3-4章知识梳理-2025-2026学年浙教版九年级上册科学

能量及其形式 一.认识能量 1.能量的定义：物体能够对外做功的本领，表现出什么形式及具有什么能量。 能量像玄学一样无处不在，又不易描述，万物皆具有能量 2.能量的影响：能量对生活的影响巨大，没有能量我们的运动，各种电器的使用，太阳与星球的运动，生命的诞生与发育，自然景观的河流，瀑布皆不存在。 地球上的能量主要来源于太阳 核弹爆炸造成巨大的影响 二.能量的形式 1.机械能：做机械运动的物体均具有机械能 游动的鱼 奔跑的马 骑行的人 2.化学能：食物与燃料等具有的能量，需要发生化学变化释放出来 食物中蕴含的能量 燃烧的木材 化学电池 3. 声能：声音产生的能量 震碎玻璃的声音 4.光能：光所具有的能量 太阳能发电 5.核能：核变化产生的能量 核电站 6.电能：电可以转化为其他能量 电饭煲转化为热 电灯转化为光 电动车转化为机械能 7. 潮汐能：潮汐蕴含的能量 8.风能：风具有的能量 机械能 一.动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量。 2.猜想影响动能大小的因素：质量、速度、以及其他因素（形状、温度） 3.动能大小的影响因素： 3.实验变量： （1）小球的初始高度：控制到达水平面的速度大小 （2）不同质量的小球： （3）物块移动的距离：表示小球动能大小 4.实验操作： （1）相同质量的小球从不同高度下落，探究速度对物体动能的影响 （2）不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体动能的影响 5.实验方法：控制变量法，转化法 6.实验结论：物体的动能大小与质量有关，与速度有关 二.势能 1.重力势能： （1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 （2）重力势能的影响因素： （3）实验变量： ①小球的初始高度：控制到达水平面下落距离 ②不同质量的小球： ③陷入沙坑的距离：表示小球重力势能大小 （4）实验操作： ①相同质量的小球从不同高度下落，探究下落高度对物体重力势能的影响 ②不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体重力势能的影响 ③相同质量的小球从运动轨迹下落，探究下落运动轨迹对物体重力势能的影响 （5）实验方法：控制变量法，转化法 （6）实验结论：物体的重力势能大小与质量有关，与下落高度有关，与运动路径无关 2.弹性势能： (1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 (2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。 三.机械能与机械能守恒 1.机械能：动能和势能之和称为机械能。 2.机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 3.机械能守恒的几种类型 （1）弹簧：在下落过程中，小球未接触弹簧之前机械能守恒，接触弹簧后机械能减少，随着压缩程度增大，弹力增大，即出现下图的： a.接触点：之前小球机械能守恒，之后小球机械能减小，弹簧弹性势能增大 b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大 c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大 （2）蹦极 a.接触点：之前人机械能守恒，之后人机械能减小，弹簧弹性势能增大 b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大 c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大 （3）滚摆：重力势能与动能之间转化 （4）单摆 ac两点是最高点，动能为零重力势能最大 b.点是最低点，重力势能最小，动能最大 单摆整个过程中没有受力平衡的点 （6） 斜面 重力势能与动能转化机械能守恒 （7）其他形式的机械能守恒： 撑杆跳 跳远 扔实心球 卫星 水利发电 能量转换的量度 一.功 1.定义：物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素： （1）作用在物体上的力； （2）物体在力的方向上通过一段距离。 3.力对物体不做功的三种情况 ①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离； ②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离； ③力与运动距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。 二.功与功率的计算 1.功 （1）定义：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力x距离。 （2）计算公式为W=Fs , W表示功，F表示力，S表示沿力方向的距离 （3）单位：在国际单位制中，力的单位是牛( N )，距离的单位是米( m)，功的单位是牛.米(N. m )，在国际单位制中，用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J。1焦=1牛·米。 （4）做功的实质：能量转化的量度 2.