最新武汉版8年级科学课本•下册_26秋新教材初中课本合集，各科目同步电子版一站配齐_全部版本•初中科学电子课本_武汉版•初中科学电子课本

KEXUE
科
学
主
编：崔
鸿
本册主编：乔翠兰
编写人员：（以姓氏笔画为序）
李
娟
张秀红
张银惠
张
锋
赵
博
姜大华
谢
群
潘
尖
KEXUE
科
学
前言
亲爱的同学们：
夜幕降临，遥远的天际繁星点点，勾起我们无限的遐想；斜挂在天空的
月亮，有时似银盘，有时似扁舟，承载着多少美丽的传说；浩瀚无垠的宇宙，
又激发了我们多少探索的渴望……
莺歌燕语，知了声声，这些大自然的声音是如何传播到耳中的？蓝天白
云，绿水青山，世界为何如此色彩斑斓？灯火辉煌，机器轰鸣，电是怎样输
送到千家万户的？鹰击长空，鱼翔浅底，它们是如何飞翔和游动的？花开花
落，春华秋实，世间万物为何如此生生不息？
这学期，我们将一起寻找这些问题的答案。
其实，我们每天都在像科学家一样思考。当我们遇到一个问题，去寻找
各种可能的答案时，就是在进行科学探究，它推动着科学的前行。
牛顿说：“真理的大海，让未发现的一切事物躺卧在我的眼前，任我去
探寻。”希望大家带着大胆的科学想象，点燃探求新事物的热情，在科学的
海洋中尽情遨游！
第
三
单
元
物
质
的
运
动
规
律
声与光
1.1
耳与听得见的声
1.2
听不见的声
1.3
光的反射
1.4
光的折射
机械运动中的能量转化
2.1
机械能
2.2
功与功率
2.3
简单机械
2.4
机械效率
微粒的运动与压力
3.1
物质三态的粒子模型
3.2
压力与压强
3.3
气体的压强
3.4
液体的压强
3.5
流体的压强与流速
运动的电荷
4.1
电荷与电流
4.2
电压与电阻
4.3
电流与电压、电阻的关系
4.4
电能和电功率
4.5
家庭用电
3
17
22
31
44
50
64
55
71
74
79
76
目录
89
95
103
110
116
1
81
第
四
单
元
生
物
的
运
动
规
律
生物的繁殖与发育
5.1
细菌、真菌和病毒的繁殖
5.2
植物的有性生殖与发育
5.3
植物的营养繁殖
5.4
动物的繁殖方式与发育
生物体内物质和能量的转化
6.1
水和无机盐的吸收和利用
6.2
有机物的制造——光合作用
6.3
食物的消化与吸收
6.4
有机物的分解利用
6.5
物质的运输
6.6
废物的排出
附录
汉英词汇对照
2
133
159
143
152
209
201
172
178
181
186
194
第三单元
斗转星移、季节更替、动物行为、化学变化……我们周
围的世界时时刻刻都在不停地运动着。我们如何认识这个不
停运动、变化的世界？这些运动遵循着怎样的规律？各种各
样的运动之间又有着怎样的联系？
声与光
当我们在剧院欣赏古筝名曲《高山流水》时，婉转悠扬的
乐声使我们仿佛置身于波光粼粼的小溪、飞流直下的瀑布、巍
峨挺拔的高山、连绵起伏的山峦；舞台上的灯光五光十色，忽
明忽暗，变幻多端，瞬间将我们带入令人愉悦的光影世界。
古筝的声音是怎样产生和传播的？我们是如何看见舞台上
的人和物的？舞台上的光是如何传播的？
3
1
声
与
光
1.1 耳与听得见的声
校园里同学们琅琅的读书声，枝头上鸟儿欢快的鸣叫声，江面
上轮船悠长的汽笛声……我们从呱呱坠地的那一刻起，就通过耳朵
与声音打交道。声音让我们获取信息，相互沟通。
波和振动
想一想
图1.1
水波
下雨了，雨滴落在湖
面，泛起一层层涟漪，水
波由中心向外传播。
向平静的湖水中扔一颗石子，
湖面上会荡起一圈圈波纹。石子是
怎样使湖面产生水波的？水波是怎
样传播开来的？
实
验
制造和观察水波
材料与仪器
水槽，水，筷子，泡沫塑料颗粒。
步骤
1. 在水槽里装入约4 cm 深的水。
2. 取一根筷子，快速而有节奏地点击水面，观察水面发生的变化。
3. 将几个泡沫塑料颗粒放在水中，观察颗粒在水波中的运动状况。
4. 记录实验中观察到的现象。
1
声
与
光
4
分析与思考
1. 各个泡沫塑料颗粒的运动有什么差别？有什么共同之处？
2. 用示意图表示水波的运动状况。
在上述实验中，泡沫塑料颗粒并没有随着水波的传播向远处运
动，它们只是在原来的位置附近做往复运动，这就是我们常说的振
动（vibration）。
图1.2
发声物体在振动
响尾蛇晃动尾巴，尾部空腔内的
空气振动，发出“嘎啦嘎啦”的声音。
演奏者敲击琴弦，琴弦振动，
发出“叮叮咚咚”的声音。
发声物体在振动的现象在我们的身边广泛存在。大量的观察分析表
明，发声的物体都在振动。
声音传播的途径
想一想
涟漪沿着水面传播，地震引起的振动在地壳中传播，那么声音靠什么来传
播呢？
5
1
声
与
光
实
验
真空铃实验
材料与仪器
玻璃钟罩，电铃，真空泵，电源。
步骤
1. 如图1.3 所示，将电铃放置于玻璃钟罩内，闭合电铃开关。
2. 开动真空泵，将空气从玻璃钟罩中逐渐抽出，注意听电铃声音的变
化。再让空气逐渐进入玻璃钟罩中，注意听电铃声音的变化。
分析与思考
通过上面的实验，你认为铃声是靠什么传播的？
实验推理表明，声音不能在真空中传播，声音的传播需要物质作为媒
介，如空气，我们把这样的物质称为介质（medium）。气体、液体和固体
都可以作为声音传播的介质。
振动通过介质向四周传播便形成了波（wave），振动在介质中传播，
便形成了声波。在声波传播的过程中，介质的振动会逐渐减弱。声波传播
遇到不同介质时，部分声波继续传播，部分声波会在交界面上被反射。
图1.3
真空铃实验装置
观察电铃，它
还在振动吗？
实验与推理
在物理研究中，有许多概念、规
律、结论是建立在物理实验的基础上
的。但是也有不少理想实验，由于实
际条件的限制难以实现，于是需要在
大量可靠的相关实验事实的基础上，
通过科学推理，得出理想实验的结
论，这种方法就是实验推理法。
1
声
与
光
6
图1.4
固体和液体传声
游泳时，你在水中能
否听到外面的声音？声音
能在液体中传播吗？
拿一根金属棒，一端抵住
运行的机械钟，另一端贴在耳
边，你能听到什么样的声音？
将耳朵紧贴着桌面，
用手轻轻敲击桌面，你能
听到什么样的声音？
小资料
一般来说，声音在固体中和液体中要比在气体中的传播速度快，声音在介
质中的传播速度也随介质温度的不同而有所不同。
表1.1
声音在一些介质中的传播速度
介质
传播速度/（m·s
1）
介质
传播速度/（m·s
1）
空气（15 ℃）
340
钢（15 ℃）
5 000
空气（25 ℃）
346
玻璃（25 ℃）
4 540
蒸馏水（25 ℃）
1 497
海水（25 ℃）
1 531
发
声
想一想
剧院里，在乐队的伴奏下，女高音歌唱家正在动情歌唱……你知道她的声
音是怎样产生的吗？
7
1
声
与
光
活
动
体会发声
说话或唱歌时，用手去摸喉的两侧，体会发声的过程。
声带
气管
会厌
不发声时，声带
向喉的两侧分开
发声时，两条声带闭合，
只能让很少的气流通过
图1.6
声音在空气中传播
图1.5
喉的结构和发声原理示意图
人的发声器官是声带。当气流通过喉时，声带振动，就产生了声音。
人发声时，声带的振动使周围的空气疏密相间，这情形与拉伸和压缩轻质
弹簧类似（如图1.7 所示）。
图1.7
轻质弹簧的拉伸和压缩
声带的振动将四周的空气“拉伸”和“压缩”，形成一系列的疏部和
密部向四周传播，便形成了声波。当声波传到声音的接收器——耳朵，我
们便通过耳朵听到了声音。
1
声
与
光
8
听
觉
想一想
四周静悄悄的，你还在沉睡中，“丁零零……”闹钟突然响了，你马上就
被惊醒。你是怎样听到闹钟的声音的？
活
动
观察人耳的结构，调查耳机的使用情况
1. 耳郭
2. 外耳道
3. 鼓膜
4. 前庭
5. 咽鼓管
6. 耳蜗
7. 半规管
8. 听小骨
1
2
3
8
5
4
7
6
中耳
外耳
内耳
图1.8
人耳的结构示意图
1. 两人一组，互相观察
对方的耳朵，了解人耳的外
部结构。
2. 观察人耳的结构示意
图（图1.8），认识人耳的内
部结构。
3. 找身边的同学，调查
他们使用耳机的情况。可以
从使用耳机的目的、佩戴耳机的方式、使用耳机的频率、每次连续使用耳机的
时间、耳机的音量等方面进行调查。
分析与思考
1. 为什么我们的耳郭较宽大而外耳道较狭窄？
2. 鼓膜在人耳中起什么作用？为什么不能用尖锐的器物掏耳朵？
3. 不正确地使用耳机会给我们的听力带来什么样的损害？我们应该如何正
确地使用耳机？
4. 有哪些不好的习惯会伤害我们的耳朵？我们应该如何保护听力？
9
1
声
与
光
人耳分为三个部分：外耳、中耳和内耳。外耳包括耳郭与外耳道：耳
郭较宽大，使外耳能聚集更多的声波；外耳道较狭窄，有利于声波的传
递。声波沿着外耳道到达鼓膜，使其振动起来，再经过其他结构和组织传
导，刺激听神经把这种信号传递给大脑，人就产生了听觉。
人耳除了具有听觉作用外，还具有感知平衡作用。内耳的半规管中有能感
受头部位置变动的感受器。这一感受器很敏感的人，在乘车、船或飞机时，易
出现头晕、恶心、呕吐等症状，也就是我们平时所说的晕动症。
阅读材料
耳聋与保护听力
听觉功能减退称为耳聋。耳聋主要有两类：一类是传导性耳聋，这类耳
聋是由于外耳道堵塞或鼓膜、听小骨等受到损伤而引起的；另一类是神经性
耳聋，这类耳聋是由于耳蜗、听觉中枢或与听觉相关的神经受到损伤而引起
的。当人衰老时，耳蜗中的听觉细胞觉察信号的功能会有不同程度的减退，
所以一些老年人会有不同程度的耳聋。
为了保护听力，我们不要把异物放入耳内，因为由此带入的病毒或细菌
可能会损伤复杂的内耳；也不要用尖锐的器物掏耳朵，以免造成鼓膜损伤。
长期处于嘈杂或声音响度很大的环境中，听觉细胞也会受损，造成听力下
降，因此，在这样的环境中工作，我们应该佩戴耳罩来保护听力。
另外，长时间佩戴耳机也会损害听力，我们应该正确使用耳机，如耳机
音量尽量控制在最大音量的60 %以下，连续使用耳机的时间不宜超过60 min。
动物的“耳”
很多无脊椎动物没有“耳”这一器官，但它们可通过触角和毛等感受器
来感受声波，如昆虫。在水生脊椎动物中，鱼类只有内耳，且不和外界相
通，因而鱼的内耳没有听觉作用，但鱼的侧线有听觉作用，是鱼类特有的听
觉器官。蛇只有听骨和内耳，所以蛇听不到通过空气传播的声音，只能靠感
1
声
与
光
10
受地面的振动来“听”声音，“打草惊蛇”就是这个道理。鸟类和哺乳类的
听觉器官最发达。狗、马、兔等哺乳动物的耳郭能够转动以侦测声音的来
源，对声波的聚集功能明显。
响度和音调
想一想
我们四周有着各种各样的声音：有的震耳欲聋，有的微乎其微；有的尖细，
有的低沉。声音为什么会有这么大的差异呢？
实
验
探究乐音的响度与音调
材料与仪器
长约30 cm 的钢尺。
步骤
图1.9
探究乐音的响度与音调示意图
1. 如图1.9 所示，将钢尺的一端伸出
桌面约15 cm，另一端紧压在桌面上。
2. 用手拨动钢尺伸出桌面的一端，
先轻轻地拨，听声音的强弱程度，再用
力地拨，听声音的强弱有什么变化。
3. 观察钢尺振动的快慢并注意声音
的高低变化。
4. 改变钢尺伸出桌面的长度，重复上面的实验。
5. 将观察的结果记入表1.2 中。
11
1
声
与
光
表1.2
探究乐音的响度与音调实验记录
钢尺伸出桌面
的长度/ cm
拨尺的用力程度
（重/轻）
钢尺振动的快慢
（快/慢）
发声效果
（尖细/低沉）
声音的强弱
（强/弱）
分析与思考
1. 我们听到的声音的强弱与什么因素有关？
2. 有的声音听起来尖细，有的声音听起来低沉，这与什么因素有关？
乐音是发声体做规则振动时发出的声音。
响度（loudness）是声音的强弱。发声体振动的幅度越大，响度越大；
振动的幅度越小，响度越小。
轻声讲话时不需要很大的力气，而大声喊叫时需要较大的力气，并且
要张大嘴巴使更多的能量释放出来。发声体振动的幅度决定了声波的能量
大小。同一发声体，振幅越大，声波的能量越大，声音的响度越大。
音调（pitch）是声音的高低，由发声体振动的快慢决定，发声体振动越
快，音调就越高。物体在1 s 内振动的次数称为频率（frequency），频率的
单位是赫兹（Hz）。发声体振动越快，频率越高。音调与发声体振动的频率
有关：频率越低，音调越低；频率越高，音调越高。
小资料
青春期生理发育会影响声带。一般而言，青春期后，女孩喉腔狭小，声
带短而窄、较薄、振动频率高，所以音调较高，显得尖细；男孩喉腔较大，
声带长而宽、较厚、振动频率低，所以音调较低，显得低沉。
一般，人发出的声音频率大约为85 ~ 1 100 Hz。男低音歌唱家可以低到
65 Hz，而女高音歌唱家可以高到1 180 Hz。
1
声
与
光
12
音
色
想一想
图1.10
不同的乐器
你能分辨出古筝、二胡、黑
管、圆号等乐器发出的声音吗？对于
熟悉的人，我们为什么能凭声辨人？
活
动
演奏不同的乐器
1. 几位同学用不同的乐器单独演奏同一首乐曲，其他同学仔细聆听这些
乐器的声音。
2. 几位同学用几种乐器同时演奏一首乐曲，其他同学分辨各种乐器的声音。
分析与思考
1. 这些乐器发出的声音分别有什么特点？
2. 合奏的时候，你是怎样分辨出各种乐器发出的声音的？
3. 观察乐器，讨论为什么这些乐器会发出不同的声音。
音色（tone quality）也称音质或音品，它反映了物体发出的声音所特
有的品质。发声体的材质、形状、发声方法等都能影响音色。不同发声体
的音色不同。
响度、音调和音色称为乐音的三要素。
13
1
声
与
光
噪
声
想一想
图1.11
轻轨隔音墙
在城市道路的两旁，常修建隔音墙和隔音带
来防止噪声。这种方法所依据的原理是什么？
读
图
读图1.12，思考下列问题。
图1.12
不同声音的波形示意图
1. 不同声音的波形是否有规律？
2. 不同声音波形的不同特点说明了什么？
声音可以分为乐音和噪声（noise）。从发声体的振动来看，乐音与噪
声是不同的，乐音是由发声体规则振动产生的，而噪声是由发声体无规则
振动产生的。从环境保护的角度看，凡是妨碍人们生活、学习和工作的声
音，都属于噪声。乐音悦耳动听，使人愉悦；噪声嘈杂刺耳，令人烦躁。
即使是乐音，响度太大也会产生危害。声音的强弱也是认定噪声的重要指
标。声音的强弱用分贝（dB）来表示，0 dB并不是表示没有声音，而是表示人
的听力下限，即人刚刚能听到的微弱的声音。
1
声
与
光
14
表1.3
一些声音的强弱
约10
声音
强弱/ dB
声音
强弱/ dB
风吹树叶的“沙沙”声
马路上嘈杂的声音
约90
轻声耳语
约20
电锯工作时的声音
约110
一般说话
约60
喷气式飞机起飞时的声音
约140
噪声已经成为当今社会的一大公害。噪声使我们感到不舒服，长期在噪声
的环境中工作、生活还会损害我们的健康。
90 dB 以上的声音会损害人的听力，引起神经衰弱、血压升高、头痛等症
状，导致身体机能紊乱。140 dB 以上的声音会对人耳造成永久性损害。
控制噪声一般可以采取三种途径：防止噪声产生、阻断噪声的传播和
防止噪声进入耳朵。例如，摩托车上消声器的作用是防止噪声产生，轻轨
隔音墙的作用是阻断噪声的传播，而工人、炮兵所用的防噪声耳塞的作用
则是防止噪声进入耳朵。
小资料
表1.4
环境噪声限值
地区
白天限值/ dB
夜间限值/ dB
康复疗养区
50
40
居民区、文教区
55
45
居住、商业、工业混杂区
60
50
工业区
65
55
15
1
声
与
光
阅读材料
编
钟
图1.13
编钟
编钟是我国历史悠久的打
击乐器之一，它将大小不同的
乐钟依音调高低次序编组，悬
挂在钟架上，故称编钟。
商代，编钟多为3 件一
套，到西周中晚期增至8 件一
套，春秋末至战国以9 件一套
为多。湖北随县（今随州市）
1978 年出土的曾侯乙编钟是迄今所见规模最大的编钟，总重超过2 500 kg，
钟架长7.48 m、高2.65 m，由64 件钟和1 件
组成，分3 层8 组悬挂，上
层挂钮钟，中、下层挂甬钟。曾侯乙编钟真实反映了我国古代春秋战国时期
高度发展的音乐文化。
跨学科实践活动
制作并观察绳波
1. 取一根较长的软绳，用一条红色丝带在绳子的中间做上标记。
2. 用手握住绳子的一端，拉平后快速地上下抖动一次，观察绳子
的运动情况（如图1.14 所示）。
拓展思考
连续、快速地上下抖动绳子，能否观察到一列波的传播？
系在绳子上的红丝带怎样运动？
1
声
与
光
16
图1.14
沿绳传播的波
图1.15
水音瓶
制作水音瓶
利用玻璃饮料瓶和水，制作能敲出一组音阶的水音瓶。
1. 取8 只玻璃饮料瓶，分别往各个瓶中装入不同分量的水。
2. 用“吹”或“敲”的方法，奏出8 个各不相同的音（如图1.15
所示）。
3. 仔细校音，使其组成一组音阶。
记录噪声强弱
学校（或社区）附近十字路口一般会安装用于测量噪声强弱的分
贝计。记录它的示数，并提出减少噪声污染的方法和建议。
1. 记录分贝计在不同时间段的示数，找出一天中示数最高的时
间段。
2. 利用你的经验和所学到的知识对记录的数据加以分析，提出减
少噪声污染的方法和建议，并与同学、家人讨论。
17
1
声
与
光
1.2 听不见的声
当地震和风暴即将来临时，会出现鸡犬不宁、老鼠结队出逃等
异常现象，那是因为它们听到了大地和空气传来的声，感知到了危
险的临近。但人的听觉是有一定限度的，频率过高和频率过低的声
都不能引起听觉。一些我们“听不见的声”作用非常大，在生产、
生活中有着广泛的应用。
超声和次声
想一想
有些动物的听觉频率范围很广，它们可以听到我们人类听不到的声。你知
道哪些动物有这种本领？
读
图
读图1.16 — 图1.18，思考下列问题。
图1.18
大象
即使相隔很远，
大象也可以听到同
类发来的信息。
图1.16
海豚
海豚是出名的“弱视”，
但它可以在浩瀚的大海中
准确探测到物体的位置。
图1.17
蝙蝠
蝙蝠的视力很差，
但它能在复杂的环境中
快速飞行，捕食猎物。
1
声
与
光
18
1. 为什么海豚能准确探测到水下物体的位置？
2. 蝙蝠在漆黑的夜里靠什么来探测障碍物和猎物的位置？
3. 为什么大象能和相隔很远的同类互通信息？
人能听到的声音只是声波中的一部分，频率范围大约是20 ~20 000 Hz。
因此，我们将频率低于20 Hz 的声波称为次声波（infrasonic wave），
频率高于20 000 Hz 的声波称为超声波（supersonic wave）。
虽然超声波和次声波不能被我们听到，但有些动物能发出并感受超声波和
次声波，如蝙蝠、海豚、海狮等。蝙蝠通过接收自己发出的超声波的回声，来
探测障碍物和猎物的位置。大象踏击地面产生的次声波能通过大地传到50 km
以外的地方，被其他大象听到。
超声和次声的应用
想一想
医生常用“B 超”（B 型超声诊断仪）为病人检查身体，你知道“B 超”
的工作原理吗？
沿海气象站是怎样获知上千千米外的海上气象情况的？
活
动
了解超声波与次声波
阅读下面的资料。
19
1
声
与
光
资料一
声呐是利用超声波对水下物体进行探测、
定位和识别的方法及所用设备的总称。超声波
遇到障碍物时，会有一部分反射回来而产生回
声，回声被声呐设备接收，通过计算可以确定
目标的位置和形状。
声呐最早用于军事侦察。第一次世界大战
期间，法国科学家郎之万（Purl Langevin，
1872—1946）发明了声呐，用它来侦察德军的潜艇。现在，声呐也用于
绘制海底地形图和寻找鱼群等。
图1.19
用声呐探测海底
资料二
医学上的“B 超”检查，利用的是超声波
的定向性以及可以被反射等特性。由于人体组
织、器官的密度不同，对超声波的反射和吸收
程度不尽相同，尤其当组织、器官发生病变
时，反射的回声就会发生变化。利用超声波对
人体组织、器官进行扫描后，回声经仪器处
理，即可生成该组织、器官的断面图像（声像
图），医生即可据此进行综合分析，确定病变
的部位和性质。
图1.20 “B 超”检查
资料三
在我们生活的环境中，无论是火山爆发、地震、陨星坠落、大气湍
流、雷暴等自然活动，还是核爆炸、火箭发射等人类活动，都会产生次
声波。次声波也是以声速传播的，可以传得很远，因此，次声波的接收
与分析技术用于现代化的沿海气象站，以获知上千千米外的海上气
象情况，还用于监听和探测海底火山、地震以及核试验等。
1
声
与
光
20
分析与思考
1. 声呐和“B 超”检查分别利用了超声波的什么性质？它们的工作原理分
别是什么？
2. “监听”次声波，可以用来研究和监测地震，其原理是什么？
3. 声呐和次声波接收技术有什么相同点和不同点？
超声波具有很强的定向性，可以沿直线传播，遇到障碍物时会发生反
射和被不同程度地吸收，所以常用于探测和定位。经过长期的研究和实
验，超声波已被广泛地应用于军事、工业和医疗等领域中。
次声波的传播距离很远，常用于气象预报和火山活动、地震的监测。
当次声波作用于人体时，会干扰人体神经系统的正常功能。一定强度的次
声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感觉甚至精神沮丧，更强的次
声波还能致人耳聋、昏厥、神志不清甚至死亡。
小资料
20
20 000
人
85
1 100
15
50 000
狗
452
1 800
60
65 000
猫
760 1 500
1 000
120 000
蝙蝠
10 000
120 000
150
150 000
海豚
7 000
120 000
发声频率/Hz
听觉频率/Hz
图1.21
人和一些动物的发声频率范围和听觉频率范围
21
1
声
与
光
阅读材料
地震与次声波
2008 年5 月12 日14 时28 分04 秒，我国四川省汶川县发生里氏8 级
强烈地震，震中位于汶川县映秀镇（31.1° N，103.4° E）。这是新中国成立以
来破坏性最强、波及范围最大的一次地震，其中以四川、陕西、甘肃三省震
情最为严重。为表达全国各族人民对汶川大地震遇难同胞的深切哀悼，国务
院决定：2008 年5 月19 日至21 日为全国哀悼日，自2009 年起，每年5 月
12 日为全国防灾减灾日。
地震是一个爆发巨大能量的力学过程，地震活动的全过程必然会产生声
波，且主要为次声波。因此震中的人们在地震爆发时能够听到来自地底下的
轰鸣声，震耳欲聋，像千军万马在怒吼，而夹杂其中的强次声波会使人头
晕、恶心、心慌，失去逃生能力。
逝者长眠，生者常思。悲剧提醒我们，科学认识地震、科学防震减灾，
对国家、社会和个人都至关重要。地震时，如果在户外，应该第一时间疏散
到空旷的地方，同时注意避开容易倒塌的建筑及其他高空悬挂物。如果在室
内，则要遵循“震时就近躲避，震后迅速撤离”的避震原则。躲避时要牢记
“伏地、遮挡、手抓牢”的口诀：就近躲在桌子等坚固物体下方，用手或其
他软物保护好头颈部，并牢牢抓住桌腿；若没有坚固家具，则应该迅速贴近
承重墙伏地，并注意避开外墙、窗户、阳台等。
图1.22
汶川地震纪念表盘
1
声
与
光
22
1.3 光的反射
清晨，当太阳从地平线升起，物体的轮廓渐渐清晰；傍晚，太
阳落下，物体慢慢隐入黑暗之中。我们借助太阳、电灯等光源，通
过光的反射看清我们周围的物体。
光的传播
想一想
你知道光是怎样传播的吗？光是否一定沿直线传播？光的传播是否像声的
传播一样需要介质？
图1.24
激光夜景
图1.23
射进树林的阳光
活
动
观察光的传播路径
1. 准备玻璃瓶、激光笔、水、糖。
2. 在暗室中用激光笔分别照射玻璃瓶中的空气和水，观察光在空气和水中
的传播路径。
23
1
声
与
光
3. 将糖加入水中，静置，配制一瓶密度不均匀的糖水。
4. 用激光笔照射糖水，观察光的传播路径。
注意：不要用手电筒或激光
笔照射人或动物的眼睛，强光会
对眼睛造成永久性伤害！
图1.25
激光在空气中的传播
图1.26
激光在水中的传播
图1.27
激光在密度不均匀的
糖水中的传播
分析与思考
1. 观察以上现象，你认为光的传播有什么特点？
2. 你听过《两小儿辩日》的故事吗？你认为日出时的太阳看起来比正午的
太阳大的原因是什么？
在同种均匀介质中，光是沿直线传播的。为了形象地表示光的传播，
人们用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这条直线叫作光线。
地球上的自然光来自太阳。与声不同，光的传播不需要介质。
真空中的光速是宇宙中最快的速度，在物理学中用c表示。1975 年第15 届
国际计量大会规定，真空中光速值为299 792 485 m/s。在通常情况下，真空中
的光速可以取近似值为
c = 3
10
8 m/s = 3
10
5 km/s
在不同的介质中，光速不同。如空气中的光速约为2 997 000 m/s，玻璃中
的光速约为真空中光速的三分之二。
1
声
与
光
24
光的反射
想一想
如果光从空气射向平面镜表面，会发生什么现象？
实
验
研究光的反射规律
材料与仪器
平面镜，白纸板（长方形），激光笔，量角器，铅笔，直尺。
步骤
1. 将平面镜放在水平桌面上，再将白纸板竖立在平面镜上，让一束
激光贴着白纸板表面沿某个角度斜射到平面镜表面，如图1.28 所示。在
白纸板上用铅笔描出入射光线AO、入射点O 和反射光线OB。
2. 在白纸板上作出垂直于镜面的直线ON，用量角器测量入
射角∠AON 与反射角∠NOB 的大小并做记录。
3. 将入射光逆着原来反射光的方向射向平面镜表面，重复上述实
验步骤，记录观察到的现象。
N
O
N
O
A
B
图1.28
研究光的反射规律示意图（一）
图1.29
研究光的反射规律示意图（二）
25
1
声
与
光
分析与思考
1. 如果保持光在平面镜表面入射点的位置不变，增大入射角，那
么反射角会发生什么变化？
2. ∠AON 和∠NOB 的关系如何？
3. 步骤3 发生的现象说明了什么？
4. 如图1.29 所示，将白纸板沿ON 向前或向后折一定的角度，在
白纸板上能否观察到反射光线？此现象说明什么？
光射到两种介质的交界面时，有一部分光返回到原来介质的现象，叫
作光的反射（reflection）。
反射光线、入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分别
位于法线的两侧，反射角等于入射角。
如果将入射光逆着原来反射光的方向射向交界面，反射光将逆着原来
入射光的方向射出，这就是光传播的一个重要性质——光路可逆。
图1.32
观察光路可逆现象
如果我在镜子中
看到了你的眼睛，你也
一定可以在镜子中看到
我的眼睛！
生活中有很多现象可以说明
光路可逆。例如，如果你在一块
平面镜中看到了另一位同学的眼
睛，那么无论这块平面镜多小，
这位同学也一定可以在这块平面
镜中看到你的眼睛。
入射光线
反射角
入射角
法线
反射光线
O
入射点
图1.30
光的反射示意图
图1.31
光路可逆示意图
1
声
与
光
26
平面镜成像
想一想
照镜子时，我们能在镜子中看到另外一个“自己”，这个“自己”就是通
过平面镜所成的像。那么为什么我们能在镜子中看到自己的像呢？这个像是真
实存在的吗？
实
验
探究平面镜成像的特点
材料与仪器
白纸，两支相同的蜡烛，带支架的玻璃板（尽量薄），记号笔，
火柴，刻度尺。
步骤
1. 将白纸对折一下，用记号笔描出对折线，然后将白纸平铺在水
平桌面上。
2. 将玻璃板竖直放在白纸上，让玻璃板的一条边与描出的对折线
重合。
3. 用火柴点燃一支蜡烛，放在玻璃板左侧的白纸上，观察这支蜡
烛通过平面镜在玻璃板右侧成的像。如图1.33 所示。
4. 在玻璃板右侧移动另一支蜡烛，让它与玻璃板左侧蜡烛所成的
像完全重合，分别记下两支蜡烛所在的位置。
5. 移动玻璃板左侧蜡烛的位置几次，重复步骤4。用刻度尺分别
量出物和像到玻璃板的距离，并判断像与物的大小关系，记入表1.5中。
27
1
声
与
光
6. 把每次玻璃板左侧蜡烛所在的位置和其对应的像所在的位置用
直线连接起来，观察这些直线与玻璃板所在的直线之间的关系。
蜡烛
蜡烛
白纸
玻璃板
图1.33
探究平面镜成像的特点实验示意图
表1.5
探究平面镜成像的特点实验记录
实验次数
物到玻璃板的距离
（物距）/cm
像到玻璃板的距离
（像距）/cm
像与物的大小比较
（放大/缩小/等大）
1
2
3
分析与思考
1. 实验中为什么用玻璃板而不用镜子呢？为什么玻璃板要尽量薄呢？
2. 通过上述实验，你认为平面镜成像有哪些特点呢？
如图1.34 所示，平面镜将来自铅笔S 的光反射到我们的眼睛里，我们感觉
光好像来自S' ，S' 就是S 在平面镜中所成的像。
S′
S
O3
O4
N3
N4
B 4
B 3
图1.35
平面镜中的像是虚像
图1.34
铅笔在镜子中的成像示意图
S
S′
O1
O2
N1
N2
B 1
B 2
1
声
与
光
28
物体发出的光由平面镜反射后进入人眼，在视觉上，人眼顺着这些反
射光线的反向延长线看到了这些线的交点，即我们在平面镜中看到的像，
但是平面镜后面是没有物体的，也没有实际光通过像点，所以物体在平面
镜里成的是虚像（virtual image）。平面镜所成的像与物大小相等，它们的
连线与镜面垂直，像距与物距相等，即像与物关于镜面对称，物体通过平
面镜成的是正立、等大的虚像。
镜面反射与漫反射
想一想
为什么坐在教室左边的同学有时会看不清楚黑板的右半部分？
读
图
读图1.36 和图1.37，思考下列问题。
图1.36
镜面反射
图1.37
漫反射
为什么我们会觉得阳光照在平面镜上比照在白纸上更刺眼？
29
1
声
与
光
当一束平行光射向光滑表面时，仍平行地反射，为镜面反射（mirror
reflection）。
当一束平行光射向凹凸不平的表面时，会向四面八方反射，为漫反射
（diffuse reflection）。
在日常生活中，阳光射到镜子上，迎着反射光线的方向我们可以看到刺眼
的光。如果阳光射到白纸上，无论在哪个方向，我们都不会感到很刺眼。这是
因为镜子发生镜面反射，而看上去很平的白纸，细微之处实际是凸凹不平的，
发生漫反射。
跨学科实践活动
观察镜子中的自己
1. 准备一块有两面平面镜的折叠镜，对着一面平面镜看自己的脸，
眨你的右眼，观察镜子中你的像眨的是哪只眼睛。
2. 将两面镜片打开成90 °角，此时可以在任意一面镜子中看到两
个自己的像。眨你的右眼，观察镜子中你的两个像分别眨的是哪只
眼睛。
3. 查找资料，了解影视作品、日常生活中发生镜面反射的场景。根
据资料创作一幅表现镜面反射的画，并向同学、家长展示。
设计并制作万花筒
万花筒是一种光学玩具，通常由一个圆筒和一个内部装有彩色碎
片或图案的底板组成，多面成角度放置的镜子位于圆筒内部，这些镜
子反射光线，在筒内形成精美的对称图案。当万花筒转动时，图案会
随之变化，给人以视觉上的愉悦体验。万花筒一经发明便大受欢迎，
如今依旧人气不减。现在，我们先了解市面上对万花筒的需求，然后
1
声
与
光
30
