• 同一弹簧，若在不同地点，悬挂相同质量的物体则因地点及重量大小不同，其伸长 量亦不同 重力 (G) • 由於地球的吸引而使物体受到的力叫重力 . 用“ G ”表示 • 重力的施力物体：地球 • 重力的受力物体：地球附近所有的物体 • 重力有使物体停留在地面上或使空中的物体往下掉的作用效果 重力的三要素 • 重力的方向：总是竖直向下 • 重力的大小 o 可以用弹簧秤来测量重力的大小 o 可以利用质量与重力的关系来计算重力的大小 o W = m g（物体所受的重力跟它的质量成正比） o W- 重力 ( 牛 ) o m-质量 ( 千克 ) o g-9.8 牛 / 千克 ( 约 10 牛 / 千克 ) • 重力的作用点 -重心 o 物体受到的重力可以看作集中在一个点力 o 均匀物体重心：在几何图形中心 摩擦力 • 两个互相接触的物体，当它们之间要产生或已经产生相对运动时，就会在接触面上 产生阻碍物体相对运动的力，这种力就叫做摩擦力 • 方向：与物体相对运动 ( 相对运动趋势 ) 的方向相反 • 摩擦力的种类：
o 滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力 .例：擦黑 板，推桌子… o 滚动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力 .例：车 轮，保龄球… o 静摩擦力：例：推桌子，桌子没有动 . 桌子受到与推力方向的静摩擦力 • 影响滑动摩擦力大小的因素 o 滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，压力越大，接触面越粗 糙，摩擦力越大 • 增大有益摩擦方法 o 增大压力：例：夹紧拑子，张紧皮带… o 使接触面粗糙：例：鞋底刻有花纹… • 减小有害摩擦方法 o 滚动摩擦：例：在机器的转动部分安装滚动轴承… o 加润滑油：使互相接触的摩擦面彼此离开 • 液体、气体与固体之间也会产生摩擦力 • 流星就是陨石进入地球的大气层时，与空气摩擦后导致燃烧而形成 压强 • 单位面积所受的总力，称为压力，又称为压力强度 • 生活实例 o 图钉的钉帽很大，而钉头很细 o 躺着比坐着舒服，坐着比站着舒服 o 针头可刺进皮肤，木棍很难刺入 o 锯子可锯木头，铁棒很难锯木头 • 物体表面单位面积上受到的压力叫压强 • 压力的作用效果 o 压力的大小 (压力↑，效果↑) o 受力面积 (受力面积↑，效果↓ ) o 压强 =压力／受力面积 o p = F A (F - 牛，A -米 ) o 压强的单位：帕斯卡(帕) 符号：Pa • 减小或增大压强的方法 • 当压力一定时 o 减小受力面积，可增大压强 ( 刀刃 )
o 增大受力面积，可减小压强 ( 房 基丶书包带 ) • 表演气功的师傅，运气後躺在钉床上， 全身的重量平均分摊在每一个钉子上 • 钉床上若只有一根钉子，则全身重量压 在一根钉子上，则钉子承受的压力较 大，容易刺入身体 • 将容器装水压在海绵上，观察海棉凹陷 的程度，来判断压力的影响因素及大 小： • 甲丶乙图表示相同的重量(水量相同)，但是不同的面积(海绵上的接触面积不同)， 乙图凹陷最深，表示重量相同时，接触面积小，海绵承受压力较大 • 甲丶丙图表示相同的接触面积，但是不同的重量，甲图凹陷较丙图深，表示接触面 积相同，重量重的物体，海绵承受压力较大 • 用榔头敲打铁钉，铁钉的顶端因接触面积较大，将施力传递至尖端，而尖端因接触 密积小，因而产生的压力较大，因此容易刺穿墙壁或木板
第六章 平衡与稳度 二力平衡 • 不受力：静止状态或匀速直线状态 ( 牛顿第一定律 ) • 物体受到外力作用时，也可能保持静止或匀速直线运动状态 • 物体在受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几 个力相互平衡 • 作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，和作用在同一直线上 重心 • 力作用在物体上的位置称力的作用点 • 重力的作用点叫做物体的重力 • 无论物体的质地是否均匀，形状是否规则，只要在物体 的重心处支起，物体将处于平衡 重心和稳度 • 支面相同的物体，重心越低， 稳度越大 • 重心高度相同的物体，支面越大，物体的稳度越大 • 如果一个物体被一个水平面支持着，只有当重力的作用 线落在支持面之内时，物体才能处于平衡状态 平衡 • 稳定平衡：指处于平衡状态的物体在受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时，若物 体能自动恢复到原先的状态 • 不稳定平衡：指处于平衡状态的物体在受到外力的微小扰动 而偏离平衡位置时，若物体不能自动恢复到原先的状态
• 随遇平衡:指处于平衡状态的物体在受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时，若物 体在新的位置也能平衡 稳度 • 支持面不一定是物体和支持物体接触面积，它可以是物体与支持物若干个接触面或 接触点围成面积 • 重心越低，支持面越大，物体的稳度越 • 站在摇晃的公共巴士上，人们往往分开双脚站立，为了避免跌倒 • 赛车又矮又宽，可以降低重心，又可以增大支持面积 • 货车超载会造成紧急状况下刹不住车或轮胎爆炸等事故，而货车的重心高，稳度 低，容易在转弯时侧翻
第七章 生物的生殖 生殖 • 动物、植物都必须经历出生、生长发育、成熟、衰老和死亡的阶段 • 生物的寿命会被气候、食物、敌害等生活环境因素变化而影响生殖：生物由亲代产 生后代的过程 • 目的：延续生命，以免绝种 • 繁殖过慢加上环境影响，使一些少数种群逐渐减少，甚至面临绝种 • 繁殖过快会造成自燃环境的破坏 动物生殖的方式 • 无性生殖 • 二分裂-如变形虫由母细胞分裂成两个子细胞 • 芽殖-如水螅出芽，待芽体成熟再脱离母体成为独立个体 • 孤雌生殖-如蚜虫在夏季靠雌性生殖 分裂生殖 • 由一个母体分裂成两个或多个子体的生殖 方式。 • 大小和形状基本相同 • 疟原虫的滋养体成熟时进行多次核分裂， 形成很多裂殖体。 出芽生殖 • 生物由母体的一定部位生出芽体，芽体 逐渐长大并与母体分离，形成独立生活 的新个体的生殖方式。 • 例子：酵母菌、水螅、珊瑚