功率 （1）定义：单位时间内做功的多少 （2）意义：表示物体做功快慢的物理量 （3）计算公式为P=W/t P表示功率，W表示功，t表示做功时间 推导可得：P=FV F表示力，V表示沿力方向的运动速度 (4) 功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。 1瓦=1焦/秒。 在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。 1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。 简单机械-杠杆 一.杠杆 1.杠杆的定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 2.杠杆的五要素： (1)支点:杠杆绕着转动的固定点。(用0表示) (2)动力:使杠杆转动的力。(用F1表示) (3)阻力:阻碍杠杆转动的力。(用F2表示) (4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。(用L1表示) (5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。(用L2表示) 二.研究杠杆的平衡条件 1.杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。 2.实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。 这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。 3.结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2 也可写成：F1 / F2=l2 / l1 4.解决杠杆平衡时动力最小问题： 此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到 ①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远 ②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 三.杠杆的分类 1.由杠杆平衡原理进行杠杆分类 2.杠杆两个力的关系： （1） 力在支点同侧：力指向杠杆两侧 （2）力在支点两侧：力指向杠杆同侧 3.有质杠杆：杠杆自身的质量作为阻力影响，受力分析时以一端为支点，分析另一端的力。 8.多力臂：对于同一个杠杆，有着多个力共同作用得到一个平衡的效果，或原已平衡的杠杆动态分析 简单机械-滑轮与斜面 一.滑轮 1.滑轮的定义：滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。 2.滑轮的实质：类似于一个变形的杠杆，受力可根据杠杆平衡原理分析。 2.滑轮的分类： （1）定滑轮：轴固定不动 ①特点：类似于一个等臂杠杆，不省力，不费距离，可改变力的方向 ②应用：旗杆顶部滑轮，用来改变力的方向的装置 （2） 动滑轮：轴随着物理一起运动 ①特点：类似于一个省力杠杆，动力臂为阻力臂的二倍，省一半的力，费二倍距离 ②应用：各种省力装置的滑轮 【注意】 1. 对于滑轮的受力分析最好使用受力平衡，一直动滑轮定滑轮有时会影响判断 2. 并非不动的一定是定滑轮，如人在船上通过滑轮拉船 二.滑轮组 1.滑轮组的定义：由若干个定滑轮和若干个动滑轮组合成滑轮组；同时具备定滑轮和动滑轮的特点。 2.依据受力平衡可得：使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一；即F=1/n (G物+G动) 。 3.特点：既能改变力的大小，又能改变力的方向 4.如有n股绳与下端滑轮连接则（nF=G物+G动）绳端移动速度为滑轮移动速度的n倍 5.横向的滑轮依据受力平衡进行分析，运动的速度大小可依据滑轮组分析 三.机械效率 1.相关物理量的意义： (1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。 (2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。 (3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外 2.机械效率： （1）定义：有用功跟总功的比值，公式η＝×100% （2）增大效率的方法： ①有用功不变，减小无用功 ②无用功不变，增大有用功 ③减小无用功，增大有用功 3.滑轮组的机械效率：η＝Gh/FS = G物/（G物+G动） 四.斜面 1.斜面定义：与水平面成倾斜的光滑平面，称为斜面 2.斜面本质：增大了做功的距离，从而起到了省力的作用 3.假设光滑无摩擦的斜面：（W总=FS=Gh） （1）斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之几。 （2）要使物体升高相同的高度，斜面越长越省力。 4.有摩擦力的斜面（机械能守恒）：（W总 = FS = Gh + fL ） 5.常见的斜面：盘山公路，螺丝的螺纹，倾斜的轨道 五.轮轴 1.轮轴定义：由（外围的）轮和（中间的）轴组成的能绕轴心转动的简单机械。 2.轮轴本质：可理解为一种变形杠杆，受力在两侧边缘，距轴心远更省力 3.