内容正文:
第7课 青蒿素:人类征服疾病的一小步 *一名物理学家的教育历程
一、必备知识精练
阅读下面的文字,完成1—3题。
16岁时,屠呦呦患上了肺结核,经过两年多的治疗才得以康复。“医药的作用很神奇,我当时就想,如果我学会了,不仅可以让自己远离病痛,还可以救治更多人,何乐而不为呢?”屠呦呦对记者回忆道。
1951年,屠呦呦如愿考入北大医学院药学系。在关于屠呦呦的原始材料里,有一张照片保存得很好。照片中,屠呦呦佩戴着北京大学的校徽,照片旁是她的亲笔备注:佩戴“北京大学”校徽的大学生。在这里,她打下了扎实的中西医知识功底。
20世纪60年代,疟疾横行,生命临危。背负着党和国家的重望,屠呦呦挂帅“523”项目,开始抗疟药研究工作。其间,她经历了上百次失败的打击,也承担以身试药的风险……终于,1978年,“523”项目的科研成果鉴定会最终认定青蒿素研制成功。2015年,屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔生理学或医学奖评选委员会面对媒体公开宣布:“在全球疟疾的综合治疗中,青蒿素至少降低了20%的死亡率及30%的儿童死亡率。”
1.新闻强调真实性,请结合材料简要概括作者采集材料的不同渠道。
2.文中画横线的部分表现了屠呦呦的科研精神,这一表达效果是怎么取得的?
3.新闻评论如以“以创造性劳动造福人类”为题写一篇新闻评论,请结合材料,写出三个评论角度,每个角度内容不超过12个字。
阅读下面的文字,完成4—5题。
在很多伟大科学家的身上,我们能发现一个共同的品质——好奇心。好奇心事关问题的提出,而科学研究是为了探索新知,其前提就是提出问题。
①当今世界正处于一个高科技激烈竞争的时代,②而高科技的发展,③又需要人们的好奇心催发不可。④所以,⑤青少年应该怀着炽热的爱国心,⑥充分点燃自己的好奇心,⑦自己的青春和生命闪耀出更绚丽迷人的光彩。
4.下列句中的“能”与文中加点的“能”,意义和用法相同的一项是( )
A.时间这么短,活儿却这么多,我们能做完吗?
B.他技能出众却不骄傲自大,所以很受欢迎。
C.一个物体可以对外做功,则这个物体具有能。
D.哪里有事儿都有他,好像全世界就数他能。
5.文中第二段有两处表述不当,请指出其序号并做修改,使语言表达准确流畅,逻辑严密。不得改变原意。
二、关键能力构建
阅读下面的文字,回答后面的问题。
恐龙到底是被谁“灭门”的?有了新证据
王冠群 刘芸 李莎
在地球漫长的演化史中,出现过许多令我们感到惊奇的远古生物,比如恐龙。但可惜的是,这些远古生物中的绝大多数早已在地球大大小小的生物灭绝事件中消失了,恐龙就灭绝于大约6600万年前的白垩纪末期生物大灭绝事件中。
虽然因为以往的诸多电影和科普宣传,公众都认为白垩纪生物大灭绝是因为一颗小行星撞击到了地球上,但实际上科学界对此依然还存在巨大争议。科学家们也在不断地寻找着“真凶”的蛛丝马迹。
最近的新发现:导致恐龙灭绝的“凶手”不止一个,可能是“团伙作案”。
灭绝真凶:火山爆发还是小行星撞击?