孢子生殖 • 由母体产生出没有性别分化的孢子，每个孢子能直接发育成新个体的生殖方式 • 可产生生殖分枝，形成孢子囊。青霉等生殖分枝再发育成分生孢子梗，其末端多次 断裂生成分生孢子 营养生殖 • 由高等植物的根、茎、叶等营养器官发育成新个体的生殖方式 • 例如，甘薯的块根繁殖、草莓的匍匐茎繁殖，竹类、芦苇、白矛和莲的根茎繁殖， 马铃薯的块茎繁殖、百合和洋葱的鳞茎繁殖、水仙和芋的球茎繁殖及秋海棠的叶芽 繁殖，均为自然营养繁殖 • 分根、扦插、压条和嫁接等方法，把植物营养器官的一部分与母体分离，使其发育 成新个体，这属于人工营养繁殖 • 组织培养也是人工营养繁殖的一种方法。营养繁殖能使后代保持亲体的优良性状， 因此，花卉、果树、茶、甘蔗、竹等人工栽培的植物都采用这种繁殖方式。但是， 长期进行营养繁殖的植物，生活力会逐渐降低，必须用有性生殖的方法进行复壮 组织培养 • 细胞的体外培养，是研究活细胞的重要方法之一 • 具体做法是，在无菌条件下，把动、植物细胞离体培养，给以适当的营养物质，使 细胞能够继续生活和生长 • 它的优点是可将不同组织的细胞分别分离出来，在特定条件下加以培养，直接观察 生活细胞的形态及生长活动，从而了解各类细胞在一定生理状态下所需的各种条件 及其对各种条件的反应
有性生殖 • 由雌雄配子结合而成 • 雌雄同体：雌雄生殖器官共同位于一个个体，如蚯蚓、蜗牛 • 雌雄异体：雌雄生殖器官位于不同个体，如人、牛 • 好处：亲代优异的遗传因子能传给后代，增强后代的品质 • 水螅可进行无性及有性生殖 • 体外受精：雌雄个体分别排出卵与精子，使卵与精子于体外结合，如鱼、蛙 • 体内受精：卵与精子于体内结合，如昆虫、爬行类、鸟类、哺乳类 卵生 • 受精卵受精地点可能是体内或体外，但是受精卵的发育是在体外，胚胎的养分来自 于受精卵本身 • 卵产出体外，再发育成新幼体，如昆虫、蛙、爬行类、鸟类 胎生 • 胚胎由胎盘从母体获得养分，受精卵数量少，因此必须有最佳保护 • 受精卵留在母体，吸收母体养分发育成胎儿后产出，如人、马、鼠 卵胎生 • 胚胎的养分来自受精卵本身，但是受精卵的发育是在母体内，也是卵生方式的改良 版 • 例如：田螺、昆虫、鲨、蝮蛇
植物营养繁殖-分株法 • 用人工方法进行营养繁殖 • 分株法：-将母株根茎的小植物体切离母体，再栽种于他处 • 如胡姬、美人蕉、芦荟、竹、芋、香蕉 植物营养繁殖-扦插法 • 扦插法：-将植物的枝、根、茎、叶或芽体的一小段，插入湿泥土后长出新植物 • 如大红花、玫瑰、九重葛、木薯、甘蔗、柳 植物营养繁殖-包枝法 • 包枝法（空中压条法）-将茎枝某一部分的树 皮做环状切除而露出木质部，以湿的泥碳藓 覆盖切口。不定根长出后割切茎枝离开母体 移种他处 • 如九重葛、柠檬、富贵花、水梅、柚、夹竹 桃、玫瑰
植物营养繁殖-嫁接法 • 嫁接法：-将植物的芽体或枝条移植于另一棵植物体上 • 接穗：指被移植的枝条或芽体；砧木：指接受接穗的植物体 • 芽接法：指以芽体作为接穗；枝接法：指以枝条作为接穗 • 如番石榴、菠萝蜜、山竹、榴莲、红毛丹、芒果、橡胶、盆栽植物 植物营养繁殖-组织培养 • 组织培养：将植物体的器官、组织或细胞等自植物体上分离，在适当条件及培养基 上无菌培养，以重新生出具完整功能的植物个体的技术 营养繁殖的利弊 好处： • 继承亲代植物的优异品质 • 不需传播媒介的协助 • 节省能源和时间 • 协助发育力弱或种子较少，易退化的植物繁殖 • 面临恶略环境时，未分割的新植物可暂时使用母体的养分
劣点： • 染上疾病的植物将危害新植物 • 经几代的营养繁殖，品质渐弱，适应力差，不适于生存 • 繁殖太快时，出现拥挤，使部分植物得不到足够养料后死亡 • 不适于大量繁殖
第八章 人类的生殖和发育 男性生殖器官 • 两个睾丸藏于腹腔外的阴囊内。腹腔外略 低的体温较适合精子的形成 • 睾丸：产生精子 • 精子含一个头部与尾巴 • 头部有细胞核及少量细胞质；尾巴可自由 摆动向前游行 • 附着在睾丸后缘是副睾，副睾延长为输精 管，左右输精管汇集于阴茎的尿道 • 阴茎充血时会自行勃起 • 成熟精子储存于副睾 • 前列腺、精囊腺及尿道球腺：分泌液体与精子混合形成，以利精子运动与生存 女性生殖器官 • 两个卵圆形卵巢于肾脏下方：产生卵子 • 每个月排出一个成熟的卵子，二卵巢交替排 卵 • 卵巢上方各一条漏斗状开口的输卵管，以利 接受卵子 • 左右输卵管汇合成子宫，其下端有小开口称 子宫颈，其下方为阴道 • 卵子呈圆形，较精子大。内含细胞核及细胞 质，外被卵黄膜包围 精子和卵细胞 精子 卵细胞 很小，形式蝌蚪，分头和尾两部分 人体中最大的细胞，呈球形 含有细胞核和少量细胞质 含有细胞核和丰富的细胞质 卵黄：胚胎发育期所需的营养 尾部较长，能自由摆动使精子向前游 不能自行游动 一滴精液大约有 500 万至 1000 万个精子 每个月排出一个成熟卵细胞
女性的月经周期 • 卵巢自出生便含有几万个未成熟的卵细胞 • 卵巢于发育期（约 11-16 岁）开始产生成熟卵子 • 女性一生可排除约 500 个卵子 • 若一周期有 28 天，第 14 天排出一个卵子，此前后几天称排卵期 • 卵子于体内活约 24 小时，精子于女性体内活约 2-3 天 • 若卵子没有和精子结合，子宫壁表皮的充血层脱落，随死去卵子排出体外的持续约 5 天称月经期 • 每个月反复重演称月经周期，约 28-32 天 • 若受孕成功，月经周期暂停至胎儿诞生 • 约 50 岁女性卵巢退化，月经周期逐渐暂停的现象称停经 生殖历程 • 受精 o 排出后的卵子，于输卵管内被许多精子追逐 o 成功钻入卵子的精子，尾巴脱落，细胞核与卵子的细胞核结合完成受精 o 受精卵外围形成一层膜防止其他精子进入 o 精子与卵子的染色体各有 23 条，受精卵含 46 条染色体 o 受精卵的染色体来自父母，故子代必定类似于亲代
• 妊娠 o 受精卵不断分裂，约 7 天后着床于子宫壁，约 14 天发育成胚胎 o 胚胎外有一层羊膜分泌羊水：避免胚胎受震荡而影响发育 o 胚胎植入子宫壁的部分形成胎盘 o 胎盘上有脐带与胚胎相通：沟通胚胎与母体，使胚胎发育成胎儿 o 胎儿血液与母体无联系，而由胎盘间接提供养分给胎儿或排除胎儿废物给母 体 o 从受精至胎儿形成及离开母体期间称妊娠期，人类为 280 天 • 分娩 o 正常胎儿足龄时，头部向下、身体弯曲、手脚交叉，准备在子宫强烈收缩下 挤出母体外，此诞生历程称分娩 o 胎儿离开母体后，脐带被剪，象征婴儿形成新个体，胎盘随着脱离母体 双胞胎 • 同卵双生：受精卵未植入子宫壁前已分裂为二，日后形成两个相似个体
