科学KEXUE华东师范大学出版社华东师范大学出版社主编袁运开副主编刘炳昇钱振华王顺义七年级上册义务教育教科书致同学们同学们：欢迎你们学习科学，走近科学。什么是科学？科学神秘吗？科学要研究和解决的问题与人类认识自然、利用自然、保护自然和发展自身有怎样的关系？通过学习你们将会有所感悟。在这套教材里将要学习的有关生命科学、物质科学和地球与空间科学领域的知识，只是一个初步的基础，你们更要重视科学知识的产生过程和科学方法的训练，逐步养成进行科学探究的习惯；注意科学态度、创新精神与实践能力的培养，了解科学知识在生产实际中的应用以及科学知识的社会价值；要关注发生在周围的自然现象和社会现象，试着用学过的科学知识去分析解释它们，提出自己的看法并以科学的态度对待。这些方面对你们今后的工作和学习将有深远的意义。本教材的编写采用探究和叙述相结合的方式，精选大量生动形象的图片，创设探索学习的条件开辟“活动”、“阅读”、“思考与讨论”、“视窗”、“科学技术社会环境”、“小资料”、“科学家小注”、“学生实验”、“探究课题”与“练习”等栏目，提供多种主动学习活动的形式，愿你们喜欢。爱因斯坦曾经说过：“人类的一切经验和感受中，以神秘感最为美妙；这是一切真正艺术创作及科学发明的灵感源泉。”祝愿你们在学习中始终保持对自然的神秘感，不断追求科学真理，并取得成功。编者1走近科学1探索奇妙的自然界22什么是科学探究73建立健康信息档案114几个重要的科学概念19第1章地球上的生物1艳丽多姿的生物282生物的基本特征39第2章生物的主要类群1动物的主要类群462植物的主要类群533细菌和真菌584生物的分类61第3章生物多样性1生物物种的多样性692同种生物的差异性733保护生物多样性77CONTENTS目录目录第4章生物体的结构层次1生物体852细胞903组织、器官和系统102第5章地球1地球的形状和大小1092地球仪和经纬网1153地图和平面图125第6章变化的地形1火山与地震1332海陆的变迁1393千姿百态的地形145第7章地月系1地球的运动1532昼夜与四季1573月球与月相161第8章星空世界1观天认星1692太阳1753太阳系1794银河系与河外星系186汉英词汇对照1912科学走近科学1科学以自然界为研究对象。自然界中存在无穷的奥秘，科学是一把开启自然界奥秘之门的“金钥匙”，希望你喜欢科学。走近科学浩瀚的太空神秘的海底世界和谐的生物家园难以预测的自然灾害学习科学有趣吗？什么是科学探究？听说过物质、能量和信息这三个概念吗？科学对我们有什么作用？2科学图0.1.1下落中的苹果大自然的奥秘我们生活在千变万化的自然界中，面对无数奇妙的现象。你有没有想过这样一些问题：为什么树上熟透了的苹果会往下落，而天上月亮既不落向地球，也不飞向外空？1探索奇妙的自然界千变万化的自然界中，许多扑朔迷离的现象构成了一个个神秘莫测的自然之谜。迄今为止，它的神秘面纱部分已被揭开，还有许多未知之谜等待我们去探索。走近科学3蝙蝠是黑暗中的飞翔能手，曾经有科学家将它的眼睛蒙住，它仍能在布满纵横交错的细线间穿梭飞行，而不会碰上细线。是什么原因使它具有如此高超的本领？图0.1.3迁徙中的大雁图0.1.2飞翔的蝙蝠许多鸟类，如大雁等候鸟具有秋去春来、远程迁徙的习性，哪怕是历经万里飞行，也能准确无误地返回自己的“故乡”。是什么原因使它们能历经万里而不迷失方向呢？又是什么原因使它们形成了这种迁徙的习性？南极是一个神秘的冰雪世界，这里的气温极低（最低气温接近-90），而且气候变化无常，号称“暴风雪之家”，数以亿计的企鹅是这里的“土著居民”。为什么它们能在这样恶劣的环境中生存？4科学图0.1.4生活在南极的企鹅据科学家对古生物化石的考证，6500万年前曾有一段漫长的时期，那是恐龙称霸的年代，地上、天上、水中都有恐龙的踪迹。而在那段时期以后，再也没有发现恐龙生存的证据。是什么原因使地球上这群庞然大物消失得无影无踪？面对自然界的种种奇妙现象，你还有哪些问题？观察和实验探索自然的重要方法问题是科学探究的始点，对自然现象的观察，能使我们发现许多问题，此外，通过实验也能发现许多有趣的、意想不到的现象和问题。图0.1.5恐龙复原图走近科学5活动1.问题：手持一张明信片，如图0.1.6所示，使它的平面处于竖直面内，想一想：松手后明信片将怎样运动？改变明信片的宽度，对明信片的运动有什么影响？记录你看到的现象：想一想，明信片下落的情况可能与哪些因素有关？