1978年,美国Dewey McLean教授最早提出他对白垩纪末期生物大灭绝的原因的看法:可能是因为地球上规模巨大的火山喷发事件。这种规模巨大的火山喷发事件会形成大火成岩省,并很容易被地质学家们观察到。
大火成岩省是在地壳中规模巨大的火成岩的堆积,包括侵入或喷出。1992年,研究者首次用此术语描述面积大于100 000平方千米的火成岩堆积,在几百万年甚至更短的地质时间间隔内,发生基性火成岩喷出或深处侵入。
德干大火成岩省是白垩纪-古近纪(K-Pɡ)界线处主要由玄武岩熔岩大量喷出而形成的产物,构成了世界上已知最大的火成岩省之一,覆盖超过500 000平方千米。传统的观点认为德干大火成岩省喷发出大量温室气体,导致了当时气候变暖,并有可能引起了恐龙灭绝,对德干玄武岩火山灰的高精度锆石U-Pb定年【注】进一步支持了这一观点。但是很快,就有不同的声音出来。来自美国的物理学家Luis Alvarez和他的儿子Walter Alvarez发现意大利古比奥K-Pɡ界线地层里含有异常高的铱元素。铱作为一种铂族元素的贵金属,在地壳中含量并不高,反而在小行星等“天外来客”里含量丰富,于是他们提出了影响至今的小行星撞击说。这一极具戏剧性的假说很快就引起了大众的关注,随后科学家们也不断发现了更多的证据。
一份来自中国的新线索
来自中国科学院南京地质古生物研究所的副研究员李莎多年来一直从事对这次“灭门案件”的研究,其所带领的研究团队与知名古生物学者万晓樵等合作,对案发当时一种特殊的线索——汞进行了跟踪研究,将K-Pɡ界线附近的海相(海洋环境中形成的沉积相的总称)和陆相(陆地环境中形成的沉积相的总称)地层中的汞记录进行了综合对比。
汞(Hɡ),俗称水银,是常温常压下唯一的以液态存在的金属。火山活动是地质历史上重要的自然汞源,并且汞同位素可以为追踪汞源提供有效信息,所以它常常被科学家用来追踪地质史上的大型火山喷发活动。
汞有7种稳定同位素,汞同位素的分馏分为质量分馏(MDF)和非质量分馏(MIF)。汞同位素质量分馏(Hɡ-MDF)与一系列的物理、化学和生物过程有关,而汞同位素非质量分馏(Hɡ-MIF)主要与二价汞的光致还原过程有关,二价汞沉积会使Hɡ-MIF偏向正值。
火山来源的汞同位素接近于零。陆生植物通过气孔吸收大气中的汞,可能导致叶子中保留光还原信号(MIF偏负),这些过程往往会在大陆系统(包括植物、煤炭、土壤、沉积物)中产生MIF负值。科学家可以通过分析Hɡ-MIF中汞同位素的数值大小,追踪汞的来源。
白垩纪末期生物大灭绝的凶手不止一个
研究人员整合了分布于全球各地26个关键剖面和钻孔资料,发现德干玄武岩喷发导致K-Pɡ界线之前或界线处的汞值与显生宙其他大灭绝事件界线处的汞数据具有相似的趋势。
鉴于火山活动在历史上多次与大规模的生物灭绝事件联系在一起,德干玄武岩的喷发尤其受到科学家的密切关注。这些喷发通常与显著的环境变化和生物多样性的大幅下降相关联,使得德干玄武岩在白垩纪末期灭绝事件中的角色显得尤为重要。
Schoene等人使用铀-铅锆石定年方法,发现在德干玄武岩喷发期间发生了四次高量喷发期——这被称为德干玄武岩的四次幕式活动。
而汞研究表明,全球分布的剖面/钻孔的汞记录与德干火山活动的前两幕相对应:第一幕德干玄武岩喷发事件,时间约为6630万年—6615万年前。正是此次喷发导致了大量的二氧化碳和其他温室气体的释放,从而导致了白垩纪末期变暖事件,这也使得海洋浮游有孔虫属种发生部分灭绝、侏儒化、灾难物种盛行(灾难物种是指那些在生态系统受到重大扰动或灾难事件之后,如大规模灭绝事件之后,能够迅速扩散并占据主导地位的物种)的现象。
