最新浙教版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_浙教版•初中科学电子课本

浙江教育出版社·杭州
前  言
回望人类历史长河，科学是现代文明的基石，是社会进步革命性的推动
力量，也是人类了解宇宙、地球以及自身的重要途径。
当今世界，仍有许许多多的未解之谜。绿海龟在大海中遨游几十年，是什
么指引它从千里之外回到出生的海滩产卵？身长只有1 毫米的水熊虫，如何
耐受严寒、高热、长期无氧的极端环境？攻克阿尔茨海默病的关键是什么？
在浩渺的宇宙太空，是否存在智慧生命？科学奥秘的探索永无止境。
科学解释现实世界，并不断更新，科学上没有绝对的真理。其实，所有
的科学原理都来源于前人对客观世界的归纳总结，随着人类对周围环境认识
的加深，有无数曾被人们深信不疑的知识被颠覆和修正，科学正是在质疑和
纠错中不断向真理前行。正如牛顿的万有引力定律，可以解释太阳系行星绕
太阳公转的现象，却无法准确解释包括水星在内的一些星体的运动规律，直
到1915年爱因斯坦提出广义相对论，才基本解决了困扰科学界六十多年的难
题。科学求真，需要同学们保持好奇心，发挥想象力，独立思考，刻苦钻研，
敢于质疑，用自己的胆识和智慧推动科学的车轮不断前进。
古代中国曾以四大发明极大地促进人类进步，如今我们依然在科技创新
的赛场上努力奋进。当前，世界面临着能源短缺、气候极端、疾病肆虐、粮食
安全等诸多挑战，面对这些世界性难题，只有实现科技自立自强，才能保障国
家安全和百姓福祉，也才能更好地促进世界和平发展。
自古英雄出少年！希望同学们通过学习，激发起好奇心、想象力、探求
欲，树立“科技创新、强国有我”的志向，学好科学知识，掌握科学方法，拥
有应对未来挑战的能力，为人类文明做出贡献。
同学们，科学之路就在你脚下，勇敢地启程吧！
第1 章  
我们呼吸的空气
第2 章  
第1 节    天气与气候
37
第2 节    大气压强
54
第3 节    大气中的二氧化碳
66
第4 节    大气圈中氧、碳的循环
73
第5 节    大气与气候的演变
83
大气与气候变化
目 录
MULU
第1 节    空气的成分
2 
第2 节    燃烧的奥秘
13
第3 节    化学反应中物质质量的关系
19
第4 节    保护我们呼吸的空气
26
第5 章  
第1 节    自动控制系统
195
第2 节    设计和制作控制系统
201
控制系统与工程
第4 章  
第1 节    运动与保健
143
第2 节    食物与消化
151
第3 节    血液与循环
165
第4 节    呼吸与排泄
178
人体的系统
第3 章  
第1 节    磁体的磁场
95
第2 节    电流的磁场
103
第3 节    电动机及其应用
113
第4 节    电磁感应
120
第5 节    家庭用电
128
电磁及其应用
附录  元素周期表
空气是生物生存的必要条件。动植物的呼吸、植物的光合作用都离不开
空气，没有空气就没有生命，就没有生机勃勃的地球。
空气由哪些成分组成？这些物质与人类的生活和生产有着怎样的联系？
人类的活动会改变空气的成分吗？我们应怎样保护空气使其免受污染呢？
第1 章
我们呼吸的空气
一、空气中氧气的含量
18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡（A. L. Lavoisier）用定量的方法研
究了空气的成分。如图1.1-1所示，他将少量汞放入密闭的曲颈甑内连续
加热12天，发现有一部分液态汞变成了红色粉末，同时容器内气体的体积
减小了。他研究了曲颈甑内剩余的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，
也不能支持燃烧，于是他认为这些气体是氮气。
在超市里，我们发现许多食品用真空包装来保鲜。为
什么食品暴露在空气中容易变质？空气的主要成分有哪
些？空气中各种成分的含量和性质又是怎样的呢？
第 1 节  空气的成分
曲颈甑
玻璃钟罩
汞槽
火炉
图1.1-1  拉瓦锡研究空气成分所用的装置
拉瓦锡又把生成的红色粉末收集起来，全部放入另一个较小的容器里
加热，结果得到了汞和氧气，并发现氧气的体积恰好等于曲颈甑中减少的
气体体积。若再把得到的氧气加回到曲颈甑内剩余的气体中，结果所得气
体跟空气的性质几乎完全一样。通过实践和分析，拉瓦锡得出了空气由氧
气和氮气组成的结论。
科学  八年级下册
2
在19世纪末以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气。后来科学家陆
续发现了氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和
氮气外，还有其他成分。
我们仿照拉瓦锡实验的原理来测定空气中氧气的体积分数。
探索活动
1. 如图1 . 1 - 2 所示装置，先在集气瓶
里加入少量水，再把剩余的容积平均分成10
份，做好记号。
2. 点燃燃烧匙内的红磷，立即放入集气
瓶中，并塞紧瓶塞。观察到什么现象？
3. 火焰熄灭后，振荡集气瓶，冷却至室
温，打开导管上的止水夹，观察现象，记录集
气瓶内水面的变化情况，并解释这个实验原理。
4. 实验能得到什么结论？对实验收集到的数据进行可靠性分析。
大量实验表明，空气中氧气的体积分数约为1
5 。
红磷（P）与空气中的氧气（O 2）反应，生成了五氧化二磷（P 2O 5）固体
物质，使得集气瓶内气压减小，烧杯中的水就被大气压压入集气瓶中。该
反应可用文字表达如下：
磷 ＋ 氧气 
 五氧化二磷
点燃
（P）（O2）
（P2O5）
目前，我们已能用实验方法精确地测定空气
的成分。空气中各成分的体积分数大约是：氮气
78%、氧气21%、稀有气体和其他气体1%，如图
1.1-3所示。
图1.1-2  测定空气中
氧气的含量
图1.1-3  空气的各成分
稀有气体和其他气体1%
氧气21%
氮气78%
第1 章  我们呼吸的空气
3
二、空气是重要的自然资源
人类的生产和生活离不开空气，空气是一种重要的自然资源。
氮气
氧气
稀有气体
图1.1-4  从空气中分离的气体
空气
氩
氮
氧
氖氙氪
氧气具有广泛的用途。工业生产、日常生活、医疗急救和航空航天等
都要用到氧气。
氮气是制造硝酸、炸药和氮肥的重
要原料。氮气的化学性质不活泼，常用
作保护气，如焊接金属时常用氮气来隔
绝空气。灯泡中充氮气以延长使用寿命。
食品包装时充氮气可以防腐、保鲜。液
态氮在汽化时需吸收大量的热，可做冷
冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉、冷藏
人体细胞和组织及冻死病变的细胞等。
超导材料利用液氮冷却到某一低温下会
显示出超导性。
稀有气体的化学性质很不活泼，常用作保护气，如在焊接金属时用于
隔绝空气。稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于制造各种用途
的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等。利用稀有气体可以制成激光器。
氙气可用于医疗麻醉。液态氦可用于制造低温环境。
图1.1-5  液氮冷冻治疗仪
科学  八年级下册
4
三、氧气的性质
探索物质性质是科学研究的一项重要任务。研究的内容包括物质的物
理性质和化学性质。研究的方法包括观察法、实验法等。
氧气由氧分子构成，每个氧分子由两个氧原子构成，如图1.1-6所示。
氧气有哪些性质呢？
图1.1-6  氧分子结构模型
图1.1-7  液氧
氧气不易溶于水，常温常压下1 L水中大约能溶解30 mL的氧气，这些
氧气是水生生物得以生存的必要条件之一。
在标准状况下，氧气的密度为1.429 g/L，比空气密度（1.293 g/L）略
大。在压强为1.01×10
5 Pa的条件下，氧气在－183 ℃时会液化成淡蓝色
的液体（如图1.1-7所示），在－219 ℃时会变成雪花状的淡蓝色固体。
探索活动
1. 如图1.1-8所示，观察集
气瓶内氧气的颜色和状态，并记
录现象。
2. 用手轻轻地在瓶口扇动，
使少量氧气飘进鼻孔，闻一闻它
的气味，并记录现象。
根据活动，可以得出氧气的哪些性质？
图1.1-8  观察氧气和闻氧气的方法
集气瓶
玻璃片
白纸
第1 章  我们呼吸的空气
5
探索活动
1. 如图1.1-9 所示，将一根带火星的木条伸入充满氧气的集气瓶
里，观察并记录产生的现象。
2. 如图1.1-10所示，在铺有细沙的燃烧匙里放入少量的硫，在酒精
灯火焰上加热，直至燃烧，观察其现象并将结果填在表1.1-1中。然后把
燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶（瓶底预先装有少量的水），观察反应现象，
并记录在表1.1-1中。
硫和氧气发生反应，生成了一种具有刺激性气味的二氧化硫（SO2）气
体，并放出大量的热。该反应可用文字表达式表示：
硫 ＋ 氧气 
 二氧化硫
点燃
（S）（O2）
（SO2）
图1.1-9  氧气可使
带火星的木条复燃
图1.1-10  硫在空气和氧气里燃烧
表1.1-1  硫燃烧的记录表
硫在空气中燃烧的现象
硫在氧气中燃烧的现象
科学  八年级下册
6
探索活动
将两根光亮的细铁丝绕成螺旋状，取
其中一根在酒精灯上加热，观察现象；再将
另一根的下端系上火柴梗，点燃火柴梗，待
火柴梗将要燃尽时，立即伸进盛有氧气的
集气瓶里（瓶底预先装有少量水或铺上一
层细沙），观察发生的现象。
在空气中加热铁丝时，铁丝会发红，不能燃烧。在氧气中点燃铁丝时，
铁丝会发生剧烈燃烧，火星四射。铁与氧气反应生成四氧化三铁（Fe 3O 4）
黑色固体，并放出大量的热。铁和氧气的反应可用文字表达式表示：
 铁 ＋ 氧气 
 四氧化三铁
点燃
（Fe）（O2）
（Fe3O4）
思考与讨论
硫在空气中燃烧与在氧气中燃烧的现象不同；铁丝在空气中不能燃
烧，而在氧气中却能剧烈燃烧。产生这些不同现象的原因是什么？
物质在空气中燃烧，通常是指物质与空气中的氧气发生反应，由于空
气中的氧气含量相对较少，因此，物质在空气中燃烧不如在氧气中剧烈。
氧气是一种化学性质比较活泼的气体。硫、铁等许多物质都能与氧气
发生反应，这类反应属于氧化反应（oxidation reaction）。氧气在氧化反应
中提供氧，具有氧化性。像二氧化硫和四氧化三铁这样的物质，由两种元
素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，称为氧化物。
图1.1-11  铁丝在氧气里燃烧
第1 章  我们呼吸的空气
7
四、氧气的制取
工业上制氧的方法有多种，空气冷冻分离法就是其中一种常用的方法。
空气 
 液态空气 
 
多次压缩
氮气（沸点－196 ℃）
液氧（沸点－183 ℃）
降温
低温蒸发
－196 ℃
图1.1-12  空气冷冻分离法
利用膜分离技术，在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄
膜，可以得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离，可以得
到含氧量90%以上的富氧空气。
实验室里常用分解过氧化氢（H 2O 2）的方法来制取氧气。其反应过程
表示如下：
 
过氧化氢   
 水  ＋  氧气
 
                                
     
二氧化锰（MnO2）
探索活动
1. 如图1.1-13所示，在烧
瓶中先加入少量（约0.5 g）二氧化
锰，再加入30 mL水。然后，在分
液漏斗中加入20～50 mL 10 %
的过氧化氢溶液。
2. 旋转分液漏斗的活塞，
滴加过氧化氢溶液，当导管口连
续、均匀地放出气泡时（装置中
排净空气），用排水法收集气体
并验证收集的是氧气。
图1.1-13  制取氧气的装置
MnO2
H2O2
科学  八年级下册
8
在以上反应中，二氧化锰（MnO 2）只起改变反应速度的作用，其本
身的质量和化学性质在反应前后都没有变化，这样的物质叫作催化剂
（catalyst），工业上又叫作触媒，它在反应中起催化作用。
探究实践
氧气的制取和性质研究
目标
初步学会实验室制取氧气的方法， 学习用排水法收集氧气，进一步
认识氧气的性质。
器材
锥形瓶，分液漏斗，双孔橡胶塞，橡胶管，玻璃导管，药匙，集气瓶，
坩埚钳，水槽，酒精灯，玻璃片，木条，火柴，粗铁丝，木炭，铝箔，澄清
石灰水，过氧化氢溶液，二氧化锰。
过程
1. 组装装置。按图1.1-14所示组装器材。
2. 检查装置的气密性。先关闭分液
漏斗活塞，然后把导管的下端浸入水槽
中，用手紧握锥形瓶壁。如果观察到导管
口有气泡冒出，移开手后一会儿，导管中
出现一段水柱，就说明装置不漏气。如果
没有气泡冒出，就说明装置漏气，应仔细
查找原因，并改正装置。
3. 加入药品。在锥形瓶中加入1
3 药匙的二氧化锰粉末和30 mL水，
塞紧带有分液漏斗和导管的橡胶塞，并在分液漏斗中加入30 mL10%的
过氧化氢溶液。
4. 收集气体。将集气瓶灌满水，倒
置于水槽中，再小心旋转分液漏斗的活
塞，滴加过氧化氢溶液。当导管口连续、
均匀地放出气泡时，再把导管口伸入盛
满水的集气瓶里，收集气体，如图1.1-15
所示。当氧气收满时，立即关闭活塞。
5. 观察收集到的气体的颜色。
图1.1-14  检查装置的气密性
图1.1-15  实验室制取氧气的装置
第1 章  我们呼吸的空气
9
6. 用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上烧至发红，然后将木炭由
集气瓶口向下缓慢伸入，观察发生的现象。反应结束后，向集气瓶内加入
澄清石灰水，振荡后，观察发生的现象。
7. 把2 cm×5 cm铝箔片的一端固定在粗铁丝上，另一端裹一根火
柴。点燃火柴，待火柴将燃尽时，立即把铝箔伸入充满氧气的集气瓶中
（瓶底留有少量水），观察发生的现象。
问题讨论
1.图1.1-15中哪部分是气体发生装置，哪部分是气体收集装置？ 
2.将烧红的木炭伸入集气瓶时，为什么要从瓶口向下缓慢伸入？
科学拓展
实验室里制取氧气，也可以用分解氯酸钾（KClO3）的方法，实验装
置如图1.1-18所示。反应过程表示如下：
图1.1-17  铝箔在氧气中燃烧
图1.1-16  木炭在氧气中燃烧
 
氯酸钾 
 氯化钾  ＋  氧气 
 
 
 
 
 
二氧化锰（MnO2）
加热
图1.1-18  用KClO3制取氧气的装置
科学  八年级下册
10
五、化合反应和分解反应
在研究氧气的化学性质及制取的过程中，我们接触了许多化学反应，
你是否注意过这些化学反应有什么不同？
分析这些化学反应，可以发现有些化学反应中，参加反应的物质有两
种或两种以上，生成的物质只有一种；而有些化学反应中，参加反应的物
质只有一种，生成的物质却有两种或两种以上。我们把由两种或两种以上
的物质生成一种物质的反应叫作化合反应（combination reaction），如硫和
氧气反应生成二氧化硫；由一种物质生成两种或两种以上物质的反应叫作
分解反应（decomposition reaction），如过氧化氢分解生成水和氧气。
练习与应用
1. 人类通过对火星的不断探索，发现火星大气的体积分数如图所示，分析火星大
气与地球大气的成分区别。
2. 在研究空气中的氧气含量时，某同学查阅资料获悉，铜在加热条件下能与氧气
反应生成氧化铜。他设计了如图所示的实验装置。
 （1） 利用该装置进行实验，如何得出氧气的体积分数？
 （2） 实验时为了减小误差，应如何操作？
100%
80%
60%
40%
20%
0
二氧化碳
氮气
其他气体
体
积
分
数
（第1题图）
注射器
铜粉
气球
（第2题图）
第1 章  我们呼吸的空气
11
3. 某实验小组的同学取等质量的木炭和硫粉，分别在容积相同的集气瓶中燃烧，
并将实验现象记录在表中。
实验
实验步骤
实验现象
A
①木炭在空气中燃烧
①木炭红热
生成的气体都能使澄
清石灰水变浑浊
②木炭在氧气中燃烧
②燃烧更旺，发出白光
B
③硫在空气中燃烧
③微弱的淡蓝色火焰
生成的气体都有刺激
性气味
④硫在氧气中燃烧
④     的火焰
 （1）请将表中的记录填写完整。
 （2） 写出上述化学反应的文字表达式，并指出各化学反应所属的基本反应类型。
 （3）分析上述实验现象，可得出什么结论？
4. 实验室用H2O2溶液制取O2。回答下列问题。
 （1）写出化学反应的文字表达式。
 （2） 如图所示装置A、B均可用作制取氧气的发生装置，两者相比，装置A有哪
些优点？
（第4题图）
A
B
科学  八年级下册
12
一、燃烧条件
燃烧是一种化学反应，也是人类最早利用的化学反应之一。根据生活
经验，有的物质可以燃烧，如木炭、酒精等；有的物质不能燃烧，如水、玻
璃等。可见只有可燃物才会燃烧，可燃物是燃烧发生的条件之一。那么，
可燃物燃烧还需要什么条件呢？
在生活中，我们常观察到炭炉中的火焰愈扇愈旺，蜡烛
的烛焰却一吹即灭，这是什么原因呢？燃烧需要什么条件？
如果遇到火灾，我们应如何灭火与自救？
第2 节  燃烧的奥秘
探究实践
探究可燃物燃烧的条件
目标
通过实验探究可燃物燃烧的条件。
器材
白磷，热水，试管，橡胶塞，烧杯，药匙等。
过程
白磷是可燃物。利用白磷探究可燃物燃烧的条件。
1. 提出猜想。
（1）猜想①：可燃物可能需要达到一定的温度才会燃烧。
（2）猜想②：
2. 实验验证。
（1）验证猜想①的实验。
取两份等质量的少量白磷，吸干表面水分后分别放入同种规格的试
管中，塞紧橡胶塞后将试管分别放入盛有常温水和60 ℃水的烧杯中，如 
第1 章  我们呼吸的空气
13
图1.2-1所示，观察并记录现象。
由此可得出的结论：
（2）验证猜想②的实验。
3.实验讨论。
可燃物燃烧所需的条件：
问题讨论
实验中你遇到了什么困难？是如何解决的？
物质燃烧所需达到的最低温度叫着火点。不同物质的着火点通常是不同的。
表1.2-1  通常状况下一些常见物质的着火点
物质
白磷
红磷
木材
木炭
无烟煤
着火点/℃
40
260
240 ～270
320 ～400
600 ～700
通过实验，可以归纳出可燃物燃烧必须同时满足的条件：一是要有助
燃剂（常用的助燃剂为氧气）；二是温度达到该可燃物的着火点。
图1.2-1  探究燃烧的条件
60 ℃水
常温水
白磷
白磷
安全提示
白磷及其燃烧产物均有毒，
取用时要戴好手套，避免直
接接触，燃烧后不要取下橡
胶塞，以避免试管内的有毒
白烟泄漏。
科学  八年级下册
14
思考与讨论
1.为什么炭炉中的火焰愈扇愈旺，蜡烛的烛焰却一吹即灭？
2.图1.2-2是某饭店推出的特色菜“纸锅烧
豆腐”。在餐桌上，点燃固体酒精，加热盛有豆
腐、水和调味品的纸锅，一段时间后，纸锅完好
无损，食物已经被煮熟。纸是一种可燃物，为什
么用纸做的锅在火焰上不会燃烧呢？
通常情况下，燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧
化反应。氧化反应在自然界中普遍存在，有时不同于燃烧这种剧烈的形式。
如图1.2-3所示，苹果削皮后，细胞内一些物质与氧气发生反应，生成了
某些褐色物质，所以苹果削皮后放一会儿会变色。如图1.2-4所示，铁变
得锈迹斑斑，是因为铁与氧气等物质发生化学反应生成了铁锈。
图1.2-3  苹果变色
图1.2-4  锈迹斑斑的铁
苹果的变色、铁的生锈和动植物的呼吸作用，这些氧化反应进行得非
常缓慢，甚至在短期内不易察觉，我们称其为缓慢氧化。尽管缓慢氧化与
燃烧的反应剧烈程度不同，但反应时都会释放能量。如果物质在缓慢氧化
过程中产生的热不能及时散失，温度就会逐渐升高，当达到物质的着火点
时，该物质就会自发地燃烧起来，这就是自燃。例如，粮食、麦秆、煤炭
等，如果堆放不合理、空气不流通，可能引起自燃。
图1.2-2  纸锅烧豆腐
第1 章  我们呼吸的空气
15
科学阅读
爆  炸
燃烧以极快的速度在有限的空间里发
生，瞬间累积大量的热，使气体体积急剧
地膨胀，就是爆炸。在加油站、油库、面粉
加工厂、纺织厂和煤矿的矿井内，空气中
常混有可燃性的气体或粉尘，它们遇明火
就有爆炸的危险。因此，这些地方都标有
“严禁烟火”字样或图标，必须严格遵守有关规定。同样，在家里，我们使用
的液化气或天然气，泄漏后遇明火也会有爆炸的危险，应注意安全。
二、灭火与火灾自救
在自然界里，剧烈氧化和缓慢氧化都可导致火灾。因此，我们需要采
取相应的防范措施，一旦发生火灾就要迅速采取灭火措施。
思考与讨论
1. 说出下面三幅图所示灭火方法的原理。
2. 当电器或电线着火时，应如何灭火？
图1.2-5  加油站严禁烟火
图1.2-6  灭火方法一
图1.2-7  灭火方法二
图1.2-8  灭火方法三
科学  八年级下册
16
发生火灾时，要保持镇定，先了解火源的准确位置，然后拨打“119”
报警求助。如果火势扩散，应尽快通知家人和邻居设法离开现场，沿途要
关上大门，以降低火势及烟雾的蔓延速度，同时切勿乘电梯或升降机，以
免停电被困。
如果你无法离开火灾现场，可以采取下列措施。
图1.2-9  室内浓烟密布时，应俯   
伏在地上爬行并用湿毛巾掩盖口鼻
图1.2-10  用湿毛巾等
物品塞住门和窗户的缝隙，
以免浓烟渗入
思考与讨论
根据自家住宅的特点，设计预防火灾的方案，并与同学交流。
科学拓展
常用灭火器
灭火器
灭火原理
适用范围
干粉
灭火器
利用压缩的氮气等吹出干粉
（主要含有碳酸氢钠或磷酸铵
盐），隔绝空气实现灭火
具有流动性好、喷射率高、不腐蚀
容器和不易变质等优点，除可用来
扑灭一般失火外，还可用来扑灭
油、气等燃烧引起的失火
二氧化碳
灭火器
加压时将液态二氧化碳压缩在
小钢瓶中，灭火时再将其喷出，
有降温和隔绝空气的作用
灭火时不会留下痕迹，因此可用来
扑灭图书、档案、贵重设备、精密
仪器等物品的失火
水基型
灭火器
产生的泡沫喷射到燃料表面，
使可燃物与空气隔绝和降温，
达到灭火的目的
能快速、高效灭火，可用来扑灭非
水溶性可燃性液体（如汽油、柴油
等），以及固体材料（如木材、棉
布等）引起的失火
第1 章  我们呼吸的空气
17
练习与应用
1. 古语道：
“人要实，火要虚。”其中，“火要虚”指的是燃烧木柴时，要尽量架空
些，这样木柴才能燃烧得更旺。“火要虚”的科学道理是什么？
2. 室内起火时，为什么不能急于打开门窗？火灾现场逃生时，为什么常用湿毛巾
捂住鼻子和嘴？
3. 取1个轻质大塑料瓶和1个小塑料瓶，将它们的上部剪去，并在大塑料瓶和小
塑料瓶的底侧各打1 个比橡胶管外径略小的孔，把小塑料瓶放入大塑料瓶内，
按下图所示连接起来。在小塑料瓶中放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用厚纸片盖
住大塑料瓶，观察现象。再从橡胶管一端往瓶内快速鼓入大量空气，观察现象。
 （1）描述实验现象，并分析鼓气前后产生现象差异的原因。
 （2）通过实验，你认为进入面粉加工厂等场所应注意哪些安全问题？
厚纸片
大塑料瓶
小塑料瓶
橡胶管
鼓气
（第3题图）
科学  八年级下册
18
一、质量守恒定律
木材燃烧、蜡烛燃烧和过氧化氢分解，这些化学反应过程中，反应前
后物质的质量会变少吗？
燃料燃烧会产生二氧化碳，为控制气候变化，各国必须
控制碳排放。那么，如何计算燃料燃烧后产生的二氧化碳质
量？化学反应中反应物与生成物间存在怎样的质量关系呢？
第3 节  化学反应中物质质量的关系
图1.3-1  木材燃烧后留下灰烬
图1.3-2  蜡烛燃烧后留下少量
的蜡油
探索活动
1. 如图1.3-3所示装置，将锥形瓶放在天平托盘上，调节平衡。然
后取下锥形瓶，将瓶塞上的玻璃管放在酒精灯上烧至红热后，迅速用瓶
塞塞紧锥形瓶口，并使玻璃管接触引燃红磷，观察现象。待锥形瓶冷却
后，再将锥形瓶放回天平托盘上，观察天平是否平衡。
第1 章  我们呼吸的空气
19
2. 如图1.3-4所示装置，将锥形瓶放在天平托盘上，调节平衡。然
后取下锥形瓶，把滴管内的溶液滴入锥形瓶内，观察现象。再将锥形瓶放
回天平托盘上，观察天平是否平衡。
3. 分析现象，得出结论。
许多类似的实验和研究表明：在化学反应中，参加化学反应的各物质
的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。这个规律叫作质量守恒
定律（law of conservation of mass）。质量守恒定律是化学反应普遍遵循的
基本定律。
思考与讨论
木材燃烧变成了灰烬，蜡烛燃烧和过氧化氢分解后留下的物质质量
减少，这些反应符合质量守恒定律吗？为什么？
表1.3-1  实验现象记录表
实验序号
判断是否发生化学变化，
并写出依据
天平两边是否平衡
（两次称量的质量是否相等）
1
2
图1.3-3  红磷燃烧前后质量的测定
图1.3-4  氢氧化钠与硫酸铜
反应前后质量的测定
红磷
干燥细沙
科学  八年级下册
20
为什么一切化学反应都遵循质量守恒定律？如水的电解反应，我们可
用图1.3-5所示的微观模型表示其反应的本质。
图1.3-5  水电解的过程示意图
通电
水分子
氧分子
氢分子
氢原子    氧原子
化学反应的过程就是参加反应的各物质（反应物）的原子重新组合生成
其他物质（生成物）的过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，
原子的数目也没有改变，所以，原子的质量总和没有改变，化学反应前后各
物质的质量总和必然相等。
科学阅读
质量守恒定律的发现
1756年，俄国的罗蒙诺索夫（M. V. Lomonosov）把锡放在密闭的容器里
煅烧，锡发生变化生成白色的氧化锡，但容器和容器里的物质的总质量，在
燃烧前后并没有发生变化。经过反复的实验，都得到同样的结果，于是他认
为在化学变化中物质的质量是守恒的。但这一发现当时没有引起科学界的注
意，直到1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验，也得到同样的结论，这一定
律才获得公认。但要确切证明或否定这一结论，需要极精确的实验结果，而
拉瓦锡时代的工具和技术（小于0.2%的质量变化就觉察不出来）不能满足严
格的实验要求。
20 世纪初，科学家做了精度极高的实验，所用的容器和反应物质量为
1 kg左右，反应前后质量之差小于0.0001 g，质量的变化小于一千万分之一。
这个差别在实验误差范围之内，因此科学家一致承认了这一定律。
第1 章  我们呼吸的空气
21
二、化学方程式
化学式可以表示某种物质，也可用于表示化学反应的过程。例如：
碳＋氧气 
 二氧化碳
点燃
用化学式就可以表示为：
C ＋O2 = CO2
点燃
这种用化学式来表示化学反应的方程式叫作化学方程式（chemical 
equation）。上述化学方程式可读作“碳和氧气在点燃的条件下，反应生成
二氧化碳”。
思考与讨论
请比较上述两种化学反应的表示方式，哪种方式可以更科学地表示
化学反应的变化过程？说明理由。
化学方程式与化学式一样，具有多种意义。如碳与氧气反应的化学方
程式可表示为：
C＋O2
CO2
点燃
表示什么物质
参加反应，结
果生成了什么
物质。
表示各物质间
原子或分子的
个数比。
12
12
∶
∶
∶
∶
（16×2）
32
（12＋16×2）
44
表示反应物、
生成物各物质
间的质量比。
表示反应物在
什么条件下进
行反应。
图1.3-6  化学方程式的意义
三、化学方程式的书写规则
化学方程式的书写规则：
1. 以客观事实为依据，写出反应物和生成物。
2. 要遵守质量守恒定律，即在化学方程式左、右两边各原子的种类相
同、数目相等。
科学  八年级下册
22
3. 说明反应条件和生成物的状态。如果一个反应在特定的条件下进
行，如需点燃、加热（通常用“△”表示）、高温、通电、催化剂等，必须把
条件写在等号的上方或下方。如果反应物中没有气体，而生成物中有气体产
生，则在气体的化学式旁边用“↑”号表示；如果是溶液中发生的反应，反
应物中无固体，而生成物中有固体，则在固体的化学式旁边用“↓”号表示。
例如：
2H2O=2H2 ↑＋O2 ↑
CO2＋Ca（OH）2 = CaCO3  ↓＋H2O
通电
我们以铝在氧气里燃烧生成氧化铝的反应为例，说明书写化学方程式
的具体步骤：
1. 根据反应事实，在化学方程式的左边写出反应物的化学式，右边写
出生成物的化学式，中间连一条短线。如果反应物或生成物不止一种，就
分别用“＋”号连接起来。
Al ＋O2 — Al2O3
2. 配平化学方程式。在化学方程式左、右两边的化学式前面，要配上
适当的化学计量数，使化学方程式两边同种元素的原子总数相等。一般可
用最小公倍数法来确定化学计量数。
4Al ＋3O2 — 2Al2O3
化学方程式两边各元素的原子数配平后，把短线改成等号。
4Al ＋3O2=2Al2O3
3.说明反应条件和生成物的状态。
4Al ＋3O2=2Al2O3
思考与讨论
如何用化学方程式表示硫在氧气里燃烧、双氧水在二氧化锰作催化
剂的条件下分解的反应？
点燃
第1 章  我们呼吸的空气
23
四、依据化学方程式进行计算
由于化学方程式能表示反应前后各物质的质量关系，因此，我们可以
利用化学方程式计算化学反应中各物质的质量。例如，燃烧2 kg木炭，需
要消耗多少千克氧气？电解4.5 g 水，能得到多少克氢气？如何来完成这
些定量研究呢？
我们知道化学方程式可表示反应物、生成物各物质之间的质量比。
=
化学方程式
C
＋
O2
CO2
物质的质量比
12
∶
32
   ∶
44
点燃
通过物质的质量比，我们知道每12 g碳跟32 g氧气完全反应，可生成
44 g二氧化碳。
思考与讨论
24 kg碳能与多少千克氧气完全反应？生成多少千克二氧化碳？
利用化学方程式计算时，应先分析各物质间的质量关系，再进行计算。
例题  工业上利用水通电分解可制得氢气和氧气。电解4.5 g 水，可以
得到氢气的质量为多少克？
解：设能得到氢气的质量为m。
2H2O=2H2↑＋O2↑
 36 
4
4.5 g 
m
36
4
＝ 4.5 g
m
m ＝ 4×4.5 g
36
 ＝0.5 g
答：电解4.5 g 水时，能得到0.5 g 氢气。
科学  八年级下册
24
根据化学方程式计算的一般步骤
 
 
 