2.问题：如图0.1.7所示实验装置，倾斜的轨道上放有一个滚动体，释放以后它往哪个方向滚动？观察和记录你看到的现象:记录你想到的其他问题:3.观察日出和日落时向日葵花盘的朝向，或者观察放置在窗前的盆花的朝向。你有什么发现？能提出什么问题？4.在试管中注入澄清的石灰水，再用塑料管往石灰水内吹气，如图0.1.9所示，记录你观察到的现象和提出的问题。记录你看到的现象图0.1.6松手后的明信片图0.1.7倾斜轨道上滚动的滚动体图0.1.8观察花盘的朝向图0.1.9向澄清石灰水中吹气6科学5.用金属框拉出一个肥皂泡，观察肥皂泡的形成过程和形状的变化，以及肥皂泡的颜色和颜色的变化。你有哪些感兴趣的问题？图0.1.10肥皂泡的变化观察能使人们获得有关自然现象的信息（ination），实验可使自然现象在人为控制的条件下再现，它们是探索自然的重要方法。1.到生活环境中去观察，找一找有哪些你还不知道答案但感兴趣的问题。2.参观实验室（laboratory），认识一些实验仪器（apparatus），了解实验时应遵守的规则，找一找有哪些可能产生不安全的地方。练习走近科学72什么是科学探究科学探究是科学家探索自然的基本方式，也是我们学习科学的重要方法。科学家是怎样进行探究的为了揭开自然的奥秘，科学家们进行了艰苦的探究工作。他们是怎样进行探究的呢？让我们举一个发现海王星的例子。自天王星被发现后，很多天文学家在观察中发现，天王星运行的轨道与按牛顿理论计算的结果不一致。对于这一“反常”的现象，有的人认为，可能是因为天王星离开太阳较远，决定行星运动的牛顿理论不再适用。当时还是剑桥大学二年级学生的亚当斯（J.C.Adams18191892）和法国年轻的天文学教员勒威耶（LeVerrier18111877）却认为，这种“反常”的现象很可能是某颗未知行星的影响造成的。他们各自独立地进行了潜心的研究。为了证实自己的猜想，他们开始收集证据（evidence），查阅了大量关于天王星的观测数据（data），并运用数学的方法进行了复杂的推算。1845年9月，亚当斯先于勒威耶提出了有关这一未知行星在天空中运动轨道参数的预图0.2.2伽勒根据勒威耶的预言发现了海王星图0.2.1亚当斯和勒威耶8科学1846年勒威耶完成了对未知行星（海王星）的预测，算出了它的轨道参数、质量（mass）和出现的位置，并请求几个拥有较大望远镜的法国天文学家协助寻找，但均遭冷遇。在他们的眼里，勒威耶不过是一个业余的天文爱好者，靠笔尖来寻找未知行星，简直是异想天开。勒威耶又请求柏林天文台副台长帮助，他在信中说：“把您的望远镜指向宝瓶星座，黄道上黄经326处，在这个位置的1范围内定能找到新的行星。这是一颗9等星，它具有明显的圆面。”加勒9月23日收到来信，当晚就寻找起来结果仅用1个小时就发现了这颗星图上没有标明的新星。他不禁呼吸急促，心跳加快，用颤抖的手再把望远镜倍数加大，果然出现了特征圆面。历史记下了这一时刻，关于海王星的预言终于得到证实。小资料加勒找到了海王星如何用探究的方法解决生活中的问题科学探究的方法不仅对科学家是十分有用的，而且对我们每一个人解决生活中的问题也是有用的。例如，有一天小明肚子突然疼起来了，可能的原因有哪些呢？是受凉了还是食物中毒？是盲肠炎还是其他毛病？首先得搞清楚疼痛的部位，再想一想：最近是否淋了雨还是天气突然变冷时衣服穿少了？吃了哪些东西？根据这些情况做出初步的设想，然后再请医生诊断，通过必要的检查和化验，就可以找出原因并对症治疗。在这个过程中，需要提出问题、做出假设、收集证据和验证假设，还需要应用科学知识进行分析和解释。这就是一种科学探究的过程，它虽不像科学家的探究那样复杂，但有相似之处。用科学探究的方法能使我们有效地解决日常生活中的问题。提出一个问题，往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。爱因斯坦言（hypothesis）。为了检验他提出的预言，亚当斯分别请求剑桥天文台和格林尼治天文台台长帮助搜索星空，可惜没有引起重视。直到1846年9月，德国天文学家伽勒（J.G.Galle，18121910）根据勒威耶的预言，用望远镜发现了这颗行星海王星。走近科学9阅读探究保温杯的保温性能早春，小组的同学外出旅游，小明和小王各携带了一杯开水，出发时手握着两个水杯，感觉小明的水杯比较烫手。