完成万花筒的设计及制作。
1. 需求调查
分组进行市场调查，了解目标用户、市场需求等基本情况，掌握
产品设计、制作和推广的基本流程。调查对象可以是玩具制造商、零
售商、消费者等。各小组结合上述提示展开调查，设计并完成需求调
查表，表中的内容可以包括收集到的主要信息、万花筒的设计应满足
的要求……
2. 综合思考，设计制作
光的反射原理为万花筒的设计提供了基本思路，上述的需求调查
则提供了细节设计的方向。利用网络信息资源，学习万花筒的设计
原理、制作工艺及注意事项，讨论不同结构的万花筒的图像特点。确
定万花筒所采用的结构、制作材料等内容，并以设计图的方式呈现出
来。依照设计图，制作万花筒。
3. 评价优化，交流展示
完成万花筒的制作之后，可以从图案清晰度、美观程度、易用性、
造价等多个方面对万花筒的性能进行评价。为了评价能够更客观地进
行，可以制定统一标准。完成评价后，各小组进行交流并根据结果进
一步完善设计。
通过市场需求调查、作品的设计与制作以及优化交流的过程，我
们更加深入地理解了万花筒的工作原理。
拓展思考
万花筒的材料、大小、外观设计如何确定？
从受众年龄段、造价等因素考虑，万花筒还有哪些可以改进的
地方？
31
1
声
与
光
1.4 光的折射
光在同种均匀介质中沿直线传播。光从一种介质斜射入另一
种介质时，除了发生反射现象外，还会发生什么现象？
光的折射
想一想
图1.38 “弯折”的筷子和“两截”铅笔
为什么插入水中的筷子看起来发生
了弯折？为什么放在玻璃砖后面的铅笔
看起来分成了两截？
实
验
观察光的折射现象
材料与仪器
玻璃水槽，水，奶粉，白色薄塑料板，喷水壶，激光笔。
步骤
图1.39
光的折射现象
1. 将玻璃水槽放在水平桌面上，向水槽
中加入适量水，并加入少量奶粉搅匀。
2. 在水槽中垂直插入一块白色薄塑
料板。
3. 用喷水壶向水面上喷一些水雾，并立
即让一束激光沿着白色薄塑料板向下斜射入
水中。观察发生的现象。
1
声
与
光
32
4. 改变入射角的大小，观察发生的现象，并重复此步骤几次，看
看有什么规律。
分析与思考
1. 在这个实验中，为什么要向水面上喷一些水雾？
2. 在观察池塘或小河中的鱼时，看到的鱼所处的位置在实际位
置的上方还是下方？为什么会发生这种现象？
入射光线
折射光线
法线
入
射
角
折射角
图1.40
光的折射示意图
光从一种介质（如空气、水）斜射
入另一种介质时，传播方向发生偏折的
现象，叫作光的折射（refraction）。折
射光线与法线的夹角叫作折射角。光从
一种介质斜射入另一种介质时，除了发
生反射现象外，还会发生折射现象。当
光垂直入射时，传播方向不变。
折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。当光从空气斜射入其他
介质时，折射角小于入射角；当光从其他介质斜射入空气时，折射角大
于入射角。在相同的条件下，折射角随入射角的增大（减小）而增大
（减小）。
凸透镜的成像规律
想一想
你听过用冰透镜取火的故事吗？你知道其中的原理吗？
你知道日常生活中的近视眼、远视眼是怎么形成的吗？
33
1
声
与
光
活
动
用凸透镜点燃白纸
1. 让凸透镜正对着太阳，拿一张白纸放在它的另一侧，调整白纸和凸透镜
之间的距离，直到纸上的光斑变得很小、很亮，最终点燃白纸。
2. 让凸透镜正对着太阳，从远处靠近最终紧贴白纸，观察发生的现象。
分析与思考
如果将凸透镜换成凹透镜，会发生什么现象？
透镜一般用玻璃或塑料制成，光经透镜后会发生偏折。常见的透镜有凸透
镜和凹透镜。
图1.41
凸透镜与凹透镜
图1.42
凸透镜的焦点和焦距
f
O
F
通过透镜的两个球面球心的直线叫作主光轴，简称主轴。凸透镜能将
太阳光会聚在一点，即能将平行于主光轴的光会聚在主光轴上的一点，这
个点叫作凸透镜的焦点（focus），用F 表示；焦点到凸透镜中心的距离叫
作焦距（focal length），用f 表示（如图1.42）。
凹透镜对光有发散作用。
实
验
探究凸透镜成像的规律
材料与仪器
凸透镜，光具座，蜡烛，光屏，刻度尺，火柴。
1
声
与
光
34
步骤
1. 如图1.43 所示，把凸透镜固定在光具座上，将光屏和蜡烛分别
放置在凸透镜的两侧，用火柴点燃蜡烛。
2. 调整凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰的中心大致在
同一高度。
3. 移动蜡烛，使u ＞2f（u 表示蜡烛与凸透镜的距离，即物距）。
4. 移动光屏，使光屏上出现烛焰清晰的像，测量v（v 表示像与
凸透镜的距离，即光屏与凸透镜的距离）。
5. 移动蜡烛，使f ＜u ＜2f，重复步骤4。
6. 将观察的结果记入表1.6 中。
图1.43
凸透镜成像装置
表1.6
探究凸透镜成像的规律实验记录（f =
cm ）
蜡烛与凸透镜
的距离u / cm
像的特点
倒或正
缩小或放大
像与凸透镜的距离v / cm
虚或实
分析与思考
1. 移动蜡烛，使u ＜f，移动光屏，光屏上会出现烛焰的像吗？
2. 移开光屏，直接用眼睛通过凸透镜观察烛焰，你看到了什么？
3. 移动蜡烛，使u = f ，此时成像情况如何？当u = 2f 时，成像情
况如何？
35
1
声
与
光
由实际光会聚成的像，能用光屏承接，称为实像；反之，则称为
虚像。
凸透镜的成像规律：当物距在一倍焦距以内时，成正立、放大的虚
像；当物距在一倍焦距到二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；当物距
在二倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像。
透镜的应用与视力矫正
想一想
虹膜
瞳孔
晶状体
角膜
巩膜
视网膜
视神经
玻璃体
图1.44
人眼的结构示意图
我们的眼睛可以看清远近不同
的物体，照相机成像的原理与眼睛
视物的原理是一样的吗？
读
图
读图1.45 和图1.46，思考下列问题。
图1.46
人眼的成像示意图
视网膜
晶状体
瞳孔
图1.45
照相机的成像示意图
胶片
光圈
凸透镜
1. 照相机中的凸透镜、光圈和胶片分别有什么功能？
2. 为什么有的人看不清远处的物体，而有的人看不清近处的物体？
3. 利用透镜，你能帮他们看清物体吗？
1
声
与
光
36
将凸透镜放在物体和光屏之间，调节三者之间的距离，可以在光屏上得到
物体清晰、倒立的实像。照相机就是依据这一成像规律制成的。
人眼中的角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透镜，把来自物体的
光会聚在视网膜上；视网膜上的感光细胞接收到光的信息后，通过视神经
把影像信息传递给大脑，于是我们就看到了物体。
眼睛的晶状体与睫状体相连，健康眼睛的晶状体凸度随睫状体收缩的程度
而改变，能恰好使物体清晰的像落在视网膜上。造成近视的原因，主要是晶状
体变厚或晶状体到视网膜的距离过长，使物体的像成在视网膜前方；造成远视
的原因，主要是晶状体变薄或晶状体到视网膜的距离过短，使物体的像成在视
网膜后方。
图1.49
远视眼的成像示意图
图1.47
近视眼的成像示意图
图1.48
近视眼的矫正示意图
图1.50
远视眼的矫正示意图
小资料
保护视力提倡“二要二不要”：读书和写字的姿势要正确，眼睛和书本
的距离保持在25 cm 左右（即明视距离）；连续看书或者写字1 h 左右要休
息片刻，最好向远处眺望一会儿，或看看远处的绿色植物；不要在暗弱的灯
光下或直射的阳光下看书、写字；不要躺在床上看书或坐车、走路时看书。
37
1
声
与
光
跨学科实践活动
表演硬币魔术
1. 准备一个碗和一枚硬币，将硬币放入碗的底部。
2. 调整视角，直到刚好看不见硬币为止。
3. 保持视角不变，将水倒入碗中，并观察现象。
4. 将这个魔术表演的过程拍摄成视频，并向同学、家长展示。
拓展思考
这个魔术的原理是什么？
了解眼科基础疾病的症状、成因和治疗方法
调查周围人群佩戴眼镜的情况。查找资料，了解近视、远视和其他
眼科基础疾病的症状、成因和治疗方法。尝试整理相关信息，撰写一份报
告，并去社区宣传科学用眼知识。
给凸透镜“戴眼镜”
图1.51
给凸透镜“戴眼镜”
在做凸透镜成像实验时，我们有时
会发现白纸板上烛焰的像并不清晰。尝
试通过以下方法，让白纸板上出现烛焰
清晰的像。
1. 安装凸透镜成像装置。
2. 将蜡烛放置在距离凸透镜一倍
焦距的位置，将白纸板放置在距离凸透
镜一倍焦距到二倍焦距之间的位置。
3. 将一副近视眼镜放在凸透镜的前面（如图1.51 所示），观察白
纸板上烛焰的像。
拓展思考
白纸板上的像是否更清晰了？如果更清晰了，该方法的原理是什么？
1
声
与
光
38
设计并制作望远镜
仰望星空，你是否渴望看清那遥远天际的景象？我们完全可以自己动
手制作一架简易望远镜，实现这一愿望！以小组为单位，调查市面上望远
镜的需求和运用场景，结合望远镜原理这一概念的学习，讨论提出望远镜
的设计方案，和伙伴一起去野外测试望远镜的效果，去探寻更遥远的景物。
1. 需求与运用调查
在自制望远镜之前，深入了解望远镜的实际需求和应用场景是至
关重要的。为全面了解望远镜的实际需求，需要思考如下问题：调查
的目标人群和场所有哪些？他们的使用需求、期望功能以及应用场景
是什么？目前使用的望远镜存在哪些问题或不足？……以小组为单位，
设计调查表格，通过信息检索、亲自走访、观察和交流，进行实际的
需求与运用调查，为后续的望远镜设计和制作提供宝贵的参考。
2. 综合思考，设计制作
要实现望远镜在不同场景中的功能，需要综合运用凸透镜成像规
律、透镜组合、机械设计等多方面的知识。通过网络查阅资源，并结
合调查结果，设计望远镜结构图，利用海报筒、纸筒和两个焦距不同
的凸透镜等简单材料制作望远镜。
3. 评价优化，交流展示
各个小组将制作完成的望远镜带去野外进行测试评价，可以从清
晰度、放大倍数、稳定性等多个方面对望远镜进行评价。为了更客观
地进行评价，可以制定统一标准。各小组在完成测试评价后，根据评
价结果进一步修改完善设计，小组间观察设计产物和测试效果。
通过需求调查、作品设计、制作和优化的过程，我们更深入地理
解望远镜的工作原理，踏出了探索星空奥秘的第一步。
拓展思考
从材料选择、结构等因素考虑，望远镜还有哪些可以改进的地方？
在望远镜的设计制作过程中，如何平衡成本、性能和易用性之间
的关系？
39
1
声
与
光
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 唐朝诗人胡令能写过一首诗歌《小儿垂钓》：“蓬头稚子学垂纶，侧坐莓苔草映
身。路人借问遥招手，怕得鱼惊不应人。”该诗描绘了一幅生动的画面：孩童垂钓时，因
怕鱼儿惊走，不敢应答问路人。该诗说明水和空气是声音传播的介质。
（
）
2. 在同种均匀介质中，光沿直线传播。
（
）
3. 近视眼镜是凸透镜。
（
）
二、选择题
1. 拿一细长的硬塑料片，把它的一端轻搭在自行车车轮的辐条上，然后转动车轮，就
会听到塑料片振动发出的声音。当减慢车轮转速时，声音的音调将会（
）。
A. 变高
B. 变低
C. 不变
D. 忽高忽低
2. 一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱寂，究其原因，可能是（
）。
A. 大地积雪，噪声被反射
B. 积雪蓬松且多孔，噪声被吸收
C. 雪后行驶的车辆减少，噪声减小
D. 雪后气温较低，噪声传播速度变慢
科学思考
1. 同学们在生活中可能有过这样的经历和感受：吃硬而脆的食物时，如果用手捂紧自
己的双耳，自己会听到很大的咀嚼声，但你身旁的人往往听不到明显的声音，这是为什么
呢？请你从科学的角度提出一个合理的猜想。
2. 小明在听音乐时，用手触摸音箱，发觉有些微微的振动，而当音乐停止时，振动也
停止。他在音箱上面撒些泡沫屑，发现当播放音乐时，泡沫屑上下跳动；而当音乐停止时，
泡沫屑也停止跳动。这个现象说明了什么？
3. 北京天坛始建于明朝永乐十八年（1420 年），是中国古代明、清两朝历代皇帝祭天
的地方。它的建筑不但外形庄严雄伟，而且有着奇妙的声学特点。上网查阅有关天坛回音
壁、三音石的资料，思考并回答下列问题。
1
声
与
光
40
（1）为什么站在回音壁的围墙附近说话，就可以在围墙的任何位置听到声音？
（2）为什么站在三音石上可以听到多次回声？
（3）北京天坛回音壁凝结了我国古人的哪些智慧？
空气
玻璃
界面
图1.52
4. 写作业时，如果光滑的桌面正好将灯光反射到你的眼睛
里，你如何改变这种状况？
5. 如图1.52 所示，一束光从空气射向玻璃。光会在交界
面同时发生反射和折射现象，请你在图上分别画出反射光线
和折射光线。
探究·实践
小强想利用课外时间探究液体能否传播声音，请你帮助小强设计一个实验探究方案。
要求写出实验所需器材及实验方法。
本章要点
分
类
分
类
光的直线传播
光的折射
光的反射
听得见的声
听不见的声
漫
反
射
镜
面
反
射
光
根据人耳
三要素
音
调
音
色
响
度
分
类
分
类
噪
声
乐
音
次
声
超
声
声
知识结构
1. 发声的物体都在振动。声音的传播需要介质。
2. 人耳分为三个部分：外耳、中耳和内耳。人耳具有听觉作用。
41
1
声
与
光
3. 响度是声音的强弱。发声体振动的幅度越大，响度越大；振动的幅度越
小，响度越小。
4. 音调是声音的高低，由发声体振动的快慢决定。音调与发声体振动的频
率有关：频率越低，音调越低；频率越高，音调越高。
5. 响度、音调和音色称为乐音的三要素。
6. 声音可以分为乐音和噪声。控制噪声一般可以采取三种途径：防止噪声
产生、阻断噪声的传播和防止噪声进入耳朵。
7. 人能听到的声音频率范围大约是20 ~ 20 000 Hz。频率低于20 Hz 的声波
称为次声波，频率高于20 000 Hz 的声波称为超声波。
8. 超声波具有很强的定向性，常用于探测和定位；次声波的传播距离很远，
常用于气象预报和火山活动、地震的监测。
9. 在同种均匀介质中，光是沿直线传播的。
10. 反射光线、入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分别
位于法线的两侧，反射角等于入射角。
11. 光传播有一个重要性质——光路可逆。
12. 物体通过平面镜成的是正立、等大的虚像。
13. 当一束平行光射向光滑表面时，仍平行地反射，为镜面反射；射向凹
凸不平的表面时，会向四面八方反射，为漫反射。
14. 当光从空气斜射入其他介质时，折射角小于入射角；当光从其他介质
斜射入空气时，折射角大于入射角。
15. 凸透镜能将平行于主光轴的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作凸
透镜的焦点，焦点到凸透镜中心的距离叫作焦距。
16. 凸透镜的成像规律：当物距在一倍焦距以内时，成正立、放大的虚像；
当物距在一倍焦距到二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；当物距在二倍焦
距以外时，成倒立、缩小的实像。
1
声
与
光
42
本章核心素养
1. 能解决与声音的产生、传播有关的简单问题；了解波可以传递信息；知
道光的直线传播、反射、折射等现象；能根据光的反射规律解释平面镜成像的
特征，能根据光的折射规律解释水中物体的“视深”问题。
2. 能运用声和光的一些规律分析简单问题，并获得结论。
3. 能基于观察和实验，提出与声和光现象有关的科学探究问题，并做出有
依据的猜想与假设；在关于光的反射、平面镜成像、凸透镜成像等科学探究中，
能制订初步的实验方案；能正确使用刻度尺等相关器材获取实验数据。
4. 了解声、光相关技术改变生产、生活的典型案例，关注噪声污染、光污
染等问题。
能量转化
机械运动中的
三峡工程坝址位于长江干流西陵峡中的湖北宜昌三斗坪，
是当今世界上最大的水利枢纽工程。高峡出平湖的壮丽风光和
雷霆万钧的泄洪景观在这里展现得淋漓尽致。
从奔流不息的江水到千家万户用的电，这其中经历了怎样的
过程？蕴藏着哪些形式的能量？不同形式的能量之间又是如何转
化的？我们身边有哪些常用的简单机械？如何提高机械效率？
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
44
2.1 机械能
满载游客的过山车，在机械的带动下向着轨道的顶端攀行，
然后疾驶而下，沿着轨道时而上下翻腾，时而曲折前进……最后，
慢慢滑行到终点。
过山车的运动形式如此多样，速度变化如此之大，下面我们就
来揭开其中的奥秘。
重力势能和动能
想一想
电灯会产生光能，发电机会产生电能，日常生活中能量的形式还有哪些？
我们在利用能量的过程中，能量的形式是怎样转化的？
读
图
图2.1
堤坝式水电站示意图
读图2.1，思考下列问题。
1. 水电站的拦河大坝为什么要修得很高？
2. 在水力发电的过程中，有哪些不同形式的能量？
在河道上建造一座堤坝，坝的上游就形成了可使
水位提高的水库。当水处在较高的位置时，它就蕴藏
了较多的能量。
物体由于受到重力作用且处于一定高度而具有的能量，称为重力势能
（gravitational potential energy）。
45
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
当水流从高处泻下时，它所蕴藏的重力势能释放出来，推动水轮机的叶轮
转动，使叶轮获得能量。
物体由于运动而具有的能量，称为动能（kinetic energy）。
水电站中的发电机将水轮机叶轮的动能转化为电能，这样，整个电站就实
现了水的重力势能到电能的转化，为生产和生活供电。
重力势能和动能的大小
想一想
拦河大坝上游的水具有较大的重力势能，高速行驶的货车具有较大的动能，
那么，影响物体重力势能和动能的因素有哪些呢？
实
验
探究影响重力势能的因素
材料与仪器
以四根钉子为桌腿的小桌模型，泡沫塑料板，不同质量的物体。
步骤
如图2.2 所示，将小桌模型放在泡沫塑料板上，进行以下实验。
1. 从不同高度释放同一物体，让其落到小桌模型上，观察桌腿的
下陷情况，判断物体的重力势能与物体所处高度的关系。
2. 从相同高度释放不同质量的物体，让其落到小桌模型上，观察桌
腿的下陷情况，判断物体的重力势能与物体质量的关系。
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
46
泡沫塑料板
泡沫塑料板
泡沫塑料板
泡沫塑料板
泡沫塑料板
泡沫塑料板
泡沫塑料板
泡沫塑料板
2.重力势能与物体质量的关系
1.重力势能与物体所处高度的关系
图2.2
探究影响重力势能的因素示意图
分析与思考
1. 同一物体所具有的重力势能，与它所处的高度有什么关系？
2. 处于相同高度的物体所具有的重力势能，与它的质量有什么关系？
物体重力势能的大小与其所处高度和质量有关：质量相同的物体，所
处高度越高，重力势能越大；所处高度相同的物体，质量越大，重力势能
越大。
讨
论
1. 表2.1 显示的是某种型号的炮弹飞出炮口时的速度以及飞行2 000 m 后能
够击穿的装甲厚度。从能量转化角度分析这些数据，你能得出什么结论？
表2.1
炮口初速与穿甲厚度
炮口初速/（m·s
1）
1 490
1 510
1 634
穿甲厚度/ mm
350
375
400
2. 图2.3 显示的是不同质量的小球从相同斜面相同高度由静止自由滚下时，
推动同一水平面相同位置上的同一木块移动的距离。从能量转化角度分析，你
47
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
能得出木块移动的距离与什么有关？
图2.3
从斜面滚下的小球推动木块前进
炮弹由于运动而具有了动能，其速度越大，能够击穿的装甲就越厚；从相
同高度滚下的小球，其质量越大，推动木块移动的距离就越长。
物体动能的大小与其速度和质量有关：质量相同的物体，速度越大，动
能越大；速度相同的物体，质量越大，动能越大。
弹性势能
想一想
为什么射箭运动员把弓拉得越满，箭就射得越远？为什么跳板跳水运动员
在起跳时，要用力地踩踏跳板？
实
验
探究影响弹性势能的因素
材料与仪器
弹簧，小车，带有刻度尺的滑道。
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
48
步骤
1. 如图2.4 所示，将小车放在带有刻度尺的滑道上。
2. 用小车轻轻挤压弹簧，使弹簧的长度缩短3 cm，记录小车被弹
开的距离。
3. 重复上述步骤，使弹簧缩短的长度依次为6 cm、9 cm、12 cm，
并记录小车被弹开的距离。
4. 将实验数据记入表2.2 中。
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 cm
图2.4
探究影响弹性势能的因素示意图
表2.2
探究影响弹性势能的因素实验记录
弹簧被压缩的长度/ cm
3
6
9
小车被弹开的距离/ cm
12
分析与思考
1. 上述实验过程中有哪些能量发生了转化？它们是怎样转化的？
2. 弹簧的形变程度变大时，小车被弹开的距离如何变化？
当运动员把弓弦往后拉，弓弦向后弯曲发生了弹性形变，弓就积蓄了能
量；当运动员在跳板上弹跳落下时，跳板向下弯曲发生了弹性形变，跳板就积
蓄了能量。
物体由于发生了弹性形变而具有的能量称为弹性势能（elastic potential
energy）。同一个物体弹性形变程度越大，它所具有的弹性势能就越大。
重力势能与弹性势能统称为势能（potential energy）。
49
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
机械能
想一想
荡秋千时，动能和势能发生了怎样的变化？假设没有阻力，且不再施加外
力，秋千每次能回到同一高度吗？
读
图
读图2.5，思考下列问题。
图2.5
蹦床运动
1. 运动员落在蹦床上的过程中，蹦床的表面发生了什么变化？
2. 运动员在上升、下落的过程中，发生了哪些能量转化？
在机械运动中，动能和势能在一定情况下可以相互转化。我们把动能
和势能统称为机械能（mechanical energy）。如果没有阻力，动能和势能
在相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。
讨
论
你还能列举出哪些动能和势能相互转化的例子？
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
50
2.2 功与功率
在自然界中，在我们的身体内，每时每刻都有不同形式的能量
在发生转化。能量转化的多少可以用功来量度。
功
想一想
将相同质量的棉花和铁块，分别用人力和吊车搬运到相同高度的楼上，它
们重力势能的改变是否相同？为什么？
读
图
读图2.6，思考下列问题。
图2.6
能量的转化
1 楼
3 楼
5 楼
7 楼
1. 搬书上楼的过程中有能量的转化吗？如果有，是哪些能量发生了转化？
2. 我们可以用哪些方法增加物体的机械能？
搬书上楼的过程中，人体蕴藏的能量有一部分转化为书的重力势能。书的
质量越大、楼层越高，人体消耗的能量就越多，书的重力势能就越大。研究表
明，在能量的转化过程中，力和物体在力的方向上通过的距离的乘积决定了能
量转化的多少，我们用功来描述这个过程。
51
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
图2.8
增加动能
图2.7
增加势能
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积叫作机械功（mechanical
work），简称功（work）。
用W 表示功，用F 表示力，用s 表示物体在力的方向上通过的距离，
功的公式可以写为：
W = Fs
在国际单位制中，力的单位是牛（N），距离的单位是米（m），
功的单位是焦耳，简称焦，用J 表示。
1 J = 1 N·m
物体被举高时，克服重力所做的功可以表示为：
W = Gh
G 表示物体受到的重力，h 表示物体在竖直方向上移动的距离。
图2.9
摩擦力做功，动能转化为内能
力做功的过程就是能量转化的过
程，力做了多少功，就有多少能量发生了
转化。因此，能量转化可以用功来量度。
讨
论
作用在物体上的力一定对物体做功
吗？分别分析图2.10 和图2.11 中人对水
桶、货箱的做功情况。
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
52
图2.10
提水桶沿水平道路行走
图2.11
沿水平方向推动大货箱
力和物体在力的方向上通过的距离，是做功的两个必不可少的因素。
功
率
想一想
图2.12
搬运工、电梯分别运送货物
搬运工、电梯分别将相同质量的货物从一楼
运送到十楼，两者所做的功一样多吗？做功的快
慢一样吗？
活
动
探究功与功率
电梯由于用途不同，载质量和运行速度也不尽相同。表2.3 给出三部电梯
的运行数据，请你分别计算出它们运送物体时所做的功，把数据填入表格中。
表2.3
电梯的运行数据
载质量/ kg
电梯１
电梯２
电梯３
1 000
5 000
1 350
提升的高度/ m
6
6
6
所用时间/ s
4
12
3
做功/ J
53
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
分析与思考
1. 当三部电梯均满载时，哪一部做功最多？哪一部做功最快？
2. 你是怎样比较它们做功快慢的？
做功的快慢可以用功率（power）来表示，功率即物体所做的功与做功
时间的比。用P表示功率，用W表示功，用t 表示做功的时间，功率的公式
可以写为：
P =
在国际单位制中，功的单位是焦（J），时间的单位是秒（s），功率
的单位是瓦特，简称瓦，用W 表示。
1 W = 1 J / s
在应用中，也常用千瓦（kW）作为功率的单位。
1 kW = 1 000 W
小资料
表2.4
人、常见动物和交通工具的功率
做功物体
功率
做功物体
功率
人骑自行车的功率约
为70 W
汽车发动机的功率约
为66 ~ 162 kW
人长时间运动的功率
约为70 W，短时间运
动的功率可达1 kW
万吨级远洋货轮的
功率约为7 000 ~
23 000 kW
鲸游动的功率约为
350 kW
液体燃料火箭的瞬时
功率约为7
10
9 kW
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
54
阅读材料
三峡工程
长江三峡水利枢纽工程（简称三峡工程）因位于长江干流三峡河段而得
名，它具有防洪、发电、航运等巨大的综合收益。
三峡工程由拦河大坝、电站建筑物、通航建筑物等主要设施组成。拦河
大坝为混凝土重力坝，大坝最高处为181 m，大坝轴线总长2 309.47 m。水库
正常蓄水水位175 m，库容3.93
10
10 m
3，其中防洪库容约2.22
10
10 m
3。
坝后式电站安装26 台7.0
10
5 kW水轮发电机组，装机容量1.82
10
7 kW；
地下电站安装6 台7.0
10
5 kW 水轮发电机组，装机容量4.2
10
6 kW；
电源电站安装2 台5.0
10
4 kW 水轮发电机组，装机容量1.0
10
5 kW。电
站总装机容量2.25
10
7 kW，多年平均发电量8.82
10
10 kW·h。三峡工程
对缓解华中、华东地区能源紧张状况发挥了重要作用。
跨学科实践活动
估测自己上楼的功率
人上楼时身体需要克服重力做功，设计一个方案，估测自己上楼
的功率。
1. 设计方案，分别估测自己走上楼和跑上楼的功率。
2. 实践设计的方案，并与同学交流测量的结果。
拓展思考
需要测量哪些物理量？
需要使用什么测量仪器？
如何安排测量过程？
55
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
2.3 简单机械
在人类文明的历史长河中，人们运用智慧创造了各种机械，来
帮助自己做仅凭肢体劳动和牲畜力量不能完成的工作，使生产、生
活变得轻松方便。起重机、推土机等常见机械都是由一些简单机械
组成的。
斜
面
想一想
把重物直接搬到车上会感到很费力，但用一块木板在车厢与地面之间搭成
斜面，沿斜面把重物推（拉）上去，就感觉省力多了。这是为什么呢？
图2.13
斜面的应用
盘山公路是弯弯曲曲
的，它使山路变得平缓，汽
车就可以顺利开上山顶了，
但是要走很长的路程。
实
验
在斜面上拉动小车
材料与仪器
表面较光滑的木板，木块，弹簧测力计，小车，刻度尺。
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
56
图2.14
在斜面上拉动小车
步骤
1. 用弹簧测力计测量小车所受的重力。
2. 在木板的一端垫上木块，使其形成一
个斜面，测量斜面的长度和高度。
3. 用弹簧测力计钩住小车，使其沿斜面
向上匀速运动，记录弹簧测力计的示数。
4. 改变斜面的倾斜度，重复步骤2 和步骤3。
5. 将实验数据记入表2.5 中。
表2.5
在斜面上拉动小车实验记录
1
2
3
4
5
小车所受的重力/ N
斜面的长度/ cm
斜面的高度/ cm
拉力/ N
分析与思考
将小车直接提升到某一高度和沿斜面将小车拉到同一高度，哪种
方式更省力？做功一样多吗？
斜面（inclined plane）是一种简单机械，利用它移动物体时能省力，
但需要将物体移动更长的距离。
杠
杆
想一想
屈臂提起一个很重的物体，你一定能感觉到手臂肌肉的力量。你的手臂是
怎样提起重物的呢？你知道提起200 N 的重物时，手臂肌肉的力量有多大吗？
57
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
图2.16
屈臂用力示意图
图2.15
手臂
读
图
读图2.17 和图2.18，思考下列问题。
阻力臂
支点
动力臂动力
阻力
O
图2.17
各种杠杆
图2.18
杠杆示意图
1. 我们在使用生活中常见的杠杆时，手施力的作用点和物体阻力的作用点
是固定的吗？
2. 开启瓶盖、剪切纸片时，手的各部位是怎样工作的？
用开瓶器开启瓶盖、用剪刀剪切纸片时，开瓶器、剪刀都会在力的作用下
绕某一固定点转动。
我们把能围绕固定点转动的硬棒统称为杠杆（lever）。这个固定点叫
作支点，支点到动力作用线的距离称为动力臂，支点到阻力作用线的距离
称为阻力臂。
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
58