 
练习与应用
1. 某同学认为，质量为10 g 的蜡烛燃烧后，将各生成物和未燃烧的蜡油收集起
来，一定还是10 g。你认为他的说法是否正确？为什么？
2. 写出下列反应的化学方程式：
 （1）铜在空气里加热生成氧化铜（CuO）。
 （2）磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（P2O5）。 
3. 以2H2O＝2H2↑＋O2↑为例，写出化学方程式表示的意义。
4. 氢气在氯气中燃烧生成氯化氢的反应可用于工业制备盐酸。写出该反应的化
学方程式，并计算50 kg氢气完全反应需要氯气的质量和生成氯化氢的质量。
5. 发射通信卫星的火箭用联氨（N2H4）作燃料，用四氧化二氮（N2O4）助燃，生成
物不会对大气造成污染。
 （1）反应的化学方程式为2N2H4＋N2O4 = 3     ＋4H2O。
 （2）计算9.6 g N2H4完全燃烧时需要助燃物N2O4的质量。
6. 4.6 g某物质在空气中充分燃烧只生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水，回答下列问题。
 （1）参加反应的氧气质量为多少克？
 （2）该物质中所含的元素有哪几种？
方法与技能
设未
知量
写出化学
方程式
列出比
例式，
求解
对问题
做出简
明回答
写出相关物
质的相对分
子质量和已
知量
点燃
第1 章  我们呼吸的空气
25
一、空气污染
包围在地球周围的那层薄薄的大气是人类共有的资源，我们在大气层
的保护下生息繁衍。然而，空气污染却时刻威胁着人类的生存和发展，保
护大气是我们应尽的责任。
相对稳定的洁净空气对人类和其他生物的生存非常重要。当污染物进
入空气中，超过了空气的自净能力，引起人体不适和危害人体健康或危害
环境时，就构成了空气污染（air pollution）。
思考与讨论
下列图中的现象，可能会导致空气被哪些物质污染？
图1.4-1  汽车尾气污染空气
图1.4-2  火山爆发
我们生活在空气的“海洋”里，一个成年人每天呼吸大
约2万多次，吸入的空气达15～20 m
3。空气的质量直接影响
着我们的健康。那么，我们如何评判周围空气的质量？怎样
保护大气呢？
第4 节  保护我们呼吸的空气
科学  八年级下册
26
造成空气污染的因素有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为
因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种，一般以后者为主。目前，
被人们注意到的空气污染物有100 多种，其中二氧化硫、氮氧化物、一氧
化碳及可吸入颗粒物等是常见的空气污染物。
通常把直径在10μm 以下的颗粒物称为可吸入颗粒物。可吸入颗粒物
已经成为各大城市的首要污染物。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位
越深。当空气中可吸入颗粒物过多时，就会直接影响人们的生活与生产，
如引起慢性气管炎、肺癌等疾病，影响工厂制药、电子制造等产业的产品
质量。
二、空气质量与人的健康
为了让公众及时准确地了解空气的质量状况，增强人们的环境保护意
识，提高人们的生活质量，我国环境管理部门每小时发布一次空气质量指
数（Air Quality Index，简称AQI）实时报。空气质量指数是依据常规监测的
几种空气污染物浓度计算得到的。目前参与空气质量评价的污染物为二氧
化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入颗粒物
（PM10）、细颗粒物（PM2.5）等。空气质量指数可
以直观、简明、定量地描述环境空气质量状况。
空气质量指数范围为0～500，分为六个等级，分
别用绿、黄、橙、红、紫、褐红色表示。空气质量
指数的数值越大、级别越高，说明空气污染状况
越严重，对人体的健康危害也就越大。空气质量
指数大于50时，空气质量分指数最大的污染物为
首要污染物。
当空气污染物浓度或空气质量指数达到预
警级别时，由环境管理部门向公众和相关部门发
出警报，以便提醒公众采取适当的防御方法及有
关部门采取必要的应对措施，保证人民群众的身
体健康。
图1.4-3  生态环境部发布的
“空气质量指数实时报”
第1 章  我们呼吸的空气
27
表1.4-1  空气质量与人的健康提示
空气质量
指数
级别
空气质
量状况
健康提示
0 ～50
一级
优
空气质量令人满意，基本无空气污染，各类人群可正常
活动
51 ～100
二级
良
空气质量可接受，但某些污染物可能对极少数异常敏感
人群的健康有较弱影响，建议极少数异常敏感人群减少
户外活动
101 ～150
三级
轻度
污染
易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状。建
议儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者减少长时间、
高强度的户外锻炼
151 ～200
四级
中度
污染
进一步加剧易感人群症状，可能对健康人群心脏、呼吸
系统有影响，建议疾病患者避免长时间、高强度的户外
锻炼，一般人群适量减少户外运动
201 ～300
五级
重度
污染
心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健
康人群普遍出现症状，建议儿童、老年人和心脏病、肺
病患者停留在室内，停止户外运动，一般人群减少户外
运动
>300
六级
严重
污染
健康人群运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现
某些疾病，建议儿童、老年人和病人留在室内，避免体
力消耗，一般人群避免户外活动
PM2.5 与人体健康
PM 指大气中的颗粒状物质。颗粒
物主要分成总悬浮颗粒物（TSP）、PM10、
PM2.5三类。
总悬浮颗粒物也称为PM 100，即直径
小于等于100μm的颗粒物。PM10是指直
径小于等于10μm的、可进入人体呼吸系
统的颗粒物，故又称可吸入颗粒物。PM2.5
是指大气中直径小于等于2.5μm 的颗粒
物，也称细颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但
它对空气质量和能见度等有重要的影响。
科学·技术·社会·环境
图1.4-4  工作人员调试PM2.5 
监测设备
科学  八年级下册
28
直径10μm 以上的颗粒物，往往会被挡在人的鼻子外面；直径在
2.5μm至10μm之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但一般可通过痰液
等排出体外，对人体健康的危害相对较小；而直径在2.5μm以下的细颗
粒物，往往会进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发哮喘、支气管炎和
心血管病等疾病。这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，将其中
的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害很大。
三、空气污染的防治
为了使天空更蓝，需采取各种措施积极地防治空气污染。
减少污染物排放量。通过优化产业结构、能源结构等，限制高耗能高
污染（如电镀、橡胶）产业建设，着力发展清洁能源（如太阳能、风能、水
力等），以电代煤、以气（如天然气）代煤，工业企业达标排放，提升交通工
具（如机动车和船）排放标准，综合治理城市扬尘等。
图1.4-5  太阳能和风能发电
合理规划工业区与非工业区。合
理选择厂址，防止排放的废气过度集
中造成重复叠加污染，避免局部地区
严重污染事件的发生。
加大植树造林力度。 森林对大气
有很强的净化作用，森林中的植物能
消除二氧化硫等有害气体，并像一个
图1.4-6  森林具有净化空气的作用
第1 章  我们呼吸的空气
29
天然的吸尘器，能吸收大量的烟尘和粉尘。如樟树、马尾松等植物有很强
的吸收二氧化硫能力，松树等还能分泌一些能抑杀某些微生物的物质，起
到净化空气的作用。
思考与讨论
我们可以采取哪些措施来减少空气污染？ 
空气的质量直接影响我们的健康，保护大气是每个公民应尽的责任和
义务。让我们携起手来共同保护人类赖以生存的环境，使空气更清新，天
更蓝、山更绿、水更清。
练习与应用
1. 造成空气污染的因素有哪些？其中哪个是最主要的因素？造成空气污染的物
质有很多，请列举常见的污染物。
2. 下图为某地某周的空气质量指数图。
 （1） 11日的空气质量级别是      。
 （2）  遇到该周类似的空气质量状况时，当地居民的活动应注意哪些问题？
 （3）  为了改善空气质量，请提出一些建议。
200
150
100
50
0
175
172
93
42
42
124
124
7日8日9日10日11日12日13日
（第2题图）
空气质量指数
科学  八年级下册
30
3. 什么是可吸入颗粒物？为什么说可吸入颗粒物也是污染空气的一种重要因素？
4. 随着工业、建筑、交通等领域的快速发展，大量能源消耗带来了严重的大气污
染问题，如我国某市曾出现连续大范围的严重雾霾现象，这对人体健康造成很
大危害。
 （1） 某兴趣小组设计了一款静电除尘装置（如图）。通电后，正电钨丝处会带上
正电荷，负电格栅板处会带上负电荷。试分析这款装置的除尘原理。
（第4题图）
出气
风扇
负电格栅板
正电钨丝
遮挡网
进气
 （2） 为了检测空气的清洁程度，各地设立了检测点。它的某一技术参数是用每
立方米空气中悬浮物（颗粒物）的含量来表示的，测定方法是将空气吸入装
有滤网的容器中，滤网能吸附通过它的空气中的悬浮物，再定时将滤网置
于精密的天平上，测出每一次附着在滤网上的颗粒物总质量（单位：mg）。
建议你与同学一起讨论，制作一个简易的空气监测仪。
第1 章  我们呼吸的空气
31
学习整理
第1 章　我们呼吸的空气
实验
现象
化学方程式
碳在氧气中燃烧
发白光，放热
硫在氧气中燃烧
铁丝在氧气中燃烧
空气冷冻分离法
多次压缩
低温蒸发
降温
-196 ℃
空气
液态空气
氮气
液氧 
无色无味、密度比空气
的气体，不易溶于水
物理 
性质 
化学 
性质 
工业 
制取 
实验室
制取 
原理 
装置 
用 
途
制
取 
条件 
①可燃物
② 
③温度达到可燃物
的着火点
决
定
推
测
稀有气体和其他气体1%
氧气21%
氮气78%
性
质
成分
O2
燃烧
科学  八年级下册
32
例如：利用空
气分离氮气、
氧气和稀有气
体等
类型 
污染物：
污染与防护 
灭火 
①隔离可燃物 
②隔离助燃剂（氧气） 
③
规律： 
质量 
守恒 
定律
表征： 
化学方程式
化合反应，例如
分解反应，例如2H2O 通电 O2↑＋2H2↑
书写 
规则
原子种类
原子数目
意义
计算 
C ＋O2　　　  CO2
点燃
参加化学反应的 
各物质的质量总和 
反应后生成的 
各物质的质量总和
质量守恒
没有改变
表示反应物在什么条
件下进行反应。
表示什么物质参加反应，
结果生成了什么物质。
利用
空气
化学
反应
第1 章  我们呼吸的空气
33
学习评价
一、概念理解
1． 检验氧气的方法是（  ）。
 
A. 观察颜色 
 
B. 能否使带火星的木条复燃
 
C. 能否使澄清石灰水变浑浊 
D. 闻气味
2. 交通部门规定，旅客乘坐车船，严禁随身携带易燃易爆物品。因为在人员密集、
高速行驶的车船上，这些物品一旦着火或爆炸，极易造成巨大危害。在①蔗糖、
②酒精、③鞭炮、④汽油等物品中，不能随身携带的是（  ）。
 
A. ①②③ 
B. ①②③④ 
C. ①③④ 
D. ②③④
3. 如图所示，家用煤炉燃烧的煤常制成蜂窝状，这是为了
（  ）。
 
A. 增大空气中氧气的体积分数
 
B. 使煤燃烧产生的热量不易散失
 
C. 增大煤与氧气的接触面积
 
D. 延缓煤的燃烧时间，节约能源
4. 根据质量守恒定律可知：反应2XY＋Y2=2Z中，Z的化学式为（  ）。
 
A. XY2 
B. X2Y2 
C. X2Y4 
D. X2Y
二、迁移应用
5. 在一个密闭容器中放入M、N、Q、P四种物质，使其在一定条件下发生化学反
应，一段时间后，测得有关数据如下表所示。
物质
M
N
Q
P
反应前质量/g
18
1
2
32
反应后质量/g
x
26
2
12
 （1）该反应所属的反应类型为      。
 （2）该反应中N、P 的质量比为     ，反应后x的值为     。
 （3）物质Q在该反应中可能的作用是     ，并说明理由。
6. 实验室欲制取3.2 g氧气，至少需消耗10%的过氧化氢溶液多少克？
（第3题图）
科学  八年级下册
34
三、探究实践
7． 为测定空气中氧气的含量，甲、乙两名同学分别用红
磷和木炭（装置如图所示），按照教科书上的实验步
骤进行操作，结果发现左瓶内水位上升了五分之一左
右，而右瓶则几乎无水进入。
 （1）写出图示测定空气中氧气含量方法的实验原理。
 
 （2）请分析右瓶几乎无水进入的原因。
四、学习反思
※本章哪些内容我学得很好？我用什么方法学习的？
※本章哪些内容我学得有困难？具体是什么困难？
※我将采取什么措施来改进学习？
（第7题图）
第1 章  我们呼吸的空气
35
地球上的大气像一件外衣一样保护着地球。它抵挡着来自太空的侵袭，
形成了复杂多变的天气现象，影响着人们的生活和生产。
人类活动是否影响着大气成分？是否改变着地球气候？未来的气候变化
在多大程度上可以被人类预测？人类又将如何应对未来的重大气候变化？
第2 章
大气与气候变化
一、大气层
大气（atmosphere）主要集中在距离地表1000 km左右的圈层内。随着
高度上升，大气逐渐变得稀薄，到距地表5000 km处，便接近真空。
飞行员、海员、农民及其他从事户外作业的人
员，往往特别关注气象台预报的气象信息。气象工作
者靠哪些数据来作出预报？如何收集并分析各种气象 
数据？
第 1 节  天气与气候
我们在爬山时，常感觉越爬到
高处，气温越低。你知道这是为什 
么吗？
大气温度的范围约为－84 ℃到
2500 ℃。从地表上升到约12 km，大
气温度随高度上升而下降；从12 km上
升到55 km，大气温度随高度上升而
升高；从55 km 上升到85 km，大气
温度随高度上升而降低；85 km以上，
大气温度又呈逐渐升高的趋势，如 
图2.1-1所示。
根据大气的温度、密度和运动状
况，地球大气自下向上可以划分为对
流层、平流层和高层大气。
－100  －80  －60  －20  0  20  50  温度 /℃
85
55
12
0
高度 / km
图2.1-1  大气温度的垂直分布
第2 章  大气与气候变化
37
对流层是大气的底层，在两极地区的厚度约为8 km，在赤道地区增
大到17～18 km。对流层集中了地球约75% 的大气质量和几乎全部的水
汽、固体杂质，具有强烈的对流运动。那么，空气的对流运动是怎样形成 
的呢？
探索活动
如图2.1-2，先用酒精灯加热U 形玻璃管右下
角，再点燃线香，将其移到U形玻璃管左侧管口，观
察烟的流动路线，并在图中标出。
对流层的热能主要来自地面辐射，气温随高度上升而降低。在近地
面，气温高的地方空气上升，气温低的地方空气下沉，形成空气对流，如图
2.1-3所示。在这一过程中，近地面的水汽和杂质随气流向上输送，并随温
度降低而成云致雨，云、雨、雪、雷电等众多天气现象都发生在这一层。
图2.1-3  空气对流运动
冷
暖
冷
但在特殊的气象条件下，对流层局部也会出现气温随高度上升而升高
的逆温现象，此时空气较稳定、大气对流运动受阻，造成污染物不能及时
扩散，容易产生雾霾天气，给人们的健康带来隐患。
思考与讨论
举例说明大气的对流运动对人们生活和生产的影响。
图2.1-2  对流实验
38
科学  八年级下册
科学拓展
逆温现象
在对流层，气温一般随高度上升而降低，海拔每升高100 m，气温约
降低0.6 ℃。但在一定条件下，对流层中也会出现局部气温随高度上升而
升高的逆温现象。逆温现象会使大气污染物难以散逸，从而危害人体健
康，也更容易形成雾霾，使能见度降低。但逆温现象对于果树种植业等有
一定益处。例如，我国新疆的伊犁谷地，逆温现象从10月持续到次年3
月，长达半年之久，在这里发展冬暖式蔬菜大棚，可减少保温材料投入，
提高经济效益；逆温层坡地还为当地牲畜提供了避寒越冬的理想场所。
二、气温与降水
短时间内近地面的气温、降水、气压等要素的综合状况称为天气
（weather）。刮风、下雨、雷电等都属于天气现象。
图2.1-4  大风、暴雪、严寒的天气和微风、晴朗、高温的天气
思考与讨论
1. 下列词语中哪些是描述天气的？
 
阴转多云  冬暖夏凉  晴空万里  秋高气爽
 
和风细雨  终年高温  冬雨夏干  电闪雷鸣
2. 你能说说今天的天气状况吗？
第2 章  大气与气候变化
39
气温（air temperature）是指大气的温度。它是描述天气与气候的基本
要素。在我国，气温的常用单位是摄氏度（℃），测量工具是气温计。
晨凉午热，夏暑冬寒，气温在不断变化。一个地区的气温变化是有规
律的。
探索活动
1. 图2.1-5为某城市一天
中的气温变化曲线，请分析该
城市一天中气温变化的特点，
讨论引起气温变化的原因。
2. 根据表2.1-1，完成下列任务。
（1）在图2.1-6 中绘
出该地一年中的气温变
化曲线图。
（2）分析该地一年中
的气温变化特点。
一天中，最低气温出现在日出前后，最高气温出现在当地时间14时左
右。一年中，北半球气温通常陆地上1月最低、7月最高，海洋上2月最低、
8月最高。世界各地年平均气温有很大的差异。
表2.1-1  北半球某地2021年月平均气温
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
气温/℃
3.8
5.1
9.3
15.4 20.0 24.3 28.6 28.0 23.3 17.7 12.1
6.3
图2.1-6  一年中的气温变化
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 月份
气温/℃
0
-10
0
10
20
30
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 时间/h
气温/℃
图2.1-5  一天中的气温变化
40
科学  八年级下册
图2.1-7  世界年平均气温的分布 
思考与讨论
1. 世界年平均气温分布有什么特点？
2. 夏天，居民家里常用哪些方法来防暑？冬天，常用哪些方法来御寒？
气温对人类的影响很大。人体最感舒适
的气温约为22 ℃，各种农作物也都有各自不
同的最适生长温度。很多动物的行为与气温
变化也有关。例如，随着气温的升高，狗的呼
吸频率会明显加快并伸出舌头，如图2.1-8所
示。人们通过测量气温，分析了解其变化规
律，以更好地安排生活、生产。
图2.1-8  气温升高，狗伸出舌头
第2 章  大气与气候变化
41
农作物的最适生长温度
水稻是喜温作物，生长的各个阶段对温度都有一定的要求。例如，
水稻种子萌发的最适温度约为32 ℃；生长最旺盛的分蘖期，最适温度为
25～30 ℃；开花期最适温度约为30 ℃，水温过低则会延长开花期，容易
形成空壳和瘪谷。
小麦是温带作物，根据其对温度的要求，可分为冬小麦和春小麦，
不同地区种植合适类型的小麦。例如，冬小麦在分蘖盛期，最适温度为
16～20 ℃，低于2 ℃或高于30 ℃时，植株会生长不良。
椰子是热带作物，在高温、多雨、阳光充足的条件下才能生长发育良
好。椰子要求年平均温度在24 ℃以上，温差小，才能正常开花结果，最适
生长温度为26～27 ℃。一年中若有一个月的平均温度低于15 ℃，就会引
起落花、落果和叶片变黄等症状。
科学·技术·社会·环境
降水（precipitation）
是指大气中的水以雨、
雪、冰雹等各种形式降
落到地表的过程。一定
时间内降落到地面上的
液态或固态（经熔化后）
水，全部在水平面上积
聚的深度称为降水量。
一般用毫米来计量。通常用柱状图来表示一个地区降水量随时间的变化 
情况。
气象观测中，常用雨量器把雨水收集起来，观测时把雨量器内储水瓶
中的雨水倒入量筒内，读出的刻度即为降水量。雪和冰雹等熔化后可用同
样的方法测量。现在，常使用具有自动记录降水量功能的测量仪器。
图2.1-9  雨量器和配套量筒
承雨器
器口
漏斗
雨量器
配套量筒
储水瓶
42
科学  八年级下册
探索活动
1. 根据表2.1-2中的数据，在方格中绘制该地各月平均降水量柱状图。
2. 分析与讨论：该地降水变化有什么特点？该地年降水量大约是多
少毫米？
同一个地区，一年内各个月、不同年份的降水量会有差别；世界各地，
有的地方降水多，有的地方降水少。降水过多，易成洪涝；降水过少，易成
干旱，两者都会带来巨大的灾害。
图2.1-10  世界年降水量的分布
年降水量/mm
200
500 1000 2000
表2.1-2  2011—2020年杭州月平均降水量
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
降水量/mm 102.8 97.4 119.8116.7140.8313.2149.2213.0147.6 88.4 88.3 77.6
第2 章  大气与气候变化
43
思考与讨论
1. 世界年降水量分布有什么规律？
2. 在有些地区，虽然降水量较大，但人们生活和生产用水还是短缺，
可能是哪些因素造成的？
科学拓展
湿  度
湿度表示空气的干湿程度，即空气中所含水蒸气的多少。相对湿度
是指在温度一定时，空气中实际水蒸气量产生的压强（绝对水蒸气压）与
该气温下饱和水蒸气量产生的压强（饱和水蒸气压）的百分比。饱和水蒸
气压反映了该温度下，单位体积空气中所能容纳的最大水蒸气量。气温
越高，空气中能容纳的水蒸气就越多，饱和水蒸气压就越大。相对湿度越
大，说明空气中含有的水蒸气越接近饱和，越容易液化。
相对湿度＝
 绝对水蒸气压  
×100%
 
饱和水蒸气压
科学·技术·工程
湿度计的发展
人体感觉舒适的相对湿度低于70%。人们经常需要对湿度进行测量
和控制。对于测湿仪器，人们一直在探索和改进。
悬炭测湿
（公元前104
年～前90 年）
毛发湿度计
（1783 年）
干湿球湿度计
（1836 年）
现代温湿度计
图2.1-11  湿度计的发展
44
科学  八年级下册
上升到高空的水蒸气与冷空气接触，
水蒸气会液化成小水滴，大量的小水滴聚
集成大水滴下降成为雨；如果小水滴在高
空中遇到更加寒冷的空气，就会凝固成小
冰晶，有可能降落形成冰雹；冬天，在寒
冷的高空，水蒸气急剧降温而凝华成小
冰晶，小冰晶聚集起来，有可能降落形成
雪。从大气中降落的雨、冰雹、雪等，统
称为降水。
人工降水作为开发水资源的一种潜
在手段，受到世界各国广泛关注。人们通
过人为补充某些降水条件，使云层降水或增加降水量，以解除或缓解农田
干旱，增加水库灌溉水量、供水量或发电量等。
科学·技术·工程
气象观测
现在，气象观测可分为地基、空基和天基三大类，有地面气象站、雷
达、船舶、探空火箭、探空气球、卫星等先进设施。在我国，气象观测数
据通过气象专用网络通道传输到中国气象局。气象工作者利用计算机处
理天气信息数据，模拟天气变化，预报天气情况。随着技术的进步，天气
预报越来越准确。
中纬度雨  热带雨
 
冰晶
 
雪花
 熔化的
雪花
 
雨滴 
小水滴 
雨滴
图2.1-12  雨的形成示意图
核
图2.1-13  全球气象观测系统
自动站
高空站
地面站
天气船
飞机
卫星探测
卫星
地面站
海洋数
据浮标
天气
雷达
极轨卫星
同步卫星
卫星影像
探空气球
第2 章  大气与气候变化
45
三、世界主要的气候类型
气候（climate）是某一地区长时间内的天气特征，它包括天气的平均状
况和极端状况。在衣着服饰、饮食习惯、建筑风格、交通运输、农业生产
等方面，世界各地差异明显，这与各地的气候特征有着密切关系。世界上
有哪些主要的气候类型？它们的分布有什么特点？
科学家依据气温和降水量两个因素，将全球气候分为热带雨林气候、
热带草原气候、热带沙漠气候、温带海洋性气候、温带大陆性气候、寒带
气候和高原山地气候等类型。虽然各地气候差异大，复杂多样，但它们的
分布仍有一定规律。
探索活动
在图2.1-14中找出分布在热带、温带和寒带的主要气候类型，找出
分布在温带地区欧亚大陆东岸、内部、西岸的气候类型，查阅相关资料
了解其主要的气候特点。
图2.1-14  全球气候类型分布
46
科学  八年级下册
热带雨林气候主要分布在赤道两侧南
北纬10°之间。终年高温多雨，各月平均气
温在25～28 ℃之间；年降水量可达2000 mm
以上，季节分配均匀，无干旱期。据科学家
推测，世界上动植物中一半以上的物种都生
活在热带雨林气候区。
热带草原气候大致分布在南北纬10°至
南北回归线之间，全年气温高，年平均气温
约25 ℃，且分明显的干季和湿季。年降水量
一般在700～1000 mm，有明显的较长干季。
自然景观为热带稀树草原，是草食动物和肉
食动物栖息的理想场所。
热带沙漠气候主要分布在南北回归线
附近的大陆内部或大陆西岸，年均温高，年
温差较大，日温差更大，降水稀少，年降水
量普遍在250 mm 以下。在这种气候下，能
存活下来的生物少之又少，只有那些耐旱的
矮小植物和能忍受干渴的小动物能够生存。
温带海洋性气候分布在纬度40°～60°之间的大陆西岸，冬无严寒，夏
无酷暑，全年降水量分配较均匀。该气候不利于粮食作物及油料作物的生
长，但利于多汁牧草生长。
温带大陆性气候主要分布在纬度40°～60°的欧亚大陆和北美大陆内
陆地区。由于远离海洋，湿润气团难以到达，因而干燥少雨，气温的日较差
和年较差较大。而且，越趋向大陆中心，就越干旱，气温的年、日较差也越
大，植被也由森林过渡到草原、荒漠。
图2.1-15  热带雨林气候
图2.1-16  热带草原气候
图2.1-19  温带大陆性气候
图2.1-18  温带海洋性气候
图2.1-17  热带沙漠气候
第2 章  大气与气候变化
47
寒带气候分布在北冰洋沿岸和南极洲，
全年皆冬，严寒少雨。在最暖和的月份，平
均气温也低于10 ℃。绝大多数的寒带气候
区都是相对干燥的，因为冷空气只能容纳很
少的水蒸气。
高原山地气候区一般比周围低地更
凉爽、湿润，因为温度随着海拔的升高而 
降低。
思考与讨论
大雁为什么每年秋冬季节从西伯利亚一带飞到我国南方过冬，第二
年阳春三月又飞回到西伯利亚产卵繁殖？
四、我国气候的主要特点
每年冬天，东北三省正处在冰天雪地的季节，而海南省却是风和日丽，
一片温暖的景象。为什么会这样呢？
图2.1-21  冬天的海口、杭州和哈尔滨
我国地域辽阔，各地气温和降水量差异大，气候类型多样。大兴安
岭— 阴山— 贺兰山— 冈底斯山一线以东、以南地区是季风气候区，包括
热带季风气候区、亚热带季风气候区和温带季风气候区；以西、以北地区
是温带大陆性气候区和高原山地气候区。
图2.1-20  寒带气候
48
科学  八年级下册
图2.1-22  我国气候类型的分布
探索活动
1. 仿照对漠河气候特点的表述，写出海口、吐鲁番、拉萨三地的气
候特点。
降水量/mm
气温/℃
-60
0
1
4
7
10
月份
-40
100
-20
200
0
300
20
400
40
500
60
600
降水量/mm
气温/℃
-60
0
1
4
7
10
月份
-40
100
-20
200
0
300
20
400
40
500
60
600
漠河
月平均气温变化与降水量
气候特点：冬季漫长，寒冷干
燥；夏季短暂，温暖湿润。
海口
月平均气温变化与降水量
气候特点： 
 
。
第2 章  大气与气候变化
49
2. 根据漠河和海口两地的气候特点，制定适合它们开发建设的旅游
项目策划书。
我国东部季风区夏季气温高，降水丰富，对农业生产非常有利。南方
气候温暖，农作物的生长周期较短。海南省利用其“暖冬”的有利条件，大
力发展反季节蔬菜产业。北方冬季气候寒冷，农作物生长周期长，能够积
累更多的营养。大雪不但会冻死一些危害农作物的害虫，而且会像地毯一
样保护庄稼不受冻害。因此，有“瑞雪兆丰年”的农谚。但大雪会影响公
路、铁路、航空和内河航运，冬季的“雪暴”可能会冻死大量的牲畜。
我国西北内陆干旱、半干旱地区降水量少，降水变化大；冬寒夏热，光
照充沛，气温的日较差和年较差大。新疆吐鲁番的瓜果特别甜，就与该地
日照时间特别长且昼夜温差较大有关。
图2.1-23  我国四地多年平均各月气温和降水量
降水量/mm
气温/℃
-60
0
1
4
7
10
月份
-40
100
-20
200
0
300
20
400
40
500
60
600
降水量/mm
气温/℃
-60
0
1
4
7
10
月份
-40
100
-20
200
0
300
20
400
40
500
60
600
吐鲁番
月平均气温变化与降水量
气候特点： 
 