但不到一个小时小明杯中的水已经变凉了，而小王杯中的水却还是暖暖的。于是他们提出了问题：为什么小明杯子的保温效果不好？如何提高杯子的保温性能？他们首先猜想杯子的保温性能与哪些因素有关。他们比较了小明和小王的杯子，小王杯中的水较多，杯外多一个保温布袋。于是他们认为杯子的保温性能与杯子材料、外包装袋的材料、杯中装水的多少等有关。为了进一步探究杯子的保温性能是否与这些因素有关及有什么关系，他们设计并进行了实验。他们选取了相同的塑料杯，内装等量的水，初温都相等，用不同的包装材料（如棉布、棉花、泡沫塑料、人造革等）把杯子包起来，放在相同的环境温度下自然冷却，每隔15分钟测量一次水的温度。然后再改变其中的一个因素（如水量等）而保持其他因素不变，进行实验，把测量的数据记录在自己设计的表格中。分析数据得出了结论：用泡沫塑料做包装材料，内装开水较多时保温性能较好。此外他们还对市场中各种各样的保温杯进行了调查和对比实验，查阅了相关资料，写出了关于保温杯保温性能的小论文，对生产厂家提出了建议。思考与讨论思考与讨论1.在发现海王星的探究过程中，你认为有哪些十分重要的环节？2.你认为，上述“探究保温杯的保温性能”的过程与科学家的探究过程有哪些相似的地方？3.你认为用科学探究的方法解决日常生活和工作中的一些问题有什么好处？请举一例。10科学“挑战者”号失事原因的探究1986年1月28日，发生了震惊世界的航天惨案美国航天飞机“挑战者”号在升空72s后爆炸，7名宇航员包括1名女教师全部遇难。造成这一事故的原因在哪里？事后，美国事故特别调查委员会组织有关部门开展打捞残骸、查阅资料和收集实况录像等方面的工作，提出了失事的原因是由于固体火箭上的一种密封圈失效，使燃料逸出而导致事故发生。为了证实这一分析的正确性，专家们对密封圈的性能和当时的气象条件进行了深入的调查。原来这种密封圈在10以下就不能正常工作，而发射时地面最低气温曾达到零下5.6，从而导致密封圈失效。尽管在发射前夕有些工程师警告不要在冷天发射，但未能引起重视。这一事故给人们留下极其惨痛的教训。视窗图0.2.5“挑战者”号升空爆炸通过上面的事例可以看出，科学探究需要不断地发现问题、做出猜想和假设，需要通过多种途径寻求证据，还需要不断地思考和评价，用科学原理解释现象和结论。在以后的学习中，将提供更多的探究机会，以提高我们对探究的认识和能力。当你得知某户人家失窃，窃贼已跳窗逃逸，你是否想过用类似科学探究的方法寻找线索协助公安部门破案？你是怎样思考和打算怎样操作的？练习走近科学113建立健康信息档案进行科学探究需要一定的技能，如使用仪器进行测量，设计表格正确记录现象和数据等。本节我们将以建立你的健康信息档案为例，来学习一些基本的探究技能。活动1.甲、乙两个同学组成一个小组，相互测量身高。按照所给的表格记录（record）你的测量结果。测量日期项目次数第一次第二次第三次平均值甲身高cm乙身高cm结论甲比乙高（矮）cm2.在晚上临睡前请家人帮助测量你的身高，早上起床后再测量一下你的身高，看看两次测量的结果是否相同。如果不同，想一想，可能是什么原因。测量身高测量身高认识常用的测量长度的工具如图0.3.1所示的测量（measure）长度（length）的工具，你使用过吗？请你拿出身边的刻度尺（ruler），仔细观察，然后与同学讨论：1.刻度尺的零刻度线是否有磨损？2.它一次能测出的最大长度（量程）是多少？3.它的最小刻度代表多长（分度值）？4.怎样用刻度尺测量长度？图0.3.1测量长度的工具12科学长度单位在国际单位制中，长度的主单位是米（m），常用的长度单位还有千米（km），厘米（cm），毫米（mm），微米（m），纳米（nm）等。它们的关系是：1km=1000m=103m1cm=0.01m=10-2m1mm=0.001m=10-3m1m=0.000001m=10-6m1nm=0.000000001m=10-9m长度测量中应注意的问题1.刻度尺上有刻度的一边应紧靠被测物体，并放正尺的位置见图0.3.2(a)；2.刻度尺的零刻度线应与被测物体的一端对齐，观察时，视线应与尺面垂直见图0.3.2(b)；3.测量值应估读到最小刻度的下一位，测量结果由数字和单位组成见图0.3.2(c)。