生活中常见的轮轴 物体的内能 一.内能 1.内能的定义：分子的动能和势能的总和。 2.内能大小的影响因素： （1）分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。 【影响分子动能的因素】 温度升高 分子运动剧烈程度增加 内能增加 温度 温度降低 分子运动剧烈程度减弱 内能减少 （2）分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。 【影响分子势能的因素】 体积增加 分子势能增加 内能增加 体积 体积减少 分子势能减少 内能减少 （3）分子数目：温度体积相同，物体内的分子数越多，内能就越大 3.改变物体内能大小的方法： 二.热量的计算 1.热量定义：物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量 2.比热容的定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。 3.热量的计算公式：Q=cm△t ，其中C表示比热容，m表示质量，△t 表示温度变化量 4.燃料的热值： （1）定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦/千克，或者焦/立方米 5.燃料完全燃烧放出热量的计算公式（一般是总功）： Q放=mq 三.温度，内能和热量的关系比较 温度 热量 内能 概念不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J) 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 四.热机 1.定义：把内能转化为机械能的机械 2.常见的内燃机种类： （1）蒸汽机 （2）喷气式发动机 五.内燃机 1.定义：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。 2.常见的内燃机：汽油机和柴油机 3.汽油机工作原理：气缸吸入汽油和空气的混合物，经火花塞点火将内能转化为机械能，推动着活塞运动。 4.柴油机工作原理：气缸吸入空气，经喷油嘴把柴油喷进高温的气缸点燃，将内能转化为机械能，推动着活塞运动。 5. 内燃机的工作：对于内燃机的活塞上下运动我们把内燃机的工作分为四个冲程，作为一个工作循环，转两圈，做一次功，只有做功冲程是对外做功，其他冲程都是靠惯性完成 6. 内燃机的工作（以汽油机的图示为例） （1） 吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物） （2） 压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能） （3） 做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃） （4） 排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出 7.汽油机与柴油机的区别： （1）缸内吸入的气体： 汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气 （2）点火方式： 汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃 （3）结构上： 汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。 （4）效率上： 柴油机的效率高于汽油机 （5）体积上： 柴油机更大，功率也相对大些。 电能 一．电功 1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 2.实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。 电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 3.规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。 4.单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh）   1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J 5.测量电功： ⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。 ⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。 ⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。 　　①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。 ②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 二．电功率的计算 1．定义：电流在单位时间内所做的功。 2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。　 