
泌尿系统
图4.36
肾脏的内部结构
图4.37
肾单位及其周
围的毛细血管
1. 泌尿系统由哪些部分组成？
2. 肾单位由哪些部分组成？
4
生
物
体
的
结
构
层
次
128
通过泌尿系统，人体将代谢过程中产生的废物和毒物以尿液的形式排
出体外。泌尿系统由肾脏、输尿管、膀胱、尿道组成。肾脏是处理血液中
的废物并形成尿的场所；输尿管、膀胱和尿道是排尿的通道。
肾脏（kidney）由100 多万个肾单位（nephron）构成，每个肾单位由
肾小球、肾小囊和肾小管组成。肾单位是肾脏的结构和功能单位。
讨
论
肾是由许多肾单位构成的，肺是由许多肺泡构成的，小肠黏膜有许多绒
毛……它们在结构上有什么共同之处？
内分泌系统
想一想
图4.38
人体主要的内分泌腺
下丘脑
脑垂体
甲状腺
胰岛
肾上腺
卵巢（女性）
睾丸（男性）
在紧急情况下，人往往会在
瞬间爆发出惊人的力量。你有过类
似的体验吗？这与什么因素有关？
读
图
读图4.38，思考并讨论下列
问题。
1. 人体中有哪些主要的内分
泌腺？
2. 唾液腺、汗腺也是人体内
的腺体，它们与图中的腺体有什
么不同？
129
4
生
物
体
的
结
构
层
次
甲状腺、胰腺等腺体和唾液腺、汗腺不同。唾液腺、汗腺等腺体的分
泌物经管道流到体内管腔或皮肤表面，这类腺体叫作外分泌腺（exocrine
gland）。甲状腺、胰腺等腺体没有导管，其分泌物直接进入毛细血管，并
随血液循环输送到全身，这类腺体叫作内分泌腺（endocrine gland）。所
有的内分泌腺共同组成人体的内分泌系统。
激素（hormone）是由内分泌腺的腺细胞所分泌的、对身体有特殊作
用的化学物质。激素在人体内含量甚微，但功能十分强大。人体可分泌几
十种激素，这些激素对人的生长发育、新陈代谢和生殖等生命活动起着重
要的调节作用。
神经系统
想一想
光纤和光缆将分布在世界每个角落的电脑连接在一起，形成了复杂的网络。
那么，是什么把人体各器官系统紧紧地联系起来，获取并传递我们身体内外的
各种信息呢？
读
图
读图4.39 和图4.40，思考并讨论下列问题。
脑
脊髓
周
围
神
经
系
统
中
枢
神
经
系
统
人体神经系统
图4.39
计算机网络和人体神经系统
4
生
物
体
的
结
构
层
次
130
放大400 倍的神经元
神经元结构
髓
鞘
神经末梢
轴
突
树
突
细胞体
细胞核
图4.40
神经元
1. 神经系统与计算机网络系统有哪些相似之处？
2. 神经元在结构上与人体内的其他细胞有什么相同点和不同点？
神经系统是由脑（brain）、脊髓（spinal cord）和它们所发出的神经
（nerve）组成的。
神经元是神经系统结构和功能的基本单位，它由细胞体和突起构成。
突起分为轴突和树突两种。轴突及套在外面的髓鞘称为神经纤维。神经纤
维有分支，其分支末端称为神经末梢，它们分布于全身各处。许多神经纤
维集成一束，在神经中枢以外的神经纤维外面包着由结缔组织形成的膜，
构成一条神经。
图4.41
人脑的结构
脑干
大脑
小脑
脑位于颅腔内，由大脑、小脑和
脑干组成。大脑分为左、右两个半球，
分别管理人体不同的部位。脊髓与脑
相连，位于脊柱的椎管内。脑和脊髓
都与神经相连，与脑相连的为脑神
经，与脊髓相连的为脊神经。脑和脊
髓组成中枢神经系统（central nervous
system）。脑神经和脊神经组成周围神
经系统（peripheral nervous system）。中枢神经系统和周围神经系统构成整
个神经系统。
131
4
生
物
体
的
结
构
层
次
讨
论
1. 怎样才能让我们大脑的各部分结构得到充分锻炼并实现协调发展？
2. 如何科学用脑？生活中，我们应该从哪些方面避免大脑受到损害？
阅读材料
脑科学与人类脑计划
人类的理解、记忆、思维、行动、语言等活动都与大脑有关。大脑是人
体中结构最复杂、活力最旺盛的器官。越来越多的科学家认为，揭示大脑的
奥秘是21 世纪人类面临的最大挑战，人类已经进入脑科学时代。从广义上
讲，脑科学是研究脑的结构和功能的科学。脑科学研究的主要任务可以概括
为认识脑、保护脑。所谓认识脑，就是揭示脑的奥秘、阐明脑的功能，包括
阐明脑的感知、情感、意识、通讯等功能。保护脑，就是要预防和治疗神经
性和精神性疾病等。
人类脑计划是继人类基因组计划之后又一国际性的科研计划，旨在
组织和协调全世界神经科学家和信息学家共同研究脑、开发脑。这个计
划于1997 年在美国正式启动。2001 年，我国成为参加这一计划的第二
十个成员国。
运动系统
想一想
完成屈肘和伸肘运动需要哪些器官参与？动力来自哪里？哪里相当于杠杆？
支点在何处？
4
生
物
体
的
结
构
层
次
132
读
图
读图4.42—图4.44，思考并讨论下列问题。
肱二头肌
肱三头肌
关节头
关节囊
关节腔
关节窝
关节软骨
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
趾骨
跖骨
跗骨
股骨
腓骨
胫骨
图4.42
家兔的骨骼
图4.43
关节的模式
图4.44
肌肉与骨和关节
的关系
1. 运动系统由哪些部分组成？
2. 关节是骨连结的唯一方式吗？
3. 骨、关节、肌肉在运动中分别起什么作用？
运动系统由骨、骨连结和骨骼肌三部分组成，骨骼肌通过收缩和舒张产
生动力，关节作为支点，骨起杠杆作用。三部分协调配合，共同完成运动。
骨连结分为不动连结、微动连结和关节。其中关节既牢固又灵活，适
应于运动。成年人的骨骼总共有206 块，骨骼肌有639 块，分布在全身，
为人体的运动提供了动力。
讨
论
运动前我们通常需要进行热身活动，你知道是什么原因吗？除此之外还有
哪些方法能保护我们的运动系统呢？
133
4
生
物
体
的
结
构
层
次
跨学科实践活动
调查无偿献血开展情况
统计数据能够清晰、直观、系统地反映客观实际，便于人们阅读、
理解和利用。以小组为单位，通过问卷调查和访谈的方式了解本地居
民对无偿献血的认识和态度，统计献血者的年龄、性别、献血次数等
信息，利用电脑软件绘制出无偿献血参与情况的统计图。分析统计图，
撰写调查报告，与其他小组同学交流。
拓展思考
需要统计哪些信息才能准确反映本地无偿献血的开展情况？
为使统计结果更加清晰、直观、系统，你会选择绘制哪种类型的
统计图？
技
能
显微镜的使用
目镜
粗准焦螺旋
细准焦螺旋
镜臂
载物台
镜座
镜筒
物镜转换器
物镜
压片夹
聚光器
光圈
反光镜
通光孔
镜柱
图4.45
显微镜的结构
1. 看图4.45了解显微镜的结构。
2. 显微镜的操作。
（1）安放。显微镜要放在接
近光源、实验桌前方偏左的位置。
取放显微镜要一只手托镜座，另一
只手握镜臂，轻拿轻放。
（2）对光。转动物镜转换器，
使低倍镜正对着通光孔。用左眼观
察目镜（右眼睁开），调节反光镜
至看到一个明亮的圆形视野。调节聚光器位置和光圈大小，使视野既明亮又柔和。
4
生
物
体
的
结
构
层
次
134
（3）调焦。在载玻片上写一个“上”字。把载玻片放在载物台上，使
“上”字正对着通光孔中央，两边用压片夹压住。头偏在一边观察，顺时针慢
慢转动粗准焦螺旋，使物镜接近玻片。左眼观察目镜，逆时针转动粗准焦螺旋
至看到玻片上的字。再仔细转动细准焦螺旋，使看到的物像更清晰。
（4）观察。仔细观察，用铅笔画下你看到的物像，并记下此时的放大率。
放大率=
（物镜放大倍数）
（目镜放大倍数）。
如果物像不在视野中央，可一面观察，一面用手移动装片，直到所要观察
的物像进入视野中央。应特别注意，从目镜中看到的物像是倒像，因此，装片
移动的方向与视野里物像的移动方向恰好相反。
如果视野中出现污点或异物，可旋转目镜、转换物镜或移动标本，看污点
或异物是跟着目镜旋转，还是跟着物镜或标本移动。这样就能判断异物是在目
镜上还是在物镜或标本上。
注意事项
1. 显微镜必须轻拿轻放。
2. 使用显微镜时，镜臂不能过于后倾，一般后倾角度不超过40°。
