科學(xué)KEXUE華東師范大學(xué)出版社華東師范大學(xué)出版社主編袁運開副主編劉炳昇錢振華王順義七年級上冊義務(wù)教育教科書致同學(xué)們同學(xué)們：歡迎你們學(xué)習(xí)科學(xué)，走近科學(xué)。什么是科學(xué)？科學(xué)神秘嗎？科學(xué)要研究和解決的問題與人類認(rèn)識自然、利用自然、保護自然和發(fā)展自身有怎樣的關(guān)系？通過學(xué)習(xí)你們將會有所感悟。在這套教材里將要學(xué)習(xí)的有關(guān)生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)和地球與空間科學(xué)領(lǐng)域的知識，只是一個初步的基礎(chǔ)，你們更要重視科學(xué)知識的產(chǎn)生過程和科學(xué)方法的訓(xùn)練，逐步養(yǎng)成進行科學(xué)探究的習(xí)慣；注意科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)，了解科學(xué)知識在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用以及科學(xué)知識的社會價值；要關(guān)注發(fā)生在周圍的自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象，試著用學(xué)過的科學(xué)知識去分析解釋它們，提出自己的看法并以科學(xué)的態(tài)度對待。這些方面對你們今后的工作和學(xué)習(xí)將有深遠(yuǎn)的意義。本教材的編寫采用探究和敘述相結(jié)合的方式，精選大量生動形象的圖片，創(chuàng)設(shè)探索學(xué)習(xí)的條件開辟“活動”、“閱讀”、“思考與討論”、“視窗”、“科學(xué)技術(shù)社會環(huán)境”、“小資料”、“科學(xué)家小注”、“學(xué)生實驗”、“探究課題”與“練習(xí)”等欄目，提供多種主動學(xué)習(xí)活動的形式，愿你們喜歡。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“人類的一切經(jīng)驗和感受中，以神秘感最為美妙；這是一切真正藝術(shù)創(chuàng)作及科學(xué)發(fā)明的靈感源泉。”祝愿你們在學(xué)習(xí)中始終保持對自然的神秘感，不斷追求科學(xué)真理，并取得成功。編者1走近科學(xué)1探索奇妙的自然界22什么是科學(xué)探究73建立健康信息檔案114幾個重要的科學(xué)概念19第1章地球上的生物1艷麗多姿的生物282生物的基本特征39第2章生物的主要類群1動物的主要類群462植物的主要類群533細(xì)菌和真菌584生物的分類61第3章生物多樣性1生物物種的多樣性692同種生物的差異性733保護生物多樣性77CONTENTS目錄目錄第4章生物體的結(jié)構(gòu)層次1生物體852細(xì)胞903組織、器官和系統(tǒng)102第5章地球1地球的形狀和大小1092地球儀和經(jīng)緯網(wǎng)1153地圖和平面圖125第6章變化的地形1火山與地震1332海陸的變遷1393千姿百態(tài)的地形145第7章地月系1地球的運動1532晝夜與四季1573月球與月相161第8章星空世界1觀天認(rèn)星1692太陽1753太陽系1794銀河系與河外星系186漢英詞匯對照1912科學(xué)走近科學(xué)1科學(xué)以自然界為研究對象。自然界中存在無窮的奧秘，科學(xué)是一把開啟自然界奧秘之門的“金鑰匙”，希望你喜歡科學(xué)。走近科學(xué)浩瀚的太空神秘的海底世界和諧的生物家園難以預(yù)測的自然災(zāi)害學(xué)習(xí)科學(xué)有趣嗎？什么是科學(xué)探究？聽說過物質(zhì)、能量和信息這三個概念嗎？科學(xué)對我們有什么作用？2科學(xué)圖0.1.1下落中的蘋果大自然的奧秘我們生活在千變?nèi)f化的自然界中，面對無數(shù)奇妙的現(xiàn)象。你有沒有想過這樣一些問題：為什么樹上熟透了的蘋果會往下落，而天上月亮既不落向地球，也不飛向外空？1探索奇妙的自然界千變?nèi)f化的自然界中，許多撲朔迷離的現(xiàn)象構(gòu)成了一個個神秘莫測的自然之謎。迄今為止，它的神秘面紗部分已被揭開，還有許多未知之謎等待我們?nèi)ヌ剿鳌Ｗ呓茖W(xué)3蝙蝠是黑暗中的飛翔能手，曾經(jīng)有科學(xué)家將它的眼睛蒙住，它仍能在布滿縱橫交錯的細(xì)線間穿梭飛行，而不會碰上細(xì)線。是什么原因使它具有如此高超的本領(lǐng)？圖0.1.3遷徙中的大雁圖0.1.2飛翔的蝙蝠許多鳥類，如大雁等候鳥具有秋去春來、遠(yuǎn)程遷徙的習(xí)性，哪怕是歷經(jīng)萬里飛行，也能準(zhǔn)確無誤地返回自己的“故鄉(xiāng)”。是什么原因使它們能歷經(jīng)萬里而不迷失方向呢？又是什么原因使它們形成了這種遷徙的習(xí)性？南極是一個神秘的冰雪世界，這里的氣溫極低（最低氣溫接近-90），而且氣候變化無常，號稱“暴風(fēng)雪之家”，數(shù)以億計的企鵝是這里的“土著居民”。為什么它們能在這樣惡劣的環(huán)境中生存？4科學(xué)圖0.1.4生活在南極的企鵝據(jù)科學(xué)家對古生物化石的考證，6500萬年前曾有一段漫長的時期，那是恐龍稱霸的年代，地上、天上、水中都有恐龍的蹤跡。而在那段時期以后，再也沒有發(fā)現(xiàn)恐龍生存的證據(jù)。是什么原因使地球上這群龐然大物消失得無影無蹤？面對自然界的種種奇妙現(xiàn)象，你還有哪些問題？