3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路） 　对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R 　　①串联电路中常用公式：P=I2R     P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn 　 ②并联电路中常用公式：P=U2/R     P1：P2=R2：R1 　　③无论用电器串联或并联。计算总功率    常用公式P=P1+P2+…Pn 4．单位：国际单位 瓦特（W）   常用单位：千瓦（kw） 5．额定功率和实际功率： ⑴额定电压：用电器正常工作时的电压。 额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R 某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。 若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0．11A 灯丝阻值Ｒ＝U额2/Ｐ＝2936Ω。 ⑵当U实=U额时，P实=P额　　用电器正常工作（灯正常发光） 当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡），有时会损坏用电器 6.家庭电路电功率的计算 使用公式P=W/t ，如电能表使用消耗电能多少千瓦时，可根据1千瓦时是功率为一千瓦的用电器工作一小时消耗的电能，可根据比例计算用电器电功率。 二.焦耳定律及电热 1．焦耳定律：　 (1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。 焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。 (2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积． (3)电功率与热功率:对纯电阻电路，电功率等于热功率 即： P=I*U=I2R=U2/R 此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路 对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和． 2.电热 （1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。 （2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。 （3）公式：Q=I2Rt. （4）适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。 3．热功率的意义及计算 （1）热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率， 即：P=Q/t=I2R （2）热功率计算:当电路不是纯电阻电路时，电功用W=UIt来计算，电热Q只能用Q=I2Rt进行计算，电功率用P=IU计算，热功率只能用P热=I2R 计算。 4.电热的档位问题： （1）串联电路：如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R2单独工作 中温档：R1单独工作 低温档：R1,R2同时工作 （2）并联电路：如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R1,R2同时工作 中温档：R2单独工作 低温档：R1单独工作 三.纯电阻电路与非纯电阻电路 1.纯电阻电路：电能全部转化为内能 2.非纯电阻电路：电能转化为内能和其它形式能。其中：内能应只占少部分。 对于含电动机的电路，其它形式能为机械能；对于含电解槽的电路，其它形式能为化学能。 3.总功率：P总=IU 4.热功率：P热=I2R 四.电池容量的计算 1.定义：电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下电池放出的电量，即电池的容量，通常以安培·小时为单位 2.计算：由W=UIt可知：电池携带的功为：电容量乘以输出电压。 核能 一.裂变和聚变 1.核能：原子核是可以转变的。原子核在转变过程中所释放出的能量，核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中释放出的化学能要大得多。 2.原子核的的裂变和聚变是获得核能的两条途经. （1）核裂变：是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核并且释放出巨大能量的现象。例如，用中子轰击铀-235原子核，可以使铀核裂变变为氦核和钡核，同时向外释放能量，并产生2-3个新的中子。如果产生的中子继续轰击着其他铀核，引起铀核裂变，就会导致越来越多的铀核不断的发生裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀裂变反应称为链式反应。原子的核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。 （2）核聚变：是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。