3. 转换物镜时，要转动物镜转换器，不要直接转动物镜。
4. 不要用手指触摸镜头，以免汗液沾污镜头。
5. 不要随意转动准焦螺旋，更不可强行转动，以防损坏齿轮。
6. 下降镜筒时，一定要从旁边注视物镜，以避免物镜碰到盖玻片，损坏玻
片标本和物镜镜头。
7. 观察完毕，从载物台上取下玻片时，必须先升高镜筒，以防止玻片损坏
物镜镜头。
调反光镜
拿取显微镜
选择物镜
下降镜筒
图4.46
显微镜的操作
135
4
生
物
体
的
结
构
层
次
临时装片的制作
1. 用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净。
2. 把载玻片放在实验台上，用吸管在载玻片的中央滴一滴清水。
3. 用镊子从洋葱内表皮（或其他材料上）撕取一小块透明薄膜。
4. 把撕下的薄膜浸入载玻片上的水滴中，用镊子把薄膜展平。
5. 用镊子夹起盖玻片，使它的一边先接触载玻片上的水滴，然后轻轻地盖
在薄膜上，以免盖玻片下面出现气泡。
6. 把一滴染液（稀释的碘酒或红墨水）滴在盖玻片的一侧。
7. 用吸水纸从盖玻片的另一侧吸水，使染液浸润整个标本。
注意事项
1. 盖玻片小而薄，容易破碎，擦拭时，用手轻轻拿起盖玻片，用拇指和食
指夹住两缘，再用纱布在盖玻片上下两面均匀擦拭。
2. 滴在载玻片上的水滴的大小，应以既能充满载玻片与盖玻片的间隙，又
不至于使盖玻片浮动为准。
3. 临时装片制成以后，要用纱布轻轻地将临时装片的上下表面擦干净，防
止因污染载物台而影响观察效果。
4. 用动物材料制作临时装片时，常用生理盐水代替清水。
5. 液体材料通常采用涂抹的方法，使之分布更薄、更均匀。
绘制生物图
1. 选取要绘制的结构，用铅笔在纸的中偏左上方轻轻画出物像轮廓。
2. 画出物体的主要结构，要求真实、协调。
3. 画面明暗程度用细点密度来区分。
4. 在右侧引出水平指示线，注明结构名称。
图4.47
生物图的绘制
步骤4
步骤3
步骤1
步骤2
4
生
物
体
的
结
构
层
次
136
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 西瓜甘甜爽口，非常美味，这与细胞质中含有丰富的糖分有关。
（
）
2. 神经系统包括脑和脊髓。
（
）
3. 在显微镜的使用中，视野内出现污点和异物，若转动目镜异物移动，可判断异物是
在目镜上。
（
）
二、选择题
1. 动物细胞和植物细胞具有的不同结构是（
）。
A.细胞壁
B.细胞核
C.细胞膜
D.细胞质
2. 下列能正确描述动物体结构层次的是（
）。
A.组织→细胞→器官→个体→系统
B.系统→个体→器官→组织→细胞
C.细胞→组织→器官→系统→个体
D.个体→器官→细胞→组织→系统
科学思考
1. 吸烟、酗酒等不良习惯对我们体内的组织、器官有哪些不良影响？
2. 你认为用鼻子呼吸好，还是用嘴呼吸好？为什么？
探究·实践
1. 以人体与向日葵为例，分别以肌肉细胞、根尖细胞为起点绘制生物体结构层次示意图。
2. 测量你从休息到运动，然后再到休息的整个过程中的脉搏频率，将测量结果填入下
表。利用表中的数据制作一幅在不同情况下测试的脉搏频率柱形图，分析不同的生理活动
和人的脉搏频率有什么关系。从中你可以得出什么结论？
表4.4
脉搏频率测量记录
活动
脉搏频率
休息
走路
跑步
运动后休息1 分钟
运动后休息3 分钟
137
4
生
物
体
的
结
构
层
次
本章要点
知识结构
细菌
细菌细胞
细
胞
壁
细
胞
膜
拟
核
细
胞
质
包括
植物
植物细胞
植物器官
植物组织
细
胞
壁
细
胞
膜
细
胞
核
细
胞
质
包括
保
护
组
织
营
养
组
织
输
导
组
织
分
生
组
织
包括
包括
果
实
花
叶
茎
根
种
子
系统
器官
组织
细胞
生
物
体
的
结
构
层
次
个体
动物
生
殖
系
统
运
动
系
统
神
经
系
统
内
分
泌
系
统
泌
尿
系
统
循
环
系
统
呼
吸
系
统
消
化
系
统
细
胞
膜
细
胞
核
细
胞
质
动物组织
动物细胞
包括
动物系统
包括
脑、
心、
肺、
胃、
肾、
眼、
耳
等
动物器官
神
经
组
织
肌
肉
组
织
上
皮
组
织
结
缔
组
织
包括
包括
生
物
4
生
物
体
的
结
构
层
次
138
1. 动物、植物、微生物形态结构虽然不同，但都是由细胞构成。细胞都有
细胞膜、细胞质和细胞核（或拟核）。
2. 与动物细胞不同，植物细胞的细胞膜外有细胞壁。大多数植物细胞的细
胞质中还有液泡和叶绿体。
3. 细胞在发育过程中通过分裂实现数目的增多，通过生长实现体积的增大。
4. 细胞分裂产生的细胞向不同方向发展，逐渐变成形态、结构和功能不同
的细胞的过程，称为细胞分化。
5. 生物体内许多形态相似、结构功能相同的细胞联系在一起，实现相同的
功能，这样的细胞群称为组织。
6. 多种不同的组织按照一定的次序结合在一起，形成具有一定生理功能的
结构，称为器官。
7. 在人体内一些能共同完成一种或几种生理功能的器官按一定的顺序组合
在一起，就构成了系统。
8. 人体中的主要系统有消化系统、呼吸系统、泌尿系统、循环系统、运动
系统、生殖系统、内分泌系统、神经系统等，它们共同构成了整个人体。
本章核心素养
1. 识别细菌及动植物细胞，举例说明细胞是生物体结构与生命活动的基本
单位，阐述细胞分裂、生长、分化的过程，解释生命现象。
2. 通过绘制简单的生物图以及制作简单的动植物细胞临时装片，使用放大
镜、显微镜等工具观察各类生物，认识到观察工具的使用与发展对提高人类探
索自然的能力具有重要作用，养成严谨求实的科学态度。
3. 通过资料分析，说出动植物各组织、器官的结构特征及其相应的功能，
阐明人体各个系统的结构特点，形成比较、分析、归纳的科学思维。
4. 说出血型的特点以及输血应注意的事项，认识到无偿献血是公民应尽
的义务。
5. 综合细胞、组织、器官、系统、个体的相关知识，找出生物体结构层次
的内在规律。
生物家族
神农架国家级自然保护区山高谷深，林木茂密，气候复杂
多变，四季景色宜人。这里生物资源丰富，是生物多样性的
王国。
这些生物家族是按什么标准划分的？各自有哪些主要成员？
我们是如何对每一种生物进行命名的？
5
生
物
家
族
140
5.1 物种与分类
迄今为止，地球上已经发现并命名的生物大约有两百多万种。
不同的时期、不同的学者若采用不同的标准对这些生物进行分类，
会产生不同的结果，这会给人类了解自然带来很多人为的混乱。
所以，科学家对这些生物进行分类时必须采用一定的分类标准。
物
种
想一想
我们常常听到描述生物的时候，有“一种”或“一个种”的说法。这两种
说法有什么不同吗？
读
图
读图5.1 和图5.2，思考并讨论下列问题。
图5.1
不同品种的狗
图5.2
马与驴交配产生骡
它们是一个种吗？
驴
骡
马
它们是一个种吗？
1. 不同品种的狗属于同一种动物吗？为什么？
2. 马和驴交配后产生骡，马和驴属于同一种动物吗？
141
5
生
物
家
族
在日常生活中，人们常根据某些标准将具有相似特征的事物称为“一种”。
但在生物学中，“种”具有更严格的含义。
种（species），又称物种，是生物分类的基本单位。它是指形态、结
构、功能、发育特征和生态分布基本相同的一群生物。同一物种的生物一
般能进行交配，并产生具有繁殖能力的后代。同一物种的生物个体之间，
某些形态特征可能并不完全相同。而生活在相同环境中不同物种的生物，
有时也会具有某些相似的形态特征。
阅读材料
品种和亚种
在人工栽培的植物或驯养的动物中，一个物种常会有许多形态差异
很大的类型。如不同品种的猫，尽管外形特征相差很大，但它们都属于
猫这个物种，可以相互交配产生具有繁殖能力的后代。我们通常把经过
人工选择和培育，具有某种经济性状、遗传性比较一致的一群生物体称
为品种。
东北虎与华南虎是分布在不同地区的虎的两个类型，是种内个体在地理
上充分隔离后形成的，彼此间有一定的形态特征差异，这称为亚种或地理