屈臂提起重物时，肱二头肌收缩，提供了一个动力，而肘关节固定不动，
这时力就产生了一个转动的效果。人体内的很多骨骼都起着杠杆的作用，它们
的动力来自附着在骨骼上的肌肉（如图2.19）。
支点
动力
阻力
踮脚尖
支点
动力
阻力
抬头
支点
动力
阻力
屈臂
图2.19
不同姿势时的人体杠杆
实
验
探究杠杆的平衡条件
材料与仪器
带有刻度的杠杆，支架，钩码若
干，刻度尺。
图2.20
杠杆的平衡条件
步骤
1. 将杠杆放在水平桌面上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆水平平衡。
2. 将左侧钩码对杠杆的拉力设为阻力，右侧钩码对杠杆的拉力设
为动力，改变两侧钩码的数量和位置，使杠杆再次保持水平平衡。
3. 测量（读取）力臂的长度，并将相关数据记入表2.6 中。
理想模型法
通过建立模型来揭示原型的形态、
特征和本质的方法称为理想模型法。理
想模型法是物理学中经常使用的一种研
究方法。这种方法的主要特点是它把研
究对象所具有的特征理想化，也就是强
调研究对象某些方面的特征或主要特
征，而有意识地忽略研究对象其他方面
的特征或次要特征。
59
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
表2.6
探究杠杆的平衡条件实验记录
实验次数
动力F1 / N
动力臂l1 / cm
阻力F2 / N
阻力臂l2 / cm
1
2
3
4
5
分析与思考
1. 在什么情况下动力小于阻力？在什么情况下动力臂小于阻力臂？
2. 动力和动力臂与阻力和阻力臂之间存在怎样的等量关系？
杠杆的平衡条件：
动力
动力臂= 阻力
阻力臂（
1 1 =
2 2）
在使用杠杆时，若动力臂大于阻力臂，则动力小于阻力，比较省力，且动
力臂越大越省力，这种杠杆称为省力杠杆，撬杠（如图2.21）就是典型的例子。
若动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，比较费力，动力臂绕支点的微小转动可
以使阻力臂端点移动较大的距离，这种杠杆称为费力杠杆，钓鱼竿（如图2.22）
就是典型的例子。若动力臂等于阻力臂，则动力等于阻力，这种杠杆称为等臂杠
杆，天平（如图2.23）就是典型的例子。
图2.22
钓鱼竿
图2.23
天平
图2.21
撬杠
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
60
讨
论
开瓶器、人的手臂、理发剪是省力杠杆还是费力杠杆？你还能说出几个生
活中省力杠杆的例子吗？
滑
轮
想一想
升旗时，为什么升旗手向下拉绳子，
旗帜会向上升起？
实
验
滑轮的使用
材料与仪器
钩码，滑轮，铁架台，细线，弹簧测力计，刻度尺。
步骤
1. 如图2.25.1 所示，用弹簧测力计测出一组钩码所受的重力，并
记录下来。
2. 如图2.25.2 所示，把滑轮固定在铁架台上，缓缓拉动细线使钩码
组匀速上升20 cm，观察并记录弹簧测力计的示数和线端移动的距离。
1.用弹簧测力计测钩
码组所受的重力
2.通过定滑轮
拉钩码组
3.通过动滑轮
拉钩码组
4.通过滑轮组
拉钩码组
图2.25
滑轮的使用示意图
图2.24
滑轮的应用
61
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
3. 如图2.25.3 所示，连接实验器材，重复以上操作。
4. 如图2.25.4 所示，将一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，将滑
轮组固定在铁架台上，重复以上操作。
表2.7
滑轮的使用实验记录
钩码组所受的重力/ N
弹簧测力计的示数/ N
线端移动的距离/cm
定滑轮
动滑轮
滑轮组
分析与思考
1. 按步骤2 的用法使用滑轮，弹簧测力计的示数与钩码组所受的重
力有何关系？这样使用滑轮能给我们带来哪些方便？
2. 按步骤3 的用法使用滑轮，弹簧测力计的示数与钩码组所受的重
力有何关系？
3. 按步骤4 的用法使用滑轮组，弹簧测力计的示数与钩码组所受
的重力有何关系？
4. 比较图2.26 中的三幅示意图，你能说出滑轮与杠杆之间有什么
联系吗？
定滑轮
G
G
O
动滑轮
G
G
O
G
G
O
滑轮组
图2.26
滑轮与杠杆
F1
F1
F2
F2
F3
F3
滑轮（pulley）的基本用法有两种：
一种是把滑轮的轴固定起来使用，称为定滑轮。定滑轮实质上是等臂
杠杆，它不能省力，但能改变力的方向。另一种是滑轮随重物上下移动，
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
62
称为动滑轮。动滑轮实质上是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，它能省力，但
不能改变力的方向。
实际应用时，常常将定滑轮和动滑轮组成滑轮组（pulley blocks）。
滑轮组不但能省力，还能改变力的方向。
讨
论
一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，讨论用不同绕线方式时的省力情况。
功的原理
想一想
使用杠杆、滑轮这些简单机械能省力，那么是否在省力的同时也能省距离
呢？假如使用简单机械既省力又省距离，我们就省了功。那么使用简单机械能
省功吗？
实
验
探究使用简单机械能否省功
材料与仪器
杠杆，动滑轮，砝码，弹簧测力计，刻度尺。
步骤
1. 如图2.27 所示，利用杠杆匀速提起砝码。用弹簧测力计测出砝
码所受的重力G以及手的拉力（动力）F，用刻度尺测出砝码上升的高
度h 和手移动的距离s，算出直接将砝码提高h 所做的功和使用杠杆将
它提高h 所做的功。
63
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
2. 如图2.28 所示，用动滑轮代替杠杆，重复以上操作。
3. 将实验数据及计算结果记入表2.8 中。
h
F
s
O
支点
G
s
h
G
O
F
图2.27
探究使用杠杆能否省功示意图
图2.28
探究使用动滑轮能否省功示意图
表2.8
探究使用简单机械能否省功实验记录
砝码所受的
重力G / N
砝码上升的
高度h / m
直接用手所
做的功W1 / J
动力F / N
杠杆
动滑轮
手移动的
距离s / m
使用机械所
做的功W2 / J
分析与思考
比较步骤1 和步骤2 中使用机械时所做的功和直接用手所做的功，
它们的大小有什么关系？
大量事实表明，使用机械时人们所做的功，都不会少于不使用机械时
所做的功，也就是使用任何机械都不省功。
跨学科实践活动
观察生活中的简单机械
寻找日常生活中所使用的斜面、杠杆和滑轮，观察并说明它们的
用途，制作一份手抄报并向家人和同学展示。
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
64
2.4 机械效率
英国科学家瓦特曾致力于改进蒸汽机的研究，他改造的蒸汽机
与之前的蒸汽机相比，完成同样的功时，耗煤量大大减少了，节约
了能源。从此，蒸汽机在生产中被广泛使用，使工业革命得以更快
地向纵深发展。
机械的使用给我们带来了极大的便利。在使用机械时，我们还
应该关注它的效率，使有限的能源为我们提供更多的服务。
想一想
用滑轮提升重物时，人所做的功，全部用于增加重物的机械能了吗？
实
验
测量滑轮组的机械效率
材料与仪器
刻度尺，钩码，弹簧测力计，铁架台，细绳，滑轮组。
步骤
1. 按图2.29 组装滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置，并将钩
码所受的重力G 记入表2.9 中。
2. 匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计读出拉力F 的
值，用刻度尺测出钩码上升的高度h 和弹簧测力计移动的距离s，记入
表2.9 中。
3. 计算出滑轮组对钩码所做的功W1、拉力所做的功W2以及
1
2 的值，
记入表2.9 中。
4. 按图2.30 组装滑轮组，重复以上操作。
65
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
图2.29
两个滑轮组成的滑轮组
图2.30
四个滑轮组成的滑轮组
表2.9
测量滑轮组的机械效率实验记录
两个滑轮组成的滑轮组
四个滑轮组成的滑轮组
钩码所受的重力G / N
钩码上升的高度h / m
滑轮组对钩码所做的功W1 / J
拉力F / N
弹簧测力计移动的距离s / m
拉力所做的功W2 / J
1
2
分析与思考
测量结果中W1和W2的大小相等吗？你能说出
1
2 所表示的含义吗？
在以上实验中，外力所做的功，有一部分损耗在克服摩擦力和使动滑
轮自身升高上，这部分功对我们期望的结果——使重物升高是没有贡献
的，称为额外功（W额外）。滑轮对重物所做的功称为有用功（W有用）。外
力所做的功称为总功（W总）。
我们用
来表示有用功与总功的比值，即机械效率（mechanical
efficiency），那么
=
有用
总
100 %
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
66
讨
论
在上面的实验中，两个滑轮组的机械效率相同吗？哪个滑轮组的机械效率
更高？影响滑轮组机械效率的主要因素有哪些？机械效率与功率一样吗？
不同的机械，或同一机械在不同条件下，机械效率有很大的差异。机械效
率越高，对我们越有利。长期以来，人们致力于提高机械效率的研究，以期提
高能源的利用率。通过不断改进机械的结构，减少机械自身受到的重力，合理
地减少摩擦等，可以提高机械效率。
阅读材料
瓦
特
图2.31
瓦特
瓦特（James Watt，1736—1819），英国杰
出的工程师和发明家。瓦特没有受过正规教育，
但他始终对新鲜事物抱有浓厚的兴趣，对于一时
无法解释的现象和问题，总是锲而不舍地刻苦钻
研，他如饥似渴地学习和研究了众多仪器的原理
和结构。为了解决一些问题，他刻苦自学，阅读
了大量英文、法文、德文和意大利文的书籍。
瓦特重视理论，更重视实践。他在修理一个
小型蒸汽发动机模型时，被这种装置迷住了，开始琢磨制造一种实用的蒸汽
发动机。他利用自己掌握的科学知识和技术，终于研制成功了新型蒸汽发动
机，并且在实际应用中证实它既新颖又实用，大幅度提高了蒸汽机的效率。
瓦特于1769 年获得了此项专利。高效率蒸汽机的发明推动了工业变革，为
人类社会的发展立下了不朽功勋。人们为了纪念瓦特的杰出贡献，用他的名
字作为功率的单位。
67
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 物体从空中坠落，其动能增大，重力势能减小。
（
）
2. 用线悬挂着的物体，线没有做功，则物体不具有机械能。
（
）
二、选择题
1. 汽车上坡前，司机往往加大油门提高汽车速度，是为了（
）。
A. 增大汽车的动能
B. 增大汽车的重力势能
C. 增大汽车的惯性
D. 减小汽车受到的阻力
图2.32
F
M
2. 如图2.32 所示，使用滑轮将重200 N 的物体沿水平
地面匀速拉动时，物体受到的摩擦力是120 N，则拉力为
（
）。（绳子、滑轮受到的重力及滑轮受到的摩擦力不计）
A. 120 N
B. 60 N
C. 100 N
D. 50 N
3. 一个滑轮组中，用弹簧测力计测出拉力为10 N，线端移动的距离为6 cm，重20 N 的
钩码上升的高度为2 cm，此滑轮组的机械效率和有用功分别为（
）。
A. 66.6 %，0.4 J
B. 150 %，0.4 J
C. 66.6 %，0.6 J
D. 150 %，0.6 J
科学思考
图2.33
1. 如图2.33 所示，一位同学屈臂提起书包，这时手臂相当于省力
杠杆还是费力杠杆？这种杠杆有什么优势？
2. 我们在日常生活中见到的简单机械，哪些是费力杠杆？哪些是
省力杠杆？哪些是等臂杠杆？请各举两例，并描述它们的特点。
3. 你知道生活和生产中有哪些应用机械做功的实例吗？请写一份
调查报告。
探究·实践
很多同学有这样的经验：物体越重，移动它所需的力就越大。如果比较1 kg 和10 kg
物体受到的重力，同学们可以凭感觉判断出来，因为10 kg 的物体需要较大的力才可移
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
68
动；但如果比较9 kg 和10 kg 物体受到的重力，就比较困难。请利用我们学过的简单机
械来解决这个问题。
本章要点
物体在力的方向
上通过的距离
力
W=Fs
动能
重力势能
弹性势能
机
械
能
简
单
机
械
势能
斜面
滑轮
杠杆
大
小
做
功
的
快
慢
P= W
t
功率
100 %
= W有用
W总
机械运动
转
化
功的原理
机
械
对
能
量
的
利
用
率
机械效率
功
知识结构
1. 动能是物体由于运动而具有的能量；重力势能是物体由于受到重力作用
且处于一定高度而具有的能量，弹性势能是物体由于发生了弹性形变而具有的
能量。动能和势能统称为机械能。
2. 能量转化可以用功来量度；力对物体所做的功的大小等于力与物体在力
的方向上通过的距离的乘积。
3. 功率可以表示做功的快慢，即物体所做的功与做功时间的比。
4. 斜面、杠杆、滑轮等简单机械在我们的生活中有广泛的应用。其中定滑
69
2
机
械
运
动
中
的
能
量
转
化
轮不能省力，但能改变力的方向；动滑轮能省力，但不能改变力的方向；滑轮
组既能省力，又能改变力的方向。使用任何机械都不省功。
5. 机械效率是有用功与总功的比值，通过不断改进机械的结构，减少机械
自身受到的重力，合理地减少摩擦等，可以提高机械效率。
本章核心素养
1. 认识常见的机械能的形式及其转化；理解做功会发生能量的转化，能用
功和能量的关系解释能量的转化现象。
2. 知道斜面、杠杆、滑轮等物理模型；知道能量的利用率，100 %的能量利
用率只是理想情况；能用能量转化与守恒的规律对有关具体问题进行科学推理，
并形成结论；在对能量问题进行推理时，能从信息中寻找证据并做出说明；具
有根据能量守恒的观点对一些不当说法进行质疑的意识。
3. 能探究简单机械的特点，解决简单机械的有关问题，计算机械效率。
4. 关心科学技术发展、社会发展与能源的关系；关注个人、社区的能源使
用问题；关心新能源开发对社会可持续发展的作用。
微粒的运动与
压力
C919 飞机是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具
有自主知识产权的大型客机。C919 大型客机是全球化合作的产
物，也是我国改革开放成果的最新展现。C919 的成功首航将助
力我国进一步加深与世界各国科技合作，从而实现互利共赢。
飞机起飞所需的巨大升力从何而来？飞机穿越的云层是水
的哪种状态？地面与空中的大气压强一样大吗？如何测量大气
压强？
71
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
3.1 物质三态的粒子模型
我们知道，不论固体、液体还是气体，都是由粒子组成的，
而且，由同种粒子组成的物质也存在着不同的状态。烧水、煮饭
时的蒸汽，奔流不息的江水，晶莹剔透的雪花，是我们最常见的
水的三种状态，而且这三种状态之间是可以转化的。事实上，我们
绚丽多彩的世界就是由多种物质的三种状态组成的。
想一想
同样是水，在三种状态下，其粒子在运动性质上有什么差异呢？我们用什
么方法来说明这种差异呢？
活
动
模拟物质三态
如图3.1 — 图3.3，每位同学代表一个粒子，用不同的活动情况来模拟粒子
在不同物态中的活动情况。
图3.2
课间休息
图3.1
室外活动
图3.3
上课
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
72
分析与思考
这三个情景中，同学们的活动情况有何差异？每种活动情况分别可对应哪
种物质状态呢？
我们在研究某些难以描述的物质规律时，常常根据物质所呈现的各种特点
为它画一张“像”，并用这张“像”来解释已观察到的规律或做进一步的研究，
这就是我们常用的模型方法。
我们可用图3.4 的模型来模拟物质分别处于气态、液态、固态时粒子的运
动情况，这个模型称为粒子模型。它可以用来解释物态变化现象。
图3.4
物质三态的粒子模型
液体粒子
气体粒子
固体粒子
温度升高
气态
液态
图3.5
物质从固态到气态的变化
固态
组成物质的粒子之间存在着相互
作用，同时粒子之间有一定的空隙。
物质处于气态时，粒子间的距
离较大，粒子能迅速地自由运动；
物质处于液态时，粒子间的距离较
小，粒子能在一定的范围内自由运
动；物质处于固态时，粒子之间紧
密地联结在一起，粒子只能在某一
固定位置附近振动。
73
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
固体温度升高，粒子的运动加剧，当温度升高到一定程度时，粒子运
动的能量便能使它们离开原来的固定位置，这时固态物质就熔化为液态。
如果温度继续升高，粒子运动更加剧烈，当温度升高到一定程度时，粒子间
的距离加大，运动更加自由，这时液态物质便会汽化，以气态的形式存在。
讨
论
晾在外面的湿衣服，为什么会慢慢变干？为了使衣物尽快晾干，通常会采
取哪些措施？为什么要这样做？你能用粒子模型对此做出解释吗？
液体的汽化现象并不只在沸腾时发生，在任何温度下都可能发生，只是这
时的汽化并不像沸腾时那么剧烈，而是只发生在液体表面。我们将这种只发生
在液体表面的汽化过程叫作蒸发。
液体蒸发的快慢与液体的温度、液体的表面积和其表面气体流动情况
有关。
阅读材料
分子力
我们很难使坚硬的固体伸长，说明组成物体的分子间存在着引力。固
体和液体都很难被压缩，气体压缩到一定程度后也很难继续被压缩，说明分
子间不但存在着相互作用的引力，还存在着相互作用的斥力。分子间的引力
和斥力同时存在，统称为分子力，又称分子间作用力、范德华力，是指分子
间的相互作用力。分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小，随分子
间距的减小而增大，且斥力减小或增大比引力变化快。当分子间距较大时，主
要表现为引力；当分子间距较小时，主要表现为斥力。分子力具有一定的有效
作用距离（数量级约为10
9 m），超出了这个距离，分子力可以忽略不计。
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
74
3.2 压力与压强
在生活中，我们常常会遇到这样的问题：为什么雪地鞋有宽大
的鞋底而冰刀鞋的鞋底却有窄窄的“刀口”？为什么图钉有一个大
大的钉帽？这些疑惑，我们将在下面的学习中得到解答。
想一想
我们的书包，为什么大多设计成双肩背且肩带比较宽？为什么滑雪板做得
又长又宽，而登雪山的冰爪却做得又尖又细？
实
验
探究影响压力作用效果的因素
砖块平放
图3.6
物体的不同受力面积
砖块侧放
注意：和泥时注意合适的稀
稠度。如果泥过稀，砖块侧放时
可能放不平稳；如果泥过稠，实
验现象可能不明显。
材料与仪器
砖块（或其他长方体重物），和好
的泥，盛泥的容器（如脸盆），弹簧测
力计，砝码，刻度尺。
步骤
1. 用弹簧测力计测出砖块所受的重
力，用刻度尺量出砖块的长、宽、高。
2. 将盛在容器中的泥表面抹平，把
砖块侧放在泥上，此时砖块所受的重力
大小就等于砖块对泥的压力大小。观察
砖块的下陷程度。
3. 将泥表面抹平，把砖块平放在泥
上，此时砖块所受的重力大小就等于砖
75
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
块对泥的压力大小。观察砖块的下陷程度。
4. 将砝码放在平放的砖块上，此时砖块和砝码所受的重力大小的和
就等于砖块对泥的压力大小。观察砖块的下陷程度。
5. 将相关数据记入表3.1 中。
表3.1
探究影响压力作用效果的因素实验记录
压力/ N
受力面积/ cm
2
砖块的下陷程度
（多或少）
压力
受力面积
砖块侧放
砖块平放
砖块平放（加上砝码）
分析与思考
1. 比较步骤2 和步骤3，压力相同时，砖块的下陷程度是否相同？
与受力面积的大小有什么关系？
2. 比较步骤3 和步骤4，受力面积相同时，砖块的下陷程度是否
相同？与压力的大小有什么关系？
3. 砖块的下陷程度与压力和受力面积的比值有什么关系？
科学上用压强（pressure）来描述压力的作用效果，压强是物体所受
的压力与受力面积的比。用p 表示压强，用F 表示压力，用S 表示受力面
积，压强的公式可以写为：
p = F
S
在国际单位制中，力的单位为牛（N），面积的单位为平方米（m
2），
压强的单位为帕斯卡，简称帕，用Pa 表示。
1 Pa = 1 N / m
2
事实上，压力不仅表现在固体与固体的相互作用上，任何相互接触的物体
间都可能存在相互作用的压力。
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
76
3.3 气体的压强
在生活中，你有没有遇到并思考过这些问题：贴在瓷砖上的
吸盘要很费劲儿才能拔下来，宇航员进入太空时要身穿专用的宇
航服……这些与地球周围的大气是否有关系呢？
大气压强
想一想
我们身边充满了“看不见”的大气，它会对其中的物体产生压强吗？
实
验
验证大气压强的存在
图3.7
验证大气压强的存在
材料与仪器
马德堡半球演示仪，真空泵，
凡士林，带挂钩的吸盘。
步骤
1. 在两个马德堡半球的对接处涂
上凡士林后，把它们接合起来。用真
空泵抽出球内的空气，抽气完毕后
立即关上阀门，把真空泵拿开。
2. 尝试把两个马德堡半球拉开。
3. 拧开阀门，让空气进入半球，再尝试把两个马德堡半球拉开。
4. 用力挤压两个带挂钩的吸盘，使吸盘紧紧地合在一起，尝试将它
们拉开。
77
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
分析与思考
1. 为什么两个带挂钩的吸盘最终被拉开了，而阀门打开前的两个
马德堡半球却无法被拉开呢？
2. 为什么拧开阀门后，我们很容易将两个马德堡半球拉开？
从上面的实验我们知道，大气对“浸没”在它里面的物体有压力。
大气产生的压强称为大气压强，简称大气压。
大气压强的测定
想一想
我们被大气所包围，大气中的粒子不停地向四周运动，不停地撞击各种物
体，从而大气对各种物体产生压强。那么，这种大气压强有多大呢？
活
动
托里拆利实验
阅读下面的资料。
图3.8
托里拆利实验示意图
意大利科学家托里拆利
（Evangelista Torricelli，1608—
1647）在1643 年通过实验进行
了大气压强的测定。主要实验步
骤：首先在一根长约1 m 且一端
封闭的玻璃管内灌满水银并堵住
管口，将玻璃管倒立于水银槽中，然后松开管口，任管内的水银面自然
下降；当管内的液面不再下降时，用刻度尺测量管内外水银面的高度差，
就可以反映大气压强的大小，约为760 mm 水银柱。
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
78
分析与思考
1. 在实验中，为什么测量两液面间的高度差时，应尽量保持玻璃管竖直？
2. 如果实验时把玻璃管倾斜一定的角度，管内的液柱长度会改变吗？两液
面间的高度差不变，你知道这是为什么吗？
3. 如果把这个实验改在高山上做，两液面间的高度差与在平原上的一样吗？
描述大气压强时，通常用“标准大气压”作为压强的单位。1 标
准大气压等于1.013 25
10
5 Pa，在一般计算中，取1.01
10
5 Pa（或
101 kPa），它相当于760 mm水银柱产生的压强。在粗略计算中，还可取
1 标准大气压等于1
10
5 Pa（或100 kPa）。
地球周围的大气压强并不是一成不变的。一方面它随海拔高度的变化而发
生变化，如在海拔3 000 m的高度内，大约每升高10 m，大气压强减小100 Pa；
另一方面，它还可能随天气的变化而变化。
大气压强还会影响物质的三态变化。液体表面的大气压强减小时，液体的
沸点降低；大气压强增大时，液体的沸点升高。
讨
论
A
B
图3.9
水槽下水管的回水弯
1. 如图3.9 所示，水槽下水管大多做
成弯曲的形状，再通入下水道。你知道这
是为什么吗？
2. 气体压强在日常生活中还有什么
应用？
玻璃管内的水银面上方是真空，而管外的水银面上受到大气压强，
大气压强支持着管内的水银柱，所以大气压强与水银柱产生的压强相等。
托里拆利在实验中还发现，玻璃管内的水银面下降一些就不再下
降，这时无论玻璃管倾斜与否，管内外水银面的高度差都保持不变。
79
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
3.4 液体的压强
固体由于受到地球的重力作用而对支持它的物体有压力作用，
产生了压强。液体也受到重力的作用，那么液体是否会对浸入其中
的物体产生压强呢？
想一想
游泳的时候，你感觉到水对你身体的压力了吗？
活
动
观察压入水中的气球
图3.10
压入水中的气球
如图3.10 所示，将一个充气的气球压入
水中。
分析与思考
用手将充气的气球压入水中时，气球发生了
什么变化？为什么会发生这种现象？
液体对浸入其中的物体会产生压力。
实
验
探究液体内部压强的特点
材料与仪器
液体压强计，盛有水的大烧杯，食盐。
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
80
步骤
1. 把液体压强计的金属盒放入大烧杯的水中，在同一深度转动金属
盒，改变塑料膜的朝向，观察并比较压强计的示数。
2. 改变金属盒在水中的深度，观察并记录在不同深度时压强计的示数。
3. 将水配制成一定浓度的盐水，改变金属盒在盐水中的深度，观察
并记录与步骤2 中的液体在同一深度时压强计的示数。
1.探究在同一深度的液体
向各个方向的压强
2.探究不同深度的液体
的压强
3.探究不同密度的液体
在同一深度的压强
图3.11
探究液体内部压强的特点示意图
表3.2
探究液体内部压强的特点实验记录
深度/ m
水的内部压强/ Pa
盐水的内部压强/ Pa
分析与思考
1. 液体压强计是通过什么方式来确定压强的大小与变化的？
2. 在液体内部，同一深度各个方向的压强是否相同？深度变化时，
压强如何变化？
3. 不同密度的液体在同一深度的压强是否相同？
液体内部向各个方向都有压强，同种液体在同一深度产生的压强是相
等的；同种液体的压强随深度增加而增大；不同液体的压强还与其密度有
关，同一深度处密度越大的液体内部压强越大。
81
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
3.5 流体的压强与流速
我们知道，不论固体、液体还是气体，都是由粒子组成的，而
且，由同种粒子组成的物质也存在着不同的状态。由于组成液体与
气体的粒子不像组成固体的粒子那样被束缚在某个特定的位置，因
而它们在宏观上表现出可流动的特点，所以，我们将液体与气体统
称为流体。那么，流体的压强与流速存在着什么样的关系？
想一想
图3.12
火车站站台的安全线
在火车站的站台上，为了防止候车的乘客
被高速行驶的列车“吸引”，在站台的边缘都
有一条醒目的安全线以警示乘客。行驶的列车
为什么会产生“吸引力”呢？
活
动
吹不开的纸
如图3.13 所示，将两张白纸竖直摆放，然后用力
向两张白纸中间吹气。
分析与思考
为什么我们不但没有吹开两张白纸，反而使它们
更加靠近？
当我们向两张白纸中间吹气时，两张白纸间的气体被吹得流动起来，致使纸
间的气压减小；而在纸的外侧，空气几乎不流动，气压相对较大。由于纸外侧的
气体对纸的压力大于纸内侧的气体对纸的压力，所以两张纸被“压”向一起了。
图3.13
吹不开的两张纸
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
82
流体的压强与流速的关系：流体的流速越大，压强越小；流体的流速
越小，压强越大。
讨
论
像鸟儿一样在天空飞翔，自古以来就是人类的梦想。1903 年12 月17 日，
美国的莱特兄弟发明了世界上第一架载人动力飞机——“飞行者1 号”。联系
流速与压强的知识，谈一谈飞机是怎样获得升力的。
弦线
两个表面的压强差
产生向上的升力
机翼上表面气流
流速大，压强小
机翼下表面气流
流速小，压强大
航向
迎角
“飞行者1 号”
图3.14
机翼与升力
机翼上、下表面一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平，因此，
流过机翼上表面的气流类似于较窄地方的流水，流速较大，而流过机翼下表
面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流小。根据
流速与压强的关系，机翼下表面受到的向上的压强就比上表面受到的向下的
压强大，于是机翼的两个表面产生了一个向上的压力差，也就是我们通常说的
机翼升力。
阅读材料
船吸现象
1912 年秋天，“奥林匹克”号正在大海上航行。在距离这艘当时世界
83
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
图3.15
船吸现象
F
F
“豪克”号
“奥林匹克”号
上最大的远洋轮约100 m处，有一艘比
它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号也在
向前疾驶。两艘船似乎在比赛，彼此靠
得较近，平行着驶向前方。忽然，“豪
克”号好像被大船吸引似的，一点也不
服从舵手的操纵，径直向“奥林匹克”
号冲去。最后，“豪克”号一头撞在
“奥林匹克”号的船舷上，造成一起重
大海难。
事后研究表明，事故的原因：两船在行驶时靠得太近，两船之间的水
流因受到两船船体的约束，其速度大于两船外侧的水流速度；根据流体的
压强与流速的关系，船外侧水流对船的压力大于船内侧水流对船的压力（如
图3.15 所示），使得两船“相吸”，造成惨剧。
跨学科实践活动
用自来水“吹”气球
我们可以用自来水“吹”气球。
1. 将一只气球套在水龙头上。
2. 缓慢地打开水龙头，让自来水流进气球内。
拓展思考
是什么力将气球“吹”起来的？
图3.17
打捞中山舰
图3.16
用自来水“吹”气球
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