例如，氚核（核内有一个质子、一个中子的氢核）和氚核（核内有一个质子、两个中子的氢核）在高温下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。 二.核能的和平利用----核电站 （1）核电站：如果能够按需求控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成水蒸气，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。 （2）太阳：太阳巨大能量就是内部核聚变产生的。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。人们虽然能够控制核裂变的速度，但还是没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。 3． 放射性 1.放射性：早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫人等发现铀、钍、镭等元素能够自发的放出穿透力很强的射线。居里夫人把元素具有这种辐射能力叫做放射性。进一步研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性。 2.原子的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么？ α射线：是带正电的高速运动的氦原子核流 β射线：是带负电的高速运动的电子流。 γ射线：是能量很高的电磁波。 α射线穿透能力最弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 放射性现象在工业、农业、医疗领域都有广泛应用。工业上利用放射性来测量物体厚度。农业上利用放射性照射种子，使种子变异，培育新的优良品种；利用放射性还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症。 能量的转换与守恒 一．能量的相互转化 1.能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式，各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。 2.能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 （1）太阳能的转化：能量转化的现象在我们周围经常发生。太阳光照射到绿色植物的叶片上，叶片通过光合作用把水和二氧化碳合成为淀粉等有机物质，将电磁能（光能）转变为化学能储存在植物里；太阳光照射到大气中使大气产生对流，将电磁能转变为空气的动能；太阳光照射到太阳能热水器上，使水的的温度升高，将电磁能转变为水的内能；太阳光照射到电池板上，将电磁能转化为电能。 （2）人体能量的来源及转化：人的生命活动和人体完成的各种动作，都需要能量。所有这些能量都来自于食物。人吃进各种食物，食物消化后被吸收的营养物质从血液输送到人体各处，食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。 我们每天都在使用电能，电能由发电厂提供。在火力发电厂中，燃烧煤或者天然气来加热水，水沸腾后产生的驱动涡轮机转动，涡轮机带动发电机，发电机发出的电通过输电线传输到各地的用户，对于燃煤发电厂，电能是由化学能经过一系列能量转化后得到的。 大量事实表面，自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量之间会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。各种形式的能量之间的转化是非常普遍的现象，自然界中的物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。平常我们所说的“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移的过程。 二.能量的转化与守恒定律 1.能量转化和守恒定律：大量事实告诉我们，在能量的形式发生相互转化的过程中，某种形式的能量减少了多少，另一种形式的能量一定会相应的增加多少。同样。某种形式的能量增加了多少，另一种形式的能量就相应的减少了多少，而能的总量保持不变。也就是说：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。 2.能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律只有。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体还是微观粒子，都遵循这个定律。 3.永动机的构想 三.能量的转移和转化的方向性 “永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量的转化和守恒定律的事件是不可能发生的。那么，遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？ 2.大量的现象都表面，能量的转化和转移是有一定的方向性的。我们是在能量的转移或转化的过程中利用能量的。 食物与营养 一.食物与能量 1.七大营养素：水，无机盐，糖类，蛋白质，脂肪，维生素以及膳食纤维 2.供能的营养素：糖类，脂肪，蛋白质 3.