亚种。亚种在生物分类学上是物种以下的分类单位。尽管不同亚种的同种
动物在自然状况下很难相遇、交配，但它们之间仍然可以产生具有繁殖能力
的后代。
图5.3
华南虎
图5.4
东北虎
5
生
物
家
族
142
图5.5
不同品种的猫
分类方法
想一想
鸟类有翅膀，胸部有突起的龙骨突，胸肌发达，能飞翔。蝙蝠有翅膀也能
飞翔，那么，它属于鸟类吗？为什么？
读
图
读图5.6，思考并讨论下列问题。
产卵的鲑鱼
鳃
气孔
肺
图5.6
鱼、鲸和大象的比较
143
5
生
物
家
族
1. 鲸的外形和生活环境与鱼类十分相似，为什么不将鲸划归为鱼类？
2. 你认为鱼和大象，哪个与鲸的亲缘关系更近？
为了准确地反映生物间的亲缘关系，更好地对生物进行鉴别和研究，科学
家对生物进行了分类。生物分类是按照生物特征的相似程度，对各种生物进行
命名与划分。传统的生物分类主要是依据生物的外部形态和内部解剖特点进行
的。目前，随着科学的进步，胚胎发育、DNA化学组成、蛋白质分子结构等都
成为生物分类的重要依据。
以生物进化为核心，比较生物最重要的形态、结构特征，从而将不同
的生物进行分类的方法称为系统分类法。系统分类法是目前世界上被广泛
接受和采用的一种分类方法。
有些动物，由于生活环境和习性相近，其外部形态看起来有些相似，它们
却分别属于不同的类群，例如蜂鸟和长喙天蛾。
图5.7
蜂鸟（鸟类）
图5.8
长喙天蛾（昆虫）
除系统分类法外，还可以根据生物的某些形态结构、习性、生态或经
济用途对生物进行分类。这种分类方法往往不考虑生物亲缘关系的远近和
演化发展的本质联系，称为人为分类法。例如，陆生生物、水生生物；草
本植物、木本植物；粮食作物、油料作物等。
5
生
物
家
族
144
阅读材料
双名法
图5.9
林
奈
种是生物分类中的基本单位，是自然界客观
存在的实体。世界各国的语言文字不同，同种
生物的名称自然也很不一致。即使在同一国家
的不同地区，也存在同种异名或异种同名的情
况。在分类学中，为了便于国际交流并克服同
种异名、异种同名所带来的混乱，在命名上统
一采用瑞典博物学家林奈（Carolus Linnaeus，
1707—1778）确立的双名法，作为国际上统一的
命名方法。
双名法又称“二名法”，即每个物种的名称由两个拉丁文（或拉丁化形
式）单词来表示。第一个词是属名，第二个词是种加词，种加词不能脱离属
名单独使用。属名为名词，必须以一个大写字母开始；种加词为形容词或同
位名词，必须以一个小写字母开始。后面还常附有命名者的姓名和定名年代等
信息。
分类等级
想一想
国家按行政区划可以分为省（自治区、直辖市）、县（自治县、市）、
乡（镇、街道）三级。军队按建制可以分为军、师、旅、团、营、连、排、
班。那么，生物分类的等级又是如何确定的呢？
读
图
读图5.10，思考并讨论下列问题。
145
5
生
物
家
族
人
猕猴
鸟
蛇
蛙
鱼
虾
荠菜
骨骼
（脊柱）
颅骨
中枢
神经
心脏
胚胎
细胞
图5.10
人、猕猴、鸟、蛇、蛙、鱼、虾、荠菜的比较
1. 哪种生物与人最相似？
2. 如何根据相似程度排列图中的生物？
在生物分类中，种是最基本的分类单位。将近缘（起源相近、相似程度
较高）的种归并为一个新的单位，并依次类推，就形成了分类的等级。生物
分类等级从上到下有七个级别，分别是界（kingdom）、门（phylum）、
纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）、种。
5
生
物
家
族
146
种
豹
虎
猫
狼
狗
花菜
油菜
萝卜
辣椒
界
动物界
植物界
门
脊索动物门
被子植物门
纲
哺乳纲
双子叶植物纲
目
食肉目
白花菜目
茄目
科
猫科
犬科
十字花科
茄科
属
豹属
猫属
犬属
芸薹属
萝卜属
辣椒属
图5.11
生物分类等级举例
在生物分类中，特征对比是生物分类的基本方法。“异”是指物种之
间的差异，是分类的主要依据。“同”是合并种类为一个新的分类单位的
依据。
147
5
生
物
家
族
跨学科实践活动
制作生物分类电子报告
人类在很早以前就能识别物类，给以名称。汉初的《尔雅》把
动物分为虫、鱼、鸟、兽、畜五类；随着科学技术的发展，科学家
们逐渐丰富并完善了生物分类的方法。如果你是生物分类学家，你会
如何进行生物分类呢？
1. 使用识花软件，分小组讨论总结识花软件进行生物分类的主要
依据，作为后续进行生物分类的参考。
2. 利用网络等途径搜集你感兴趣的生物的图片和资料，按照你所
知道的分类方法对它们进行分类。
3. 使用思维导图软件和文档、图片处理软件，参照识花软件的分
类报告，以图文结合的形式将你的分类结果整理成一份生物分类报告。
还可以查找描写有关生物的古诗词、趣味科学小知识，丰富你的报告。
4. 在小组内展示你的生物分类报告，并与组员讨论、比较各自报
告的优点与不足。
拓展思考
给植物分类时应考虑植物的哪些特征？给动物分类时呢？
同学们分类的依据是相同的吗？你认为哪种分类依据更好？为
什么？
如何利用互联网获取生物分类学的相关信息？有哪些相关的数据
库和网站可以使用？
5
生
物
家
族
148
5.2 生物的主要类群
从陆地到海洋，从地面到天空，形形色色的动植物使自然界充
满生机和活力。面对各种各样的动植物，科学家们根据它们的特
征，将其归为不同的类群，便于人们识别和研究。
植物的主要类群
想一想
当你在公园里看到各种各样的花草树木时，你是否观察过它们有哪些共同
特征？你知道如何将它们分类吗？
5
5
6
7
1
1.雪松
2.苔藓
3.蕨类
4.绿藻
5.油菜
6.桃
7.侧柏
图5.12
常见的植物
2
3
4
149
5
生
物
家
族
实
验
比较玉兰和松树
材料与仪器
玉兰及其果实，松树及其球果，解剖刀，放大镜。
步骤
1. 观察比较玉兰和松树树形、叶片的异同，并做记录。
2. 玉兰和松树是否有花？如有，观察并做记录。
3. 观察玉兰的果实和松树的球果，比较并做记录。
4. 从玉兰的果实和松树的球果中剥离出它们的种子，切开，比较
它们的异同。
分析与思考
1. 玉兰和松树生殖器官的主要区别是什么？
2. 与玉兰具有相似特征的植物有哪些？与松树具有相似特征的
植物有哪些？
图5.14
玉兰的果实和种子
图5.13
玉兰的花
雌蕊
雄蕊
种子
图5.15
松树的球果和种子
5
生
物
家
族
150
在植物分类中，主要依据生殖器官的结构差异来确定植物的亲缘关系。
由此，植物分为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物四大类。
藻类植物、苔藓植物和蕨类植物没有种子，靠孢子繁殖。藻类植物如
发菜、团藻等，没有根、茎、叶的分化。苔藓植物如地钱、葫芦藓等，体
内没有输导组织，没有真正的根。蕨类植物如肾蕨、铁线蕨等，有专门的
输导组织，有根、茎、叶的分化。种子植物包括裸子植物和被子植物，它
们都是依靠种子进行繁殖的。裸子植物大多是高大的乔木，没有花和果
实，它们的种子是“裸露”的。被子植物形态多样，从小草到大树，它们
有花、种子和果实。
讨
论
常见的松柏类植物，叶片大多数呈狭长的针状或细小的鳞片状，常见的被
子植物的叶片则大多比较宽阔。能否以此来区分裸子植物和被子植物？
动物的主要类群
想一想
吃鱼时，你是否发现鱼的身体内有一条长长的柱状骨骼？在蚯蚓和蜘蛛的
体内你能发现这一结构吗？这给了你什么启示？
活
动
比较人、鱼、蚯蚓、蜗牛的身体结构
1. 收集鱼的完整骨骼。通过图书馆、医院、网络等途径获取人的骨骼结构
图。仔细观察它们有什么共同特征。
151
5
生
物
家
族
2. 采集蚯蚓、蜗牛。采集时注意安全，同时不要伤害这些小动物。
3. 戴上手套，摸一摸蚯蚓、蜗牛的躯干。仔细感觉它们是否有像鱼和人一
样的骨骼结构。
图5.16
人的骨骼
图5.17
鱼的骨骼
图5.18
蚯蚓
图5.19
蜗牛
分析与思考
1. 根据上面的活动内容，把人、鱼、蚯蚓、蜗牛分成两类，你会怎样分？