而第二幕德干玄武岩喷发事件更为恐怖,时间约为6610万—6600万年前,海量的喷发不仅引起了巨大的气候波动,还造成了大面积的海洋酸化。在“过山车”一样的气候变化和极度恶劣且不稳定的环境下,生物界开始连锁性逐渐崩溃,各物种开始了萎缩和灭亡。在此背景之下,小行星的撞击就像压倒骆驼的最后一根稻草一样,给白垩纪生物们带来了致命一击。
小行星的撞击对地球造成了极端的环境影响。在撞击发生的瞬间,高温和冲击波可能瞬间消灭了撞击区域附近的大量生命,甚至连微生物都无法幸存。
这一剧烈的撞击在地表形成了直径近180千米的巨大陨石坑,之后,巨大的海啸和连锁地震进一步扩大了灾难的范围,导致更多生物死亡。紧接着,随着被扬起的撞击物的落下,地球下起了火雨。大片的植物被点燃,地球真正意义上燃烧了起来,海量的二氧化碳和硫化物也被抛入大气,形成的硫酸气溶胶弥漫全球。与此同时,由撞击产生的大量尘埃和碎片遮蔽了太阳——地球可能在长达数年的时间内都处于暗无天日的状态。
这种长期的阳光阻断严重影响了海洋和陆地上的初级生产者,如浮游植物和植被,进而导致整个食物链的崩溃。随着初级生产者的减少,生物圈陷入了一段漫长的饥荒时期,进一步加剧了生物多样性的丧失。
最终,中国科学家依据汞数据复原了白垩纪生物大灭绝过程:首先由印度德干高原剧烈火山活动引发了全球生物多样性衰退,然后由小行星撞击带来了致命一击。
虽然这个案子破了,可德干火山活动第三幕(约6590万年—6580万年前)和第四幕(约6560万年—6550万年前)的汞记录尚未发现,还有待未来的科学家们再接再厉。
(有删改)
【注】 锆石U-Pb定年:利用锆石中铀和铅之间的放射性衰变关系,测定锆石的年龄。
1.下列对原文相关内容的理解和分析,不正确的一项是( )
A.最早提出对白垩纪末期生物大灭绝的原因的看法的是美国的教授,他的看法很容易通过地质学手段来检验。
B.李莎等人研究“灭门案件”的突破点是汞,他们将在海洋与陆地不同环境地层中形成的汞进行综合对比。
C.白垩纪末期变暖由印度德干高原剧烈火山活动和小行星撞击共同引起,在此时期地球各个物种开始灭亡。
D.小行星撞击会对地球造成复杂的影响,可能引发巨大海啸、连锁地震、大面积火灾、长期阳光阻断等多种灾害。
2.下列对原文中出现的部分名词的阐释,最准确的一项是( )
A.“白垩纪末期生物大灭绝”是大规模的生物灭绝事件,不局限于恐龙一种生物,最新的发现可以证明其成因比较复杂,不是单一的。
B.“大火成岩省”是在地壳中的火成岩包括侵入或喷出两种形式的堆积,传统观点认为它喷发出大量温室气体,并可能引起了恐龙灭绝。
C.“汞”是常温常压下唯一的以液态存在的金属,俗称水银,来源于火山活动,它有7种稳定同位素,其同位素的分馏分为质量分馏和非质量分馏两种。
D.“德干玄武岩喷发事件”通常与显著的环境变化与生物多样性的大幅下降相关联,它的四次幕式活动引发了白垩纪末期生物界的崩溃。
3.下列选项,不适合作为证据来证明地球曾遭受小行星撞击的一项是( )
A.科学家在K-Pɡ界线之交的地层中发现了玻陨石,玻陨石一般被认为是地外物体剧烈撞击地球时,地表靶物质熔融后快速凝结的天然玻璃。
B.科学家在尤卡坦半岛上发现了一个直径约为180千米,深度约为20千米的大型陨石坑,据推测这是一颗直径为10千米—15千米的小行星撞击地球后形成的。
C.在K-Pɡ边界岩层中发现了冲击石英颗粒,它的形成源于强大外力的迅速撞击而非火山喷发,因为火山无法产生足以形成它的巨大压力。
D.研究人员通过冰芯、植物化石和沉积物的化学成分揭示了地球大气层中二氧化碳含量的变化,证明了在某个时期地球大气中二氧化碳的含量突然升高。