探究不同食物所含能量多少 ①分别燃烧等质量的干燥花生仁，牛肉干，大米 ②试管中加入等质量等温度的水，注意挡风比较水温升高多少 ③结论：花生仁、大米、牛肉干分别富含脂肪、糖类和蛋白质。通过实验可知，富含脂肪的花生仁所含的能量最多。 （4） 有机物的氧化：糖类在体内完全氧化和在体外完全燃烧释放的热量是一样的，1克糖类可释放16.8千焦的热量，同理的脂肪和蛋白质体内氧化和体外完全燃烧也相同，但是等质量的脂肪完全氧化分解释放的热量更多 （5） 由于不同食物所含的营养素种类和比例不同，它们所含的能量往往不同。 二.营养素的作用 1.水：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必须溶解在水中才能进行运输。 2.无机盐：食物中含有很多种无机盐，其中包括钙、铁、碘、钠和磷等元素。他们不能提供能量，却是人体维持正常生理活动所必须的营养物质。 成分 作用 缺乏症状 食物来源 钙 构成骨骼和牙齿的重要成分 佝偻病、骨质疏松症 蔬菜、奶类、豆类 磷 构成骨骼和牙齿的重要成分 厌食、贫血、肌无力等 瘦肉、鱼、奶类、豆类等 铁 构成血红蛋白的重要原料 缺铁性贫血 动物肝脏、瘦肉、蛋黄等 碘 甲状腺激素的重要组成成分 地方性甲状腺肿、幼儿呆小症 海产品、菠菜、芹菜等 锌 体内多种酶的组成成分 生长发育不良、味觉发生障碍 肉类、鱼、蛋等 3.糖类：包括淀粉、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等，在大米、小麦、马铃薯和玉米食物中含量较多，是人体所需能量的主要来源 4.蛋白质：是细胞生长及组织修复的主要原料，占人体干重的50%与，蛋白质是构成人体细胞的基本物质，可以说没有蛋白质就没有生命，一般成年人每千克体重每天约摄取1.2克蛋白质，处在长身体时期的青少年需要更多。此外蛋白质还可以为生命活动提供能量。在肉类、禽蛋、鱼虾、乳制品和大豆等食物的含量较高 5.脂肪：是生物体内贮藏能量的主要物质。只有当人体内的糖类氧化分解不足以提供人体必需的能量时，才会分解脂肪提供能量，在植物油、动物油、核桃和花生等食物中，脂肪含量较高。 6.膳食纤维：主要是由纤维素组成，是一类不能被人体消化吸收的物质主要来自于植物性食物。膳食纤维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，适量的摄取膳食纤维还可以减少大肠癌的发病率，有助于肠道减少对脂肪的吸收，防止心脑血管疾病的发生。 7.维生素：种类很多，除维生素D以外，其他维生素都不能自己合成，必须从食物中获取。维生素不能提供能量，但他参与人体内许多重要的生理活动，对保持人的健康作用极大。 常见的维生素 种类 作用 缺乏症状 食物来源 维生素A 促进人体的正常发育，增强抵抗力，维持人的正常视觉 皮肤干燥、夜盲症、干眼症等 肝脏、鱼肝油、胡萝卜、玉米等 维生素B1 维持人体正常的新陈代谢和神经系统正常的生理功能 神经炎、脚气病、消化不良、食欲不振等 谷物的种皮、动物的肾脏等 维生素C 维持正常的新陈代谢，增强抵抗力 坏血病、抵抗力下降等 新鲜蔬菜、水果等 维生素D 促进钙、磷的吸收和骨骼的发育 佝偻病、骨质疏松症等 鱼肝油、蛋黄、肝脏等 三.平衡膳食 1.人体对营养素的需求:人的身体需要许多种营养素，各种营养素的需求量也不尽相同，营养过剩和不足都会影响身体健康。人体所需的各种营养素和能量，主要通过每天摄取食物得到供应和补充，可是各类食物中的营养素含量各异。 2.平衡膳食的定义:人的健康饮食要求食物种类尽量多些、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。 3.食物如何选取:2007年，我国营养学会根据居民存在的营养问题制定了平衡膳食宝塔，这是适合我国人群的食物营养摄入指南！ 食物的消化与吸收 一.消化系统的组成： 1.人体要通过消化系统才能利用食物中的各种营养素。人体的消化系统是由消化道和消化腺组成。 2.消化道：是一条中通的管道，从上到下有口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠和肛门，主要是能进行食物的消化和吸收。 消 化 道 口腔 牙齿咀嚼食物，舌搅拌食物 咽 食物的通路 食道 能蠕动，将食物推入胃里 胃 通过蠕动搅磨食物，使食物和胃液充分混合 小肠 通过蠕动，促进消化、吸收营养物质，并将剩余物质推入大肠 大肠 通过蠕动，将食物残渣推向肛门，粪便通过肛门排出体外 3.消化腺：消化道外的唾液腺、肝脏、胰腺和消化道壁上的胃腺和肠腺，主要功能是分泌消化液，参与食物的消化。 名称 分泌消化液 消化液作用 消化液起作用部位 唾液腺 唾液 消化淀粉 口腔 胃腺 胃液 消化蛋白质 胃 肠腺 肠液 消化糖类、蛋白质、脂肪 小肠 肝 胆汁 乳化脂肪 小肠 胰 胰液 消化糖类、蛋白质、脂肪 小肠 4.牙：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。 5.牙的结构：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饶，牙釉质是人体最坚硬的结构. 6.龋齿：俗称蛀牙，形成过程是：食物残留在牙面上，牙釉质受到破坏，随后牙本质受到破坏，最后是牙髓受到破坏，它是青少年中发病率很高的牙病。 7.消化道与消化腺的结构与功能： ①胃是消化道中最膨大的部分,胃的内表面有许多皱襞，其中有许多胃腺，能够分泌胃液。胃液具有杀菌、消化和保护胃壁的作用。 ②小肠长约5-6米，是消化系统中最长的部分，小肠的起始部分是十二指肠，小肠内表面有许多皱襞，有微小凸起叫小肠绒毛，小肠绒毛壁只有一层上皮细胞 ③肝脏是人体最大消化腺，分泌的胆汁流入胆囊浓缩和贮存。成年人每天分泌的胆汁约有一升。胰腺分泌胰液帮助消化，进食后，胆汁和胰液经胆总管和胰管流入十二指肠帮助消化 二.食物的消化与吸收： 1.消化的定义：人体将食物的大分子物质分解成能够被人体吸收的小分子物质的过程 2.物理消化：物理消化过程中食物被软化和细化，如口腔中被切割、研磨成小碎块，胃肠的蠕动等。 3.化学消化：食物中的大分子物质经过消化液作用后分解成能被机体吸收利用的小分子物质，即营养物质 4.淀粉、脂肪和蛋白质的消化过程： 5.小肠适于消化吸收的结构特点： （1）人体消化道最长部分，小肠长5~6米。 （2）皱襞和绒毛大大增加了小肠内表面积。 （3）小肠中有多种消化液。 （4）丰富的毛细血管和毛细淋巴管且它们的管壁很薄，只由一层细胞构成，有利于营养物质吸收。 6.营养吸收的位置： 三.酶的催化作用： 1.酶：由生物体细胞合成，大多数酶是蛋白质。消化液中含有的酶叫消化酶，消化酶的种类有很多，一般根据其来源和催化的物质所命名。 2.探究馒头在口腔中的变化实验 3.酶的性质：不同的酶催化体内不同的化学反应。 酶具有高效性：可以使体内的化学反应迅速进行，保证各项生命活动的正常进行。 酶具有专一性：一种酶只能催化某种或者某一类化学反应。 4.消化液中的消化酶及作用： （1）唾液：唾液淀粉酶，初步分解淀粉变成麦芽糖 （2）胃液：胃蛋白酶，初步消化蛋白质变成多肽 （3）胆汁：不含消化酶，乳化脂肪使其变成小分子脂肪微粒 （4）胰液与肠液：含有多种消化酶，彻底分解淀粉，脂肪，蛋白质 体内物质的运输 一.血液的成分： 1.血液的功能：经消化系统吸收的营养物质是通过血液和淋巴循环流向全身。成年人的血液总量约为体重的7%~8%。 2.血液的组成：如果在装有新鲜血液的试管中加入抗凝血剂，并静置一段时间，血液就会分层上下两层：上层是透明、淡黄色的液体，叫做血浆，下层则是呈暗红色的血细胞。 3.血浆： ①形态：淡黄色半透明液体。 ②组成：水、蛋白质、葡萄糖、无机盐等。 ③功能：运载血细胞，运输养料和体内代谢出的废物。 4.血细胞的结构与特点： 二.血型与输血： 1.输血的前提：人的血量必须保持相对稳定，才能保证机体生理活动的正常进行。一个人大量失血时，就需要通过输血来补充血量。但输血前必须先检验献血者和受血者的血型。如果他们血型不相符，红细胞可能会凝集到一起。 2.凝集原和凝集素：红细胞膜上存在着叫凝集原的蛋白质类物质（决定血型的物质），而血清中含有与之对应的特异性蛋白质类物质，称为凝集素（可与对应的凝集原发生凝集） 【不同血型与血清的凝集状态】 3.输血原则：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实验，观察供血者血细胞与受血者血浆是否会发生凝集，根据上述原则，可依据下表进行输血，但必须少而慢 4.无偿献血：我国实行无偿献血制度，提倡18～55周岁的健康公民自愿献血。健康成年人每次献血200～300毫升是不会影响健康的，作为一个健康的公民，应当积极参加无偿献血，为挽救他人的生命奉献爱心。 三.血管与动静脉血： 1.人的血管分为动脉、静脉、毛细血管三种。动脉分流，静脉合流 2.动脉:把血液运送到全身各处的血管 (1)特点：管壁较厚、弹性大，管内血流速度快。 (2)分布：一般分布较深处，也有较浅处。如颈部与腕部的动脉。 3.静脉:把血液运回心脏的血管 （1）特点：管壁较薄 、弹性小 ，管内血流速度慢。分布有较深处、也有较浅处。 （2）作用：将血液送回心脏的血管。通常静脉内含有防止血液倒流的静脉瓣。 4.毛细血管:连通于最小的动脉与静脉之间的血管，数量最大，分布最广，管壁非常薄，管腔最小，血流速度最慢。红细胞单行通过毛细血管。血液通过毛细血管与组织细胞之间进行物质交换。 5.动静脉血:含氧量高的为动脉血，含氧量低的为静脉血 一.心脏及其结构： 1.整体结构：上房下室，左右互倒 （1） 心室：将血液从心脏泵出 心房：血液从身体回流回的地方，血液可流向心脏 （2） 主动脉：连接左心室，将血液泵到全身各处 肺动脉：连接右心室，将血液泵到肺部 （3） 上腔和下腔静脉：将全身的血液回流至心脏（肺部除外） 肺静脉：将肺部的血液回流至心脏 （7）房室瓣：位于心房和心室之间的瓣膜（只能向心室开） （8）动脉瓣：位于心室与动脉之间的瓣膜（只能向动脉开） 2.心脏的工作原理 3.心脏收缩舒张一次的时间是不同的，这样有充分的时间舒张，有利于血液流回心脏，也有利于心脏持久的工作。 二.血液循环： 1.定义：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，叫做血液循环。血液在一次完整的循环过程中要流经心脏两次，分为体循环和肺循环两部分 2.体循环 路径：左心室→主动脉→各级动脉→全身毛细血管网→各级静脉→上、下腔静脉→右心房。 影响：动脉血变成了静脉血(含氧较少颜色暗红)。 3.肺循环 路径：右心室→肺动脉→肺部的毛细血管网→肺静脉→左心房。 影响：静脉血变成了动脉血(含氧较多颜色鲜红)。 能量的获得 一.有氧呼吸： 1.呼吸作用：细胞内氧化分解糖类、蛋白质、脂肪等有机物，并释放出能量的过程。 2.有氧呼吸：在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多的能量的呼吸作用方式，大多数生物均以有氧呼吸作为呼吸作用的主要方式，无氧呼吸只是作为一种暂时补充，它释放的能量比有氧呼吸要少得多。 