银河系直径1.21020m日地距离（天文单位）1.4961011m太阳半径6.955108m地球半径6.4106m长江全长6.3106m珠穆朗玛峰高度8844.43m长颈鹿高度约5m原子直径约10-10m原子核的大小约10-15m小资料自然界中的一些长度m图0.3.2长度的测量走近科学13测量误差在上面测量身高的活动中，我们发现，对同一个人每次测量的数据都不完全相同，这是由于我们的眼睛对最小刻度值的下一位不可能估计得十分准确，另外还有一些测量工具本身的原因，如零刻度线磨损，尺的刻度不均匀，以及环境等因素的影响，使测量值与真实值之间存在差异。这种差异叫做误差。通常对同一长度，可以用多次测量求平均值的方法来减小由于观察估计不准确造成的误差。实验目的练习使用刻度尺测量长度，记录实验过程和测量数据，了解一些特殊的长度测量方法。实验器材刻度尺、三角板（2块）、卷尺（皮尺）、科学课本、硬币。实验内容和要求1.选择适当的测量工具和方法，测量和记录你的胸围长度。在你吸气时和呼气时测量的长度相同吗？看看最大的差值约是多少，想一想，它可能说明什么问题。2.选择适当的测量工具，测量和记录科学课本的长度、宽度和厚度。算一算：这本书封面的面积有多大？1页纸大约有多厚？3.请用一把刻度尺和2块三角板测量硬币的直径。实验报告学生每做一个实验都应当完成一个实验报告。实验报告是实验探究过程和结果的记录。实验报告的内容一般应包括：实验日期、实验目的、器材与装置、过程与步骤、现象与数据以及讨论与结论。报告中的记录应力求及时、准确和尊重事实。报告的形式应能反映上述内容，并力求简明，应注意采用草图和表格的形式表达实验的原理和过程。请同学们参照下面的报告格式完成本实验的报告。用刻度尺测量长度实验报告实验日期：年月日实验目的：实验器材：实验内容与数据记录：1.测量胸围的长度用刻度尺测量长度实验学生实验14科学使用工具：（名称，量程，分度值）表格及数据：胸围次数第一次第二次第三次平均值吸气时的最大胸围cm呼气时的最小胸围cm呼吸胸围差cm2.测量科学课本的长度、宽度和厚度使用工具：（名称，量程，分度值）测量示意图：如图0.3.3(a)、(b)所示。表格及数据：3.测量硬币的直径使用工具：（名称，量程，分度值）测量示意图：如图0.3.3(c)所示。表格及数据：问题讨论：（实验中我发现哪些问题及我的看法）测量体重用磅秤测量你的体重。根据我国青少年“平均身高体重对照表”，你是超重呢，还是偏轻呢？使用磅秤前指针应该指在零刻度处，还要注意它的量程和分度值。高度cm145150155160165170175180体重kg女性45.049.051.554.557.060.063.567.0男性49.052.055.558.561.565.569.574.0小资料平均身高体重对照表图0.3.4测量体重图0.3.3测量长度(c)(a)(b)走近科学151.观察体温计的外形和刻度，与你的同学交流一下体温计的使用和读数方法。2.在一天内的不同时间测量你的体温，设计表格并记录体温值。测量体温温度计可以用来测量物体的冷热程度。温度（temperature）的常用单位是摄氏度（）。1742年，一位名叫摄尔修斯（A.Celsius）的瑞典研究者，引入了摄氏度的概念。在标准大气压下，把冰水混合物温度定为0摄氏度，水的沸点定为100摄氏度。将0摄氏度至100摄氏度之间等分为100份，每一份就是1。电子体温计酒精温度计光学温度计双金属温度记录器双金属温度计图0.3.5各种温度计水银温度计是常用的温度计之一，它是利用水银热胀冷缩的特性制作的。使用时应注意，被测温度不得大于温度计的量程，温度计的测温泡应与被测物体保持良好接触，待温度稳定后再读数。读数的方法与读刻度尺相似，如图0.3.6。图0.3.6温度计读数活动测量你的体温图0.3.7体温计16科学健康人的正常体温是37，这个数据是德国医生卡尔温德利希在一百多年前对一百多万个体温数据统计后得到的。可见科学上一个结论的获得是需要人们付出艰苦劳动的。这一张图片是以红外探测仪显示的人体表面的温度分布图，红色部分的温度高，手脚部分的温度较低，口腔和腋下的温度较接近体温。小资料小资料图0.3.8人体温度图自然界中的一些温度太阳表面的温度6000月球表面白昼的温度可达100最高气温的世界纪录56.7（1913年7月10日，美国加利福尼亚州死亡谷国家公园）洗澡水的温度3742植物最适合生长的温度2025稻子、小麦、萝卜的发芽温度510最低气温的世界纪录-89.2（1983年7月21日南极东方站）木星表面的平均温度约-163-121蜡烛的火焰分为外焰、内焰和焰心三个部分。