第二单元 呼吸与消化 实验操作指南(教用版)-【实验班】2026-2027学年四年级上册科学提优训练（教科版·新教材）

第二单元 呼吸与消化 1 我们的呼吸与消化 知识要点速记 1.我们每天都要进食，每时每刻都在呼吸。食物和空气帮助我们维持生命活动。 2.吸气与呼气共同完成了呼吸的基本过程，一呼一吸算一次呼吸。 3.食物消化要经过胃和肠道。 4.食物消化吸收后产生的废物会被排出去。 5.人在憋气时会涨红了脸，非常难受；深呼吸会让人平静下来。 6.肚子饿时，人会感觉没有力气，有时候肚子会咕咕叫。吃了食物后食物会在体内 消化，给身体提供能量，让人活力满满。但吃得太饱会不舒服，所以不能吃太多。 ●教材研讨答案 1.我们有过哪些跟呼吸与消化有关的生活体验？身体有什么不同的感受？ 感冒鼻塞时用嘴呼吸会感觉嗓子发干；剧烈运动后会呼吸急促、胸口发闷；肚子 饿时会感觉没有力气，有时候肚子会咕咕叫；吃得太饱会肚子胀胀的等。 2.我们想研究关于呼吸与消化的哪些问题？ 呼吸对人体有什么用？空气是怎样进入我们的身体的？胃是怎样消化食物的？ 人体器官怎样把食物变成大小便？ 2认识呼吸器官 知识要点速记 1.人体呼吸器官包括鼻腔、咽、喉、气管、支气管、肺等。 2.吸气过程与呼气过程的对比。 -14 (1)吸气，是含有氧气的空气由鼻腔或口腔进入气管，再进入肺的过程。此时胸腔 扩张。该过程中空气经过的呼吸器官的顺序为鼻腔→咽→喉→气管→支气管 →肺。 (2)呼气，是交换后的空气由肺部到气管，再由鼻腔或口腔呼出的过程。此时胸腔 收缩。该过程中空气经过的呼吸器官的顺序为肺→支气管→气管→喉→咽 鼻腔。 3.呼吸是动物与外界进行气体交换以维持生命的重要活动。动物的呼吸器官有 鳃、肺等。其中鱼是用鳃呼吸的，蚕是用气门呼吸的。 实验操作指南 实验 模拟人体的呼吸 实验目的 通过呼吸模拟实验，了解呼吸器官在呼吸过程中的协同合作。 实验材料 吸管、气球、塑料瓶、橡皮膜等。 实验步骤 1.组装如右图所示的人体呼吸模拟装置。气球模拟肺，吸管模 拟气管、支气管，塑料瓶模拟胸腔，橡皮膜模拟膈肌。 2.向下拉动橡皮膜，观察塑料瓶内气球的变化。 3.将橡皮膜向上顶起，观察塑料瓶内气球的变化。 实验现象 1.向下拉动橡皮膜时，塑料瓶内的气球会鼓起，此 注意事项 时是吸气过程。 1.实验过程中，勿用嘴对着 2.向上顶起橡皮膜时，塑料瓶内的气球会瘪下去， 吸管吹气。 此时是呼气过程。 2.向下拉橡皮膜时注意 实验结论吸气过程：膈肌收缩，膈肌位置下降， 力度。 胸腔扩张，气体进入肺。呼气过程：膈肌舒张，膈肌位置上升，胸腔收缩，肺中的 气体排出。 15 实验班 提优圳练 @教材研讨答案 1.空气从鼻腔进去之后到哪里去了？参与呼吸的器官有哪些？ 空气从鼻腔进去之后，依次经过咽、喉、气管、支气管和肺。参与呼吸的器官主要 有鼻腔、咽、喉、气管、支气管和肺。 2.呼吸器官模型的各部分分别模拟人体中哪个呼吸器官？ 塑料瓶瓶身模拟胸腔，吸管模拟气管和支气管，气球模拟肺，瓶底的橡皮膜模拟膈肌。 3 呼吸的变化 一知识要点速记 1.人体内所有的细胞都需要空气中的氧气来维持生命，从空气中吸入的氧气可以帮 助我们正常地生活和工作。 2.人的呼吸实际上是在进行气体交换，使空气中的氧气进入血液，同时排出二氧化碳。 3.空气是混合气体。正常状态下，人体呼出来的气体与吸进去的气体相比，氧气减 少了，二氧化碳增加了。无论是人体呼出来的气体还是吸进去的气体，占比最多 的都是氮气。下图为正常状态下人体吸入、呼出气体成分的比较柱状图。 