分类的依据是什么？
2. 生活中还有哪些动物可以分别归入你所分的类别中？
根据动物体内是否含有由脊椎骨组成的脊柱，可将动物分为两大类：
脊椎动物（vertebrate）和无脊椎动物（invertebrate）。
脊椎动物是动物界中的高等类群。脊椎动物体内都有由脊椎骨构成的
脊柱。无脊椎动物与脊椎动物相对，它们的共同特征是体内没有由脊椎骨
组成的脊柱。无脊椎动物的门类繁多，占动物界种数的绝大部分（约95%）。
地球上现存的脊椎动物共有四万多种，在系统分类中属于脊索动物门。常
见的脊椎动物包括圆口类（纲）、鱼类（纲）、两栖类（纲）、爬行类（纲）、
鸟类（纲）和哺乳类（纲）等。
5
生
物
家
族
152
1.鲨鱼
2.蛙
3.蝾螈
4.蜥蜴
5.树蟒
6.鳄鱼
7.鸭嘴兽
8.袋鼠
9.虎
10.游隼
11.鸡
12.羊
13.海豚
14.黑猩猩
虎的骨骼
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
图5.20
各种各样的脊椎动物
常见的无脊椎动物有原生动物（如草履虫），腔肠动物（如水螅、水母
等），软体动物（如蜗牛、蚌、螺、乌贼等），环节动物（如蚯蚓、水蛭等），
节肢动物（如昆虫、虾、蟹、蜘蛛等）。
1
2
3
4
5
6
7
8
1.草履虫
2.水螅
3.水母
4.蜗牛
5.乌贼
6.蚯蚓
7.虾
8.蜘蛛
图5.21
各种各样的无脊椎动物
153
5
生
物
家
族
小资料
脊椎动物中，鱼的种类最多。鱼的身体多呈流线型，生活在水中，用鳃
呼吸。
两栖类有蛙、蟾蜍、大鲵、蝾螈等。它们的成体用肺和皮肤呼吸，幼体
用鳃呼吸。两栖动物可以在陆地上生活，但繁殖和发育都离不开水。
爬行类有龟、鳖、蛇、蜥蜴、鳄等。它们用肺呼吸，繁殖、发育都不再
依赖水。
鸟类体表覆盖羽毛，前肢变成翼（翅膀），适应飞翔活动。鸟类种数在
脊椎动物中仅次于鱼类。
哺乳类动物身体表面有毛，躯干部有乳腺，用乳汁哺育初生幼体。人类
属于哺乳纲、灵长目、人科、人属、人种。
无脊椎动物中，节肢动物的种类占所有已知动物种类的五分之四以上，
它们都有左右对称分布、分节的成对的附肢。常见的节肢动物有甲壳类
（纲）、多足类（纲）、蛛形类（纲）和昆虫类（纲）。
讨
论
图5.22
眼虫
1. 下面的“鱼”中，哪些属于鱼类，为什
么？哪些不属于鱼类？不属于鱼类的属于什么
动物，为什么？
①鳗鱼
②鱿鱼
③章鱼
④鲨鱼
⑤鳄鱼
⑥鲸鱼
⑦娃娃鱼
⑧甲鱼
2. 有一种称为眼虫的单细胞生物，曾经给
生物分类学家带来了很大的困惑。它的体内有
叶绿体，可以进行光合作用，但同时又有鞭
毛，可以运动，遇到合适的食物也可以吞噬消
化。你认为它到底是动物还是植物呢？
5
生
物
家
族
154
阅读材料
其他生物类群
1969 年，美国生物学家魏泰克（R.H.Whittaker，1924—1980）提出，把
全部生物分为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界五大类。魏
泰克的分类方法现在已经被多数科学家所接受。
图5.23
常见的真菌
原核生物由原核细胞构成，是地球上最古老的生物。原核生物包括各种
细菌和蓝藻。生活在人类肠道中的大肠杆菌、引起传染病的鼠疫杆菌、霍乱
杆菌、螺旋藻等都是原核生物的代表。
原生生物包括变形虫、草履虫、眼虫等单细胞生物，也包括单细胞藻类
和一些多细胞藻类。
真菌既包括酵母菌、青霉等微小的种类，也包括木耳、蘑菇、灵芝等大
型的种类。真菌的细胞内具有成形的细胞核，能产生孢子。孢子能够发育成
新的个体，体内没有叶绿素，营养方式属于异养。
跨学科实践活动
设计并制作苔藓、蕨类植物微景观
微景观是用苔藓、蕨类等生长习性相近的植物，搭配各种造景玩
155
5
生
物
家
族
偶、石头、枯木等，运用美学的构图原则组合种植的新型桌面盆栽，
将生活的绿意微缩于掌心的方寸之间。尝试小组合作设计并制作苔藓、
蕨类植物微景观。
1. 利用网络搜索微景观作品，观察、思考、讨论微景观作品的组
成元素。
2. 根据自己的兴趣和想法，绘制出微景观的初步设计图，包括景
观主题、布局、植物选择等。
3. 根据设计图，依据苔藓、蕨类植物的生活习性、分布环境去户
外采集苔藓、蕨类植株，并准备好所需的其他材料，包括玻璃瓶或塑
料瓶、细沙、土壤、造景玩偶、石头、水等。
4. 按照设计图，将苔藓和蕨类植物种植在瓶中，注意保持植物间
的协调和美感，用细沙和土壤填充植物间隙，确保植物稳定生长。
5. 对制作的苔藓微景观成品从设计思路、场景主题、应用价值等
方面进行陈述与展示，对各自的微景观进行评价，包括植物生长情况、
景观设计和创意等。
6. 在微景观制作完成后，定期维护，包括浇水和清洁等，并观察
植物的生长情况。如有需要，可以适当地进行调整和修复。
拓展思考
苔藓和蕨类植物的生长发育需要什么样的环境？
苔藓和蕨类植物的颜色和形状如何与景观主题相协调？
通过微景观的设计制作，你如何理解自然与艺术的关系？
5
生
物
家
族
156
5.3 生物分类检索表
碰到不认识的字时，你马上会想到查字典。快递员在派送快件
时，首先想到的是查找地址。遇到一个不知名的生物，你也可以按
“图”索骥，查出它的名称，这个“图”就是检索表。
想一想
遇到不知名的植物时，你该怎样去认识它的种类和名称？
活
动
鉴定植物
利用下面的检索表查出图5.24 中六种植物的名称。
1. 辨认各种植物的共同特征。
2. 根据对应的特征将植物分成两类，并与检索表对照。
3. 在各类的范围内采用同样的做法，逐步鉴别图中的各种植物。
1. 草本植物
2. 须根茂密；叶窄………………………………………………小麦
2. 须根少；叶宽……………………………………………… 狗尾草
1. 木本植物
3. 叶常绿
4. 叶全缘………………………………………………栀子花
4. 叶具锯齿………………………………………………桂花
3. 落叶
5. 花黄色…………………………………………………蜡梅
5. 花黄红色、白色………………………………………梅花
157
5
生
物
家
族
5
6
3
4
1
2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
图5.24
待鉴定的植物
检索表（key）是用来鉴定生物的主要工具。常用的检索表是二歧分
类检索表，它将不同生物每对显著对立的特征，如草本和木本、乔木和灌
木，分隔编写在一定的距离处，在每一行对立特征前面注明同样的编号，
如1，2，3，……依次排列到所要鉴定的某一生物分类等级。
讨
论
人们在工作和生活中也会经常用到分类的技能。比如，为了查阅方便，学
5
生
物
家
族
158
校图书馆会对书籍进行分类；整理自己的衣柜时，也需要对衣服进行大致分类；
超市中的各种商品，也是分类摆放在货架上便于顾客寻找的。那么，在查找资
料时，你是如何一步步通过检索直至找到自己所需的资料的？资料的检索有什
么规则？
跨学科实践活动
利用植物检索表鉴定国画中的植物
中国画，简称“国画”，是我国的传统绘画形式，多用毛笔蘸水、
墨、彩作画于绢或纸上。植物是国画中常见的题材，常入画的植物有
哪些品种？它们的特征和特性又是怎样的呢？
1. 根据自己的兴趣选择一幅包含植物的著名国画，例如齐白石的
《梅花双蝶》、吴冠中的《高松》等。
2. 仔细观察画作，分析画中植物的名称、形态、颜色等特征。
3. 利用网络查找植物检索表，使用植物检索表对画作中的植物进
行鉴定，确定它们的名称和其他特征。
4. 制作一份鉴定报告，包括画作的介绍、画中植物的鉴定结果以
及自己的感受和思考，并分享自己的鉴定结果，与同学和老师交流、
讨论。
拓展思考
画中的植物在生态系统中有何作用？它们是如何适应环境和气候
变化的？
画作表达了画家怎样的意境与情感？结合生物学知识谈谈为何画
作中的植物具有特殊的象征意义。
159
5
生
物
家
族