84
调查打捞沉船的方法
中山舰，是中国近现代史上的一代名舰。它于1912 年建成下水，
次年加入中国海军，1938 年参加“武汉会战”，同年10 月24 日在抗
击日军的战斗中被日机炸沉于长江金口水域。1997 年1 月28 日，人们
采用双驳抬撬法将其打捞出水。查阅有关资料，了解其他打捞沉船的
方法，并撰写一份报告，向同学、家人分享你的调查结果。
技
能
液体压强计及其使用
图3.18
液体压强计
液体压强计是测量液体压强的仪器，其使
用方法及原理：将两端开口的U 形管固定在
刻度板上。在U 形管中注入一定量的被染色
的水，U 形管的一端通过软管与覆盖着橡皮
膜的金属盒连通。当橡皮膜受到来自液体的
挤压时，U 形管中原来相平的液面就会出现
一定的高度差，这时便可通过测量此高度差
来测量液体产生的压强的大小。
使用液体压强计应注意：
1. 使用液体压强计前，首先检查仪器的气密性是否良好。检查方法：用手
指轻轻按住橡皮膜，若微小的压力就能使压强计形成并保持明显的液柱高度差，
则表明仪器的气密性良好。若仪器的气密性不好，则可以在软管套入玻璃管接
头时用水浸一下，或涂少许凡士林。
2. 使用液体压强计前，还应调平U 形管中的液柱。这时，应将仪器背面的
T 形管下口打开，使U 形管两液柱均与大气相通；待U 形管两液柱平稳后，将
T 形管下口封住，即可进行测量。
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3
微
粒
的
运
动
与
压
力
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 液体的汽化现象只在沸腾时发生。
（
）
2. 在托里拆利实验中，如果把玻璃管倾斜一定的角度，管内水银面的高度和水银柱的
长度都不变。
（
）
3. 两块平整的玻璃合拢后，很难被分开，是因为存在大气压强。
（
）
二、选择题
1. 下列事件中，利用大气压强来实现的是（
）。
A. 打针时向体内注射药液
B. 排空真空吸盘中的空气，使吸盘紧贴在光滑的墙面上
C. 瘪了的乒乓球放在热水中能恢复原状
D. 水壶中的水沸腾时，壶盖不断跳动
2. 在水平桌面上放有一个质量为100 g、底面积为50 cm
2 的圆柱形茶杯（杯的厚度不
计），杯中有深10 cm 的水，则水对杯底的压强、桌面对杯子的支持力、杯子对桌面的压
强分别为（
）。（g 取10 N/kg）
A. 1 000 Pa，6 N，1 200 Pa
B. 500 Pa，6 N，1 000 Pa
C. 1 000 Pa，5 N，1 200 Pa
D. 500 Pa，5 N，1 000 Pa
科学思考
图3.19
帕斯卡裂桶实验
1. 穿着普通的鞋子踩在松软的积雪上，会陷得很深。如果
我们穿着雪地鞋，就不太容易下陷。我们的身体对雪地的压力
没有改变，那么造成这种现象的原因是什么？
2. 某同学身体外表的表面积是1.5 m
2，大气作用在该同学
身体表面的压力是多大？这么大的力为什么没有把他压瘪？
3. 1648 年，法国物理学家帕斯卡（Blaise Pascal，1623—
1662）曾经做过一个著名的帕斯卡裂桶实验：他在一个密闭
的、装满水的木桶的桶盖上插入一根细长的管子，然后从楼上
的阳台上向这根管子里灌水。结果，只灌了几杯水，桶竟然裂
开了。请你解释这一实验现象，并和同学交流，看谁的解释更合理。
3
微
粒
的
运
动
与
压
力
86
探究·实践
查阅帕斯卡等人测量大气压强的史料以及其他相关资料，完成以下任务中的一个。
1. 撰写一篇相关的科技小论文；
2. 编写一个相关的剧本，并将其排练成小短剧演出；
3. 做一份相关的海报，并向同学陈述海报的内容。
本章要点
深度
密度
液体压强
气体压强
大气压强
p= F
S
固态
物
质
状
态
气态
液态
流体
压强
压力
受力面积
大
小
大
小
知识结构
1. 为了便于科学研究，常要根据所研究问题的特点建立相应的模型。用粒子
模型可以解释物质存在的三种状态及物态变化现象。
2. 液体蒸发的快慢与液体的温度、液体的表面积和其表面气体流动情况
有关。
3. 物体所受的压力与受力面积的比叫作压强，单位为帕斯卡。
4. 马德堡半球实验证明了大气压强的存在，托里拆利实验测量了大气压强的
大小。1 标准大气压等于1.01325
10
5 Pa，相当于760 mm 水银柱产生的压强。
5. 液体压强的大小与液体的深度及密度有关。
6. 液体与气体统称为流体。
7. 流体的流速越小，压强越大；流体的流速越大，压强越小。
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3
微
粒
的
运
动
与
压
力
本章核心素养
1. 能描述固体、液体和气体的基本特征及其相互转化时的特点，并能用它
们解释生活中的相关现象。
2. 理解压强的含义，能说出日常生活中增大和减小压强的方法；通过实验
认识大气压强，知道大气压强的变化及其对生活的影响；知道液体内部存在压
强，了解影响液体压强大小的因素；能描述流体的压强与流速的关系，并能用
它们解释生活中的相关现象。
3. 能分别从宏观和微观的角度说明物态变化；能用图像表示物态变化时物
理量的变化规律；能用观察和实验方法研究物质的三态及变化现象，并能用物
质的粒子模型做简要的微观解释。
4. 关注生产、生活中的运动与相互作用的现象，并能解释生产、生活中的
简单问题。
4
运
动
的
电
荷
88
运动的电荷
夜色中的城市高楼林立，灯火辉煌。电网提供的电，为生
产保障能源，为生活创造便利。电，是大自然赐予人类最精妙
的魔法之一，它改变了人类社会的形态，影响着时代的进程。
电是如何输送到每家每户的？用电器是怎样接入电路的？
不同的用电器耗电是否一样？如何计算用电量？如何保证用电
安全？
89
4
运
动
的
电
荷
4.1 电荷与电流
在现代生产和生活中，人们已离不开电。电灯、电话、电视机
等用电器已经成为人们生活中不可缺少的部分。正是由于对电能的
使用，我们进入了一个新的时代——电气时代。
电
荷
想一想
在干燥的天气里，当你用塑料梳子梳头发时，为什么头发会飘起来？脱毛
衣时，为什么会听到噼啪声，在黑暗中还可以看到火花？
实
验
观察电荷的移动
材料与仪器
橡胶棒，玻璃棒，毛皮，丝绸，碎纸屑，验电器（分别标记为甲、
乙），导线。
步骤
1. 用丝绸摩擦玻璃棒，然后用玻璃棒靠近碎纸屑，观察发生的现
象；再用玻璃棒接触甲验电器的金属球，观察验电器金属箔的变化。
2. 再用丝绸反复摩擦玻璃棒，接触步骤1 中已带电的甲验电器的
金属球，观察金属箔的变化。
3. 用毛皮摩擦橡胶棒，然后用橡胶棒靠近碎纸屑，观察发生的现
象；再用橡胶棒接触乙验电器的金属球，观察验电器金属箔的变化。
4. 再用毛皮反复摩擦橡胶棒，接触步骤3 中已带电的乙验电器的
4
运
动
的
电
荷
90
金属球，观察金属箔的变化。
5. 用导线连接带电的甲、乙验电器的金属球，观察验电器金属箔
的变化。
分析与思考
1. 为什么玻璃棒和橡胶棒被摩擦后能够吸引碎纸屑？
2. 什么力量使验电器的金属箔分开？
3. 连接两个验电器的金属球后，导线中发生了什么变化？如果用
木条代替导线，结果是否相同？
我们已经知道，常见物质由分子或原子构成，原子由原子核和电子构成。
原子核带正电，电子带负电。电子绕原子核运动。
在通常情况下，原子核所带的正电荷数量与核外所有电子所带的负电荷数
量相等，整个原子呈电中性。然而，不同的原子，其原子核对核外电子的束缚
能力不同。在摩擦过程中，一些被原子核束缚得不够紧的电子会转移到对电子
束缚能力更强的物体上，于是，失去电子的物体带上了正电，得到电子的物体
带上了负电。电荷从一个物体到另一个物体，发生了转移。
自然界中只存在两种电荷——正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，
异种电荷相互吸引。
电荷的定向移动形成电流（electric current）。电流的大小即为单位时
间通过导体横截面的电荷量。电流通常用I 表示。在国际单位制中，电流
的单位是安培，简称安，用A 表示。
电流的单位除了安培外，还有毫安（mA）、微安（A）等。
阅读材料
雷电之谜
电闪雷鸣使人心惊肉跳，有时还会严重威胁人们的生命财产安全。古
91
4
运
动
的
电
荷
代科学水平低下，人们不理解雷电现象，因而对它十分敬畏。古代的中国
人往往认为电闪雷鸣是“雷公电母”在发威，而有的西方人则认为闪电是
“煤气爆炸”。
直到1752 年6 月的一个雷雨天，美国科学家富兰克林（Benjamin Frank-
lin，1706—1790）做了一个实验，才解开雷电之谜。他在用绸子做的大风筝
上安装了一根尖细的铁丝，将牵引风筝的麻绳与这根铁丝连接起来，麻绳
的末端拴了一把铜钥匙，钥匙塞在莱顿瓶中。他将风筝放上天空，一阵雷
电，麻绳上松散的毛向四周竖立起来，靠近钥匙的手和钥匙之间产生了火
花。这说明雷雨云中的电荷顺着被打湿的麻绳传导了下来。富兰克林冒着
生命危险，揭开了雷电的千古之谜。原来雷雨云中所带的电与摩擦所产生
的电是一样的，闪电就是雷雨云的放电现象。
一次雷电的能量巨大，所以雷电的破坏力是十分惊人的。雷雨云电荷的
形成过程是强烈上升的气流在起主要作用，而大气层对流是太阳光照射使大
气层各处形成温差导致的，因此，雷雨云积累大量电荷，形成巨大能量，归
根结底还是太阳能的一种转化形式。
电流与电路
想一想
河水流向海洋，日夜不息，这无穷无尽的河水从何而来？
水从高处泻下，水流可以推动水轮，带来能量。如何能使电流像水流一样
持续，从而为人们提供源源不断的能量？
实
验
电
路
材料与仪器
小灯泡，开关，电池（带电池盒），导线。
4
运
动
的
电
荷
92
步骤
图4.1
实物电路
1. 按图4.1 连接实物电路。
2. 检查无误后，闭合开关。
分析与思考
1. 闭合开关后，你看到了什么现
象？各个电路元件在其中的作用是
什么？如果缺少某种器材，实验能
成功吗？
2. 通过这个实验，你认为要使电荷持续定向移动，需要哪些条件？
导体内部存在着大量能够自由移动的电荷，如金属内部的自由电子。
电路没有接通时，自由电子做着无规则的运动，它们的运动方向是杂乱无
章的；当电路接通时，电子就会沿一定的方向移动，这样就形成了电流。
在酸、碱、盐的水溶液中，存在着大量能够自由移动的阴、阳离子，它们
的定向移动也可以形成电流。
在上面的实验中，电流通过小灯泡，把电能转化成了光能和内能。像这样
利用电能工作，并把电能转化为其他形式的能的设备，称为用电器。为用电器
提供电能的装置称为电源。
所谓电路，就是把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流路
径。为了方便描述电流，把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。按
照这个规定，在闭合电路中，在电源外部，电流的方向是从电源的正极
流出，经过用电器，流向电源的负极。
电路在某处断开时，如果没有闭合开关，或者导线没有连接好，用电器
就不能工作，处于这种状态的电路叫作断路（opencircuit），又叫开路。只有
处处连通的电路（闭合电路）才能工作。
93
4
运
动
的
电
荷
不经过用电器，把导线直接连接在电源两极上，就形成了短路（short
circuit）。短路是十分危险的。发生短路时，过大的电流会烧毁电源，甚至
引起火灾。因此，在用电时一定要避免短路。
在生产、生活中，我们会见到大小、形状和原理各异的电源，比如各种发
电机和电池，也会见到各种不同用途的用电器和开关。
图4.2
电池
图4.3
实验电路的电路图
L
S
描述电路时，如果把各种用电器和电源照原样画出来，不仅麻烦，而且不
利于分析问题。因此，我们用规定的符号表示电路中的元件，把这些符号用线
段连接起来，就画成了电路图。用电路图来表示由实物组成的电路，就可以一
目了然，使问题简化。例如，图4.3 就是上述实验电路的电路图。
表4.1
一些常用的电路元件符号
元件
符号
元件
符号
电池
开关
电灯
滑动变阻器
电铃
交叉不相连导线
电阻
交叉相连导线
电流表
A
电压表
V
4
运
动
的
电
荷
94
跨学科实践活动
巧识导线
有三根完全相同的导线被软管套在一起，无法从外部直接判断每
根导线的两个端点。设计一个能区分三根导线的方案。同学之间交流
各自提出的方案，并比较每个方案的优势与不足。
制作西红柿电池
电池是一种非常重要的电源。日常生活中常见的水果和蔬菜也可
以制作成电池。我们使用西红柿制作一个电池。
1. 准备一颗成熟的西红柿、锌片和铜片各一片、两根导线、一只
小灯泡、一个电压表。
2. 将锌片和铜片插入西红柿中，并分别连接一根导线。再用导线连
接小灯泡，等待一段时间。观察小灯泡是否发光。
3. 取下小灯泡，连接电压表。观察电压表的示数。
4. 查找资料，了解实验现象的成因，并向同学、家人分享。
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4
运
动
的
电
荷
4.2 电压与电阻
河水能够流动，是因为有水位差；电荷能够定向移动，是因为
有电位差。电位差也称为电压。电压是电路中维持电流的动力。河
水流动、汽车行驶，都会受到阻力作用，而电荷在电路中运动，同
样也会受到“阻力”。
电
压
想一想
作为电源的一种，电池在生活中随处可见。请你说出几种常用的电池。它
们用在哪些用电器中？电池上标示的“3.6 V”和“1.5 V”，有什么含义呢？
实
验
测量小灯泡两端的电压
材料与仪器
电压表，小灯泡，开关，电池，导线。
步骤
1. 阅读“技能”中关于电压表的内容，
学习电压表的使用方法。
2. 画出测量小灯泡两端电压的电路图。设
计好电路后，请老师检查一下，避免出现错误。
3. 按设计的电路图连接实物，检查无误后，闭合开关。
4. 用电压表测量小灯泡两端的电压，记录测量的结果。
我设计的电路图
4
运
动
的
电
荷
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分析与思考
1. 当开关断开时，小灯泡不发光，此时电压表的示数是多少？这
表明电路中电流与电压有什么关系？
2. 在测量中，你选用的是电压表的哪一量程？如果换用另一量程，
会对测量产生什么影响？
电压（voltage）通常用U表示。电压的单位是伏特，简称伏，用V表
示。电压的单位除了伏外，还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（V）
等。它们的关系：
1 kV = 10
3 V
1 V =10
3 mV
1 mV = 10
3 V
小资料
一些常见的电压值：干电池1.5 V，铅蓄电池2 V，手机电池3.7 V。人
体的安全电压不高于36 V，发生闪电时云层间的电压可达1 000 kV，维持人
体生物电流的电压约1 mV。
阅读材料
生物电
生物的细胞里都含有一些离子，主要有钙、钾、镁等正离子，以及氯、
硫等负离子。这些离子通常存在于细胞膜内，因而细胞膜内的任何变化都可
能产生微小的电流。
某些鱼类具有发电器官，例如电鳗、电鲼等。它们可释放出400 ~ 600 V不
等的电压，用来捕食猎物或驱退敌人。相比之下，人的心脏或脑等器官所
产生的电压则很小，大约是50 ~ 100 mV。
97
4
运
动
的
电
荷
植物通常只有在受到刺激时才会产生电压变化。例如，光合作用使植物
产生代谢活动，并产生几十毫伏的电压；有些植物在进行运动反应（如含羞
草的闭合）时会出现可传导的变化的电压，并能传输相当长的一段距离，电
压可达100 mV 左右。
图4.4
电鳗
图4.5
含羞草
人体中的电流
电流不仅存在于我们通常所见的电路中，电路以外的很多地方也存在着
电流。比如人体，即使没有外部的电流输入，身体内各部位也有电流流过，
只是很微弱。但是它的作用可不小。这些电流控制着我们的呼吸与肌肉运
动，包括心脏的跳动。因此，医生常通过仪器来观察人的心脏和大脑中电流
的变化情况，以便诊断其机能是否正常，这就是人们常说的做心电图和做脑
电图。
图4.6
脑电图测试
4
运
动
的
电
荷
98
电
阻
想一想
图4.7
测电笔
你用过测电笔吗？一支测电笔使用了
哪些不同的材料？为什么要使用这些不同
的材料？
实
验
探究不同物质的导电性能
材料与仪器
在缺口间依次接
入不同的材料
AA
图4.8
探究不同物质的导电性能的电路
铜丝，保险丝，塑料尺，玻璃
棒，电流表，小灯泡，开关，电池，
导线。
步骤
1. 阅读“技能”中关于电流表
的内容，学习电流表的使用方法。
2. 将电池、开关、小灯泡、电
流表按图4.8 所示的电路图连接，在电路中留一缺口。
3. 在缺口间依次接入铜丝、保险丝、塑料尺、玻璃棒等材料，观
察小灯泡亮度的变化并记录电流表的示数。
分析与思考
1. 在缺口间接入不同的材料时，小灯泡亮度是否相同？电流表的
示数是否相同？
2. 电路中使用的电源是没有变化的，你认为是什么造成了灯泡亮
度和电路中电流大小的不同？
通过观察，我们发现不同物质对电流的阻碍作用是不同的。
99
4
运
动
的
电
荷
铜、铁、铝等物质具有良好的导电性能，称为导体（conductor）；塑
料、橡胶、玻璃等物质都不容易导电，称为绝缘体（insulator）。
图4.9
常用的电阻器
导体虽然容易导电，但它对电流仍然存在
阻碍作用，而且不同的导体对电流的阻碍作用
是不相同的。我们用电阻（resistance）来表示
导体对电流阻碍作用的大小。
在电压相同的情况下，接入不同的导体，
电流值越小，表明导体对电流的阻碍作用越
大，即导体的电阻越大。通常用R来表示电阻。在国际单位制里，电阻的
单位是欧姆，简称欧，用
表示。电阻的单位除了欧外，还有千欧（k ）、
兆欧（M ）等。它们的关系：
1 M
= 10
3 k
1 k
= 10
3
在相同的条件下，铜和铝的电阻比铁的电阻小一些，所以我们生活中常见
的导线大多是铜芯和铝芯的。在实验室中，我们经常使用的铜芯导线的电阻很
小，可以忽略不计。
想一想
水在水管中流动时会受到一定的阻碍，在一定的时间内从水管中流出的水
量除了与水压有关外，还与水管的粗细和长短有关。电荷在导体中运动时所遇
到的阻碍，是否也与导体的粗细和长短有关呢？
长的水管对水流的阻碍作用比短的
水管大，细的水管对水流的阻碍作用比
粗的水管大。另外，被污物阻塞的水管
比干净的水管对水流的阻碍作用大。
图4.10
水管与水流
4
运
动
的
电
荷
100
实
验
探究影响电阻大小的因素
图4.11
探究影响电阻大小的因素的电路
材料与仪器
不同粗细、相同硬度（如HB
型）的铅笔芯，铜芯导线，电池组，
电流表，带鳄鱼夹的导线，带灯座的
小灯泡，开关。
步骤
1. 按图4.11 所示的电路图连接
好电路，保证鳄鱼夹与铅笔芯有良好的接触。
2. 检查无误后，接通电路，观察小灯泡的亮度及电流表的示数。
3. 移动鳄鱼夹，改变铅笔芯接入电路的长度，观察小灯泡的亮度
及电流表的示数的变化，判断电路中电阻的变化，进而判断导体的电
阻与导体长度的关系。
4. 在选定的长度下接入不同粗细的铅笔芯，根据小灯泡的亮度及
电流表的示数的变化，判断电路中电阻的变化，进而判断导体的电阻
与导体横截面积的关系。
5. 将铅笔芯换为铜芯导线，重复以上步骤并进行对比，判断导体的电
阻与导体材料的关系。
分析与思考
1. 在实验中，接入电路中的铅笔芯长度越长，电流表的示数有什
么变化？这表明接入电路中的铅笔芯的电阻大小与其长度有什么关系？
2. 在实验中，在长度一定的前提下，铅笔芯的电阻与其粗细有什
么关系？
3. 在实验中，导体的电阻与其材料有什么关系？
4. 在研究电路时，为什么没有考虑导线的电阻？
101
4
运
动
的
电
荷
通过探究实验，我们发现，导体的电阻的大小与导体的长度、横截面
积以及材料有关。导体的长度越长，横截面积越小，材料的导电性能越
差，导体的电阻就越大。研究还表明，导体的电阻与导体的温度有关。另
外，从导电性能方面看，导体与绝缘体没有绝对的界限。
小资料
表4.2
长度为1 m、横截面积为1 mm
2 的几种材料在20 ℃时的电阻值
材料
电阻值/
材料
电阻值/
银
0.016
铁
0.096
铜
0.017
电木
10
16 ~ 10
20
铝
0.027
橡胶
10
19 ~ 10
22
阅读材料
超导现象与超导体
金属导体的电阻随温度的升高而增大。一般金属导体在温度变化几摄氏
度或几十摄氏度时，电阻的变化不大。然而，当温度变化很大时，其电阻的
变化就十分明显了。比如白炽灯的灯丝发光时，温度在2 000 ℃左右，此
时灯丝的电阻是室温下的10 倍以上。
1911 年，荷兰科学家昂内斯（Kamerlingh Onnes，1853—1926）测定水银
在低温下的电阻时发现，当温度降到
269 ℃时，水银的电阻突然消失，即电
阻为零。随后，人们发现了另外一些物质同水银一样，当温度降至某一温度
（我们将这一温度称为转变温度）时，电阻也会变为零。我们将这一现象称
为超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。
超导体如能应用于实际，将给我们带来很大的好处：用超导材料制造的
电动机，线圈不发热；用超导材料制成的输电线，长途输电时几乎没有电能
损失；超导材料也是制造高速磁悬浮列车的重要材料。
4
运
动
的
电
荷
102
但超导现象一般发生在温度极低的情况下，很难应用于生产与生活之
中，因此，寻找转变温度相对较高的超导材料就成了科学家们努力的目标。
我国超导技术的研究处于世界先进水平，目前已经找到转变温度达
141 ℃
的超导材料。
半导体
导电性能介于导体和绝缘体之间的物质叫作半导体，如硅、锗。半导体的电
阻比导体大得多，却又比绝缘体小得多，其导电能力还会随外界因素的改变而
改变。因此，半导体具有许多特殊的性质，并获得广泛应用。
某些半导体，电阻会随着所受到的压力的变化而改变。利用这种特性，
可以制成压敏电阻，它可将压力的变化转变成电流的变化。
在某一温度范围内，某些半导体的电阻会随着温度的升高而迅速减小，
利用这种特性，可以制成热敏电阻，快速、准确地测量微小的温度变化。
在光照条件下，某些半导体的电阻会明显减小。利用这种特性，可制成
光敏电阻，应用于需要对光照做出灵敏反应的场合。
半导体制成的各种传感元件广泛应用于各种自动控制电路中，并形成了
专门的半导体技术。
跨学科实践活动
探究蒸馏水、自来水和盐水的导电性能
在“探究不同物质的导电性能”实验中，我们使用电路探究了不同材
料的导电性能。我们也可以使用同样的方法探究不同液体的导电性能。
1. 在缺口间分别“接入”蒸馏水、自来水和盐水。
2. 观察小灯泡的亮度变化，从而判断蒸馏水、自来水和盐水是导
体还是绝缘体。
3. 搜集资料，了解这三种液体具有不同导电性能的原理。
4. 撰写实验报告，和同学、家人交流实验结论。
拓展思考
不同的容器是否会影响同一种液体的导电性能？
103
4
运
动
的
电
荷
4.3 电流与电压、电阻的关系
在电路中，加在用电器上的电压、流过用电器的电流和用电器
的电阻之间存在着定量关系。研究它们之间的关系，可以帮助我们
更安全和高效率地使用各种用电器。
串联电路与并联电路
想一想
在实际生产与生活中，电路中的用电器往往不止一个，这些用电器是以什
么方式接入电路的呢？
你能否想办法在一个电路里让多只小灯泡同时亮起来？
实
验
让两只小灯泡同时亮起来
我设计的电路图
材料与仪器
小灯泡，开关，电池（带电池盒），
导线。
步骤
1. 设计使两只小灯泡同时亮起来的
电路，并画出电路图。
2. 按设计的电路连接实物电路。
3. 确定电路连接正确后，闭合开关，观察实验现象。
4
运
动
的
电
荷
104
分析与思考
在两只小灯泡能正常发光的前提下，把你设计的电路与同学的进
行比较，看一看连接方式是否相同；如果不同，请比较其差别。
把两只小灯泡顺次连接在电路中，一只小灯泡亮时，另一只也亮。
把元件在电路中逐个顺次连接，就组成了串联电路（series circuit）。
在串联电路中，电流从电源正极流出，依次流过每个元件，最后回到电源
负极，形成一个环路。
在串联电路中，开关能控制所有的小灯泡，并且一旦其中的一只小灯泡烧
坏，其他的小灯泡也不能工作。
L1
L2
S
图4.12
串联电路
S 2
L2
S 1
L1
图4.13
并联电路
把两只小灯泡的两端分别连接在电路中，它们互不影响。
把元件的两端分别连接在一起，就组成了并联电路（parallelcircuit）。
在并联电路中，两个用电器共用的那部分电路叫干路，单独使用的那部分
电路叫支路。在并联电路中，电流从电源正极流出，在支路处分叉，分别流经
各个支路，最后各支路的电流汇合，回到电源负极。
在并联电路中，每个支路都可以安装开关，控制相应支路的通和断，不会
影响其他支路。
105
4
运
动
的
电
荷
想一想
在串联电路中，电流有几条通路？并联电路中呢？这两种电路各有什么特点？
实
验
探究串联、并联电路中电流、电压的特点
材料与仪器
小灯泡，电流表，电压表，开关，干电池（带电池盒），导线。
步骤
1. 按图4.14 所示的电路图连接好电路。
2. 把电流表分别接在电路中的a、b、c 处。检查连接无误后，闭
合开关，观察电流表的示数并记录下来。改变电源电压，再测两次。
3. 把电压表分别接在电路中的a 与c、a 与b、b 与c 之间。检查连
接无误后，闭合开关，观察电压表的示数并记录下来。改变电源电压，
再测两次。
4. 取下一只小灯泡，观察另一只小灯泡的发光情况（取下小灯泡前
应断开开关）。
5. 按图4.15 所示的电路图连接好电路。
6. 把电流表分别接在电路中的A、B、C 处。检查连接无误后，闭
合开关，观察电流表的示数并记录下来。改变电源电压，再测两次。
7. 把电压表分别接在电路中的A 与B、A 与C、A 与D 之间。检查
连接无误后，闭合开关，观察电压表的示数并记录下来。改变电源电
压，再测两次。
8. 取下一只小灯泡，观察另一只小灯泡的发光情况（取下小灯泡前
应断开开关）。
4
运
动
的
电
荷
106
A
B
C
D
图4.14
串联电路示意图
图4.15
并联电路示意图
a
b
c
分析与思考
1. 在串联电路和并联电路中，取下一只小灯泡后，另一只小灯泡
分别会发生什么现象？
2. 怎样解释你观察到的现象？
3. 比较测得的数据，你能得出什么结论？
在串联电路中，电流依次流过每一个电路元件，各处电流相等。串
联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和。如果电路中有一
处断开，电路中的电流也消失了。
在并联电路中，电流分成几个支路，每个支路中的电流比干路中的
电流小，但是各支路的电流之和等于干路中的总电流。各支路两端的电
压相等，并等于并联电路两端的电压。如果有一个支路断开，电流仍能
在其他支路中流通。
107
4
运
动
的
电
荷
欧姆定律
想一想
通过人体的安全电流不能大于10 mA，为了保障用电安全，一般将安全电
压规定为不高于36 V。为什么这样规定？
我们身体的电阻有多大？怎样测量它的大小呢？
实
验
探究电流与电压、电阻的关系
材料与仪器
学生电源，电流表，电压表，定值电阻（4
，5
，8
，10
，
20
各一只），开关，滑动变阻器，导线。
图4.16
探究电流与电压、电
阻的关系的电路图
R
V
R′
A
步骤
1. 按图4.16 所示的电路图连接好电
路，其中R 选取5
的定值电阻。为保护
电路，闭合开关前，滑动变阻器的电阻R'
应先调至最大值。
2. 闭合开关，调节滑动变阻器，改变
定值电阻两端的电压，观察电压表与电流表的示数，将不同电压下测
得的电流值记入表4.3 中。
表4.3
电流与电压的关系（R = 5
）
实验次数
1
2
3
4
5
电压/ V
1
1.5
2
2.5
3
电流/ A
4
运
动
的
电
荷
108
3. 更换不同的定值电阻R，调节滑动变阻器，使R 两端的电压保
持为2 V。
4. 将不同电阻下测得的电流值记入表4.4 中。
表4.4
电流与电阻的关系（U = 2 V）
实验次数
1
2
3
4
5
电阻/
4
5
8
10
20
电流/ A
分析与思考
1. 通过步骤1 和步骤2，你从实验数据中得出的结论是什么？
2. 通过步骤3 和步骤4，你从实验数据中得出的结论是什么？
德国物理学家欧姆通过大量实验发现，导体中的电流跟导体两端的电
压成正比，跟导体的电阻成反比。这个结论就是一般导体所遵循的欧姆定律。
用R 表示导体的电阻，用U 表示导体两端的电压，用I 表示导体中的
电流，则欧姆定律可以写为：
=
在国际单位制中，电压U 的单位是伏特（V），电阻R 的单位是欧姆
（），电流I 的单位是安培（A）。
1 A = 1 V /
通过欧姆定律，我们很容易理解电流、电压及电阻三者之间的关系。例如，
若电路中某个导体的电阻不变，当加在导体两端的电压加倍时，通过导体的电
流也随之加倍。如果分别用电压表和电流表测出电路中某一导体两端的电压和
通过它的电流，就可以根据欧姆定律算出导体的电阻。这种用电压表和电流表
测量电阻的方法叫作伏安法。
109
4
运
动
的
电
荷
阅读材料
欧姆与欧姆定律
图4.17
欧姆
欧姆（GeorgSimonOhm，1789—1854），
德国物理学家。欧姆出生于锁匠家庭，从小
父亲教他金属加工的技能，也教他数学。
1811 年，他在埃尔兰根大学获得博士学位。
毕业后，欧姆到中学当了一名教师。在教
好学生之余，他还努力从事科学研究。
欧姆从1817 年开始研究电磁学。为了
研究电流与电源及导体长度的关系，他自己
动手设计制作实验器材。没有电阻，他用细
长的金属丝做电阻；没有电流表，他根据库
仑扭秤的原理，设计了能灵敏地测量电流变化的电流扭秤；实验中，他试过
用伏打电池做电源，但电压不稳定，他就用电压稳定的温差电偶作为电源。
欧姆通过大量的实验研究，终于在1826 年归纳出了今天所称的欧姆定律。
1827 年，他出版了著作《伽伐尼电路的数学论述》。
跨学科实践活动
绘制家中照明系统的电路图
1. 统计家中电灯的数量、电灯开关的数量，以及电灯和电灯开关的
对应情况。
2. 根据统计结果，推测家中照明系统的电路，绘制出电路图。
拓展思考
电灯的数量和电灯开关的数量是对应的吗？
如何设计电路，可以实现一个开关控制多盏电灯？
如何设计电路，可以实现多个开关共同控制一盏电灯？
4
运
动
的
电
荷
110
4.4 电能和电功率
当水流推动物体运动时，我们说水流对物体做了功。当电动机
通电运转时，我们说电流做了功。当电流做功时，用电器将电能转