觀察和實驗探索自然的重要方法問題是科學(xué)探究的始點，對自然現(xiàn)象的觀察，能使我們發(fā)現(xiàn)許多問題，此外，通過實驗也能發(fā)現(xiàn)許多有趣的、意想不到的現(xiàn)象和問題。圖0.1.5恐龍復(fù)原圖走近科學(xué)5活動1.問題：手持一張明信片，如圖0.1.6所示，使它的平面處于豎直面內(nèi)，想一想：松手后明信片將怎樣運動？改變明信片的寬度，對明信片的運動有什么影響？記錄你看到的現(xiàn)象：想一想，明信片下落的情況可能與哪些因素有關(guān)？2.問題：如圖0.1.7所示實驗裝置，傾斜的軌道上放有一個滾動體，釋放以后它往哪個方向滾動？觀察和記錄你看到的現(xiàn)象:記錄你想到的其他問題:3.觀察日出和日落時向日葵花盤的朝向，或者觀察放置在窗前的盆花的朝向。你有什么發(fā)現(xiàn)？能提出什么問題？4.在試管中注入澄清的石灰水，再用塑料管往石灰水內(nèi)吹氣，如圖0.1.9所示，記錄你觀察到的現(xiàn)象和提出的問題。記錄你看到的現(xiàn)象圖0.1.6松手后的明信片圖0.1.7傾斜軌道上滾動的滾動體圖0.1.8觀察花盤的朝向圖0.1.9向澄清石灰水中吹氣6科學(xué)5.用金屬框拉出一個肥皂泡，觀察肥皂泡的形成過程和形狀的變化，以及肥皂泡的顏色和顏色的變化。你有哪些感興趣的問題？圖0.1.10肥皂泡的變化觀察能使人們獲得有關(guān)自然現(xiàn)象的信息（ination），實驗可使自然現(xiàn)象在人為控制的條件下再現(xiàn)，它們是探索自然的重要方法。1.到生活環(huán)境中去觀察，找一找有哪些你還不知道答案但感興趣的問題。2.參觀實驗室（laboratory），認(rèn)識一些實驗儀器（apparatus），了解實驗時應(yīng)遵守的規(guī)則，找一找有哪些可能產(chǎn)生不安全的地方。練習(xí)走近科學(xué)72什么是科學(xué)探究科學(xué)探究是科學(xué)家探索自然的基本方式，也是我們學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方法。科學(xué)家是怎樣進行探究的為了揭開自然的奧秘，科學(xué)家們進行了艱苦的探究工作。他們是怎樣進行探究的呢？讓我們舉一個發(fā)現(xiàn)海王星的例子。自天王星被發(fā)現(xiàn)后，很多天文學(xué)家在觀察中發(fā)現(xiàn)，天王星運行的軌道與按牛頓理論計算的結(jié)果不一致。對于這一“反常”的現(xiàn)象，有的人認(rèn)為，可能是因為天王星離開太陽較遠(yuǎn)，決定行星運動的牛頓理論不再適用。當(dāng)時還是劍橋大學(xué)二年級學(xué)生的亞當(dāng)斯（J.C.Adams18191892）和法國年輕的天文學(xué)教員勒威耶（LeVerrier18111877）卻認(rèn)為，這種“反常”的現(xiàn)象很可能是某顆未知行星的影響造成的。他們各自獨立地進行了潛心的研究。為了證實自己的猜想，他們開始收集證據(jù)（evidence），查閱了大量關(guān)于天王星的觀測數(shù)據(jù)（data），并運用數(shù)學(xué)的方法進行了復(fù)雜的推算。1845年9月，亞當(dāng)斯先于勒威耶提出了有關(guān)這一未知行星在天空中運動軌道參數(shù)的預(yù)圖0.2.2伽勒根據(jù)勒威耶的預(yù)言發(fā)現(xiàn)了海王星圖0.2.1亞當(dāng)斯和勒威耶8科學(xué)1846年勒威耶完成了對未知行星（海王星）的預(yù)測，算出了它的軌道參數(shù)、質(zhì)量（mass）和出現(xiàn)的位置，并請求幾個擁有較大望遠(yuǎn)鏡的法國天文學(xué)家協(xié)助尋找，但均遭冷遇。在他們的眼里，勒威耶不過是一個業(yè)余的天文愛好者，靠筆尖來尋找未知行星，簡直是異想天開。勒威耶又請求柏林天文臺副臺長幫助，他在信中說：“把您的望遠(yuǎn)鏡指向?qū)毱啃亲S道上黃經(jīng)326處，在這個位置的1范圍內(nèi)定能找到新的行星。這是一顆9等星，它具有明顯的圓面。”加勒9月23日收到來信，當(dāng)晚就尋找起來結(jié)果僅用1個小時就發(fā)現(xiàn)了這顆星圖上沒有標(biāo)明的新星。他不禁呼吸急促，心跳加快，用顫抖的手再把望遠(yuǎn)鏡倍數(shù)加大，果然出現(xiàn)了特征圓面。歷史記下了這一時刻，關(guān)于海王星的預(yù)言終于得到證實。小資料加勒找到了海王星如何用探究的方法解決生活中的問題科學(xué)探究的方法不僅對科學(xué)家是十分有用的，而且對我們每一個人解決生活中的問題也是有用的。例如，有一天小明肚子突然疼起來了，可能的原因有哪些呢？是受涼了還是食物中毒？是盲腸炎還是其他毛病？首先得搞清楚疼痛的部位，再想一想：最近是否淋了雨還是天氣突然變冷時衣服穿少了？吃了哪些東西？根據(jù)這些情況做出初步的設(shè)想，然后再請醫(yī)生診斷，通過必要的檢查和化驗，就可以找出原因并對癥治療。在這個過程中，需要提出問題、做出假設(shè)、收集證據(jù)和驗證假設(shè)，還需要應(yīng)用科學(xué)知識進行分析和解釋。這就是一種科學(xué)探究的過程，它雖不像科學(xué)家的探究那樣復(fù)雜，但有相似之處。用科學(xué)探究的方法能使我們有效地解決日常生活中的問題。提出一個問題，往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數(shù)學(xué)上或?qū)嶒炆系募寄芏眩岢鲂碌膯栴}、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，都需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進步。