。
拉萨
月平均气温变化与降水量
气候特点： 
 
。
50
科学  八年级下册
干旱地区的生物有许多适应干燥、少雨环境的
形态特征和行为。例如，仙人球的茎比较肥大、叶退
化成针状；沙漠中的抬尾芥虫在大雾的深夜爬上沙丘
顶，高高地抬起尾部。
我国的一些高山地区，气候呈现明显的垂直变
化。例如，横断山区垂直高度差悬殊，有着“一山有
四季，十里不同天”的特点。在山的南侧，从山麓到山顶，能领略从热带到
高山寒带的各种自然景观。
思考与讨论
1. 你家乡的气候有什么特点？属于什么气候类型？
2. 调查夏季和冬季时主要有哪些农业生产活动，小麦或水稻是什么
时候开始播种的？
图2.1-25  横断山区植被的垂直变化图
植被类型
农业利用
（冰雪带）
牦牛、绵羊
灌丛和矮林
针叶林
小麦、青稞
落叶阔叶和
针叶混交林
土豆、玉米
落叶阔叶林
水稻、小麦、
玉米
亚热带常绿
阔叶林
水稻、棉花、
香蕉
热带雨林
高
低
海拔
图2.1-24  沙漠中的
抬尾芥虫
第2 章  大气与气候变化
51
预  测
预测是根据已有信息，依据一定规律和方法对未知事物进行的合理
推测。如天气预报就是根据气象数据对未来进行预测，可表达成云图等
方式；门捷列夫根据已发现的元素编制了第一张元素周期表，预言了11
种未发现的新元素。
科学拓展
我国的冬季风与夏季风
全球气候类型多样，纬度、大气环流、海陆分布、洋流和地形是影响
气候的主要因素。季风是在大范围区域的冬夏季盛行、风向相反或近于
相反的风，是大气环流的组成部分。世界上季风区域分布很广，其中以亚
洲季风最强盛，范围最广。冬季，大陆气温低，海洋气温高，风从大陆吹
向海洋；夏季，大陆气温高，海洋气温低，风从海洋吹向大陆。我国东部
的季风就是这样形成的。
方法与技能
图2.1-26  我国冬季风和夏季风的示意图
52
科学  八年级下册
练习与应用
1. 地球上的大气层像一件外衣一样保护着地球，如果没有大
气层，将会发生哪些现象呢？
2. 如图甲所示，杯中的蜡烛燃烧一段时间后将熄灭；若将一
张纸插入杯中，如图乙所示，则发现蜡烛能持续燃烧。请
解释其原因。
3. 世界上有哪些主要气候类型？我国气候有哪些主要特点？
4. 一个地区的降水状况会影响健康、饮食、民俗、农业生产、植被等许多方面。
下图中两地房顶的建筑形式有何不同？这与当地的降水情况有什么关系？
（第4题图）
甘肃夏河的土墙平顶屋
浙江绍兴的砖墙斜顶屋
（第2题图）
甲
乙
第2 章  大气与气候变化
53
一、大气压的存在
如果把笼罩着地球的大气层比作海洋的话，我们就生活在大气海洋的
底部。生活在海洋中的鱼类会受到水的压强作用，那么，生活在大气海洋
中的我们是否也受到大气的压强呢？有什么办法可以探明大气对处于其中
的物体是否会产生压强呢？
探索活动
在一个玻璃杯里盛满水，杯口覆盖一张硬纸片。用手托住纸片，把杯
子倒转过来（如图2.2-1甲）。把托纸片的手移开后，观察到纸片不会掉
落，水也不会流出来。纸片受到水对它的向下的压力F1，当纸片不掉落
时，则它肯定受到一个向上的作用力F2，如图2.2-1乙所示，这个力F2
就是大气对纸片向上的压力。
图2.2-1  覆杯实验
大气压力F2
水的压力F1
乙
甲
爬山虎依靠吸盘沿着建筑外壁攀爬而上。据科学家测
算，单个吸盘能够支撑约260倍的自重。为什么它能够支
撑如此之大的力呢？
第 2 节  大气压强
54
科学  八年级下册
思考与讨论
如图2.2-2、图2.2-3、图2.2-4，这些现象是大气压强引起的吗？
大气会向各个方向对处于其中的物体产生压强。大气的压强简称大气
压（atmospheric pressure）。
早在1654 年，德国马德堡
市市长格里克（O. Guericke）就
在马德堡市公开表演了一个著
名的实验。如图2 . 2 - 5 所示，
他将两个直径约为36 cm 的空
心铜制半球紧贴在一起，用抽
气机抽出球内的空气，然后让马向相反的方向拉两个半球。直到用了16匹
马才将两个半球拉开。马德堡半球实验有力地证明了大气会产生很大的压
强，也使大气压被世人所熟知。
科学阅读
吸盘——动物身上的“马德堡半球”
不少动物身上的吸盘也具有“马德堡半球”的功能。
我们有时可以看到苍蝇倒立在天花板上爬行，即使天花板是光滑的玻
璃，苍蝇也不会从天花板上掉下来。其原因是苍蝇脚的末端有一个弯曲的
爪，爪掌中有一些吸盘。这种吸盘呈碗状，当苍蝇腿上的肌肉收缩时，吸盘
图2.2-2  塑料挂钩“吸”
在瓷砖的表面
图2.2-3  将杯中的饮
料“吸”入口中
图2.2-4  将塑料袋压在
瓶内后拉不出来
图2.2-5  马德堡半球实验
第2 章  大气与气候变化
55
缩小，碰到天花板放松肌肉后，由于吸盘内
没有空气，在大气压的作用下，苍蝇的脚就
紧紧地吸在天花板上了。
章鱼、墨鱼等软体动物的触手上也有
许多吸盘，利用这些吸盘，在外界液体压强
的作用下，这些触手得以紧紧抓住水下附
着物或猎物，进行行走或捕食。
你还知道哪些动物的身上也有吸盘？
二、大气压的大小
大气压究竟有多大？如何测量大气压？意大利科学家托里拆利（E. 
Torricelli）最早用实验测出了大气压的大小。
如图2.2-7 所示，在一端封闭、
长约为1 m的玻璃管内装满水银，用
手指堵住管口，倒插在水银槽中，放
开手指，待管内水银柱下降直到静止
时，测量管内外水银面高度差约为
760 mm。在同一地点，将玻璃管倾
斜或改为粗细不同的玻璃管做实验，
管内外水银面高度差都相同。
实验中由于水银柱下降，使管内
上方出现真空，而管外水银面的上方是空气。管内这段水银柱处于静止而
不会落下，这是因为受到大气压的作用，因此，这段水银柱产生的压强等
于大气压的大小。
当大气压能支持管内外水银面高度差为760 mm时，通常把这样大小的
大气压叫作标准大气压，其大小等于1.013×10
5 Pa。在粗略计算中，标准
大气压可以取1×10
5 Pa。
大气压的大小可以用水银气压计或金属盒气压计来测量。如图2.2-8
甲所示，水银气压计内有一支玻璃管，玻璃管旁标有刻度，读出水银柱的
高度就知道此时的大气压大小。金属盒气压计又叫作无液气压计，如图
真空
真空
图2.2-7  托里拆利实验
大气压
760 mm
760 mm
图2.2-6  章鱼触手上的吸盘
56
科学  八年级下册
2.2-8乙所示，它的主要部分是一个波纹
状真空金属盒。大气压作用金属盒使之
发生形变，金属盒的形变转变为指针的
偏转，指示出大气压的大小。金属盒气压
计使用方便，便于携带，而水银气压计比
较精确，但不便于携带。
在气象观测中，常用百帕（hPa）作为
大气压的单位。1百帕（hPa）等于100帕（Pa）。
在飞机起降过程中，人耳会有不舒
适的感觉。这是因为大气压随着高度发
生了变化，高度越高，大气压越小。在海
平面附近，大气压的数值接近于1×10
5 Pa。
实践活动
观察大气压随高度的变化。如图2.2-9，取
一个瓶子，装上适量带颜色的水。取一根两端开
口的细玻璃管，在上面画上刻度，将玻璃管穿过
橡胶塞插入水中，从玻璃管上端吹入少量气体，
使瓶内气体压强大于大气压，水沿玻璃管上升
到瓶口以上。
拿着它从1楼走到5楼或更高楼层，观察玻
璃管内水柱高度的变化情况，并作出解释。
随着高度的升高，玻璃管中水柱的高度会逐渐升高，说明大气压逐渐减
小。在海拔3000 m以内，每升高10 m，大气压大约减小100 Pa。
思考与讨论
根据大气压与高度的关系，能否将图2.2-8所示的金属盒气压计改
造成高度计？如果可以，那么高度计的指针沿顺时针方向转动时，表示
所在的高度发生了怎样的变化？
玻璃管
空气
带颜色的水
图2.2-9  自制气压计
乙 无液气压计
图2.2-8  气压计
甲 水银气压计
第2 章  大气与气候变化
57
三、大气压对天气的影响
虽然大气压会随高度的升高而减小，但在同一高度，不同区域的大气
压却不一定相同，甚至在同一地点，大气压也不是固定不变的。我们把相
同高度上气压较高的区域叫作高压区，气压较低的区域叫作低压区。研究
表明，天气变化跟大气压的变化密切相关。高压区中心的空气下沉，天气
晴朗，空气干燥；低压区中心的空气上升，天空多云，常形成阴雨天气。
上
 
升
下
 
沉
低压
高压
图2.2-10  高压区和低压区的气流运动（北半球）
四、大气压对液体沸点的影响
水的沸点在标准大气压下是100 ℃，随着大气压的变化，水的沸点如
何变化呢？
探索活动
1. 如图2.2-11，用酒精灯将烧瓶中的水加热至沸腾，再用大号注射
器缓缓地向烧瓶内充气，烧瓶内的气压会怎样变化？这时，可以观察到
什么现象？
2. 移开酒精灯，待水温稍降一些，用大号注射器抽出烧瓶里的空气，
烧瓶内的气压会怎样变化？这时，可以观察到什么现象？
图2.2-11  气压对液体沸点的影响
向瓶内充气
从瓶中抽气
58
科学  八年级下册
实验表明：气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时，液
体的沸点会升高；当气压减小时，液体的沸点会降低。
表2.2-1  水在不同气压下的沸点
气压/ kPa
202
104
101
94
87
81
75
70
65
60
沸点/℃
120.6
101
100
98
96
94
92
90
88
86
如图2.2-12 所示，压力锅就是利用液体的沸点随气压的增大而升高
的原理制成的。压力锅具有较好的
密闭性，能使锅内的压强大于外界
的大气压。一般家用压力锅内的压
强接近2 × 10
5 Pa，锅内水的沸点
可达到120 ℃左右。
思考与讨论
在青藏高原海拔5000多米的边防哨所，战士们日常生活中为什么必
须使用压力锅做饭？
五、大气压对人体的影响
大气压的变化对人体会有一定的影响。例如，在晴朗的天气，气压较
高，人的心情通常比较舒畅；而在阴雨天，气压较低，人往往会感到疲倦和
心情烦躁。
人体对大气压的变化有一个逐步适应的过程。如果在短时间内气压变
化较大，人会由于来不及做出相应的调节而出现各种不适的症状。例如，
生活在平原地区的人进入青藏高原时，常会因气压减小和缺氧等原因，产
生头晕、头痛、耳鸣，甚至恶心、呕吐等高原反应。同样，生活在高原地区
的人进入低海拔的平原地区时，也会产生不适应现象。但随着时间的推移，
大多数人能通过自身的调节，使这些反应逐渐减轻或消失。
图2.2-12  压力锅
压力锅的使
用有比较严
格的要求，如
果违反操作
要求，容易造
成危险。
第2 章  大气与气候变化
59
通常情况下，虽然人体承受的大气压并不小，但由于人体内也有压强，
而且体内的压强与体外的大气压大致相等，它抗衡着体外受到的大气压，
所以人体不会有异常的反应。当体外局部
的压强减到很小时，体内外的压强差会使
该部位的皮肤向外凸出，同时体内的血液
也会聚集到该部位皮肤的毛细血管中，使
皮肤充血。中医的拔罐疗法就是利用了这
一原理，达到促进血液循环的目的，如 
图2.2-13所示。
由于大气压的变化会对人体造成影
响，因此，飞机在高空飞行时，机舱内必
须增压。同样，因为太空的真空环境中压
强几乎为零，对人来说是致命的，所以航
天员在太空行走时，必须穿上内部加压的
航天服，如图2.2-14所示。
科学阅读
“联盟11号”飞船的重大事故
航天事业是人类一项伟大的事业，也是一项高风险、需要人们有献身精
神的事业。1971年6月6日，苏联发射了载有三名航天员的“联盟11号”飞
船。飞船成功地实现了与“礼炮1号”空间站的对接，航天员顺利进入空间
站。然而在轨运行24天后，飞船在6月29
日返回途中，返回舱和轨道舱分离后，因返
回舱的压力阀门被震开，密封性能被破坏，
空气泄漏，舱内气压迅速下降，致使航天员
因急性缺氧、体液沸腾而死亡。虽然返回
程序正常，返回舱也降落在预定着陆区，但
当人们打开舱门时，看到的却是未穿航天
服的三名航天员的遗体。
图2.2-13  拔火罐
图2.2-14  中国航天员在太空中行走
图2.2-15  在“联盟11号”上遇
难的三名航天员
60
科学  八年级下册
六、生活用品与大气压
存放棉被、枕头等物品要占用很大的空间。如果把这些物品放在真空
压缩袋里，抽出袋内的空气，外界的大气压就会把它们压得扁扁的，如图
2.2-16所示。这样不但可以节省许多储存空间，而且由于袋内没有空气，
还具有防霉、防蛀、防菌、防潮、防异味等功能。
思考与讨论
1. 如图2 . 2 - 17 所示为负
压救护车，它在危重传染病患
者的转运和抢救中发挥了重
大作用。你知道其中的科学原 
理吗？
2. 哪些生活用具是利用大
气压工作的？
我们周围有不少生活用品利用了大气压原理。负压救护车通过车内的
负压装置，使车内气压低于外界大气压，当打开车门时，空气只能由车外
流向车内。同时，在车内气流控制上，它让清洁的空气从上方进入车内，尽
力保证医护人员头部位置的空气是干净无菌的，而患者躺卧处被污染的空
气，随着排风和过滤装置从车底排到车外，排到车外的空气经过过滤，同
样是洁净无菌的空气。
图2.2-16  用真空压缩袋保存物品
图2.2-17  负压救护车
第2 章  大气与气候变化
61
实践活动
如图2.2-18 所示，吸尘器是一种现代
清洁工具。请思考吸尘器的工作原理和主
要构造，并利用身边的材料制作一个简易吸 
尘器。
离心式水泵
农业生产中经常使用离心式水泵抽水。它是怎样将低处的水抽往高
处的呢？
如图2.2-19所示，离心式水泵的主要部件是泵壳和装在泵壳里的叶
轮。水泵启动前，要向泵壳里灌满水。在动力机的带动下，叶轮高速旋转
时，泵壳里的水会随叶轮一起旋转，就像旋转雨伞会把伞面上的雨水从
伞的边缘甩出一样，泵壳里的水会被旋转的叶轮甩到出水管里。水被甩
出时，转轴附近就形成了一个低压区，外面的水就在大气压的作用下，推
开底阀通过进水管进入泵壳。进来的水又被叶轮甩到出水管中，如此循
环进行，水就被源源不断地从低处抽到高处了。
科学·技术·社会·环境
图2.2-19  离心式水泵抽水
电动机
离
心
泵
大
气
压
进水管
出水管
泵壳
叶轮
滤网
 
图2.2-18  用吸尘器清洁地面
62
科学  八年级下册
七、流体压强与流速的关系
室外起风时，窗户没有关上，我们常常
可以看到窗帘会向窗外飘出，如图2.2-20所
示。你能够解释这一现象吗？
具有流动性的液体和气体统称为流体。
我们学习过的液体内部的压强和大气的压强，
它们都属于流体静止时的压强。那么，当液体
和气体流动时，它们的压强与其流动速度有
怎样的关系？
探索活动
1. 如图2.2-21甲所示，双手分别捏着两张纸条的一端，使它们垂挂
在胸前，沿两张纸条中间向下吹气，观察现象。
2. 如图2.2-21乙所示，把乒乓球放在漏斗里，对着漏斗嘴使劲向下
吹气，观察现象。
3. 如图2.2-21丙所示，将管子接到水龙头上，打开水龙头后，观察
并比较A处上方管子内水柱高度和B处上方管子内水柱高度。
实验表明，在气体和液体中，流速越大的地方，压强越小。
图2.2-20  窗帘飘出窗外
图2.2-21  研究流体压强与流速的关系
乙
甲
水流
A
B
丙
第2 章  大气与气候变化
63
思考与讨论
列车站台上都标有一道
平行于铁轨的直线，叫作安全
线，如图2.2-22所示。当列车
驶过时，旅客必须站在这条线
外，以保证人体与铁轨有足够
的距离。你知道其中的科学原
理吗？
飞机的升力
飞机是现代社会的重要交通工具，自从1903年莱特兄弟用他们设计
制造的飞机成功试飞以来，飞机制造业已有很大的发展。现代大型飞机
的质量可达数百吨，速度已达数百米每秒。飞机那么重，它的升力是怎样
获得的呢？
当飞机的螺旋桨高速转动，或
发动机向尾部喷气而向前运动时，
在机翼的周围就会形成相对于机翼
的高速气流。由于机翼的上侧做成凸
出的流线形，而下侧做成平面形状，
使得上方气流的速度要比下方气流的速度大得多。这样，机翼下侧受到气
体向上的压强就要比机翼上侧受到气体向下的压强大得多，如图2.2-23
所示。正是这个压强差，使得飞机得到了一个向上的升力。
机翼剖面图
图2.2-23  飞机机翼获得升力的原理图
科学·技术·社会·环境
图2.2-22  列车站台上的安全线
64
科学  八年级下册
练习与应用
1. 取一只瓶口略比嘴巴大的瓶子，用嘴巴对着瓶口吸气，瓶子会贴在嘴巴上。解释
这个现象。
2. 在核电站的“心脏”—— 核反应堆中，核燃料释放出来的能量是用水来吸收的。
在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使
高于300 ℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取怎样的措施？
3. 2018 年5 月14 日，川航3U8633 航班在一万米高空飞经成都空管区域时，该
飞机驾驶舱右座前风挡玻璃突然破裂并脱落，造成飞机舱内失压，副驾驶半
个身体被“吸”出窗外，飞机紧急迫降。一万米高空的气压约为1 标准大气
压（1.01×10
5 Pa）的十分之三，机舱内气压约为1标准大气压。那么，面积约
为0.5 m
2的飞机风挡玻璃，受到舱内外压力差是多少牛？副驾驶半个身体被
“吸”出窗外的原因是什么？
4. 如图所示，把一根玻璃管斜插在烧杯内的水中，当用另一根玻璃管对着它的上
端口吹气时，将会出现什么现象？解释产生这一现象的科学道理。
（第4题图）
第2 章  大气与气候变化
65
一、二氧化碳的性质
二氧化碳（carbon dioxide）气体是由大量二氧化碳分子（CO2）构成的。
每个二氧化碳分子由1 个碳原子和2 个氧原子构成，其分子结构模型如图
所示。
二氧化碳在大气中含量不多，约占0.04%，对自然
界、人类生活和生产的作用却不可小觑。植物生长、云雾
美食、设备清洗……都有二氧化碳的身影。二氧化碳是一
种怎样的物质？如何制取呢？
第 3 节  大气中的二氧化碳
探索活动
1. 观察一瓶如图2.3-2所示的二氧化碳，它的颜色、状态和气味是
怎样的？
2. 如图2.3-3所示，向烧杯里倾倒二氧化碳，观察蜡烛火焰的变化。
由此你能得出什么结论？
3. 如图2.3-4所示，向一个充满二氧化碳的塑料瓶里迅速倒入少量
蒸馏水，立即拧紧瓶盖并振荡，观察实验现象。由此你能作出什么推测？
图2.3-1  二氧化碳分子结构模型
66
科学  八年级下册
在通常状态下，二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度比空气大。 
二氧化碳能溶于水中，通常1体积水中能溶解1体积的CO2，增大压强
可使其溶解得更多。生产汽水等碳酸饮料就是利用了CO2这一性质。在加
压降温的情况下，CO2能变成无色液体，甚至变成雪状固体（干冰）。
CO2溶于水的过程中，有没有发生化学变化呢？
探索活动
1. 如图，取3支试管，均放入一张蓝色石蕊试纸（遇到酸性物质会变
成红色）。然后，分别通入CO2、滴入少量蒸馏水及图2.3-4中被压扁瓶
中的液体。观察3 支试管中蓝色石蕊试纸颜色的变化，将现象记录在 
表2.3-2中并推测原因。
表2.3-1  CO2的性质
状态
颜色
气味
密度
是否能
燃烧
是否支持
燃烧
溶解性
CO2 的性质
图2.3-5  CO2与水是否发生化学变化
CO2
蒸馏水
被压扁瓶
中的液体
蓝色石蕊试纸
图2.3-3  CO2使蜡烛
火焰自下而上熄灭
图2.3-4  充满CO2的瓶内，
加入水振荡后，瓶子会变扁
图2.3-2 
二氧化碳气体
第2 章  大气与气候变化
67
2. 将CO2通入盛有少量澄清石灰水的试管中，观察实验现象。
二氧化碳溶解在水里时，跟水发生化学反应生成碳酸（H2CO3）。碳酸
呈酸性，能使蓝色石蕊试纸变成红色。
CO2＋H2O＝＝H2CO3
碳酸很不稳定，容易分解。当加热时，碳酸会分解，逸出二氧化碳，留
下中性的水。因此，将碳酸分解后留下的液体滴到蓝色石蕊试纸上，试纸
不变色。
H2CO3＝＝H2O＋CO2↑
当向澄清石灰水［Ca（OH）2水溶液］里通入二氧化碳时，会生成白色
的碳酸钙（CaCO3）沉淀，使石灰水变浑浊。这一反应常用来检验二氧化碳。
CO2＋Ca（OH）2＝＝CaCO3↓＋H2O
二、二氧化碳的制取
西晋时期，《博物志》中记载了烧石灰石制白灰有气体产生的现象，这
是关于二氧化碳的最早记录。
1766年，英国科学家卡文迪许成功收集到了这种气体，并证明了它和
动物呼出的、木炭燃烧后产生的气体相同。
后来，经过道尔顿等许多科学家的不懈努力，人们用更精确的实验方
法证明该气体分子中碳、氧原子的个数比为1∶2，知道这种气体就是二氧
化碳。
石灰石主要成分为碳酸钙（CaCO3），高温下分解为氧化钙（CaO）和二
氧化碳（CO2），其化学方程式为：
CaCO3＝＝＝＝CaO＋CO2↑
表2.3-2  实验现象记录表
通入CO2
滴入少量蒸馏水
滴入少量被压扁瓶中
的液体
试纸颜色
△
高温
68
科学  八年级下册
实验室常用石灰石或大理石（主要成分为碳酸钙）与稀盐酸反应来制
取二氧化碳气体。
CaCO3＋2HCl＝＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
图2.3-6  制取二氧化碳气体的原料
石灰石
稀盐酸
探究实践
二氧化碳的制取和性质研究
目标
学会实验室制取二氧化碳的方法，会检验二氧化碳的性质。 
器材
石灰石（或大理石），稀盐酸，澄清石灰水，紫色石蕊试液，蒸馏水，
长颈漏斗，锥形瓶，烧杯，双孔橡胶塞，橡胶管，玻璃导管，集气瓶，玻璃
片，蜡烛，木条，火柴，铁皮架等。
过程
1. 制取二氧化碳。
（1）按照图2.3-7连接装置，并检查装置的气密性。
图2.3-7  制取CO2的装置
第2 章  大气与气候变化
69
（2）在锥形瓶中加入石灰石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡胶塞。 
（3）把导管插入集气瓶中，导管口应接近集气瓶的底部。
（4）通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，锥形瓶中立刻有气体产生。 
（5）片刻后，检验集气瓶中是否已收集满二
氧化碳。若已收集满，盖上玻璃片，将集气瓶口
向上放在桌上备用。
2. （1）如图2.3-8所示，把一支短蜡烛固定在烧杯中的铁皮架上，点
燃蜡烛。将集气瓶中的二氧化碳缓缓倾入烧杯中，观察到什么现象？
（2）如图2.3-9所示，取一支试管，注入少量澄清石灰水，通入二氧
化碳，观察到什么现象？
（3）另取一支试管，加入2 mL蒸馏水，滴入1～2滴紫色石蕊试液，为 
     色，通入二氧化碳气体，溶液颜色变为     色。
问题讨论
1. 实验中你遇到了什么问题？是如何解决的？
2. 怎样用实验证明碳酸饮料中含有二氧化碳？
想一想：如何检验集气
瓶中是否已收集满二氧
化碳？
图2.3-8  倾倒二氧化碳
CO2
澄清
石灰水
图2.3-9  CO2与澄清石灰水反应
70
科学  八年级下册
三、二氧化碳的应用
二氧化碳在空气中虽然含量不多，但用途广泛。
化工制药
注井驱油
焊接保护气
食品添加剂
低温清洗
光合作用
原料
灭火
图2.3-10  二氧化碳的用途
CO2
固态二氧化碳是一种制冷剂，可用来保藏食品、人工降雨、清洗设备。
二氧化碳既不能燃烧也不支持燃烧，可用于灭火。二氧化碳还是一种工业
原料，可用于制纯碱、尿素和碳酸饮料。在开采石油时，将二氧化碳与其
他气体注入地层中，还能将孔隙中那些不易排出的残余油驱替出来。但是，
空气中CO2的体积分数若过高，对人体健康会有影响。
表2.3-3  CO2对人体健康的影响
空气中CO2 的体积分数
对人体的影响
1%
感到气闷、头晕、心悸
4% ～ 5%
感到气闷、头痛、眩晕
大于10%
神志不清、呼吸停止，以致死亡
第2 章  大气与气候变化
71
实践活动
参考下图的装置，制作一个简易酸碱灭火器。
练习与应用
1. 如图所示为某同学设计的实验室制取二氧化碳的装
置，它有哪些错误之处？为什么？
2. 某同学购买了一块标定碳酸钙含量为90%以上的大理
石。为了检测该大理石中碳酸钙含量是否达标，他称取
12.5 g该大理石样品，放入烧杯，向其中加入100 g稀
盐酸，两者恰好完全反应（杂质不参与反应）。反应结
束后称量烧杯中剩余物质的总质量为108.1 g（气体的溶解忽略不计）。请通过
计算说明该大理石中碳酸钙含量是否达标。
3. 长期盛放澄清石灰水的试剂瓶内壁往往附着一层白色固体，这层固体是怎样形
成的？主要成分是什么？石灰水用完以后，如何除去瓶壁上的白色固体？写出
有关反应的化学方程式。
反应过程中会有液体喷
出，因此三角烧瓶的塞
子必须塞紧，切勿将喷出
口对准他人。
图2.3-11  简易酸碱灭火器
（第1题图）
72
科学  八年级下册
一、植物的光合作用
氧气、食物和能源是人类生存的基本要素，它们都可以由植物的光合
作用提供。光合作用是怎样进行的呢？
生物的呼吸和燃料的燃烧会消耗大气中的氧气，产生大
量的二氧化碳。为什么你没有感觉到缺氧呢？为什么大气中
二氧化碳的含量会相对稳定呢？
第4 节  大气圈中氧、碳的循环
探究实践
探究叶在光照下合成淀粉、产生氧气
目标
检验植物在光照下产生氧气，探究叶在光照下合成淀粉。
器材
银边天竺葵，金鱼藻，碘液，酒精，
清水，铝箔，漏斗，烧杯，试管，大头针，
酒精灯，三脚架，胶头滴管，木条，火 
柴等。
过程
1. 如图2.4-1 所示，将金鱼藻（或
其他水生绿色植物）放入盛有清水的烧
杯中，将漏斗盖在金鱼藻上，在漏斗上
图2.4-1  收集光合作用产生的气体
第2 章  大气与气候变化
73
面罩上盛满清水的试管，将整个装置放在阳光下。当试管中充满气体时，
用大拇指在水中盖住试管口，将试管取出。将带火星的木条放入试管，观
察木条燃烧的情况。
2. 如图2.4-2所示，把盆栽
的银边天竺葵放在黑暗的地方一
昼夜。第二天，用两张大小相同
的铝箔，在叶片绿色部分的相同
位置从上下两面盖严，并用大头
针固定，然后把天竺葵放到阳光
下照射。
3. 4h后， 去掉铝箔，摘下叶
片。把叶片放到盛有酒精的小烧
杯中，水浴加热，仔细观察叶片
和酒精的颜色变化。
4. 至叶片褪成黄白色时，
取出叶片并用清水洗净后，滴上
碘液。几分钟后，用清水冲掉叶
片上的碘液，观察叶片的颜色是
否发生变化。
问题讨论
1. 在绿色植物中，只有叶
片才能产生氧气吗？
2. 比较绿叶上有无铝箔覆盖的两个部分，研究的自变量是什么？遇
到碘液后，见光部分和遮光部分各呈现什么颜色？这个现象说明什么？
3. 比较见光叶片的绿色部分和白色部分，研究的自变量是什么？遇
到碘液后，绿色部分和白色部分各呈现什么颜色？这个现象说明什么？
实验表明，绿色植物在光照下产生氧气、合成淀粉，光和叶绿体是必
要的条件。
银边天竺葵
是天竺葵的变
种，叶片边缘
呈白色，不含
叶绿体。
酒精是易燃
物，切勿直接
在酒精灯上加
热。
碘能使淀粉变成蓝色，
碘液可以用来鉴定淀粉
的存在。
图2.4-2  植物制造淀粉的实验
74
科学  八年级下册
实践活动
二氧化碳是一种气体肥料，在温室或塑料大棚中，人们常通过施加
二氧化碳提高农作物品质，增加农作物产量。请据此提出一个与植物光
合作用有关的问题，并设计实验方案，探究这个问题。
大量实验证明，绿色植物通过叶绿体，利
用光能，能把二氧化碳和水转化成储存着能
量的有机物（如淀粉），并释放氧气，这一过
程被称为光合作用（photosynthesis），可用反
应式来表示：
二氧化碳＋水    有机物＋氧气
光
叶绿体
对照实验
科学实验中，在研究某一变量对研究对象的影响时，除了该变量不
同以外，其他变量都相同且适宜的实验，叫作对照实验。对照实验要设置
对照组和实验组，如在研究“植物的光合作用是否需要光照”时，取同一
植物同一叶片进行部分遮光处理，则见光部分为对照组、遮光部分为实
验组。
图2.4-3  光合作用示意图
叶绿体
氧气
光照
二氧
化碳
有机物
水
水
水
方法与技能
第2 章  大气与气候变化
75
光合作用所需的二氧化碳大部分来自空气，水主要来自土壤。光合作
用主要发生在叶肉细胞的叶绿体中，叶绿体内含有的叶绿素等色素能吸收
太阳光。
光合作用的过程十分复杂，包括许多化学反应，但主要包含以下两方
面的变化：一是发生了物质转化，把简单的无机物制成了复杂的有机物，
并放出氧气；二是实现了能量转化，把光能变成储存在有机物里的化学能。
光合作用制造的有机物不仅满足了植物自身生长、发育、繁殖的需
要，还为其他生物提供了基本的食物来源。因此，人们称光合作用是“地球
上最重要的化学反应”。
科学阅读
光合作用的研究历程
植物是如何长大的？历史上许多学者通过实验研究植物生长原因时，逐
渐揭开了光合作用的秘密。
1650 
1700
1750
1800 
1850
1900
1950
2000
2050
1643年
海尔蒙特把一棵柳树种
到一盆泥土里，只给柳
树浇水，5 年后它长到
74 千克。海尔蒙特认为
树的生长只需要水。
1779年
英根豪斯把带叶的枝条放
到水里，阳光下，这些叶
子产生了氧气，但它们在
黑暗处并不产生氧气。英
根豪斯认为植物需要阳光
才能制造氧气。
1948年
卡尔文追踪了光合作用
过程中二氧化碳里碳元
素的变化，从而了解到
光合作用中复杂的化学
反应。
1771年
普里斯特利把一支燃烧的蜡
烛放在密封罐中，火焰熄灭
了。把一株植物和蜡烛一起
放到密封罐中，蜡烛一直燃
烧着。他认为植物把某些东
西释放到了空气中，使蜡烛
能够一直燃烧。
1864年
萨克斯用显微镜观察了
活的叶细胞。在观察时，
检测了细胞中的碳水化
合物。他发现植物在光
合作用过程中合成了碳
水化合物。
2021年
我国科学家在实验室首
次实现利用二氧化碳人
工合成淀粉，在人工合成
淀粉方面取得重大颠覆
性、原创性突破，扩展了
人工光合作用的能力。
76
科学  八年级下册
二、动植物的呼吸作用
动物不停地进行呼吸，它们呼出的气体与吸入的空气相比，在成分上
有没有发生变化呢？
探索活动
1. 参照图2.4-4的装置进行实验，B装置的设置起___________的
作用。
2. 实验开始时，测量A、B装置中红色水滴与橡胶塞的距离，10 min
后再测量其距离，记录于表2.4-1中。
3. 分析：10 min后，A装置中红色水滴位置为什么会改变？实验能
得到什么结论？
植物体内是否也和动物一样在进行呼吸呢？
探索活动
1. 把数棵菠菜装入塑料袋中，用温度计测出袋内空气初始温度，用
绳子扎紧袋口，不让外界空气进入，在暗处放置一个晚上。 
铁丝网
碱石灰
红色水滴
B
昆虫
铁丝网
碱石灰
（吸收二氧化碳）
红色水滴
A
图2.4-4  动物呼吸实验
表2.4-1  管中红色水滴位置
玻璃管
红色水滴到橡胶塞的距离/cm
开始时
10 min 后
A
B
第2 章  大气与气候变化
77
2. 松开塑料袋口，插入温度计再次
测量袋内温度。
3. 按图2 . 4 - 5 所示插入一根导管，
将塑料袋中的气体通入澄清石灰水中，观
察石灰水的变化。
4. 另取一个大口塑料瓶，装入菠菜，
盖紧瓶盖，在暗处放置一个晚上，然后打开瓶盖，将点燃的蜡烛放入瓶
内，观察火焰的变化。
5. 再取一些新鲜菠菜用开水烫2～3 min，重复上述步骤1～3，观察
实验现象。
6. 实验能得到什么结论？
植物每时每刻与空气之间也有气体交换。
植物细胞利用氧气，将有机物最终分解成二氧
化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放
出来，满足生命活动的需要，这个过程叫作呼
吸作用。
有机物＋氧气 
 二氧化碳＋水＋能量
思考与讨论
1. 幼嫩的叶比衰老的叶呼吸作用强，花比叶的呼吸作用强。为什么？
2. 在农业生产和生活中，哪些措施是为了降低呼吸作用的强度？哪
些措施是为了保证农作物呼吸作用的正常进行？
不同细胞、不同生命时期，植物呼吸作用的强弱是有差别的。呼吸作
用的强弱常常是生命活动强弱的标志，影响着植物体的生长发育。人们常
通过改变呼吸作用的强度，来提高农作物的产量和品质。
光合作用和呼吸作用是相互依存的。植物呼吸作用消耗的有机物是光
在特殊情况下，细胞中的有机物
没有氧的参与也能分解，但是
分解得不彻底，释放出的能量也
比较少。
活细胞
图2.4-5  证明植物进行呼吸的实验
78
科学  八年级下册
合作用的产物，所放出的能量是光合作用储存在有机物中的能量。因此，
没有光合作用，呼吸作用就没有基础。植物光合作用对原料的吸收利用和
对产物的输送，所需要的能量又是呼吸作用释放出来的。所以，没有呼吸
作用，光合作用也无法持续进行。
思考与讨论
1. 植物在进行呼吸作用的同时也在进行光合作用吗？
2. 农业上常采取哪些措施来提高产量？
在农业生产中，人们常通过增强植
物的光合作用，适当减弱呼吸作用，来
提高有机物的积累。《齐民要术》中记
载农作物栽种要“正其行，通其风”，
这样有利于农作物吸收二氧化碳、充分
利用光能，提高光合作用效率。现在，
人们通过建造智能温室，自动精准测量
温室的环境参数，在大棚内采取加热、浇水、施肥、通风、降温等措施，为
植物创造最佳的生长发育环境。
三、自然界中的氧循环
植物光合作用制造的氧气，超过了自身呼吸作用对氧气的需要，其余
的氧气都以气体形式释放到大气中。但自1910年科学家开始测定大气中氧
气的含量以来，空气中氧气的含量变化很小。这是为什么呢？
探索活动
1. 填写图2.4-7“自然界中的氧循环”中的空格。
2. 大自然中，产生、消耗氧气的途径主要有哪些？
图2.4-6  智能温室
第2 章  大气与气候变化
79
植物通过光合作用产生氧气，释放到大气中；生物的呼吸作用、各种
燃烧现象及微生物的氧化分解作用一般要消耗氧气。上述事实告诉我们，
自然界存在一种重要的物质循环——氧循环：大自然中氧气的含量会由于
生物的呼吸作用和物质的燃烧等减少，但又会随植物的光合作用而增加，
周而复始地进行循环。
科学阅读
普里斯特利的实验
18 世纪，科学家普里斯特利（J. Priestley）做了一系列实验，如图2.4-8
所示表示了他所做实验的大致过程。
大气中的O2
光合作用
微生物氧化
石油、天然气
化石燃料
煤
泥炭
陆地植物
海洋动物
燃烧
图2.4-7  自然界中的氧循环
O2
CO2
吸收
（CO2）
（H2O）
碳酸盐和有机沉积物
光合作用
海洋植物
海水中
的氧气
甲
他将一支点燃的蜡
烛放到密闭的玻璃
罩中，不久蜡烛熄
灭了。
乙
他将一只小鼠放到
密闭的玻璃罩中，
很快小鼠死了。
丙
他将一盆植物和一
支点燃的蜡烛放到同
一个密闭的玻璃罩
中，蜡烛没有熄灭。
丁
他将一盆植物和一
只小鼠放到同一个
密闭的玻璃罩中，
小鼠能正常地活着。
图2.4-8  普里斯特利的实验
80
科学  八年级下册
普里斯特利认为，蜡烛燃烧或动物的呼吸不断地“污浊”空气，而植物
能更新空气。后来的科学实验表明，蜡烛燃烧或动物呼吸都会消耗氧气、产
生二氧化碳，而植物的光合作用能够消耗二氧化碳、释放出氧气。可见，在
密闭的丙、丁玻璃罩中，存在着氧循环。
思考与讨论
在我国北方的冬天，许多树的叶都掉光了，光合作用的能力大大下
降。北方的人会有缺氧的感觉吗？
四、自然界中的碳循环
碳是构成生物的基本元素之一，自然界中的碳以单质或化合物的形式
存在，大气中碳的气态化合物主要是二氧化碳。碳在自然界也是可以循环
的，如图2.4-9。自然界中的碳循环主要有哪些途径？
大气中的CO2
海水中的CO2
海洋动物
呼吸
微生物分解
煤
泥炭
化石燃料
岩浆
燃烧
光合作用
光合作用
动植物呼吸
图2.4-9  自然界中的碳循环
石油、
天然气
碳酸盐和有机沉积物
海洋植物
第2 章  大气与气候变化
81
思考与讨论
1. 自然界中的碳循环主要有哪些途径？
2. 现代工业发展迅速，人类大量燃烧煤和石油等燃料。这对碳循环
会带来怎样的影响？
在自然界中，氧循环与碳循环有着密切的联系。通过光合作用和呼吸
作用，保持了大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，维持了整个生物圈
中碳—氧的相对平衡。
练习与应用
1. 某同学利用天竺葵叶片、碘液、酒精等制作出一片如图所示
的带有“M”字样的叶片。请简述其制作过程。由该实验可
得出什么结论？
2. 有人说：
“包括人类在内的其他生物是‘攀附’着植物的茎蔓
才站在这个星球上的。”请谈谈对这句话的理解。
3. 设计一个证明种子能进行呼吸作用的实验方案。
4. 请阐述光合作用和呼吸作用的联系和区别。
5. 如图所示为某植株一昼夜内光合作用和呼吸作用强度随时间的变化情况。
 （1） 哪条曲线表示光合作用？哪条曲线表示
呼吸作用？请说出理由。
 （2） 分析不同时段该植株对环境中CO 2 含量
的影响。
 （3）分析不同时段植株有机物的积累情况。
 （4）哪些措施能提高大棚农作物的产量？
6. 氧循环和碳循环是自然界中的重要循环，请选择恰当形式表示出自然界中的这
两大循环。
_____作用→_____物→ 
植物_____作用
动物吸收 → 体内_____
动植物残体 →
微生物的分解
煤、石油、天然气  _____
CO2
（第1题图）
（第5题图）
时间/h
强
度
a
0
6
12
18
24
b
82
科学  八年级下册
一、温室气体
大气中的二氧化碳（CO 2）、水蒸气（H 2 O）、臭氧（O 3）、氧化亚氮
（N2O）、甲烷（CH4）等气体具有与玻璃温室相似的作用，对地球起着保温
的作用，从而产生“温室效应”，如图2.5-1所示。这些气体被统称为温室
气体。
图2.5-1  地球温室效应示意图
太阳光
红外线辐射
自然界中的氧、碳在不断地循环，氧气、二氧化碳含量是相对稳定的。
随着科学技术的发展，科学家能对大气中各气体的含量进行较为精准的 
测量。
近年来，全球极端天气事件频发，气候变化明显。2022
年夏天，热浪席卷整个北半球。我国高温红色预警频发，欧
洲遭遇500年来最严重的世纪性干旱，格陵兰冰盖熔化几乎
“不可逆转”，寒冷的北极圈气温一度飙升至32.5 ℃。那么，
气候变化有规律吗？它受哪些因素影响？
第5 节  大气与气候的演变
第2 章  大气与气候变化
83
思考与讨论
阅读图2.5-2，分析大气中CO2浓度在不同时期的变化情况，推测引
起大气中CO2浓度变化的主要原因。
据世界气象组织报告，2020年全球温室气体浓度已达到新高，二氧化
碳、甲烷和氧化亚氮的浓度分别比工业化前高出149%、262%和123%，而
这种增长在2021 年仍在继续；2021 年全球平均气温（1 月至9 月）较1850
年至1900年高出约1.09 ℃。
论  证
论证是一种基于证据和理论形成推理并得出结论，解释主体的立场
或观点合理性的过程。科学论证基于证据和科学原理做判断，通过口头
和书面展开论辩，使他人能够相信自己基于证据建立的结论、解释、猜
想或其他主张。例如，可开展“二氧化碳是全球气候变暖的主要原因”的
论证。
图2.5-2  大气中的CO2浓度变化（1ppm表示浓度为百万分之一）
0
500
1000
年份
1500
2000
400
350
300
250
CO2 浓度/ppm
方法与技能
84
科学  八年级下册
二、臭氧层
雷雨过后，空气会特别清新，电闪雷鸣过程
中产生的臭氧在其中发挥了一定作用。臭氧是
蓝色、带有腥臭味的气体，能吸收紫外线。在距
地面约22～25 km范围内，大气中臭氧含量达到
最大值，形成臭氧层。
高空臭氧层是保护层。太阳光中的紫外线
对人的皮肤、眼睛甚至免疫系统都会造成伤害；
它还会影响水生生物的生长，破坏植物叶内的
叶绿素，从而阻碍各种农作物和树木的光合作
用。而臭氧层则能吸收大部分的紫外线，对生物起到保护的作用。
近地低空中的臭氧却是一种污染物。低层臭氧含量的增加可以引起光
化学烟雾，对许多植物有伤害作用，对金属有腐蚀作用，还会引起人的机
体失调和中毒。
氟利昂
氟利昂
紫外线
臭氧层O3
O3
O3
O3
臭氧浓度低
臭氧浓度高
图2.5-4  氯氟烃破坏臭氧层
图2.5-5  南极卫星观测生成
总臭氧地图（10月平均值）
高
臭氧浓度
低
氯氟烃是一类
人工制造的有
机化合物，冰
箱、空调等都
要用到氯氟烃。
“氟利昂”就是
一种氯氟烃。
1979年
2021年
20世纪70年代末期，科学家经大量的观测和研究发现，大气层中的臭
氧层遭到氯氟烃的破坏，地球南北极上空臭氧层中的臭氧浓度明显下降，
相继出现了臭氧薄层（俗称臭氧空洞）。
计算机模拟表明，大气中臭氧的减少，会直接影响人类的健康和其他
生物的生长。目前，世界各国都在采取积极有效的措施防止臭氧层被破坏。
例如，禁止生产和使用含氯氟烃的制冷剂、发泡剂、洗洁剂、喷雾剂等化
学物质。
图2.5-3  热带地区臭氧含量
随海拔变化
海拔/km
35
30
25
20
15
10
5
0
臭氧层
污染引起
的臭氧增加
臭氧含量
第2 章  大气与气候变化
85
三、气候的长期演变
小至一个区域，大到全球，气候都悄然地发生着变化。气候变化的过
程是缓慢的，但结果却是显著的。
气候的变化通常以气温、降水量等气象要素的变化来确定。气温变化
是气候变化的重要标志。我国著名的气象学家竺可桢，根据考古发现、古
代文字记载、物候变化、方志气候材料及仪器观测资料，在浩如烟海的古
代典籍中梳理各种有关气候变迁的信息。同时，他还关注当时国际研究进
展，两者结合以探查中国气候的变化，绘制了中国近5000年的气温变化曲
线。中国气温的变化和全球气温的变化基本一致。
探索活动
根据图2.5-6，归纳中国近5000 年来气候变化的特点。
竺可桢认为我国近5000年来气候变化大致划分为四个时期：约公元前
3000年～公元前1100年的温暖时期，公元前1100年～公元1400年的寒暖
交错时期，公元1400 年～1900 年的寒冷时期，公元1900 年以来的气候波
动时期。
在过去的温暖时期，北冰洋的极地冰盖曾经消融，大象曾经出现在我
注：气温距平是指气温与同纬度历年平均气温之差。
图2.5-6  近5000年来中国气温距平变化
86
科学  八年级下册
国的淮河流域。在寒冷时期，我国的太湖和鄱阳湖曾经多次封冻。
近百年来的仪器观测记录表明，近现代全球平均气温呈波动上升趋
势。工业革命以来，气候变化广泛、迅速，且不断增强，数千年来未曾 
见过。
思考与讨论
全球气温升高会对人类造成哪些威胁？
气温变化可能会导致冰雪熔化、海平面上升、沙漠化加剧，带来更频
繁的高温、暴雨、干旱、风暴等极端天气事件，也可能会使粮食减产、部
分物种灭绝。
大气的变化会对全球气候产生影响。全球气候系统的形成非常复杂。
理论上，大气中的二氧化碳浓度不断增大，将会引起地球平均温度持续升
高，导致全球变暖。
图2.5-7  “赤道雪峰”乞力马扎罗山上的冰川
（1993 年2 月17 日拍摄）
（2000 年2 月21 日拍摄）
图2.5-8  饥饿的北极熊
第2 章  大气与气候变化
87
思考与讨论
1. 在我们周围，有哪些人类活动会导致大气环境恶化？ 
2. 我们能为保护大气环境做哪些有益的事？
气候变化与人类活动有着密切关系。现代工业的不断发展，人类生活
方式的改变，煤、石油、天然气等能源的大量消耗，以及森林的大幅度减
少，使得大气中的二氧化碳不断增加，大气对地面的保温作用增强，加速
了全球气候的变暖趋势。通过植树造林、修建水库，能改良局部地区的小 
气候。
城市是人口高度密集、经济高速发展、能量消耗较多、空气污染严重
的特殊地区。这些特点使城市形成了一种气温较高、湿度较低、雾霾增多
的特殊气候，它使城市上空经常维持一个气温高于四周郊区的暖气团，犹
如海面上的岛屿，称为城市“热岛”现象。
气候系统的一些变化是不可逆的。我们要重视保护大气环境，通过减
缓全球变暖，使气候向更有利于地球上生态平衡和万物生存的方向发展。
科学阅读
竺可桢
竺可桢（1890—1974），又名绍荣，我国卓
越的科学家和教育家，当代著名的地理学家和
气象学家，我国近代地理学的奠基人。他创建
了我国大学中的第一个地学系，担任浙江大学
校长长达13年。
他的代表性著作有《历史时代世界气候的
波动》和《中国近五千年来气候变迁的初步研
究》等。前者依据北冰洋海冰衰减、苏联冻土
带南界北移、世界高山冰川后退、海平面上升
等有关文献资料，证明了20 世纪气候逐步转
暖，并由此追溯了历史时期和第四纪全球气候
图2.5-9  竺可桢
88
科学  八年级下册
波动的过程。后一篇论文是一项轰动国内外的重大学术成就。他充分利用了
我国古代文字记载与方志气候材料，以及考古发现、物候变化和仪器观测资
料，进行深入的研究，得出了科学的结论。
练习与应用
1. 设计一个证明CO2是温室气体的实验，并开展实验。
2. 目前，人们对二氧化碳的评价褒贬不一。若以“二氧化碳的利与弊”作为论题，
请确立观点，并列举有力的证据来论证观点。
3. 南极上空的臭氧层空洞面积曾经不断扩大，一度达到了2.5×10
7 km
2。你知道
臭氧层破坏是怎么引起的吗？臭氧层的破坏对人类有什么影响？
4. 有人认为“人类社会发展导致了全球气候变化加速”，你是否赞同？请基于证
据表达观点。
第2 章  大气与气候变化
89
学习整理
第2 章　大气与气候变化
气象要素与
气候
大气中的 
二氧化碳
①蜡烛自下而上熄灭。 
②瓶变瘪，试管内液体变红。
③ 
④ 
二氧化碳密度比空气
大，不支持燃烧。 
 