外焰位于火焰的外侧，由于与空气直接接触，温度最高。内焰因接触的空气较少而产生碳粉，碳粉燃烧呈红色，看起来最明亮。焰心是蜡液变为气体的地方，因无法接触空气，几乎没有燃烧，因此温度图0.3.10温度计鸡图0.3.9蜡烛的火焰走近科学17测量心率心率指的是心脏或脉搏每分钟跳动的次数。测量心率需要使用计时工具。潜水表手表定时表挂钟图0.3.11各种计时工具活动1.用手表或停表（stopwatch）测量你的心率。想一想：测量心率是否一定要直接测出一分钟的脉搏跳动次数？可否取6s或2min？请取不同时间（time）间隔进行测量。2.想一想：你的心率可能与哪些因素有关？在一天的不同时刻，你的心率是否相同？在运动前后，你的心率会变化吗？测量心率图0.3.12测量脉搏跳动的时间低而颜色暗淡。温度计鸡是一种生长在澳洲南部的鸡，它的喙像温度计一样，可以感觉温度的变化。这种鸡孵化它的蛋时，适宜的温度是33。因此温度计鸡的喙要不间断地测量巢内的温度，然后设法控制温度。18科学1.单位换算：4.6kmmcm59cmmmm72mmmcmm2.选择测量工具和方法，测量并比较你的五个手指的长短和粗细。3.选择测量工具和方法，设计表格，测量你行走时平均每一步跨过的长度。4.测量气温：(1)测量教室里的气温。每天定时记录教室内的气温，例如，上课前的气温和课间休息时的气温。设计一张气温记录表，并将测量数据记录在表格中。(2)收听或收看中央台的天气预报，制作表格，记录不同城市或地区在同一天的气温情况。它说明什么？长期坚持这项活动，记录你所在城市或地区在不同季节的气温情况。它说明什么？练习3.中年人和老年人的心率与你的心率是否相同？课后请测出你的父母或祖父母的心率。设计表格，记录你在上述各种情况下测量的心率，谈谈你对测量结果的想法。在医学上，人们习惯并规定用心率来表达一种健康的信息。是否一定要用心率来表达这种信息呢？例如，可否用两次心跳（脉跳）的时间间隔来表达，对此，你有什么想法？用停表测量两次脉搏跳动之间的时间间隔。请观察一下停表的外形和表盘，试一试，如何启动计时、终止计时和进行读数。请你用停表测量脉搏跳动10次的时间，再算出两次脉搏跳动之间的时间间隔。想一想：如何减少测量的误差？将你的测量数据记录在自己设计的表格中。以上只是你的健康档案中的几种信息，你认为还有哪些项目可列入你的档案中？如何使你的档案设计能够记录若干年后的情况？如何把这种建立档案的方法应用到科学学习中去？走近科学194几个重要的科学概念科学中，有三个重要的概念，即物质、能量和信息，它们将贯穿始终。为了今后的学习，在此对这三个科学概念做一些初步的介绍。物质科学以自然界为研究对象，自然界由各种物质组成。植物和动物、空气和岩石、大海和云彩，这些看上去很不一样的东西都是物质（matter）。物质在不断运动和变化之中。例如，在阳光的照射下，山上的雪和冰融化成水，形成小溪和河流。当水从山上流下来的时候，可以使一些岩石中的矿物质溶解，溶解的一些物质将流进大海，它们就会使海水变咸。海水蒸发成为水蒸气上升到高空，当温度降低，就凝结成小水珠飘浮在空中，这就是我们所能看到的云。图0.4.1冰雪消融思考与讨论思考与讨论1.水是一种物质，请你找一找自然界中哪些地方存在水。水能以哪些形态存在于自然界？2.空气是一种物质，请你找一找自然界中哪些地方存在空气。3.请你找一找自然界中有哪些含碳的物质。20科学活动1.从冰箱中取出冰棒，过数分钟后观察冰棒发生了什么变化。2.用坩埚钳夹住镁带，点燃，观察发生的现象。可以看到，从冰箱中取出冰棒，几分钟以后，冰棒的部分熔化成水；把镁带点燃，镁带在空气中剧烈地燃烧，伴随着发光和发热，最后生成了白色粉末状的物质（氧化镁）。比较这两种变化可知，前者，冰棒从固态变成液态，但物质没有变，仍然是水；而后者，镁带在燃烧中生成了新的物质。科学上把未生成新物质的变化称为物理变化，把生成新物质的变化称为化学变化。自然界的物质变化都可分成物理变化和化学变化。不需要发生化学变化就能表现出来的物质性质称为物理性质，如水在常温下为液态，在0以下呈固态等。在发生化学变化时才表现出来的物质性质称为化学性质，如镁在空气中可以燃烧的性质、铁能生锈的性质等。物质有质量，质量是物质组成的物体的基本性质。在国际单位制中，质量的主单位是千克（kg），常用的质量单位还有吨（t），克（g）和毫克（mg）等。