愛因斯坦言（hypothesis）。為了檢驗他提出的預(yù)言，亞當(dāng)斯分別請求劍橋天文臺和格林尼治天文臺臺長幫助搜索星空，可惜沒有引起重視。直到1846年9月，德國天文學(xué)家伽勒（J.G.Galle，18121910）根據(jù)勒威耶的預(yù)言，用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了這顆行星海王星。走近科學(xué)9閱讀探究保溫杯的保溫性能早春，小組的同學(xué)外出旅游，小明和小王各攜帶了一杯開水，出發(fā)時手握著兩個水杯，感覺小明的水杯比較燙手。但不到一個小時小明杯中的水已經(jīng)變涼了，而小王杯中的水卻還是暖暖的。于是他們提出了問題：為什么小明杯子的保溫效果不好？如何提高杯子的保溫性能？他們首先猜想杯子的保溫性能與哪些因素有關(guān)。他們比較了小明和小王的杯子，小王杯中的水較多，杯外多一個保溫布袋。于是他們認(rèn)為杯子的保溫性能與杯子材料、外包裝袋的材料、杯中裝水的多少等有關(guān)。為了進一步探究杯子的保溫性能是否與這些因素有關(guān)及有什么關(guān)系，他們設(shè)計并進行了實驗。他們選取了相同的塑料杯，內(nèi)裝等量的水，初溫都相等，用不同的包裝材料（如棉布、棉花、泡沫塑料、人造革等）把杯子包起來，放在相同的環(huán)境溫度下自然冷卻，每隔15分鐘測量一次水的溫度。然后再改變其中的一個因素（如水量等）而保持其他因素不變，進行實驗，把測量的數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格中。分析數(shù)據(jù)得出了結(jié)論：用泡沫塑料做包裝材料，內(nèi)裝開水較多時保溫性能較好。此外他們還對市場中各種各樣的保溫杯進行了調(diào)查和對比實驗，查閱了相關(guān)資料，寫出了關(guān)于保溫杯保溫性能的小論文，對生產(chǎn)廠家提出了建議。思考與討論思考與討論1.在發(fā)現(xiàn)海王星的探究過程中，你認(rèn)為有哪些十分重要的環(huán)節(jié)？2.你認(rèn)為，上述“探究保溫杯的保溫性能”的過程與科學(xué)家的探究過程有哪些相似的地方？3.你認(rèn)為用科學(xué)探究的方法解決日常生活和工作中的一些問題有什么好處？請舉一例。10科學(xué)“挑戰(zhàn)者”號失事原因的探究1986年1月28日，發(fā)生了震驚世界的航天慘案美國航天飛機“挑戰(zhàn)者”號在升空72s后爆炸，7名宇航員包括1名女教師全部遇難。造成這一事故的原因在哪里？事后，美國事故特別調(diào)查委員會組織有關(guān)部門開展打撈殘骸、查閱資料和收集實況錄像等方面的工作，提出了失事的原因是由于固體火箭上的一種密封圈失效，使燃料逸出而導(dǎo)致事故發(fā)生。為了證實這一分析的正確性，專家們對密封圈的性能和當(dāng)時的氣象條件進行了深入的調(diào)查。原來這種密封圈在10以下就不能正常工作，而發(fā)射時地面最低氣溫曾達(dá)到零下5.6，從而導(dǎo)致密封圈失效。盡管在發(fā)射前夕有些工程師警告不要在冷天發(fā)射，但未能引起重視。這一事故給人們留下極其慘痛的教訓(xùn)。視窗圖0.2.5“挑戰(zhàn)者”號升空爆炸通過上面的事例可以看出，科學(xué)探究需要不斷地發(fā)現(xiàn)問題、做出猜想和假設(shè)，需要通過多種途徑尋求證據(jù)，還需要不斷地思考和評價，用科學(xué)原理解釋現(xiàn)象和結(jié)論。在以后的學(xué)習(xí)中，將提供更多的探究機會，以提高我們對探究的認(rèn)識和能力。當(dāng)你得知某戶人家失竊，竊賊已跳窗逃逸，你是否想過用類似科學(xué)探究的方法尋找線索協(xié)助公安部門破案？你是怎樣思考和打算怎樣操作的？練習(xí)走近科學(xué)113建立健康信息檔案進行科學(xué)探究需要一定的技能，如使用儀器進行測量，設(shè)計表格正確記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)等。本節(jié)我們將以建立你的健康信息檔案為例，來學(xué)習(xí)一些基本的探究技能。活動1.甲、乙兩個同學(xué)組成一個小組，相互測量身高。按照所給的表格記錄（record）你的測量結(jié)果。測量日期項目次數(shù)第一次第二次第三次平均值甲身高cm乙身高cm結(jié)論甲比乙高（矮）cm2.在晚上臨睡前請家人幫助測量你的身高，早上起床后再測量一下你的身高，看看兩次測量的結(jié)果是否相同。如果不同，想一想，可能是什么原因。測量身高測量身高認(rèn)識常用的測量長度的工具如圖0.3.1所示的測量（measure）長度（length）的工具，你使用過嗎？請你拿出身邊的刻度尺（ruler），仔細(xì)觀察，然后與同學(xué)討論：1.刻度尺的零刻度線是否有磨損？2.它一次能測出的最大長度（量程）是多少？3.它的最小刻度代表多長（分度值）？4.怎樣用刻度尺測量長度？圖0.3.1測量長度的工具12科學(xué)長度單位在國際單位制中，長度的主單位是米（m），常用的長度單位還有千米（km），厘米（cm），毫米（mm），微米（m），納米（nm）等。它們的關(guān)系是：1km=1000m=103m1cm=0.01m=10-2m1mm=0.001m=10-3m1m=0.000001m=10-6m1nm=0.000000001m=10-9m長度測量中應(yīng)注意的問題1.