 
 
灭火 
制饮料 
制碳酸钙 
气肥 
原理： 
①
③
④
制取
性质
用途
某一地区    内的天气特征。
短时间内近地面的    、    、 
    等要素的综合状况。
天气
气候
描述吐鲁番的气候特征，判断气候类型。
澄清
石灰水
石蕊试液
振荡
CO2
水
吐鲁番
大气压
大小
影响
标准
特点
流速越大，压强越小
存在
覆杯实验
天气
沸点
人体
-60
-40
-20
降水量/mm
气温/℃
0
1
4
7
10
月份
100
200
0
300
20
400
40
500
60
600
②
90
科学  八年级下册
大气与气候
的演变
大气圈中氧、 
碳的循环 
氧循环和碳循环
光合作用和呼吸作用
光合作用和呼吸作用 
强度变化
O2
CO2
近5000 年来中国气温距平变化
影响
臭氧层
作用：高空臭氧层是保护层，能吸收       
 
危害：近地低空臭氧是污染物，             
特点
二氧化碳
二氧化碳
氧气
氧气
B
A
时间/h
强
度
0
6
12
18
24
地球温室效应示意图
温室气体 
     
海拔/km
35
30
25
20
15
10
5
0
臭氧层
污染引起
的臭氧增加
臭氧含量
第2 章  大气与气候变化
91
学习评价
一、概念理解
1. 下列语句描述天气的是（  ）。
 
A．昆明四季如春 
 
B．极地地区全年严寒
 
C．明天大风降温 
 
D．赤道地区高温多雨
2. 下列关于CO2气体的说法正确的是（  ）。
 
A.二氧化碳是一种由2个氧原子和1个碳原子构成的气体
 
B.常温下二氧化碳是一种无色无味、密度比空气小的气体
 
C.二氧化碳气体能溶于水，水溶液能使紫色石蕊试液变红色
 
D.二氧化碳是一种有毒气体
3. 下列关于植物光合作用和呼吸作用的说法正确的是（  ）。
 
A.每一个活细胞都能进行光合作用和呼吸作用
 
B.昼夜都能进行光合作用和呼吸作用
 
C.光合作用制造有机物，呼吸作用分解有机物
 
D.光合作用释放能量，呼吸作用储存能量
4. 关于温室效应，下列说法正确的是（  ）。
 
A.太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了温室效应
 
B.温室效应的加剧主要是由大气中的二氧化碳含量升高引起的
 
C.温室效应对人类只有好处
 
D.大气层中的臭氧层受到破坏会加剧温室效应
二、迁移应用
5. 江南素有“鱼米之乡”的美誉，请从气候角度说明我国南方地区能广泛种植水
稻的原因。
6. 新疆哈密瓜营养丰富，含糖量可高达21%。请解释新疆哈密瓜含糖量特别高的
原因。
92
科学  八年级下册
三、探究实践
7. 有同学认为“多吃拌菜少炒菜也能减碳”，这是真
的吗？请在两个相同的塑料瓶中分别收集做三个
拌菜后燃气灶旁的气体和做三个炒菜后燃气灶旁的
气体，插入导管中封有一段红墨水柱的塞子，如图 
所示。
 （1） 在阳光下照射，观察水柱的移动情况，并对其进
行科学解释。
 （2） 判断该实验能否成为论证“多吃拌菜少炒菜也能
减碳”观点的证据，并说明理由。
四、学习反思
※本章哪些内容我学得很好？我用什么方法学习的？
※本章哪些内容我学得有困难？具体是什么困难？
※我将采取什么措施来改进学习？
（第7题图）
做三个拌菜后
在燃气灶旁收
集的气体
做三个炒菜后
在燃气灶旁收
集的气体
第2 章  大气与气候变化
93
我们利用磁卡存钱、购物、乘车，利用移动硬盘储存成千上万部电子书籍，
利用移动电话与远方的朋友交谈……电与磁的广泛应用正改变着我们的生活。
磁体是怎样记录信息的？移动电话是怎样传递声音和图像的？发电机是
怎样发电的？
第3 章
电磁及其应用
一、磁体和磁极
早在2000多年前，我们的祖先就发现了能吸引铁的天然磁铁矿石，利
用这种磁铁矿石，可以制成指南针（compass）。那么，指南针为什么能指方
向呢？
指南针是用磁针制成的，磁针是一个磁体。
现在人们可以制造各种各样的磁体。那么，磁体
具有哪些共同的性质呢？
磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，我
们把这种性质叫作磁性。磁体上磁性最强的部位
叫作磁极，如图3.1-2所示，在条形磁体的两端
吸引铁屑最多，因此两端就是它的两个磁极。如
果磁体能够自由转动，那么它静止时总是指向南北方向，如图3.1-3所示。
我们把磁体指北的那个磁极叫北极，又叫N 极；指南的那个磁极叫南极，
又叫S极。任何磁体都有两个磁极。
图3.1-3  用小针尖
支撑的小磁针
图3.1-2  磁体的磁极
我们知道磁体与磁体会相互吸引或排斥，磁体对铁等物
质有吸引作用。没有接触的磁体之间，为什么能够相互吸引
或排斥呢？
第 1 节  磁体的磁场
图3.1-1  各种形状的磁体
第3 章  电磁及其应用
95
探索活动
如图3.1-4所示，把两块条形磁体用细线悬挂起来，并彼此靠近时，
将会发生什么现象？
两块条形磁体彼此之间会产生吸引的力或排斥的力，这种吸引或排斥
的力就是磁力。磁体间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相
互吸引。
思考与讨论
磁体被分割成两段或几段后，每一段磁体上是否仍然都有N极和S极？
二、磁化
自然界存在具有磁性的磁铁矿石，但我们日常所用的磁体一般都是制
造出来的。
探索活动
1. 如图3.1-5，在铁屑盒上方适当位置固定
一根铁棒，观察铁棒能否把铁屑吸引上来。
2. 将一块条形磁体从上方靠近铁棒，观察铁
棒能否把铁屑吸引上来。如果把条形磁体拿开，
观察到什么现象？
图3.1-4  磁极间的相互作用
图3.1-5  铁棒的磁化
磁体
铁棒
铁屑
96
科学  八年级下册
当条形磁体靠近铁棒时，铁棒就具有吸引铁屑的能力，说明磁体使铁
棒获得了磁性。这种使原来没有磁性的物体具有磁性的过程叫作磁化。
在实验中发现，当磁体拿开后，铁棒的磁性立刻消失了，说明这种方
法不能使铁棒具有永久磁性。若用磁体在钢棒上沿同一方向摩擦几次，如
图3.1-6所示，钢棒的磁性则能长久保持。人造永磁体就是根据这一原理
制成的。
磁性很强的磁铁可广泛应用于电声元器件（扬声器、受话器）、自动控
制电器、电机、机械设备和医疗器械等。钕铁硼磁铁就是一种利用稀土材
料钕和铁、硼制成的强磁铁，它的磁性比普通磁铁高几百倍。
图3.1-6  钢棒的磁性能长久保持
图3.1-7  几种人造永磁体
N
N
S
N S
S
三、磁场和磁感线
当磁体在小磁针附近移动时，小磁针会转动起来。原来，磁体的周围
存在着磁场（magnetic field）。虽然磁场看不见，但可以通过与其他物质的
相互作用来认识它。处在磁场中的小磁针，会受到磁力的作用而改变指向。
其他磁体放入磁场中，也会受到磁力的作用。
磁场有方向。小磁针静止时北极所
指的方向规定为其所处位置的磁场方向。
在磁体周围的不同位置，磁场方向不同。
如图3 . 1 - 8 所示，小磁针的北极方向显
示了各个点的磁场方向。
图3.1-8  磁体周围的磁场分布
N
第3 章  电磁及其应用
97
探索活动
在有机玻璃板上均匀地撒上细铁屑，分别放在条形磁体和蹄形磁体
上，轻敲玻璃板，观察细铁屑的分布情况。磁体周围细铁屑的排列可以形
象地显示出各点的磁场分布，如图3.1-9和图3.1-10所示。
为了形象地描述磁体周围的磁场分布，英国物理学家法拉第（M. 
Faraday）引入了磁感线（magnetic induction line）。图3.1-11和图3.1-12
是用磁感线描述的条形磁体和蹄形磁体的磁场图示。磁感线上标出的箭头
表示磁场方向。磁体周围的磁感线总是从磁体的北极出来，回到磁体的南
极。磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。
图3.1-11  条形磁体磁场的磁感线
图3.1-12  蹄形磁体磁场的磁感线
N
S
N
S
理想化方法
理想化是指抓住研究对象、条件或过程的主要特征，进行高度抽象
的极限思维方法。理想化是一种模型构建方法，它可以是对象理想化、条
件理想化或过程理想化。例如，光线、磁感线等是对象理想化后形成的模
图3.1-9  条形磁体的磁场
图3.1-10  蹄形磁体的磁场
方法与技能
98
科学  八年级下册
型，光滑、轻杆、细绳等是条件理想化后形成的模型，匀速直线运动、均
匀变化等是过程理想化后形成的模型。理想化是简化问题、解决问题的
模型方法。
两个磁体之间的吸引或排斥作用力是如何产生的？有A、B两个磁体，
A 磁体在其周围会产生磁场，当B 磁体处于A 磁体的磁场中，就会受到A
磁体的磁场的作用力；同样，B磁体产生的磁场也会对A磁体产生作用力。
思考与讨论
向同组的同学解释A、B两磁体之间相互作用力的产生机理。
四、地磁场
未受周围磁场影响时，能够自由转动的小磁针静止时为什么总是有一
极指向北方？我们可以这样推断：
小磁针总是
有一极指向
北方
这个磁场可
能来自地球
自身
地球表面一
定有指向北
方的磁场
地球是一个
磁体
地球确实是个大磁体。地球产生的磁
场叫地磁场（geomagnetic field），地磁场的
分布如图3.1-13 所示。目前，地磁场的起
源问题仍让科学家感到困惑。科学家提出
了一些不同的假设，如有的科学家认为是
地核中熔化了的金属（铁和镍）的环流使地
球产生了磁性，但现在尚无法验证。
图3.1-13  地球的磁场
地磁南极
地理南极
地理北极
地磁北极
第3 章  电磁及其应用
99
科学拓展
地磁场方向的改变
在地球的演化过程中，地磁场方向会发生改变，其改变情况在含有铁
质的岩石上留下了记录。海底的岩石主要是地壳下面的熔岩从海底裂缝
中喷出时形成的，在熔岩冷却过程中，熔岩中的铁磁性物质就会沿着当
时地球磁场的方向发生磁化，留下了当时地磁场方向的永久记录。由于
海底的扩张，远离裂缝的岩石比裂缝附近的岩石更为古老。科学家在研
究海底的岩石时惊奇地发现，不同时期岩石的磁化方向是不同的。据此，
科学家断言，地球的磁场方向会随时间呈现周期性的变换，如图3.1-14
所示。地磁场方向为什么会
改变？人们至今还不知道
其中的原因。有的科学家提
出了一种假设：地核中熔融
物质的运动状态的改变，也
许是引起地磁场方向变化
的原因。
宇宙中的许多天体具有磁场，且它们的磁场也在变化之中。例如，太
阳磁场的极性会每隔11年变化一次，太阳表面的黑子、耀斑和太阳风（高
速运动的带电粒子流）等活动都与太阳的磁场有关。
太阳风遇到地磁场后发生偏转，并与高空的稀薄气体分子碰撞会发出
光，形成绚丽的极光。
思考与讨论
根据图3.1-13中指南针的指向，画一个示意图，解释地理北极就在
地磁南极附近的原因。
图3.1-14  地球磁场方向变化的记录
大洋中脊
海洋地壳
地幔
熔岩
普通磁场
逆磁场
100
科学  八年级下册
生物体与磁场
许多动物具有识别地磁场的能力。白蚁、蜜蜂、鸽子、鲸、海龟、海
豚等体内都含有磁性物质。这些磁性物质给这些动物装上了一种内在的
指南针，可帮助它们认路。例如，人们发现鸽子头颅里存在着铁磁细粒
（磁性细胞），正是这些磁性细胞起到了“指南针”的导航作用。有人做过
实验，将一块小磁体绑在鸽子的翼下，发现鸽子会迷失方向。人们还观察
到在无线电发射台（存在磁场）附近，鸽子同样辨不清方向。人们还在海
豚体内找到磁性物质——微小的磁铁石，在蜜蜂的腹腔里也同样发现了
磁铁颗粒。
外界的“磁环境”对生物的生命活动有一定的影响。磁场能促进动物
生长，并影响植物的生长发育、交换气体和吸收矿物质的能力，磁场也会
影响细胞中物质（如细胞质）的运动。例如，稳定的强磁场可提升实验小
鼠的社交能力，改善其焦虑情绪，并提高其空间记忆力；地磁异常地区秋
播小麦的产量比正常地区低；等等。
科学·技术·社会·环境
练习与应用
1. 画出条形磁体和蹄形磁体周围的磁感线分布，分析它们的磁场有什么特点，并
写出两个以上的特点。
2. 磁体能够吸引铁棒的原因是铁棒在磁体的磁场中会被磁化，磁化后的铁棒相
当于一根磁铁。如果用磁体的N极吸引铁棒，指出铁棒远离磁体N极一端的极
性，并说明理由。
3. 在下图中画出磁感线的方向，并标明磁体的N 极和S 极（小磁针涂红的一端表
示N极）。
（第3题图）
第3 章  电磁及其应用
101
4. 用粗缝衣针自制一枚简易的指南针：用一块磁性很强的条形磁体的一端沿同一
方向摩擦一枚粗缝衣针若干次，使缝衣针磁化。然后把这枚缝衣针穿过一个胶
囊，放入水中，多次轻拨缝衣针，如图所示。缝衣针停止运动后，指向哪个方
向？请说明理由。
（第4题图）
（第5题图）
5. 磁体在日常生活中有很多用处。如图所示的玻璃清洁器利用了什么原理，使玻
璃内外两块清洁器总是一起移动？你周围还有哪些地方用到了磁体，能举出几
个事例吗？
102
科学  八年级下册
一、直线电流的磁场
1820年，丹麦物理学家奥斯特在课堂上做实验时，偶然间发现了电流
的磁现象。下面让我们来模仿奥斯特所做的实验，研究电与磁的联系。
做磁共振检查时，医生会要求病人不能带金属类物品或
首饰。为什么有这样的规定？
第 2 节  电流的磁场
探索活动
1. 在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，如图3.2-1 所
示。当直导线通电时，能观察到什么现象？改变电流的方向，观察小磁针
的偏转方向是否改变。
2. 在有机玻璃板上穿一个孔，将一束直导线垂直穿过小孔，在玻璃
板上均匀地撒上铁屑。给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情
况，如图3.2-2所示。
图3.2-2  直线电流的磁场
图3.2-1  奥斯特实验
第3 章  电磁及其应用
103
通电导线和磁体一样，周围也存在磁场。电流产
生的磁场方向与电流方向有关，改变电流方向，磁场
的方向也随之改变。直线电流磁场的磁感线是一个个
以直导线为圆心的同心圆，距离直线电流越近，磁场
越强，反之越弱。
二、通电螺线管的磁场
电流能产生磁场，为什么手电筒在通电时连一枚大头针都吸引不起
来？原来是它产生的磁场太弱了。那么，有什么方法可以增强磁场呢？
探索活动
1. 如图3.2-4 所示，将导线绕成螺线管
后通电，观察是否能吸引大头针。
2. 在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，
再观察吸引大头针的现象。
3. 比较两次实验的结果，这说明了什么？
带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得
多，一般会增加近千倍。原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一个磁体。
通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯磁场的叠加，就产生了更强的磁
场。带有铁芯的通电螺线管叫作电磁铁。
科学拓展
软铁与硬铁
一般把含碳量较低的铁称为软铁，含碳量较高的铁称为硬铁。软铁
的硬度、刚性、抗拉强度和抗弯强度较低，韧性、延展性等较好；硬铁则
相反，硬铁淬火后硬度会大幅度提高。软铁被磁化后剩磁很小，而硬铁被
磁化后剩磁很大，相当于一块磁铁。铁钉是软铁，钢属于硬铁。钢磁化后
剩磁很大，可用于制造磁铁。
图3.2-3  通电直导线
周围的磁感线分布
I
图3.2-4  通电螺线管
104
科学  八年级下册
探索活动
1. 在穿过螺线管的有机玻璃板
上均匀地撒上铁屑。通电后轻敲玻璃
板，如图3.2-5所示，观察铁屑的分
布规律。
2. 在螺线管两端各放一枚小磁
针，探测螺线管的磁极。改变电流方
向，观察小磁针的指向是否变化，据
此判断螺线管磁极有无变化。
通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。改变电流方向，螺
线管的磁极会发生改变。
通电螺线管的磁极和电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则（也叫
安培定则）来判定。如图3.2-6 甲所示，用右手握螺线管，让四指弯向螺
线管中的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。右手螺
旋定则也可以用来判断直线电流的磁场方向，只是需让大拇指指向电流方
向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向，如图3.2-6乙所示。
图3.2-6  右手螺旋定则
电流
右手
乙
N
－
＋
S
I
I
S
甲
图3.2-5  通电螺线管的磁场
第3 章  电磁及其应用
105
探究实践
影响电磁铁磁性强弱的因素
目标
探究影响电磁铁磁性强弱的相关因素，并得出结论。
器材 
电磁铁，滑动变阻器，电源，开关，电流表，导线等。
过程
我们知道，螺线管中插入一根铁棒，就成为电磁铁。那么，电磁铁的
磁性强弱跟哪些因素有关呢？
影响电磁铁磁性强弱的因素：      
 
 
。
影响因素那么多，如何进行研究呢？采取的基本研究方法是什么？
1. 研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系。
（1）本研究中，让      、      、 
 