• 异卵双生：两边卵巢同时排卵，分别与不同的精子结合，形成两个不同的个体 人生生长和发育 • 生长 o 指人体随年龄的增长，机体内细胞增殖、增大和细胞间质增加，整体上表现 为组织、器官及身体形态和重量的变化，以及身体化学成分改变的过程。 • 发育 o 指人体随着年龄的增长，各器官系统的结构和功能不断分化和完善。 • 成熟 o 人体进入成熟期就意味着生长发育的结束。机体在形态和机能等方面达到成 人水平，表现为身高、体重达到一定水平，各系统功能基本完善，骨骼牙齿 的钙化基本完成，性器官具有繁殖子代的能力等。 人的一生按年龄可以分为以下几个阶段 • 婴儿期：出生 1 到 12 个月，包括新生儿期（断脐至生后 28 天） o 特点：生长得特别快 • 幼儿期：1 周岁到 6 周岁前儿童 o 特点：语言、行动、表达能力提高 • 少年期：6 到 12 周岁儿童 o 特点：脑部发育完成，开始进行综合分析，了解自己 • 青春期：：10 岁到 18 岁 o 特点：发育阶段，思维活跃、智能发展，开始锻炼独立生活、参与社会活 动，情绪多变，异常心理 • 成年期：18 岁到 60 岁 o 特点：身高停止增长，组织器官只对损伤或废弃修补和更新 • 老年期：60 岁以上 o 特点：身体各种技能逐渐衰退
男性和女性的生长曲线 • 青春期形态发育的显著点是体重和身高迅速增长 • 身高突增，由于生长激素作用的结果 • 体重迅速增长，由于骨骼和肌肉迅速增长以及内脏、组织器官生长的结果 生理转变 • 青少年在踏进青春期间，性贺尔蒙分泌会增 加，使身体产生一連串变化， 开始迅速的发 育成长；第二性徵亦相继出现，使男女生理 上产生显着差别。 男孩子 • 身高丶体重增加，成为结实的身体 • 长出胡须 • 喉核出现，声线变低沉 • 骨骼和肌肉发达，肩膊变宽 • 阴茎渐渐增长及增大；阴囊增大，外皮变皱及色素加深。睾丸开始成熟及制造精子 女孩子 • 身高丶体重增加，体形变得比较浑圆 • 声线保持尖而高 • 乳房发育 • 臀部积聚脂肪及变宽 • 卵巢开始成熟，制造成熟的卵子；子宫内膜有周期性的变化及脱落，形成月经 男孩子和女孩子 • 皮脂腺及汗腺分泌增加，可能出现暗疮及体味 • 体毛出现，长出阴毛丶腋毛
第九章 太阳和太阳系 太阳的特征 • 是离地球最近的恒星 • 自己能发光发热的星球，表面温度 6000 摄氏度，中心高达 1500 万摄氏度 • 非常巨大，直径为 140 万公里，是地球直径的 110 倍 • 体积为地球的 130 倍 • 质量为地球 33 倍 • 离开地球的距离为 1.5 亿公里 • 太阳是地球生命的能量源泉 太阳的内部结构 • 具有同心圆圈层 • 分为内部结构和大气结构两部分 • 太阳内部分为 3 层 o 对流区 ▪ 温度比辐射区更低 ▪ 太阳内部的能量在这里对流的形式向太阳表面传输 o 辐射区 ▪ 温度低于核反应区 ▪ 核反应区形成的能量通过辐射区向外传输 o 核反应区 ▪ 温度极高（1500⁰C） ▪ 太阳巨大的能量在这里产生 太阳大气 • 从里到外依次为光球、色球和日冕层 光球 • 明亮的太阳圆面 • 由气态物质组成，厚度为 500km • 温度约 6000⁰C • 是太阳大气温度最低的一层 • 亮度远远大于色球和日冕 • 地球接受到的能量由光球发出
色球 • 厚度比光球大 • 亮度只有光球几千分之一 • 只能在日全食或用专门仪器才能观测 • 温度在几千到几万⁰C 日冕 • 是太阳大气的外层 • 亮度最小，只能在日全食或日冕仪才能观察 • 厚度可达到光球直径的几倍，温度可达 100 万⁰C 太阳表面活动 • 太阳表面的变化 • 常见的活动包括太阳黑子、耀斑和日珥 • 太阳黑子 o 光球层上有许多黑色的斑点 o 它是太阳表面由温度较低而显得较暗的气 体斑块 o 实际上是具有强磁场的低温漩涡 o 黑子的数量和大小是太阳活动强弱的标志 o 太阳黑子活动周期约 11 年 耀斑 • 太阳色球上突然增亮的斑块 • 它是太阳黑子形成前在色球层上产生的灼热的氢云层 • 耀斑爆发时会释放巨大的能量 • 耀斑就是剧烈爆发的火焰，它相当于一千万颗氢弹爆炸 的能量，引起的阵阵余波，常常造成地球上的气候异 常，对地球生命产生重要影响
日珥 • 色球向外抛射的火舌状物质 • 温度高达几十万千米 太阳活动对地球的影响 • 耀斑增强时，地球上的短波通讯会受到影响 • 太阳黑子、耀斑活动会形成强烈的辐射，干扰航天飞行器 • 太阳光中过强紫外线使皮肤损伤 太阳风 • 高温使气体克服太阳引力，形成不断发射的较稳定粒子 （带电粒子）流太阳风 • 太阳风吹到地球后，夜间会在地球南极和北极的地区大 气层中出现灿烂美丽的光辉 - 极光 太阳活动对地球的影响 • 干扰地球无线电短波通讯 • 干扰地球磁场，使指南针失灵，即“磁暴”现象 • 影响地球上的气候变化 • 影响人体健康 在太阳的大气各层中 • 温度由内到外增加 • 亮度由内到外减少 • 厚度由内到外增加 太阳系的组成 • 八大行星、矮行星、卫星、小行星、彗星、流星体等天体按一定的轨道围绕太阳公 转，构成太阳系 • 太阳是太阳系中体积、质量最大的天体
矮行星 • 是太阳系中较小的天体 • 直接围绕太阳运行的天体 • 自身重力作用具有球状外形，但是不能大到清除在近似轨道上的其他小天体 • 例如：冥王星 小行星 • 太阳系中体积和质量比行星和矮行星小得多的天体 • 有数十万颗 • 围绕着太阳运行，大部份集中在火星和木星之间，称小行星带 • 一旦发生变化，就可能被行星俘获而发生剧烈的撞击 彗星 • 扁长轨道围绕太阳,云雾状外貌 • 彗头是由冰块和尘埃的聚结物 • 彗发能反射太阳光的云雾状物质 • 彗尾，是太阳放射的粒子流和电磁波的压力 把气体和尘埃推开形成 • 哈雷彗星绕太阳运行一周 76 年
流星体 • 尘埃和固体小块，质量小，能收到天体吸引 而改变运行轨道，落到较大的天体 • 本身不发光，但应坠落的速度入大气层，因 摩擦而发光 • 落在地上的流星残骸叫陨石 行星 • 比太阳小得多的球状形体，绕着太阳运行 • 围绕恒星运动,近似球体,不发光 • 能够反射恒星的光，所以看起来闪闪发光 • 例如：地球 • 太阳(Sun)、水星(Mercury)、金星(Venus)、地球 (Earth)、火星(Mars)、小行星 (Asteroids)、木星(Jupiter)、土星(Saturn) 、天王星 (Uranus) 、海王星 (Neptune)、冥王星(Pluto) 太阳系的行星大致可分为两大类： • 类地行星 o 成员包括有水星丶金星丶地球丶火星。 o 是小而密的岩石世界，具有较稀少的大气。 o 内部结构 ：中心有金属核心，外为石质的地壳所包围，表面有相当多的坑 洞，平均密度约为 3-5 g/cm3 。 • 类木行星 o 成员包括有木星丶土星丶天王星丶海王星。 o 是体积大丶质量大丶但是密度小的气体世界，具有浓密的大气。平均密度约 ≤1.75 g/cm3，土星的密度约为 0.7 g/cm3，木星质量约为地球的 318 倍。 o 结构 ：由内而外，中心有岩石核心丶液态金属氢丶液态分子氢丶充满气体的 大气层，表面有漩涡状的云层。另有行星环 及为数众多的卫星环绕着。 水星 • 没有空气，不满环形山 • 体积最大,有 16 颗卫星转动，被称九大行星之王