刻度尺上有刻度的一邊應(yīng)緊靠被測物體，并放正尺的位置見圖0.3.2(a)；2.刻度尺的零刻度線應(yīng)與被測物體的一端對齊，觀察時，視線應(yīng)與尺面垂直見圖0.3.2(b)；3.測量值應(yīng)估讀到最小刻度的下一位，測量結(jié)果由數(shù)字和單位組成見圖0.3.2(c)。銀河系直徑1.21020m日地距離（天文單位）1.4961011m太陽半徑6.955108m地球半徑6.4106m長江全長6.3106m珠穆朗瑪峰高度8844.43m長頸鹿高度約5m原子直徑約10-10m原子核的大小約10-15m小資料自然界中的一些長度m圖0.3.2長度的測量走近科學(xué)13測量誤差在上面測量身高的活動中，我們發(fā)現(xiàn)，對同一個人每次測量的數(shù)據(jù)都不完全相同，這是由于我們的眼睛對最小刻度值的下一位不可能估計得十分準(zhǔn)確，另外還有一些測量工具本身的原因，如零刻度線磨損，尺的刻度不均勻，以及環(huán)境等因素的影響，使測量值與真實值之間存在差異。這種差異叫做誤差。通常對同一長度，可以用多次測量求平均值的方法來減小由于觀察估計不準(zhǔn)確造成的誤差。實驗?zāi)康木毩?xí)使用刻度尺測量長度，記錄實驗過程和測量數(shù)據(jù)，了解一些特殊的長度測量方法。實驗器材刻度尺、三角板（2塊）、卷尺（皮尺）、科學(xué)課本、硬幣。實驗內(nèi)容和要求1.選擇適當(dāng)?shù)臏y量工具和方法，測量和記錄你的胸圍長度。在你吸氣時和呼氣時測量的長度相同嗎？看看最大的差值約是多少，想一想，它可能說明什么問題。2.選擇適當(dāng)?shù)臏y量工具，測量和記錄科學(xué)課本的長度、寬度和厚度。算一算：這本書封面的面積有多大？1頁紙大約有多厚？3.請用一把刻度尺和2塊三角板測量硬幣的直徑。實驗報告學(xué)生每做一個實驗都應(yīng)當(dāng)完成一個實驗報告。實驗報告是實驗探究過程和結(jié)果的記錄。實驗報告的內(nèi)容一般應(yīng)包括：實驗日期、實驗?zāi)康摹⑵鞑呐c裝置、過程與步驟、現(xiàn)象與數(shù)據(jù)以及討論與結(jié)論。報告中的記錄應(yīng)力求及時、準(zhǔn)確和尊重事實。報告的形式應(yīng)能反映上述內(nèi)容，并力求簡明，應(yīng)注意采用草圖和表格的形式表達(dá)實驗的原理和過程。請同學(xué)們參照下面的報告格式完成本實驗的報告。用刻度尺測量長度實驗報告實驗日期：年月日實驗?zāi)康模簩嶒炂鞑模簩嶒瀮?nèi)容與數(shù)據(jù)記錄：1.測量胸圍的長度用刻度尺測量長度實驗學(xué)生實驗14科學(xué)使用工具：（名稱，量程，分度值）表格及數(shù)據(jù)：胸圍次數(shù)第一次第二次第三次平均值吸氣時的最大胸圍cm呼氣時的最小胸圍cm呼吸胸圍差cm2.測量科學(xué)課本的長度、寬度和厚度使用工具：（名稱，量程，分度值）測量示意圖：如圖0.3.3(a)、(b)所示。表格及數(shù)據(jù)：3.測量硬幣的直徑使用工具：（名稱，量程，分度值）測量示意圖：如圖0.3.3(c)所示。表格及數(shù)據(jù)：問題討論：（實驗中我發(fā)現(xiàn)哪些問題及我的看法）測量體重用磅秤測量你的體重。根據(jù)我國青少年“平均身高體重對照表”，你是超重呢，還是偏輕呢？使用磅秤前指針應(yīng)該指在零刻度處，還要注意它的量程和分度值。高度cm145150155160165170175180體重kg女性45.049.051.554.557.060.063.567.0男性49.052.055.558.561.565.569.574.0小資料平均身高體重對照表圖0.3.4測量體重圖0.3.3測量長度(c)(a)(b)走近科學(xué)151.觀察體溫計的外形和刻度，與你的同學(xué)交流一下體溫計的使用和讀數(shù)方法。2.在一天內(nèi)的不同時間測量你的體溫，設(shè)計表格并記錄體溫值。測量體溫溫度計可以用來測量物體的冷熱程度。溫度（temperature）的常用單位是攝氏度（）。1742年，一位名叫攝爾修斯（A.Celsius）的瑞典研究者，引入了攝氏度的概念。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把冰水混合物溫度定為0攝氏度，水的沸點定為100攝氏度。將0攝氏度至100攝氏度之間等分為100份，每一份就是1。電子體溫計酒精溫度計光學(xué)溫度計雙金屬溫度記錄器雙金屬溫度計圖0.3.5各種溫度計水銀溫度計是常用的溫度計之一，它是利用水銀熱脹冷縮的特性制作的。使用時應(yīng)注意，被測溫度不得大于溫度計的量程，溫度計的測溫泡應(yīng)與被測物體保持良好接觸，待溫度穩(wěn)定后再讀數(shù)。讀數(shù)的方法與讀刻度尺相似，如圖0.3.6。圖0.3.6溫度計讀數(shù)活動測量你的體溫圖0.3.7體溫計16科學(xué)健康人的正常體溫是37，這個數(shù)據(jù)是德國醫(yī)生卡爾溫德利希在一百多年前對一百多萬個體溫數(shù)據(jù)統(tǒng)計后得到的。可見科學(xué)上一個結(jié)論的獲得是需要人們付出艱苦勞動的。這一張圖片是以紅外探測儀顯示的人體表面的溫度分布圖，紅色部分的溫度高，手腳部分的溫度較低，口腔和腋下的溫度較接近體溫。小資料小資料圖0.3.8人體溫度圖自然界中的一些溫度太陽表面的溫度6000月球表面白晝的溫度可達(dá)100最高氣溫的世界紀(jì)錄56.7（1913年7月10日，美國加利福尼亞州死亡谷國家公園）洗澡水的溫度3742植物最適合生長的溫度2025稻子、小麥、蘿卜的發(fā)芽溫度510最低氣溫的世界紀(jì)錄-89.2（1983年7月21日南極東方站）木星表面的平均溫度約-163-121蠟燭的火焰分為外焰、內(nèi)焰和焰心三個部分。