化为其他形式的能量，从而使电能为我们服务。
电能和电功
想一想
观察你周围的用电器，它们把电能转化为哪些形式的能量？
读
图
读图4.18 — 图4.21，思考下列问题。
图4.19
电风扇
图4.18
电动自行车
电饭锅把电能
转化为内能。
电风扇把电能
转化为机械能。
电动自行车把电
能转化为机械能。
日光灯把电能
转化为光能。
图4.20
日光灯
图4.21
电饭锅
111
4
运
动
的
电
荷
1. 图中用电器将电能转化为哪些形式的能量供我们使用？
2. 电风扇转动时，电能是否全部转化为机械能？
3. 电能还能转化为哪些形式的能量？
电能很容易转化为其他形式的能量，并易于传输，这是它被广泛使用的重
要原因。
当电流流过用电器时，电流就做功，将电能转化为其他形式的能量。
电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。
电流做的功，我们称为电功。电功用W来表示。电流在某段电路上做
的功等于该电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。用U表示
该电路两端的电压，用I 表示电路中的电流，用t 表示通电时间，则电功
的公式可以写为：
W = UIt
在国际单位制中，电功的单位是焦耳（J）。日常生活中也用“度”
作为电功的单位，也就是千瓦时，用kW·h 表示。
电功率
想一想
在用电器的说明书或铭牌上，会介绍这个产品的主要技术参数。你知道这
些参数表示什么意义吗？
LED 灯在家庭和公共场所得到越来越广泛的使用。与白炽灯相比，使用
LED 灯可节约电能大约80% 。那么，我们如何判断LED 灯节能了呢？
4
运
动
的
电
荷
112
图4.22
白炽灯
图4.23
LED 灯带
活
动
了解用电器的功率
查看一些用电器的铭牌，找到功率栏，了解它的含义。
图4.24
LED 台灯的铭牌（局部）
图4.25
温茶垫的铭牌（局部）
在相同的时间内，电流通过不同的用电器所做的功是不相同的。例如，在
相同的时间内，电流通过微波炉所做的功明显大于通过电冰箱所做的功。为了
表示电流做功的快慢，我们必须了解电功率这个概念。
电流做功的快慢用电功率来表示。电功率是电流做的功与做功时间的
比。电功率用P 来表示：
=
理论研究表明，用电器的实际功率取决于两个因素：用电器两端的电
压与通过用电器的电流。它们之间满足关系：
113
4
运
动
的
电
荷
电功率= 电压
电流
可用下面的公式表示：
P = UI
在国际单位制中，电功率的单位是瓦特（W），电压的单位是伏特
（V），电流的单位是安培（A）。
1 W = 1V·A
额定电压和额定功率
想一想
在一些用电器的铭牌上，我们常常看到“额定电压”和“额定功率”等字
样，它们是什么意思呢？额定功率不同的用电器，在相同的工作时间内所做的
电功有什么差别？
实
验
比较不同额定功率的灯泡亮度
材料与仪器
PZ220
60 与PZ220 40 的白炽灯泡及配套的灯头，插头与插座，
导线。
步骤
1. 将两只灯泡并联起来，通过插头与插座接入照明电路中，比较
两只灯泡的亮度。
2. 将两只灯泡串联起来，通过插头与插座接入照明电路中，比较
两只灯泡的亮度。
4
运
动
的
电
荷
114
分析与思考
1. 两只灯泡并联时，灯泡的亮度关系是怎样的？
2. 两只灯泡串联时，灯泡的亮度关系是怎样的？
用电器铭牌上所标出的功率值，是在正常工作状态下的功率值。例如，标
有PZ220
60 的灯泡，在正常工作时两端的电压应为220 V，而此时灯泡的电
功率为60 W。
用电器在正常工作时，对应的电压与功率值分别称为用电器的额定电
压与额定功率，此时通过用电器的电流为该用电器的额定电流。
事实上，用电器两端的电压受各种因素的影响，会在一定的范围内波动，
因而用电器两端的实际电压、流过用电器的实际电流以及用电器的实际功率与
相应的额定值并非绝对相等。
跨学科实践活动
调查用电量
1. 调查家庭每月用电量，查阅资料，提出节约用电的举措。设计
一张节约用电主题的海报，向家人展示并号召家人一起节约用电，同
时持续关注实施节约用电举措后家庭的用电量。
2. 查找资料，调查中国用电量排名前五名的省份，并在地图上找
出它们的位置，分析可能的原因，并和同学、家人分享你的调查结果。
制作纸电路贺卡
送贺卡通常被视为一种传递祝福的方式，在当今社会，电子技术
与纸艺的结合为贺卡赋予了新的生命力。以小组为单位，调查市面上
纸电路贺卡的功能、元件，结合电路的基本原理，讨论并提出纸电路
贺卡的设计方案，将制作好的贺卡送给他人传递心意。
115
4
运
动
的
电
荷
1. 功能及元件调查
在制作纸电路贺卡前，需要先了解纸电路贺卡的功能及元件需求。
为了更好地实现贺卡需求，需要调查思考以下问题：贺卡中可以融入
哪些功能？需要使用哪些类型的元件（如发光二级管、电阻、纽扣电
池等）？各元件是如何连接的？它们是如何相互作用以实现所需功能
的？……以小组为单位，设计纸电路贺卡调查表格，通过网络检索相
关资料，进行市场调查，为后续纸电路贺卡的设计及制作提供依据。
2. 综合思考，设计制作
要成功制作纸电路贺卡，需要综合运用电路的基本原理、电子元
件的选择与连接、安全设计与测试等多方面的知识。通过网络查阅资
料，并结合调查结果，设计贺卡电路图，利用一侧表面带胶的导线，
结合纽扣电池、发光二极管等电学元件形成简单回路进行贺卡制作。
3. 评价优化，交流展示
完成纸电路贺卡的制作后，各组进行贺卡展示和交流，分享制作
纸电路贺卡时遇到的问题以及解决方式，并对成果进行评价。例如，
可以对纸电路贺卡的电路性能进行检测，同时也可以将电路的安全性、
材料的环保性、贺卡的美观性和创新性等方面纳入评价标准。根据测
试评价结果进一步修改完善，确保贺卡满足实际使用需求。
通过需求调查、电路图设计、制作与优化过程，我们更深入地理
解了基本电路和电路设计原理。
拓展思考
从材料选择、后续处理方式等角度考虑，如何减少纸电路贺卡对
环境的影响？
从外观、互动体验感等角度考虑，如何设计并制作更美观、体验
感更好的纸电路贺卡？
4
运
动
的
电
荷
116
4.5 家庭用电
我们家里的用电器都是通过家庭电路进行供电的。了解家庭电
路的结构和各用电器的特点，对于我们维护家庭电路及安全用电是
很有必要的。
家庭电路
想一想
家庭用电中，一个用电器被关掉时，其他的用电器仍会照常运作，这是为
什么？如果家里的用电器都串联在一起，又会是什么情形？
读
图
图4.26
家庭电路示意图
读图4.26，思考下列问题。
1. 电是如何输送到家庭中的？
2. 家庭电路中有哪些装置？
3. 用电器是怎样接入电路中的？
供电系统的两根供电线先通过装在户外的家用电能表，再进入室内。
家庭电路供电用的两根电线，一根叫火线，一根叫零线。我国的民用
供电系统，在火线与零线之间提供的电压是220 V。
由于在供电电源处零线是接地的，所以零线与大地之间是没有电压的，火线
与大地之间的电压是220 V。从图4.26 中我们可以看出，各用电器都是并联在火
线与零线之间的，这样可以保证在正常情况下，用电器两端的电压都是220 V。
117
4
运
动
的
电
荷
这两条供电线进入家庭后，首先和总开关（空气开关）相连。在维修家庭
中的电路时，要先断开这个总开关，以保证维修人员的安全。
开关和保险装置
想一想
在家庭电路中，用什么来保护电路安全呢？
实
验
使用保险丝
材料与仪器
额定值为0.2 A 和2 A 的保险丝，低压直流电源，电流表，小灯
泡，导线。
步骤
1. 用一只小灯泡、低压直流电源、开关连接电路。开启电源，慢
慢增大电流，同时观察小灯泡的亮度变化，直至小灯泡突然熄灭。
2. 如图4.27 所示，另取一只相同规格的小灯泡，把小灯泡和0.2A
保险丝串联在电路中。
0.6
3
保险丝
低压直流电源
图4.27
保险丝的使用示意图
4
运
动
的
电
荷
118
3. 开启电源，慢慢增大电流，同时观察小灯泡的亮度变化。
4. 待小灯泡突然熄灭后，观察保险丝是否熔断，小灯泡是否烧坏。
5. 将0.2 A 保险丝换为2 A 保险丝，重复步骤2 至步骤4。
分析与思考
1. 电路中不串联保险丝时，实验用的小灯泡是否烧坏？串联了
0.2 A 保险丝或2 A 保险丝时呢？
2. 在实验中，串联了0.2 A 保险丝时，保险丝是否熔断？串联了
2 A 保险丝时呢？
3. 若家中的保险丝熔断，我们能否换上较粗的（额定值较大的）
保险丝？为什么？
在家庭电路中，在总开关之后，通常是保险盒。保险盒中的保险丝串
联在电路中。保险丝是一种用特殊材料制成的电阻器，一般电阻较大、熔
点较低，常用铅锑合金制成，通常被包在一个玻璃管中或安装在陶瓷外壳
内。电路中的电流超过某一限定值后，它因发热而迅速熔断，切断电路，
保护电路中的用电器。通常，保险丝的外壳或包装上会标示一个电流值，
称为保险丝额定电流值。保险丝额定电流值能告诉我们这条保险丝长时间
所能承受的最大电流值。
图4.28
开关及保险装置
在你家的电路中，你可能找不到闸
刀开关和保险丝，那是因为现在的家庭
电路中常用空气开关替代闸刀开关和保
险丝。当电路中电流过大时，空气开关
就会自动断开（俗称“跳闸”），从而
保证用电安全。找出电流过大的原因并
把问题解决后，闭合开关，就可以继续
用电了。
119
4
运
动
的
电
荷
插头和插座
想一想
家庭电路中有很多插头和插座。通常情况下，一个用电器只需要两条导线
接到插座上就能运作，那么，为什么有些用电器要用三脚插头和三孔插座呢？
活
动
调查插座和插头
1. 列一份清单，统计家庭中经常使用的插座类型。
2. 观察用电器的插头，按使用两脚插头和三脚插头将用电器分类。
3. 选择一个不带电的三脚插头，拆开并观察里面的导线排列。
分析与思考
三脚插头中三只插脚分别连接三条不同颜色的电线，它们分别是什么线？
图4.29
插头和插座
两孔插座内的金属片分别与火线和零线相连，当用电器的插头插入后，
用电器就接在了火线和零线之间。三孔插座有两个孔内的金属片分别与火线
4
运
动
的
电
荷
120
和零线相连，另一个孔内的金属片和大地相连，而三脚插头上与这个接地插
孔相应的插脚是与用电器的外壳相连的。为什么要如此设计呢？这是因为，
如果用电器火线的绝缘皮损坏，致使火线与用电器的外壳相连，人体接触外
壳就会造成触电。这时就需要把外壳接地，使火线与大地之间形成电流，促
使触电保护器“跳闸”，人体接触外壳就没有危险了。所以有金属外壳的用
电器一般都使用三脚插头。
安全用电
想一想
查看你的家庭在用电过程中是否存在不安全因素？应该怎样排除？
读
图
读图4.30，思考下列问题。
图4.30
家庭用电中的不安全因素
1. 过多使用用电器并同时插在同一组合插座上存在安全隐患，为什么？
2. 在浴室等潮湿的场所用电，要注意什么？
3. 从图中我们还知道了哪些用电的不安全因素？
小资料
电带给我们方便，但也带给我们危险。以下是用电时应注意的地方。
121
4
运
动
的
电
荷
应做的事：
1. 使用用电器之前，要认真阅读相关说明书。
2. 在用湿布擦拭开关和用电器以及更换灯泡和日光灯管前，应先将电
源断开。
3. 用电器发生故障时，应立即断开电源。
4. 远离高压电线、变压器等设施。
5. 妥善保养插头、插座和电线，如有损坏，应立即更换。
不应做的事：
1. 不要用湿的手操作用电器、接触开关或插座。
2. 用电器起火时，禁止用水灭火。
3. 在使用电熨斗等发热用电器时要格外谨慎，人不能离开。
4. 不要在易燃品附近或浴室中使用电热取暖器。
5. 不要随意把物件插入插座或用电器中，以免引起短路。
讨
论
观察图4.31，讨论下列各种情形是否存在安全隐患。
火线
零线
火线
零线
火线
零线
图4.31
人以不同方式接触电路或带电体
注意：危险动
作，请勿模仿！
触电是指人体接触带电体时，有较强电流通过人体的现象。电流对人体
的伤害与电流的大小、通电时间的长短等因素有关。发生触电事故时要迅速断
电，在断开电源前不要接触触电者。脱离带电体后，要注意让触电者平躺、保
暖，必要时还要做人工呼吸和胸外心脏按压进行急救，并及时送往医院救治。
4
运
动
的
电
荷
122
跨学科实践活动
调查通过家庭电路的电流
电路所允许通过的电流存在上限，过高的电流可能损坏电路中的
某些重要器件，也可能烧毁电路甚至造成火灾。调查家庭电路中电能
表所允许通过的电流最大值，并设计一个合理的家庭用电方案。
1. 统计家里用电器的额定功率和额定电压，运用公式P = UI 算出
它们正常工作时的电流。
2. 设计一个使用万用表测量用电器正常工作时的电流的方案，并
使用该方案检验你的计算结果。
3. 判断家中主要的用电器能否同时使用。
4. 结合所学知识和生活经验，设计一个合理的家庭用电方案，和
同学、家人分享你的方案。
技
能
电能表
用电器在使用的时候会消耗电能。电能表（也称电度表）是计量用电器消
耗多少电能的仪表，它能自动记录与电能表连接在一条电路上的用电器所消耗
的电能。某段时间内线路上消耗的电能，就是电能表上计数器在这一时段的起
止时刻的两次示数之差，也就是电流在这段时间内所做的功的值。
图4.32
两种常用的电能表
图4.32 是两种常用的电能表：电子式电能
表和机械式电能表。用电时，机械式电能表中
间的铝质圆盘转动，带动上面的数字以千瓦时
为单位来显示已经用去的电能，电子式电能表
则直接用数字显示相关数据。
123
4
运
动
的
电
荷
电能表有几个重要的参数：
“220 V”是指这个电能表应该在220 伏的电路中使用；
“10（20）A”是指这个电能表的额定电流为10 安，最大电流为20 安；
“50 Hz”是指这个电能表在频率为50 赫兹的交流电路中使用；
机械式电能表上的“600 r /（kW·h）”，是指接在此电能表上的用电器每
消耗1 千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600 转。
读取电能表时，应注意示数中的小数位。
电流表及其使用
电流表是测量电路中电流大小的仪表。电流表的刻度盘上标有“A”和表
示电流值的刻度。电流表的“0”刻度线通常在左端。当被测电路中的电流为零
时，指针指在“0”刻度线；当被测电路中有电流时，指针偏转，指针稳定后所
指的刻度，就是被测电路中的电流值。
图4.33 为学校实验室里常用的电流表。它共有三个接线柱：左边标有“
”
的接线柱是负接线柱；中间和右边的接线柱是正接线柱，分别标有“0.6”和
“3”，表示这个电流表有0 ~ 0.6 A 和0 ~ 3 A 两个量程。使用时可根据被测电
流的大小适当选择。
图4.33
实验室用电流表
图4.34
电流表的接入电路图
放大的表盘
A
S
电流表的使用方法：
1. 接入电路前，如果电流表的指针没有指在表盘的“0”刻度线的位置，
要用螺丝刀转动表盘下面的调零旋钮，把指针调节到“0” 刻度线的位置。这
一过程称为机械调零。
4
运
动
的
电
荷
124
2. 使用电流表时，电流表要与被测用电器串联，如图4.34 所示。
3. 正、负接线柱的接法要正确。连接电流表时，必须使电流从正接线柱流
进电流表，从负接线柱流出来。
4. 读数时，应将选定的量程与表盘上的刻度对应起来，认清最小刻度值。
使用电流表时应注意：
1. 绝对不允许不经过用电器就把电流表直接连在电源的两极上。电流表直
接连在电源的两极上，会损坏电流表。
2. 被测电流不允许超过电流表的量程。如无法估计被测电流的大小，应先
尝试使用较大量程进行试测量（试触），再根据示数大小来选择量程。
电压表及其使用
电压表是测量电路中电压大小的仪表。电压表的刻度盘上标有“V”和表
示电压值的刻度。电压表的“0”刻度线通常在左端。当被测电路中的电压为零
时，指针指在“0”刻度线；当被测电路中有电压时，指针偏转，指针稳定后所
指的刻度，就是被测电路中的电压值。
图4.35 为学校实验室里常用的电压表。它共有三个接线柱：左边标有“
”
的接线柱是负接线柱；中间和右边的接线柱是正接线柱，分别标有“3”和
“15”，表示这个电压表有0 ~ 3 V 和0 ~ 15 V 两个量程。使用时可根据被测电
压的大小适当选择。
放大的表盘
图4.35
实验室用电压表
S
V
L
图4.36
电压表的接入电路图
电压表的使用方法：
1. 接入电路前，对电压表进行机械调零。
125
4
运
动
的
电
荷
2. 使用电压表时，电压表要与被测用电器并联，如图4.36 所示。
3. 正、负接线柱的接法要正确。连接电压表时，必须使电流从正接线柱流
进电压表，从负接线柱流出来。这跟电流表的接线方法是一致的。
4. 读数时，应将选定的量程与表盘上的刻度对应起来，认清最小刻度值。
使用电压表时应注意：
被测电压不允许超过电压表的量程。如无法估计被测电压的大小，应先尝
试使用较大量程进行试测量（试触），再根据示数大小来选择量程。
滑动变阻器及其使用
变阻器是可以改变接入电路的电阻大小的元件。常用的变阻器是靠改变接
入电路的电阻丝的有效长度来改变电阻大小的，如滑动变阻器。
滑动变阻器是将表面涂着绝缘漆的电阻丝紧密地绕在瓷筒上，形成一个线
圈，线圈的始端和末端分别接到A、B 两个接线柱上。在瓷筒的上方有一根金
属棒架在绝缘瓷架上，金属棒的两端分别有C、D 两个接线柱。套在金属棒上
的滑动触头可以在金属棒上左右滑动，它的金属滑片与线圈紧密接触，线圈上
能接触滑片的地方，电阻丝的绝缘漆已被刮去。这样，在A、B和C、D中各选
一个接线柱将滑动变阻器接入电路中，移动金属棒上的滑动触头，便可改变接
入电路的电阻丝的长度，从而改变接入电路的电阻。
如图4.37，使用A、D 两个接线柱时，接线柱A 和滑片P 之间的线圈（电
阻丝）即被接入电路中。
图4.37
滑动变阻器
C
D
P
A
B
P
C（D）
A
B
金属棒
滑片
接线柱
线圈
瓷筒
C
D
B
A
P
图4.38
滑动变阻器的示意图和符号
4
运
动
的
电
荷
126
滑动变阻器的作用：
图4.39
接入滑动变阻器的电路
1. 调节电路中的电流。把电阻丝的一端和滑杆
的一端串联在电路中，通过改变电路的电阻值，达
到调节电流的目的。使用时，应先把变阻器调到最
大值，再逐渐调小，以保护电路中的用电器。
2. 调节电路任意两点间的电压。把电阻丝两
端并联在电路中，把用电器的两端分别和电阻丝
一端及滑杆接线柱并联，再并联上电压表。把变阻器与用电器并联部分的阻值
调到最小，再逐渐增大，直到电压表指针偏转到所需的电压值。
使用滑动变阻器时应注意：
1. 不论使用变阻器的全部还是部分，电流均不得超过它的额定值。
2. 不要损伤电阻丝的绝缘层，以免造成匝间短路。
3. 使用前应先滑动几次，除去滑动触头上的灰尘等影响接触的物质。
测电笔及其使用
测电笔是日常用来辨别火线与零线的工具，测电笔的构造及使用方法
如图4.40 所示。
错误的使用方法
正确的使用方法
笔尖金属体
电阻
氖管
笔尾金属体
图4.40
测电笔的构造及使用方法
使用测电笔时，手一定要接触笔尾金属体，用笔尖接触电线或与电线连通的
导体。如果测电笔内部的氖管发光，表示与笔尖所接触的导线是火线；如果氖管
不发光，则表明与笔尖所接触的导线是零线。如果手没有接触笔尾金属体，测电
笔就不能正常发挥作用，即使笔尖接触火线，氖管也不发光，会造成判断错误。
127
4
运
动
的
电
荷
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
（
）
2. 五光十色的节日彩灯串联在电路中，如果只有一个彩灯不亮，而其他彩灯亮度稍稍
增加了一些，可能是由于电路发生了断路。
（
）
二、选择题
1. 由于电力供应紧张，我们在节约用电的同时，还要考虑使用替代能源。下列家庭用
具中，不需用电工作的是（
）。
A. 电饭锅
B. 电吹风
C. 太阳能热水器
D. 微波炉
2. 表4.5 列出了几种常见合金的成分及主要性质：根据表中的信息，制造电炉丝和加
工金属零件用的刀具、钻头应选用的材料分别是（
）。
A. 高速工具钢，武德合金
B. 镍铬合金，高速工具钢
C. 武德合金，高速工具钢
D. 镍铬合金，武德合金
表4.5
几种常见合金的成分和性质
名称
高速工具钢
武德合金
镍铬合金
成分
以铁为主，含铬3.8 %～4.4 %，
钨11 %～19 %，碳、钒等
含铋50 %，铅25 %，
锡、铬各12.5 %
含镍80 %，铬20 %
性质
耐磨，硬度大
熔点很低（70 ℃）
熔点高，电阻大
3. 某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A 的电流时，每分钟可产生
6.6 × 10
4 J 的热量。这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻分别为（
）。
A. 6.6 × 10
4 W，2 640
B. 1.1 × 10
3 W，2 640
C. 6.6 × 10
4 W，44
D. 1.1 × 10
3 W，44
4
运
动
的
电
荷
128
科学思考
1. 小李买了一个电热驱蚊器，部分说明书如图4.41 所示。
图4.41
产品名称：电热驱蚊器
产品型号：EMR2392
额定电压：220 V
额定功率：5 W
加热器表面温度：165 ℃
（1）该驱蚊器
（填“能”或“不能”）直接插在家庭电路的插座上。
（2）小李家每年用驱蚊器6 个月，若以每天平均使用10 h计，则该驱蚊器每年大约消
耗电能________kW·h（每月按30 天计）。
2. 电工用的尖嘴钳的钳嘴是用很硬的钢做的，钳柄通常都装上了一副橡胶套或塑料
套。小红说：“装上柄套主要是为了使用时手感舒适。”她的说法是否有道理？
3. 一位同学在做实验时，需要阻值为2
、5
、20
和25
的电阻各一个，但他手
边只有一些阻值为10
的电阻。请你帮这位同学设计一下，利用这些电阻组成所需要的各
个电阻。
4. 撰写一篇有关节约用电的科技小论文，并制作一张海报。
探究·实践
1. 小华想用一只2.5 V 的小灯泡做一盏小台灯。他想用家里的一台小型收音机的电源
作为小台灯的电源，但这个电源的电压是4.5 V。于是他找实验室的老师帮忙。老师经过实
验测量后告诉小华，小灯泡的电阻约为8.3
。老师又给了他一段每厘米的电阻为1
的电
阻丝，让他自己想办法解决问题。他该怎么办？
2. 生活中哪些用电器利用电流发热为我们服务？我们采用什么办法把热量散发出来？
哪些东西在通电的时候会发热，但我们并不希望它们发热？我们采取什么办法降低它们的
温度？
129
4
运
动
的
电
荷
本章要点
电路
电源
导线
开关
串联电路
并联电路
安全用电
注
意
包
括
分
为
电功率：P=UI
电功：W=UIt
用电器
电压
电流
电阻
欧姆定律：I= U
R
知识结构
1. 自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。电荷的定向移动形成电流。
电流的单位是安培。
2. 当电路接通时，电子就会沿一定的方向移动，这样就形成了电流。测量
电路中电流大小的仪表是电流表。
3. 电压的单位是伏特。测量电路中电压大小的仪表是电压表。
4. 不同物质的导电性能是不相同的，我们将其分为导体、半导体和绝缘体。
5. 导体虽然导电，但它对电流仍然存在阻碍作用。我们用电阻来表示导体
对电流阻碍作用的大小。电阻的单位是欧姆。通常情况下，影响导体的电阻大
小的因素是导体的长度、横截面积以及材料。导体的电阻还与导体的温度有关。
6. 电路可分为串联电路和并联电路。
7. 欧姆定律描述了导体的电阻、导体两端的电压和通过导体的电流三者之
间的关系，其内容是导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成
反比。
8. 电流可以做功。电路中电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式
的能量。电能表是计量用电器消耗多少电能的仪表。
4
运
动
的
电
荷
130
9. 我们用电功率描述电流做功的快慢。用电器上所标明的额定功率与它在
实际使用中的功率有一定的差别。
10. 家庭电路供电用的两根电线，一根叫火线，一根叫零线。我国的民用供电
系统，在火线与零线之间提供的电压是220 V。
11. 保险盒中的保险丝串联在电路中，保护电路中的用电器。
12. 较强电流通过人体会导致触电，在生产、生活中应注意安全用电。
本章核心素养
1. 能初步从微观粒子的角度认识电荷相互作用的规律和电流的形成原因，
并简单地解释生产、生活及实验中的一些电学现象。
2. 理解电荷相互作用的规律；说明电流的形成原因；能从电压与电阻的本
质理解欧姆定律。
3. 能连接简单的串联电路和并联电路；能用控制变量法探究电阻大小的相
关影响因素，探究电流与电压、电阻的关系；能用欧姆定律解释常见的电学问
题，解决简单的电路问题；能正确测量电路中的电流和电压；能收集数据计算
家中用电器的能耗。
4. 具备安全用电常识，在家庭用电中有保护自己和他人的安全意识。
第四单元
从仅有一个细胞的草履虫到重达数十吨的巨鲸，从水面
漂动的浮萍到高接云天的大树，地球上的生物千姿百态。生
命系统中的运动有没有共同的规律可循？
与发育
生物的繁殖
竹是中华民族的一个文化符号，与松、梅并称为“岁寒三
友”。在竹林中，我们常常可以看见破土而出的竹笋，经过一
段时间的生长，这些幼嫩的竹笋就能生长为挺拔的成竹。竹子
一生只能开一次花，在开花之后就会长出竹米，即竹子的果实。
竹林中还存在多种多样的生物，有以竹为食的大熊猫，有形色
各异的蘑菇……
竹子是以什么方式延续后代的呢？大熊猫、蘑菇以及竹林
中的其他生物又是如何繁殖与发育的呢？
133
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
5.1 细菌、真菌和病毒的繁殖
细菌、真菌和病毒是无处不在的。它们是如此之小，以至于很
多时候你无法感觉到它们的存在。它们以不同的方式确保了自身的
繁殖。
细菌的结构和功能
想一想
我们知道饭前洗手是一个良好的生活习惯。看似干净的手上，有没有细
菌呢？
实
验
观察菌落
材料与仪器
培养皿，牛肉膏蛋白胨固体培养基，恒温箱。
步骤
1. 取两个洁净的培养皿（已灭菌处理），分别标记为1 号培养皿和
2 号培养皿。在无菌环境中，在两个培养皿内铺上等量的培养基。
2. 用手按一下1 号培养皿的培养基，2 号培养皿不做处理。
3. 分别盖上两个培养皿，置于适宜的无菌环境（恒温箱）中培养。
4. 若干天后将培养皿取出，比较两个培养皿中的培养基有什么
不同。
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
134
分析与思考
细菌能在培养基上迅速繁殖，形成肉眼可见的细菌集合体——菌
落。1 号培养皿和2 号培养皿中菌落的生长状况如何？形态如何？它们
都是细菌的菌落吗？
细菌十分微小，在显微镜发明以后，人类对细菌才有了直接而具体的认识。
细菌（bacteria）是单细胞生物，有细胞壁、细胞膜、细胞质等结构，但
没有成形的细胞核，只有DNA集中的区域。细菌的基本形态有球状、杆状、
螺旋状三种。
图5.1
细菌的基本形态
细菌对自然界有着重要意义。它们大多是分解者，能分解有机物，促
进自然界的物质循环。
许多细菌对人类是有益的。比如，乳酸菌可用来制作酸奶、泡菜等；根瘤
菌具有固氮作用，有利于豆科植物的生长。在正常人的体表以及与外界相通的
腔道（如口腔、鼻咽部、肠道、生殖道）存在各种各样的细菌，它们在人体免
疫功能正常的情况下，对人体有益，称为正常菌群。
也有一些细菌对人类是有害的。比如，软腐病细菌可使许多蔬菜腐烂，结
核杆菌、痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌等细菌能使人患病。
135
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
细菌的繁殖
想一想
细菌大家族中有一个重要成员——乳酸菌，你知道乳酸菌是如何繁殖的吗？
活
动
模拟细菌的繁殖
图5.2
模拟细菌的繁殖
1. 准备6 个纸杯和一把绿豆。将纸杯按1—6
编号。每粒绿豆代表一个细菌。
2. 在1 号纸杯中放入一粒绿豆，代表第一
代细菌。大约每隔20 min，一个细菌就会分裂成
两个细菌，此时，在2 号纸杯中放入两粒绿豆，
代表第二代细菌。
3. 按照2 号纸杯中的每个细菌都分裂成两个细菌，计算出第三代细菌的个
数，并在3 号纸杯中放入正确的绿豆数。
4. 按照步骤3 的方法，再计算3 次，直到在6 号纸杯中也放好绿豆。
分析与思考
1. 算一算，第十代会产生多少细菌？从第一代到第十代需要多长时间？
2. 算一算，经过24 h，第一代细菌可以产生多少后代？
图5.3
细菌的分裂繁殖
细菌主要靠分裂进行繁殖。一个细
菌分裂成两个细菌的过程，称为二分裂
（binary fission）。有些细菌在适宜的
条件下，只需20 ～30 min 就能繁殖一
代。细菌繁殖必须要有充足的营养物
质、适宜的温度与酸碱度等条件。
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
136
讨
论
细菌一般以简单的二分裂方式进行繁殖，在适宜的条件下，多数细菌的繁
殖速度很快。你能说说细菌的快速繁殖给我们带来的益处和危害吗？
真菌的结构和功能
想一想
图5.4
发霉的油桃
有些发了霉的食物会长出“长毛”，这些“长毛”
是细菌吗？制作馒头时用到的酵母粉中含有大量的酵
母菌，这些酵母菌也是细菌吗？
实
验
观察酵母菌细胞的结构
图5.5
酵母菌细胞的结构示意图
细胞壁
细胞核
细胞质
细胞膜
液
泡
材料与仪器
干酵母粉，碘液，温开水，小
烧杯，玻璃棒，滴管，载玻片，盖
玻片，吸水纸，显微镜。
步骤
1. 取少量的干酵母粉放入小烧杯
内，倒入适量的温开水，用玻璃棒搅
拌均匀，放置约5 min。
2. 用滴管吸取上层清液，滴一滴在载玻片上，盖上盖玻片。
3. 在盖玻片的一侧滴一滴碘液，从另一侧吸水，使酵母菌细胞染
上颜色。
4. 用显微镜观察，将酵母菌细胞的形态和结构，记入表5.1 中。
137
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
表5.1
观察酵母菌细胞的结构实验记录
细胞的形态
细胞的结构
酵母菌
分析与思考
1. 酵母菌细胞的结构和植物叶肉细胞的结构有哪些异同点？
2. 酵母菌在实际生活中有什么应用？
图5.6
曲霉的菌丝
酵母菌、霉菌和蘑菇等都属于真菌。
酵母菌是单细胞真菌，其细胞呈卵圆
形。其他真菌大多是多细胞生物，其外部