不变，改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如
何变化。
（2）根据实验要求设计的电路图如
图3.2-7所示。改变滑动变阻器的阻值，
判断电磁铁的磁性强弱变化。
记录实验现象：
2. 研究电磁铁磁性强弱与      的关系。
请按上面的研究方法分别进行设计与实验。对研究得出的结论进行
交流与讨论。若实验过程中遇到问题，咨询老师或查阅资料，最后得出科
学的解释。
3. 组间交流。
在班内对各组实验方案进行评价，设计优秀的方案在全班进行交流。
问题讨论
电磁铁磁性强弱与哪些因素有关？
图3.2-7  实验电路图
A
R
A
B
106
科学  八年级下册
通过探究，我们发现：通电螺线管的线圈匝数越多，电磁铁的磁性越
强；通过线圈的电流越强，电磁铁的磁性也越强。
三、电磁继电器
电磁铁产生的磁场很容易控制。我们可以用通断电流来控制电磁铁有
无磁性；可以切换电流方向来改变电磁铁的磁场方向和极性；可以调节电
流大小来控制电磁铁的磁场强弱。人们
利用电磁铁的这些特性设计和制造了
许多生活用品和生产装置。
电磁继电器是利用电磁铁来控制
工作电路的一种自动开关。使用电磁继
电器，可以实现用低电压和弱电流电路
的通断，来控制高电压和强电流电路的
通断。
低压
电源
低压
电源
高压电源
工作电路
工作电路
控制电路
控制电路
高压电源
红灯
红灯
绿灯
绿灯
B
C
D
A
甲
乙
D
A
B
C
图3.2-9  使用电磁继电器的控制电路
思考与讨论
图3.2-9是一种常见的使用电磁继电器的控制电路，图甲是控制电
路开关断开的状态，图乙是控制电路开关闭合的状态。请向同组同学说
明这个电路是如何控制电动机运行的，绿灯亮或红灯亮分别表示电动机
处于什么状态。
图3.2-8  各种电磁继电器
第3 章  电磁及其应用
107
电磁继电器的结构如图3.2-9所示，它由电磁铁A、衔铁B、弹簧C和
动触点D组成。当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A 
产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故
红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源开关断开时，电磁铁失
去了磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与
红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
实践活动
1. 观察电磁继电器。对照继电器
的说明书，认识继电器上的接线柱位
置，并思考说明书上写着的电流和电
压表示什么意思。
2. 把电磁继电器上的线圈与电
源、开关相连，组成控制电路。观察通
电和断电时电磁继电器的工作情况。
注意观察通电时哪两个触点相连，断电时哪两个触点相连。
3. 利用另外一个电源和小灯泡
组成工作电路，通过电磁继电器来
控制小灯泡的亮与灭。
4. 水位自动报警器是利用电磁
继电器工作的装置。按以下要求连
接图3.2-11所示的水位自动报警器
电路：当水位在安全位置以下时，
绿灯亮；当水位到达安全位置上限
时，红灯亮。
5. 如图3.2-12所示，电磁门锁
已广泛应用于日常生活。打开电磁
锁的门往往要用刷卡的方式。根据
你现有的知识，说明电磁门锁的工
作原理，并简要画出原理图。
图3.2-10  电磁继电器
图3.2-11  水位自动报警器
图3.2-12  电磁门锁
108
科学  八年级下册
思考与讨论
图3 . 2 - 13 所示为电铃的工作
原理图，B 为衔铁，与弹性片A 相
连，请根据电磁铁工作的原理，分
析电铃如何发出连续的铃声。
科学·技术·工程
磁悬浮列车
磁悬浮列车是利用“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原
理，通过轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而
悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间的摩擦。磁悬浮列车
运行时的阻力很小，因此运行速度很快。
四、信息的磁记录
我们知道铁棒和钢棒都能被磁体磁化。铁棒被磁化后，磁性很容易消
失，称为软磁材料。而钢棒被磁化后，磁性能够长久保持，称为硬磁材料。
硬磁材料除用来制成永磁体，也可以用来记录信息。磁记录就是利用硬磁
材料存储信息的技术。计算机上所用的机械硬盘、磁带式录音机所用的磁
带等都是利用硬磁材料来存储信息的。
图3.2-13  电铃的工作原理
A
B
图3.2-14  磁悬浮列车
第3 章  电磁及其应用
109
机械硬盘主要由磁记录盘片、读写磁头以及其他配件组成。盘片的表
面均匀地涂有一层极薄的由硬磁材料制成的小颗粒（磁粉），读写磁头实际
上就是一块电磁铁。
图3.2-15  机械硬盘
图3.2-16  磁盘上的信息记录
铜导线
读写磁头
盘片表面
在机械硬盘上存入数据的过程中，首先将声音、图像、数字等需要记
录的信息转变为大小和方向都变化的电流，电流通过读写磁头产生大小和
方向都变化的磁场，然后利用这个磁场使盘片上的小颗粒被不同程度地磁
化，于是有关磁性变化的信息就记录在盘片上。当需要读取机械磁盘上的
信息时，只要将记录信息的盘片通过读写磁头转变成大小和方向变化的电
流，再通过计算机等装置将变化的电流转变成声音、图像、数字等信息，
从而再现被记录的信息。
机械硬盘能够长久保存大量的信息。磁记录技术给人们的工作和生活
带来了很大方便。
科学阅读
电  话
电话机主要由送话器和受话器组成，它们之间用一对电话线相连。
送话器相当于话筒；受话器又叫听筒，相当于扬声器。人们对着送话器说
话时，送话器会把声音信号转化成强弱变化的话音电流，话音电流沿着
导线流入对方的受话器，受话器又把话音电流转化成声音。
110
科学  八年级下册
受话器里有一块电磁铁，当传入受话器的电
流流过电磁铁的线圈时，电磁铁能够吸引前面放
着的一块薄铁片。由于话音电流是变化的，电磁
铁对薄铁片的吸引力也随之发生变化，从而使薄
铁片振动规律与话音电流的变化一致，发出话音
电流对应的声音，这样就可以听到对方讲话。
随着科学技术的发展，电话的形态和功能也
越来越丰富，例如移动电话（手机）作为网络终
端，可以完成声音、视频、网页等信息的传输。
练习与应用
1. 画出通电螺线管周围的磁感线分布，并说明它的分布特征。
2. 判断如图所示的通电螺线管的磁极或电源极性，并说明理由。
（第2题图）
S
S
电磁铁
电信号
电信号振动膜
听筒
说话声波
薄金属片
图3.2-17  电话机的原理
图3.2-18  移动电话
第3 章  电磁及其应用
111
3. 探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图所示的电路进行实验，每次实验总
观察到电磁铁A吸引大头针的数目比B多。此实验验证了影响电磁铁磁性强弱
的哪一个因素？
A
B
（第3题图）
S
4. 如图所示，在通电螺线管周围有4枚小磁针，请标出线圈中的电流方向，并将
小磁针的N极一端涂黑。
（第4题图）
b
d
a
c
5. 我国的磁悬浮高速列车技术处于世界领先地位。通过网络或其他途径查阅有
关磁悬浮列车的资料，然后在班里进行交流。
112
科学  八年级下册
一、磁场对通电导体的作用
磁场对放入其中的磁体会产生磁力作用，那么，磁场对放入其中的通
电导体是否会产生磁力作用呢？
盛夏时节，人们感到炎热难耐时，电风扇会带给人们清
凉的风。电风扇是由电动机驱动风叶产生空气流动的，那么
风扇中的电动机为什么会转起来呢？
第3 节  电动机及其应用
探索活动
1. 如图3.3-1所示的装置中，把导体棒AB放在磁场中，当合上开关
使导体棒AB通电时，看到什么现象？
2. 改变通过导体棒AB中的电流方向，观察导体棒AB运动的方向。 
3. 保持导体棒AB中的电流方向不变，改变磁场的方向，观察导体棒
AB运动的方向。
图3.3-1  磁场对通电导体的作用
A
B
S
N
第3 章  电磁及其应用
113
实验发现，通电导体在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流方向
及磁场方向有关。当电流方向或磁场方向改变时，导体的受力方向也会 
改变。
思考与讨论
如果同时改变电流方向和磁场方向，那么通电导体的受力方向是否
改变？
探索活动
1. 如图3.3-2，将矩形线圈放入磁场中图甲所示的位置，给矩形线
圈通电，观察矩形线圈能否转动。
2. 让矩形线圈处于图乙中的位置，给矩形线圈通电，观察矩形线圈
的转动情况。
如图3.3-2所示，当矩形线圈静止在图甲位置时，给线圈通电，线圈
不发生转动。这是由于线圈ab边和cd边受到的力的大小相等、方向相反，
即线圈受力平衡。这个位置是线圈的平衡位置。
当矩形线圈静止在图乙位置时，给线圈通电，线圈受到不平衡力的作
用，沿顺时针方向转动。但线圈转过平衡位置后，线圈受到阻碍它沿顺时
针方向转动的力的作用，使它不能继续转动下去，而是返回到平衡位置。
图3.3-2  磁体对通电线圈的作用
b
甲
乙
d
c
a
S
d
c
a
b
S
电源
电源
＋－
＋－
114
科学  八年级下册
二、电动机
电动机（motor）是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的，它能
把电能转化为机械能。电动机为什么能持续转动呢？
图3.3-2甲、乙中所示的通电线圈在磁场中不能连续地转动。如果我
们设法在线圈因惯性转过平衡位置时，立即改变电流的方向，从而改变线
圈的受力方向，使线圈仍然受到使其沿顺时针方向转动的力的作用，这样
就可以使线圈继续转动下去。安装一个由两个铜质半环组成的“换向器”
就可以解决这个问题。直流电动机的主要结构就来源于这样的设想。图
3.3-3为直流电动机工作原理图，转动部分（图中是线圈）叫转子，固定部
分（图中是磁体）叫定子。A、B是电刷，与电源相连，当线圈转动时，两个
电刷交替着与半环E、F相连，使通过线圈的电流方向发生变化，实现电动
机的转子持续转动。如图3.3-4所示，实际的直流电动机内部有多个线圈，
每个线圈都接在一对换向器上，以保证每个线圈都朝同一方向转动。
图3.3-4  实际的直流电动机的转子
线圈
换向器
A
F
E
B
＋
－
图3.3-3  直流电动机的工作原理
N
S
日常生活中由于电网供电是交流电，所以家庭使用的电风扇、洗衣机
等电器中的电动机是交流电动机。交流电动机也是依靠通电导体在磁场中
所受的力来运转的。
第3 章  电磁及其应用
115
探究实践
装配直流电动机模型
目标
练习安装直流电动机的模型，提高动手操作能力。 
器材
直流电动机模型，电池，滑动变阻器，开关，导线等。
过程
1. 按图3.3-5所示，把直流电动机模型的各个部件安装成整机。安
装时要注意：轴与轴之间的摩擦要尽量小；电刷和换向器的接触松紧度
要适当。 
2. 把直流电动机的模型接入电路，其电路图如图3.3-6所示。在闭
合开关前，先弄清电流从哪一个电刷流入电动机线圈。闭合开关，观察电
动机线圈的转动方向，把结果记录在表3.3-1中。
3. 把电源的两极对调，按步骤2重复一次，观察电动机的转动方向
是否改变，把结果记录在表3.3-1中。
4. 再把两个磁极位置对调一下，重复实验一次，观察电动机的转动方
向是否改变，把观察结果记录在表3.3-1中。
5. 在步骤2的基础上，只把两个磁极对调一下，重复实验，把观察结
果记录在表3.3-1中。
图3.3-5  直流电动机模型
A
B
图3.3-6  电路图
R
S
M
116
科学  八年级下册
6. 利用滑动变阻器改变通过线圈的电流大小，观察转子转动的快
慢，把观察结果记录在表3.3-2中。
问题讨论
在装配电动机模型时，有没有发生故障？如何排除故障？
三、电动机的应用
电动机被称为现代工业之母，它构造简单、控制方便、效率高、无污
染，在交通运输、家用电器、国防设备等现代生产生活中有广泛应用，人
类社会的发展离不开电动机。汽车、洗衣机、人造地球卫星等都装有各种
功能的电动机。
表3.3-1  电流、磁极和线圈转动方向
实验
序号
电流方向
磁极位置
线圈转动方向（顺时针或逆时针）
1
从A 流入，从B 流出
左N、右S
2
3
4
表3.3-2  电流大小和线圈转速
实验
序号
变阻器滑片的滑动方向
电流大小的变化
线圈转速的变化
1
向左
2
向右
第3 章  电磁及其应用
117
实践活动
观察你家里使用的电器，分析判断有哪些电器、哪些部位使用了电
动机，并指出电动机的功能。
科学阅读
电动机的应用
1.交通运输领域。在高级汽车中，为了控制燃料和改善乘车舒适感
以及显示装置状态的需要，要使用40～50台电动机，而豪华轿车上的电
动机可达80多台。汽车电气设备配套电动机主要为永磁直流电动机、永
磁步进电动机、无刷直流电动机等。
2.家用电器领域。现代生活中电动机使用较普遍，如微波炉、自动窗
帘、自动开窗、自动按摩椅、厨房内各种装置等。随着生活水平和制造业
水平的提高，电动机的使用范围将会越来越广。电唱机、录音机、电脑以
及高级智能玩具和娱乐健身设备等都有配套电动机。摄像机、数码照相
机等电子消费品所配电动机属精密型，制造加工难度大，尤其是进入数
字化后，对电动机提出了更新、更高的要求。
3.国防领域。军用特种电动机及组件产品门类繁多，规格各异，有近
万个品种，其基本功能有：机械位置传感与指示，信号变换与计算，运动
速度检测与反馈，运动装置驱动与定位，速度、加速位置精确伺服控制，
表3.3-3  电器中的电动机
编号
电器名称
电动机安装部位
电动机的功能
1
2
3
4
118
科学  八年级下册
计时标准及小功率电源等。
4.特殊用途领域。一些特殊领域应用的各种飞行器、探测器、自动化
装备、医疗设备、机器人等使用的电动机多为特种电动机或新型电动机。
练习与应用
1. 通电导体在磁场中会受到磁力作用，所受磁力的方向与哪些因素有关？
2. 直流电动机主要由哪几部分构成？直流电动机中的换向器起什么作用？ 
3. 安装好直流电动机模型，通电后电动机没有转动，分析出现这种情况的主要 
原因。
4. 举例说明日常生活和工农业生产中哪些地方用到电动机，哪些是直流电动机，
哪些是交流电动机。
5. 设计一个电路，使电动机在一定的操作下既能正转，也能反转。
第3 章  电磁及其应用
119
一、电磁感应现象
自从奥斯特发现了“电”能生“磁”后，许多科学家开始探索磁能否
产生电。英国物理学家法拉第敏锐地觉察到：磁与电之间也应该有类似的
“感应”。为此，他进行了长达10年的艰辛探索，终于在 1831年发现了磁
生电的条件和规律，实现了利用磁场获得电流的愿望。法拉第的这个重大
发现，带来了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元。
那么，如何通过“在磁场中运动的导体”和“运动的磁体”来产生电？
探究实践
利用磁场产生电流的条件
目标
探究导体在磁场中产生电流的条件和电流方向的变化规律。
器材
蹄形磁体，线圈，灵敏电流表，导线等。
过程
如图3.4-1所示，将线圈的一侧放入蹄形磁体的磁场中，线圈、开关
和灵敏电流表串联成一个闭合回路，电流表用来检测电路中是否有电流。
草原、戈壁滩、海边、山岗，越来越多的地方安装了
风力发电机。为什么风力驱动叶片能使风机发电？发电
的原理是什么？
第4 节  电磁感应
120
科学  八年级下册
1. 线圈在磁场中静止。
（1）闭合开关，观察电流表指针是否偏转。
（2）换用磁性更强的蹄形磁体，闭合开关，观察电流表指针是否偏转。
（3）换用匝数更多的线圈，闭合开关，观察电流表指针是否偏转。
2. 线圈在磁场中运动。
（1）闭合开关，让导线在磁场中做水平（即垂直于磁场方向）向左和
向右运动，观察电流表指针是否偏转。
（2）闭合开关，让导线在磁场中做垂直（即平行于磁场方向）向上和
向下运动，观察电流表指针是否偏转。
（3）闭合开关，让导线在磁场中斜向上和向下运动，观察电流表指针
是否偏转。
3. 线圈静止而磁体运动。
（1）闭合开关，让磁体做水平向左和向右运动，观察电流表指针是否
偏转。
（2）闭合开关，让磁体做垂直向上和向下运动，观察电流表指针是否
偏转。
（3）闭合开关，让磁体斜向上和向下运动，观察电流表指针是否偏转。
4. 设计数据表格，并记录实验结果。
图3.4-1  磁场中运动的导体
第3 章  电磁及其应用
121
5. 分析与论证。
从该实验中归纳出在什么情况下能够产生电流，产生的电流方向与
哪些因素有关。
6. 实验结论。
通过这个实验，能得出什么结论？
问题讨论
实验中电流表指针偏转的幅度与哪些因素有关？
实验表明，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，
导体中就会产生电流，这种现象叫作电磁感应（electromagnetic induction），
产生的电流叫感应电流（induced current）。
感应电流的方向跟导体的运动方向和磁场方向有关。改变导体的运动
方向或磁场的方向，感应电流的方向会发生相应的改变。
如果电路不闭合，当导体做切割磁感线运动时，导体中不会产生感应
电流，但在导体两端会有感应电压。
电磁感应现象中，移动导体切割磁感线时消耗了机械能，在闭合电路
中产生了电能，这就实现了机械能向电能的转化。
思考与讨论
如何用实验方法研究感应电流的大小与导体切割磁感线的速度及磁
场强度之间的关系？
实践活动
如图所示，把一根大约 10 m长的软
电线的两端连接到一个灵敏电流表的两
个接线柱上，形成闭合电路。两个同学摇
动电线，并不断变化站立方向，电流表指
针怎样变化？当两个同学沿哪个方向站
立，摇动电线时，产生的电流比较大？
图3.4-2  摇动电线发电活动
122
科学  八年级下册
电磁炉
电磁炉又称电磁灶，其原理是电磁感应现象。电磁炉中有高频交变
电流，当高频交变电流通过电磁炉内的励磁线圈时，线圈会产生方向不
断改变的高频交变磁场，这个磁场可穿过陶瓷灶台面；处于高频交变磁
场中的导体（铁锅）内部就会产生方向不断变化的高频涡旋电流，涡旋电
流的热效应使导体快速升温，从而使铁锅加热。
科学·技术·社会·环境
二、发电机
发电机是根据电磁感应原理制成的，是一种把机械能转化为电能的 
装置。
探索活动
把手摇发电机与电流表连接起来，
如图3.4-3 所示。转动手摇发电机的线
圈，观察电流表的指针怎么变化，说明
发电机产生的电流方向是怎么变化的。
手摇发电机发出的是一种大小和方向都发生周期性变化的电流，这种
电流叫交流电（alternating current）。交流电与由电池产生的电流不同，后
者的电流方向是不变的，叫直流电（direct current）。国家电网以交流电供
电，我国交流电的周期是0.02 s，频率为50 Hz。
图3.4-3  手摇发电机
第3 章  电磁及其应用
123
图3.4-4  交流发电机的原理
F
B
E
A
图3.4-4 展示了交流发电机的工作原理。交流发电机主要由转子（线
圈）和定子（磁体）组成，利用铜环（E、F）和电刷（A、B）把线圈产生的电
输送给用电器。当转子（线圈）转动时，线圈的ab 边与cd 边切割磁感线而
产生感应电流。实际使用的大型交流发电机，一般采用线圈不动、磁极旋
转的方式来发电，如图3.4-5所示。为了得到较强的磁场，还要用电磁铁
代替永磁体。
图3.4-6  旋转电动机的线圈就可以产生电
图3.4-5  大型交流发电机组
发电机与电动机的结构本质上是一样的，因此，理论上电动机也可用
来做发电机，如图3.4-6所示。
124
科学  八年级下册
思考与讨论
交流电与直流电有什么不同？通过查阅资料，了解为什么我们平时
用得最多的是交流电而不是直流电。
奥斯特发现电可以产生磁，法拉第发现磁又可以产生电。英国物理学
家麦克斯韦（J. C. Maxwell）于1865年提出了电磁场理论，并预言了电磁波
的存在。1887年，德国物理学家赫兹（H. R. Hertz）用实验证实了电磁波的
存在。我们现在知道，无线电波、微波、红外线、紫外线和X射线等都是电
磁波。
科学阅读
法拉第
法拉第（Michael Faraday，1791—1867），
英国物理学家、化学家。法拉第生于铁匠家
庭，家境贫寒，没有受过正规的学校教育。少
年时代，他在伦敦一家装订厂当帮工，使他有机
会阅读大量的科技图书。他用自己微薄的工资
购买了一些实验仪器来验证书本上的知识。 
法拉第因勤奋与好学得到了著名科学家戴维的
赏识。1813年，他成为戴维的助手。从此，法拉
第开始了他终生的科学研究工作。
法拉第对科学贡献巨大。他发现了使气体
变成液体的加压液化法；发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台发电
机；提出了电与磁相互联系的观点，奠定了电磁理论的基础；发现了电解定
律，建立了电与化学的联系；证明了摩擦电、温差电、伽伐尼电、伏打电和
感应电的本质是相同的……
法拉第把一生献给了科学事业。生活在电气化时代的我们，应该永
远缅怀法拉第。
图3.4-7  法拉第
第3 章  电磁及其应用
125
电与磁的发展历程
电与磁是人类探索自然的一个重要方面，人类对电与磁现象的认识
促进了科学技术的快速进步，改变了人们的生活方式和世界的面貌。
科学·技术·社会·环境
图3.4-8  电与磁的发展历程
公元前6 世纪，人
们发现了磁现象。在古代
中国和古希腊，都有关于
磁现象的记载。
公元前3 世纪，我
国就有司南（指南针）的
记载。我国也是最早把指
南针用于航海的国家。
1600 年，英国医生
吉尔伯特发表《论磁》，
建立了磁学，并指出地球
是一个巨大磁体。
20 世纪50 年代以
后，晶体管和集成电路的
制造，实现了电子器材小
型化，使人类进入了信息
化时代。
20 世纪50 年代，磁
记录信息技术出现。目前，
磁存储是信息存储的重要
方式。
20 世纪80 年代，磁
共振技术出现并应用于医
学诊断。21 世纪初，磁悬
浮列车进入商业化运行。
1820 年，奥斯特发
现了电流的磁效应——电
流能够产生磁场，揭开了
电与磁之间的相互联系。
1831 年，法拉第发
现了电磁感应现象。基于
电磁学原理，发明了电动
机和发电机，开启了电气
时代。
1866 年，西门子（E. W. 
von Siemens）发明了自激式
发电机，使人类获得了廉价
电能。
1873 年，英国物理
学家麦克斯韦完成《电磁
通论》，建立了统一的电磁
场理论，预言了电磁波的存
在，揭示了电、磁、光现象
在本质上的统一性。
1887 年，德国物理
学家赫兹用实验证实了
电磁波的存在。1888 年，
赫兹用实验证实了电磁
波和光波的同一性。
1901 年，意大利工
程师马可尼（G. Marconi）
成功实现了跨越大西洋
的无线电通信。20 世纪，
无线电广播、电视、卫
星通信等新技术得到了迅
速的发展。
司南
自激式发电机
集成电路
126
科学  八年级下册
练习与应用
1. 发电机的主要结构是怎样的？它的电能从哪里来，又到哪里去？
2. 我国供生产和生活用的交变电流，频率是多少？电流方向在每秒内变化多 
少次？
3. 观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光，两者有什么区别？
4. 如图所示是某同学用微型电扇研究“电磁转换”的实验。
（第4题图）
甲
乙
 （1） 该同学将微型电扇的插头接入家庭电路，电扇旋转，如图甲所示，微型电
扇转动的工作原理是什么？工作过程中，电扇将电能主要转化为什么形式
的能？
 （2） 该同学在微型电扇的插头处接入一只小灯泡，用手旋转叶片，发现小灯泡
发光，如图乙所示，此时微型电扇如同一台什么装置？其工作原理又是 
什么？
5. 很多需要用电的地方是用小型发电机供电的，你能举出一些事例吗？说说这些
事例中分别是由什么能转化成电能的。
第3 章  电磁及其应用
127
一、家庭电路
每个家庭都有许多电灯和其他家用电器，这些用电器的电路是如何分
布的？家庭电路又是由哪些元件组成的？
家门口有电能表，进入门内有开关箱，家里有各种
电器、插座等用电器材。我们家里的电路是怎么布局
的？是怎样保障家庭用电安全的？
第5 节  家庭用电
探索活动
图3.5-1是某家庭的电路，图3.5-2是它的电路图。
1. 进户线的电压是       V。
2. 电能表上有几根导线与其连接？如何连接？（注：电能表一般安
装在户外或者楼道里）
3. 家用电器所用的插座与电灯之间是并联还是串联？这样连接有什
么好处？
图3.5-1  某家庭的电路
128
科学  八年级下册
家庭电路所用的电能是通过电网从发电厂输送过来的。输电线先接到
电能表、断路器上，然后连接到室内的电灯、插座上。电能表用来测量电
路消耗的电能。
家庭电路中的进户线一般有两根，一根叫作相线（俗称火线），另一根
叫作中性线（俗称零线）。相线和中性线之间的电压正常值为 220V。可用
测电笔辨别相线和中性线。图3.5-3为测电笔的结构示意图。
B.错误方法：手未触金属笔卡，
笔尖金属体触相线时氖管不会
发光。
A.正确方法：手触金属笔卡；笔尖
金属体触相线时氖管发光，触中性
线时氖管不发光。
图3.5-4  测电笔的使用
使用时手指不能碰
到笔尖金属体。
图3.5-3  测电笔的结构
电
阻
氖
管
笔尖金属体
金属笔卡
图3.5-2  家庭电路图
进
户
线
中
性
线
相
线
断
路
器
电能表
第3 章  电磁及其应用
129
科学阅读
二、熔断器和断路器
当电路出现短路或同时接入过多的用电
器时，会使得电路电流过大，电线过热，有引
发火灾的危险，如图3.5-5所示，因此电路中
必须装有安全保护装置。电路中常见的保护
装置有熔断器和断路器。
现在常见的熔断器主要是封闭管式熔断
器，安装在电器设备上，如图3.5-6所示。它的保险丝被封闭在玻璃管内。
当电路中电流过大时，保险丝会自动熔断。保险丝熔断后，须排除故障并
更换新保险丝，电路才可工作。
保险丝熔断后须连同
玻璃管整个更换。
图3.5-6  封闭管式熔断器
表3.5-1  部分国家市电电压和频率
国家
电压/V
频率/Hz
中国、法国、德国、意大利、奥地利、
西班牙、希腊、荷兰、泰国
220
50
美国、加拿大
120
60
英国、澳大利亚
240
50
俄罗斯、瑞典
120，127，220
50
韩国
220
60
挪威、新西兰、新加坡
230
50
图3.5-5  满是插头的接线板
130
科学  八年级下册
保险丝一般由熔点较低的金属合金制成，有各种不同的规格，通常标
有额定电流（表示保险丝所能承受的最大电流）。当电流超过保险丝的额定
电流时，保险丝会因过热而熔断，从而切断电路。在一般电路里，导线和用
电器都有规定的额定电流，超过额定电流，会因为长时间发热而使导线或
用电器损坏，严重时会烧毁导线或用电器而引起火灾。安装保险丝可避免
此类事故的发生。选用保险丝时，应使保险丝的额定电流等于或稍大于电
路中正常工作时的电流。
思考与讨论
如果选用的保险丝额定电流太大或太小，会造成怎样的结果？
更换保险丝是比较麻烦的事。现在，家庭中常用断路器（如图3.5-7）
来替代闸刀开关和熔断器。断路器一般连接在相线上。断路器上标有额定
电流，当流过断路器的电流超过额定电流时，断路器会自动断开，切断电
路，从而起到保护电路的作用。
当电路被熔断器或断路器切断后，不要急于更换保险丝或使断路器复
位，而应先找出发生电路故障的原因，排除故障后再接通电路。断路器能
手动切断电路，也能手动复位。断路器因使用方便、安全而得到普及。
图3.5-8  安装在电路里的几个断路器
图3.5-7  断路器
第3 章  电磁及其应用
131
实践活动
图3 . 5 - 9 是一种断路器的工作原理图，你能否向同桌介绍其工作 
原理？
三、插座
家用电器是通过将插头插入插座而接入家庭电路中的。插座一般有两
孔式和三孔式之分。
两孔式插座的一个孔连接在家庭电路的相线上，另一个孔连接在中性
线上。使用两脚电源插头的用电器，只要把两脚插头插入插孔，用电器就
接入电路，可以工作了。
图3.5-10  固定式插座和移动式插座
图3.5-11  三孔式插座和三脚插头
接地保护孔
相线插孔
中性线插孔
如图3.5-11所示，三孔式插座除了相线插孔和中性线插孔以外，还有
一个中间插孔，在房屋电路布线时已经将这个插孔与大地相连，因此称为
接地保护孔。使用三脚插头的用电器，外壳接在插头的中间脚上，当把三
脚插头插入三孔式插座时，用电器的外壳就与大地相连了。
为了保证人身安全，洗衣机、电冰箱、电饭锅等电器都用三脚插头，
图3.5-9  断路器的工作原理
触点闭合
有电流
弹簧
双层金属片
簧锁装置
正常情况
双层金属片被过大电流过度加热
触点断开
没有电流
132
科学  八年级下册
使它们的外壳能够接地。万一用电器相线的绝缘层被破坏，相线与用电器
的金属外壳接触，金属外壳上就有220V的电压，如果这个用电器没有接地
保护线，当人触及此用电器时，电流就会通过
人体进入大地，发生触电事故，如图3.5-12 
所示。
当相线与用电器的金属外壳接触，而
外壳接地时，电流会直接经接地保护线进
入大地。此时，家庭电路中的断路器因电
流过大会自动断开，从而切断电路。因此，
接地保护线是用电器的安全线。
四、触电事故
电给人类的生活带来了极大的方便，然而使用不当时，也会给人们带
来危害，如引起触电、损坏电器设备和引发火灾等事故。所以，要学好安
全用电知识，让电更好地为我们服务。
触电是指通过人体的电流达到一定值时对人体造成的伤害事故。表
3.5-2列举了通过人体的一些电流大小和相应的人体反应。
表3.5-2  电流大小与相应的人体反应
电流/mA
人体的反应
0.1～0.2
对人体无害，可用于电疗治病
1
有麻的感觉
10
有较强烈的麻、痛的感觉，但可以挣脱
30
感到剧烈疼痛，神经麻木，呼吸困难，有生命危险
100
短时间内心跳停止
通过人体的电流越大，人从触电到死亡的时间越短。
人体是导体。不同的人，人体的电阻是不同的，所以不同的人产生触
电感觉的电压是不同的。一般情况下，36V 以下的电压才是安全的。但在
潮湿环境中，安全电压应在24V甚至12V以下。
家庭电路的电压是220V，动力电路的电压是 380V。它们虽然是低压
图3.5-12  无接地保护线时，带电
的金属外壳会使人触电
第3 章  电磁及其应用
133
电，但已远远超过了安全电压，所以稍有不慎，就会酿成触电事故。
在图3 . 5 - 13 中，站在地面上的人，一只手接触相线，使相线、人
体、大地和供电设备构成闭合电路，电流会流过人体，发生触电事故。在 
图3.5-14中，人的一只手接触相线，另一只手接触中性线，使相线、人体、
中性线和供电设备构成闭合电路，电流会流过人体，发生触电事故。
图3.5-13  人站在地上手触相线时触电
图3.5-14  人同时接触两根电线时触电
高压设备或高压线的电压常达几十千伏甚至几百千伏，即使不接触也
会有危险。高压带电体会在周围形成很强的电场，当人体靠近时，容易产
生电弧触电。如果高压线掉落在地上，当人经过这个区域时，两脚之间会
存在相当高的电压，称为跨步电压。这时电流从一条腿流进，另外一条腿
流出，从而发生触电事故。
图3.5-15  高压电弧触电      图3.5-16  高压跨步触电
134
科学  八年级下册
发生触电事故时，强大的电流通过人体可能使心跳、呼吸停止。因此，
如果发生了触电事故，救援者要立即切断电源或者设法将触电者与带电设
备脱离，如图3.5-17所示。必要的话，必须立即对触电者进行人工呼吸，
同时尽快通知医务人员进行抢救。触电者未脱离电源前，救护人员不得直
接用手触及伤员，否则也有触电的危险。
图3.5-17  触电的急救
绝缘棒
五、安全用电常识
为了防止触电事故的发生，我们必须懂得并遵守安全用电的原则：不
接触低压带电体（安全电压的带电体除外），不靠近高压带电体。
• 将插头插入插座时，手不要接触金属插脚。
• 不要用湿的手触摸电器、插座和开关。
• 电线的绝缘层老化或破损，要及时更换。
• 不要在高压线旁钓鱼或放风筝。
• 不要使插座超负荷。
• 避免在浴室中使用电器。
• 导线旁不要放发热物体。
• 不要同时使用多个大功率用电器。
图3.5-18  安全用电
不要用湿的手触摸开关
不要在高压线旁放风筝
不要使插座超负荷
第3 章  电磁及其应用
135
思考与讨论
除了上面的安全用电知识外，日常用电时我们还需要注意哪些 
方面？
科学拓展
注意防雷
除了确保家庭用电安全，日常生活中还要注意防雷。
雷电是大气中一种剧烈的放电现象。如果雷电通过人体，会立即致
人死亡；如果通过树木、建筑物，巨大的热量和空气的振动都会使它们受
到严重的破坏。
防雷的原理是为雷电提供一条低电阻的通道，或避免将自己连入闪
电的通路中。高大建筑的顶端都有针状的金属物，通过很粗的金属线与
大地相连，可以防雷，叫作避雷针，如图3.5-19所示。高压输电线最上
面的两条导线也是用来防雷的避雷线，如图3.5-20所示。
雷雨天气，人在开阔的地面行走时，不要举着雨伞或肩扛长的金属
物，最好找一个低洼处，双脚并拢蹲下，尽可能降低高度。在山区遇到雷
雨时，最好进山洞避雨，但不要触及洞壁，同时双脚并拢，避免跨步电压
之害。在山区旅游时，若遇雷雨，躲入汽车车厢内最安全，但进入车厢时
不要接触汽车的金属部分。
图3.5-19  避雷针
图3.5-20  避雷线
136
科学  八年级下册
练习与应用
1. 请叙述家庭电路的主要组成部分。你家里的空气开关（一种断路器）安装在其
中的哪个部位？为什么要这么安装？
2. 家庭电路中电灯的开关要接在灯泡和相线之间，而不接在灯泡与中性线之间，
这样做的主要原因是什么？
3. 根据教科书提供的数据，估算正确使用测电笔测量家庭电路相线时流过人体的
电流。
4. 用笔画线表示导线，将下图中的电灯、开关、插座接入家庭电路中。
（第4题图）
相线
中性线
接地保护线
5. 用三脚插头连接三孔式插座供电的用电器，要比用两脚插头连接两孔式插座供
电的用电器安全，请分析原因。
6. 某同学刚把台灯的插头插入插座，家里原先正常发光的电灯全部熄灭，其他用
电器也停止工作，且保险丝熔断。发生这一现象的原因可能有哪些？
7. 如图所示，A、B两只小鸟停在裸露的电线上。回答下列问题：
快飞，你会触电的！  你怎么不怕？
（第7题图）
 （1）为什么小鸟B有触电的危险？
 （2）为什么小鸟A没有触电的危险？
8. 写一篇简短的说明文，向父母介绍家庭用电应注意的安全事项。
第3 章  电磁及其应用
137
学习整理
第3 章　电磁及其应用
地球是一
个球体。指
南针N 极
指向的是
地理位置
的　  极；
地理位置
南极附近
是地磁场的 
 