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 松、竹、梅三种植物的种子外都有果皮包被。
（
）
2. 蚯蚓、蝗虫、对虾的身体都分节，都属于节肢动物。
（
）
3. 对被子植物进行分类的主要依据是花、果实、种子的形态结构。
（
）
二、选择题
1. 下面有关生物分类的叙述正确的是（
）。
A. 同纲生物的亲缘关系最密切
B. 分类等级越高，它所包含的生物的共同特征越多
C. 动物的分类主要依据动物的形态结构和生理功能
D. 生物分类从大到小的等级依次是界、门、纲、目、科、种、属
2. 一些动物其实“名不符实”，从生物分类的角度，娃娃鱼、章鱼、壁虎、蝙蝠分别
属于（
）。
A. 鱼类、两栖类、哺乳类、鸟类
B. 两栖类、鱼类、爬行类、哺乳类
C. 爬行类、鸟类、两栖类、哺乳类
D. 两栖类、软体动物、爬行类、哺乳类
科学思考
1. 在自然界中，生物的结构和功能是相适应的。试举例说明脊椎动物各纲（鱼纲、两
栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲）的形态结构是怎样与它们的生活环境和行为特征相适应的？
2. 在医药工业中，常常利用植物的亲缘关系寻找新的资源。例如，具有降压与镇静作
用的蛇根碱，从印度的夹竹桃科萝芙木属植物蛇根木中被发现后，从该属的其他约20 种植
物中亦发现了具有类似作用的利血平，还从萝芙木属的两个近缘属中找到了同类生物碱。
你还知道哪些类似的实例？
3. 假如你在森林中迷了路，怎样借助苔藓植物分辨方向？（提示：苔藓植物生活在干
燥还是阴湿的环境中？大多数树干的背光面还是向光面苔藓多？）
5
生
物
家
族
160
探究·实践
到花园或田野里，尽可能多地捕捉一些不同类别的昆虫。
把你捕捉到的不同种类的昆虫放在一张纸上，用放大镜仔细观察。记录各种昆虫腿、
翅、触角、眼等器官的数量和形状，制作一份动物检索表，将这几种昆虫鉴别出来。制作
检索表时，可参考相关动物图鉴或检索表。捕捉和观察昆虫时注意安全，防止有毒昆虫如
马蜂、蚊子等的伤害。
本章要点
裸子植物
被子植物
界、
门、
纲、
目、
科、
属、
种
生
物
检
索
表
无
脊
椎
动
物
脊
椎
动
物
藻
类
植
物
种
子
植
物
蕨
类
植
物
苔
藓
植
物
种
基本单位
系
统
分
类
法
人
为
分
类
法
方法
等级
鉴定工具
主要类群
植物类群
动物类群
生物的分类
知识结构
1. 种是生物分类的基本单位。
2. 生物分类是对各种生物进行划分与命名的一种方法。
161
5
生
物
家
族
3. 系统分类法是目前世界上被广泛接受和采用的一种分类方法。除此之
外，还有人为分类法。
4. 生物分类等级从上到下包括七个级别，分别是界、门、纲、目、
科、属、种。
5. 根据生殖器官的结构差异来确定植物的亲缘关系，植物可以分为藻类植
物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物四大类。种子植物又包括裸子植物和被子
植物。
6. 根据动物体内有无由脊椎骨组成的脊柱，动物可分为脊椎动物和无脊椎
动物两大类。
7. 生物分类检索表是用来鉴定生物的主要工具。
8. 生物二歧分类检索表的制定遵循显著对立特征的原则。
本章核心素养
1. 说出藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物的主要特征。
2. 举例说出脊椎动物和无脊椎动物的主要特征，描述其代表性动物的形态
和生活习性。
3. 说出生物分类的方法和分类等级，运用比较与分类的科学思维方法尝试
对生物分类。
4. 通过对常见植物进行简单的二歧分类，以及制作简单的检索表，在开展
探究实践的同时，关注、探索与了解身边的自然世界。
5. 关注常见的动植物种类及其生活环境，形成爱护生物以及保护环境的
意识。
生物及其家园
长江江豚因天生一副“微笑”的面容，又被称为“微笑精
灵”。它们主要分布于长江中下游的干流和部分支流，常常集
结成群活动，是白鳍豚功能性灭绝后长江里仅存的哺乳动物。
长江流域中的多个物种直接或间接地联系着，共同构成了一个
有序的整体。长江中的江豚是一个种群吗？它们与哪些其他生
物形成一个群落？地球上最大的生态系统是什么？
163
6
生
物
及
其
家
园
6.1 种
群
种类繁多的动物和植物都是由细胞构成的，相似的细胞形成组
织，不同的组织构成器官，不同的器官构成系统。生物与生物之
间、生物与其生存的环境之间也存在十分复杂的关系。
什么是种群
想一想
神农架自然保护区中的川金丝猴经常集群活动，花坛边的蚂蚁总是成群结
队地搬运食物，我们应如何认识这些群体？
读
图
同一物种的个体经常聚集在一起。天空中的一群大雁，蜂巢里的一群蜜蜂，
池塘里的一池荷花，它们都是一个群体。
读图6.1，思考并讨论下列问题。
莲
大雁
蜜蜂
图6.1
群体的特征
6
生
物
及
其
家
园
164
1. 每一群体中的所有个体是否属于同一物种？
2. 每一群体所占据的地域分别是什么？
3. 每一群体的个体之间是否存在差异？
自然界中同种生物的个体之间存在着紧密的联系。特别是在研究某种生物
与其他生物以及与环境的联系时，必须将相互之间联系紧密的所有同种生物个
体作为一个整体来考虑。
种群（population）是指在一定的地域内同一物种生物个体的总和。一
个池塘里的所有鲫鱼是一个种群，一个山坡上的全部山羊是一个种群，一
片农田里的全部玉米是一个种群。
要了解某地区的一个种群，必须了解该地区种群中所有个体的总数、分布
状况、繁殖情况、变化趋势等。在这些因素中，首先要知道这个种群的大小，
即种群中所有个体的总数。
小资料
图6.2
长江江豚
长江江豚，属鲸目，鼠海豚
科。长江江豚身体呈纺锤形，无背
鳍，前肢为鳍状，后肢完全消失。
其尾鳍水平，尾柄细，便于尾鳍的
灵活运动，尾鳍是其主要的运动器
官。长江江豚分布于长江中下游干
流及与其相连的2 个大型湖泊——
鄱阳湖和洞庭湖中。长江江豚的食
性较广，捕食鱼的种类主要受不同区域鱼类资源的影响，但都以体型较小的
适口鱼类为主。
165
6
生
物
及
其
家
园
种群的动态变化
想一想
一个地区的种群会不会有变化？如果有变化，可能会有哪些变化？影响变
化的因素有哪些呢？
读
图
读图6.3，思考并讨论下列问题。
野火死亡
天敌捕食
撒网捕捞
迁入与迁出
干旱死亡
出生与死亡
图6.3
影响种群变化的因素
1. 图中影响种群变化的因素中，哪些属于自身因素？哪些属于外界因素？
2. 除上述因素外，还有哪些因素会影响种群的大小？
3. 生物个体有出生和死亡，种群也有这一特征吗？种群与个体还有哪些不
同的特征？
4. 为了保护林地、田地，是否可以将田鼠赶尽杀绝？
6
生
物
及
其
家
园
166
种群是一个能够自我调节的系统。自然界各种群的个体数一般都可保
持相对稳定，但这种稳定从来不是一成不变的，种群个体数总是受各种因
素的影响而波动。
阅读材料
种群大小的统计
一般来说，我们不能对自然界中某个种群的所有个体一一计数，所以就
需要利用抽样调查的统计方法，根据抽样样本推测总体数量。在生物学中，
统计种群大小的抽样调查方法主要有标记重捕法和样方法。
标记重捕法是指先在种群活动范围内捕捉一些个体，对其标记后放回原
来的地方，经过一段时间后重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占重捕总
个体数的比例，估计种群的大小。例如，要计算一片田野中野兔种群的数
量，第一次捕捉了20 只野兔，标记后放生；第二次捕获了30 只野兔，其中
标记过的有5 只，那么这片田野中野兔的数量大致是20
30
5 = 120 只。
标记重捕法适合于活动能力强、活动范围大的动物种群的测算。
样方法是在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个大小相等的样