百分比(%) 80 78%78% 口吸入的气体 70 ▣呼出的气体 60 50H 40 30 2 21% 16% 0.03%4%0.97%2% 氮气 氧气 二氧化碳其他气体 4.人体在不同状态下，呼吸次数会发生变化。 人体在不同状态下的呼吸次数 状态 每分钟呼吸情况 会影响呼吸次数的活动 睡觉时 次数是最少的 呼吸平静时 每分钟20次左右 跑步、跳绳、打球、做家务等 运动后 比运动前呼吸次数多 -16 5.气体交换主要在肺部进行。剧烈运动时，人体需要消耗更多的氧气，所以呼吸加 快加深，使肺部气体交换速度加快以吸进更多的氧气。 6,经常进行适量的体育锻炼，可以增强呼吸功能，保持身体健康。 实验操作指南 实验 探究运动对呼吸次数的影响 实验目的 通过测量人在不同状态下的呼吸次数，感受运动对呼吸次数的 影响。 实验材料 计时器、记录表等。 实验步骤 1.测量人在安静状态下一分钟的呼吸次数，测试 注意事项 三次，并记录。 在测试安静状态下每分钟的 2.测量人在慢走20步后一分钟的呼吸次数，测 呼吸次数时，要求自然呼吸， 试三次，并记录。 不能有意识地自主控制自己 3.测量人在深蹲30次后一分钟的呼吸次数，测 的呼吸。 试三次，并记录。 实验记录 (数据仅供参考) 运动对呼吸次数的影响 安静状态下一分 慢走20步后一分 深蹲30次后一分 测试 钟呼吸次数/次 钟呼吸次数/次 钟呼吸次数/次 第一次 21 26 35 第二次 18 27 34 第三次 23 27 35 最终取值 21 27 35 数据处理：取相同数值较多的数；没有相同数值的，取中位数。 实验结论不同状态下，人体每分钟呼吸次数不同。运动后人的呼吸次数会增 加，运动越剧烈，呼吸次数越多。 17 实验班 是忧练 @教材研讨答案 1.如果剧烈运动后每分钟的呼吸次数保持不变会怎样？ 人体剧烈运动时，肌肉活动量大幅提升，身体新陈代谢速率加快，组织器官的耗 氧量显著增多，同时体内代谢产生的二氧化碳含量也会快速上升。若此时呼吸 次数维持安静状态的数值不变，单次呼吸吸入的氧气总量无法满足机体高强度 耗能需求，全身细胞供氧不足，就会出现头晕、胸闷、四肢酸软无力的现象；与此 同时，身体代谢生成的二氧化碳不能及时通过呼吸排出体外，在血液与体内不断 堆积，进一步加重身体负担，继而引发气喘、恶心反胃等不适症状，长期缺氧还会 损伤身体器官。 2.什么状态下我们每分钟的呼吸次数会变少？ 人体在身体耗能偏低的状态下，每分钟的呼吸次数会变少。当人体处于静坐静 养、深度睡眠、身心完全放松等状态时，身体肌肉基本停止大幅度活动，新陈代谢 速度放缓，机体氧气消耗量下降，产生的二氧化碳也随之变少，呼吸系统不需要 频繁换气即可维持身体正常运转，因此呼吸频率明显降低。 3.说一说蒙头睡觉会感觉气闷的原因。 蒙头睡觉时，被子与头部之间形成相对密闭的狭小空间，空气难以和外界流通交 换。人持续呼吸会不断消耗空间内的氧气，同时将呼出的二氧化碳留存于被窝 内部，随着睡眠时长增加，密闭空间里氧气浓度持续下降、二氧化碳浓度不断升 高，身体吸入的氧气越来越少，二氧化碳在体内蓄积，血氧含量不足，最终使人出 现气闷、头晕、呼吸不畅等不适感，因此从健康角度不建议蒙头睡觉。 4 测量肺活量 知识要点速记 1.吹气球时，有人一口气将气球吹得很大，有人则吹得较小。这是因为他们的肺活 量不同。 2.肺活量是指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量，单位是毫升(L)。 3.肺活量是衡量身体发育是否健康的一个指标。