实验05 呼吸运动的模型（讲义）生物新教材北师大版七年级下册

本讲义聚焦呼吸运动的模型这一核心知识点，系统衔接呼吸系统组成与肺泡内气体交换，通过模型模拟膈肌舒缩与胸廓容积变化，揭示肺通气的实现机制，构建“肌肉运动—胸廓变化—气压差—气体流动”的逻辑链，为后续气体交换学习奠定基础。 资料以实验为载体，整合课标解读、教材解析、过程精讲及真题专练，通过塑料瓶（胸廓）、气球（肺）、橡皮膜（膈肌）的模型建构，培养科学思维与探究实践能力，结合分步演示与典例分析突破气压动态关联难点，课中辅助直观教学，课后助力学生通过真题模拟查漏补缺，强化结构与功能相适应的生命观念。

实验05 呼吸运动的模型 ——北师大版初中生物七年级下册第8章第2节 实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 课标解读 重点先知 本节对应 2022 版课标 “人体生理与健康” 主题，要求通过模型探究理解呼吸运动原理，建立结构与功能相适应的生命观念。聚焦肺通气的实现机制，培养模型建构、观察分析与科学推理能力，落实探究实践素养。以模拟实验为载体，将抽象的胸廓容积、气压变化转化为直观现象，引导学生从现象到本质解析呼吸过程，衔接呼吸系统组成与气体交换知识，为学习人体能量供应、代谢稳态奠定基础，同时渗透健康呼吸、科学护肺的生活理念，强化生物学与生活的联系。 核心重点：重点为呼吸运动的完整过程：膈肌与肋间肌收缩舒张带动胸廓容积改变，引发肺内气压变化，实现吸气与呼气；明确模型各部件对应生理结构，掌握模型模拟呼吸的原理，理解肺被动扩张与回缩的机制，建立 “肌肉运动 — 胸廓变化 — 气压差 — 气体流动” 的逻辑链，精准把握呼吸运动的动力与过程核心。 难点突破：难点是胸廓容积、肺内气压与气流方向的动态关联。通过分步演示模型，拆解 “拉橡皮膜 — 胸廓扩大 — 肺扩张 — 吸气”“推橡皮膜 — 胸廓缩小 — 肺回缩 — 呼气” 流程，结合气压变化示意图，用对比法区分收缩与舒张状态，纠正 “肺主动呼吸” 的误区，以可视化操作突破抽象原理理解障碍。 （一）教材解析 本节是 “人体细胞获得氧气的过程” 核心内容，承接呼吸系统组成，衔接肺泡内气体交换。教材设置膈肌与肋骨运动双模型，以简易材料降低实验门槛，突出模型化、探究式学习理念。通过模型模拟，将不可见的生理过程具象化，引导学生从观察到推理，理解呼吸运动实现肺通气的本质。内容编排贴合七年级学生认知，兼顾知识逻辑性与实验操作性，强化科学思维培养，是连接结构知识与生理功能的关键节点，凸显生物学实验教学的实践性与探究性。 （二）知识渗透 1．关联知识：关联呼吸系统组成（呼吸道、肺）、胸廓结构（肋骨、胸骨、膈肌）知识，衔接物理气压与体积变化原理；承接上节呼吸作用释放能量的内容，为后续肺泡与血液气体交换、气体在血液中运输、组织细胞气体交换铺垫。同时联系人体运动系统肌肉收缩知识，理解呼吸肌的动力作用，整合多学科知识，构建 “结构 — 功能 — 机制” 的知识网络，完善人体生命活动调节的认知体系。 2．渗透拓展：拓展呼吸与健康的联系，讲解深呼吸、正确呼吸方式对呼吸系统的益处，介绍溺水急救、人工呼吸的原理；延伸模型改进思路，如优化密封装置、添加肋间肌模拟组件，提升模型科学性；结合生活实例，分析剧烈运动时呼吸加快的原因，对比不同生物的呼吸方式，渗透进化与适应观念。引导学生用呼吸原理解释生活现象，培养学以致用的能力，树立健康生活与科学探究的意识。 实验准备 透明塑料瓶 1 个、Y 型玻璃管 / 塑料导管 1 根、小气球 2 个、橡皮膜 / 气球皮 1 张、细线 / 橡皮筋若干、剪刀、凡士林。 实验步骤 1. 制作模型 第1步：撕下塑料瓶外包装，取下瓶盖，剪去塑料瓶底部。 第2步：剪去气球嘴部多余部分，将气球尾部用细线或透明胶带固定在瓶底，做成气球膜。 第3步：将另一个气球固定在吸管的一头，用细线或透明胶带牢牢扎紧，防止漏气。 