4.下图是德干玄武岩喷发事件在部分剖面汞同位素Hɡ-MIF值的范围示意图,其中Hɡ-MIF值呈接近于0、偏向正值和偏向负值三种类型,请根据本文为该图写出三条结论。
5.关联教材+科学思维《青蒿素:人类征服疾病的一小步》一文中包含的多种科学研究的思维方式,在本文中也有所体现。请举一个课文中的例子,并结合本文具体分析。
参考答案
一、必备知识精练
1.【答案】①直接采访被采访者(屠呦呦)本人,获取其真实回忆、经历;②参考关于被采访者(屠呦呦)的原始材料(实物),包括亲笔备注的照片等;③查阅诺贝尔生理学或医学奖评选委员会的资料,了解青蒿素在全球疟疾治疗中的作用和贡献。
【解析】材料中,通过直接采访屠呦呦,作者获取到屠呦呦的第一手资料,包括她的成长经历、患病与治疗的经历、求学过程以及她在科学研究中的种种挑战和成就。作者通过查阅本人的原始材料,找到了她在北京大学时的照片和亲笔备注,了解到她的学术背景和早年经历。作者通过查阅诺贝尔生理学或医学奖评选委员会的资料,了解到青蒿素在全球疟疾治疗中的作用和贡献。
2.【答案】示例①通过细数打击、风险等经历,从不同的角度写出了科研路上的困难之大;省略号表示前面的困难列举未尽,突出科研路上的挑战之多。用困难之大、挑战之多来衬托屠呦呦的坚韧。②用副词“终于”与具体的年份“1978年”,强调经过了漫长的过程,最后研究获得了成功,从而表现了屠呦呦的锲而不舍。
【解析】题干中已经点明画线句表现了屠呦呦的科研精神,那我们就要分析其句子的特别之处。首先,画线句使用了数字、事例,来说明屠呦呦在研究上遇到的困难和挑战,以此衬托屠呦呦的坚韧;然后,“终于”表明很不容易,“1978年”则强调研究的时间之长,表现了屠呦呦的锲而不舍。
3.【答案】①创造性劳动的体现;②创造性劳动的条件(或“保障”);③劳动成果对人类的作用。
【解析】作答时,首先要抓住关键词“创造性劳动”和“造福人类”,明确这是评论的核心内容。接着,从给出的文段中,我们可以看到屠呦呦通过不懈努力和创造性劳动,成功研制出青蒿素,拯救了无数生命,为维护人类健康作出了巨大贡献。这为我们提供了丰富的评论素材。最后,确定三个评论角度,简要概括即可。
4.A
【解析】文中加点的“能”为助动词,指能够。A项,助动词,能够;B项,名词,能力,才干;C项,名词,物理学上指能量;D项,形容词,有能力的。
5.【答案】语句③,修改为“又需要人们的好奇心催发”。(或“非需要人们的好奇心催发不可”)语句⑦,修改为“使自己的青春和生命闪耀出更绚丽迷人的光彩”。
【解析】语句③,“又需要……不可”句式杂糅,应改为“又需要……”或“非需要……不可”;语句⑦,成分残缺,应在句子前面加“使”。
二、关键能力构建
1.C
【解析】“白垩纪末期变暖由印度德干高原剧烈火山活动和小行星撞击共同引起”错,根据原文“正是此次喷发导致了大量的二氧化碳和其他温室气体的释放,从而导致了白垩纪末期变暖事件”可知,导致白垩纪末期变暖的是第一幕德干玄武岩喷发事件;“在此时期地球各个物种开始灭亡”错,根据原文“灾难物种是指那些在生态系统受到重大扰动或灾难事件之后,如大规模灭绝事件之后,能够迅速扩散并占据主导地位的物种”可知,当时也出现了灾难物种盛行的现象,并非各个物种都开始灭亡。
2.A
【解析】B项,“传统观点认为它喷发出大量温室气体,并可能引起了恐龙灭绝”错,根据原文“传统的观点认为德干大火成岩省喷发出大量温室气体,导致了当时气候变暖,并有可能引起了恐龙灭绝”可知,传统观点是针对“德干大火成岩省”说的,而不是“大火成岩省”。C项,“来源于火山活动”错,根据原文“火山活动是地质历史上重要的自然汞源”可知,火山活动可以产生汞,但不等于汞只“来源于”火山活动。D项,“它的四次幕式活动引发了白垩纪末期生物界的崩溃”错,根据原文“德干火山活动第三幕(约6590万年—6580万年前)和第四幕(约6560万年—6550万年前)的汞记录尚未发现”可知,目前只有德干火山活动的前两幕引发了白垩纪末期生物界的崩溃的证据。