身高、体重相同的 人，肺活量大说明肺部充入的空气多，为血液供氧的能力强，运动后 恢复正常呼吸的时间更短。 4.《国家学生体质健康标准(2014年修订)》中关于肺活量的要求：小学四年级男生 -18 肺活量在1100毫升~2600毫升；小学四年级女生肺活量在900毫升~2000毫升。 5.我们可以通过加强体育锻炼的方法，如扩胸运动、跳绳、游泳等，增强呼吸肌的力 量，增大肺活量。 6.在空气污染严重时运动，人体会吸入很多有害物质。因此运动训练时需要选择 空气质量优良的环境。 实验操作指南 实验 测量肺活量 实验目的 通过使用简易肺活量测量袋，测量我们的肺活量，了解自己的肺 活量大小。 实验材料 简易肺活量测量袋、通气管、回形针等。 实验步骤 1.展开简易肺活量测量袋，插入通气管。 通气管 2.尽力吸一口气，然后将气体从通气管呼入测量袋。 测量之后 3.尽力呼气后，快速抽出通气管，扎紧测量袋，避免气体 测量之前 跑出。 4.将测量袋向充气方向卷起，直至卷不动为止。 5.用回形针固定，读取鼓起的测量袋上的最大数 注意事项 值（单位为毫升），这就是测得的肺活量。 为获得更准确的数据，需要 6.用简易肺活量测量袋重复测量三次，取最大 测量三次，并在两次测量之 值，将数据统计在表格中。 间稍作休息。 实验记录 (数据仅供参考) 肺活量测量记录表 次数 第一次 第二次 第三次 最终取值 肺活量/毫升 1500 1600 1700 1700 实验结论肺活量的大小因人而异；一般情况下肺活量越大，一次性呼出的气体 体积越大。 19 实验班 提优圳练 @教材研讨答案 1.根据我们学过的空气占据空间的性质，在使用简易肺活量测量袋读取数据时，应 该注意什么？ 用简易肺活量测量袋测量前要把袋内的空气全部排出来；一次性把气吹完，不能 漏气；吹完气后要将测量袋卷起，直到卷不动为止，读取袋子鼓起的最大刻度。 2.我们的肺活量达到健康标准了吗？查看全班同学的肺活量数据，说一说肺活量 大小可能与什么因素有关。 肺活量大小可能和性别、年龄、身高、体型、运动习惯、呼吸习惯等有关。如果肺 活量不达标，我们要养成经常运动的好习惯，注意空气污染时不适合运动，要选 择空气质量优良的环境。 5 ☐腔里的消化 一知识要点速记 1.运动后，呼吸会加快，为身体补充更多的氧气；我们也常常会在运动后吃一些食 物，为身体补充营养。 2.消化器官是参与食物消化和吸收的一系列器官。消化器官可以将食物转变成人 体可以吸收的养料和能量，这一过程叫作消化。 3.口腔是人体的消化器官之一，下表是口腔内参与食物初步消化的结构及其作用。 口腔内参与食物初步消化的结构及其作用 名称 作用 牙齿 咬碎食物 舌 传送和搅拌食物 唾液 润湿食物，初步消化食物中的淀粉 4.牙齿可以分为门齿、犬齿和臼齿3种，门齿可以切断饼干等食物， 门齿 犬齿可以撕裂食物，白齿可以研磨食物。一般情况下：门齿有8 犬齿 白齿 颗、犬齿有4颗、白齿有20颗。人们常说的“细嚼慢咽”中的 “细嚼”指的是用牙齿将食物磨碎，有利于食物在体内消化。 臼齿 5.用模型的方式展示“牙齿”，其中用硬纸板代表门齿和犬齿，用 犬齿 塑料袋装满空气代表白齿。 门齿 -20 6.牙齿是我们身体重要的咀嚼器官，保护好牙齿对我们一生的健康很有意义。用正 确的方式刷牙有利于保护牙齿。 7.正确的刷牙方式：外侧上牙顺着牙缝向下刷；外侧下牙顺着牙缝向上刷；咬合面来 回刷；内侧顺着牙缝下牙向上、上牙向下刷。注意刷牙时间不少于3分钟。 实验操作指南 实验 馒头在口腔里的变化 实验目的 探究馒头在口腔里经过咀嚼后所发生的变化。 