第4步：在瓶盖上剪出一个小孔，小孔直径最好与吸管直径一致。 第5步：将吸管带有气球的一端置于瓶中，另一端插入盖子的小孔中，拧紧盖子。 第6步：用橡皮泥固定吸管，并封住瓶口。 2. 测试模型 向下拉动或向上推动瓶子底部的气球膜，观察瓶内气球和瓶内体积的变化情况。 注意事项 全程保证装置气密性，漏气会导致气球无变化，实验失败；操作时动作轻柔，避免拉破橡皮膜、戳破气球；瓶口与导管衔接处涂抹足量凡士林，增强密封效果；观察时聚焦气球胀缩、橡皮膜升降、胸廓容积变化，同步记录；禁止用力撕扯材料，保持实验台整洁；小组分工明确，一人操作、一人观察、一人记录，提高效率；实验结束后整理材料，分类回收，遵守实验室安全规范，不随意丢弃实验用品。 1．  实验操作核心依据：依据呼吸运动生理机制：膈肌收缩时顶部下降，胸廓上下径增大，肺内气压低于外界大气压，气体入肺完成吸气；膈肌舒张时顶部上升，胸廓上下径缩小，肺内气压高于外界大气压，气体出肺完成呼气。模型中塑料瓶密闭空间模拟胸廓，气球模拟肺，橡皮膜模拟膈肌，通过拉、推橡皮膜模拟膈肌舒缩，利用密闭空间容积变化改变气压，驱动气球胀缩，精准还原呼吸运动的物理与生理原理，实现抽象过程的直观模拟。 2． 观察技巧：平视模型，聚焦三个关键点：橡皮膜升降幅度、气球胀缩程度、瓶内空间变化；对比观察拉膜（吸气）与推膜（呼气）的动态差异，用慢动作操作，便于捕捉细微变化；借助自然光或台灯照明，增强透明瓶内现象清晰度；边操作边口述原理，将观察与推理结合；用手机拍摄动态过程，回放分析；分组对比观察不同密封效果的装置，理解气密性的重要性，提升观察的针对性与准确性，快速抓住实验核心现象。 3． 易错提醒：易混淆橡皮膜运动与呼吸过程：下拉是吸气、上推是呼气，切勿颠倒；易忽视气密性，导致实验无现象，需提前检查密封；易错误认为肺主动扩张，需明确肺是被动随胸廓变化；易忽略 Y 型管扎紧程度，导致气球脱落或漏气；易操作过快，无法清晰观察变化；易混淆模型部件对应结构，需牢记瓶 — 胸廓、气球 — 肺、橡皮膜 — 膈肌；易遗漏重复实验，导致结论片面，需多次操作验证，规避以上错误保障实验成功。 【典例】（2025・四川成都）如图为呼吸运动模拟实验装置，下列叙述正确的是（ ） A. 装置中玻璃管模拟支气管，气球模拟肺 B. 向下拉橡皮膜时，气球缩小，表示呼气 C. 向上推橡皮膜时，装置内气压增大，气球回缩 D. 该装置能同时模拟肋间肌和膈肌的运动 答案：C 解析：A 错误，玻璃管模拟气管和支气管；B 错误，下拉橡皮膜，胸廓扩大、气压减小、气球胀大，表示吸气；C 正确，上推橡皮膜，胸廓缩小、气压升高，气球回缩，模拟呼气；D 错误，该装置仅模拟膈肌运动与胸廓上下径变化，无法模拟肋间肌。 · 中考真题感知练 1.（2024・湖南长沙）在 “膈肌与呼吸运动” 的模型实验中，下列分析错误的是（ ） A. 瓶底的橡皮膜模拟膈肌，瓶身模拟胸廓 B. 实验成功的关键是保持装置的气密性 C. 气球胀大时，代表膈肌舒张、膈顶部上升 D. 该实验可证明呼吸运动导致气压差，实现气体进出肺 答案：C 解析：C 错误，气球胀大代表吸气，此时膈肌收缩、膈顶部下降，胸廓上下径增大。A、B、D 均符合实验原理。 2.（2023・山东济南）某同学用呼吸运动模型实验时，发现拉动橡皮膜气球不胀缩，最可能原因及改进措施是（ ） A. 气球弹性差，更换厚橡皮膜 B. 装置漏气，在接口处涂凡士林密封 C. 橡皮膜过厚，更换更大的气球 D. 玻璃管过细，剪短玻璃管 答案：B 解析：实验依赖密闭环境形成气压差，装置漏气是气球无变化的最常见原因，应在瓶口、管接口处涂凡士林密封。A、C、D 均非主要原因。 · 名校模拟提升练 1. （2022・浙江杭州）关于呼吸运动模型实验的模拟对象，对应关系正确的一组是（ ） A. 玻璃罩 — 胸腔，气球 — 肺，橡皮膜 — 肋骨 B. 玻璃管 — 气管，气球 — 肺泡，橡皮膜 — 胸廓 C. 