3.D
【解析】原文提及小行星撞击地球后点燃大片植物导致海量的二氧化碳被抛入大气,但D项的发现并不能证明二氧化碳含量升高是由小行星撞击引起的,也可能是火山活动引起的。A项、C项,提到了在地层中发现的物质,都能证明地球曾经遭受过外力撞击。B项,科学家发现的陨石坑是小行星撞击地球的直接证据。
4.【答案】①中国胶莱盆地剖面,Hɡ-MIF接近于0,可据此推测这里的汞同位素基本来源于火山。②法国Bidart和阿根廷Bajada del Jaɡüel剖面,Hɡ-MIF偏正值,可据此推测这些地区的汞经历过光致还原过程,出现二价汞沉积。③印度德干高原地区Jhilmili剖面,Hɡ-MIF偏负值,可据此推测这里的汞同位素来源于陆生植物通过气孔吸收的大气中的汞。
【解析】
原文信息
示意图信息
结论
“火山来源的汞同位素接近于零”
中国胶莱盆地剖面,Hɡ-MIF接近于0
这里的汞基本来源于火山
“汞同位素非质量分馏(Hɡ-MIF)主要与二价汞的光致还原过程有关,二价汞沉积会使Hɡ-MIF偏向正值”
法国Bidart和阿根廷Bajada del Jaɡüel剖面,Hɡ-MIF偏正值
这些地区的汞经历过光致还原过程,出现二价汞沉积
“陆生植物通过气孔吸收大气中的汞,可能导致叶子中保留光还原信号(MIF偏负),这些过程往往会在大陆系统(包括植物、煤炭、土壤、沉积物)中产生MIF负值”
印度德干高原地区Jhilmili剖面,Hɡ-MIF偏负值
这里的汞可能是陆生植物通过气孔吸收的大气中的汞
5.【答案】示例①屠呦呦发现文献记载与实验操作之间存在差异,进而发现了现代实验提取方式与古代的提取方式不同,正是这“不同”的发现使得研究出现了转机,最终取得突破。这就是科学研究中的“求异法”。②美国物理学家Luis Alvarez和他的儿子Walter Alvarez发现意大利古比奥K-Pɡ界线地层里的铱元素含量异常高,通过对比实际发现与理论可能的差异提出了小行星撞击说。
【解析】①《青蒿素:人类征服疾病的一小步》一文中,“研究的转折点出现在青蒿上……实验结果很难重复,而且似乎与文献记录相悖”“我们使用通常的加热提取方式……改为低温提取,以保存其抗疟有效成分。改变提取方式后,抗疟效果果然大幅度提升”,屠呦呦发现文献记载与实验操作之间存在差异,进而发现了现代实验提取方式与古代的提取方式不同,正是这“不同”的发现使得研究出现了转机,最终取得突破。这就是科学研究中的“求异法”。②本文中,“来自美国的物理学家Luis Alvarez和他的儿子Walter Alvarez发现意大利古比奥K-Pɡ界线地层里含有异常高的铱元素……于是他们提出了影响至今的小行星撞击说”,美国物理学家Luis Alvarez和他的儿子Walter Alvarez发现意大利古比奥K-Pɡ界线地层里的铱元素含量异常高,通过对比实际发现与理论可能的差异提出了小行星撞击说。
【命题溯源】
第7课的学习提示中说两位科学家“深入浅出地介绍科学研究的原理与探索过程”,其探索过程蕴含着其进行科学研究的思维方式,单元学习任务中也提及“了解‘发现’与‘创造’背后的思维方式”,本题立足于“思维方式”进行考查,能够提升学生的思维品质。
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