金星 • 最亮的，早晨出现在东方（启明星），黄昏出现在西方 （长庚星） • 表面有大气，主要是二氧化碳 • 温度很高，超过 400 度 火星 • 红色外观得名 • 有昼夜和四季变化，有大气和水份 • 主要成分二氧化碳，平均温度-55 度 • 最接近地球表面温度，有些生物可以生存 • 表面有河流和湖泊的痕迹 木星 • 有固体的核心和几万千米厚的氢、氦组成的大气 • 体积大，卫星最多，有光环 • 表面是激烈运行的大气，有显著的大红斑 土星 • 有最完美的光环，由碎块和微粒组成 天王星 • 有光环
卫星 • 围绕行星运动的天体 • 相似像行星的卫兵 • 除了水星和金星，其余的星球都有卫星 • 例如：月球是地球的卫星
第十章 地球和月球 月球 • 地球的卫星 • 距离为 38.44 万 km，约太阳和地球的 1/400 • 直径 3476km,是地球的 3/11 • 体积很小，约地球 1/49 • 质量是地球的 1/81 月面 • 月球不发光 • 月球表面可见环形山（月坑），是一种环形隆起低 洼的地形 • 环形山是早期小天体频繁撞击月球的产物和火山爆 发的形成 • 月球表面除了岩石和碎石，没有空气、水和生命 月球的运动 • 月球绕着自转轴由西向东自转 • 自转一周时间 27.32 天 • 月球也由西向东绕地球公转，一周时间 27.32 天 • 月球自转和公转的时间相同，形成了月球始终以同一个面对着地球的现象，所以地 球上看不到月球的背面 • 月球的公转轨道是椭圆形的，所以月球与地球的距离时刻变化，当月球距离地球较 近时，我们看到的月亮会稍微大
月相的变化 • 月球绕地球运动，使太阳、地球、月球三者的相对位置在一个月中有规律变动 • 月球光亮的部分始终对着太阳，太阳光照亮月球部分的形状有规律变化，产生不同 的月相 • 月相周期平均 29.53 天，称朔望月，朔为初一，望为十五 • 朔：这时候月球运行到太阳和地球中间，因为月球面向地球的这一半无法照到太阳 光，所以我们无法看到月球。朔，又叫做「新月」，为新露微光之月，是农历月的 开始，在历法上规定朔日为初一。 • 眉月：新月以後，细如眉型的月相，在初三到初五的月形都可以称为眉月。 • 上弦：月球在太阳东边九十度，呈现凸向右边（或西边）的半圆形，出现在上半 夜。 通常见於农历的七或八日，而於子夜时分就没入西方地平线下。 • 盈凸月：上弦之後，由半圆渐渐饱满的月相，农历十至十二日月相常属之。 • 望：此时因为地球位於太阳与月球之间，因此月球和太阳在天上的方向正好相反。 当太阳西落的时候，它就东升。因此明月整夜可见，望发生在约农历的十五或十六 左右。 又因为在望的时候，月球呈现圆轮的月相，又称为「满月」。 • 亏凸月：满月之後，月形渐亏，尚未达至半圆之月相，常见於农历二十日左右。 • 下弦：月球在太阳西边九十度，呈凸向左边（或东边）的半圆形。出现在下半夜的 东方夜空。通常见於农历的二十二或二十三日，而於子夜时分方由东方升起。 • 残月：下弦之後，细如眉型的月形，在农历的二十五日前後的月相都可以称为残 月。 • 晦：一个月的最後，月全黑而看不见，这是农历大月的三十日，或小月的二十九 日。 月节律 • 月相的周期性变化对生物的生命活动影响 • 例如： o 人的体力、智力、情绪有月节律的变化 o 沿海的无脊椎动物和海洋中的鱼常在满月时产卵受精
潮汐 • 海面每天有一种周期性升降的现象 • 海面上升时叫涨潮，海面下降时叫落潮 • 涨潮时，水平面的最大高度便是高潮；退 潮时，水平面的最低高度是低潮(汐) • 是月球丶太阳和地球引力互相作用的结 果。 • 月球远比太阳接近地球，因此质量虽小， 影响力比太阳还大。 • 当三个星球分布在同一直线上时（即新月或满月时），月球和太阳的作用互相加 强，於是产生特别大的潮水 • 当太阳和月球的位置相交成直角时（上弦月和下弦月时），两者的作用互相局部地 抵消，因此潮水位较低 • 潮汐对海岸的影响，由下列因素决定∶潮汐涨退的落差大小丶沿岸地形丶沿岸岩石 特徵丶风向及风速丶以及海浪的性质。 • 太阳系的潮汐作用和月球的潮汐作用，若相加，则出现大潮，相削，则出现小潮 潮汐对生物和人类的影响 • 潮汐节律：生物的周期性活动
例如 • 招潮蟹： 与潮涨落相对应的蟹类 • 涨潮时停于洞底，退潮时在海滩上觅食、活动、修 补洞穴、交配 • 潮汐时具有较大的能量，许多地方都被建造成发电 站，开发无污染的新型能源 潮间带 • 潮间带是位于潮汐的高、低潮位之间，随潮汐涨落而被淹没和露出地面 • 涨潮时，潮间带被水淹没 • 退潮时，潮间带露出水面 • 潮间带是一些鱼虾的繁殖和其他动物的栖息地 • 潮间带很脆弱，容易受到破坏，海洋污染、土壤流失或潮汐运动会毁坏该地带 日食和月食 • 地球带着月球绕太阳运动，当月球运行到 地球和太阳，并且三个星球正好或接近排 成一条直线，月球挡住了我们观察太阳的 视线，产生了日食现象 • 日食有日全食、日环食、日偏食三种 • 日偏食：当月球运行到地球和太阳之间， 月球遮住了太阳的一部分 • 日环食：月球只遮住了太阳的中心部分， 在太阳周围环露出一圈日面 • 日全食：太阳完全被遮住 • 由于地球绕地球运动的轨道平面和地球绕太阳运动的轨道平面有个 5°夹角，因此 日食不是每个月都发生 • 日食发生时，地球上会形成一个日食带，位于日食带的人就可以看到日食
月食 • 月面部分或全部变暗 • 由于地球大气层对太阳光的折射，发生月食部分的月球并非全黑，而呈暗弱古铜色 • 可分为月全食和日偏食两种 • 日偏食：当地球运行到太阳和月球之间，遮掩住太阳光，形成阴影区 • 日全食：月球全部进入地球阴影区而变暗 • 月球的轮廓是弯曲的圆弧，证明了地球是个圆球
第十一章 地球的自转和公转 地球的自转 • 日月星辰东升西落是地球不停地由西向东绕地球旋 转 • 地轴：穿过地心和南北两极的一条假象直线 • 地球不停地绕着地轴转动 • 地球自转需要 24 小时 昼与夜 • 地球是不发光和不透明的球体 • 同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半，这一半 是白昼，而背着太阳的另一面是黑夜 地球的绕日运动 • 和地球不断绕太阳运行，称公转运动 • 引起季节变换 • 地轴和公转轨道面的夹角一只 • 公转由西向东，地轴呈倾斜状态，地轴的北端始终指着北极星附近 • 公转一周月 365.24 天 昼夜长短变化 • 一条纬线在昼半球所跨的经纬度数越多，昼就越长 • 由於地球的自转轴与黄道面并非垂直，而是倾斜 23.5 度，部分地区在一年当中会 有太阳照射角度的不同或照射时间长短的差异，便是四季变化的成因。 • 四季的温度变化：阳光直射处地面的温度较高，斜射处的地面温度较低。