它们的关系是：1t1000kg103kg1kg1000g103g1g1000mg103mg用磅秤测量人的体重时，测量的是人体的质量。小资料自然界中一些物体的质量太阳2.01030kg地球5.9741024kg月球7.351022kg鲸可达1.5105kg象可达6103kg1毫升纯水1103kg电子9.11031kg图0.4.2镁带燃烧走近科学21在实验室中，常用天平（balance）来测量物体的质量。托盘天平是一种最简便的天平，当两边的质量相同时，天平的横梁就水平平衡了。托盘天平的结构如图0.4.3所示。使用托盘天平测量物体质量的方法：1.将托盘天平放在水平桌面上，把游码拨到标尺左端零刻度处，调节平衡螺母，使指针对准中央刻度线；2.把待测物放在天平左边的托盘中，在右边的托盘中放适量的砝码，使天平横梁接近平衡，再移动游码，使指针对准中央刻度线，如图0.4.4所示；图0.4.3天平的结构图0.4.4天平的使用实验目的学习使用托盘天平测量物体的质量。测量物体的质量实验学生实验3.读出砝码的质量和游码所指示的质量，待测物的质量即为两读数之和；4.把砝码放回砝码盒中，取下待测物，再把天平放回原位。托盘天平是较为精密的仪器，使用时还应注意：1.待测物的质量不应超过天平的量程；2.要用镊子夹砝码，而不要用手拿；3.放取待测物和砝码时，应轻拿轻放；4.不能把潮湿或有腐蚀性的物体，以及粉末状物质直接放在托盘上。22科学我们周围的物质都具有能量，能量有不同的形式。阳光普照大地，给大地温暖，使万物生长，它具有能量，称为太阳能。图0.4.5就是利用太阳能为人类服务的例子。如图0.4.6所示，将弓拉弯，能将弦上的箭发射出去，这是因为被拉弯的弓具有形变的能量。图0.4.7中狂风摇撼大树，风具有动能。狂风能对人类造成危害，也能给人类造福，人们利用风能发电。图0.4.8为风力发电机。能量在日常生活、生产和科学探究中，我们常常提到能量（energy），打开课本需要能量，阅读需要能量。人进行的一系列活动都需要能量。点亮的电灯需要能量，转动的洗衣机需要能量，发出声音的收音机也需要能量。思考与讨论思考与讨论生活中有哪些需要能量的例子？图0.4.5太阳能汽车实验器材托盘天平，砝码，回形针数十枚（或大头针、黄豆、绿豆），一本练习册。实验内容和要求请你与同组的同学讨论并解决下列问题：1.有一个生产回形针的车间，1小时要生产10万枚回形针，请你用实验的方法为这个车间求出1小时至少需要多少质量的铁丝。想一想：如何测量可以减小实验的误差？2.练习册1页纸的质量大约是多少？请将实验过程和结果记录下来，并与其他同学交流。走近科学23图0.4.10三峡水力发电站图0.4.9湍急的水流能量可以从一种形式转化为另一种形式。双手互相迅速摩擦，双手会发热，摩擦过程中还会有声音产生。在这个过程中，运动的能量转化为热能与声能。上面提到的风力发电就是把风的动能转化为电能的过程，水力发电就是把水流的动能转化为电能的过程。活动把玩具小车的发条上紧，然后松手，小车会在平面上运动，在这个过程中能量是怎样转化的？湍急的水流（图0.4.9）能冲毁房屋，造成洪水灾害，说明水流有能量，它也能给人类造福，人们利用水流能发电。位于长江干流上的三峡水力发电站（图0.4.10），是世界上规模最大的水电站，年发电量约1000亿度，其转化的电能能够照亮大半个中国。图0.4.6弯弓射箭图0.4.7狂风摇撼大树图0.4.8风力发电24科学图0.4.12管弦乐队在演奏信息需要传播。人类信息的传播主要通过符号、文字、图像和声音等多种形式进行。书籍、报纸和广告是信息的载体。广播电视和电话是传播信息的工具。图0.4.13接收无线电波的天线阵信息我们生活在一个充满信息的世界里，信息无处不在，无时不在，信息与我们的生活息息相关。例如：健康档案中记录了身高、体重、体温和心率等，这些信息能告诉我们身体的成长和健康状况。城市的马路边树立着一种交通标志，如图0.4.11所示，它告诉驾驶员和行人一些信息，指导他们遵守一定的交通规则，以确保安全和畅通。如图0.4.12所示，管弦乐队在演奏，优美动听的乐曲声传递着某些信息，使我们的情感随声起伏。图0.4.11交通标志走近科学25神通广大的互联网互联网，又称因特网（Internet），指覆盖全球范围的计算机通信网络系统。它将各种部门和家庭个人的计算机联接在一起，由规模较小的网络互联成了庞大的网络系统，拥有了世界上最丰富的动态信息资源，并可迅速传输大量关于科研、教育、军事、行政、交通、商业、艺术、娱乐等方面的信息，为人们共享。