 极。
磁化：没有磁性
的物体得到磁性
的过程。
用磁感线可表示磁场。磁感 
线的方向表示　 
 
　　　　　方向；磁感线
的疏密程度表示　　　　 。
直线电流磁场的特点： 
①　  　  　  　  　  　    
②　  　  　  　  　  　    
改变电流方向，磁场方向 
。 
增强磁场的方法是　  　   。
磁体
磁场
电磁铁
电流
用右手螺旋
定则判定电
流方向和磁
场方向
通电螺线管的磁场分布与  　 　  
相似。增强通电螺线管磁场的方法： 
①　  　  　           
 
②　  　  　  　 
 
③　  　  　  　       　   
用右手：四指环绕
方向为电流方向，
大拇指所指方向为
电磁铁N 极方向。
电磁铁磁性控制方法： 
1. 磁性有无的控制 

 
2. 磁性强弱的控制 

 
3. 磁场方向的控制 

电磁铁是带　　　
 
的通电螺线管。
优点：自动实现
低电压、弱电流
来控制         
 。
磁悬浮列车的原
理是       
。
温度报警器
水位自动报警器
N
－
＋
S
I
S
高压电源
红灯
绿灯
D
A
B
C
原理：控制电路开关接通，
衔铁吸下，绿灯亮。控制电
路开关断开，C 弹簧拉动衔
铁D 与上触点接触，红灯亮。
I
用右手：如
图，大拇指
方向为电流
方向，四指
环绕方向为
磁场方向。
应用
电流的磁场
电磁铁及其应用
I
低压电源
电磁继电器：利用电磁铁来控制工作
电路的一种      。
其他应用
利用电流的通断控制电磁力
信息的磁记录：机械硬盘、磁带式录音
机所用的磁带等
138
科学  八年级下册
电动机
发电机
家庭
用电
发电机及家庭用电
电动机及其应用
原理： 
电磁感应
能的
转化
应用
原理
构造
能的转化
构造
交流发电机的基本构
造有    和    。
闭合电路的一部分导体在磁场中 
做     ，电路中就产生感应
电流。它的方向与   
  和 
    
 有关；它的大小与 
    和    有关。
发电机工作时将 
    
能转化 
为    能。
家庭电 
路的基 
本组成
触电事故、低压触电、高压触电
安全用电的原则：  
 
  
电能表：测量消耗的电能。
断路器：当电路出现短路或
同时接入过多的用电器时，
有可能引发火灾。此时断路
器会自动切断电路，确保 
安全。
用电器：消耗电能。
通电导体在磁场中受力运
动，运动方向与  
    
和         有关。
通电线圈在磁场中受力转动。线圈处
于平衡位置的是图     。要使
线圈能够持续转动，在线圈经过平衡
位置时要改变        。
电动机的基本构造除
了换向器外，还有   
   和      。
电动机工作时将 
     能转化
为     能。
b
甲
乙
d
c
a
S
N
N
d
c
a
b
S
电源
电源
+ -
+ -
b
c
d
a
B
A
E
F
N
S
A
B
S
N
可给家用电器提供
动力。
电动机被称为现代工
业之母，在现代生产、
生活中广泛应用。
第3 章  电磁及其应用
139
学习评价
一、概念理解
1. 如图是铁皮自动分开装置。将强磁铁靠近一叠铁皮，被磁化后的铁皮会自动分
开。铁皮分开的原因是（　　）。
 