实验材料 镊子、馒头、玻璃皿等。 实验步骤 1.用镊子从馒头上取下三块大小、形状相近的 注意事项 馒头。 在实验过程中，需要注意自 2.分别放入口中咀嚼一次、五次、十次，取出咀嚼 己的咀嚼速度，不要过快。 后的馒头，将其放在玻璃皿中。 3.观察、描述馒头的变化并记录下来。 实验记录 馒头在口腔里的变化记录表 咀嚼次数 一次 五次 十次 表面被轻微浸 碎块变得更小更 馒头变成糊状， 馒头的变化 湿，整块馒头被 湿且黏在了一起 分成小碎块 有甜味 实验结论口腔中的牙齿、舌头、唾液在咀嚼食物时共同参与了食物在口腔里的消 化。咀嚼次数越多，食物越软烂，越容易被消化。 21 实验班 提优圳练 @教材研讨答案 1.食物在口腔中发生了什么变化？经历了哪些过程？ 食物在口腔里形态、湿润程度、味道都会发生变化。口腔里的牙齿会咬碎食物， 舌头会搅拌食物，分泌的唾液会将食物进行初步的消化。 2.在食物消化过程中，牙齿、舌、唾液分别起什么作用？ 在食物消化过程中，牙齿相当于粉碎机，将食物咬碎、磨细；舌头相当于搅拌器， 将食物和睡液充分混合；唾液相当于湿润剂和消化液，将食物泡软并初步消化。 6胃和小肠里的消化 知识要点速记 1.食物被口腔初步消化后，就会进人人体的胃和小肠等消化器官。 2.胃和小肠是人体重要的消化器官。 3.胃的主要作用是暂时储存食物，通过胃蠕动和分泌胃液对食物进行消化，并将初步 消化的食糜缓慢运输到小肠。 4.小肠是食物消化与营养吸收的主要场所。人体的小肠长3~5米，有很多皱褶，能 和食物充分接触，还可以分泌一些物质，起到消化食物和吸收营养的作用。 实验操作指南 实验1 模拟胃的工作 实验目的 探究食物在胃里的消化过程。 实验材料 一个透明塑料袋、水、一小块馒头、煮熟的 蔬菜。 实验步骤 1.在一个塑料袋里装入水、一小块馒头和煮熟的蔬菜。 2.反复揉挤这个袋子，观察发生的现象。 注意事项 实验现象反复揉挤这个袋子，里面的食物渐渐 反复揉挤时注意不要破坏塑 被磨碎、揉烂，变成糊状。 料袋。 22 实验结论胃通过胃蠕动和分泌胃液可以对食物进行进一步的消化。 实验2制作小肠模型 实验目的 模拟制作小肠模型。 实验材料 长约50厘米、宽约6厘米的单面有绒毛的布料。 实验步骤 1.将一块长约50厘米、宽约6厘米，单面有绒毛的布料卷成细长 的管状，固定好。 2.将6块布料卷连接起来，弯曲成一个小肠模型，如图所示。 3.观察制作好的小肠模型，推测食物在小肠里会发生什么变化。 小肠模型 实验现象小肠很长，有很多皱褶，能和食物充分接触。 实验结论小肠是食物消化与营养吸收的主要场所。 ●教材研讨答案 1.在食物消化过程中，胃和小肠是怎样分工合作的？ 在食物消化过程中，胃相当于粗加工车间，通过蠕动将食物进一步揉碎、磨成糊 状，初步消化的食糜缓慢运输到小肠。小肠相当于精加工和吸收车间，小肠上 有很多细小的绒毛，像“小海绵”一样把食物分解后的营养吸收，剩下的残渣送入 下一站。 2.胃和小肠的结构与它们在食物消化中的作用有什么联系？ 胃壁有厚厚的肌肉层，像“强力搅拌机”一样，可以搅碎食物；胃里的胃腺能分泌 胃液，专门用来初步分解蛋白质。小肠很长，食物在里面停留足够长的时间，可 以被充分消化；绒毛和皱褶大大增加了表面积，使营养被高效吸收。 3.如果最初进人胃的食物不是小块且柔软的，会给胃带来什么影响？这与口腔的 工作有什么关系？ 如果大块食物进入胃，会增加胃的负担，时间长会引起胃痛、消化不良。口腔是 消化的第一站，牙齿可以将食物粉碎，唾液可以让食物变软，初步消化食物。