外焰位于火焰的外側(cè)，由于與空氣直接接觸，溫度最高。內(nèi)焰因接觸的空氣較少而產(chǎn)生碳粉，碳粉燃燒呈紅色，看起來最明亮。焰心是蠟液變?yōu)闅怏w的地方，因無法接觸空氣，幾乎沒有燃燒，因此溫度圖0.3.10溫度計雞圖0.3.9蠟燭的火焰走近科學(xué)17測量心率心率指的是心臟或脈搏每分鐘跳動的次數(shù)。測量心率需要使用計時工具。潛水表手表定時表掛鐘圖0.3.11各種計時工具活動1.用手表或停表（stopwatch）測量你的心率。想一想：測量心率是否一定要直接測出一分鐘的脈搏跳動次數(shù)？可否取6s或2min？請取不同時間（time）間隔進行測量。2.想一想：你的心率可能與哪些因素有關(guān)？在一天的不同時刻，你的心率是否相同？在運動前后，你的心率會變化嗎？測量心率圖0.3.12測量脈搏跳動的時間低而顏色暗淡。溫度計雞是一種生長在澳洲南部的雞，它的喙像溫度計一樣，可以感覺溫度的變化。這種雞孵化它的蛋時，適宜的溫度是33。因此溫度計雞的喙要不間斷地測量巢內(nèi)的溫度，然后設(shè)法控制溫度。18科學(xué)1.單位換算：4.6kmmcm59cmmmm72mmmcmm2.選擇測量工具和方法，測量并比較你的五個手指的長短和粗細(xì)。3.選擇測量工具和方法，設(shè)計表格，測量你行走時平均每一步跨過的長度。4.測量氣溫：(1)測量教室里的氣溫。每天定時記錄教室內(nèi)的氣溫，例如，上課前的氣溫和課間休息時的氣溫。設(shè)計一張氣溫記錄表，并將測量數(shù)據(jù)記錄在表格中。(2)收聽或收看中央臺的天氣預(yù)報，制作表格，記錄不同城市或地區(qū)在同一天的氣溫情況。它說明什么？長期堅持這項活動，記錄你所在城市或地區(qū)在不同季節(jié)的氣溫情況。它說明什么？練習(xí)3.中年人和老年人的心率與你的心率是否相同？課后請測出你的父母或祖父母的心率。設(shè)計表格，記錄你在上述各種情況下測量的心率，談?wù)勀銓y量結(jié)果的想法。在醫(yī)學(xué)上，人們習(xí)慣并規(guī)定用心率來表達(dá)一種健康的信息。是否一定要用心率來表達(dá)這種信息呢？例如，可否用兩次心跳（脈跳）的時間間隔來表達(dá)，對此，你有什么想法？用停表測量兩次脈搏跳動之間的時間間隔。請觀察一下停表的外形和表盤，試一試，如何啟動計時、終止計時和進行讀數(shù)。請你用停表測量脈搏跳動10次的時間，再算出兩次脈搏跳動之間的時間間隔。想一想：如何減少測量的誤差？將你的測量數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格中。以上只是你的健康檔案中的幾種信息，你認(rèn)為還有哪些項目可列入你的檔案中？如何使你的檔案設(shè)計能夠記錄若干年后的情況？如何把這種建立檔案的方法應(yīng)用到科學(xué)學(xué)習(xí)中去？走近科學(xué)194幾個重要的科學(xué)概念科學(xué)中，有三個重要的概念，即物質(zhì)、能量和信息，它們將貫穿始終。為了今后的學(xué)習(xí)，在此對這三個科學(xué)概念做一些初步的介紹。物質(zhì)科學(xué)以自然界為研究對象，自然界由各種物質(zhì)組成。植物和動物、空氣和巖石、大海和云彩，這些看上去很不一樣的東西都是物質(zhì)（matter）。物質(zhì)在不斷運動和變化之中。例如，在陽光的照射下，山上的雪和冰融化成水，形成小溪和河流。當(dāng)水從山上流下來的時候，可以使一些巖石中的礦物質(zhì)溶解，溶解的一些物質(zhì)將流進大海，它們就會使海水變咸。海水蒸發(fā)成為水蒸氣上升到高空，當(dāng)溫度降低，就凝結(jié)成小水珠飄浮在空中，這就是我們所能看到的云。圖0.4.1冰雪消融思考與討論思考與討論1.水是一種物質(zhì)，請你找一找自然界中哪些地方存在水。水能以哪些形態(tài)存在于自然界？2.空氣是一種物質(zhì)，請你找一找自然界中哪些地方存在空氣。3.請你找一找自然界中有哪些含碳的物質(zhì)。20科學(xué)活動1.從冰箱中取出冰棒，過數(shù)分鐘后觀察冰棒發(fā)生了什么變化。2.用坩堝鉗夾住鎂帶，點燃，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。可以看到，從冰箱中取出冰棒，幾分鐘以后，冰棒的部分熔化成水；把鎂帶點燃，鎂帶在空氣中劇烈地燃燒，伴隨著發(fā)光和發(fā)熱，最后生成了白色粉末狀的物質(zhì)（氧化鎂）。比較這兩種變化可知，前者，冰棒從固態(tài)變成液態(tài)，但物質(zhì)沒有變，仍然是水；而后者，鎂帶在燃燒中生成了新的物質(zhì)。科學(xué)上把未生成新物質(zhì)的變化稱為物理變化，把生成新物質(zhì)的變化稱為化學(xué)變化。自然界的物質(zhì)變化都可分成物理變化和化學(xué)變化。不需要發(fā)生化學(xué)變化就能表現(xiàn)出來的物質(zhì)性質(zhì)稱為物理性質(zhì)，如水在常溫下為液態(tài)，在0以下呈固態(tài)等。在發(fā)生化學(xué)變化時才表現(xiàn)出來的物質(zhì)性質(zhì)稱為化學(xué)性質(zhì)，如鎂在空氣中可以燃燒的性質(zhì)、鐵能生銹的性質(zhì)等。物質(zhì)有質(zhì)量，質(zhì)量是物質(zhì)組成的物體的基本性質(zhì)。在國際單位制中，質(zhì)量的主單位是千克（kg），常用的質(zhì)量單位還有噸（t），克（g）和毫克（mg）等。