A. 同名磁极相互排斥
 
B. 异名磁极相互吸引
 
C. 同名磁极相互吸引
 
D. 异名磁极相互排斥
2. 如图所示，闭合开关，先将导体ab水平用力向右移动，导体cd也随之运动起
来。下列说法正确的是（　　）。
 
A.甲装置产生的现象的应用是电动机
 
B.乙装置的原理是电磁感应现象
 
C.乙装置把机械能转化为电能
 
D.甲装置把机械能转化为电能
3. 下列做法符合安全用电要求的是（　　）。
 
A.只要低于36V的电压，人体都可接触
 
B.三脚插头较长的那只脚无用，可以去掉
 
C.用湿布擦台灯前，将其插头从插座中拔出
 
D.发现有人触电时，可直接用手去拉触电者
二、迁移应用 
4. 电梯是高层建筑的重要配套设备，给人们出行带来极大方便。为提高电梯使用
时的安全性，它一旦超载，就会自动报警。请你观察电梯报警原理示意图，并
简单解释它报警的原理。
（第4题图）
电梯
红灯
低压电源
高压电源
（第1题图）
铁皮
强磁铁
N S
（第2题图）
甲
乙
b
d
c
a
140
科学  八年级下册
三、探究实践 
5. 如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方
并与小磁针平行，接通电路后观察到小磁针发生偏
转。造成小磁针偏转的原因是什么呢？
 （1） 某同学看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作
用，写出判断的依据。
 （2） 某同学认为小磁针发生偏转是由于通电后导线产生的热量使空气对流引起
的。请设计实验方案来证明这个观点是否正确。
四、学习反思
※本章哪些内容我学得很好？我用什么方法学习的？
※本章哪些内容我学得有困难？具体是什么困难？
※我将采取什么措施来改进学习？
（第5题图）
第3 章  电磁及其应用
141
人体由运动系统、消化系统、循环系统、呼吸系统、泌尿系统等八大系
统组成。每个系统由多个在功能上有密切联系且能够完成共同生理功能的器
官组成，这些系统相互联系、相互影响，共同完成人体的各项生命活动。
那么人体的系统到底有哪些奥秘呢？通过本章的学习，你不仅可以找到
答案，而且还将学会科学健康地生活。
第4 章
人体的系统
一、骨的结构和成分
人体的运动系统是由骨、骨连结和骨骼肌组成的。人体运动时，骨骼肌
在神经系统的支配下，通过收缩和舒张，牵引所附着的骨，绕着骨连结活动，
使人体产生各种动作。
骨是一种器官。人体的骨有长骨、短骨、扁骨、不规则骨等，虽然它们
的形态、大小各不相同，但结构基本相同。
探索活动
1. 取一块新鲜的猪（或羊）长骨，
用锯子把它纵向锯开，放入解剖盘里。
2. 用解剖刀剥离骨表面局部的一
层膜，观察膜上分布的血管。
3. 对照图4.1-1，观察长骨纵剖
面上的骨松质和骨密质，并对比它们
的结构。
4. 观察骨髓分布的部位、颜色，
并用解剖刀除去长骨中央部分的骨髓，
观察骨髓腔。
关节软骨
骨髓腔
骨髓
骨膜
骨干
软
骨
层
骨
松
质
骨
密
质
血
管
图4.1-1  长骨的结构
篮球场上，我们能够灵活地运球、投篮；舞蹈房里，我
们能够展现健美的舞姿。人体能够做各种动作，进行各种
运动。那么这些运动或动作是如何完成的呢？
第 1 节  运动与保健
第4 章  人体的系统
143
类似于猪的长骨结构，人的长骨由骨膜、骨质、骨髓等部分构成。长
骨表面的骨膜内有丰富的血管和神经，血管为骨组织提供营养物质。骨质
有骨松质和骨密质两种。骨松质结构疏松，呈蜂窝状，主要分布在长骨的
两端；骨密质大部分集中在长骨的骨干，致密坚硬。骨髓分布在骨髓腔和
骨松质的空隙内，红色的骨髓具有造血功能。
科学拓展
人为什么能长高
幼年时，骨端和骨干之间有软骨层，软骨层的细胞不断分裂、生长，
形成新的骨组织，使骨增长；同时，骨膜内层的成骨细胞也能不断地分
裂、生长，产生新的骨组织，使骨表面增厚，骨加粗。成年后，骨就不再
增长了。
骨是由柔韧的有机物和脆硬的无机物组成的。骨中这些成分的含量是
随着人年龄变化而变化的。随着骨成分的变化，骨表现出的物理特性相应
地有所不同，如表4.1-1所示。
表4.1-1  骨的成分及物理特性
人的生长时期
骨成分的含量
骨的物理特性
无机物
有机物
儿童、少年时期
不到2
3
超过1
3
硬度小，柔软，易变形
成年期
约为2
3
约为1
3
既坚固，又有弹性
老年期
超过2
3
不到1
3
硬而脆，弹性小，易骨折
实践活动
取鱼的肋骨，用酒精灯灼烧，是否闻到烧焦羽毛的气味？若有闻到，
则可验证骨中含有蛋白质等有机物。
科学  八年级下册
144
科学阅读
骨质疏松症
人体骨骼中贮存了人体99%的钙。骨骼是活的组织，身体会不停地制造
新的骨组织，而旧的骨组织会被分解及取代。少年儿童的骨骼生成多于破
坏，钙质会不停地积累在骨骼中。30岁以后，制造骨组织的速度开始相对减
慢，导致骨质慢慢流失。如果骨质流失过多，就会使原本致密的骨质产生许
多孔隙，呈现中空疏松的现象，称为骨质疏松症。 
骨质疏松症一般没有明显的症状， 
直至发生骨折才会被发现。一旦发生骨
质疏松，目前均不能完全治愈。因此，
预防骨质疏松比治疗更重要。预防措施
一般包括运动、营养、药物等方面。在
青少年时期，食用大量富含钙的食物，
能有效地防止骨质疏松；长期过量饮用
碳酸饮料，容易缺钙，导致骨质疏松。
二、骨连结
骨和骨之间的连结叫骨连结。骨连结有三种形式：不动连结、微动连
结和活动连结。
活动连结称为关节，是骨连结的主
要形式。关节一般由关节面、关节囊、
关节腔三部分构成。关节面是两块（或
两块以上）骨的接触面，多为一凸一凹，
分别叫关节头和关节窝。关节头和关节
窝上覆盖着一层表面光滑并有弹性的
关节软骨，它可以减少关节面间的摩擦
和缓冲两骨的撞击。关节囊由结缔组织
构成，包围整个关节。关节囊的外层有
许多韧带，可将相邻两骨牢固地联系起
A.正常骨
B.骨质疏松患者
的骨
图4.1-2  骨质放大
关节囊
关节头
关节软骨
关节窝
关节腔
关
节
面
图4.1-3  关节示意图
第4 章  人体的系统
145
来，它的内层能分泌滑液。关节腔是由关节面和关节囊共同围成的密闭腔，
里面含有少量滑液，可以减少关节面间的摩擦，使关节运动灵活自如。
实践活动
1. 上臂做前后、左右、旋转运动，记录上臂活动的不同方向。
2. 上臂不动，前臂进行前后、左右、旋转运动，记录前臂活动的不
同方向。
3. 上面活动中，上臂和前臂的活动方向有什么不一样？它们分别有
哪一个关节参与？上臂和前臂的活动方向与关节的结构有什么关系？ 
三、人体的骨骼
人体一般有206 块骨，它们彼此通过骨连结构成了骨骼。人体的骨骼
坚硬但很轻，约占成年人体重的20%。根据位置，可以将骨骼划分为头骨
（又称颅骨）、躯干骨和四肢骨。
图4.1-4  肩关节
图4.1-5  肘关节
科学  八年级下册
146
上肢骨
四肢骨
头骨
躯干骨
下肢骨
图4.1-6  人体的骨骼
图4.1-7  脊柱侧面观
背侧
胸侧
颈椎
胸椎
腰椎
骶椎
尾椎
颈曲
胸曲
腰曲
骶曲
思考与讨论
头骨主要保护什么器官？人体骨骼具有哪些功能？
人体的骨骼具有维持体形、支持体重和保护内部器官等作用。
人体的脊柱由许多块椎骨连结而成。人体的脊柱从侧面看有四个生理
弯曲。这些生理弯曲使人体能处于直立状态，并使脊柱像弹簧一样富有弹
性，增加了人体在站立、行走和运动时的稳定性，减轻了对脑的震荡，有利
于保持身体平衡。
第4 章  人体的系统
147
四、骨骼肌
人体的骨骼肌共有600 多块，约占
体重的40%。
骨骼肌包括肌腹和肌腱两部分，并
有丰富的血管和神经。一般骨骼肌的两
端是白色的肌腱，分别附着在相邻的骨
上。中间部分为红褐色的肌腹，主要由
肌纤维构成。肌腹收缩时，通过肌腱牵
动骨围绕关节运动。当支配某些骨骼肌
的神经受到损伤时，这些肌肉就可能麻
痹或瘫痪、萎缩，如有的脊髓灰质炎患
者因病毒损害了脊髓中的神经细胞，而
出现肢体疼痛甚至瘫痪。 
探索活动
对照图做屈肘和伸肘动作，说说每个动作主要由哪些肌肉参与完成。
屈肘时，肱二头肌收缩，肱三头肌舒张；伸肘时，肱二头肌舒张，肱三
头肌收缩。人体的任何一个动作都不是由一块骨骼肌独立完成的，而是由
多组骨骼肌肌群在神经系统的调节下，相互配合，共同完成。
肌腹
肌细胞
神经
结缔组织膜
血管
图4.1-8  骨骼肌模式图
肌腱
图4.1-9  肌肉协作示意图
肱三头肌收缩
肘关节
肘关节
尺骨
桡骨
肱二头肌收缩
肱骨
肱三头
肌舒张
肩关节
肩关节
肱二头肌舒张
肩胛骨
科学  八年级下册
148
思考与讨论
骨、关节和骨骼肌三者是如何配合产生动作的？
骨骼肌接受神经传来的冲动，收缩产生了动力，牵拉骨绕关节活动，
于是躯体的相应部位就会产生相应的动作。当然，动作的产生并不仅仅靠
运动系统来完成，还需要其他系统（如神经系统）的参与。此时需要的能
量，还有赖于消化系统、循环系统、呼吸系统等的配合。
五、运动系统的保健
青春期是青少年生长发育的高峰时期，经常参加体育锻炼，有助于运
动系统的生长发育。
图4.1-10  体育锻炼对运动系统生长发育的好处
使骨骼肌发达，更
好地保持骨骼肌的
力度和柔韧性。
刺激软骨层的细胞和
成骨细胞分裂，促进
骨增长、加粗。
增强关节囊、韧带和关
节周围肌肉的伸展性，
从而使关节活动的幅度
增大，更为灵活。
使关节囊增厚、韧带
增粗，从而增强关节
的牢固性。
走路、踢足球和打篮球等活动还可使骨骼发育得更坚固紧密。运动前
的热身活动，可提高骨骼肌的柔韧性，提高运动成绩。 
在青少年时期，骨弹性大，易变形，如果平时不注意坐、立、行、卧的
正确姿势，久而久之，骨骼就会变形，如驼背、脊柱向一侧弯曲等，会使内
脏受到压迫，影响健康。 
在体育运动和生产劳动时，如果用力过猛或不慎摔倒，可能会引起骨
折或骨裂，也可能会使关节头从关节窝里脱出来而造成脱臼。当韧带被拉
第4 章  人体的系统
149
得太长或在某处被撕裂时就会引起扭伤，脚踝处的扭伤是最常见的关节损
伤。骨折、脱臼和扭伤都会引起受伤部位的肿胀和疼痛，此时要尽快请医
生治疗。
图4.1-11  骨折和脱臼影像图
骨折
脱臼
与骨和关节相类似，骨骼肌也会受伤。当肌肉过于疲劳或拉伸过度时
就会引起肌肉紧张和拉伤。肌腱也会被拉伸过度或局部撕裂。长时间锻炼
后，骨骼肌会痉挛。当肌肉痉挛时，整块肌肉强烈收缩并一直处于收缩状
态。肌肉或肌腱受伤了，一定要遵照医嘱及时治疗。
练习与应用
1. 长骨在结构上有哪些特点与它的功能相适应？
2. 为什么学步的孩童常摔跤却极少骨折，而老年人跌倒后易骨折？
3. 动过关节手术的病人，在恢复期间需要定期注射一种药物来增强运动的灵活
性。这种药物将被注射到关节腔内，为什么？
4. 投铅球时，在我们把铅球投出去的那一瞬间，肱二头肌、肱三头肌是收缩的还
是舒张的？
5. 如果脊柱是一整块骨，那么对你的身体运动会产生哪些不利影响？
科学  八年级下册
150
一、食物中的营养素
生活在不同地区的人们，由于食物来源、饮食文化等不同，长期摄入
的食物种类也各不相同，但其中都含有满足人类正常生命活动所需的各种
营养素。人类必需的七种营养素是糖类、蛋白质、脂肪、维生素、膳食纤
维、水和无机盐。
食物能为我们的锻炼、学习、睡眠等活动提供必需的营
养与能量。人体需要哪些营养？你去学校食堂就餐时，该如
何合理地挑选搭配食物？
第 2 节  食物与消化
思考与讨论
食品外包装上的食品成分表，有助于我们了解食品的营养成分。下
列食品中有哪些营养素呢？（根据我国《食品安全国家标准 预包装食品
营养标签通则》，营养成分表中标示的碳水化合物是指糖类的总称）
饼干
图4.2-1  食品营养成分
饮用天然水特征性指标
每100 mL含量（μg/100 mL）
钙 
≥400
镁 
≥50
钾 
≥35
钠 
≥80
偏硅酸 
≥180
pH（25 ℃）7.3±0.5
营养成分表
项目 
     每100 mL
能量 
200 kJ
蛋白质 
0.01 g
脂肪 
0.01 g
碳水化合物  
11 g
维生素C 
2 mg
苹果汁
营养成分表
项目 
每100 g 
能量 
1980 kJ 
蛋白质 
8.5 g
脂肪 
20.0 g
碳水化合物  63.5 g
钠 
480 mg
钙 
280 mg
铁 
4.0 mg
第4 章  人体的系统
151
人体每天需要摄入一定量的食物。食物为机体提供能量，维持基本的
生命活动。由于人的年龄、性别、体质和日常的活动量存在差异，每天所
需要的能量也有差异。一个成年人书写时，每千克体重每小时消耗的能量
约为1.7 kJ；打乒乓球时，每千克体重每小时消耗的能量约为18.4 kJ。
通过实验研究可知，1 g糖类或蛋白质，无论是在体外完全燃烧还是在
体内完全氧化，都能释放出16.8 kJ能量。脂肪在体内完全氧化释放的能量
要比相同质量的蛋白质和糖类高得多。
探索活动
1. 分别称取干燥的、已切碎的花生仁、
大米、牛肉干各1 g。
2. 在试管内加入5 mL水，在带孔的橡胶
塞上插入温度计，再用橡胶塞将试管口塞紧，
注意温度计不能接触试管底部。
3. 将试管固定在铁架台上，如图所示。
4. 测量最初水温并记录在表4.2-1中。
5. 将花生仁放在燃烧匙里，然后在酒精
灯上加热，直至花生仁开始燃烧，马上放于试管下方。如果花生仁的火焰
熄灭了，就再次点燃，直至花生仁燃尽。
6. 观察试管里水的最高温度，将结果记录在表4.2-1中。
7. 分别用大米和牛肉干重复以上步骤，将结果记录在表4.2-1中。
8.根据记录的结果，得出的结论是 
。
实验中注意
挡风。
图4.2-2  实验装置图
表4.2-1  试管中水的温度
样品
水温/℃
水温变化/℃
比较释放出的热量
燃烧前
燃烧后
花生仁
大米
牛肉干
科学  八年级下册
152
食物中的营养素除了能提供能量外，还能为我们提供生长发育和修复
受损组织等生理活动所必需的物质。
糖类（carbohydrate）包括淀粉、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等，在大米、小
麦、马铃薯和玉米等食物中含量较多，是人体所需能量的主要来源。有的
患者不能正常进食时，需要静脉注射葡萄糖液，以补充能量。
图4.2-3  含糖类丰富的食物
蛋白质（protein）是细胞生长及组织修复的主要原料，占人体细胞干重
的50%以上。一般成年人每千克体重每天约需摄取蛋白质1.2 g，青少年对
蛋白质需求量更大。此外，蛋白质也能为人体的生命活动提供能量。肉类、
禽蛋、乳制品和大豆等食物中的蛋白质含量较高。
图4.2-4  含蛋白质丰富的食物
脂肪（fat）是生物体内贮藏能量的
主要物质。当人体内的糖类氧化分解
不足以提供人体所必需的能量时，脂肪
会被分解以提供能量。在植物油、动物
油、核桃和花生等食物中，脂肪的含量
较高。
图4.2-5  含脂肪丰富的食物
第4 章  人体的系统
153
维生素（vitamin）的种类很多，除维生素D外，其他维生素一般都不能
在人体内合成，必须从食物中获得。维生素不能提供能量，但它参与人体
内许多重要的生理活动，对保持人的身体健康作用极大。
图4.2-6  含维生素丰富的食物
图4.2-7  含膳食纤维丰富的食物
膳食纤维（dietary fiber）主要由纤维素组成，主要来自植物性食物，如
图4.2-7所示。它是一类不能被人体消化吸收的物质，但对人体有着重要
的生理作用，如刺激消化腺分泌消化液，促进肠道的蠕动，有利于及时排
便等。此外，适量摄取膳食纤维还可减少大肠癌的发病率，有助于减少肠
道对脂肪的吸收，预防心血管疾病的发生。
水虽然不能提供能量，但它是人体不可缺少的重要物质。水是构成细
胞的主要成分，各种生物化学反应只有在水溶液中才能进行，并且体内的
养分和废物都必须溶解在水中才能进行运输。正常情况下，人体每天需要
摄入2 L 左右的水。天气炎热时或剧烈运动后，人需要喝更多的水或摄入
更多含水量丰富的食物来补充人体流失的水分。
食物中含有多种无机盐，其中包括钙、铁、碘、钠和磷等元素。它们
不能提供能量，却是人体维持正常生理活动所必需的营养物质。例如，缺
锌会导致儿童味蕾功能下降，造成食欲减弱；缺碘会引起人体甲状腺肿大、
儿童智力低下等。
科学  八年级下册
154
思考与讨论
营养素的不同作用，对你选择不同种类的食物有哪些启示？
人体所需的各种营养素，主要通过每天摄取食物得到供应和补充。各
类食物中的营养素含量有差异，人对各种营养素的需求量各不相同，营养
过剩或不足都会影响身体健康。因此，健康的饮食要求食物种类尽量多样，
数量适当，营养物质之间的比例合理，并且与身体消耗的营养物质保持相
对平衡，即平衡膳食。那么，我们应该如何选择适当的食物呢？
中国营养学会定期根据居民存在的营养问题修订平衡膳食宝塔，这是
适合我国人群的食物营养摄入指南。
思考与讨论
我国居民的平衡膳食宝塔图可分几层？每层有哪些食物？
平衡膳食宝塔直观反映了各类食物在膳食中的地位和大致比例。应用
平衡膳食宝塔时，由于存在个体差异，个人应根据自身情况适当调整。
图4.2-8  中国居民每人每天的平衡膳食宝塔图（2022年）
盐 
＜5 g
油 
25～30 g
奶及奶制品 
300～500 g
大豆及坚果类 
25～35 g
动物性食物 
120～200 g
——每周至少2次水产品
——每天一个鸡蛋
蔬菜类 
300～500 g
水果类 
200～350 g
水 
1500～1700 mL
谷类 
200～300 g
——全谷物和杂豆 50～150 g
薯类 
50～100 g
每天活动6000步
第4 章  人体的系统
155
实践活动
制作一份营养午餐，要求：
1. 含有五类食物并且比例合适。
2. 要考虑当地常吃的食物种类、价格以及饮食习惯等。
3. 在小组内进行交流，并修改和完善你的食谱。
4. 根据设计的食谱，和家人一起烹调。
5. 向家人介绍食谱中的科学。
二、消化系统的组成
食物进入人体后，其中的大分子物质都要经历复杂的变化，形成小分
子物质，才能被人体吸收利用。这个过程就是消化（digestion），它是怎样
进行的呢？
探索活动
1. 阅读图4.2-9所示的人体消化系统。
2. 消化系统由哪些器官组成？这些器官分别有什么作用？
科学  八年级下册
156
胃
腺
胃壁
胃的剖面
①在口腔中，牙齿咬
切、磨碎食物，舌把
食物与唾液搅拌混
合成食团。
胃腺：位于胃内表面
的许多皱襞中，能够
分泌胃液。胃液起到
初步消化蛋白质、
杀菌和保护胃壁的
作用。
肝脏：分泌的胆汁
可以乳化脂肪。同时
肝脏还有解毒的功
能。
胰腺：能够分泌胰液。
肠腺：位于小肠壁
内，能分泌多种消 
化液。
唾液腺：分
泌唾液，可
使淀粉分解
为麦芽糖。
⑦粪便经直肠、肛门
排出体外。
②咽是食团的通道。
③通过食管的蠕动，
食团被输送到胃。
④胃能容纳1～2L食
物。胃的蠕动将食物
与胃液充分混合成 
食糜。
⑤小肠一般长5 ～ 
6m。胰液和胆汁都
流入小肠，和肠液
一起，使食糜乳化、
分解，最终被人体
吸收。
⑥在大肠中，未被
消化的食物残渣形
成粪便。
图4.2-9  人体消化系统
分泌的胆汁储藏
在胆囊中。胆汁
经导管流入十二
指肠。
分泌胰液。胰液中含有消化糖类、蛋白质
和脂肪的酶，胰液通过导管流入十二指肠。
胆囊
肝、胆、胰、
十二指肠的相
互关系示意图
人体要通过消化系统（digestive system）才能利用食物中的各种营养
素。人体的消化系统由消化道和消化腺组成。消化道是食物经过的管道，
按照作用和构造不同，分为口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠和肛门等，主
要功能是容纳、磨碎、运输食物和吸收营养等。消化腺包括分布于消化道
外的唾液腺、肝脏、胰腺以及消化道壁上的胃腺和肠腺，其主要功能是分
泌消化液，促进消化道中食物的分解。
第4 章  人体的系统
157
探索活动
1. 用镊子取一段小肠（猪、
鸡、羊肠均可），清水洗净后，用
肉眼观察小肠横切的内侧面的 
结构。
2. 用解剖剪将小肠纵向剖
开，放入培养皿中，能观察到什么
现象？
3. 把小肠放入装有清水的烧
杯中，能观察到什么？用放大镜进一步观察。
小肠内表面有许多皱襞，皱襞上有许多微小的指状突起，叫作小肠绒
毛。小肠绒毛的存在极大地增大了小肠的内表面积。如果所有的小肠绒毛
都展开，那么小肠的总面积有半个篮球场那么大，从而大幅度地增加了小
肠消化和吸收的面积。
图4.2-11  小肠绒毛
肠腺
静脉
动脉
肌肉
淋巴管
小肠绒毛
小肠绒毛襞只由一层上皮细胞构成，绒毛内分布着丰富的毛细血管和
淋巴管，有利于营养物质的吸收和运输。小肠壁含有平滑肌层，能使小肠
蠕动。
图4.2-10  小肠解剖图
科学  八年级下册
158
科学阅读
龋齿及牙齿保健
牙是人体口腔内取食和消化的重要器
官，可咬切和磨碎食物。如图4.2-12所示，
从结构上看，牙本质组成了牙的主体结构，
牙本质内部有一腔隙，内含牙髓，牙髓由小
血管和神经组成。牙本质的外侧被牙釉质包
绕，牙釉质是人体最坚硬的结构。
龋齿俗称蛀牙，是青少年中发生率很高
的牙病。图4.2-13是龋齿的形成过程。
为防止龋齿，我们应尽量少吃糖果、糕点，少喝含糖饮料，多摄取新鲜
蔬菜及富含纤维的食物。平时要多注意口腔卫生，可选择含氟的牙膏，早晚刷
牙。定期做牙齿检查，若发现牙齿有龋损现象，要及早就医。
牙的健康状况直接影响人的消化和吸收，人人都要重视牙的保健。
三、食物的消化与吸收
消化有两种类型，即物理消化和化学消化。在物理消化过程中，食物
会逐渐被软化和细化，如食物在口腔中被牙研磨成小碎块、胃肠的蠕动等；
在化学消化过程中，食物中的大分子物质经各种消化液的作用被分解成能
被机体利用的小分子物质，即营养物质。
经消化后的营养物质和一些不需要消化的营养物质（如水、无机盐和
维生素等）通过消化道管壁进入循环系统的过程叫作吸收（absorption）。
淀粉、蛋白质和脂肪是食物中常见的三大类大分子物质，它们在消化
系统中是如何被消化和吸收的呢？
牙釉质
牙本质
牙龈
神经
牙髓
图4.2-12  牙的结构
食物残留在
牙面上
牙釉质
受破坏
牙本质
受破坏
牙髓受破坏
图4.2-13  龋齿的形成过程
微生物分解食物
中的糖类，产生
酸性物质，从而
引起龋齿。
第4 章  人体的系统
159
探索活动
1. 图4.2-14 表示营养物质的消化与吸收过程，请在 
 中填入
消化液的名称。
2. 食物中的淀粉、蛋白质和脂肪消化后的最终产物是什么？它们被
初步消化的场所分别在哪里？
3. 除肠壁上肠腺分泌的消化液进入小肠外，还有哪些消化腺分泌的
消化液流入小肠？哪些营养物质的消化与这些消化液有关？
食物在口腔内与唾液混合形成食团，唾液可促进淀粉的初步分解。当
食物进入胃后，会形成粥状的食糜。胃液能初步消化蛋白质。胃对营养物
质的吸收很少，只吸收少量水分、酒精和无机盐。
食糜借助胃的蠕动被推入小肠，进行更充分的消化和吸收。淀粉、蛋
白质和脂肪等大分子物质可在小肠内得到充分的消化，分别形成葡萄糖、
氨基酸及甘油和脂肪酸等小分子营养物质。人体可吸收的大多数营养物质
图4.2-14  营养物质的消化与吸收
食管
咽
口腔
胃
胰
小肠
胃腺
肝脏
胆
胃液
胰
液
脂肪酸
甘油
葡萄糖
氨基酸
肠液
肠腺
唾液腺
食物
齿
淀粉
蛋白质
脂肪
大肠
循
环
系
统
循
环
系
统
粪便
科学  八年级下册
160
也是通过小肠壁吸收的，小肠是食物消化和吸收的主要场所。未被小肠消
化和吸收的食物残渣最后进入大肠。人类的大肠没有重要的消化功能，主
要是吸收少量的水分、无机盐和维生素，最后形成粪便经肛门排出体外。
思考与讨论
小肠是重要的消化和吸收器官，它有怎样的结构以实现其功能？
人的消化系统主要具有三大功能：将食物中的大分子物质分解成能被
机体利用的小分子物质；将这些小分子物质吸收到血液中；将消化后产生
的食物残渣排出体外。
四、酶的催化作用
食物的化学消化离不开各种消化液的作用，那么消化液中真正起作用
的物质是什么呢？科学家通过长期的研究发现这种物质就是酶（enzyme）。
酶是食物化学消化的“功臣”，生物体内的大多数化学反应都要依赖酶的
作用。酶在参与化学反应前后，其化学性质不变，因此酶被称为生物催 
化剂。
酶主要在生物的体细胞内合成，大多数的酶是蛋白质。消化液中含有
的酶叫作消化酶。消化酶的种类很多，一般根据其来源和所催化的物质进
行命名，如唾液中含有能将淀粉分解成麦芽糖的酶，这种酶就叫作唾液淀
粉酶。同理，胰液中存在的能分解淀粉、脂肪和蛋白质的消化酶分别称为
胰淀粉酶、胰脂肪酶和胰蛋白酶。
探索活动
1. 收集唾液。用清水漱口，然后用舌尖抵住上颌或下颌齿根后，微
低头，将试管口紧靠下嘴唇，让唾液流入试管中，收集2 mL左右，用蒸馏
水按1∶1的体积比稀释唾液。
2. 制备淀粉溶液。称取可溶性淀粉1 g，放入烧杯中，加入99 mL蒸
馏水，搅拌，缓慢加热，溶解，制成1%的淀粉溶液。
第4 章  人体的系统
161
3. 将2支试管分别编为A、B。在2支试管中分别加入1%的淀粉溶
液2 mL。
4. 向A试管内加入2 mL唾液稀释
溶液，轻轻振荡；向B试管内加入2 mL
蒸馏水，轻轻振荡。
5. 同时将2 支试管放入盛有37 ℃
水的烧杯里进行水浴加热，如图4.2-15
所示。用酒精灯加热以保持水浴温度在
37 ℃左右。
6. 经5～10 min，取出试管，然后
分别滴加1滴体积分数为0.4%的碘液，
观察2支试管内溶液的颜色变化。
A试管：       ；B试管：       。
酶是生物催化剂，能催化体内不同的化学反应。那么，酶的催化作用
会受到哪些因素的影响呢？
探究实践
影响酶催化作用的因素
目标
探究影响酶催化作用的因素，学习应用控制变量方法设计实验方案。
器材
试管，1%的淀粉溶液，唾液稀释溶液，0.4%的碘液，水，酒精灯，
火柴，三脚架，陶土网，烧杯，温度计。
过程
1. 设计实验方案。
本实验的原理是唾液淀粉酶能催化淀粉分解和碘液能使淀粉变蓝。为
了达到实验目的，你认为实验方案中应至少设计      个组的温度
变化值；各组要保证唾液淀粉酶和淀粉先达到相应的设计温度值后再进
行      ；通过观察      变化来得出实验结果。
图4.2-15  观察唾液淀粉酶的作用
科学  八年级下册
162
2. 进行实验。
（1）取3 支洁净的试管，编为1～3 号，分别加入2 mL1% 的淀粉溶
液。另取3支洁净的试管，编为4～6号，分别加入2 mL唾液稀释溶液。
（2）将6支试管中的1号和4号、2号和5号、3号和6号编为3组，分
别放入0 ℃、37 ℃和70 ℃左右的水中，水浴5 min。
（3）将各组试管中的唾液稀释溶液倒入同组的1%淀粉溶液中，充分
摇匀后，再分别放回原温度的水中，水浴5 min。
（4）取出试管，待溶液冷却后，往3组试管中分别滴入1滴体积分数
为0.4%的碘液，然后摇匀。
（5）观察并记录3组试管中溶液颜色的变化情况。
3. 记录结果，得出结论。
各组试管中的变化有什么不同？能得出什么结论？
4. 表达与交流。
针对本实验的结果，绘
制一幅坐标图，大致表示出
酶的催化作用与温度之间的
关系。
问题讨论
除了温度以外，影响酶
催化作用的因素还有什么？
请再设计一个实验方案并加
以研究。尝试与同学交流并
完善你的设计方案。
人体中有很多种酶，不同的酶催化体内不同的化学反应。酶具有高效
性，它可以使人体细胞内的各种反应迅速进行，保证各项生命活动的正常
进行。酶又具有专一性，一种酶只能催化某一种或某一类化学反应。
人体细胞中如果缺乏某种酶或酶不足时，就会发生代谢紊乱，并可能
引发疾病。例如，乳糖不耐受就是由于乳糖酶分泌少，不能完全消化分解
母乳或牛乳中的乳糖，易引起非感染性腹泻，称为乳糖酶缺乏症。
第4 章  人体的系统
163
练习与应用
1. 鼻饲法是对于不能用口进食的患者，将导管经鼻腔插入他们的胃内，从管内输
注食物、水分和药物，以维持其营养的一种治疗技术。请你说出鼻饲法中，导
管插入人体过程中所经过器官的名称。
2. 请你设计一个表格，在表格中依次列出人体消化道的各个部分和各种消化腺，
并写出这些结构的主要功能。
3. 参照教科书中小肠的观察解剖实验，对猪肚（猪的胃）开展观察，寻找胃有哪
些有助于消化的结构特点。
4. 某科学兴趣小组探究了某种加酶洗衣粉洗涤奶渍效果与水温之间的关系。每
次实验所选的布料、洗衣粉的用量、水的用量和奶渍的量均相同，在不同水温
条件下，测得利用这种加酶洗衣粉洗涤布料上奶渍所需的时间，实验结果如表
所示。
水温/℃
30
40
50
60
70
80
洗涤奶渍所需时间/s
28
12
6
4
12
17
根据表中数据，你能得出什么结论？如果要继续探究该种加酶洗衣粉在
30～80℃范围内达到最佳洗涤效果的水温，请设计可行的实验方案。
5. 多酶片中含有胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶和胃蛋白酶等。当有人饮食不当
出现消化不良时，医生一般建议服用多酶片以帮助消化。请说出多酶片能促进
消化的科学道理。
科学  八年级下册
164
一、血液
经消化系统吸收的营养物质是通过血液（blood）和淋巴的循环流向全
身的。成年人的血液总量约为体重的7%～8%。一个体重50 kg的人，他体
内的血量约为3.5～4.0 L。血液属于结缔组织，由许多成分组成。
将一定量的新鲜血液放入装有抗凝剂（阻止血液凝固的试剂）的试管
中，静置一段时间，观察血液的变化情况。
我们发现血液分成上下两层。上层透明、呈淡黄色的液体是血浆，下
层呈暗红色的是血细胞（如图4.3-1）。血液由血浆和血细胞（红细胞、白
细胞、血小板）组成。血浆是血细胞生活的液体环境，主要具有运载血细
胞、养料及废物等作用。同时，血浆内有许多与抵御疾病有关的血浆蛋白。
图4.3-1  血液的分层现象
静置
新鲜的血液
血浆
血
细
胞
交通运输系统对一个城市来说是非常重要的。在人体
里，也有一个“交通运输系统”，它将消化系统吸收的营养
物质、呼吸系统吸收的氧迅速运往全身，同时将细胞产生
的代谢废物及时运走。它是如何开展工作的？
第3 节  血液与循环
第4 章  人体的系统
165
探索活动
1. 将人血涂片放在低倍镜下观察，比较不同类型血细胞的形态结
构，区分红细胞和白细胞。
2. 绘制不同类型的血细胞图。
红细胞（red cell）是人体内数量最多的
血细胞，呈两面凹的圆饼状，成熟后没有
细胞核。红细胞里有一种红色含铁的蛋白
质，叫血红蛋白，它使血液呈现红色。血
红蛋白在氧浓度高的地方，容易与氧结合；
在氧浓度低的地方，容易与氧分离。所以，
血红蛋白能帮助红细胞运输氧。红细胞在
肺部获取氧，然后随血液流动，在全身各处的毛细血管中将氧释放，供组
织细胞利用。此外，红细胞也能运输一部分二氧化碳。
白细胞（white cell）有细胞核，比红细胞大但数量少，白细胞与红细胞
的数量比例是1∶500～1∶1000。人体内有多种白细胞，能抵抗细菌、病毒
的侵入，如中性粒细胞和淋巴细胞能吞噬侵入人体的细菌、病毒，淋巴细
胞还与机体的抗感染功能有关。
血小板（platelet）的形状不规则，没有细胞核，是最小的血细胞，因此，
在光学显微镜下一般不易被观察到。血细胞中的血小板有加速血液凝固和
防止伤口大量出血、阻止细菌入侵的作用。
图4.3-3  人体血液中的白细胞
图4.3-4  血液凝固中的血小板
图4.3-2  红细胞
科学  八年级下册
166
人体内的血细胞每时每刻都在经历着衰老、死亡和再生。如血液中的
红细胞，每秒要更新200多万个，60天左右全身的红细胞会更换一半。人
体内具有造血功能的红骨髓担负着血细胞的再生任务。健康成年人血液中
的血细胞含量基本稳定。
当人的年龄、生活条件等发生改变或患病时，各种血细胞的含量会发
生变化。如果人体某部位有炎症，那么他的白细胞计数、中性粒细胞计数
就会超过正常值，而其他细胞的变化不大。如果人患有贫血，那么他的红
细胞计数和血红蛋白的数值都会下降。医生常会参考病人血液常规检查情
况进行诊断。
思考与讨论
表4.3-1是某人血液常规检查的部分内容。根据他的血液指标，你
认为他可能患有哪些疾病？
血液具有输送氧气、二氧化碳、各种营养物质及代谢产物的功能，还
能起到防御保护和调节体温等作用。 
表4.3-1  血液常规检查报告单（部分）
序
号
项目
结果正常范围
参考值
单位
序
号
项目
结果正常范围
参考值
单位
1
白细胞
计数
11.8
3.5～10
×10
9/L
5
血小板
计数
210.0 100～300 ×10
9/L
2
中性粒细
胞计数
85.0
50～70
%
6
淋巴细胞
计数
2.1
0.7～4
×10
9/L
3
红细胞
计数
3.0
3.5～5
×10
12/L
4
血红蛋白
90
110～150
g/L
第4 章  人体的系统
167
二、血型与输血
人体血量保持相对稳定，才能保证机体进行正常的生理活动。如果一
个人受了伤或者在外科手术中失血过多，就需要通过输血来补充血量。但
输血前必须先检查受血者和献血者的血型。如果他们血型不相符，红细胞
可能会凝集在一起。在人的红细胞膜上存在着叫凝集原的蛋白质类物质，
其血清中含有与之相应的特异性蛋白质类物质，称
为凝集素。血型是由凝集原的种类决定的，常见的
有ABO血型系统。
表4.3-2  ABO 血型系统中的凝集原和凝集素
血型
A 型
B 型
AB 型
O 型
红细胞上的凝集原
A
B
A、B
无
血清中的凝集素
抗B
抗A
无
抗A 和抗B
当含有某种凝集原的红细胞和抗该凝集原的凝集素相遇，如A凝集原
与抗A凝集素、B凝集原与抗B凝集素相遇，就会发生凝集反应，从而引起
红细胞大量凝集。所以输血时，原则上应输同型血。若无同型血，不得已
要进行异型血输血时，必须先进行交叉配血试验。交叉配血试验主要考虑
供血者红细胞上的凝集原是否会和受血者血清中的凝集素发生凝集作用。
输血时还应做到少而慢。
血液的新陈代谢活动非常旺盛。一个健康成年人一次献血200～400 mL，
身体会自动调节，使血量很快恢复正常，不会影响健康，同时还会刺激身
体的造血功能。《中华人民共和国献血法》规定自1998年10月1日起，我国
实行无偿献血制度。健康公民应当积极参加无偿献血，以帮助失血者恢复
健康，挽救生命。无偿献血是一种高尚的行为。
思考与讨论
1. 各种血型可接受安全输血的血型有哪些？为什么？
2. 通过走访当地血站或查阅资料，调查一下当地无偿献血的情况，
形成一份调查报告并进行班内交流。
血清是指血液凝固后，在血
浆中除去纤维蛋白原后分离
出的淡黄色透明液体。
科学  八年级下册
168
成分输血
输血最好能针对患者的需要，以“缺什么补什么”的原则，选择性地
输入血液的某一种成分。如患者急性大出血时，最好输入全血以补充血
量；严重贫血者总的血量不少，但是血液中红细胞数量过少，所以只需给
患者补充红细胞；而免疫力低下的患者则需要输入浓缩的白细胞；某些
出血性疾病的患者需要输入浓缩的血小板；大面积烧伤的患者丢失的主
要是血浆，所以输入血浆或血浆代用品即可。
根据患者所需血液的成分进行输血的方式，称为成分输血。成分输
血不仅可以提高血液的利用率，还可以提高患者输血的治疗效果，降低
输血不良反应的发生率，同时也可以减轻患者的经济负担。
科学·技术·社会·环境
三、心脏和血管
把我们的手放在自己胸部的中部偏左下方，能够感受到心脏的跳动。
心脏（heart）位于胸腔内，在两肺之间，大小与自己的拳头相近。心脏主要
是由心肌组成的器官，像水泵一样，通过不停地搏动，推动血液在心脏和
血管中沿着固定的方向不间断地流动。
探索活动
1. 对照图4.3-5，辨认猪或牛心脏的前面与后面、上方与下方以及
心脏的各个部分。
2. 用手捏一捏，比较左右心室的厚度，并识别与心脏相连的血管。
选肺静脉向内注水，观察水流出的位置。另选其他血管，重复上述过程。
3. 沿图中虚线把心脏剖开，然后用镊子将心脏内的血块取出。对照
图4.3-6，辨认心脏的内部结构。
第4 章  人体的系统
169
心脏被隔成左右不相通的两部分。每一部分又被能够控制血液定向
流动的、只能向一个方向开的       分别隔成上下两个腔。心
房壁的厚度要比心室壁       。
整个心脏可分为四个腔，每个腔都分别与相应的血管相连。 
（1）左心室与 
（血管）相连。 
（2）右心室与 
（血管）相连。
（3）左心房与 
（血管）相连。 
（4）右心房与 
（血管）相连。
4. 比较主动脉和肺静脉，哪一条血管的管壁较厚？
5. 观察房室瓣、动脉瓣的形态，并试着将它们的外形画出来。确认
房室瓣、动脉瓣的位置和开放的方向。
当左、右心房同时收缩，血液被压出心房，穿过瓣膜（房室瓣）进入
左、右心室。当左、右心室同时收缩，左、右心房和心室间的瓣膜（房室瓣）
关闭，左心室便会把血液压入主动脉输送到身体各部分，右心室则将血液
压入肺动脉送往肺部。然后左、右心室和动脉间的瓣膜（动脉瓣）关闭，心
房和心室均舒张，肺部的血液经肺静脉回流入左心房；全身各处的血液经
上、下腔静脉回流入右心房。
图4.3-5  心脏外形
下腔静脉
上腔
静脉
主动脉
肺动脉
肺静脉
左心室
右心室
图4.3-6  心脏结构
肺动脉
主动脉
肺动脉
肺静脉
左心房
左心室
心肌
动脉瓣
上腔静脉
肺静脉
右心房
右房室瓣
左房室瓣
右心室
下腔静脉
科学  八年级下册
170
图4.3-7  心房收缩，血液流入左、右心室
图4.3-8  心室收缩，血液离开心脏
瓣膜合拢
肺动脉
肺静脉
上腔静脉
下腔静脉
主动脉
心脏每收缩和舒张1 次所需的时间是不同的。如图4.3-9 所示，成年
人心房收缩1次一般约需0.1 s，舒张1次约需0.7 s。在心房开始舒张的同
时，心室开始收缩。心室收缩1次约需0.3 s，舒张1次约需0.5 s。心脏收
缩后能得到充分的舒张，有利于血液流回心脏，也有利于心脏持久地工作。
图4.3-9  心房、心室舒缩时间的关系（每个方格表示0.1 s）
表示收缩
表示舒张
心房
心室
思考与讨论
1. 在心脏的四个腔中，左心室壁最厚，你能说出其中的原因吗？
2. 房室瓣、动脉瓣在血液流动中具有什么作用？
人体因创伤出血时，有时只是少量渗出血液，有时缓慢地流出暗红色
的血液，最为严重的则喷射出鲜红色的血液。为什么会有不同的出血情 
况呢？
不同的创伤伤及的血管不同，出血状况也不同。人体的血管分为动
脉、静脉和毛细血管三种。动脉是从心脏运送血液到全身各器官的血管，
第4 章  人体的系统
171
它的管壁较厚，弹性大，管内的血流速
度大。静脉是从全身各器官运送血液
回到心脏的血管，与同级动脉相比，静
脉的管壁较薄，弹性小，管腔大，管内
血流速度小。大静脉管腔内有静脉瓣，
可防止血液倒流。有些静脉与动脉伴
行，分布在身体的深部；有些静脉位置
较浅，在体表可以看到，如手臂上的 
“青筋”。
实践活动
1. 在你左手的手腕处，找一条显现的静脉（即俗称的“青筋”）。
2. 用右手中指紧压住这条静脉。右手食指沿静脉用力朝心脏方向推
压一段距离，然后移开食指，中指仍紧压，观察静脉的状态。你能解释出
现这种状态的原因吗？ 
3. 移开中指，再观察静脉的状态。这种状态又说明了什么？
毛细血管（capillary）是连接小动脉和小静脉的血管，它数量最多，分
布最广，遍布全身各处组织中，管壁非常薄，管径极小，管内血流速度小，
一般只允许红细胞排成单行通过。
图4.3-11  红细胞在毛细血管内的流动
图4.3-12  血液与组织细胞间的物质交换
组织细胞
二氧化碳
氧气
血液
其他物质交换
当血液流经毛细血管时，便会与
细胞进行物质交换。
图4.3-10  动脉、静脉和毛细血管
返回大静脉
来自大动脉
动脉
小动脉
毛细血管
小静脉
静脉
科学  八年级下册
172
毛细血管出血时，血液由伤口缓慢渗出，出血量少，一般可以自行凝
固止血；动脉出血时，血流量多，速度大，似喷泉样地射出，危险性很大，
在送达医院前必须先对伤口初步处理以止血；静脉受损伤时，出血持续不
断，出血量逐渐增多，若不及时止血，会因失血过多而休克。
思考与讨论
以列表的形式，比较动脉、静脉和毛细血管的结构特点，并讨论毛细
血管有哪些结构特点与它的功能相适应。
探究实践
观察小鱼尾鳍内的血液流动现象
目标
观察小鱼尾鳍内的血液流动现象，并区分动脉、静脉和毛细血管。
器材
显微镜，培养皿，小鱼等。
过程
1. 用湿纱布（或湿棉花）包裹小鱼的头部和身体，只露出鱼尾，放在
培养皿中，用载玻片盖住尾鳍。
2. 用低倍显微镜观察尾鳍毛细血管内血液流动的情况。
3. 观察后将小鱼放回鱼缸或水槽。
问题讨论
你看到了哪些血管？你是如何区分动脉、静脉和毛细血管的？
图4.3-13  观察小鱼尾鳍内的血液流动情况
湿纱布
载玻片
培养皿
第4 章  人体的系统
173
四、血液循环
血液在由心脏和全部血管组成的封闭管道中，按一定方向周而复始地
流动，叫作血液循环（blood circulation）。血液循环可分为体循环和肺循环
两部分。
探索活动
1. 阅读图4.3-14。
2. 在体循环过程中，血液从心脏的左心室流出，回到右心房，请写
出体循环的具体过程。
3. 在肺循环过程中，血液从心脏的右心室流出，回到左心房，请写
出肺循环的具体过程。
图4.3-14  血液循环模式图
躯干和下肢
毛细血管
左肺
右肺
肝
脏
肠
肾脏
左心房
右心房
左心室
右心室
肺静脉
主动脉
上腔静脉
肺静脉
肺动脉
下腔静脉
头与上肢
科学  八年级下册
174
含氧量高的血呈鲜红色，称为动脉血；含氧量较低的血呈暗红色，称
为静脉血。
思考与讨论
1. 血液在一次完整的循环过程中要流经心脏几次？为什么？
2. 在体循环和肺循环中，血液的成分分别发生了什么变化？这有什
么意义？
在我们的身体中，体循环与肺循环是同时进行的，并且通过心脏连通
组成一条完整的循环路线。血液循环的主要功能是不断地将氧气、营养物
质和激素等运送到全身各个组织器官，并将各个组织器官产生的二氧化碳
和其他代谢废物运送到肾脏等排泄器官并排出体外，以保证机体各项生理
活动的正常进行。
科学阅读
血液循环和心脏功能的发现
早在2000 多年前，我国的医学名著《黄帝内经》中就有“诸血皆归于
心”“经脉流行不止，环周不休”等记载，说明我国古人对血液循环已有一定
的认识。公元2世纪，希腊著名医生盖仑（C. Galen）认为血液是像潮汐一样
在心脏和血管中一进一出地流动，左右两心室间的隔膜上有小孔，血液可互
相流通。直到17世纪，英国生理学家和胚胎学家哈维（W. Harvey），观察了
约40种不同的动物，并做了许多离体心脏的研究后，提出血液在体内是单向
循环的，血液从心脏流入动脉，再经静脉流回心脏，这一循环活动的力量来
自心脏。由于受当时科技水平的限制，哈维未能证明毛细血管的存在，但他
预言了连通动、静脉的血管的存在。1661年，即哈维逝世后的第4年，意大
利科学家马尔比基（M. Malpighi）在显微镜下观察到了毛细血管的存在。正
是这些微小血管将动脉和静脉连接成一个“可循环的管道”，支持了哈维的
循环理论。
第4 章  人体的系统
175
心脏每分钟跳动的次数称为心率。一个健康成年人安静时的心率约为
每分钟75 次。心脏每次收缩都会产生很大的压力，这个压力会推动血液
沿动脉向前流动，随着心脏节律性地收缩和舒张，动脉管壁出现相应的扩
张和回缩，形成脉搏。中医在诊断疾病时常把手指按放在病人腕部的桡动
脉处触摸脉搏，根据脉象来诊断疾病。同一个人的脉搏次数与其心率是相 
同的。
血液在血管内向前流动时对血管壁产生的压强叫血压，可用血压计测
定。人的血压是在不断变化的，当心脏收缩时，动脉血压达到的最高值
叫作收缩压。心脏舒张时，动脉血压下降到的最低值叫作舒张压。一般
用分式表示人体的血压，如120／80 mmHg，表示收缩压120 mmHg，舒张
压80 mmHg。健康成年人的收缩压变动范围为90～140 mmHg，舒张压为
60～90 mmHg。若一个人的收缩压经常高于140 mmHg或舒张压经常高于
90 mmHg，则可能是高血压。若一个人的收缩压经常低于90 mmHg，则认为
是低血压。低血压和高血压对人体都是有害的。
表4.3-3  7～18岁学生的血压平均值（mmHg）
年龄
收缩压
舒张压
男生
女生
男生
女生
7～12
97.5～105
96.8～106.5
61.5～68.3
62.3～69.8
13～15
106.5～113.3
106.5～111.8
68.3～72
69～72.8
16～18
115.5～119.3
109.5～112.5
73.5～75.8
71.3～73.5
思考与讨论
人运动时的脉搏比安静时快，为什么？
科学  八年级下册
176
练习与应用
1. 生活在平原地区的人，进入高原的初期，血液中的红细胞数目会增加。你认为
这有什么意义？
2. 模型是学习科学的主要方法。为了更好地学习和理解人类的ABO 血型系统，
某同学绘制了下面的A 型血和B 型血的模型图。请根据此模型推测并画出О
型血的模型图。
3. 17 世纪，英国科学家哈维曾经在人体上做过一个实验：用绷带将上臂扎紧时，
发现肘和腕处的脉搏摸不着了，而前臂的静脉却鼓胀起来。请解释出现此现象
的原因。
4. 在血液循环中，静脉血是怎样变成动脉血的？动脉血又是怎样变成静脉血的？
5. 一个同学在运动时手指受伤，伤口红肿。为了消炎，医生在这个同学的上臂肌
肉处注射了青霉素。请说出青霉素被运输到伤口处的途径。
（第2题图）
A 凝集原
B 凝集原
抗B 凝集素
抗A 凝集素
凝集素
红细胞
A 型血
B 型血
第4 章  人体的系统
177
一、人体呼吸系统
人不停地与外界环境进行气体交换，这个过程称为呼吸。人体内有与
之相适应的结构，即呼吸系统，它是人体与外界进行气体交换的基础。
探索活动
1. 阅读图4.4-2所示的人体呼吸系统组成。
2. 人体的呼吸系统由哪些器官组成？这些器官分别有什么作用？
图4.4-1   人时刻都在呼吸
当我们在剧烈运动时，会发现我们不仅用鼻呼吸，
而且还要张大嘴巴，大口呼气，胸口不断起伏。在大汗
淋漓之余，发现自己的尿液量会变少。为什么会发生这
些变化呢？
第4 节  呼吸与排泄
科学  八年级下册
178
人体呼吸系统由呼吸道和肺组成。鼻、咽、喉、气管、支气管是气体
进出肺的通道，统称为呼吸道。肺是气体交换的器官，是呼吸系统最重要
的部分。空气经鼻通过气管和支气管，到达肺内进入肺泡。
图4.4-2  人体呼吸系统组成
鼻腔
鼻孔
喉
气管
肺泡
横膈
支气管
肺
咽
鼻
阻挡和粘住灰
尘、细菌，还
能温暖、湿润
空气，感受气
味刺激。
由软骨做支
架，保持气
体畅通。
由C形软骨环做支
架的环状结构。
布满毛细血管和弹
性纤维，有利于气
体交换和使肺具有
良好的弹性。
管壁覆盖着有纤毛的
黏膜，能分泌黏液，
粘住灰尘和细菌。
左、右支气管分别进
入左、右两肺，形成
树状分枝，最后形成
肺泡管，每一肺泡管
附有很多肺泡。
前后略扁的管道，是
空气和食物的共同 
通道。
图4.4-3  呼吸运动示意图
肺
肋间肌
肋骨 
横膈
第4 章  人体的系统
179
在进行气体交换时，我们把新鲜空气吸进肺部，同时把肺内部的气体
呼出。人体是怎样实现这一过程的呢？
人在平静状态时，吸气和呼气是依靠膈肌和肋间肌等的活动而产生
的。在膈肌收缩、横膈变得扁平的同时，肋间外肌收缩，肋骨向上、向外移
升。此时，胸腔体积增大，内部气压减小，人就吸气了。反之，当膈肌和肋
间外肌舒张，肋骨向下、向内回落，胸腔体积减小，内部气压增大，人就呼
气了。
探索活动
1. 肋间肌舒张、收缩引起肋骨运动的变化，如图4.4-4所示。
（1）预测向上拉动蓝色橡皮筋后再放开时，肋骨的运动变化。
（2）动手体验模型中的肋间肌舒张、收缩时，肋骨的运动变化。
2. 横膈运动引起胸廓容积改变，如图4.4-5所示。
（1）预测上推或下拉橡皮膜时，肺容积的变化。
（2）动手体验模型中的横膈升降时，肺容积的变化。
3. 讨论。
（1）根据活动1中肋间肌收缩时肋骨的运动变化，分析肋骨的这种运
动变化会引起胸廓容积发生怎样的变化。
（2）根据活动2中横膈下降引起肺容积变化的事实，分析气球体积变
化的原因。
图4.4-4  模拟肋间肌舒张、收缩
橡皮筋
（肋间外肌）
橡皮筋
（肋间内肌）
木条（肋骨）
木柱（脊柱）
图4.4-5  模拟横膈运动
气体
气体
钟形罩
（胸廓）
气球
（肺）
橡皮膜
（横膈）
下拉
上推
科学  八年级下册
180
人体吸入的空气和呼出的气体之间有什么差异？为什么会有这样的 
差异？
探索活动
1. 取大小相同的两个集气瓶（250 mL），
分别编为A、B。
2. 打开A 瓶盖玻片，置于空气中3 min
后盖上盖玻片。利用吸管向B 瓶底部连续地
呼气数次，使瓶内含有尽可能多的肺部呼出
气体。
3. 将两支燃着的蜡烛（火焰大小相近）
分别放入A瓶和B瓶中，并记录：
A瓶蜡烛燃烧时间为     ，B瓶蜡烛燃烧时间为     。
4. 根据实验现象能得出什么结论？
5. 人体呼出气体成分与空气相比较，还有哪些不一样？如何证明你
的观点？
研究表明，与吸入的空气成分相比，人体呼出的气体中氧气占比由21%
下降至16%左右，二氧化碳则由0.04%增加至4%，同时水分明显增加。
人体吸入和呼出的气体有明显的差异，是因为空气进入呼吸系统后在
肺泡中进行了气体交换。那么，肺泡内的气体交换是怎样进行的呢？
图4.4-7  肺泡和血液的气体交换
支气管
肺静脉
毛细血管
肺泡
氧气进入血液
二氧化碳进入肺泡
红细胞携带氧气
肺泡中的氧气
肺动脉
图4.4-6  蜡烛燃烧实验
A
B
第4 章  人体的系统
181
肺泡内的氧气通过扩散作用，透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液中，
与红细胞中的血红蛋白结合成氧合血红蛋白，通过血液循环把氧气运到全
身各处；同时，血液中的二氧化碳通过扩散作用，透过毛细血管壁和肺泡
壁进入肺泡内，如图4.4-7所示。
二、能量的获得
人体各项生命活动需要的能量是由呼吸作用产生的。呼吸作用是指在
细胞内氧化分解糖类、蛋白质和脂肪等有机物，并释放出能量的过程。呼
吸作用中，营养物质氧化分解所释放出的能量，与在体外燃烧所释放的能
量大致相同，只是细胞内的氧化过程进行得更缓慢。
葡萄糖＋氧气
二氧化碳＋水＋能量
酶
思考与讨论
呼吸作用需要循环系统和消化系统的参与，为什么？
在氧气的参与下，有机物被分解，并释放出较多能量，这种呼吸作用
方式叫作有氧呼吸。在一般情况下，人体每天进行各种生理活动所需的能
量大多来源于糖类，也有一部分来源于脂肪，极少数来源于蛋白质。这些
有机物的氧化分解主要是通过细胞的有氧呼吸进行的。大多数生物呼吸作
用的主要方式为有氧呼吸。
当你全速奔跑几百米后，你的两条腿会有什么感觉？为什么会有这样
的感觉？原来，人体在剧烈运动时，肌肉细胞急需大量能量的供应，这时，
虽然呼吸运动和血液循环都大大加快了，但仍不能满足肌肉组织对氧的需
求，以致肌肉处于暂时相对缺氧的状态，于是细胞就会进行无氧呼吸产生
乳酸，并释放少量的能量。
酶
葡萄糖 
 乳酸＋能量（少量）
无氧呼吸是机体对能量需求的一种暂时补充。不仅人的肌肉在暂时缺
科学  八年级下册
182
氧的情况下会进行无氧呼吸，其他生物也能进行无氧呼吸。如高等植物在被
水淹的情况下，也可进行短时间的无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，并释放
少量的能量。但酒精在植物细胞内的过多积累会对细胞产生毒害作用。
三、营养物质的利用
从食物中获得的营养物质除用于呼吸作用提供能量外，还会通过各种
途径被利用。
吸收到体内的葡萄糖，一部分直接被组织细胞用于氧化供能，多余的
部分会在肝脏或肌肉等组织细胞中合成糖原或在体内转变为脂肪。
蛋白质被消化吸收后，在各种组织细胞中又会重新合成为人体所特有
的蛋白质，或氧化分解供能，也可以合成糖类和脂肪。
脂肪消化吸收后可被组织细胞利用，也可由血液运输到脂肪组织贮存
起来。当需要时，贮存的脂肪也可进行分解，释放出能量供细胞利用。 
图4.4-8  营养物质的利用
糖类
蛋白质
脂肪
消
化
吸
收
合成自身物质
氧化分解
代谢产物
能量
糖类、蛋白质和脂肪在人体组织细胞中不断地进行着合成与分解，新
旧物质不断更替。与此同时，人体每天都需要大量的氧气来氧化分解各种
营养物质，以产生足够的能量，维持生命活动。
贮存的能量＝获得的能量－消耗的能量
当一个人的能量获得大于消耗时，能量就会被贮存起来，使体内有机
物积累增加；反之，当能量获得小于消耗时，则会分解体内原有的有机物，
使体内有机物贮存减少。
第4 章  人体的系统
183
思考与讨论
肥胖是体内脂肪过多的一种状态。为了减少体内过多的脂肪，你有
什么建议？
四、泌尿系统
人的细胞在通过呼吸作用获得能量、合成身体新的组成物质的同时，
会产生一些代谢废物（如二氧化碳、尿素等），这些代谢废物以及多余的水
和无机盐通过一定途径排出体外的过程，称为排泄（excretion）。大部分水、
无机盐以及对人体有害的尿素等废物通过泌尿系统排出，一部分水和少量
无机盐、尿素等以汗液的形式通过皮肤排出，二氧化碳和少量水分以气体
的形式由呼吸系统排出。
探索活动
1. 阅读图4.4-9所示的人体泌尿系统的组成。
2. 泌尿系统由哪些器官组成？这些器官分别有什么作用？
动脉
静脉
肾动脉（把血液从大动脉运送至肾脏）
肾静脉（把血液从肾脏运送回大静脉）
肾脏（形成尿液）
输尿管（运送尿液到膀胱）
膀胱（暂时贮存尿液）
尿道（尿液由膀胱经尿道排出体外）
图4.4-9  人体泌尿系统的组成
科学  八年级下册
184
肾脏（kidney）是人体最主要的排泄器官，位于人腰后部脊柱两侧，左
右各一个。
探索活动
1. 观察猪（或其他哺乳动物）的肾脏外形和颜色，并用手捏一捏 
肾脏。
2. 找到与肾脏相连的三根管道，注意它们与肾脏连接的部位，说出
三根管道的结构差异。
3. 用解剖刀将肾脏纵剖为两半，观察肾脏的内部结构以及不同部位
的颜色差异。
图4.4-10  肾脏及其基本结构
肾静脉
输尿管
肾皮质
肾盂
肾髓质
肾动脉
血液
肾脏的基本结构和功能单位
是肾单位 （图4.4-11），每个肾
脏含有100 多万个肾单位。每个
肾单位包括肾小球、肾小囊和肾
小管三个部分，肾小球和肾小囊
组成肾小体。肾小球是由入球小
动脉分支形成的毛细血管网组
成的。
图4.4-11  肾单位
肾髓质
集合管
肾皮质
肾小管
肾小囊
肾小球 
出球 
小动脉
入球 
小动脉
毛细血管网
第4 章  人体的系统
185
肾脏就像一部过滤机，当血液流经肾脏时，通过一个个微小的“过滤
器”—— 肾单位进行工作。血液流经肾小球时，除血细胞和大分子蛋白质
外的其他物质均可通过滤过作用进入肾小囊形成原尿。原尿经过弯曲细长
的肾小管时，其中对人体有用的物质，如大部分水、部分无机盐、全部葡
萄糖和氨基酸等，经肾小管的重吸收作用进入肾小管外的毛细血管重新回
到血液中，而原尿中的其余成分，如水、无机盐、尿素和尿酸等最终形成尿
液。尿液先进入肾盂汇集，再经输尿管、膀胱和尿道排出体外，如图4.4-12
所示。
图4.4-12  尿液的形成过程示意图
尿液
输尿管
含有废物的血液
已净化的血液
动脉
静脉
肾小球
肾小囊
肾小管
过滤
原尿
动脉
重吸收
静脉
尿液
实践活动
表4.4-1是某患者尿常规检查的部分内容。
阅读这张报告单，该患者的尿液中哪些指标是不正常的？该患者的
肾脏哪些结构可能出了问题？
表4.4-1  尿常规检查报告单（部分）
序号
检验项目
结果/（g · L
-1）
正常范围参考值/（g · L
-1）
1
红细胞
有
0
2
蛋白质
0
0
3
葡萄糖
1.0
0
4
尿素
18.5
≤20.0
5
无机盐
9.0
≤11.0
科学  八年级下册
186
当人的肾功能发生某些障碍，不能及时将溶于水中的尿素等代谢废物
排出时，人体就会中毒，甚至死亡。对于严重肾功能障碍者，现代医学大多
采用人工肾和肾移植手段来维持生命。我国2023年修订了《人体器官捐献
和移植条例》，以进一步规范人体器官的捐献和移植，保证医疗质量，维护
公民的合法权益。
人工肾
当肾功能衰竭时，体内的代谢废物不能及时排出，人就会因中毒而死
亡。人工肾是一种替代肾脏功能的机器，其主体结构是一个透析器。血
液透析时，用插管将患者的血液引入透析器，经透析后，再将净化的血液
送回患者的静脉中，达到帮助人体排出尿素等废物的目的，如图4.4-13 
所示。
血液泵
血液透析液
透析液
透析膜
用过的
透析液
新
鲜
透
析
液
图4.4-13  人工肾透析过程
肾脏是第一个用人工装置替代部分功能的实质器官，也是第一个被
成功移植的器官。1954年，美国医学家默里（E. Murray）首次成功地完成
了第一例肾移植手术，这也是世界上第一例成功的器官移植手术。默里
因此获得了诺贝尔生理学或医学奖。
科学·技术·社会·环境
第4 章  人体的系统
187
五、水盐平衡
排泄不仅可以将代谢废物排出体外，而且可以调节体内水与无机盐的
含量平衡，从而维持细胞生活环境的相对稳定。水盐平衡是人体生命活动
调节的重要方面，对于维持人体的健康有着重要意义。
探索活动
1. 人体通过哪些途径获得水分？食物中的水分到达体内细胞一般要
经历哪些过程？ 
2. 人体内的水分可以通过哪些途径排出体外？
人体若摄入的水量过多时，尿量增加；若环境温度升高或剧烈运动时
大量出汗，尿量减少，排出的尿液中尿素的浓度就会升高。肾脏就是这样
来平衡体内水分的。
人体细胞周围的液体——细胞外液，含有一定量的无机盐，而且它们
的含量必须保持相对稳定，细胞才能正常生活。如果我们喝很多水，又不
增加盐分，肾脏会产生盐含量较低的尿。如果我们摄入的盐较多，又不多
水分增加
水分流失
必须平衡
1.饮水
2.进食
2.流汗
1.呼吸
3.排尿
4.排粪
3.细胞的呼吸作用
O2
O2
CO2
CO2
营养
物质
水分
水分
能量
能量
图4.4-14  体内水分平衡
科学  八年级下册
188
喝水，肾脏会产生盐含量较高的尿液，把多余的盐分排出。除了肾脏对水
盐平衡起到重要的作用外，皮肤、呼吸系统也承担了部分功能。 
虽然肾脏对体内的水和盐的浓度具有一定的调节能力，但这种调节能
力是有一定限度的。人不能饮用海水，就是因为海水中含有较多的盐分，
超出了肾脏的调节能力，结果人体会因为积累过多的盐而死亡。
思考与讨论
当人严重腹泻、剧烈呕吐时，常要通过输液治疗的主要原因是什么？
练习与应用
1. 如图所示是人的膈肌收缩和舒张时在胸腔内的位置。若
膈肌从甲状态到乙状态，则此时人在吸气还是呼气？为 
什么？
2. 利用下表中的信息回答问题。
活动
打篮球
慢跑
静坐
睡觉
踢足球
游泳
散步
每小时耗氧量/ L
90
120
25
14
115
120
60
 （1）  上述活动中，在相同的时间内，哪项活动可能需要的能量是最少的？你的
依据是什么？
 （2）  为什么慢跑比打篮球耗氧量大？请查阅资料并回答问题。
3. 1924 年，科学家用微穿刺技术检测肾单位内的
葡萄糖含量变化情况。图中A、B、C分别代表肾
单位的结构，请写出其中C的结构名称和生理过
程，并说出判断的依据。
4. 说出呼吸与排泄对人体生命活动的重要意义。
（第1题图）
甲
乙
（第3题图）
葡萄糖含量
0.1%
A
B
C
D
第4 章  人体的系统
189
学习整理
第4 章　人体的系统
动作产生的过程:
骨连结
由骨膜、骨质、骨髓
构成。
运动系统
活动的骨连结称为关节
关节的结构特点中，能
增强其灵活性的有:
 