如今网络已渗透到我们生活的各个方面，例如，足不出户，我们就可以在网上查阅各种生活、工作、学习、娱乐所需要的信息，在博客上发表自己的见解，与亲朋好友聊天，在网上购物、订票，通过网络银行付款和转账，选择网络课程自主学习等等，神通广大的互联网改变了人们的生活方式，促进了经济的发展和社会的进步。视窗1.单位换算：4.8tkgg25kgtg760gkgmg2.在某一实验中需要50g的水，请你用烧杯准备好所需要的水。想一想：应当怎样测量？3.请你选择身边感兴趣的物体，估计一下它的质量，然后进行测量。4.观察我们周围的世界，看看信息技术给我们生活带来的变化。5.是中国基础教育网的网址，试一试用这个网址可以找到哪些信息。练习计算机的问世和发展大大提高了信息处理的速度和容量，促进了数据通信技术的发展，数据通信与卫星通信、光纤通信等结合，建立起覆盖全球的通信网络系统，开创了人类社会的信息化时代。如今信息技术已经渗透到生活的方方面面，深刻地改变着人类的生活方式，大大促进了社会的发展。26科学1.科学以自然界为研究对象，自然界中有无穷的奥秘，学习科学是非常有趣的。2.科学是在探究过程中发展的，科学探究是科学家探索自然的基本方式，也是我们学习科学的主要方式。3.科学探究需要一定的技能，如测量、记录、收集信息，建立科学档案等。4.物质、能量和信息等是科学中的一些重要概念。5.科学探究的一般步骤：本章学到了什么对照这个图表，想一想你是如何来解决科学问题的。观察收集和处理事实、数据提出问题结论支持假设结论不支持假设作出假设实验、调查，收集证据，形成结论第1章地球上的生物27第1章在我们地球的陆地、河流、湖泊、海洋和天空中，到处遍布着植物和动物以及肉眼看不见的微小生物。它们中的绝大多数都是我们的朋友。它们和人类一起构成了一幅协调和美丽的图画。让我们一起走入这个美妙的生物世界。地球上的生物28科学1艳丽多姿的生物地球上艳丽多姿的生物是和它们生存的环境相适应的。观察陆生生物陆地能为陆生生物提供充足的食物。但是，陆地上的水分不充分，环境条件复杂，陆生生物的形态和生活习性多种多样。陆生植物陆地上生活的植物，无论是树木还是花草，它们的生活都离不开土壤。土壤是地球表面的疏松层，能为植物的生长提供养分、水分和空气。大多数陆生植物（terrestrialplant）依靠它的根系固定在土壤中，而它的茎支撑着枝、叶伸向空中。当我们到野外考察或旅游时，你会看到各种各样的植物（plant）和动物（animal）。这些姿态各异的生物（livingthings），有的生长在陆地上，有的在空中飞翔，有的在水中生活我们把它们生活和居住的地方称为栖息地（habitat）或生境。思考与讨论思考与讨论地球上的生物多种多样：有的能活动，有的不能活动；有的生活在陆地上，有的生活在水中；外形千变万化，结构多种多样。生物的艳丽多姿与它们生活的环境有什么关系呢？第1章地球上的生物29图1.1.1叶片及其适应性变化图1.1.2常绿阔叶树华东楠野蔷薇仙人掌捕蝇草植物的叶片大多呈绿色扁平状，它能吸收太阳光制造淀粉等有机物。但是，原来生活在干旱缺水沙漠中的仙人掌，它的叶已退化成刺，多汁的茎已经具有叶的功能，既能进行光合作用，又能吸收和贮藏水分。而原本生活在缺少氮肥土壤中的捕蝇草，它的叶分为左右两片，每片外缘有一行硬毛，叶表面布有细毛和消化腺点。昆虫一旦触动叶片，叶片便迅速闭合将其捕捉，消化腺点分泌消化液，将昆虫消化成液体状，植物能从中获得营养。你注意过树叶吗？树叶宽阔的树木称为阔叶树。在武夷山（地处亚热带中部）山脚生长的是常绿阔叶树，在黄山（地处亚热带北部）山脚生长的是常绿阔叶树和落叶阔叶树，而在泰山（地处温带）山脚生长的几乎全是落叶阔叶树。落叶阔叶树冬季落叶，是植物对冬季寒冷气候的一种适应（adaptation）。30科学大多数植物的茎是直立和结实的，以支持枝条。但有的植物的茎是匍匐在地上生长的，有的植物的茎是缠绕或依靠卷须攀附在竹竿、小树树干上生长的。你能分别说出一些具有匍匐茎、缠绕茎和攀援茎的植物名称吗？植物的花和果实是五彩缤纷的。它们艳丽的色彩能吸引动物来帮助植物传送花粉；或将果实中的种子散布到其他地方去。而蒲公英的果实色彩并不艳丽，但它像降落伞，能借助风力传播到远方。图1.1.3匍匐茎（左）和缠绕茎（右）图1.1.4艳丽的花和果花色吸引昆虫果色吸引鸟类蒲公英的果实你能说出植物艳丽的花是适应一种什么环境吗？