玻璃罩 — 胸廓，气球 — 肺，橡皮膜 — 膈肌 D. 玻璃管 — 支气管，气球 — 胸廓，橡皮膜 — 膈 答案：C 解析：实验标准对应：玻璃罩 = 胸廓、气球 = 肺、橡皮膜 = 膈肌、玻璃管 = 气管 / 支气管。A、B、D 对应均错误。 2.（2023・湖北武汉）在呼吸运动模型实验中，向下牵拉橡皮膜时，发生的变化是（ ） A. 气球缩小，肺内气压升高 B. 气球胀大，肺内气压降低 C. 气球缩小，肺内气压降低 D. 气球胀大，肺内气压升高 答案：B 解析：下拉橡皮膜→胸廓上下径增大→瓶内气压减小→外界气体进入气球→气球胀大，模拟吸气过程。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验05 呼吸运动的模型 ——北师大版初中生物七年级下册第8章第2节 实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 课标解读 重点先知 本节对应 2022 版课标 “人体生理与健康” 主题，要求通过模型探究理解呼吸运动原理，建立结构与功能相适应的生命观念。聚焦肺通气的实现机制，培养模型建构、观察分析与科学推理能力，落实探究实践素养。以模拟实验为载体，将抽象的胸廓容积、气压变化转化为直观现象，引导学生从现象到本质解析呼吸过程，衔接呼吸系统组成与气体交换知识，为学习人体能量供应、代谢稳态奠定基础，同时渗透健康呼吸、科学护肺的生活理念，强化生物学与生活的联系。 核心重点：重点为呼吸运动的完整过程：膈肌与肋间肌收缩舒张带动胸廓容积改变，引发肺内气压变化，实现吸气与呼气；明确模型各部件对应生理结构，掌握模型模拟呼吸的原理，理解肺被动扩张与回缩的机制，建立 “肌肉运动 — 胸廓变化 — 气压差 — 气体流动” 的逻辑链，精准把握呼吸运动的动力与过程核心。 难点突破：难点是胸廓容积、肺内气压与气流方向的动态关联。通过分步演示模型，拆解 “拉橡皮膜 — 胸廓扩大 — 肺扩张 — 吸气”“推橡皮膜 — 胸廓缩小 — 肺回缩 — 呼气” 流程，结合气压变化示意图，用对比法区分收缩与舒张状态，纠正 “肺主动呼吸” 的误区，以可视化操作突破抽象原理理解障碍。 （一）教材解析 本节是 “人体细胞获得氧气的过程” 核心内容，承接呼吸系统组成，衔接肺泡内气体交换。教材设置膈肌与肋骨运动双模型，以简易材料降低实验门槛，突出模型化、探究式学习理念。通过模型模拟，将不可见的生理过程具象化，引导学生从观察到推理，理解呼吸运动实现肺通气的本质。内容编排贴合七年级学生认知，兼顾知识逻辑性与实验操作性，强化科学思维培养，是连接结构知识与生理功能的关键节点，凸显生物学实验教学的实践性与探究性。 （二）知识渗透 1．关联知识：关联呼吸系统组成（呼吸道、肺）、胸廓结构（肋骨、胸骨、膈肌）知识，衔接物理气压与体积变化原理；承接上节呼吸作用释放能量的内容，为后续肺泡与血液气体交换、气体在血液中运输、组织细胞气体交换铺垫。同时联系人体运动系统肌肉收缩知识，理解呼吸肌的动力作用，整合多学科知识，构建 “结构 — 功能 — 机制” 的知识网络，完善人体生命活动调节的认知体系。 2．渗透拓展：拓展呼吸与健康的联系，讲解深呼吸、正确呼吸方式对呼吸系统的益处，介绍溺水急救、人工呼吸的原理；延伸模型改进思路，如优化密封装置、添加肋间肌模拟组件，提升模型科学性；结合生活实例，分析剧烈运动时呼吸加快的原因，对比不同生物的呼吸方式，渗透进化与适应观念。引导学生用呼吸原理解释生活现象，培养学以致用的能力，树立健康生活与科学探究的意识。 实验准备 透明塑料瓶 1 个、Y 型玻璃管 / 塑料导管 1 根、小气球 2 个、橡皮膜 / 气球皮 1 张、细线 / 橡皮筋若干、剪刀、凡士林。 实验步骤 1. 制作模型 第1步：撕下塑料瓶外包装，取下瓶盖，剪去塑料瓶底部。 