形态由菌丝的排列方式决定。有些真菌的
菌丝松散地缠绕在一起，如曲霉；有些真
菌的部分菌丝能够紧密地组织在一起形成
特定的结构，如平菇、香菇。
真菌与人类生活的关系十分密切。我
们平时吃的面包和馒头就与酵母菌有关。真菌还是生产抗生素（如青霉素、头
孢霉素）、有机酸等产品时常用的菌种。有些真菌也会引起人和动植物的病害，
如人的手足癣、玉米黑粉病、小麦锈病等。
真菌（fungi）的细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核。大多数真
菌是分解者，只能利用现成的有机物生活。
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
138
真菌的繁殖
想一想
你见过菜市场或超市里的蘑菇吗？你知道它们是如何繁殖的吗？
图5.7
蘑菇
实
验
制作孢子印
材料与仪器
新鲜平菇或香菇（已开伞露出菌褶），白纸，培养皿（或玻璃
杯），解剖刀（或解剖剪），放大镜。
图5.8
孢子印
香菇的孢子印
平菇的孢子印
注意：解剖刀锋利，
易划手。
139
5
生
物
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繁
殖
与
发
育
步骤
1. 用解剖刀将新鲜平菇或香菇的菌盖从菌柄上取下来。
2. 把菌盖平放在白纸上，菌褶面朝下。
3. 用一个培养皿把菌盖盖起来，以免散落的孢子被风吹散。
4. 两天后，把培养皿拿开，然后拿走菌盖。这时你会在纸上看到
一个与菌褶排列一致的放射状孢子印。孢子印是由菌褶上散落下来的
孢子组成的。
5. 用放大镜观察这个孢子印。
分析与思考
1. 你所观察到的孢子的大小和颜色是怎样的？
2. 根据你所得到的孢子印，预测一个菌盖能产生多少孢子。
真菌通常是通过产生大量的孢子来繁殖的，如水果表面常见的青霉、
麦穗上的赤霉，它们产生的孢子可以借助气流扩散，在适宜的条件下生长
为新的个体。真菌也可以通过菌丝培养产生新菌丝来繁殖。
阅读材料
酵母菌的繁殖
酵母菌是单细胞真菌，因与发酵有关而得名。酵母菌中含有丰富的蛋白
质、维生素等营养物质。真菌常见的繁殖方式是孢子生殖，但酵母菌通常所
采用的繁殖方式是出芽生殖。在繁殖时，一个幼小的芽体从一个巨大的、营
养丰富的母体中长出的情形，可能会让你联想到一根树枝抽出的嫩芽。接
着，芽体会脱离母体，成为一个新的个体。
少数酵母菌在生长到一定阶段后，一个酵母菌可以直接分裂，形成两个新
的酵母菌，这种繁殖方式称为分裂生殖。除此之外，酵母菌还可以通过产生特
殊的孢子进行繁殖。多种多样的繁殖方式可以帮助酵母菌更好地适应环境。
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
140
病毒的结构和功能
想一想
病毒种类繁多，人类常见的流行性感冒、手足口病，家畜易患的口蹄疫以
及植物的烟草花叶病等，均是由病毒引起的。病毒也很微小，它们是否和细菌
有相似的结构？
读
图
读图5.9，思考下列问题。
遗传物质
衣壳
烟草花叶病毒
遗传物质
衣壳
噬菌体
遗传物质
衣壳
腺病毒
衣壳
人类免疫缺陷病毒
遗传物质
图5.9
不同病毒的电镜图及结构示意图
1. 病毒主要有哪些结构？
2. 与细菌、动植物细胞相比，病毒的结构有什么特点？
141
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
病毒（virus）是一类极其微小的生物，个体大小一般为5 ~ 300 nm，
通常需要借助电子显微镜才能观察到。病毒不具有细胞结构，其结构简
单，包含蛋白质和遗传物质。病毒的外层均由蛋白质组成，称为衣壳
（capsid）。衣壳决定病毒的形态，如烟草花叶病毒呈杆形，腺病毒的衣
壳构成一个二十面体，噬菌体有蝌蚪状等形态，人类免疫缺陷病毒（HIV）
呈球形。衣壳内部是遗传物质。病毒不能独立生活，只能寄生在活细胞中
以获取生命活动所需要的物质和能量。
目前已知的病毒大多会引发疾病且具有较强的传染性，给人类和动植物的
生存带来较大的危害，如流行性腮腺炎、艾滋病、禽流感、黄瓜花叶病等均由
病毒引起。
人类在研究病毒的过程中，一方面关注如何预防和治疗病毒性疾病，另一
方面也在思考如何利用病毒造福人类，并取得了一些成果。比如，人们用接种
乙肝疫苗的方法，预防由乙型肝炎病毒引起的乙肝；给动物接种疫苗预防禽流
感等动物病毒引起的疾病。此外，有些病毒可用于治疗癌症或杀死有害细菌，
科研人员也正在积极寻找利用某些病毒防治有害生物的方法。
病毒的繁殖
想一想
我们对流行性感冒（简称流感）并不陌生，流感是由流感病毒引起的急性
呼吸道传染病，人群普遍易感，发病率高。流感病毒的繁殖速度非常快。你知
道病毒是如何繁殖的吗？
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
142
读
图
读图5.10，思考下列问题。
图5.10
噬菌体的繁殖过程
吸咐
释放
装配
注入核酸
合成核酸和蛋白质
噬菌体的繁殖过程包括哪几个阶段？
被病毒侵染的细胞称为宿主细胞，病毒只有在活的宿主细胞中才能完
成繁殖活动，病毒利用宿主细胞合成核酸和蛋白质等组件，并装配成新一
代病毒，通过裂解宿主细胞释放新一代病毒，感染新的宿主细胞。
跨学科实践活动
调查细菌和真菌在食物制作中的应用
细菌和真菌在我国传统饮食文化中扮演着重要角色。以小组为单
位，调查我国利用细菌和真菌制作食物的历史，了解其背后蕴含的传
统文化与科学原理，撰写一篇有关微生物在我国传统饮食文化中的应
用的报告。
143
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
5.2 植物的有性生殖与发育
绿色植物通过多种多样的方式繁殖，其中，与人类关系最密
切的是绿色开花植物的繁殖。
开花和传粉
想一想
花，是大自然的杰作，姹紫嫣红，争芳斗艳。春桃夏荷，秋菊冬梅，不同
的花会在不同的时节开放。开花与植物的生活有什么关系？
读
图
读图5.11 和图5.12，思考下列问题。
蜜蜂在花间
采蜜并传粉。
图5.11
传粉的媒介
一种夜间开
放的花贴近地面，
靠鼠类传粉。
蜂鸟的长喙适
合伸入长管状的花
中吸蜜，并顺便帮
花传粉。
风儿轻轻吹，
花粉满天飞。
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
144
图5.12
自花传粉和异花传粉
花粉
代表自花传粉
代表异花传粉
1. 花开放后，其花粉可以通过一定的媒介进行传播。自然界中常见的传粉
媒介有哪些？
2. 你能说出图5.12 中的两种传粉方式有什么不同吗？这两种传粉方式各有
什么意义？
3. 不同传粉方式的花在形态结构上有哪些特点与其传粉方式相适应？
当花的各部分发育成熟时，便会开放。开花时，花萼、花冠依次展
开，露出雄蕊和雌蕊，为传粉（pollination）做准备。
传粉是成熟的花粉从雄蕊的花药里散出，通过一定的媒介，被传送到
雌蕊柱头上的过程。
花粉被传送到同一朵花的柱头上，称为自花传粉（self-pollination），
水稻、豌豆等是自花传粉的植物；花粉被传送到另一朵花的柱头上，称为
异花传粉（cross-pollination），桃、油菜、向日葵等是异花传粉的植物。
异花传粉主要依靠昆虫、风等媒介来进行。在农业生产中，还可以采用人
工辅助授粉的方式来提高农作物产量。
讨
论
自花传粉和异花传粉分别有什么优缺点？
145
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
受精以及种子和果实的形成
想一想
风和日丽的春天，蜜蜂在竞相开放的桃花上忙碌着；天高云淡的秋天，桃
树上挂满了可口诱人的桃子。你了解桃花变成桃子的过程吗？
活
动
观察花的结构
注意：刀片锋
利，易划手。
1. 取一朵桃花（或其他类似的花），观察其雌蕊和雄蕊。
2. 用镊子夹开一个花药，用放大镜观察花药内的花粉。
3. 用刀片纵向剖开子房，用放大镜仔细观察子房内的胚
珠，看看子房内有几个胚珠。
分析与思考
1. 对照图5.13 和图5.14，说说精子与卵细胞在哪里融合。
2. 种子是由花的什么结构发育来的？
3. 为什么有的植物的果实只有一粒种子，有的则有多粒种子？
柱头
花柱
子房
花粉落到柱头上，萌发长出花粉管
花粉管穿过花柱进入子房，
将精子送入胚珠
精子与卵细胞融合
胚珠
精子与两个极核融合
胚珠
图5.13
受精的过程
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
146
子房壁
珠被（胚珠外层）
受精卵
受精极核
果皮
种皮
胚
胚乳
子房
果实和种子
图5.14
果实和种子的形成
精子（sperm）与卵细胞（egg cell）相融合的现象，叫作受精（ferti-
lization）。精子与卵细胞融合形成受精卵。精子与两个极核融合形成受精
极核。
受精以后，花的各部分发生显著变化：花萼、花冠一般都凋谢了；雌
蕊的柱头和花柱以及雄蕊也枯萎了；只剩下子房继续发育，子房内的胚珠
发育成种子；子房长大，发育成果实（fruit），子房壁发育成果皮。
种子（seed）一般是由种皮、胚乳和胚（embryo）组成的。
由两性生殖细胞结合形成受精卵，再由受精卵发育成新个体的繁殖方
式，属于有性生殖（sexual reproduction）。植物的种子繁殖就是有性生殖。
种子的萌发
想一想
一粒小小的种子经萌发、生长、发育，可长成一棵参天大树。为什么人们
多在春季而不是在冬季耕种？为什么播种前要深耕细耙使土壤疏松？为什么在
播种前要润湿土壤，播种后要适时浇水？
147
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
实
验
探究种子萌发的条件
材料与仪器
大小相同的菜豆种子（或其他植物种子），烧杯，培养皿，脱脂
棉，潮湿的壤土，水。
步骤
1. 分组培养。
A组：探究种子萌发与土壤的关系。取两个烧杯，一个装入潮湿的壤
土，一个垫湿脱脂棉；各放入10 粒种子；置于室温（约20℃）下培养。
B组：探究种子萌发与水分的关系。取两个培养皿，一个垫湿脱脂
棉，一个垫干脱脂棉；各放入10 粒种子；置于室温下培养。
C组：探究种子萌发与空气的关系。取一个装有较多水的培养皿，
将10 粒种子完全浸没在水中；另取一个装有较少水的培养皿，将10 粒
种子半浸于水中；置于室温下培养。
D组：探究种子萌发与温度的关系。取三个培养皿，均垫湿脱脂棉，
各放入10 粒种子；一个置于室温下，一个放入约4℃的冰箱中，一个放
入约50 ℃的恒温箱中。
E组：探究种子萌发与阳光的关系。取两个培养皿，均垫湿脱脂棉，
各放入10 粒种子；一个放在阳光充足处，一个放在阴暗处。
2. 每天观察种子萌发的情况，并将观察结果记入表5.2 中。
萌发过程
图5.15
菜豆种子萌发形成幼苗的过程示意图
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
148
表5.2
探究种子萌发的条件实验记录
时间
A 组
B 组
C 组
D 组
E 组
潮湿的
壤土
湿脱
脂棉
干脱
脂棉
湿脱
脂棉
完全浸没
在水中
半浸于
水中
4 ℃
室温50 ℃
阳光
充足处
阴暗处
分析与思考
1. 种子萌发受哪些环境条件的影响？
2. 种子萌发时环境中的水分是否越多越好？为什么？
3. 种子萌发时环境温度是否越高越好？为什么？
种子萌发除了种子自身要具有活力外，还需要一定的外部条件。
一定的水分、适宜的温度和充足的空气是种子萌发所必需的外部条
件。在满足这些条件时，种子内贮藏的营养物质才能发生一系列化学变
化，分解成能被胚吸收和利用的简单物质，种子才会萌发。
芽的发育
想一想
杨、柳、石楠、冬青等植物的枝条是怎样发育来的？芽的生长与枝叶有什
么关系？
149
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
实
验
观察芽的结构
注意：解剖刀
锋利，易划手。
材料与仪器
杨（或柳）的枝条和叶芽，叶芽的纵切切片，
白瓷盘，放大镜，解剖刀，显微镜。
步骤
1. 观察杨的枝条，了解其外部形态和结构。
2. 选取一枚比较饱满的叶芽放在白瓷盘中，用放大镜观察。
3. 用解剖刀沿纵轴剖开这枚叶芽，用放大镜观察其内部结构。
4. 在显微镜的低倍镜下观察叶芽的纵切切片，辨认叶芽的各部分
结构。
5. 比较叶芽的结构与枝条的组成部分。
分析与思考
1. 叶芽长在枝条的什么地方？
2. 叶芽的各部分分别发育成枝条的什么部分？
发育成叶
发育成茎
发育成芽
幼叶
芽轴
芽原基
图5.16
叶芽发育成枝条示意图
芽（bud）经过细胞分裂和分化，逐渐伸展长大，形成具有茎、叶和
芽的枝条。枝条上的芽又能发育成新的枝条，如此反复分枝，形成植物
的茎叶系统。
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
150
跨学科实践活动
探究玉米的人工辅助授粉
比较人工辅助授粉玉米与自然传粉玉米的结实情况，探究人工辅
助授粉能否使玉米增产，撰写实践报告。
1. 选两组长势一致的玉米幼苗进行种植。
2. 在玉米开花时节，给其中的一组连续进行几次人工辅助授粉（如
图5.17 所示），另一组则任其自然传粉。
图5.17
玉米的人工辅助授粉
将花粉撒到雌蕊柱头上
从雄蕊上采集花粉
3. 待玉米成熟后收获，比较两组产量，撰写玉米人工辅助授粉实
践报告。
拓展思考
适宜玉米生长的环境条件是怎样的？
在玉米开花期间，选择什么时候进行人工辅助授粉比较好？
若玉米的雄蕊和雌蕊成熟期不一样，进行人工辅助授粉时应该
如何处理？
两组玉米的产量是否存在区别？若存在区别，原因是什么？
设计并制作染色花卉
花作为大自然的魅力馈赠，具有极高的鉴赏价值。花的色彩丰富
多样，每种颜色都具有其独特的魅力，也被人赋予特殊的寓意和象征
151
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
意义。当前市面上的蓝玫瑰（蓝色妖姬），并不是自然的蓝玫瑰，而
是用染色剂和助染剂调合成着色剂进行染色得到的。等白玫瑰快到花
期时，开始用着色剂浇灌花卉，让花像吸水一样将着色剂吸入，进行
染色。请你选择合适的材料，制作属于你的染色花卉。
1. 调查需求，明确问题
各小组同学讨论平时的生活感受，每个小组制作一份“染色花卉
设计——花卉染色需求与方法调查表”：你是否在路边或者花店里经
常看见染色花卉？目前市场上的染色花卉有什么特点？染色花卉是如
何得到的？现有的获得染色花卉的方法的操作难度和效果如何？
2. 综合思考，设计制作
要获得染色花卉，需要综合运用生物、化学等多学科的知识，也需
要考虑相应方法的难易程度、效果、产能等因素。利用网络信息资源，
各小组搜集花卉染色的具体流程和方法，设计出一个染色花卉制作方
案，选择合适的材料，按照方案制作染色花卉。
3. 评价优化，交流展示
各小组可以从花卉的染色效果、花卉的生长状态、染色剂的安全
性等方面对自己的实验结果进行评价和优化，并交流展示自己的花卉
染色装置和成果，可以采用视频、海报等多种形式进行展示。
通过花卉染色活动，各小组掌握了花卉染色的原理和技术，提高
了问题解决能力。该跨学科实践活动提供了宝贵的实践经验，未来我
们可以提出创新性的解决方案，改善生活！
拓展思考
除了染色剂和助染剂，还可以使用哪些材料来制作花卉染色装置？
哪些因素会影响花卉染色的效果？如何控制这些因素的影响？
你是否支持花卉染色？说明你的理由。如何将花卉染色技术应用
到其他领域？
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
152
5.3 植物的营养繁殖
很早以前，人们就发现，有些坠落地面的断枝残叶在温暖湿润
的土壤中可以生根、发芽，长成一棵新植株。在生产实践中，人们
观察到一些植物的营养器官，如甘薯的块根、马铃薯的块茎、天竺
葵的茎、蒲公英的根、秋海棠的叶等，具有产生新植株的能力。
扦
插
想一想
意杨是一种经济植物。意杨因生长迅速，适应性好，材质均匀，比重小而
坚韧，广泛应用于建筑、造纸、餐具、包装等生产领域。人们主要以哪种方式
来栽培意杨？
活
动
扦
插
图5.18
扦插
1. 准备剪枝、挖土和浇水的器具。
2. 预先平整好一小块壤土或沙土。
3. 剪取杨、柳、月季、葡萄等植物带有3 ~ 5 个芽
的枝条若干根，插入土中约三分之一。
4. 适时浇水，保持土壤湿润，适当遮挡阳光。
5. 观察插枝的生长情况。
153
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
分析与思考
1. 为什么要选用带几个芽的枝条？
2. 为什么扦插后要适当遮挡阳光？
3. 如何知道插枝是否成活？
扦插（propagation by cutting）是人们有目的地截取植物的枝、叶或
根插入土壤或其他育苗基质中进行繁殖的方式。这种繁殖方式具有简便
快捷的优势，所产生的新植株具有和母体同样的特性。
压
条
想一想
有些植物的枝条扦插后生根缓慢，不易成活，有什么方法能让枝条较快地
生根，提高成活率？
活
动
压
条
1. 在桑树、夹竹桃等木本植物上选择靠近地面的、较长的枝条。
2. 将枝条中段的朝下部分剥去半圈树皮。
3. 把枝条弯曲下来，将剥去半圈树皮的那一段压埋在湿润的土壤中，让
枝条的上段露出地面。
4. 当这根枝条从树皮破损处长出根后，把它从母体上截断。
5. 将从母体上截下的部分重新栽植（栽植时根部要尽量带土），使之长
成新的植株。
5
生
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的
繁
殖
与
发
育
154
新植株
母体植株
图5.19
压条
分析与思考
1. 为什么在重新栽植时要尽量带土？
2. 压埋入土中的枝条为什么要剥去半圈树皮？剥去整圈树皮是否可行？
3. 压条繁殖的主要特点是什么？这种繁殖方法有哪些优势？
压条（layering）是将枝条从母体上弯曲下来压埋于土或其他湿润基
质中，促使其在压埋部位长出新根，然后从母体分离产生新植株的繁殖
方法。
和扦插一样，压条繁殖产生的新植株可保持母体的特性。与扦插相比，压
条繁殖产生的新植株生根后才与母体分离，所以成活率要高得多。对于一些较
难生根的植物，可以用压条的方法进行繁殖。
嫁
接
想一想
鸭梨的果实大、味道甜，但抗病力弱；杜梨的果实小、味道涩，但抗病力
强。用什么方法能够繁殖出抗病力强的优质鸭梨？
155
5
生
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殖
与
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育
活
动
嫁
接
1. 准备两盆不同品种的月季（或其他植物）、尼龙绳、蜡、小刀、枝剪等。
2. 将两盆植物彼此靠拢，选择合适的枝条，各在相对一侧用小刀削出切口
（如图5.20 所示）。
注意：使用小刀
时要注意安全。
图5.20
嫁接的一种——靠接
3. 将切口贴紧，用尼龙绳捆好，涂蜡密封。
4. 接穗成活后，将接穗的枝条从原植物上剪下，同时剪去砧木上部不需要
的枝条。
分析与思考
1. 嫁接时，应根据什么原则选择接穗和砧木？
2. 嫁接成功的关键是什么？为什么必须将接穗和砧木的切口贴紧？
嫁接（grafting）是将一个植物体上的芽或枝条，移接到另一个带根的
植物体上的过程。接上去的部分叫作接穗，带根的植物体叫作砧木。嫁接
时应当使接穗与砧木的分生组织紧密结合在一起，以确保接穗成活。通过
嫁接繁殖将两个植物体的营养器官结合起来形成新的植物体，可获得性状
优良的品种。
5
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殖
与
发
育
156
接穗
砧木
砧木
接穗
枝接
芽接
接穗和砧木靠拢，内部结构对齐，逐渐愈合生长在一起
图5.22
两种嫁接——枝接和芽接
图5.21
嫁接的萝卜白菜
组织培养
想一想
每到节日，城市里会布置鲜花，那么多盆同时开放的鲜花可以怎样在短期
内培育出来呢？
活
动
了解植物组织培养
阅读下面的资料和图5.23。
徐长卿为多年生草本植物，其根、茎或带根全草有祛风除湿、行
气活血、去痛止痒等功能。采用植物组织培养技术，在无菌条件下，
将小苗切成小段作为培养材料，一年内就可繁殖出数万株试管苗供大
田移栽。
157
5
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育
组织细胞不断分裂，
产生细胞团块
细胞团块分化，
产生根和芽
继续生长，发育
成幼苗（试管苗）
植物的组织
无菌培
养基
植物的
组织
移栽到
土壤中
图5.23
植物组织培养过程示意图
分析与思考
1. 为什么要进行植物组织培养？
2. 利用植物组织培养技术繁殖徐长卿，离开母体的组织、细胞如何发育成
完整的徐长卿植株？
3. 组织培养与扦插、压条等营养繁殖方式相比，有哪些优点？
植物组织培养（tissue culture）是在无菌人工培养基上离体培养植物的
器官、组织或细胞，通过细胞的分裂和分化，使其快速发育成完整植株的
技术。
目前，植物组织培养已成为培育良种、加速植物繁殖的有效方法，具有十
分广阔的应用前景。
依靠植物的营养器官（根、茎、叶等）进行繁殖的方法，称为营养繁
殖（vegetative propagation）。常见的营养繁殖有扦插、压条、嫁接、组织
培养等方式。
这种不经过两性生殖细胞结合，由母体直接产生新个体的繁殖方式，
叫作无性生殖（asexual reproduction）。营养繁殖是绿色植物最常见的一
种无性生殖方式。
断裂生殖、分裂生殖及部分孢子生殖都属于无性生殖。例如，细菌分
裂，形成两个子细菌；葫芦藓散发孢子，孢子萌发，长成新个体。
5
生
物
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殖
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育
158
阅读材料
人工种子
图5.24
人工种子
人工种子是人们在实验室中利用植物组织培
养技术制造出来的“种子”。例如，要制造一种
优质蔬菜的人工种子，先要把蔬菜幼苗的嫩茎切
成小块，在无菌条件下接种在培养基上，使它分
裂形成细胞团块，再将细胞团块转移到另一种培
养基上，分化产生许多椭圆的胚状体。胚状体是
像自然种子的胚一样具有发育成完整植物体潜力的结构。将胚状体取出，加
上人工胚乳，再包上一层外壳——人造种皮，就成了胶粒状的人工种子。
人工种子播入土中后，外层分解，里面的胚状体就会长成新的植株。
由于人工种子是通过无性生殖产生的，与天然种子相比，人工种子可以
工厂化生产和贮存，可以快速繁殖结实率低或难以用种子繁殖的作物，还具
有不受季节限制的优点。人工种子的应用前景十分可观。
跨学科实践活动
参观科技农业种植棚
1. 搜集中华传统农耕文化中与营养繁殖相关的俗语或诗句，了解
历史上营养繁殖技术在农业中的应用。
2. 在教师的带领下参观科技农业种植棚，以小组为单位调查棚内使
用的科学种植技术与植物种植情况，采访运用营养繁殖技术的工作人
员，了解现在营养繁殖技术在农业中的应用。
3. 小组讨论交流，共同撰写科技农业种植棚调查报告。
拓展思考
科技农业种植棚使用了哪些科学技术？有何作用？
营养繁殖技术在应用过程中会遇到什么问题？如何解决？
随着科学技术的进步，现代营养繁殖技术有哪些突破和创新？
159
5
生
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殖
与
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育
5.4 动物的繁殖方式与发育
动物种类繁多，身体构造各异。与植物相比，动物的繁殖方式
更加复杂多样。
水螅身体上长
出的芽体脱落
后成为新个体
涡虫身体横裂，每
段又长成新个体
公鸡和母鸡
通过交配进
行繁殖
雌蚜虫在夏季
可独自产出许
多小蚜虫
图5.25
各种动物的繁殖
受精方式
想一想
在动物的各种繁殖方式中，由不同性别个体交配进行的有性生殖是最普遍
的繁殖方式。有性生殖的基本特征为受精。不同类群的动物和生活在不同环境
中的动物，其受精方式有什么不同？
活
动
比较动物的受精方式
阅读下面的资料和图5.26。
5
生
物
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与
发
育
160
雌、雄鱼相逐，分别将
卵和精子排出体外
雌、雄蛙抱对，分别将卵
和精子排入水中
昆虫交尾
马进行交配
图5.26
动物的受精方式
分析与思考
1. 在繁殖的季节里，两栖类的雌雄抱对行为有什么意义？
2. 鲫鱼的受精方式与鲨鱼的相同吗？
3. 为什么多数陆生动物的受精方式为体内受精？
动物把卵和精子排入水中，卵和精子在水中结合而受精，称为体外受
精（external fertilization）。绝大部分鱼类和两栖类进行体外受精。雌性动
物的卵和雄性动物的精子在动物体内结合而受精，称为体内受精（internal
fertilization）。昆虫类、爬行类、鸟类和哺乳类进行体内受精。体内受精
是动物适应陆生环境的一种受精方式。
资料一
资料二
两栖类多进行体外受精。春
季，雌、雄蛙抱对，并分别排出
卵和精子，在水中完成受精。这
种受精方式无法保证每个受精卵都
能存活。
鱼类的受精方式有两种，绝
大部分鱼类进行体外受精，亲代
分别把卵和精子排入水中，并完
成受精；少数鱼类，如一些鲨、
鳐进行体内受精。
161
5
生
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繁
殖
与
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育
卵生和胎生
想一想
母羊直接分娩出小羊，而母鸡生下的鸡蛋需经过孵化才能变成小鸡。这两
种动物的生殖方式有什么不同？
读
图
读图5.27 和图5.28，思考下列问题。
短吻鳄破壳而
出（爬行类）
小鸡破壳而出（鸟类）
幼虫正从卵中钻
出来（昆虫类）
蛙卵成团，卵外有透
明胶质膜（两栖类）
图5.27
动物产生后代
图5.28
人类子宫里的胎儿
1. 图中所示动物产生后代的方式有什么共同之处？还有哪些动物用这样的
方式产生后代呢？
2. 爬行类和鸟类的卵一般比较大，而且有硬的卵壳或卵膜，这有什么意义？
3. 鸡和人产生后代的方式有什么不同？
5
生
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与
发
育
162
动物的受精卵主要靠卵中所含的卵黄提供营养，在母体外孵化为新个
体，这种生殖方式叫作卵生（oviparity）。动物的受精卵在母体中发育成
胚胎，并通过胎盘从母体获取营养，最终发育成胎儿产出，这种生殖方式
叫作胎生（viviparity）。绝大多数哺乳动物通过胎生产生后代。
讨
论
1. 人为什么有肚脐？猫、狗有肚脐吗？鱼、青蛙、乌龟呢？
2. 胎生和卵生的根本区别是什么？
3. 下列哪些动物是胎生的？哪些动物是卵生的？
熊猫
蛇
金鱼
金丝猴
蝴蝶
鲸
企鹅
蝙蝠
蟾蜍
阅读材料
卵胎生
一些软骨鱼类和少数爬行类的受精卵虽在母体内发育，但其营养来自卵自
身的养料，并不从母体获得，这种生殖方式叫作卵胎生。卵胎生是卵生和胎
生之间的过渡类型。例如，蝮蛇的受精卵在母蛇的输卵管内发育成仔蛇后才
产出。蝮蛇每次可产2 ~ 15 条仔蛇。
变态发育
想一想
你饲养过家蚕吗？家蚕在生长过程中形态会出现哪些变化？为什么一些毛
毛虫会变成艳丽的蝴蝶？
163
5
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殖
与
发
育
读
图
读图5.29，思考下列问题。
图5.29
家蚕的发育过程示意图
受精卵
幼虫
蚕蛹
吐丝结茧
蚕蛹变为成虫
交尾
产卵
幼虫长大
1. 家蚕从受精卵到成虫经历了哪些阶段？
2. 在不同的生长阶段，家蚕的形态结构和生活习性有什么差异？
许多动物在从幼体到成体的发育过程中，形态结构、生活习性会发生
变化，这种变化称为变态（metamorphosis）。
动物的变态中，比较典型的有昆虫的变态和蛙的变态。
阅读材料
动物克隆
图5.30
克隆羊多利
1996 年7 月5 日，在英国科学家伊恩·
威尔穆特（IanWilmut，1944—2023）及其团
队成员的努力下，一只名叫多利的绵羊通过
克隆技术在英国诞生了。它是从一只母绵
羊的乳腺中取出乳腺细胞后进行细胞核移
植等一系列操作培育而成的。
5
生
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殖
与
发
育
164
虽然这个耀眼的动物“明星”仅存活了短短几年，但它的出现吸引了全
世界的目光，也引起了人们对克隆技术的广泛关注。“克隆”是“clone”的
音译。克隆其实并不神秘，它是指无性生殖，如植物的扦插、压条。但克隆
动物比较少，也比较困难。克隆羊多利的出现打开了克隆哺乳动物的大门，
此后，克隆牛、克隆猪等纷纷问世。2017 年，我国科学家成功突破了当时
技术无法克隆灵长类动物的世界难题，克隆出两只小猕猴，分别取名“中
中”和“华华”。《西游记》中孙悟空拔毫毛变化出千百个一模一样的猴子
的神话正在成为现实。
动物克隆技术令科学家们着迷是有原因的。克隆技术可以帮助人类培育
具有优良性状的动物；利用克隆技术可以获得实验动物，供医学研究使用；
通过克隆技术保存濒危物种，也是科学家们正在实施的计划。2021 年，美
国科罗拉多州黑足雪貂保护中心的科学家宣布，他们成功克隆出一只原本在
1988 年就死去了的黑足雪貂，这是美国首个被克隆出的濒危动物。
但是动物克隆技术存在的问题也不容忽视。在理论上，克隆技术还不够
成熟；在实践中，克隆动物的成功率很低，部分个体存在生理或免疫缺陷，
畸形率相当高并伴有早衰等现象。此外，动物克隆技术还有减少遗传变异、
干扰自然进化进程以及有悖伦理等诸多问题。
跨学科实践活动
饲养鱼类并观察鱼卵
饲养鱼类并观察鱼类的产卵过程，完成观察日志。
1. 选择若干条即将产卵的鱼，依据其生活习性、生活所需的环境
条件进行饲养。
2. 观察并记录鱼类的产卵过程，完成观察日志。
拓展思考
在饲养鱼类时应考虑哪些环境条件？
雌鱼每次产卵的数量大约为多少？产卵的数量对鱼类适应环境起
到了怎样的作用？
鱼卵从雌鱼体内产出后，能不能直接长成小鱼?