方，对样方内的种群进行计数，计算平均值，再根据每个样方的面积占总范
围的比例来大致计算区域内种群的数量。根据样方选取方式的不同，样方法
可分为五点取样法和等距取样法。
五点取样法
等距取样法
图6.4
样方的取样方法
167
6
生
物
及
其
家
园
跨学科实践活动
设计提升东北虎种群数量的方案
野生东北虎一度濒临灭绝。最新监测数据显示，截至2023年5月，
野生东北虎主要分布在东北虎豹国家公园，数量约为60 只。如何在现
有基础上增加东北虎种群的数量呢？
1. 利用网络等途径查找东北虎豹国家公园地理位置，并对照中国
气候类型图、植被分布图等推测东北虎可能存在的其他分布区域。
2. 结合所学知识，查找与东北虎存在捕食、竞争关系的生物，如
野猪、灰狼等，尝试绘制出该地生态系统中部分食物网，并依次调查
这些生物的种群密度。
3. 分小组讨论，查阅有关人类活动对东北虎栖息地影响的相关资
料，绘制历年来东北虎种群数量变化图，尝试从东北虎分布区域、东
北虎食物及竞争者、人类活动对东北虎种群影响三个方面出发，设计
提升东北虎种群数量的方案。
拓展思考
东北虎分布区域的气候类型、环境条件是怎样的？
调查与东北虎有关系生物的种群密度可以用哪些方法？
影响东北虎种群数量的因素还有哪些？
6
生
物
及
其
家
园
168
6.2 群
落
宁夏西海固地区的鼢鼠灾害与鼢鼠的天敌（如老鹰、狐狸、狗
獾等）数量大量减少有着密切的关系，而鼢鼠种群数量的增多，直
接导致当地林木、草场被毁。在一定地区内，不同的生物种群之间
存在紧密的联系。
什么是群落
想一想
湖泊里生活着绿藻、水蚤、草鱼等多种多样的生物。生活在同一地区的不
同种群是孤立的吗？还是直接或间接地联系在一起的呢？
活
动
观察稻田里的生物
稻田
土壤中的细菌
泥鳅
水稻及杂草
青蛙
稻绿蝽
图6.5
稻田群落中的生物
169
6
生
物
及
其
家
园
稻田里生活着多种生物，如水稻、杂草等植物，稻绿蝽、青蛙、泥鳅等动
物，还有细菌、真菌等微生物。
分析与思考
1. 稻田里的所有生物共同组成了一个种群，你同意这种说法吗？说出你的依据。
2. 稻田里的各个生物种群之间是相互依赖、相互联系的，这体现在哪些
方面？
在一定的区域内，不同种群间相互影响、相互制约，有规律地组合在
一起，构成群落（community）。群落内包括各种植物、动物和微生物。
如果群落内某一种群的数量发生变化，常常会引起整个群落的变化。
由于环境和生物种类的多样性，群落中生物之间除捕食关系外，还存在着
各种各样的关系，如竞争、寄生、共生等。
寄生生物依赖被
寄生生物，对被寄生
生物造成危害。
豆科植物为根瘤菌
提供了生活的场所及水
和无机盐。
根瘤细胞中的根瘤菌
能将空气中的氮气转变成
豆科植物所需要的氮肥。
根瘤菌
图6.6
争夺食物的鬣狗和秃鹫
图6.8
生物之间的关系
图6.7
寄生在大豆上的菟丝子
生活在同一区域的两个
种群如果利用相同的资源，
就形成竞争关系。
共生的生物互惠
互利，彼此依赖。
6
生
物
及
其
家
园
170
群落的类型
想一想
地球上不同地域生物群落的特征与气候等环境因素有没有关系？
读
图
读图6.9 —图6.17，思考并讨论下列问题。
图6.9
热带雨林生物群落
图6.10
稀树草原生物群落
图6.11
荒漠生物群落
图6.12
冻原生物群落
171
6
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物
及
其
家
园
图6.13
温带草原生物群落
图6.14
温带落叶林生物群落
图6.15
寒带针叶林生物群落
图6.16
淡水生物群落
图6.17
海洋生物群落
1. 影响不同地域群落类型的因素有哪些？
2. 不同类型的群落中，主要生物有哪些？
在地球气候、光照等环境因素的影响下，不同种类的生物生活在一
起，在大陆上的不同地区形成了热带雨林、稀树草原、荒漠、冻原、温带
草原、温带落叶林、寒带针叶林等大陆生物群落。在水域中形成了淡水生
物群落和海洋生物群落。
6
生
物
及
其
家
园
172
跨学科实践活动
举办“人类活动影响群落”摄影作品展览
“离离原上草，一岁一枯荣。野火烧不尽，春风吹又生。远芳侵
古道，晴翠接荒城。又送王孙去，萋萋满别情。”唐代诗人白居易的
诗中反映出生物群落可以随着时间变化发生演替。而一些人类活动，
如乱砍滥伐、过度放牧、污水排放等也可能影响生物群落演替。
请通过查阅当地县志、参观博物馆、查阅网络资料等途径，搜集
你所在地区与人类活动有关的群落演替的图片、视频等资料，举办一
次主题为“人类活动影响群落”的摄影作品展览。
173
6
生
物
及
其
家
园
6.3 生态系统和生物圈
每种生物都离不开它们的生活环境，生物与环境保持着十分密
切的关系。地球，这一生物的共同家园，因多种多样的生物共生共
存，焕发着盎然生机。
生态系统的构成
想一想
生物群落能离开非生物环境独立存在吗？群落与非生物环境有什么关系？
读
图
非生物因素
消费者
生产者
消费者
生产者
分解者
非生物因素
图6.18
生态系统
读图6.18，思考并讨论下列
问题。
1. 图中的生物分别栖息在什么
地方？
2. 选取1 ~ 2 种生物，分析它
们的生活与哪些环境因素有关。
3. 如果干旱导致河流断流或
干涸，致使某种生物的生活环境
发生改变，会对这种生物产生什
么影响？
任何生物都在一定的环境中生
活，并与周围环境中的各种因素发
6
生
物
及
其
家
园
174
生各种各样的联系。植物离不开阳光，鱼儿离不开水。群落中的每种生物都受
着非生物环境因素（如阳光、土壤、温度、水等）的影响。群落与非生物环境
密不可分，共同构成了生态系统。
由生物群落和它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫作生态系
统（ecosystem）。生态系统一般有四种基本组成部分，即非生物部分、生
产者、消费者和分解者。
绿色植物是主要的生产者，它们利用光能制造有机物并储存能量；直
接或间接依靠生产者获得食物与能量的生物是消费者；能把动植物遗体和
动物的排泄物等分解成无机物的生物是分解者。
由于生物的生存环境不同，形成了许多大小不同的生态系统。小到池塘、
花园，大到海洋、森林，都各自构成生态系统。地球上的全部生物与其环境的
总和，构成地球上最大的生态系统——生物圈。
食物链和食物网
想一想
森林中生活着很多动物，你知道它们都吃些什么吗？它们之间构成了怎样
的捕食关系？
活
动
模拟森林群落食物网
1. 全班学生分成11 个小组，每组选取图6.19 中的一种生物。
2. 各组查阅资料，确定本组生物的名称及其主要食物。
3. 各组将本组生物的名称做成卡片，贴在黑板上，并向其他同学讲解其食
175
6
生
物
及
其
家
园
物来源。
4. 每个小组的名称卡片都贴好后，全班同学一起用带箭头的直线将所有组
的名称卡片按捕食关系连接起来（箭头的方向指向捕食者）。
树枝
树叶
种子
果实
图6.19
森林群落中的各种生物
分析与思考
1. 每种生物是不是只捕食一种生物或只被一种生物捕食？
2. 从图6.19 中选取一种动物，分析它生活所需要的营养物质和能量是从哪
里获得的，这些物质和能量最后又到哪里去了。
在群落中，一种生物往往既是捕食者又是被捕食者。生物之间由于吃
与被吃的关系而形成的联系叫作食物链（food chain）。一个群落中往往
有很多条食物链，它们彼此交错连接，形成了食物网（food web）。
生态系统的相对稳定
想一想
群落中存在着各种相互联系的种群，当一个种群受到某种因素影响的时候，
同一群落中的其他种群会受到影响吗？生态系统能保持稳定吗？
6
生
物
及
其
家
园
176
读
图
读图6.20，思考并讨论下列问题。
图6.20
草原生态系统
1. 如果雨水充足，草原上的草生长茂盛，那么草原上其他生物的数量会发
生什么变化？
2. 如果某种原因使草原上兔子的数量下降，其他生物的数量又会发生什么