植物栖息地的环境不仅包括非生物环境，还包括生物环境。活动1.培养瓶的制作：将一些脱脂棉塞入两个250mL的玻璃广口瓶中（至瓶口）。2.将10粒绿豆或赤豆种子放在盛有水的杯子中浸泡一夜后，各取3粒分别装入两个培养瓶观察豆类种子的发芽及幼苗生长对光的适应第1章地球上的生物31图1.1.5赤豆种子的发芽过程种子是先长出根，还是先长出芽？原来的两个豆瓣是子叶的幼体，在两个椭圆形子叶展开后，还会长出真叶。真叶的形状和子叶有什么不同？子叶和真叶的颜色在光照下和黑暗中有什么不同？绿豆的茎是什么形状？什么颜色？你平时吃的绿豆芽和在光照下发芽的绿豆幼苗有什么不同？菜农生产绿豆芽是在什么条件下进行的？将你观察到的结果整理在下面的表格中：中。方法是用镊子将种子置于棉花与瓶壁之间（瓶外可见到，3粒种子放在瓶壁不同的方向），然后小心地加水至瓶内，使水面离瓶底约有2cm高。将一个培养瓶放在温暖（约25）有光处（如窗台上），另一个放在温度相同的黑暗处。3.每天观察种子发芽的情况，并逐日作记录。发芽和生长光照下黑暗处胚根长出的时间月日子叶展开的时间月日真叶长出的时间月日叶片的颜色胚轴的颜色幼苗高度mm你是否注意到在黑暗处发芽的绿豆胚芽是钩状，这种形状有什么意义？问题：光对叶片由黄变绿有什么作用？32科学陆生动物陆生动物（terrestrialanimal）在进化上起源于水生动物。陆生高等动物生活在陆地上，有发达的附肢支撑身体，主动捕食，逃避敌人，并有防止水分散失的身体表面，这些是它们对陆地环境的适应。图1.1.6陆生动物主动捕食猎豹是地球上跑得最快的动物，体长1.21.3m，生活在有许多树木生长的干燥地区，捕食鹿和羚羊等。猎豹奔跑很快，每小时可达100km，每分钟超过1.6km。小资料地球上跑得最快的动物图1.1.7猎豹你仔细观察过飞鸟吗？鸟类虽然可以在空中飞翔，但仍然要在陆地上觅食、筑巢，它们是一类适应空中飞行的特化陆生动物。你知道鸟类的身体在哪些方面发生了特化？鸟类的身体呈纺锤形，前肢变成翼，以适应空中飞行。第1章地球上的生物33蝙蝠是地球上哺乳动物中唯一具有飞翔能力的类群。前肢与后肢之间有薄而无毛的翼膜。蝙蝠视力差，在飞行中能发出超声波信号，它根据超声波的反射信号，判断周围的障碍物，确定捕食的蚊、蝇和蛾等昆虫的方位。小资料蝙蝠大杜鹃蝙蝠图1.1.8能空中飞行的陆生动物陆生动物栖息地的环境不稳定，陆地的气候、土壤和生物环境经常有变化，陆生动物对环境的变化也产生了许多适应。生活在北方草原的绵羊，在冬季到来之前皮肤上会长出致密的毛，毛的含绒量很高，以抵御严寒的气候；而在夏季到来之前，皮肤则脱去部分绒毛，以适应夏季炎热的气候。图1.1.9绵羊图1.1.10骆驼生活在沙漠中的骆驼，四肢底部有厚皮，适于沙地行走。驼峰内贮有脂肪，其分解能产生水并释放能量。骆驼有三个胃，第一个胃能贮水，因此，它善耐饥34科学渴，能长时间不喝水在沙漠上行走，适应沙漠环境，号称“沙漠之舟”。生活在陆地上的动物，有的采食植物，有的捕食其他动物，有的被其他动物捕食。因此，动物还要逃避“敌人”的攻击。动物常利用自身的体形和体色来迷惑敌人。在热带和亚热带草丛和灌木丛中有一种体形似竹节的竹节虫，其体色以绿色或褐色为主，一般很难发现它的踪迹。这种现象在生物学上称为“拟态”（mimicry）。有的动物还有保护色。如草绿色的螳螂，在绿草丛中很难被发现。又如避役，它的体色能随着环境的变化而变化，所以人们又把它称为“变色龙”。这些动物为适应栖息环境而具有的与环境相适应的色彩称为保护色，保护色能使动物免受敌害攻击，或有利于猎捕食物。又名“避役”，是一种非常奇特的爬行动物。它能随环境的变化而改变自己的体色：在绿草丛中时呈绿色，在枯黄的树干上时呈树皮色，夜间体色为黄白色，天亮时又呈暗绿色，在阳光下还会闪闪发光。这是因为它的皮肤中含有各种色素细胞，在外界环境的刺激下，它能随时调节这些色素细胞的活动，因而呈现不同的体色。小资料“变色龙”竹节虫螳螂避役图1.1.11陆生动物的体色对环境的适应在初夏，有时从树上掉下一个具有鲜艳色彩的幼虫（俗称毛毛虫），如触及人的皮肤，往往形成一片发红的区域，又痛又痒。这些有毒刺和恶臭的动物具有的鲜艳色彩称为警戒色。警戒色能使敌害容易识别，从而不致遭到攻击。第1章地球上的生物35图1.1.12鼠在地下洞穴中在陆地上，还有一些动物生活在地下。如鼠，身体呈锥形