太阳在不同季节时的运动轨迹 • 春分和秋分时，太阳升起的位置在正东方，由正西方落下；夏至时，太阳升起的位 置偏北；冬至时，太阳升起的位置偏南。 • 由於阳光直射位置改变，造成昼夜长短不同，例如在夏天时，白天比夜晚长，冬天 时则相反。 • 北半球的昼夜长短：夏至日昼长最长，全天都是白昼（极昼） • 秋分日至次年春分日：昼短夜长 • 中冬至日夜最长，全天都是黑夜（极夜） • 南半球的情况和北半球相反 • 赤道：春分日和秋分日，各地昼夜等长 生物对气候的适应 • 冬眠：通常生物有适应不同气候型态的能力，生活在温带地区的生物，有些必须靠 冬眠来适应季节变换所带来的温度变化。 • 例如：蛙丶蛇丶熊等动物的冬眠。 • 迁徙：有些动物随着季节改变而迁徙到适合生存的环境 历法 • 农历属于一种阴阳历，平均历月等于一个朔望月，但设置闰月以使平均历年为一个 回归年。 • 现行公历（公元/西元纪年）即格里高利历，是由意大利医生兼哲学家 Aloysius Lilius 改革儒略历制定的历法，由格列高利十三世在 1582 年颁行。公历是阳历的一 种。 设每 4 年为一个闰年 • 阳历，又称太阳历，在天文学上与阴历对应，指主要按太阳的周年运动来安排的历 法。它的一年有 365 日左右。 • 阴阳历，在天文学中是指兼顾月相周期和太阳周年运动所安排的历法。一年有 12 个朔望月，过若干年安置一个闰月，使年的平均值大约与回归年相当。 • 阴历又称太阴历，在天文学中与阳历对应，指主要按月亮的月相周期来安排的历 法。它的一年有 12 个朔望月，约 354 或 355 日
第一章 生活中的水 人类如何利用水 • 水是居家生活所必须的民生物资。除了少量饮用外，大量的水被用来清洗丶烹调丶 洗澡和冲除废物等 • 水也是一种重要的资源，建造水库蓄水，可以供家庭用丶灌溉用丶工业用，更可以 用以发电 • 在农业，水必须灌溉农作物；在工业，水可以作为原料或冷却机器设备；在交通， 水可成为运输通道、港口；在娱乐，游泳、水球、皮划艇等运动 水和生命 • 生物生存必需的基本物质 • 成人每天需要从食物和饮食中摄取 2-2.5L 的水，否则会脱水 • 水是组成生物体的主要物质 o 人含水量 70-80% o 水生植物含水量 90%以上 o 水母含水量 98% o 干旱地区的植物有储存水分的结构如成熟的猴面包树可储存 5000 L 的水 水的常见性质 • 无色、无气味、无味道 • 在一个大气压下，100°C 时沸腾，0°C 凝固成固态的冰 • 水的杂质会使水的物理性质变化（如密度、熔点） • 水的比热 o 水的比热大（1cal/g℃），使得吸收热量时，温度上升较慢，冷却时降低较 慢，即温度变动不易。此一性质有助於防止地球表面温度变动过大，故海洋 气候温差较小 • 水的汽化热 o 水的汽化热大，当其蒸发时须吸收大量的热。据估计，达到地球表面的太阳 能，约有三分之一由各水体所吸收而引起蒸发。人和动物也是靠汗水的蒸 发，来排除带谢所产生多馀的热，以保持体温 • 水的密度 o 水的密度在 4℃时最大，也比冰大，此一性质对寒冷地区的生物活动很重要 ▪ 在 4℃以上，当气温下降时，水面的温度下降，密度变大，产生对流。 对流的现象可以使营养素与溶氧均匀分布於水体中，有利於生物生长
▪ 在 4℃以下，水面的温度下降，密度变小，无法产生产生对流。少了对 流的作用，使水体底层的热，不易散失，而能保持 4℃的水温，让水中 生物能过冬，维持生命 • 水中的溶氧 o 溶氧是指溶解於水体之中丶分子状态的氧 o 水体中的生物靠水中的溶氧进行呼吸作用 o 在 20℃丶一大气压时，纯水中的溶氧约 9ppm。纯水的溶氧量受水温及水面 氧的分压影响。温度增高则溶氧量降低；水面上氧的分压愈大则溶氧量愈大 o 一般水体中的溶氧量也会受其他物质影响。例如：盐度丶生物体消耗丶有机 物质分解等 • 溶剂水 o 水是一种优良的溶剂，生物体中的各种反应，都是在水中进行的，所以没有 水就没有生命 o 活的生物体中，体液的 pH 范围甚为狭窄，这种 pH 的维持，是水中电解质 巧妙酸硷平衡的结果 o 人体内含有 70%至 80%的水，存於细胞和体液中。其中约 50%存细胞内，为细 胞内液；30%在细胞外，是细胞外液 o 体水的来源： ▪ 体外摄取：由饮料水（约 1200ml/天）和食物内（约 1000ml/天）的水 分获得 ▪ 体内代谢：食物在体内被氧化时，会产生水，这种水被称为代谢水。 100g 的脂肪代谢会产生约 10g 的水；100g 的醣代谢会产生 55g 的 水；100g 的蛋白质代谢会产生 41g 的水 o 体水的消耗：呼吸和排泄（汗丶尿丶粪）会消耗水分 水的表面张力 • 表面层：液体和气体接触的表面薄层 • 表面层里的分子比液体内部的分子稀疏，分子间的距离比液体内部分子间的距离大 一些，分子间的相互作用表现为引力 • 液体表面具有自动缩小的趋势，液体表面缩小的力= 表面张力
水的吸附力和毛细管现象 • Adhesion (吸附现象)：液体表面分子与固体表面分子的相互作用 • 水弄湿纸张丶木材丶衣服，因为水表面分子与这些物质形成氢键，因此吸附力强於 内聚力 • Cohesion (内聚现象)：同一液体分子间的相互作用力 • 水在腊(wax)上，水分子与腊分子无法形成氢键，因此内聚力大於吸附力。又由于 表面张力的作用，水在腊上形成了水珠 毛细现象 • 内聚现象与吸附现象竞争的自然现象 • Meniscus：圆筒内液体的凹凸面 水的化学 • 没有刺激性和腐蚀性 • 可以溶解许多的物质 • 证明水的存在： o 白色无水硫酸铜(anhydrous copper sulphate)：白变蓝 o 蓝色无水氯化钴(anhydrous cobalt chloride)：蓝变红 • 证明液体是纯水 o 沸点 100°度 o 冰点 0°度 水的组成- H20 二氢一氧（電解水） • 1800 年，英國的尼可爾生和卡利斯列利用通直 流電通入水中，使水分解出氧氣、氫氣，此過程 即為水的電解 水的電解 • 由於純水極難導電，得加入少許的電解質幫助導電，不同的電解質可能會導致不同 的化學變化，所以電解質也是需要選擇的 o 可加入: 氫氧化鈉、硫酸 • 以兩試管盛滿水後倒立於燒杯內，以廣用夾固定之 • 以 2 支注射針頭當電極，分別 插入試管口，以導線與電池組或電源供應器相接。 (得用直流電)