变化？草原上生物的种类是否会发生变化？
生态系统中存在着各种生物，各种生物的数量虽然在不断地变化，但
生态系统具有一定的自我调节能力，使得生态系统中各种生物的种类和数
量处于相对稳定的状态。
生态系统的自我调节能力是有一定限度的。当外来干扰因素（如自然
灾害、人类的活动、外来物种的入侵等）超过这个限度时，生态系统就会
遭到破坏，进而酿成生态危机。
177
6
生
物
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其
家
园
讨
论
1. 哪些因素会影响生态系统的稳定性？你所在地区有没有影响生态系统稳
定性的事件发生？
2. 为什么说人类对生态系统的稳定性影响最大？
阅读材料
农药与生物
在20 世纪中期，DDT（滴滴涕）是一种被广泛使用的杀虫剂。它能够
有效地消灭森林害虫、棉花害虫、蔬菜害虫，还能够有效地消灭蚊、蝇、蚤
等害虫，在农业、林业和人体健康方面都起了重要的作用。然而，随着人们
对DDT 的大量使用，它对生态环境乃至人类的负面影响日益显露出来。喷
洒的DDT 大量进入土壤和空气中，并且随雨水汇入江河、湖泊和海洋。由
于这种杀虫剂在自然界中短时间内难以分解，经“浮游生物→鱼→鸟、
兽、人”这一食物链层层富集，对生物造成了极大危害。处在食物链顶端的
消费者鸟、兽、人体内积累的DDT 浓度几乎为海水中的1 000 万倍。DDT
使小鸟的卵壳变软变薄，使鸟卵极易被压碎而孵不出小鸟，导致许多鸟类处
于灭绝的边缘。DDT还使人类产生许多疾病，如癌症、不孕、胎儿畸形等。
生物圈是我们共同的家园
想一想
人类的许多活动正干扰和破坏着生态平衡，如乱砍滥伐、过度放牧，致使
森林草场被毁，土地沙化；现代工业带来严重的“三废”污染；都市化及交通
运输的发展，使生态环境进一步恶化等。长此以往，地球会不会变得不适于人
类居住呢？除地球以外，还有没有适合生物生存的其他星球？
6
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活
动
模拟建造生态系统
阅读下面的资料。
分析与思考
1. 科学家们可能因为什么原因提前撤出“生物圈2 号”？
2. “生物圈2 号”实验有什么意义？在现有条件下，人类能模拟出一个类
似地球、可供人类生存的生态环境吗？
阳光是所有生态系统共有的。大气的环流、水的流动等把大大小小
的生态系统连成了一个统一的整体——生物圈（biosphere）。生物圈
是我们共同且唯一的家园。
生物圈2 号
图6.21
生物圈2 号
20 世纪80 年代，为试验
人类离开地球能否生存，美国
在亚利桑那州的沙漠中建造了
一个实验基地，称为“生物圈
2 号”。
1991 年9 月，8 名科学家
进入生物圈2 号，开始为期两
年的实验。他们在那里一边从
事科学研究，一边养鸡养鸭，耕种收获，过着完全自给自足的生
活。他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。
然而，一年多后，由于种种原因，科学家们提前撤出了生物
圈2 号。
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6
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园
跨学科实践活动
设计并制作家庭智能生态鱼缸
在自然界中，不论是森林、草原还是湖泊，都是由动物、植物、
微生物等生物成分和光、水、土壤、空气、温度等非生物成分所组
成，各成分相互联系、相互制约形成一个系统。围绕如何保持鱼缸的
生态平衡这一问题，同学们通过小组合作，结合生态鱼缸这一部分的
学习，选择合适的材料设计并制作一个家庭智能生态鱼缸，使其在家
人外出时能够自动调节，并通过测试来评价其效果，保持鱼缸内的生
态平衡。
1. 调查需求，明确问题
各小组通过观察市场售卖的鱼缸以及收集相关工作人员对家庭智
能生态鱼缸的想法和意见，讨论并总结家庭智能生态鱼缸的实际需求，
形成一个需求调查总结记录表，可以结合鱼缸类型、系统组件以及相
关人员的专业角度，收集需求和主要意见。
2. 综合思考，设计制作
生态鱼缸指在隔绝物质交换的空间内，依据生态学原理，将生
态系统具有的基本成分进行组织而构建的闭式人工微型生态系统。
各小组利用网络信息资源，搜集智能生态鱼缸案例，学习智能生态
鱼缸的设计原理，如用温度传感器检测水温，用电机驱动存食桶定
时喂食。
明确了智能生态鱼缸整体设计原理后，各小组考虑生态鱼缸的基
本成分、智能化程度等需求，讨论生态鱼缸的具体设施布局与相应的
功能，绘制智能生态鱼缸设计图。
根据设计图，选择合适的材料制作模型。制作模型时，应该在材
料选择、结构搭建等方面充分思考，尽量争取还原现实情况。
6
生
物
及
其
家
园
180
3. 评价优化，交流展示
利用制作完成的模型和其他设备工具展开测试评价，模拟智能生
态鱼缸的实际效果。各小组记录测试指标、过程、结果与分析、优化
措施等方面的数据，完成测试记录表，根据评价结果进一步修改完善
模型。
拓展思考
智能生态鱼缸的材质、大小、形状如何确定？要选取哪些生物种
类，数量分别是多少？如何实现自动控温、自动喂食、自动排水和出
水等？
影响生态系统平衡的因素有哪些？
从材料选择、智能化程度以及能否较长时间内维持稳定的角度考
虑，你制作的智能生态鱼缸还有哪些可以改进的地方？
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6
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及
其
家
园
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 某一公园里的所有植物构成了一个种群。
（
）
2. 稻田群落只含水稻、杂草、青蛙、蚯蚓等动植物种群。
（
）
3. 生态系统是由生产者、消费者、分解者及无机环境构成的。
（
）
二、选择题
1. 下列关于种群数量特征的叙述不正确的是（
）。
A. 种群密度是种群最基本的数量特征，不能反映种群的数量变化趋势
B. 处于稳定状态的生态系统中各生物的种群密度不会发生变化
C. 年龄结构和性别比例会影响种群密度的变化
D. 出生率和死亡率、迁入率和迁出率是种群密度变化的直接影响因素
2. 组成群落的各种生物种群不是任意地拼凑在一起的，而是有规律地组合在一起的。
下列相关描述不正确的是（
）。
A. 群落中某一种群的数量发生较大变化，其他种群的数量随之也会发生较大变化
B. 群落形成垂直结构有利于提高群落利用环境资源的能力
C. 捕食、竞争、互利共生和寄生等种间关系不一定都会出现在同一群落内
D. 种群的数量变化、群落的结构和演替都会受环境条件的影响
科学思考
图6.22
渡渡鸟
1. 生命系统是一个开放的系统。生命系统和非生物
环境有着紧密的联系，不可分割。你知道哪些这样的实
例呢？
2. 建设一条新公路会对公路周围的生态系统产生怎
样的影响？
3. 非洲的岛国毛里求斯曾有两种特有的生物——
渡渡鸟和大颅榄树。渡渡鸟是一种不会飞的鸟，身体大，
行动迟缓。大颅榄树是一种珍贵的树木，树干挺拔，木质
坚硬，木纹很细。渡渡鸟喜欢在大颅榄树林中生活，在渡
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物
及
其
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园
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渡鸟生活的地方，大颅榄树总是绿林繁茂、幼苗茁壮。16 世纪，欧洲人来到毛里求斯，很快
就将渡渡鸟捕杀殆尽。奇怪的是，渡渡鸟灭绝以后，大颅榄树也日渐稀少，似乎患上了“不
育症”。生态学家通过研究发现，渡渡鸟以大颅榄树的果实为食，而大颅榄树的果实只有经