第2步：剪去气球嘴部多余部分，将气球尾部用细线或透明胶带固定在瓶底，做成气球膜。 第3步：将另一个气球固定在吸管的一头，用细线或透明胶带牢牢扎紧，防止漏气。 第4步：在瓶盖上剪出一个小孔，小孔直径最好与吸管直径一致。 第5步：将吸管带有气球的一端置于瓶中，另一端插入盖子的小孔中，拧紧盖子。 第6步：用橡皮泥固定吸管，并封住瓶口。 2. 测试模型 向下拉动或向上推动瓶子底部的气球膜，观察瓶内气球和瓶内体积的变化情况。 注意事项 全程保证装置气密性，漏气会导致气球无变化，实验失败；操作时动作轻柔，避免拉破橡皮膜、戳破气球；瓶口与导管衔接处涂抹足量凡士林，增强密封效果；观察时聚焦气球胀缩、橡皮膜升降、胸廓容积变化，同步记录；禁止用力撕扯材料，保持实验台整洁；小组分工明确，一人操作、一人观察、一人记录，提高效率；实验结束后整理材料，分类回收，遵守实验室安全规范，不随意丢弃实验用品。 1．  实验操作核心依据：依据呼吸运动生理机制：膈肌收缩时顶部下降，胸廓上下径增大，肺内气压低于外界大气压，气体入肺完成吸气；膈肌舒张时顶部上升，胸廓上下径缩小，肺内气压高于外界大气压，气体出肺完成呼气。模型中塑料瓶密闭空间模拟胸廓，气球模拟肺，橡皮膜模拟膈肌，通过拉、推橡皮膜模拟膈肌舒缩，利用密闭空间容积变化改变气压，驱动气球胀缩，精准还原呼吸运动的物理与生理原理，实现抽象过程的直观模拟。 2． 观察技巧：平视模型，聚焦三个关键点：橡皮膜升降幅度、气球胀缩程度、瓶内空间变化；对比观察拉膜（吸气）与推膜（呼气）的动态差异，用慢动作操作，便于捕捉细微变化；借助自然光或台灯照明，增强透明瓶内现象清晰度；边操作边口述原理，将观察与推理结合；用手机拍摄动态过程，回放分析；分组对比观察不同密封效果的装置，理解气密性的重要性，提升观察的针对性与准确性，快速抓住实验核心现象。 3． 易错提醒：易混淆橡皮膜运动与呼吸过程：下拉是吸气、上推是呼气，切勿颠倒；易忽视气密性，导致实验无现象，需提前检查密封；易错误认为肺主动扩张，需明确肺是被动随胸廓变化；易忽略 Y 型管扎紧程度，导致气球脱落或漏气；易操作过快，无法清晰观察变化；易混淆模型部件对应结构，需牢记瓶 — 胸廓、气球 — 肺、橡皮膜 — 膈肌；易遗漏重复实验，导致结论片面，需多次操作验证，规避以上错误保障实验成功。 【典例】（2025・四川成都）如图为呼吸运动模拟实验装置，下列叙述正确的是（ ） A. 装置中玻璃管模拟支气管，气球模拟肺 B. 向下拉橡皮膜时，气球缩小，表示呼气 C. 向上推橡皮膜时，装置内气压增大，气球回缩 D. 该装置能同时模拟肋间肌和膈肌的运动 · 中考真题感知练 1.（2024・湖南长沙）在 “膈肌与呼吸运动” 的模型实验中，下列分析错误的是（ ） A. 瓶底的橡皮膜模拟膈肌，瓶身模拟胸廓 B. 实验成功的关键是保持装置的气密性 C. 气球胀大时，代表膈肌舒张、膈顶部上升 D. 该实验可证明呼吸运动导致气压差，实现气体进出肺 2.（2023・山东济南）某同学用呼吸运动模型实验时，发现拉动橡皮膜气球不胀缩，最可能原因及改进措施是（ ） A. 气球弹性差，更换厚橡皮膜 B. 装置漏气，在接口处涂凡士林密封 C. 橡皮膜过厚，更换更大的气球 D. 玻璃管过细，剪短玻璃管 · 名校模拟提升练 1. （2022・浙江杭州）关于呼吸运动模型实验的模拟对象，对应关系正确的一组是（ ） A. 玻璃罩 — 胸腔，气球 — 肺，橡皮膜 — 肋骨 B. 玻璃管 — 气管，气球 — 肺泡，橡皮膜 — 胸廓 C. 玻璃罩 — 胸廓，气球 — 肺，橡皮膜 — 膈肌 D. 玻璃管 — 支气管，气球 — 胸廓，橡皮膜 — 膈 2.（2023・湖北武汉）在呼吸运动模型实验中，向下牵拉橡皮膜时，发生的变化是（ ） A. 气球缩小，肺内气压升高 B. 气球胀大，肺内气压降低 C. 气球缩小，肺内气压降低 D. 气球胀大，肺内气压升高 / 学科网（北京）股份有限公司 $