它們的關(guān)系是：1t1000kg103kg1kg1000g103g1g1000mg103mg用磅秤測量人的體重時，測量的是人體的質(zhì)量。小資料自然界中一些物體的質(zhì)量太陽2.01030kg地球5.9741024kg月球7.351022kg鯨可達(dá)1.5105kg象可達(dá)6103kg1毫升純水1103kg電子9.11031kg圖0.4.2鎂帶燃燒走近科學(xué)21在實驗室中，常用天平（balance）來測量物體的質(zhì)量。托盤天平是一種最簡便的天平，當(dāng)兩邊的質(zhì)量相同時，天平的橫梁就水平平衡了。托盤天平的結(jié)構(gòu)如圖0.4.3所示。使用托盤天平測量物體質(zhì)量的方法：1.將托盤天平放在水平桌面上，把游碼撥到標(biāo)尺左端零刻度處，調(diào)節(jié)平衡螺母，使指針對準(zhǔn)中央刻度線；2.把待測物放在天平左邊的托盤中，在右邊的托盤中放適量的砝碼，使天平橫梁接近平衡，再移動游碼，使指針對準(zhǔn)中央刻度線，如圖0.4.4所示；圖0.4.3天平的結(jié)構(gòu)圖0.4.4天平的使用實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用托盤天平測量物體的質(zhì)量。測量物體的質(zhì)量實驗學(xué)生實驗3.讀出砝碼的質(zhì)量和游碼所指示的質(zhì)量，待測物的質(zhì)量即為兩讀數(shù)之和；4.把砝碼放回砝碼盒中，取下待測物，再把天平放回原位。托盤天平是較為精密的儀器，使用時還應(yīng)注意：1.待測物的質(zhì)量不應(yīng)超過天平的量程；2.要用鑷子夾砝碼，而不要用手拿；3.放取待測物和砝碼時，應(yīng)輕拿輕放；4.不能把潮濕或有腐蝕性的物體，以及粉末狀物質(zhì)直接放在托盤上。22科學(xué)我們周圍的物質(zhì)都具有能量，能量有不同的形式。陽光普照大地，給大地溫暖，使萬物生長，它具有能量，稱為太陽能。圖0.4.5就是利用太陽能為人類服務(wù)的例子。如圖0.4.6所示，將弓拉彎，能將弦上的箭發(fā)射出去，這是因為被拉彎的弓具有形變的能量。圖0.4.7中狂風(fēng)搖撼大樹，風(fēng)具有動能。狂風(fēng)能對人類造成危害，也能給人類造福，人們利用風(fēng)能發(fā)電。圖0.4.8為風(fēng)力發(fā)電機。能量在日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)探究中，我們常常提到能量（energy），打開課本需要能量，閱讀需要能量。人進行的一系列活動都需要能量。點亮的電燈需要能量，轉(zhuǎn)動的洗衣機需要能量，發(fā)出聲音的收音機也需要能量。思考與討論思考與討論生活中有哪些需要能量的例子？圖0.4.5太陽能汽車實驗器材托盤天平，砝碼，回形針數(shù)十枚（或大頭針、黃豆、綠豆），一本練習(xí)冊。實驗內(nèi)容和要求請你與同組的同學(xué)討論并解決下列問題：1.有一個生產(chǎn)回形針的車間，1小時要生產(chǎn)10萬枚回形針，請你用實驗的方法為這個車間求出1小時至少需要多少質(zhì)量的鐵絲。想一想：如何測量可以減小實驗的誤差？2.練習(xí)冊1頁紙的質(zhì)量大約是多少？請將實驗過程和結(jié)果記錄下來，并與其他同學(xué)交流。走近科學(xué)23圖0.4.10三峽水力發(fā)電站圖0.4.9湍急的水流能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。雙手互相迅速摩擦，雙手會發(fā)熱，摩擦過程中還會有聲音產(chǎn)生。在這個過程中，運動的能量轉(zhuǎn)化為熱能與聲能。上面提到的風(fēng)力發(fā)電就是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的過程，水力發(fā)電就是把水流的動能轉(zhuǎn)化為電能的過程。活動把玩具小車的發(fā)條上緊，然后松手，小車會在平面上運動，在這個過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？湍急的水流（圖0.4.9）能沖毀房屋，造成洪水災(zāi)害，說明水流有能量，它也能給人類造福，人們利用水流能發(fā)電。位于長江干流上的三峽水力發(fā)電站（圖0.4.10），是世界上規(guī)模最大的水電站，年發(fā)電量約1000億度，其轉(zhuǎn)化的電能能夠照亮大半個中國。圖0.4.6彎弓射箭圖0.4.7狂風(fēng)搖撼大樹圖0.4.8風(fēng)力發(fā)電24科學(xué)圖0.4.12管弦樂隊在演奏信息需要傳播。人類信息的傳播主要通過符號、文字、圖像和聲音等多種形式進行。書籍、報紙和廣告是信息的載體。廣播電視和電話是傳播信息的工具。圖0.4.13接收無線電波的天線陣信息我們生活在一個充滿信息的世界里，信息無處不在，無時不在，信息與我們的生活息息相關(guān)。例如：健康檔案中記錄了身高、體重、體溫和心率等，這些信息能告訴我們身體的成長和健康狀況。城市的馬路邊樹立著一種交通標(biāo)志，如圖0.4.11所示，它告訴駕駛員和行人一些信息，指導(dǎo)他們遵守一定的交通規(guī)則，以確保安全和暢通。如圖0.4.12所示，管弦樂隊在演奏，優(yōu)美動聽的樂曲聲傳遞著某些信息，使我們的情感隨聲起伏。