过鸟类的消化以后，其种子才能发芽。
从上述材料中，你可以得出什么结论？
探究·实践
1. 调查学校及其周围的污染源。
由3 ~ 5 人组成一个小组，调查学校及其周围1 km
2 内的污染源。
学校内的污染源：
。
学校周围的污染源：
。
讨论上述污染源对学校师生和校园内生物的影响。
2. 观察一个生态系统。
（1）把家里的铁丝衣架折成一个正方形的框。到野外找一个地方，将正方形框放在地
上。正方形框围住的区域就是你要观察的环境。
（2）将你所观察到的事物一一列举出来，并记录它们是生物还是非生物。
（3）与同学们交流记录清单，比较你们所观察到的每一个环境。
（4）在你观察的环境里选择一种生物，和同学们讨论该环境中的哪些因素影响这一生
物的生存。
（5）描述你观察到的环境。
科学家除了通过观察来收集资料，他们还学习他人收集的资料。从同学们收集的资料
中，你学到了关于生态系统的哪些知识？
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及
其
家
园
本章要点
相互作用
与非生物环境构成
基本组
成部分
自
我
调
节
能
力
食
物
链
与
食
物
网
非
生
物
部
分
生
产
者
消
费
者
分
解
者
具有
营养结构
热
带
雨
林
生
物
群
落
稀
树
草
原
生
物
群
落
淡
水
生
物
群
落
海
洋
生
物
群
落
包
括
大陆生物群落
水域生物群落
包括
温
带
落
叶
林
生
物
群
落
寒
带
针
叶
林
生
物
群
落
知识结构
包括
荒
漠
生
物
群
落
冻
原
生
物
群
落
温
带
草
原
生
物
群
落
种群
群落
生态系统
1. 在一定的地域内，同一物种生物个体的总和构成了该物种的一个
种群。
2. 在一定空间和一定时间内存在并相互作用着的种群的组合称为群落。
3. 在大陆上的不同地区形成了热带雨林、稀树草原、荒漠、冻原、温带草
原、温带落叶林、寒带针叶林等大陆生物群落。在水域中形成了淡水生物群落
和海洋生物群落。
4. 生物群落及无机环境相互作用构成了生态系统。生态系统由非生物部
分、生产者、消费者和分解者组成。
5. 生态系统中的生物由于捕食关系形成一条条食物链，各食物链彼此交错
连接形成食物网。
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园
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6. 生态系统具有相对稳定性，外来因素的过度干扰会破坏生态系统的稳定
性，造成生态危机。
7.
生物圈是地球上最大的生态系统，它是人类与其他生物共同且唯一的
家园，保护生物圈是我们义不容辞的责任。
本章核心素养
1. 说出种群的概念与数量特征，描述种群的动态变化，初步形成稳态与平
衡观。
2. 解释某个种群的变化对群落内其他种群产生的影响，提高推理和综合分
析的思维能力。
3. 描述生态系统的构成，判断不同类型的生态系统，初步形成系统观并分
析生产生活中的一些简单问题。
4. 运用观察法、样方法等探究方法展开实践，认识所处的生态系统，关注
生物圈的保护，树立环境保护意识。
5. 综合细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈
等相关知识，说出生命系统构成层次的内在规律。
附录
汉英词汇对照
1. 构成物质的微粒
分子
molecule
原子
atom
原子核
atomic nucleus
电子
electron
质子
proton
中子
neutron
离子
ion
相对原子质量
relative atomic mass
元素
element
化学式
chemical formula
化合价
valence
相对分子质量
molecular weight
同位素
isotope
2. 物质的分类
单质
elementary substance
化合物
compound
有机化合物
organic compound
无机化合物
inorganic compound
混合物
mixture
纯净物
pure substance
溶液
solution
溶剂
solvent
溶质
solute
溶解度
solubility
沉淀
precipitation
吸附
adsorption
过滤
filtration
蒸发
evaporation
结晶
crystallization
蒸馏
distillation
纸层析
paper chromatography
3. 地球的结构与运动
火山喷发
volcanic eruption
地震
earthquake
地震仪
seismograph
地壳
earth’s crust
地幔
earth’s mantle
地核
earth’s core
地壳运动
crustal movement
岩石
rock
岩浆岩
magmatic rock
沉积岩
sedimentary rock
变质岩
metamorphic rock
泥石流
debris flow
4. 生物体的结构层次
细胞
cell
细胞膜
cell membrane
细胞质
cytoplasm
细胞核
nucleus
细胞壁
cell wall
液泡
vacuole
细胞液
cell sap
叶绿体
chloroplast
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186
细胞分裂
cell division
细胞分化
cell differentiation
组织
tissue
器官
organ
根
root
茎
stem
叶
leaf
花
flower
雄蕊
stamen
花粉
pollen
雌蕊
pistil
胚珠
ovule
果实
fruit
种子
seed
系统
system
肺泡
pulmonary alveoli
血管
blood vessel
动脉
artery
静脉
vein
毛细血管
capillary
心脏
heart
血液
blood
血细胞
blood cell
血浆
blood plasma
肾脏
kidney
肾单位
nephron
外分泌腺
exocrine gland
内分泌腺
endocrine gland
激素
hormone
脑
brain
脊髓
spinal cord
神经
nerve
中枢神经系统
central nervous
system
周围神经系统
peripheral nervous
system
5. 生物家族
种
species
界
kingdom
门
phylum
纲
class
目
order
科
family
属
genus
脊椎动物
vertebrate
无脊椎动物
invertebrate
检索表
key
6. 生物及其家园
种群
population
群落
community
生态系统
ecosystem
生物圈
biosphere
食物链
food chain
食物网
food web
后记
KEXUE
科
学
《义务教育教科书
科学》（七～九年级）由华中师范大学崔鸿教授团队
依据《义务教育科学课程标准（2022 年版）》编写。
朱家华老师帮助审核完善了生物学相关内容。杨杰老师提供了项目实践
活动的设计案例。
在本套教科书修订完善的过程中，多位教育教研专家、学科领域专家、
一线教师提出了宝贵的修改意见，对提高教科书的编写质量及教学适切性
起到了重要作用。我们无法一一列出他们的名字，在此一并表示最诚挚的谢
意。感谢所有对本套教科书的编写、出版提供过帮助与支持的同仁和社会各
界朋友。
我们真诚地希望广大教师、学生及家长在使用本套教科书的过程中提出
宝贵意见，共同致力于提升教科书质量，更好地服务于教育教学工作。
联系方式
电
话：027-85606403
电子邮箱：whcbszbs@163.com
编
者