3.呼吸运动与呼吸作用： 4.有氧呼吸文字表达式 ：葡萄糖 + 氧气 二氧化碳 + 水 + 能量（大量） 5.糖类是人体最主要的能量来源：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。 二.无氧呼吸： 1.无氧呼吸：指在无氧条件下，通过酶的作用，细胞把糖类等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。 2.剧烈运动时，肌肉细胞急需大量的能量，但仅靠呼吸运动和血液循环不能满足肌肉组织对氧的需求，所以细胞就会进行无氧呼吸。 3.动物无氧呼吸文字表达式 ：葡萄糖乳酸 + 能量（少量） 4.植物无氧呼吸文字表达式 ：葡萄糖酒精 + 二氧化碳+能量（少量） 4.微生物获得能量的方式：微生物获得的能量有有氧呼吸、无氧呼吸两种呼吸类型。其中微生物的无氧呼吸被称为发酵（如下图）。如酵母菌在有氧的情况下进行有氧呼吸，在无氧的情况下则进行无氧呼吸。 三.多样的呼吸器官： 1.低等无脊椎动物如草履虫、变形虫等，大多数没有专门的呼吸器官，它们只靠体表与外界环境进行气体交换。 2.较为高等的无脊椎动物开始，已经出现了专门用于呼吸的器官，如对虾用腮呼吸，蝗虫用气管 呼吸 3.鱼类使用腮进行呼吸 4.两栖动物使用肺呼吸，皮肤辅助呼吸 5.爬行类、鸟类和哺乳类使用肺呼吸，鸟类使用气囊辅助呼吸 体内物质的动态平衡 一.营养物质的利用： 1.糖类的代谢：吸收到体内的葡萄糖，一部分直接被组织细胞用以氧化供能，多余的部分会在肝脏或肌肉等组织细胞中合成糖元或在体内转变为脂肪，作为能源物质储备着。（如图是血糖的转化） 2.糖元：是由多个葡萄糖分子结 合在一起形成的 多糖化合物。 3.血糖：血浆中的葡萄糖，血糖含量通常情况下保持相对稳定，质量分数为0.1%。 4.糖类的代谢终产物：二氧化碳和水。 5.脂肪的代谢终产物：二氧化碳和水。 6.蛋白质的代谢终产物：二氧化碳和水以及含氮废物（比如尿素）。 7.糖类、脂肪、蛋白质之间的转化： 8.人体每天都需要大量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： 获得的能量 = 消耗的能量 + 贮存的能量 二.泌尿系统： 1.排泄：人体将体内所产生的代谢终产物排出体外的过程。 2.排泄的三种方式： （1）排尿：排出绝大部分代谢终产物包括尿素、尿酸和多余的水、无机盐； （2）排汗：排出一部分水、少量无机盐、尿素； （3）呼吸：排出二氧化碳和少量水分。 【注意】排便的过程属于排异，食物残渣一直在消化道内，属于体外。 3.泌尿系统 （1）组成：由肾脏、输尿管、膀胱和尿道组成。 （2）功能：肾脏——形成尿液； 输尿管——输送尿液； 膀胱——暂时贮存尿液； 尿道——排出尿液。 4.肾脏：肾脏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。每个肾脏由肾实质和肾盂组成。肾实质由外到内分为皮质和髓质。肾脏的基本结构和功能单位是肾单位，每个肾大约有100万以上个肾单位。肾单位主要由肾小体和肾小管组成，其中肾小体是由肾小球和肾小囊组成。 5.尿液的形成：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。血液流经肾单位，通过肾小球的滤过作用，在肾小囊腔形成原尿；原尿流经肾小管时通过重吸收作用，形成尿液，由收集管收集进入肾盂。原尿与血浆相比，除缺少大分子的蛋白质外，其余的成分如水、葡萄糖、无机盐、尿素等物质完全相同；尿液与原尿相比，除缺少葡萄糖和小分子的蛋白质外，水、无机盐、尿素所含比例增多。 6.人工肾 （1）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。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，用插管将病人的血液引入透析器，经透析后，再将净化的血液送回病人的静脉中，达到帮助人体排出尿素等废物的目的。 三.水盐平衡： 1.原因：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。 1.如何维持水盐平衡：盐浓度低可以多排水少排盐，盐浓度高可以多排盐少排水 （1）水的获取：来自饮水；来自食物；来自物质代谢。 （2）水的排出：由肺排出（呼吸）；由皮肤排出（排汗）；由肾排出（排尿）； 由大肠排出（排便）。 （3） 盐的获取：来自食物 （4）盐的排出：由皮肤排出（排汗）；主要是由肾排出（排尿）； （5）排泄的三种途径： ①皮肤以汗液的形式排出一部分水、少量尿素和少量无机盐； ②呼吸系统以气体的形式排出二氧化碳和少量的水； ③泌尿系统以尿液的形式排出大部分的水、无机盐及尿素、尿酸。 四.代谢的多样性： 1.代谢：人体与外界环境物质和能量的交换。 2.代谢的类型： （1）同化作用：指的是生物会不断的从外界吸收营养物质，合成新的自身组成的物质，并贮存能量的过程，例如植物的光合作用，人体对食物的消化和吸收的过程都是同化作用。 （2）异化作用：指的是生物体不断的氧化分解自身组成物质，释放能量，不断排出代谢废物的过程。如呼吸作用是生物异化作用的主要方式。 （3）自养和异养：按照同化方式的不同分为两种， 自养：可自身利用无机物合成制造有机物来获得营养的生物（如光合作用的植物） 异养：需要通过摄取现成的有机物获得营养，不能直接把无机物合成有机物 学科网（北京）股份有限公司 $