圖0.4.11交通標(biāo)志走近科學(xué)25神通廣大的互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)，又稱因特網(wǎng)（Internet），指覆蓋全球范圍的計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它將各種部門和家庭個人的計算機聯(lián)接在一起，由規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成了龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，擁有了世界上最豐富的動態(tài)信息資源，并可迅速傳輸大量關(guān)于科研、教育、軍事、行政、交通、商業(yè)、藝術(shù)、娛樂等方面的信息，為人們共享。如今網(wǎng)絡(luò)已滲透到我們生活的各個方面，例如，足不出戶，我們就可以在網(wǎng)上查閱各種生活、工作、學(xué)習(xí)、娛樂所需要的信息，在博客上發(fā)表自己的見解，與親朋好友聊天，在網(wǎng)上購物、訂票，通過網(wǎng)絡(luò)銀行付款和轉(zhuǎn)賬，選擇網(wǎng)絡(luò)課程自主學(xué)習(xí)等等，神通廣大的互聯(lián)網(wǎng)改變了人們的生活方式，促進了經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。視窗1.單位換算：4.8tkgg25kgtg760gkgmg2.在某一實驗中需要50g的水，請你用燒杯準(zhǔn)備好所需要的水。想一想：應(yīng)當(dāng)怎樣測量？3.請你選擇身邊感興趣的物體，估計一下它的質(zhì)量，然后進行測量。4.觀察我們周圍的世界，看看信息技術(shù)給我們生活帶來的變化。5.是中國基礎(chǔ)教育網(wǎng)的網(wǎng)址，試一試用這個網(wǎng)址可以找到哪些信息。練習(xí)計算機的問世和發(fā)展大大提高了信息處理的速度和容量，促進了數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信與衛(wèi)星通信、光纖通信等結(jié)合，建立起覆蓋全球的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，開創(chuàng)了人類社會的信息化時代。如今信息技術(shù)已經(jīng)滲透到生活的方方面面，深刻地改變著人類的生活方式，大大促進了社會的發(fā)展。26科學(xué)1.科學(xué)以自然界為研究對象，自然界中有無窮的奧秘，學(xué)習(xí)科學(xué)是非常有趣的。2.科學(xué)是在探究過程中發(fā)展的，科學(xué)探究是科學(xué)家探索自然的基本方式，也是我們學(xué)習(xí)科學(xué)的主要方式。3.科學(xué)探究需要一定的技能，如測量、記錄、收集信息，建立科學(xué)檔案等。4.物質(zhì)、能量和信息等是科學(xué)中的一些重要概念。5.科學(xué)探究的一般步驟：本章學(xué)到了什么對照這個圖表，想一想你是如何來解決科學(xué)問題的。觀察收集和處理事實、數(shù)據(jù)提出問題結(jié)論支持假設(shè)結(jié)論不支持假設(shè)作出假設(shè)實驗、調(diào)查，收集證據(jù)，形成結(jié)論第1章地球上的生物27第1章在我們地球的陸地、河流、湖泊、海洋和天空中，到處遍布著植物和動物以及肉眼看不見的微小生物。它們中的絕大多數(shù)都是我們的朋友。它們和人類一起構(gòu)成了一幅協(xié)調(diào)和美麗的圖畫。讓我們一起走入這個美妙的生物世界。地球上的生物28科學(xué)1艷麗多姿的生物地球上艷麗多姿的生物是和它們生存的環(huán)境相適應(yīng)的。觀察陸生生物陸地能為陸生生物提供充足的食物。但是，陸地上的水分不充分，環(huán)境條件復(fù)雜，陸生生物的形態(tài)和生活習(xí)性多種多樣。陸生植物陸地上生活的植物，無論是樹木還是花草，它們的生活都離不開土壤。土壤是地球表面的疏松層，能為植物的生長提供養(yǎng)分、水分和空氣。大多數(shù)陸生植物（terrestrialplant）依靠它的根系固定在土壤中，而它的莖支撐著枝、葉伸向空中。當(dāng)我們到野外考察或旅游時，你會看到各種各樣的植物（plant）和動物（animal）。這些姿態(tài)各異的生物（livingthings），有的生長在陸地上，有的在空中飛翔，有的在水中生活我們把它們生活和居住的地方稱為棲息地（habitat）或生境。思考與討論思考與討論地球上的生物多種多樣：有的能活動，有的不能活動；有的生活在陸地上，有的生活在水中；外形千變?nèi)f化，結(jié)構(gòu)多種多樣。生物的艷麗多姿與它們生活的環(huán)境有什么關(guān)系呢？第1章地球上的生物29圖1.1.1葉片及其適應(yīng)性變化圖1.1.2常綠闊葉樹華東楠野薔薇仙人掌捕蠅草植物的葉片大多呈綠色扁平狀，它能吸收太陽光制造淀粉等有機物。但是，原來生活在干旱缺水沙漠中的仙人掌，它的葉已退化成刺，多汁的莖已經(jīng)具有葉的功能，既能進行光合作用，又能吸收和貯藏水分。而原本生活在缺少氮肥土壤中的捕蠅草，它的葉分為左右兩片，每片外緣有一行硬毛，葉表面布有細(xì)毛和消化腺點。昆蟲一旦觸動葉片，葉片便迅速閉合將其捕捉，消化腺點分泌消化液，將昆蟲消化成液體狀，植物能從中獲得營養(yǎng)。你注意過樹葉嗎？樹葉寬闊的樹木稱為闊葉樹。在武夷山（地處亞熱帶中部）山腳生長的是常綠闊葉樹，在黃山（地處亞熱帶北部）山腳生長的是常綠闊葉樹和落葉闊葉樹，而在泰山（地處溫帶）山腳生長的幾乎全是落葉闊葉樹。落葉闊葉樹冬季落葉，是植物對冬季寒冷氣候的一種適應(yīng)（adaptation）。