“细 嚼慢咽”就是在帮胃减轻负担。 23 实验班 提优圳练 7 食物在身体里的旅行 知识要点速记 1.食物进入人体，经消化器官消化和吸收营养后，给人体提供能量，然后人体将剩 余的废物排出体外，就这样食物完成了一次旅行。 2.食管是连接口腔与胃的器官。 3.人体消化器官主要包括口腔、食管、胃、小肠和大肠等。 口腔 食管 小肠 大肠 4.食管在气管的后面，都与口腔相连，它们的共同通道是咽。家长和老师时常提醒 我们“吃饭时不要说话”就是为了避免食物误人气管。 5.消化器官非常容易受到伤害，过冷、过热、不洁净、没有经过充分咀嚼的食物都会影 响它们的工作和健康。 ●教材研讨答案 1.食物在身体中的旅行要经过哪些器官？它们是如何合作完成食物消化的？ 食物在身体里的旅行要经过口腔、食管、胃、小肠和大肠。口腔将食物切碎成小 块，唾液对食物进行初步消化，经过食管运输到胃，胃部蠕动、分泌胃液进一步对 食物进行消化，并将食糜送至小肠，小肠是食物消化和营养吸收的主要场所，未 被吸收部分会输送到大肠，排出体外。 2.回顾本单元的学习内容，推测一下：食物的消化过程与呼吸有什么联系吗？ 两者是为身体供应能量的“搭档关系”，消化过程把食物分解成各种营养成分，通 过血液运送到身体各处。呼吸过程吸入的氧气，会和这些营养物质发生反应，释 放出能量，同时产生二氧化碳，再通过呼吸排出体外。 3.我们跳绳时，身体有哪些器官在参与这个活动？ 跳绳是全身性协同运动，多个系统对应的器官同步参与运作。骨骼、关节、肌肉 -24 构成的运动器官直接完成跳跃、摆臂等动作；鼻腔、气管、肺等呼吸器官加快呼吸 频次，吸入更多氧气，满足运动耗氧需求；心脏、血管组成的循环器官加速血液循 环，快速运送氧气和营养，运走代谢废物；胃、小肠等消化器官持续工作，不断消 化吸收食物营养，为机体持续补给能量；同时脑等神经器官统筹调控全身各器官 配合协调，保障跳绳动作平稳有序进行。 8呵护我们的器官 知识要点速记 1.鼻腔是空气的“加工厂”，具有调节吸入的空气温度和湿度的功能，密密的鼻毛还可 以减少尘埃等有害物质的吸入。鼻腔黏膜比较娇嫩，平时要注意保护，不随便挖 鼻孔、不用力擤鼻涕。 2.空气中的一些细菌、病毒通过呼吸器官进人人体，引发疾病，如流感等。为有效 预防呼吸道传染病，我们要增强体质，做好个人防护，学会科学佩戴口罩，勤洗手，常 通风。我们还要注意饮食健康，养成饭前便后勤洗手的习惯。不吃变质的、不洁净的 食物，保护我们的胃肠道。 ●教材研讨答案 1.呼吸道与消化道疾病对健康有什么影响？我们该如何预防这些疾病？ 呼吸道生病时，会出现咳嗽、发烧、呼吸困难等症状，无法正常吸入氧气、排出废 气，严重时会影响大脑和身体的供氧，让我们浑身没力气，无法正常进行学习、运 动。消化道生病时，会出现肚子痛、呕吐、拉肚子等症状，无法正常吸收食物里的 营养，身体会变瘦，抵抗力变差，还会影响其他器官的正常工作。饭前便后洗手、 不暴饮暴食、不喝生水、不吃变质的食物，流感季节戴口罩、不去人多拥挤的地 方，坚持体育运动、保持充足睡眠等都可以预防呼吸道与消化道疾病。 2.为了呵护身体的各种器官，我们要改掉哪些不良生活习惯？ 为了呵护身体的各种器官，我们需要改正损害身体的不良生活习惯。在饮食习 惯上，要摒弃狼吞虎咽与挑食的毛病，同时改掉长时间不喝水、饭前便后不洗手 的习惯；在呼吸卫生方面，改掉用手抠鼻子、随地吐痰的坏习惯；在作息与日常活 动上，及时改掉熬夜、长期缺乏运动的陋习，坚持规律睡眠与日常运动，既能强化 心肺功能，也能促进肠胃蠕动，全方位保护身体各器官平稳运转。 -25