 
冲动 
神经
传递
 
 
收缩
产生
  动力
动作 
产生
 
 
绕
  骨
牵拉
运动系统的保健方法和措施:
尿道
呼吸运动包括呼气和吸气，平静时，依靠膈肌和肋间肌等的活动而产
生。呼吸作用则是细胞内氧化分解有机物并释放能量的过程。
尿的形成:血浆
肾小球
滤过作用
 
 
肾小管
重吸收作用
  尿
肾小管重吸收的物质: 
呼吸道
输尿管
气体交换的场所
呼吸系统
膀胱
功能
单位
肾小球
肾小囊
肾小管
代谢废物、多余的水和无机盐排出体外的过程。除了皮肤排汗外， 
          系统也承担了排泄的功能。
肘关节
尺骨
桡骨
肱二头肌收缩
肱骨
肱三头肌舒张
肩关节
泌尿系统
排泄
运
动
与
保
健
呼
吸
与
排
泄
科学  八年级下册
190
消化系统
的结构
消化腺
消化道
包括
食物中的
营养素
平衡膳食
七大营养素:
小肠实现其功能
的结构特点:
 
 
 
蛋白质
消化产物
食物的消
化吸收
脂肪
糖类
消化产物
消化产物
循环系统
血管
血液
心脏
血细胞
主要功能是运输氧气
和人体的抗传染免疫有关
促进止血和凝血
血液循环
肺循环
体循环
左心室
动脉血
静脉血
右心房
左心房
右心室
全身各处
毛细血管
肺泡
毛细血管
动脉、静脉、毛细血管
肠腺
静脉
淋巴管
动脉
肌肉
小肠
食
物
与
消
化
血
液
与
循
环
第4 章  人体的系统
191
学习评价
一、概念理解
1. 人体运动的动力来源是（  ）。
 
A.骨 
B.关节 
C.肌肉 
D.神经
2. 科学家到一些偏远山村调查各种心血管疾病以及糖尿病等现代慢性病的发病
情况，发现当地人的发病率比较低。分析他们的膳食结构，发现村民们吃的植
物类食物较多，尤其是蔬菜品种较多。由此推断，食物中可能对预防心血管疾
病的发生具有重要作用的营养素是（  ）。
 
A.糖类 
B.蛋白质 
C.膳食纤维 
D.无机盐
3. 如图所示为某同学学习心脏相关知
识后整理的部分笔记，他标注有错
误的一项是（  ）。
 
A.标注① 
B.标注②
 
C.标注③ 
D.标注④
4. 下列各项中，表示平静呼吸时吸气
过程的是（  ）。
 
A. 胸廓扩大→肺扩张→肺内气压大于大气压→气体进入肺
 
B. 胸廓扩大→肺扩张→肺内气压小于大气压→气体进入肺
 
C. 胸廓扩大→肺缩小→肺内气压小于大气压→气体进入肺
 
D. 胸廓扩大→肺缩小→肺内气压大于大气压→气体进入肺
5. 尿液的形成过程如图所示，下列关于尿液形成
过程的说法错误的是（  ）。
 
A. ①中流的液体是血液
 
B. ②处发生的是滤过作用
 
C. ③处发生的是重吸收作用
 
D. ④中流的液体是尿液
二、迁移应用
6. 多酶片内含胰淀粉酶、胰蛋白酶、胰脂肪酶和胃蛋白酶，主要用于治疗消化不
良和增强食欲。为了发挥它的疗效，医生建议不要嚼碎服用。为什么？ 
（第3题图）
①动脉：管壁厚、弹性大
②肺静脉：内流动脉血
③房室瓣：防止血流倒流
④左心室：体循环的起点
②
肾小囊
①
③
④
（第5题图）
科学  八年级下册
192
三、探究实践
7. 在学校里，我们有时候会看到身体受伤的同学打着绷带、拄着拐杖或者坐着轮
椅。他们到底是什么原因导致身体受伤的？他们在哪里受伤？我们可通过设计
调查表，调查一年来同学的受伤情况。调查中，要了解同学受伤的类型（如擦伤、
骨折、脱臼、扭伤、肌肉拉伤等）、具体地点（如教室、餐厅、操场、走廊等）、时
间、原因、康复时长等。通过整理和分析数据（可用数学方法），给同学们和学校
管理方面提出一些减少校园伤害事故发生的建议。 
四、学习反思
※本章哪些内容我学得很好？我用什么方法学习的？
※本章哪些内容我学得有困难？具体是什么困难？
※我将采取什么措施来改进学习？
第4 章  人体的系统
193
炎热的夏天，我们打开空调，把温度设置在26℃，空调机会自动调控室内
温度，使其保持在26℃左右；数控机床会根据设计的程序自动完成零件高精度
加工任务；航天员返回舱会在一定的高度自动打开降落伞，着陆前会自动打开
反推器使返回舱迅速降速……
所有这些，都是由机器自动控制的。那么机器是如何实现自动控制的？如
何设计和制造自动控制装置呢？
第5 章
控制系统与工程
一、什么是自动控制
我们发现，生活中有很多原来需要
人控制的功能，越来越多地变得自动化
了，这些机器或装置会自动实现人的要求。
我们在晚上走进楼道时，楼梯灯会
自动开启；而在白天走进楼道时，楼梯
灯却不会自动打开。楼梯灯似乎像个懂
事的人，能够判断白天还是晚上、有人
还是无人进入楼道，并根据判断结果做
出人需要的操作；进入商店，自动门会为
顾客自动打开，并亲切地对顾客说“欢迎
光临”。
传统的应急抢险救援方式主要依赖
人力，辅以各式专业装备。但有些救援
因现场极度危险，人力不能完成。例如
发生洪灾、火灾、地震、海啸时，用机器人施救溺水者、进入火场的极度
危险区作业、搜寻废墟中的幸存者，可以达到人力无法完成的作业效果。
从以上案例可知，机器可以根据人的要求自主完成某些操作，达到人
的要求或具备人所期望的功能，这就是自动控制。自动控制是相对人工控
图5.1-1  楼梯灯自动开启与关闭
一些城市已经启用自动驾驶出租车。顾客上车后，
汽车会按乘客的要求，安全、准时地将乘客送达目的
地。汽车是如何做到自动驾驶的？
第1 节  自动控制系统
图5.1-2  化工生产区火场的救援
机器人在工作
第5 章  控制系统与工程
195
制而言的，它能够根据人的需要、机器或装置自己获得的信息，及时作出
合理的判断，进而自主地完成某些操作。
自动控制已经广泛应用于生活、生产，是航空航天、国防科技等领域
的重要技术，也是当今国家竞争力的重要标志。
思考与讨论
以小组形式讨论：生活和生产中还有哪些自动控制的应用案例？对
讨论的案例合理归类。你能猜出案例中实现控制功能的设计思路吗？
二、自动控制系统
控制是一个主体对一个对象发出有目的的操作行为，以达到主体的期
望。例如，儿童抓住自己喜欢的玩具；为了使屋内亮起来，按压灯的开关；
为了打开房门，把钥匙插入锁孔并旋转；商场自动门为顾客打开……这些
操作中，“抓住”“按压”“插入”“打开”等都是一个主体对一个对象的控
制行为。
人是如何控制自己的行为的呢？例如，在路上行走时，如果发现前方
有较深的积水区，我们会先观察，然后根据观察的情况作出合理的判断：
因水深且面积大，故决定绕行过去，而不是走入积水区域。从控制系统的
角度分析，人的行为过程如图5.1-3所示。
图5.1-3  “绕行”行为的控制过程
信息收
集系统
信息处
理系统
操作执
行系统
眼 
观察到前方
有积水区域
大脑
 
躯体 
将观察到的
积水信息传
输到大脑
传输指令：
绕行前进
根据自己的经验
和获得的环境信
息作出判断：无法
直接走过去，必须
绕行
执行指令：改
变行走路线，
从积水区的边
缘绕过去
科学  八年级下册
196
因此，上述人的行为有三个部分功能组块参与：信息收集、信息处理
与操作执行。三个部分之间是相互联系、相互制约的，一个组块的信息对
另一个组块会产生影响和作用，这三个部分的组块就形成了自动控制系
统。因此，系统是由几个相互联系、相互制约的部分组成的整体，每个部
分也可以是由几个相互联系、相互制约的子系统组成的。系统的各部分组
成一个共同的统一体，完成一个共同任务。例如，人体的循环系统、消化
系统、神经系统、呼吸系统等，都是由几个部分（器官）组合而成的。
一个复杂的系统可以由几个子系统组成，每个子系统完成一个子任
务。子系统之间相互联系、相互协调，可共同完成一个复杂的任务。例如，
消化系统由消化道和消化腺两部分组成，消化道由口腔、咽、食管、胃、
小肠和大肠等部分组成。银河系有很多像太阳系一样的子系统；太阳系有
像地球一样的子系统……因此，系统是一个相对概念。
思考与讨论
原子是一个系统。请你阐述原子系统的结构与组成。
如图5.1-3 所示的控制系统由三个子系统组成。一是信息收集系统。
人体由感觉器官（眼、耳、鼻、舌、皮肤等器官）承担收集周围信息的任
务。二是信息处理系统。大脑根据已有的知识和经验对收集的信息作出分
析，从而作出判断，得出结论，并发出指令。三是操作执行系统。根据大脑
发出的指令做出相应的行为动作，以完成指令要求。人是具有高度自主性
的自动控制系统。人可以自主收集环境信息；根据环境信息和已有的知识
经验对当前事务进行基本分析，作出判断，得出结论，并对身体的相应部
位发出动作指令；身体的各部位或器官会按大脑的指令要求完成相应的操
作。这就是人的行为控制系统的运行过程。
那么机器人是如何进行自动控制的呢？如果一个机器人遇到一个无
第5 章  控制系统与工程
197
法穿越的障碍物，它会如何处理呢？机器人也会像人一样启动它的控制系
统。机器人的自动控制会是这样的过程：光学传感器收集信息→前方有障
碍物→信息传输到中央处理器→中央处理器根据机器人具有的能力对当前
信息进行综合分析与处理，作出判断：无法穿过，只能绕行→中央处理器
对机器人的执行系统发出指令：改变路线，绕行→操作执行系统按指令完
成相应的绕行操作。
因此，实现自动控制必须有三大系统才能完成：信息收集系统、信息
处理系统和操作执行系统。当然，完成自动控制的过程必须有信息转换和
信息传输系统的支持。
表5.1-1  机器自动控制系统与人体控制系统的比较
功能系统
机器自动控制系统
人体控制系统
信息收集
由各种传感器感知各种信息，并把
信息转化成电信号
由各种感觉器官感知各种信息，并
把信息转化成神经传输的冲动（微
电流）
信息处理
收集的信息由中央处理器（计算机、
数据处理器等）进行计算和处理，并
根据结果发出操作指令
收集的信息由大脑神经系统进行计
算和处理，并根据处理结果发出操
作行为指令
操作执行
根据中央处理器的指令，由相应的
操作部件（如继电器、轮轴和电机
组成的机械装置）完成指令要求的 
操作
根据大脑的指令，由相应的操作器
官或部位完成指令要求的操作
思考与讨论
画出机器人绕过积水区域的自动控制过程图。
科学  八年级下册
198
三、传感器
人可以根据要求自如地完成各种动作，机器人也可以完成各种动作。
那么机器人是如何实现自动控制要求的？我们以信息收集系统为例来研究
机器人是如何像人一样感知外部世界的。
人通过感觉器官获取的信息会转化成微电流（冲动），神经会把这种信
息传递到大脑。机器人也相似，可以将各种传感器（相当于人的感觉器官）
收集的信息转化成电信号传入中央处理器（电脑）。传感器（sensor）是把收
集的各种信息（光、声、压力、气味、温度）转化成电信号的元件或装置。
那么，用于自动控制的信息收集元件有哪些呢？
表5.1-2  认识各种传感器的功能
传感器
相当于人的感官
功能
应用举例
光敏传感器
眼
视觉：收集光信息
相机感光元件，路灯和航标自
动控制、计数器、红外温度计
气敏传感器
鼻
嗅觉：收集气味分子
的特征信息
空气质量、气体泄漏监测，医
疗器械元件
声敏传感器
耳
听觉：收集声音信息
环境噪声监测、安防监控、家
居自动控制
压力、温敏
等传感器
皮肤
触觉：收集压力、温
度等信息
电子秤、电子温度计等
化学传感器
舌
味觉：收集物质的化
学成分信息
环境监测、酒驾检测等
思考与讨论
楼梯灯需要哪些传感器，才能实现晚间自动开启为行人照明的功能？
第5 章  控制系统与工程
199
科学·技术·工程
自动驾驶技术
自动驾驶汽车是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。经过
数十年的研究，目前已基本趋向实用化的阶段。
自动驾驶汽车依靠人工智能（车载电脑＋互联网平台）、视觉计算
（视觉传感器＋即时计算）、雷达（超声波测距）、监控装置和全球定位系
统协同合作，让汽车可以在无人操作的情况下自动安全地行驶。显然，自
动驾驶汽车上有很多传感器，收集各种道路信息。信息处理平台就是依
靠这些信息作出判断、发出操作指令的。通信技术、航天技术、人工智
能、传感器技术的发展必定会使自动驾驶技术日臻成熟。
图5.1-4  自动驾驶示意图
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AI
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科学  八年级下册
200
一、自动控制的电子元器件
电子元器件的种类非常多，每种元器件都有其用途，承担一定的功能。
常见的电子元器件有电阻器、二极管、电容器、变压器等。表5.2-1是常
见的电子元器件。
表5.2-1  常见的电子元器件
元器件名称
实物图
符号
元器件功能
光敏电阻器
当光照增强时，电阻会减小
电容器
可储存、释放电荷
变压器
n1
n2
n3
可升高或降低电压
扬声器
将音频电信号转换成声音
生活中有各种控制电路。各种家用电器（空调、电视
机、电热水壶、油烟机、热水器等）上都有用于自动控制
的控制电路板，或叫主板。观察电路板，我们发现其电路
系统比较复杂。那么这些电路板是由哪些元器件组成的？
各种元器件在电路中起什么作用呢？
第2 节  设计和制作控制系统
第5 章  控制系统与工程
201
元器件名称
实物图
符号
元器件功能
二极管
只允许单向电流通过，可实
现交流电和直流电转换
发光二极管
照明或作为电流通过的信 
号灯
集成电路片
/
信息的逻辑判断、运算等较
复杂的处理
探索活动
如图5 . 2 - 1 所示的空调控制电
路板中，你能认出哪些元器件？列出
清单，并标注元器件在电路板中的 
位置。
在自动控制系统中，各种传感器的功能是收集控制对象的各种信息，
例如空调的温度传感器监测室内空气的温度、楼梯灯光敏电阻监测光的亮
度（以区分白昼与夜晚）等；控制电路板（又称主板、电脑、中央控制器）主
要是处理信息并发出操作指令；执行系统主要是按中央控制器的指令完成
操作，继电器、电机、各种轮轴与传动装置是执行操作的主要器件。
二、电池传感器的设计与制作
用户往往要知道一些家用电器、专业仪器上的电源是否连接上，即是否
通电了。因此，一般的电器上都有一个“小灯”指示是否接通了电源，有的
是红色的灯，有的是绿色的灯。这些灯的主要功能是指示电源的工作状态。
图5.2-1  家用空调室内机控制电路板
续表
科学  八年级下册
202
例如电视机待机状态会亮红灯，开机状态会亮绿灯；充电器充电过程中会亮
绿灯，充电完成后自动停止充电的状态会亮红灯。电器上的所有指示灯不
亮，一般说明电源没有接通。这些灯就是电源工作状态自动监测的传感器。
工程实践
设计与制作充电器的工作指示灯
目标
1. 学会测试和辨认发光二极管正、负极的方法。
2. 根据发光二极管的性质，设计工作状态的指示电路。
3. 根据设计的电路，连接充电器的工作指示灯电路。
器材
干电池两节，红、绿发光二极管各一个，小灯泡，开关，导线和鳄鱼
夹若干。
过程
1. 测试发光二极管的性能。
发光二极管的两根引脚中，较长的为正极，较短的为负极。当电流从
发光二极管的正极流向负极时，发光二极管发光，表明它处于导通状态。
反之，电流不能从负极流向正极，发光二极管不会发光。
（1）把两节干电池固定在一起，组成一个3V的电池组。
（2）把两根导线连接在发光二极管的两端。
（3）把发光二极管两极导线分别连接在电池两极，观察发光二极管；
断开连接，换接发光二极管与电池组的接线柱，再观察发光二极管。
（4）用小灯泡代替发光二极管，重复上述步骤（3）。
2. 设计任务。
如果电池装反了，多数电器就不能正常工作。用发光二极管设计一
个检测电池安装是否正确的仪器。
（1）画出电路设计图。
（2）按你设计的电路，将器材连接起来，测试一下能否使用。
第5 章  控制系统与工程
203
（3）写出你设计的仪器使用说明书。
3. 电路制作与探究。
图5.2-2是一个带有电路状态指示的
工作电路，两个发光二极管可指示电路的
待机状态和工作状态。
（1）用提供的器材连接如图所示的电路。
（2）当开关断开时，记录看到的现象。
（3）闭合开关，记录实验现象。
（4）绿灯亮表示电路处于       （填“待机”或“工作”）状
态，红灯亮表示电路处于    （填“待机”或“工作”）状态。
（5）从实验现象中你获得了哪些认识？
问题讨论
实验中你遇到了哪些问题？产生这些问题的主要原因是什么？
科学·技术·社会·环境
人工智能
人工智能是从现代控制理论发展
起来的，以计算机科学为基础，由计
算机、心理学、哲学、语言学等多学
科交叉融合的新兴交叉学科。它主要
研究、开发用于模拟、延伸和扩展人
类智能的理论、方法、技术及应用系
统。人工智能的目标是了解人类智能
的实质，并生产出能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领
域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
人工智能几乎涉及自然科学和社会科学的所有学科，其研究范围已
远远超出了传统的计算机科学的范畴。人工智能广泛应用于机器人、自
动驾驶技术、智能制造等。目前的人工智能技术已有相当强的自主能力，
能够模拟人的很多行为。人工智能技术应用的广泛性标志着自动控制技
术已经发展到新的阶段，也是国家竞争力的重要标志。
图5.2-3  与人对弈的机器人
红
绿
图5.2-2  工作指示灯电路
S
L
科学  八年级下册
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练习与应用
1. 夏天，我们把空调的温度设置在26 ℃。假设空调刚开启时，室内温度为32 ℃。
按照自动控制的原理，主机是如何工作使室内温度保持在26 ℃左右的？写出
控制原理或画出控制过程图。
2. 商场、剧院等公共场所的停车场为了管理车辆进出，通过智能停车系统管理
出入口门闸。这个系统的出场口有下列要求：当车辆从场内经出口时，由一个
“车辆智能识别模块”自动识别车辆，并根据该车辆的停留时间，“车辆付费系
统”会出示付费二维码，当司机付费后，“执行系统”会自动打开门闸放行。有
特殊情况时，管理人员可用遥控器直接打开门闸放行。整个系统由几个模块电
路（识别系统、付费系统、人工开门和执行系统）和电源组成。根据要求在下
图中连接“识别系统”“付费系统”“人工开门”三个模块。
（第2题图）
执行系统
（开门）
～
第5 章  控制系统与工程
205
学习整理
第5 章　控制系统与工程
自动 
控制
控制系统
系统设 
计制作
机器根据              的要求自
主完成某些操作，达到人的
要求或具备人所期望的功
能，这就是               ，可用
于             
、                、 
                   和                
 
等领域。
控制是主体对一个对象发出有目的的 
         行为，以达到主体的
期望。
控制系统包括              
 、 
                     和                  三 
个子系统。子系统之间是相 
互              、相互             的。
对电流起阻碍作用的，
或者控制电流的元件是 
        
； 
可调节和改变电流大小的
元件是      ；能够
控制电路通断的元件是开
关或者 
   ；可以
让电流只沿一个方向通过
的是             ，它也有把 
              转变为直流电
的功能。
设计和制作控制电路的要求： 
1. 根据控制系统的三个子系统认识生
活、生产中常见控制电路的基本控制
原理，例如停车场的自动管理系统。 
2. 电路设计要阅读元件的说明书，了
解其参数，根据电路图连接电路。
功能
系统机器自动控制系统
人体控制 
系统
信息
收集
由各种传感器感知
各种信息，并把信
息转化成 
 
信号
由各种感觉
器官感知各
种信息，并把
信息转化成神
经传输的冲动
信息
处理
收集的信息由　  
    进行计算
和处理，并发出操
作指令
收集的信息
由大脑神经
系统进行计
算和处理，
并发出操作
指令
操作
执行
根据中央处理器的
指令，由相应的 
　  
 
完成指令要求的 
操作
根据大脑的
指令，由相
应的操作器
官或部位完
成指令要求
的操作
科学  八年级下册
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学习评价
学习反思
※本章哪些内容我学得很好？我用什么方法学习的？
※本章哪些内容我学得有困难？具体是什么困难？
※我将采取什么措施来改进学习？
第5 章  控制系统与工程
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后  记
本套教科书依据教育部颁布的《义务教育科学课程标准（2022 年版）》
编写。编写团队由教育专家、学科专家、教研人员和一线骨干教师等组成，
中国科学院院士施一公撰写前言。
本套《义务教育教科书 科学》（七至九年级）集中反映浙江省30 余年
综合科学课程建设的成果，汲取前两版教科书的经验，凝聚编写团队及教
科书出版、装帧设计人员的集体智慧。教科书的编写、出版力求充分落实
立德树人根本任务，体现科学课程标准先进理念，聚焦学生发展科学核心
素养，为培育有理想、有本领、有担当的时代新人贡献我们的一份力量。
感谢对教科书的修改完善给予悉心指导的专家！感谢为保证教学适切
性、进一步提升教科书质量，对本书进行通读、试教的教研人员和教师！
感谢为教科书编写、出版提供资料（包括照片、画作）的各界朋友！
我们真诚地希望广大读者对本套书的内容、栏目、装帧、印刷质量等
提出宝贵意见或建议。
我们的联系方式是：信件寄送至浙江省杭州市拱墅区环城北路177号，
浙江教育出版社张老师（收）（邮编：310005）；也可以致电0571-88909716
（工作时间），或发送电子邮件到124204260@qq.com。
 
浙江教育出版社
主    编：任学宝
副  主  编：曹宝龙
分册主编：王耀村
编写人员：孙梅好 郭海平 杨封友 曹宝龙 徐宏武 庄振海
项目统筹：何黎峰
责任编辑：张小飞 张静雅 潘俊丽 
美术编辑：钟吉菲
责任校对：余晓克 
责任印务：陆 江
义务教育教科书  科学  八年级  下册
YIWU JIAOYU JIAOKESHU KEXUE BA NIANJI XIACE
出  版 浙江教育出版社
     （杭州市环城北路177 号   电话：0571-88909716、88900061）
发  行 浙江省新华书店集团有限公司
制  作 杭州万方图书有限公司
印  刷 浙江新华数码印务有限公司
开  本 787 mm×1092 mm 1/16
印  张 13.5
插    页 1
字  数 270 000
版  次 2026 年1 月第1 版
印  次 2026 年1 月第1 次印刷
审  图  号 GS 浙（2024）60 号 
标准书号 ISBN 978-7-231-00906-4
定  价 13.65 元
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Cn
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Fl
Mc
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附录
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