165
5
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育
制作蝴蝶变态标本
蝴蝶是完全变态的昆虫，一生中需经历产卵、幼虫、蛹、成虫（蝴蝶）4 个生长时
期。现在假如你是一名小小工程师，为了更加直观地了解蝴蝶的生命周期，请设计方案
把蝴蝶的每个生长时期“定格”下来。
如何设计方案并制作蝴蝶变态标本？
我们小组制作的蝴蝶变态标本预计采用的蝴蝶种类为
，它的生活习性是
，用此种蝴蝶制作好的标本能够用于
。
本次项目实践的目标是“制作蝴蝶变态标本”。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，蝴蝶变态标本应该满足以下标准。
1. 需要能看清蝴蝶各生长时期的特点，在选择制作标本的实物时，具体要求做到
。
2. 蝴蝶变态标本各结构完整，在捕捉蝴蝶以及制作标本时，具体要求做到
。
3. 蝴蝶变态标本应该易于保存，不会在短时间内变质，具体要求做到
。
4.
…………
约束条件是限制项目完成的因素，制作蝴蝶变态标本可能的约束条件有哪些？
1. 在规定时间内完成项目。
2. 用来制作标本的生物材料有限。
3.
4.
…………
制作蝴蝶变态标本的过程并不简单，你可以根据项目目标把它分解成几个小任务：
任务1：收集所需的生物材料，如蝴蝶的卵、幼虫、蛹和成虫，并鉴别种类。
5
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发
育
166
任务2：了解标本的制作方法，尝试对不同生长时期的蝴蝶采用不同的方法制作标本。
任务3：和小组成员交流心得，总结不足。
1
到野外寻找适合作为标本的蝴蝶，查看昆虫图鉴，鉴别蝴蝶的种类，并根据昆虫图鉴
寻找相同品种的蝴蝶的卵、幼虫、蛹。注意不要破坏它们的结构。
蝴蝶卵一般产在幼虫喜食的叶片上，便于幼虫出生后进食。在这些叶片上往往也能找
到蝴蝶的幼虫，在叶片背面可能找到蝴蝶的蛹。
2
制作卵标本
材料与仪器：载玻片，已固定的虫卵液，标签，盖玻片，吸水纸，竹签，中性树胶（用
于封闭间隙）。
步骤：在载玻片上偏右侧滴一滴制备好的已固定的虫卵液(在左侧贴标签)，将盖玻片
以45°角与虫卵液接触后放下，用吸水纸吸去盖玻片四周溢出的液体，用竹签蘸取中性树
胶，在盖玻片四周封边。
制作幼虫标本
材料与仪器：四氯化碳，吸水纸，镊子，细圆棍，吸胀器，酒精灯，灯罩，高粱秆，
胶水，虫针，标签。
步骤：
（1）将幼虫用四氯化碳毒杀后，放在吸水纸上。
（2）用镊子将幼虫肛门拉破，再用一根细圆棍压住虫体，从头至尾均匀用力慢慢向前
滚动，使其内脏从肛门排出，然后用镊子夹住幼虫尾部，将吸胀器上玻璃管的尖端插入肛
门内。
（3）点燃酒精灯，烘烤灯罩，将虫体送入灯罩内，一边烘烤，一边不断用吸胀器送
气，使虫体保持膨胀状态，并随时调整虫体姿态。
（4）待虫体完全干燥后，将虫体从吸胀器上取下，再从肛门插入适当粗细的高粱秆，
用胶水粘住，外露部分插上虫针，加上标签。
制作蛹标本
材料与仪器：剪刀，镊子，脱脂棉，胶水，虫针，幼虫干燥器，标签。
步骤：用剪刀将蛹腹部中央的节间膜剪开一条缝，用镊子将腹内软组织取出，用脱脂
167
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
棉吸干汁液，用胶水将剪口重新粘合，插上虫针，用幼虫干燥器烘干后，加上标签。
制作成虫标本
材料与仪器：镊子，虫针，展翅板，剪刀，白纸，大头针，标签。
步骤：
（1）用镊子轻轻压开蝴蝶四翅，选择适当大小的虫针，端正地从胸部背面正中部位垂
直插入，穿透到腹面，虫针尾部在胸部背面处留出8 mm。
（2）整姿时首先整理六足，使其紧贴在身体的腹面，然后使蝴蝶触角向前，再将插有
蝴蝶的虫针插入展翅板的沟槽内，使蝴蝶的身体正好处在沟槽中。
（3）双手各用一枚虫针同时向前拨移一对前翅，使两前翅的后缘连成一条直线，并与
身体的纵轴成直角。暂时将这两枚虫针插在展翅板上固定，然后双手另用两枚虫针同时向
前拨移一对后翅，使其符合蝴蝶飞翔时的自然姿态，将这两枚虫针插在展翅板上固定。
（4）将薄而光滑的白纸用剪刀剪成若干一定宽度的细纸条，放在蝶翅上面，将纸条拉
紧，两端用大头针钉住，再将蝴蝶的触角及腹部拨正。
（5）将虫针小心除去，只留胸部一枚虫针。
（6）在标本旁记录下蝴蝶的相关信息。展有蝴蝶的展翅板应放在避尘、防虫处（如纱
橱）阴干，或在温箱中烘干。随后小心除去大头针和纸条，将虫针连标本从展翅板的沟槽
中取出。
3
一个人的力量是有限的，和自己的小组成员交流心得体会并总结不足，根据大家的
反馈进行迭代改进。
图5.31
蝴蝶标本
以小组为单位向全班同学展示你们的蝴蝶变态
标本，并根据大家的反馈进一步改进。
1. 你们选取的蝴蝶是什么种类的？有什么特点？
2. 在制作过程中，你们有没有遇到什么困难？
3. 你们制作的标本是否便于观察？有没有什么
好方法能让标本更便于观察？
…………
5
生
物
的
繁
殖
与
发
育
168
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 病毒只有寄生在生物的活细胞里才能正常进行生命活动。
（
）
2. 能使植物个体增多、延续后代的器官不一定是生殖器官。
（
）
二、选择题
1. “稻花香里说丰年，听取蛙声一片。”下列各项中，能够正确表示蛙的发育过程的
是（
）。
A. 卵细胞→幼蛙→蝌蚪→成蛙
B. 卵细胞→受精卵→幼蛙→蝌蚪→成蛙
C. 受精卵→幼蛙→蝌蚪→成蛙
D. 受精卵→蝌蚪→幼蛙→成蛙
2. 下列生物的繁殖方式中，属于有性生殖的是（
）。
A. 乳酸菌的分裂生殖
B. 酵母菌的出芽生殖
C. 向日葵的种子繁殖
D. 马铃薯的块茎发芽
3. 下列有关种子萌发和农业生产措施的说法中，错误的是（
）。
A. 播种前翻耕土地，是因为种子的萌发需要充足的空气
B. 播种前灌溉浇水，是因为种子的萌发需要一定的水分
C. 播种前施放禽畜粪等农家肥，是为了给植物提供有机物
D. 早春播种后覆盖地膜，可提高地温和保水，有利于种子萌发
科学思考
1. 受精作用完成后，花的各部分发生了明显的变化。结合所学知识，完成子房发育成果实
的概念图。结合概念图思考：桃子和西瓜同样是果实，为什么一个果实内种子的数量不同呢？
子房
子房壁
胚珠
珠被
受精卵
果实
2. 在植物开花期，如果出现连续下雨、刮大风或无风等情况，对植物的繁殖会有什么
影响？对于收获果实或种子的农作物，如何保证产量？
3. 植物的繁殖方式是多种多样的，这对植物来说有哪些重要意义？
169
5
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物
的
繁
殖
与
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育
探究·实践
青蛙是农业害虫的天敌，是人类的好朋友。在青蛙繁殖的季节，以小组为单位，用生
活中常见的洗涤剂、化肥等材料探究水质对青蛙卵孵化率的影响。在老师或家长的带领下，
用捞网从水沟中捞取附着在水草上的蛙卵，不要捞取过多，并注意人身安全。在3 个鱼缸
中加入等量的沟水和新鲜水草，并编号1、2、3，在1 号、2 号鱼缸中分别加入化肥溶液和
洗涤剂，在3 号鱼缸中加入蒸馏水。将等量的蛙卵分别放入3 个鱼缸中培养，放在有阳光
的地方。每天观察并记录受精卵孵化的数量。实践活动完成后，将蝌蚪放回水沟中。思考
并回答下列问题。
（1）为什么要在装蛙卵的鱼缸中加入水草，并放在有阳光的地方？
（2）3 个鱼缸中加入化肥溶液、洗涤剂以及蒸馏水的剂量应如何设置？为什么？
（3）根据探究结果，作为中学生的我们可以如何保护青蛙？
本章要点
压
条
嫁
接
体
外
受
精
体
内
受
精
生
殖
方
式
变
态
受
精
方
式
某些动
物存在
植物的繁殖与发育
繁殖方式
过
程
无
性
生
殖
有
性
生
殖
孢
子
生
殖
扦
插
组
织
培
养
营
养
繁
殖
种
子
萌
发
芽
的
发
育
开
花
和
传
粉
种
子
和
果
实
的
形
成
种
子
繁
殖
动物的繁殖方式与发育
孢
子
生
殖
分
裂
生
殖
无
性
生
殖
细菌和真菌的繁殖
生物的繁殖与发育
知识结构
不
能
独
立
繁
殖，
要
依
靠
宿
主
细
胞
病毒的繁殖
胎
生
卵
生
主
要
5
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殖
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发
育
170
1. 细菌是单细胞生物，没有成形的细胞核。细菌有三种基本形态：球状、
杆状、螺旋状。
2. 真菌的细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核。大多数真菌是分解者。
3. 细菌的生殖方式是分裂生殖，真菌的生殖方式有孢子生殖，它们的生殖
方式都属于无性生殖。
4. 病毒不具有细胞结构，只有在活的宿主细胞中才能完成繁殖。
5. 绿色开花植物通过开花、传粉、受精进而形成果实和种子，种子在适宜
的条件下萌发长成新的植物体。植物体上的芽可发育成具有茎、叶、芽的枝条。
6. 扦插、压条、嫁接、组织培养是常见的营养繁殖方式。
7. 动物的受精方式分为体外受精和体内受精两种，生殖方式有卵生和胎生
等类型。许多动物有变态现象。
本章核心素养
1. 能从结构与功能相适应的角度，解释常见的植物、动物以及细菌、真菌、
病毒等微生物的繁殖与发育过程。
2. 通过观察不同生物的繁殖与发育过程，分析比较过程中的异同，阐明其
统一性和差异性；尝试构建不同生物的繁殖与发育过程的模型。
3. 体会生物的繁殖与发育与人类生活之间的联系，认识生物繁殖与发育的
相关技术在生产、生活中的应用，关注科学技术对社会的影响。
171
5
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物
的
繁
殖
与
发
育
生物体内物质和
能量的转化
水稻在我国栽培历史悠久，其产量的高低与温度、水、光
照、土壤肥力等因素直接相关。稻米是人类能量及营养物质
的一个重要来源，其主要的营养物质有淀粉、蛋白质和脂类物
质等。
为什么光照会影响水稻的生长？水稻如何吸收、运输和利
用土壤中的水和无机盐？这些营养物质在人体中怎样被运输和
吸收利用？在水稻和人体的生命活动中，物质与能量又是如何
转化的？
6
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内
物
质
和
能
量
的
转
化
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6.1 水和无机盐的吸收和利用
图6.1
两种植物的根
水稻
骆驼刺
水稻与骆驼刺这两种植物的根差别很
大，这与它们生长环境中水的含量有关：水
稻主要生长于水量充沛的环境中，而骆驼刺
多生长于沙漠中。植物主要通过根吸收水和
无机盐，这些营养物质用于构建植物体和调
节植物体的生命活动。
植物体对水的吸收和利用
想一想
用白糖拌番茄或用盐腌青菜时，为什么会有许多汁液渗出来？
在萎蔫的蔬菜上喷些清水后，为什么植株能够硬挺起来，叶片也能够舒展
开来？
实
验
观察植物材料吸水和失水
材料与仪器
萝卜，质量分数为20 %的氯化钠溶液，清水，刀片，镊子，烧杯，
天平，培养皿。
步骤
1. 取两个烧杯，甲烧杯装入质量分数为20%的氯化钠溶液，乙烧杯
装入清水。
173
6
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体
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转
化
2. 取两个培养皿，分别放在天平的两端，调节天平使其平衡。切两
块大小相同的萝卜条，放入天平上的培养皿中进行称量，修整萝卜条，
使其质量相等。
3. 将萝卜条分别放入甲、乙两个烧杯中。
4. 过一段时间后，将萝卜条取出，观察萝卜条体积的变化。
分析与思考
1. 两个烧杯中萝卜条的体积各有什么变化？这样的变化说明了什么？
2. 步骤1 中能否换用其他溶液，或改变溶液的质量分数？
3. 步骤2 中能否换用其他植物材料？
4. 除了观察萝卜条体积的变化，还有没有其他方法判断萝卜条吸
水或失水？
吸水
失水
液泡
细胞膜
细胞壁
细胞核
图6.2
植物细胞吸水和失水
细胞质
植物细胞可以吸水，也可以失水。植物细胞吸水或失水主要取决于细
胞液浓度和细胞周围溶液浓度的高低。当细胞周围溶液浓度低于细胞液浓
度时，细胞就吸水；当细胞周围溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞就失水。
植物体主要通过根毛吸水。在一般情况下，根毛细胞液浓度总是高于
土壤溶液浓度，于是，根毛就能不断地从土壤中吸收水了。
讨
论
1. 土壤溶液中的水要通过根毛细胞的哪些结构才能进入根毛细胞的液泡？
6
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能
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化
174
2. 水是生命之源，花需要经常浇水，农田需要合理灌溉。植物是怎样利用
水的呢？
合理灌溉是指根据植物对水的需要进行灌溉，用最少量的水取得最好
的灌溉效果。合理灌溉有利于节约有限的水资源。
水是植物体内许
多化学反应的原料。
水使植物保
持固有的姿态。
各种物质在植物
体内的运输离不开水。
水是组成细
胞的主要成分。
图6.3
植物对水的利用
讨
论
1. 你见过图6.4 — 图6.6 中的灌溉方式吗？常用的灌溉方式还有哪些？
2. 图6.4 — 图6.6 中的灌溉方式各有什么特点？
3. 向从事种植工作的人员请教合理灌溉的问题，并与同学交流。
图6.5
喷灌
图6.6
滴灌
图6.4
沟渠漫灌
175
6
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化
植物体对无机盐的吸收和利用
想一想
根从土壤中吸收水的同时，还从土壤中吸收无机盐。根从土壤中获得了哪
些种类的无机盐？这些无机盐对植物的生长有什么作用？
实
验
用溶液培养植物
材料与仪器
玉米幼苗（或小麦苗、番茄苗、蓖麻苗等），配制培养液的各种
药品，蒸馏水，标签纸，培养瓶，泡沫塑料，黑纸。
步骤
1. 在教师的指导下配制培养液。
2. 以5 个培养瓶为一组，在瓶
外包裹一层黑纸，在瓶上贴上标签
纸并分别标注“A. 缺氮”“B. 缺
磷”“C. 缺钾”“D. 缺铁”“E. 营
养完全”字样，注入相应培养液。
3. 选取生长状态一致的幼苗，
用泡沫塑料包裹茎部，插入培养瓶
瓶盖的孔中，每孔1 ~ 2 株。
4. 将培养瓶放在温暖有光照的
地方。适时往培养瓶中添加适量蒸
馏水以补充失去的水分，每隔一周
左右更换一次培养液。
对照法
在进行科学探究时，对照法是一种
常用的实验方法。在实验过程中，除了
一个因素（自变量）以外，其余因素都
保持不变的实验叫作对照实验。在进行对
照实验时，必须遵循单一变量原则。
通常，一个对照实验分为实验组和
对照组。实验组是接受实验变量处理的
对象组；对照组也称控制组，是不接受
实验变量处理的对象组。由于实验组与
对照组受到的无关变量的影响是相等、
平衡的，故实验组与对照组的实验现象
的差异，可认定为是来自实验变量的效
果，这样的实验结果是可信的。
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176
5. 定期观察并记录苗的生长情况，将A、B、C、D 培养瓶中植物
的生长情况分别与E 培养瓶中的对照，特别要注意叶片的变化。
分析与思考
1. 为什么要选取生长状态一致的幼苗？
2. 除用泡沫塑料包裹茎部外，还可用什么办法保护茎？
3. 为什么要在培养瓶外包裹一层黑纸？
4. 根据不同培养瓶中植物的生长情况，分析各种元素缺乏时，植
物有什么表现。
植物的生活离不开无机盐。组成无机盐的元素有很多，其中有些元素
的需要量较多，如氮（N）、磷（P）、钾（K）、镁（Mg）、硫（S）、
钙（Ca）；有些元素的需要量较少，如铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、
锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）、氯（Cl）、镍（Ni）。
被植物吸收的各种无机盐，有的作为植物体的组成成分，有的用于调节植
物体的生命活动。例如，氮和硫是构成蛋白质的重要元素，氮和镁是合成叶绿
素的原料，钾能调节气孔的开闭，硼能促进植物的开花结果。
农谚说：“庄稼一枝花，全靠肥当家。”合理施肥是提高农作物产量和质
量的重要手段。农家肥料来源广泛，肥效持久，成本低。施肥时可选择农家肥
料，配合施用见效快的化学肥料。
不同肥料对植物的作用不同。例如，氮肥使白菜、菠菜等叶菜类植物茎叶
繁茂，磷肥使水稻、小麦等禾谷类植物子粒饱满，钾肥能促进马铃薯、甘薯等
植物体内淀粉的形成和运输。
合理施肥是指根据植物在不同的生长时期对各种元素的需求情况，适
时、适量地施肥，做到少肥高效。
177
6
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化
小资料
表6.1
植物缺乏无机盐时的症状
无机盐类型
缺乏无机盐时的症状
含氮
植株矮小瘦弱，老叶叶片发黄，严重时叶脉呈淡棕色
含磷
植株特别矮小，叶片呈暗绿色，有时呈紫色
含钾
茎秆软弱，容易倒伏，老叶叶片的边缘和尖端呈褐色，并逐渐焦枯
含铁
嫩叶呈黄白色
阅读材料
无土栽培
无土栽培是根据植物生长所需要的无机盐的种类和剂量，按照一定的比
例配制成营养液来培养植物的方法。
无土栽培可采用液体栽培和固体栽培两种方式。液体栽培是将植物放置
在有流动营养液的栽培槽中培养；固体栽培是将植物固定在固态基质（如蛭
石、珍珠岩、沙砾等）中，施加营养液进行培养。
随着科学技术的发展，如今无土栽培可在专门的栽培室里进行。通过计
算机自动控制温度、光照、营养液和二氧化碳等条件，从而实现花卉、蔬菜
生产的工厂化、自动化。
无土栽培打破了“万物土中生”的传统观念，为保护有限的耕地和农业
的可持续发展，开辟了一条新途径。
跨学科实践活动
调查植物生长状况
到校园附近的种植园去，以小组为单位，选择一种植物并调查其
生长状况，根据植物的生活条件、施肥状况，对影响植物生长的土壤
酸碱度、温度、氮磷钾肥料等因素进行研究，撰写调查报告。
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化
178
6.2 有机物的制造——光合作用
一粒种子能够萌发，并长成一棵参天大树。与人和动物不同，
绿色植物在生长发育过程中，能够在光照条件下利用水和二氧化
碳制造有机物，这就是光合作用。
想一想
图6.7
叶——“绿色工厂”
绿色植物如何进行光合作用？如果把
绿色植物的叶看作“绿色工厂”，那么它
的“车间”和“机器”分别是什么？生产
的动力、原料和产物又分别是什么？
实
验
绿叶在光照下合成淀粉
材料与仪器
盆栽天竺葵（或凤仙花、一串红、紫茉莉、锦葵等），酒精，碘液，
水，大烧杯，小烧杯，酒精灯，三脚架，陶土网，镊子，吸管，培养
皿，黑纸，回形针。
步骤
1. 将盆栽植物放在黑暗中一昼夜。
2. 选取1~2 片生长良好的叶片，用黑纸将叶片的一部分两面遮光。
3. 将盆栽植物放在阳光下照射2 ~ 3 h。
4. 摘下被遮光的叶片，除去黑纸，放入盛有酒精的小烧杯里，隔
水加热，使叶片褪色。
5. 将叶片用清水漂洗后，平铺在培养皿中，滴加几滴碘液，静置
几分钟。
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化
6. 用清水洗去碘液，观察叶片颜色的变化。
分析与思考
1. 为什么要将实验植物放在黑暗中一昼夜？
2. 为什么要用黑纸将叶片的一部分两面遮光，另一部分不遮光？
这样做有什么意义？
3. 滴加碘液后，叶片颜色发生了什么变化？这种变化说明了什么？
光合作用产生氧气
材料与仪器
金鱼藻（或黑藻），烧杯，清水，漏斗，带橡皮塞的玻璃管，木
条，火柴。
图6.8
光合作用产生氧气实验示意图
步骤
1. 按图6.8 组装实验装置。
2. 将整个实验装置放在阳光
下一段时间，直至金鱼藻上有气
泡释出。
3. 打开玻璃管的橡皮塞，
用带余烬的木条检验玻璃管中的气体。
分析与思考
将带余烬的木条放入玻璃管中，发生了什么现象？这说明管内有
什么气体？
图6.9
光合作用中的物质
转化和能量转化
光能
（
含
化
学
能
）
生
成
有
机
物
O2
CO2
2
H O
绿色植物利用光能，在叶绿体中将二氧化
碳和水合成为有机物，并放出氧气的过程，称
为光合作用（photosynthesis）。光合作用包含
物质转化和能量转化两个方面。一方面，二氧
化碳和水等简单的无机物转化为糖类等复杂的
有机物，这是物质转化；另一方面，光能转化
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180
为储存在有机物中的化学能，这是能量转化。
光合作用的化学反应过程：
CO2+H2O
光能
叶绿体有机物（储存化学能）+ O2
讨
论
1. 利用塑料大棚、玻璃温室种植蔬菜，采用合理密植的方法栽种农作物，
这些农业生产措施与光合作用有什么关系？
2. 仔细分析图6.10，讨论光合作用对我们的生产、生活有哪些意义。
图6.10
光合作用的意义
光合作用制造的有机物
是多种生物的食物来源
纸
糖
药材
棉、麻
橡胶
木材
石油
天然气
煤炭
远古植物通过光合作用储存的能量
光合作用放出的氧
气可供生物呼吸
光合作用制造的有机物用于工业生产
在自然界中，绿色植物的光合作用有着十分重要的意义。光合作用吸
收二氧化碳，把无机物转化为有机物，将光能转化为可储存的化学能，放
出氧气以补充大气中的氧。绝大多数生物都直接或间接依靠光合作用所提
供的有机物和能量生存。
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化
6.3 食物的消化与吸收
人和动物从食物中摄取养料，维持生命。
人是高等动物，消化系统的结构和功能极其复杂。
食物的消化
想一想
我们从食物中获取的糖类、蛋白质、脂肪、无机盐、维生素、水等各种营
养物质，哪些是能被人体直接吸收的？哪些是不能被人体直接吸收的？消化系
统如何处理那些无法直接吸收的物质？
实
验
盐酸和唾液淀粉酶对淀粉的消化作用
材料与仪器
碘液，1 %稀盐酸溶液，可溶性淀粉，蒸馏水，凉开水，天平，烧
杯，量筒，试管，滴管，玻璃棒，镊子，棉球（已消毒），水浴装置，
温度计。
步骤
1. 称取1 g 可溶性淀粉放入烧杯中，加入100 mL 蒸馏水，用玻
璃棒搅拌均匀。用水浴装置加热，搅拌至完全溶解，制成淀粉溶液，
备用。
2. 用凉开水漱口后，将一块已消毒的棉球含在口中（尽量不吞咽唾
液）。约2 min后，用干净的镊子将浸满唾液的棉球从口中取出，并将棉
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化
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球中的唾液挤压到烧杯中。用蒸馏水按1∶1 的体积比稀释唾液，备用。
3. 取3 支洁净的试管，编上序号1、2、3，分别加入2 mL 淀粉溶
液，然后在1 号试管中加入2 mL 蒸馏水，在2 号试管中加入2 mL 稀
释唾液，在3 号试管中加入2 mL 1%稀盐酸溶液，摇匀后放入水浴装
置中。在37 ℃恒温下处理10 min 后，同时取出3 支试管，冷却。
4. 在3 支试管中分别加入2 滴碘液，摇匀，观察3 支试管中淀粉
溶液颜色的变化。
分析与思考
1. 3 支试管中淀粉溶液的颜色有什么变化？实验结果说明了什么？
2. 为什么要将试管放入37 ℃的水中？
食物中的一些大分子物质（如大分子的糖类、蛋白质、脂肪）必须分
解成小分子物质，才能被吸收、利用。在消化道内将食物分解为可以被吸
收的成分的过程称为消化（digestion）。
消化酶（digestive enzyme）是消化腺细胞分泌的生物催化剂，在温和
条件下就可以高效率地催化食物的消化。
人的唾液中含有可以分解淀粉的消化酶——唾液淀粉酶。当我们吃米饭、
面条、马铃薯等富含淀粉的食物时，唾液淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖，因此我
们可以感觉到甜味。
食物在消化道内消化的过程
想一想
人进食后，食物经过在消化道内的消化和吸收，其残渣最后形成粪便从肛
门排出。食物是怎样被消化的？
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读
图
读图6.11，思考下列问题。
口腔：牙齿如同粉碎机，又
切又磨，把大块的食物变成细小
的颗粒；舌不断搅拌食物，使食
物与唾液混合，变成食糜。
肝脏：具有解毒作用，
还可以分泌胆汁。
胆囊：储存胆汁，胆汁经
导管流入小肠后，把脂肪乳化
成微小的颗粒。
小肠：分泌肠液。
图6.11
食物在消化道内消化的过程示意图
唾液腺：分泌的唾液淀粉酶能
初步分解食物中的淀粉。
胃：通过蠕动将食糜进一步磨碎
并使其与胃液混合，胃液中的胃蛋白
酶可初步分解食物中的蛋白质。
胰腺：分泌胰液。
胰液和肠液：含有分解淀粉、
蛋白质、脂肪的消化酶，可以把
食物彻底消化。
1. 食物的消化经过了哪几个环节？每个环节有哪些器官参与？消化的最终
产物是什么？
2. 狼吞虎咽与细嚼慢咽，哪一种吃法更有利于食物的消化？为什么？
3. 为什么油炸的食物不容易消化？
食物的消化有两个方面：通过牙齿的咀嚼、舌的搅拌和胃肠的蠕动，
将食物磨碎、搅拌并使食物与消化液充分混合，这是物理性消化；经过消
化液中各种消化酶的作用，使食物中的各种成分分解为可以被吸收的营养
物质，这是化学性消化。
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小资料
表6.2
人体主要消化酶的作用
消化酶
作用
唾液淀粉酶
初步分解食物中的淀粉，将部分淀粉转化为麦芽糖
胃蛋白酶
初步分解食物中的蛋白质，将蛋白质转化为肽类
胰淀粉酶
进一步分解食物中的淀粉，将淀粉转化为麦芽糖和少量葡萄糖
彻底分解食物中的脂肪，将脂肪转化为脂肪酸和甘油
彻底分解食物中的蛋白质，将蛋白质转化为氨基酸
胰蛋白酶、糜蛋白酶
胰脂肪酶
营养物质的吸收
想一想
经过消化的营养物质必须运往身体各处的组织、细胞，才能被机体利用。
那么，这些营养物质是在消化道的什么部位进入循环系统的呢？
读
图
读图6.12，思考下列问题。
1. 吸收营养物质最多的部位是大肠还是小肠？
2. 小肠绒毛的作用是什么？
185
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
毛细血管
小肠黏膜
皱襞
小肠
大肠
图6.12
人的大肠和小肠结构示意图
小肠绒毛
大肠内表面只有皱襞，
没有突起的绒毛。
人的小肠长度约是5 ～6 m，大肠长度约是1.5 m。
小肠内表面有许多环形的皱襞，皱襞表面
又有许多突起的小肠绒毛。
小肠的长度和内壁的结构特点，大大增加了吸收营养物质的面积。食物
经消化分解形成的葡萄糖、氨基酸等小分子物质，主要通过小肠吸收，再通
过血液循环运送到身体的各个部位。小肠是吸收营养物质的主要器官。
营养物质通过消化道黏膜进入循环系统的过程，叫作吸收（absorption）。
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
186
6.4 有机物的分解利用
如果把呼吸作用比作体内缓慢进行的燃烧反应，那么燃料就是
有机物。有机物的分解需要氧气的参与。机体通过气体交换从环境
中不断吸收氧气，从而维持这样的“燃烧反应”。
图6.13
各种呼吸方式
气管
支气管
肺
气囊
肺
鳃丝
鳃
气囊气管
蚯蚓靠体表细胞直接进
行气体交换，这是一种
原始的呼吸方式
蝗虫用气管呼吸，四通
八达的管道将气体输送
到身体的各处进行气体
交换
鱼类用鳃呼吸
两栖类的幼体用
鳃呼吸，成体用
肺和皮肤呼吸
鸟类的肺和特有的气囊
相通，气体交换效率高
人的呼吸系统主要
由气管、支气管和
肺组成
肺
气管
支气管
人体的气体交换
想一想
气体是怎样进出肺以完成气体交换的？
187
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