30科學(xué)大多數(shù)植物的莖是直立和結(jié)實的，以支持枝條。但有的植物的莖是匍匐在地上生長的，有的植物的莖是纏繞或依靠卷須攀附在竹竿、小樹樹干上生長的。你能分別說出一些具有匍匐莖、纏繞莖和攀援莖的植物名稱嗎？植物的花和果實是五彩繽紛的。它們艷麗的色彩能吸引動物來幫助植物傳送花粉；或?qū)⒐麑嵵械姆N子散布到其他地方去。而蒲公英的果實色彩并不艷麗，但它像降落傘，能借助風(fēng)力傳播到遠(yuǎn)方。圖1.1.3匍匐莖（左）和纏繞莖（右）圖1.1.4艷麗的花和果花色吸引昆蟲果色吸引鳥類蒲公英的果實你能說出植物艷麗的花是適應(yīng)一種什么環(huán)境嗎？植物棲息地的環(huán)境不僅包括非生物環(huán)境，還包括生物環(huán)境。活動1.培養(yǎng)瓶的制作：將一些脫脂棉塞入兩個250mL的玻璃廣口瓶中（至瓶口）。2.將10粒綠豆或赤豆種子放在盛有水的杯子中浸泡一夜后，各取3粒分別裝入兩個培養(yǎng)瓶觀察豆類種子的發(fā)芽及幼苗生長對光的適應(yīng)第1章地球上的生物31圖1.1.5赤豆種子的發(fā)芽過程種子是先長出根，還是先長出芽？原來的兩個豆瓣是子葉的幼體，在兩個橢圓形子葉展開后，還會長出真葉。真葉的形狀和子葉有什么不同？子葉和真葉的顏色在光照下和黑暗中有什么不同？綠豆的莖是什么形狀？什么顏色？你平時吃的綠豆芽和在光照下發(fā)芽的綠豆幼苗有什么不同？菜農(nóng)生產(chǎn)綠豆芽是在什么條件下進行的？將你觀察到的結(jié)果整理在下面的表格中：中。方法是用鑷子將種子置于棉花與瓶壁之間（瓶外可見到，3粒種子放在瓶壁不同的方向），然后小心地加水至瓶內(nèi)，使水面離瓶底約有2cm高。將一個培養(yǎng)瓶放在溫暖（約25）有光處（如窗臺上），另一個放在溫度相同的黑暗處。3.每天觀察種子發(fā)芽的情況，并逐日作記錄。發(fā)芽和生長光照下黑暗處胚根長出的時間月日子葉展開的時間月日真葉長出的時間月日葉片的顏色胚軸的顏色幼苗高度mm你是否注意到在黑暗處發(fā)芽的綠豆胚芽是鉤狀，這種形狀有什么意義？問題：光對葉片由黃變綠有什么作用？32科學(xué)陸生動物陸生動物（terrestrialanimal）在進化上起源于水生動物。陸生高等動物生活在陸地上，有發(fā)達(dá)的附肢支撐身體，主動捕食，逃避敵人，并有防止水分散失的身體表面，這些是它們對陸地環(huán)境的適應(yīng)。圖1.1.6陸生動物主動捕食獵豹是地球上跑得最快的動物，體長1.21.3m，生活在有許多樹木生長的干燥地區(qū)，捕食鹿和羚羊等。獵豹奔跑很快，每小時可達(dá)100km，每分鐘超過1.6km。小資料地球上跑得最快的動物圖1.1.7獵豹你仔細(xì)觀察過飛鳥嗎？鳥類雖然可以在空中飛翔，但仍然要在陸地上覓食、筑巢，它們是一類適應(yīng)空中飛行的特化陸生動物。你知道鳥類的身體在哪些方面發(fā)生了特化？鳥類的身體呈紡錘形，前肢變成翼，以適應(yīng)空中飛行。第1章地球上的生物33蝙蝠是地球上哺乳動物中唯一具有飛翔能力的類群。前肢與后肢之間有薄而無毛的翼膜。蝙蝠視力差，在飛行中能發(fā)出超聲波信號，它根據(jù)超聲波的反射信號，判斷周圍的障礙物，確定捕食的蚊、蠅和蛾等昆蟲的方位。小資料蝙蝠大杜鵑蝙蝠圖1.1.8能空中飛行的陸生動物陸生動物棲息地的環(huán)境不穩(wěn)定，陸地的氣候、土壤和生物環(huán)境經(jīng)常有變化，陸生動物對環(huán)境的變化也產(chǎn)生了許多適應(yīng)。生活在北方草原的綿羊，在冬季到來之前皮膚上會長出致密的毛，毛的含絨量很高，以抵御嚴(yán)寒的氣候；而在夏季到來之前，皮膚則脫去部分絨毛，以適應(yīng)夏季炎熱的氣候。圖1.1.9綿羊圖1.1.10駱駝生活在沙漠中的駱駝，四肢底部有厚皮，適于沙地行走。駝峰內(nèi)貯有脂肪，其分解能產(chǎn)生水并釋放能量。駱駝有三個胃，第一個胃能貯水，因此，它善耐饑34科學(xué)渴，能長時間不喝水在沙漠上行走，適應(yīng)沙漠環(huán)境，號稱“沙漠之舟”。生活在陸地上的動物，有的采食植物，有的捕食其他動物，有的被其他動物捕食。因此，動物還要逃避“敵人”的攻擊。動物常利用自身的體形和體色來迷惑敵人。在熱帶和亞熱帶草叢和灌木叢中有一種體形似竹節(jié)的竹節(jié)蟲，其體色以綠色或褐色為主，一般很難發(fā)現(xiàn)它的蹤跡。這種現(xiàn)象在生物學(xué)上稱為“擬態(tài)”（mimicry）。有的動物還有保護色。如草綠色的螳螂，在綠草叢中很難被發(fā)現(xiàn)。又如避役，它的體色能隨著環(huán)境的變化而變化，所以人們又把它稱為“變色龍”。這些動物為適應(yīng)棲息環(huán)境而具有的與環(huán)境相適應(yīng)的色彩稱為保護色，保護色能使動物免受敵害攻擊，或有利于獵捕食物。又名“避役”，是一種非常奇特的爬行動物。它能隨環(huán)境的變化而改變自己的體色：在綠草叢中時呈綠色，在枯黃的樹干上時呈樹皮色，夜間體色為黃白色，天亮?xí)r又呈暗綠色，在陽光下還會閃閃發(fā)光。這是因為它的皮膚中含有各種色素細(xì)胞，在外界環(huán)境的刺激下，它能隨時調(diào)節(jié)這些色素細(xì)胞的活動，因而呈現(xiàn)不同的體色。小資料“變色龍”竹節(jié)蟲螳螂避役圖1.1.11陸生動物的體色對環(huán)境的適應(yīng)在初夏，有時從樹上掉下一個具有鮮艷色彩的幼蟲（俗稱毛毛蟲），如觸及人的皮膚，往往形成一片發(fā)紅的區(qū)域，又痛又癢。這些有毒刺和惡臭的動物具有的鮮艷色彩稱為警戒色。警戒色能使敵害容易識別，從而不致遭到攻擊。第1章地球上的生物35圖1.1.12鼠在地下洞穴中在陸地上，還有一些動物生活在地下。如鼠，身體呈錐形