• 與電池正極相連接的電極為正極 、與電池負極相連接的電極為負極 • 通以電流，觀察兩試管中氣體產生的情況 電解水的注意事項 • 電解時採用注射針頭比白金便宜且效果比碳棒好，但用久了容易生銹，必需常更 換，不然生銹時產生的 Fe 3+會參與反應，影響實驗 • 電解時，可用兩種方式加速電解 o 加大電流，串聯較多的電池 o 縮小兩電極的距離，但電極不能相接觸 • 由於所產生的氣體密度比水小、且不溶於水，所以可用排水集氣法來收集生成的氣 體 • 若加入氫氧化鈉當做電解質，電解完後，溶液的鹼性會增加、pH 值減少，因為電 解水之後水會減少，使得電解液的氫氧化鈉溶液濃度增加 水電解後產物的探討 氧的檢驗 將有餘燼的火柴，迅速的插入收集正極氣體的試管中，發現 留有餘燼的火柴復燃，這種可幫助燃燒的的氣體為有助燃性 的氧氣 氫的檢驗 • 將點燃的火柴接近收集負極氣體的試管中，會有爆嗚聲，且有 藍色的火焰，這種氣體是具有可燃性的氫 • 氫氣若混有空氣，燃燒時會有爆嗚聲 ; 但是純的氫氣則沒有爆嗚 聲，而會有淡藍色的火焰燃燒
水藉由蒸發、凝結和降水三個過程，在海洋、大氣 和陸地間，不斷以固態、液態及氣態三種狀態循環 轉換，此過程稱為水循環 • 水廣泛存在於海洋、河流、冰川、地下和空氣 中 • 地球上含水量最多的海洋可以儲存大量熱 能，維持地表溫度的穩定 雨水主要三个去向 • 雨水形成地表径流，流向海洋 • 雨水降落到地面后，有些水渗入地下，穿过土壤和岩石的空隙和裂隙往下流淌，形 成地下水 • 雨水在地面上直接蒸发，被植物的根吸收后通过叶子的蒸腾作用，成为水蒸气回到 大气中 生活用水的来源 • 自来水来自河流、湖泊、水库或地下水为水源，将天然净水处理后，供给大家使用 • 天然水中生活着许多微生物如藻类、原生动物和细菌 • 微生物可能对水的颜色和气味使河水变黑发臭 • 河流中的水夹带着泥沙，使水变得浑浊（可溶性杂质） • 可通过物理性的变化来检验水质，用 pH 试纸测定水的酸碱性、用水蒸干的方法检 测水中是否有可溶性杂质
第二章 水的密度和压强 水的密度 • 水的质量跟体积成正比 • 体积为 1cm 3的水的质量是 1g 密度 • 密度是指单位体积的某种物质的质 量，是物质的一种特性。对于该知识要掌握密度的单位及换算 1g／cm 3＝1000kg ／m 3记住一些常见物质的密度（水：1g／cm 3或 1000kg／m 3） • 用天平和量筒测固体和液体的密度：利用铁块使固体浸没于水中。铁块和固体排开 水的总体积再减去铁块的体积就等于固体的体积 • 固体的质量丶体积测出后，利用密度公式求出固体的密度 • 不同的物质有不同的密度，所以密度是物质的特性之一 • 例子：酒精的密度是 0.8x 103 kg/m3 • 意思是： 体积为 1cm 3的酒精质量为 0.8 g 物质 密度 (kgm-3 ) 物质 密度 (kgm-3 ) 纯水 1.0 x 103 冰 0.9 x 103 煤油 0.8 x 103 干松木 0.5 x 103 酒精 0.8 x 103 铜 8.9 x 103 水银 13.6 x 103 铅 11.3 x 103 密度的应用 例子：一个体积是 40cm3的铁球，质量是 156g，这个铁球是空心的还是实心的？（ρ 铁 ＝7.8×103kg/m3）若是空心的，空心部分的体积多大？ 解法 1：密度比较法 球 = m球 V球 = 156 403 = 3.9 3 ∵ 球 < 铁 ∴ 铁球是空心的 解法 2：质量比较法 球 = ρ球V球 = 7.8/3 × 403 = 312 ∵ 球 < 铁 ∴ 铁球是空心的 解法 3：体积比较法 球 = m球 ρ球 = 156 7.8/3 = 203 ∵ 球 > 铁 ∴ 铁球是空心的
403-203 = 203 (铁 球空心部分的体积) 物体的平均密度 • 怎么通过改变物体的平均密度来实现物体的沉浮.还有,p 钢铁>p 水,为什么轮船还能 漂浮 o 答：一个物体的体积一定时,只要增加或减少配重,就能改变物体的平均密度, 从面改变物体的沉浮. • P 钢铁>P 水,但是轮船的体积很大,里面有很大的空间并不是全是铁,只要排水量大于 船的重量,船就能浮在水上 混合密度： • 将两物质混合，混合密度＝总质量÷ 总体积 • 两物质混合，混合密度必介於两物质的密度之间，比最大密度的小，比最小的密度 大 • 将两物质等体积混合时，混合密度＝密度的平均值(相加除以 2) 密度和物体浮沉的关系 • 沉体：固体的密度＞液体的密度 o 固体能沉入液体中，且液面上升的体积＝固体的体积。固体的密度＝液体的 密度 o 固体能在液体内的任何位置静止 • 浮体：固体的密度＜液体的密度 o 固体能浮於液面，且液面上升的体积＝浮体在液面下的体积 浮力 • 物体在水中时，水给予物体一个向上的作用力，这个作用力称为浮力 • 由於浮力的方向与物体所受的地球引力的方向相反，所以会支撑物体的部份重量， 因此物体在液体中秤起来会比较轻 • 浮力的因素 o 物体没入液体中的体积 o 液体的密度 数学表达式： B= ρ V g（B 浮 ： 牛顿； ρ 液 ：千 克／米 ； g ：9.8 牛／千克； V 排 ： 米）
物体在水中的浮沉 • 物体可浮在水上 D 物体＜D 水 • 物体可停留在水中任一地点 ： D 物体＝D 水 • 物体沉入水中： D 物体 ＞D 水 • 人会沉入海水中，但是却会浮在密度很大的死海上， 因为 D 人体＜D 死海的水 • 浮力不仅在液体中，也存在於气体 • 例如，汽球飘向天空，应该说汽球浮在空气上 阿基米得原理 • 物体在液体中所受的浮力，恰等於物体所排开的液体重量，此种关系称为阿基米德 原理或浮力原理 • 物体在液体中减轻的重量，等於物体所受的浮力，也等於该物体同体积的液体重 • 体积相同的不同物体(沉体)，虽然质量 不同，但所受浮力皆相同 • 物体沉入液体中的体积愈大，则所受 的浮力也愈大 • 物体在液中的不同深度处，仅影响压 力的大小；不影响浮力的大小 • 同一沉体投入不同的液体中，因液体 密度不同，因此所受的浮力亦不同 • 同一浮体在不同液体中，因重量相 同，因此所受的浮力皆相同 应用 • 热气球和天灯是利用浮力的原力升空 • 潜水艇是利用海水的进出来调节潜水艇的平均密度，藉以控制潜水艇的浮沉 • 鱼类利用体内的浮鳔来控制浮沉 • 死海因为盐分过高，海水的密度大於人体的平均密度，因此人可以轻松地浮在海面 上