活
动
体会呼吸时胸廓的变化
如图6.14 所示，把双手放在胸前，两手中指刚好相触。深深吸气，两手指尖
仍能碰得着吗？反复深呼吸几次，仔细体会吸气和呼气时胸廓的变化。
图6.14
体会呼吸时胸廓的变化
分析与思考
1. 吸气和呼气时肋骨会发生什么变化？胸廓又会发生什么变化？
2. 由上述活动可知，吸气和呼气与胸廓体积的变化有关。那么，究竟是吸
气和呼气使胸廓体积变化，还是胸廓体积变化而导致吸气和呼气？
吸气
肺
肋骨
胸骨
胸腔
膈
图6.16
人体呼吸时胸廓变化的模拟实验
气球
钟形罩
下拉
上推
充气
放气
图6.15
人体呼吸时胸廓的变化示意图
胸骨
肋骨
胸腔
膈
呼气
肺
橡皮膜
吸气和呼气两个动作合起来，就是呼吸运动。
吸气时，肋间外肌收缩，肋骨上提，胸骨向上、向外移动，膈肌收
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
188
缩，膈顶部下降，使胸廓体积增大，肺随之扩张，外界的空气从呼吸道进
入肺。呼气时，肋间外肌舒张，肋骨下降，胸骨向下、向内移动，膈肌舒
张，膈顶部回升，使胸廓体积缩小，肺随之收缩，肺内的气体被排出体
外。从而，实现了肺与外界的气体交换（gas exchange）。
实
验
比较人体吸入的气体和呼出的气体的成分变化
材料与仪器
澄清石灰水，水槽，集气瓶，吸管，毛玻璃片，蜡烛，火柴，燃
烧匙，锥形瓶，瓶塞，玻璃管。
C 瓶
D 瓶
澄清石灰水
A 瓶
B 瓶
排水集气法
图6.17
比较人体吸入的气体和呼出的气体的成分变化实验示意图
189
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
步骤
1. 取两个集气瓶，分别标记为A 瓶和B 瓶。将A 瓶敞开，瓶内的
气体即为收集到的吸入的气体。将B 瓶装满水，倒立在水槽中，用吸
管向瓶内吹气，充满气体后在水下用毛玻璃片盖好瓶口，取出集气瓶
放在实验台上，瓶内的气体即为收集到的呼出的气体。
2. 将燃烧的蜡烛分别放入A 瓶和B 瓶中，观察现象，比较两瓶中
氧气的含量。
3. 再取两个锥形瓶，分别标记为C 瓶和D 瓶，在两瓶中均装入澄
清石灰水。按图6.17 中下图连接装置，从C 瓶中吸气，向D 瓶中呼
气。振荡后观察现象，比较两瓶中二氧化碳的含量。
分析与思考
1. 在步骤2 中，与A 瓶相比，B 瓶中燃烧的蜡烛迅速熄灭，说明
了什么？
2. 在步骤3 中，与C 瓶相比，D 瓶中澄清石灰水明显变浑浊，说
明了什么？
通过实验可知，与吸入的气体相比，呼出的气体的成分发生了变化：氧气
含量明显减少，二氧化碳含量明显增多。
通过气体交换进入人体的氧可作为原料，使细胞内的有机物进行彻底
的分解，并释放出大量能量，以满足生命活动的需要。
植物的呼吸作用
想一想
绿色植物可以通过光合作用吸收二氧化碳，放出氧气，那植物能够吸收氧气，
放出二氧化碳吗？植物进行各种生命活动需要能量，这些能量是怎样得到的呢？
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
190
活
动
探究种子的呼吸作用
用萌发的小麦种子探究种子的呼吸作用。活动开始前，应先用稀释的消毒
液将种子洗涤消毒。
一、探究种子的萌发是否吸收氧气（如图6.18 所示）。
1. 取两个广口瓶，分别标记为A 瓶和B 瓶。将等量的萌发的种子和萌发后
被煮熟灭活的种子分别放入A 瓶和B 瓶中，塞上瓶塞，置于20 ~ 30 ℃的黑暗
环境中。
2. 24 h 后，将点燃的蜡烛分别放入A 瓶和B 瓶中，观察蜡烛的燃烧情况。
B 瓶
A 瓶
萌发的
种子
萌发后被
煮熟灭活
的种子
B 瓶
A 瓶
图6.18
探究种子的萌发是否吸收氧气
二、探究种子的萌发是否放出二氧化碳（如图6.19 所示）。
1. 在广口瓶中放入萌发的种子，盖上瓶塞并在瓶塞里插入带阀门的玻璃管和
漏斗，在漏斗内放入棉花，玻璃管通向澄清石灰水中，关闭玻璃管阀门，置于
20 ~ 30 ℃的黑暗环境中。
2. 24 h 后，打开阀门，往漏斗内倒入清水，观察实验现象。
清水
棉花
关闭
打开
澄
清
石
灰
水
图6.19
探究种子的萌发是否放出二氧化碳
萌发的种子
191
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
三、探究种子的萌发是否释放能量（如图6.20 所示）。
1. 取两个保温瓶，分别标记为C 瓶和D 瓶。将等量的萌发的种子和萌发后
被煮熟灭活的种子分别放入C 瓶和D 瓶中，盖上瓶塞并在瓶塞里插入温度计。
2. 2 ~ 3 h 后，分别观察并记录两个保温瓶中温度计的示数。
D 瓶
C 瓶
萌发的种子
萌发后被煮熟灭活的种子
图6.20
探究种子的萌发是否释放能量
分析与思考
1. 在活动一中，蜡烛的燃烧情况是怎样的？说明了什么？
2. 在活动二中，澄清石灰水发生了什么变化？说明了什么？
3. 在活动一和活动二中，为什么要将种子置于20 ~ 30 ℃的黑暗环境中一
段时间？
4. 在活动三中，为什么要用保温瓶盛放种子，用烧杯盛放是否可行？两个
保温瓶中温度有何差异？说明了什么？
上述活动的结果表明，萌发的种子能进行呼吸作用。萌发的种子在进行呼
吸作用时，吸收氧气，放出二氧化碳并释放能量。
植物体的根、茎、叶、花、果实和种子都能进行呼吸作用（respiration）。
植物的呼吸作用主要是在线粒体内进行的，其释放的能量，部分用于植物
的各种生命活动，如吸收矿质离子、运输有机物、生长、发育，还有部分
转化为热散发出来。
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
192
呼吸作用的化学反应过程：
有机物（储存能量）+ O2
CO2 + H2O + 能量
同植物一样，动物也通过呼吸作用分解有机物，释放能量，用于各项
生命活动。
活
动
比较植物的光合作用和呼吸作用
联系前面所学的知识，比较植物的光合作用和呼吸作用并讨论，将讨论的
结果记入表6.3 中。
表6.3
比较植物的光合作用和呼吸作用
比较项目
光合作用
呼吸作用
叶绿体（需要/ 不需要）
氧气（吸收/ 放出）
有机物（制造/ 分解）
能量（储存/ 释放）
光（需要/ 不需要）
二氧化碳（吸收/ 放出）
水（消耗/ 生成）
分析与思考
植物的光合作用和呼吸作用分别有什么特点？它们之间有什么区别和联系？
植物的光合作用和呼吸作用是不同的：光合作用吸收二氧化碳，
放出氧气，制造有机物，储存能量；呼吸作用吸收氧气，放出二氧化
碳，分解有机物，释放能量。它们是相互联系的。
193
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
跨学科实践活动
探究粮食贮藏
粮食在贮藏期间仍是具有生理活性的生命体，会受到各种环境条
件的影响。粮食贮藏事关国计民生，如何合理贮藏粮食以保障粮食品
质、减少损耗呢？
1. 利用网络等途径搜集粮食贮藏的相关视频和资料。
2. 结合所学知识，分小组进行讨论，交流粮食贮藏时所需的适宜
条件。
3. 查阅有关传感器、微波干燥等技术的资料，尝试从粮食烘干、
通风、控温、除湿、防虫害等角度出发，设计并制作“智慧粮仓”模
型，以实现科技储粮、绿色储粮。
拓展思考
有时将手伸进粮食堆里，会有湿热的感觉。为什么粮食也会“出
汗”呢？
为什么粮食贮藏之前要烘干？
为什么粮食贮藏期间要适时通风？
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
194
6.5 物质的运输
物质的运输是生物体必不可少的生理活动。生物体内有一条条
繁忙的“运输线”，它们将生物体吸收的各种营养物质迅速运到体
内的细胞、组织，同时将细胞和组织产生的废物及时运走。
植物体内的物质运输
想一想
植物的根从土壤中吸收水和无机盐，植物的叶片通过光合作用制造有机物。
那么，水、无机盐和有机物是如何到达植物体的各个部分的？
实
验
观察茎运输水的作用
注意：刀片锋
利，易划手。
材料与仪器
新鲜芹菜（或其他植物），清水，红墨水，烧杯，刀片，放大镜。
步骤
1. 在烧杯中装半杯清水，滴几滴红墨水，搅拌均匀。将植物的根连
同茎基部1 ~ 2 cm 浸入水中，在阳光下放置一段时间，直至叶脉变红。
2. 取出植物，用清水洗去表面的红水；用刀片分别横向、纵向切
取茎段，用放大镜观察茎被染上红色的部分。
分析与思考
茎的什么结构具有运输水和无机盐的作用？
195
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
水和无机盐主要通过茎的木质部中的导管（vessel）向上运输。根、
茎、叶、花、果实、种子中的导管彼此相通，根吸收的水和无机盐可通
过茎中的导管源源不断地运到植物体的各个部分。
另外，绿叶通过光合作用制造的有机物，可通过叶脉、叶柄、茎中的
筛管（sieve tube）运到植物体的各个部分。
导管
筛管
水和无机盐
图6.21
茎的横切示意图
植物的蒸腾作用
想一想
为什么森林中常常云雾缭绕，空气湿润呢？
图6.22
云雾缭绕的森林
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
196
实
验
观察植物体如何散失水
材料与仪器
植物枝条，清水，油，量筒，透明塑料袋，绳子。
步骤
1. 取两支量筒，在一支量筒里插入一根带叶片的枝条，在另一支量筒
里插入一根大小相似但去掉叶片的枝条。
2. 在两支量筒中注入等量清水，然后在水面上加一层油。
3. 在两根枝条外套上透明塑料袋，扎紧袋口，置于阳光下照射一段
时间。观察实验现象。
分析与思考
1. 为什么要在量筒的水面上加一层油？
2. 随着光照时间的延长，包裹着植物的透明塑料袋里会发生什么现
象？两支量筒的液面有什么变化？实验结果说明了什么？
水从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，叫作蒸腾作
用（transpiration）。蒸腾作用主要通过叶片进行，叶柄和幼嫩的茎也能进
行少量的蒸腾作用。
叶肉
下表皮
水蒸气
气孔
上表皮
水
叶片的切面
图6.23
植物的蒸腾作用示意图
197
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
讨
论
1. 叶进行光合作用所需要的水是从根部运上去的。有的树木高达几十米，
植物靠什么力量把水从根部运往高处？
2. 为什么植物移栽前要剪去一些叶子，移栽后要遮挡阳光？
蒸腾作用对植物的生命活动具有非常重要的意义。进行蒸腾作用时，
水变成水蒸气，可以吸收周围的热，从而降低空气温度和叶片表面温度，
保护叶片不被强烈的阳光灼伤。
叶片里的水蒸腾出去，会造成叶肉细胞缺水，叶肉细胞便从叶脉导管
中吸水，这样就促使水从茎上升到叶，同时也促使根吸收的水上升到茎。
植物靠蒸腾作用产生的由上到下传递的“拉力”，将水运往高处。这种蒸
腾拉力是植物体内水的运输的主要动力。
阅读材料
植物体内有机物的运输
环割后一段时
间，形成瘤状物
环割初期
图6.24
环割树皮实验示意图
有些植物（如红薯、胡萝卜、甜
菜）的根部膨大，富含淀粉。淀粉是
植物的叶制造的，通过茎运输到根部
贮存。
那么，植物是如何运输有机物的？
早在1675 年，意大利解剖学家马尔比
基（Marcello Malpighi，1628—1694）
就用环割树皮实验进行了研究。他在树
枝上剥去一圈树皮，过了一段时间，切
口上方的树皮明显增厚，形成瘤状物。
这是因为植物体内有机物向下运输的通道被切断，有机物便堆积在切口处，
引起树皮组织生长加强，促进愈伤组织形成，从而形成了瘤状物。
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
198
现在，科学家利用放射性同位素标记法追踪生物体内的某种物质（如有
机物中的碳原子），证实植物体内有机物主要是通过韧皮部的筛管和韧皮薄
壁组织细胞进行运输的。
人体内的物质运输
想一想
人体从消化道吸收的营养物质、从肺部交换得到的氧，如何运送到全身的
组织、细胞？细胞产生的二氧化碳等废物又如何被运走？
实
验
观察鱼尾血液循环
材料与仪器
活的小鱼（尾鳍颜色淡），显微镜，培养皿，载玻片，脱脂棉，滴
管，水。
步骤
1. 将鱼做如图6.25 所示的处理。
2. 在显微镜下观察尾鳍血管中血液的流动。找到管径最小的血管，
注意观察血液在其中流动的情形。
3. 实验后，将小鱼放回鱼缸中。
用湿脱脂棉覆盖鱼鳃
载玻片
培养皿
图6.25
观察鱼尾血液循环实验示意图
199
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
分析与思考
1. 你观察到了几种血管？这些血管中血液流动的速度一样吗？
2. 管径最小的血管由什么血管分支而来？又汇入什么血管中？
在心脏的推动下，血液在血管中按一定的方向不断地流动，称为血液
循环（blood circulation）。血液循环担负着人体内物质运输的任务。
人体血液循环的途径，可以分为体循环（systemic circulation）和肺循
环（pulmonary circulation）。
图6.26
血液循环模式示意图
右心室
左心室
左心房
肺静脉
肺动脉
右心房
主动脉
上腔静脉
下腔静脉
全身的毛
细血管网
肺部的毛
细血管网
在体循环中，血液从左心室泵出，进入主动脉，流经全身的毛细血管
网，并在毛细血管网进行物质交换，将养料和氧供给细胞利用，将细胞产
生的二氧化碳等废物运走，然后通过上腔、下腔静脉，流回右心房。
在肺循环中，血液从右心室泵出，进入肺动脉，流经肺部的毛细血管
网，血液中的二氧化碳进入肺泡，肺泡中的氧进入血液，然后通过肺静
脉，流回左心房。
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
200
阅读材料
血液循环的发现
在正确认识人体器官和系统之前，人们主要靠想象和猜测来描述人体内的
情况。在这方面，古罗马医师盖仑（Claudius Galen，约129—200）的许多错
误论述，影响西方医学界达1 500 年之久。盖仑认为，血液由肝脏产生，在
其他器官中被消耗，血液过多会引起中风。尽管盖仑一再声称要尊重所观
察到的事实，但他并没有解剖过人体，他对人体器官的结构与功能的描述
是臆造的。
1 400 多年后，比利时解剖学家维萨里（Andreas Vesalius，1514—1564）
通过亲自解剖和观察多具人的尸体，以客观事实向权威发起挑战。1543 年，
他发表了《人体的结构》，指出了盖仑的许多错误。维萨里因发表反对盖仑
的理论受到迫害，后来还因解剖尸体被判死刑。但维萨里的工作激励着许多
学者。1628 年，英国医师哈维（William Harvey，1578—1657）通过动物的
活体解剖，直接观察到动脉和静脉的血液循环，发表了《动物心血运动的解
剖研究》，科学地描述了血液循环的过程。然而，哈维遇到了一个难题，那
就是在他观察到的最小的动脉和静脉之间似乎没有连接的通道——他未看到
毛细血管。哈维大胆地猜想，两者之间一定有肉眼看不见的微小通道。1661
年，意大利解剖学家马尔比基通过改进了的显微镜证实了这一猜想。
201
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
6.6 废物的排出
图6.27
城市环卫工人
每日清晨，环卫工人将城市的街道清扫
干净，将废物及时运走，保证城市的干净美
观。人体也一样，每天产生的废物必须及时
通过各种途径排出体外，以保证机体的正常
运行。
尿的形成和排出
想一想
清理抽屉有不同的方式：可将抽屉中的废弃物拣出来，留下有用的东西；
也可将抽屉中的物品全倒出来，再将有用的东西放回去。你认为用哪种方式清
理抽屉更彻底呢？肾脏在“清理”血液中的废物时采取的是什么方式？
读
图
读图6.28，思考下列问题。
1. 根据图中的蓝色箭头，分析哪些结构在人体内代谢废物形成尿的过程中
起到了作用。
2. 肾小球和肾小管分别有什么作用？
3. 健康成人每天形成的原尿约有150 L，而每天排出的尿却只有1.5 L左右，
这是什么原因？
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
202
毛细血管
全部的葡萄糖、氨基酸，
大部分的无机盐和水被
重吸收进入毛细血管
尿
肾小管
入球
小动脉
出球
小动脉
肾小囊
肾小球
葡萄糖
氨基酸
水
尿素
无机盐
经过滤，水、无机盐、葡萄糖、
氨基酸、尿素等物质进入肾小
囊的腔内，形成原尿
集合管
剩下的水、
无机盐、
尿素等形
成尿
图6.28
尿的形成示意图
血液经过肾小球和肾小囊内壁的过滤作用及肾小管的重吸收作用形成
尿液。
人体将代谢所产生的二氧化碳、尿素与多余的水和无机盐等排出体外
的过程，叫作排泄（excretion）。
通常，人体内的二氧化碳通过呼吸系统排出体外；水、无机盐、尿素等废
物绝大部分通过泌尿系统以尿的形式排出体外，少部分通过皮肤以汗腺分泌汗
的形式排出体外。
呼吸排出二氧化
碳和少量水
汗包括水、
无机盐、
尿素等
尿包括水、无机盐、
尿素等
图6.29
人体的排泄示意图
203
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
讨
论
有的同学有憋尿的习惯，这会给身体带来什么不利影响？
图6.30
膀胱
输尿管
膀胱
尿道括约肌
尿道
尿道括约肌收缩，
膀胱出口关闭，尿贮存
在膀胱中；尿道括约肌
舒张，膀胱出口开放，
尿经尿道排出体外。
尿的形成是连续的，尿不断经输尿管流入膀胱暂存；尿的排出是间歇
的，膀胱贮尿达一定量时，人就会产生尿意，进行排尿。
人体排尿，不仅可以将废物排出体外，而且可以调节体内水和无机盐
的平衡，从而维持细胞生活环境的稳定，保证细胞的正常生命活动。
跨学科实践活动
模拟尿的形成和排出
尿的形成和排出对人体进行正常的生命活动具有重要意义。根据
尿的形成和排出的原理，尝试自主设计并制作能够模拟尿的形成和排
出过程的模型。
1. 明确模型的种类（如实物模型、计算机模型），小组讨论设
计方案。
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
204
2. 选择合适的材料，如漏斗、滤纸、注射器、烧杯、红墨水、PVC
软管、止水夹等。
3. 在动手制作前，确定制作模型的具体步骤。
4. 按照设计方案，小组合作制作模型。
5. 检验模型，并进行修正、完善与评价。
6. 运用小组制作的模型阐述尿的形成和排出的过程。
拓展思考
你选择的这些材料分别模拟的是什么结构？
该模型的优点是什么？还有哪些方面可以改进？
结合模型，分析尿的形成和排出为什么对人体进行正常的生命活
动具有重要意义。
生物体内物质代谢和能量转化
想一想
我们已接触过生命活动的方方面面：光合作用，呼吸作用，生物体对物质
的吸收、运输、利用以及废物的排出等，这些活动都与物质、能量有关。进行
光合作用和呼吸作用的过程中，物质和能量是如何转化的？
活
动
了解人体物质代谢和能量转化的过程
根据前面所学的知识，分析图6.31 中人体的几个器官、系统的生理活动，
并将它们联系起来，了解物质、能量在人体内的转化过程。
205
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
多余的水、
无机盐等
细胞
组织
器官
营养物质
细胞自身物质，储存能量
转化
氧
二氧化碳、水、其他废物
释放能量
生理活动的动力
维持体温
散发热
分解
消化系统
营养物质
营养物质
CO 2
O2
食物
未消化的食物残渣
呼吸系统
CO2
O2
CO2
O2
循环系统
废物
泌尿系统
尿
图6.31
人体物质代谢和能量转化过程示意图
生物体从外界摄入物质，经过一系列变化，转变成自身的组成物质，
并储存能量的过程，称为同化作用（assimilation）。例如，光合作用就属
于同化作用。生物体将自身的一部分物质进行分解，释放其中储存的能量
供生命活动需要并排出废物的过程，称为异化作用（dissimilation）。例
如，呼吸作用就属于异化作用。同化作用和异化作用在生物体内同时进
行，相互依存，既矛盾又统一，构成生物代谢不可分割的两个方面。
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
206
反馈与评价
问题反馈
一、判断题
1. 为植物“打点滴”是为其提供生长所需的水和有机物。
（
）
2. 植物白天只进行光合作用，晚上只进行呼吸作用。
（
）
3. 水没过胸口后，人会感觉到胸闷，是因为水压阻碍胸廓扩大从而影响呼气。（
）
二、选择题
1. 在北方，人们常常会将收获的甘薯、白菜等蔬菜放在地窖内储藏。下地窖时人们常
常会带一支点燃的蜡烛，其主要目的是（
）。
A. 照明
B. 检测地窖中的氧气含量
C. 取暖
D. 检测地窖中的二氧化碳含量
2. 人在打喷嚏时，常会发出“阿——嚏”的声音，当发出“嚏”时，下列叙述错误
的是（
）。
A. 肋骨上提
B. 膈顶部上升
C. 肺容积缩小
D. 二氧化碳排出体外
科学思考
1. 有两句农谚：“有收无收在于水，收多收少在于肥。”“粪大水勤，不用问人。”
这两种说法是否符合科学种田的原理？你能说出其中的道理吗？
2. 在种植蔬菜的温室中，适当提高二氧化碳的浓度可以提高蔬菜产量，其原因是什么？
3. 我们在做一些剧烈运动时，常常会心跳加速、呼吸急促，这是为什么？职业运动员
的心率一般会比正常人更低，这又是为什么？请你从血液循环的角度进行解释。
探究·实践
选择一个晴天的上午，将盆栽植物的一根带叶较多的枝条套上一个透明塑料袋，扎紧
袋口，观察并解释实验现象。
（1）不久，透明塑料袋内壁上出现了一些水珠，这是为什么？
（2）下午打开袋口，迅速将一根将要熄灭的火柴棒伸入袋中，火柴棒复燃了。这说明
了什么？其原因是什么？
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6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
（3）第二天早晨天还未亮时再打开袋口，迅速伸进一根点燃的火柴棒，火柴棒立即熄
灭了。这又说明了什么？其原因是什么？
本章要点
分
解
有
机
物
生物的代谢
异化作用
同化作用
水
的
吸
收
和
利
用
无
机
盐
的
吸
收
和
利
用
消
化
与
吸
收
主要包括
光
合
作
用
制
造
有
机
物
储
存
能
量
主要包括
尿
的
形
成
和
排
出
呼
吸
作
用
释
放
能
量
茎
的
运
输
人体内
蒸
腾
拉
力
肺
循
环
血
液
循
环
体
循
环
重吸收
过滤
伴随有
物质的运输
产
生
促
进
蒸
腾
作
用
植物体内
知识结构
光
合
作
用
1. 植物生活必需的元素有很多，其中需要量较多的元素有氮、磷、钾等，
需要量较少的元素有铁、硼等。生产、生活中需根据植物在不同的生长时期对
各种元素的需求情况进行施肥。
2. 绿色植物进行光合作用吸收二氧化碳，制造有机物，放出氧气。光合作用
包含了物质转化和能量转化，绝大多数生物都直接或间接依靠光合作用所提供的
有机物和能量生存。
3. 食物进入消化道后，在各种消化酶的作用下，被分解成细胞能够吸收、
利用的小分子物质，最后被吸收进入循环系统。
4. 食物的消化有两个方面：物理性消化和化学性消化。
5. 植物根毛吸收的水和无机盐，通过茎的木质部中的导管运到植物体的
6
生
物
体
内
物
质
和
能
量
的
转
化
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各个部分。
6. 水从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，叫作蒸腾作
用。蒸腾作用主要通过叶片进行。蒸腾作用对植物的生命活动具有非常重要
的意义。
7. 人体代谢产生的水、无机盐、尿素等废物，绝大部分通过泌尿系统以尿
的形式排出体外，少部分通过皮肤以汗腺分泌汗的形式排出体外。人体代谢产
生的二氧化碳通过呼吸系统排出体外。
8. 同化作用和异化作用是生物代谢不可分割的两个方面。
本章核心素养
1. 能阐明植物和人生长发育所需要的营养物质及其来源，形成生命的物质
观和能量观。
2. 能够从结构与功能相适应的角度分析蒸腾作用、食物的消化与吸收以及
尿的形成和排出等过程，能构建人体物质和能量转化的模型。
3. 认同生物体内的多个系统相互协作，共同实现物质和能量的转换。
4. 能构建光合作用和呼吸作用的模型，分析并比较它们之间的区别与联系。
5. 能应用对照法和控制变量法开展探究实验，能应用调查法研究物质和能
量的转化原理在农业生产中的实际应用情况。
6. 了解古代相关农业生产技术的合理性，理解科学、技术、社会的关系，
认同生物学的重要价值。
附录
汉英词汇对照
1. 声与光
振动
vibration
介质
medium
波
wave
响度
loudness
音调
pitch
频率
frequency
音色
tone quality
噪声
noise
次声波
infrasonic wave
超声波
supersonic wave
反射
reflection
虚像
virtual image
镜面反射
mirror reflection
漫反射
diffuse reflection
折射
refraction
焦点
focus
焦距
focal length
2. 机械运动中的能量转化
重力势能
gravitational poten-
tial energy
动能
kinetic energy
弹性势能
elastic potential
energy
势能
potential energy
机械能
mechanical energy
机械功
mechanical work
功
work
功率
power
斜面
inclined plane
杠杆
lever
滑轮
pulley
滑轮组
pulley blocks
机械效率
mechanical effi-
ciency
3. 微粒的运动与压力
压强
pressure
4. 运动的电荷
电流
electric current
断路
open circuit
短路
short circuit
电压
voltage
导体
conductor
绝缘体
insulator
电阻
resistance
串联电路
series circuit
并联电路
parallel circuit
5. 生物的繁殖与发育
细菌
bacteria
二分裂
binary fission
真菌
fungi
病毒
virus
衣壳
capsid
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传粉
pollination
自花传粉
self-pollination
异花传粉
cross-pollination
精子
sperm
卵细胞
egg cell
受精
fertilization
果实
fruit
种子
seed
胚
embryo
有性生殖
sexual reproduction
芽
bud
扦插
propagation by
cutting
压条
layering
嫁接
grafting
组织培养
tissue culture
营养繁殖
vegetative pro-
pagation
无性生殖
asexual reproduction
体外受精
external fertilization
体内受精
internal fertilization
卵生
oviparity
胎生
viviparity
变态
metamorphosis
6. 生物体内物质和能量的转化
光合作用
photosynthesis
消化
digestion
消化酶
digestive enzyme
吸收
absorption
气体交换
gas exchange
呼吸作用
respiration
导管
vessel
筛管
sieve tube
蒸腾作用
transpiration
血液循环
blood circulation
体循环
systemic circulation
肺循环
pulmonary circula-
tion
排泄
excretion
同化作用
assimilation
异化作用
dissimilation
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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