阿基米德 • 浴缸中盛满了水，阿基米得脱了衣服进了浴缸，许多 的水从浴缸中溢出来。阿基米得躺在水中，觉得自己 变轻了许多。他恍然大悟，跳出浴缸，披上衣服冲出 门去，一边跑一边大叫:”尤利卡!尤利卡!”。就是”我 发现了”的意思。阿基米得发现一个重要的定律：一 件东西在水中所受到的浮力，等於他所排开的水的重 量 • 阿基米得便跑入王宫，当着国王的面，把皇冠称了 一下，再将它放入水中称了一下，计算它所受的浮 力，再进一步算出皇冠的比重 水的密度和反常变化 • 水约在 4℃时的体积最小，亦即水约在 4℃时的密度最大。在 4℃以上的温度，水 和一般物质无异，其体积随温度的升高而增大；但从 4℃以下至 0℃的温度范围， 水的体积随温度的降低而反常膨胀，其密度则渐小 • 故冬天严寒时，水管常因管中的水结冰，导致胀裂。此外，在水中密度大者下沉， 密度小者上浮，因此湖水结冰是从湖面开始，在冰层以下的水，其温度从 0℃往下 渐增至 4℃。在湖底层的水温，可维持在 4℃左右，水中的生物得以幸存
水反常变化的影响 • 机械风化作用 • 地球表面许多地方，岩石缝隙和岩层之间会聚集一定量的水 • 当温度下降结成冰后，体积膨胀，造成岩石开裂 • 当温度告示，岩石缝隙和岩层之间的冰融化 • 使马路等建筑物开裂形成洞坑 水的压强 • 原因：容器内液体受重力的作用，使下层液体受上层液体重 量的挤压，由於液体容易流动变形，因此液体内部的任何一 点或容器与液体接触的部分，都受到液体压力 • 公式：P＝рgh • 液体的压力=液面下的液体深度×液体的密度 • 静止液体的内部各点，由於液体对各方向均施有压力，即各 方向的压力均相等，因此压力没有方向性 • 在液体内部的液面下同一水平面处，各点的压力皆相等 • 在静止液体的界面处，压力和界面垂直，且方向向外 • 液体由于受重力作用且具有流动性，所以对侧面丶底面丶上面都有挤压，而形成压 力 • 容器中的静止液体，和空气接触的液面，称为水平面 • 无论容器的形状或方向如何改变，静止的液体液面必呈水平状态 压强计的构造 • 金属盒受到的压强越大,U 形管中液面的高度差也越大 • 在同一液体中，同一深度朝各个方向的压强相等
• 在同一液体中，深度越大，液体压强越大 • 体内部朝各个方向都有压强；在同一深度，各方向压强相等； 深度增大，液体的 压强越大； 液体的压强还与液体的密度有关，在深度相同时，液体密度越大，压 强越大 连通器 • 上端开口丶下部相连通的容器叫连通器 • 连通器中如果只有一种液体，在液体不流动的情况下容器的液面总是保持相平 • 连通器的应用：茶壶，锅炉水位计，过路涵洞，船闸 帕斯卡原理(1652 年，法国，帕斯卡) • 密闭容器内的液体，任何一处受到压力时，此压力会以相同大小传至一体的每一 处。
水压机 • 两底部相通的大小活塞，内部充满液体，此时两 活塞高度应相等(连通管原理) • 对大活塞(截面积 A1)施力 F1，则此压力依帕斯卡 原理，会传至小活塞(截面积 A2) • 大活塞所获得的压力＝小活塞所获得的压力 • 应用：汽车千斤顶丶油压车门活塞丶油压起重机丶注射针筒装水後，施力挤压注射 筒，可将水喷出
第三章 水的溶解性 溶液的性质 • 将一种物质溶解於另一种物质中，形成均匀的混合物，此混合物称为溶液 • 溶液中被溶解的物质，称为溶质；例：糖丶盐 …… • 用来溶解其它溶质的物质，称为溶剂；例：水丶酒精 …… • 溶液 ＝溶质＋溶剂 溶液的种类 • 溶液的种类包含：固态丶液态丶气态等三大类 • 合金是属於固态溶液，乃是将数种的金属均匀混合 • 例：Ｋ金是金和铜的合金 • 一般所指的溶液，经常是指水溶液 • 空气是属於气态溶液，它至少包含氧气丶氮气丶二氧化碳等 增加固体溶质的溶解速度的三种方法 • 研磨 • 搅拌 • 加热 溶解性 • 说明某溶质在某溶剂内溶解能力的大小（易溶丶可溶丶微溶丶难溶） • 溶解度会被温度和气压而影响 • 大部份的固体溶质的溶解度会随温度而上升，气体溶质相反，但随压力的增加而增 加 水以外的溶剂 • 悬浊液 o 特征 ▪ 含有不溶性固体小颗粒悬浮在液体中 ▪ 不透明、不均匀、不稳定 • 乳浊液 o 特征 ▪ 含有不溶性小液滴分散其中的液体 ▪ 不透明、不均匀、不稳定
▪ 容易发生分层现象 ▪ 乳化剂：稳定性，如农药使用肥皂作为乳化剂 • 胶体溶液 o 特征 ▪ 半透明，介于固体和液体间的物质 ▪ 固体胶质微粒分散其中 ▪ 如何区分胶体溶液和溶液： ▪ 丁达尔效应（Tyndall effect） ▪ 当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的 一条光亮的“通路” 溶解过程中能量变化 • 溶解于水的过程都随着能量变化 • 若释放出能量，会使水的温度升高 • 若吸收能量，水的温度降低 • 实验上，温度的变化并不明显 溶剂对物质溶解性的影响 • 水是万能溶剂，可以溶解许多固体、液体和气体 • 例如：天然水中溶解多种矿物质和氧气，让水生动物可以生存 • 不能溶解在水里的物质，可以溶解在其他溶剂，如酒精、汽油、丙酮等 溶解度 • 定温下，溶液已达到饱和，而无法再溶解更多 的溶质，此时的浓度称为溶解度 • 在不同温度和压力下，溶解度不同 • 溶解度可以 100 克的溶剂中所能溶解溶质的最 大量来表示，可写成／100 克溶剂 • 溶解度数值越大，表明在该温度下，物质的溶 解能力越强 溶解度和温度 • 大部份的固体物质的溶解度随温度的升高而增 大，个别固体物质的溶解度随温度的升高而减 小 • 气体物质的溶解度则随着温度的升高而减小
饱和溶液 • 糖可溶於水，食盐可溶於水，但二者不能无限制溶解；当糖或盐已溶解至最大极限 时，此时的溶液称即为饱和溶液 • 溶解固体时，温度愈高，能溶解的溶质愈多，但仍有最大限制量，不能无限制溶解 • 在一定温度下，定量的溶剂所能溶解的溶质量亦为固定 • 在饱和溶液中，加入溶剂，可形成未饱和溶液；加入溶质，可产生沉淀 不饱和溶液 • 还能继续溶解某种溶质的溶液 • 浓溶液：有的溶液溶较多的溶质 • 稀溶液：有的溶较少的溶质 浓度 • 体积百分率浓度 o 100 毫升的溶液中，含溶质的体积，称为该溶液的体积百分率浓度 o 体积百分率浓度适合溶质为液体 o 关系式： ▪ 高梁酒瓶罐标示 45％vol，表示每 100 毫升的酒中，含酒精 45 毫升 • 重量百分率浓度 o 每 100ｇ的溶液中所含溶质的克数，一般以％来表示 o 每单位质量的溶液内所含溶质的百分比，即为重量百分率浓度 溶质质量分数计算 • 溶质质量分数：是溶质质量与溶液质量之比. • 百分比浓度= 溶质质量 溶液质量 × 100% • 溶液质量=溶液体积×溶液密度 溶液加水稀释的计算 • 根据稀释前后溶质的质量相等，可用以下计算式计算 • m(浓)×a%(浓)=[m(浓)+m(水)] ×a%(稀) • m(浓)×a%(浓)+m(稀)×a%(稀)=m(混)×a%(混)
例：现有 100g 溶质质量分数为 15%的过氧乙酸溶液，欲配制成溶质质量分数为 1.5% 的溶液来使用，需加水多少克？ 解：设需加水质量为 x， 100g×15%=(100g+x)×1.5% x=900g 例：配制 2000g20%的稀硫酸用以除锈，需 98%的浓硫酸和水各多少毫升？ 解：设需浓硫酸的质量为 x 2000g×20%=x×98% x=408.2g 浓硫酸体积=408.2g÷1.84g/cm3=221.8mL 水的体积=(2000g-408.2g)÷1g/cm3=1591.8mL 结晶 • 是指从饱和溶液中凝结，或从气体凝华出具有一定的几何形状的固体（晶体）的过 程。在自然环境下，气温的下降压力的作用，都会造成结晶 • 不同种类的晶体有一定的几何形状 • 从饱和溶液中获得晶体的方法 o 蒸发溶剂结晶（食盐） ▪ 对溶解度受温度影响变化较小的固体物质 o 使热饱和溶液冷却结晶 ▪ 对溶解度受温度影响变化较大的固体物质 • 结晶可以把溶质从溶液中分离
第四章 大气压力 馬德堡半球 • 1654 年的马德堡半球实验是显示大气 压力的最有名实验之一 • 他把两个直径为 55 公分的铜制半球合 在一起，利用他发明的抽气机，将球内 的空气抽除，结果强大的大气压力，将 两个半球从各个方向紧紧地扣在一起， 即使在铜球的两边各出动八匹马，仍无 法将两个半球拉开 动物身上的马德堡半球 • 苍蝇脚的末端有一个弯曲的爪，爪掌中有吸盘，吸盘由环 状肌构成，成碗状，当肌肉收缩时，吸盘自然缩小 • 洗盘内没有空气，在大气压作用下，苍蝇的脚就紧紧地扣 在天花板上 • 章鱼、墨鱼的触手有许多吸盘，它们利用吸盘在水下附着 物上行走或获取猎物 空气的性质 • 有质量、占据空间 • 流动性大、扩散速率快 • 空气容易被压缩，把压强向各个方向传递 • 大气的压强称大气压 气体压强的成因 • 构成气体的大量粒子永不停息地做无规则运动，运动 粒子对处在其中表面撞击，对表面产生一个持续的压 力 • 单位面积受到的气体压力 • 相同时间内撞击器壁的粒子越多，撞击器壁的粒子速 度越大，器壁受到的压强就越大
• 地球周围的大气层厚度，从地球的表面向上延伸至数百公里以外，因受地球引力的 作用，绝大部分的空气聚集在离地约 32 公里高的范围内 • 假想有一个截面积为 A 的空气圆柱，其高度延伸到大 气层的顶端，圆柱内的空气总重量为 W，则在地球表 面上所承受的空气压力为 这个压力称为大气压力 大氣壓力有多大 • 上述空气柱内的空气密度显然不均匀，而且也无法确 切地定出它的高度，因此我们无法估算圆柱内空气的 总重量，大气压力也无从得知 • 1644 年，义大利科学家托里拆利（Evangelista Torricelli，1608- 1647）设计了一个简单的实验，可以测量大气压力，称为托里切 利实验 • 他将长约 1m 丶内径约 0.5cm 丶一端封闭的玻璃管灌满水银，然 後用手指按紧开口端，倒转玻璃管铅直浸入水银槽内 • 放开手指後，管内水银柱会下降至某一高度後停止，其上方腾出 的空间，因空气已完全排除，成为真空。称为托里切利真空 • 由於图中 C 和 D 两点位在同一水平面上，所以管内水银柱在 C 点处的液体压力 P，等於在 D 点处的大气压力 P0。因此我们可以 用管内的水银柱高度来表示大气压力 • 在海平面的大气压力，约等於 76cm 水银柱高的压力，因此定义一大气压 1 atm＝76 cmHg ＝ 760 mmHg • 设图中水银柱的高度为 h，截面积为 A，水银密度为 d，则管内水银柱的重量为 W ＝ m g ＝（Ahd）g 水银柱在 C 点所造成的液体压力为 • 已知水银的密度为 13.6g／cm 3（＝13.6×103 kg／m 3），利用上式，我们可得一大气 压的量值为 • 1 atm＝76 cmHg ＝ 760 mmHg ＝0.76m × 13.6×103 kg／m 3 × 9.8m／s 2 ＝1.013×105 N／m 2＝10.1N／cm 2 ≒1 公斤重/ cm2 • 以一成人全身表面积约一万平方公分来算，身体承受大气压力的总力约为一万公斤 重。但是我们没有被压垮，也没有什麽受压的感觉，那是因为我们体腔内外所受的 大气压力相等，彼此抵销的缘故 • 在气象学中，大气压力以帕（pascal，记为 Pa）为单位。一帕定义为 1N／m2。一 标准大气压相当於 1013 百帕（毫巴）
• 大气压强由液体压强的公式而得 Pa= рgh 水银气压计 • 玻璃管内水银面上是真空，管外大气压支持着玻璃 管内的水银柱 • 管外大气压的数值恰好等于管内高出的一段水银柱 产生的压强 • 水银气压计利用托里拆利管制造出来 空盒气压计 • 空盒气压计也称无液气压计 • 空盒气压计有个密封的金属盒，对大气压变化敏感 • 当大气压变化时，金属盒的薄壁就向里凹进，或向外凸出 • 金属盒改变通过传动装置带动指针转动 • 体积小，方便携带，常用于飞机、轮船上使用的气压计 大气压力的变化 • 离地面越高，气压越小 • 每升高 12 米，大气降低 1mm • 晴天比阴天的大气压强大 • 上午比下午的大气压强大 • 冬天比夏天的大气压强大 大气压随海拔的变化 • 覆盖着地球的大气层，密度不久均匀，海拔越高，空气越稀薄，但空气中氧气百分 比含量一样
• 每升高 12 米，大气压约减少 133Pa (1mmHg) • 在高层建筑中升降电梯内，或快速升降飞机里，人耳会有不舒服，就是大气压强随 海拔发生变化而引起 • 人类攀登高山，常感觉呼吸困难，甚至造成耳膜破裂，鼻孔出血;与平地相比较， 也有烧开水容易沸腾而温度不高，食物久煮不熟等现象，究其原因这完全是因为高 山大气压力较低的缘故 • 在水底，潜水员身体受到的压强很大，必须吸入压强大的压缩空气，若上升的速度 过快，会产生“减压病” 拔火罐 • 当皮肤外侧的局部压强减少时，体内的压强会使 该部位的皮肤向外凸出，同时体内的血液会聚集 到该部位皮肤毛细血管中，使皮肤充血 • 这原理达到促进循环、疏通经络 联盟 11 号飞船 • 太空的真空环境压强几乎是 0，对人来说是致命的 • 航天员在太空行走时，必须穿上内部加压的航天服 • 在飞船返回途中，返回舱的压力闸门被震开，密封性能被破坏，空气泄露，舱内气 压迅速下降，致航天员急性缺氧，液体沸腾死亡