机械运动的定义
机械运动：指物体不断改变空间位置的运动。
机械运动是最常见的运动形式，可以通过观察物体相对于参考点的位置变化来判断。
机械运动的分类
根据运动的路线，机械运动可以分为：
- 直线运动：物体沿着直线轨迹运动。
- 例如：火车在直轨道上的行驶、自由落体运动。
- 曲线运动：物体沿着曲线轨迹运动。
- 例如：抛物线运动（如投掷的球）、汽车在弯道上的行驶。
分类特点
| 类型 | 运动轨迹 | 举例 |
|---|---|---|
| 直线运动 | 直线 | 火车在直线轨道上行驶，自由落体 |
| 曲线运动 | 曲线 | 投掷物体的抛物线运动，弯道行驶 |
参照物
为了描述物体的位置变化，需要选择一个参考点。
通过参考点，描述物体相对于它的方向和距离。
标量与向量
| 标量 | 向量 |
|---|---|
| 只有大小，没有方向的量 | 具有大小和方向的量 |
| 例子：路程、速率、质量、时间 | 例子：位移、速度、加速度、力 |
路程与位移
| 路程 | 位移 |
|---|---|
| 表示物体运动轨迹的长度 | 表示物体位置的变化，可用初位置到末位置的方向段表示 |
| 标量 | 向量 |
| 单位：米 | 单位：米 |
速度与速率
| 速率 | 速度 |
|---|---|
| 只描述物体运动的快慢，不包括方向 | 描述物体运动的快慢及方向 |
| 公式：速率 = 路程 / 时间 | 公式：速度 = 位移 / 时间 |
| 标量 | 向量 |
| SI单位：ms⁻¹ | SI单位：ms⁻¹ |
加速度
定义：物体运动的速度随时间改变，即为加速度。
- 特点：速度是向量，因此速度大小或方向的改变都会产生加速度。
- 公式：平均加速度：a = (v - u) / t
- 其中：
- v：末速度（单位：m/s）
- u：初速度（单位：m/s）
- t：时间（单位：s）
图像分析
位移-时间图
| 图像特征 | 描述 |
|---|---|
| 斜率为零 | 速度为零，物体静止不动 |
| 斜率为正 | 速度恒定（正方向） |
| 斜率为负 | 速度恒定（负方向） |
动物运动的方式
鱼类的运动
- 运动方式：利用脊椎两侧的肌肉块交替收缩及尾鳍摆动游行。
- 鱼鳍功能：
- 鱼鳍：帮助平衡鱼体。
- 奇鳍：帮助维持鱼体在水中的垂直方向。
- 偶鳍：帮助多方面的平衡、减速及停煞。
- 鱼鳔：
- 充气：比重减少，鱼体浮游近水面。
- 挤出空气：比重增加，鱼体下沉。
两栖类的运动
- 跳跃：
- 后肢有发达的伸肌。
- 后肢弯曲成Z字形，前肢手掌按着地面，头部略向上举。
- 后肢迅速伸直，身体离地半空中。
- 伸出前肢准备降陆，前肢触地，后肢恢复Z字形降陆。
- 爬行：
- 后肢弯曲成S字形并伸直，足掌按地向后用力。
- 在前肢配合下向前行进。
- 游行：
- 趾间有蹼：增加推水力量，使蛙体向前快速游行。
- 前肢摆动：改变游行方向。
爬行类的运动
- 四肢行动：缓慢爬行时，借助肚皮拖曳匍匐行走。
- 蜥蜴：身体扭曲成S字形，用足爪帮助爬行。
- 壁虎：足垫可分泌粘液，帮助在天花板上爬行。
鸟类的飞行
- 鼓翼飞行：
- 起飞时张开翅膀上下鼓动。
- 翅膀向下鼓动：产生强大力量，使身体升起并向前飞行。
- 翅膀向上举：重复动作，不断上下鼓动实现飞行。
- 降落时，尾部展开帮助降落。
- 滑翔飞行：
- 空中飞行时张开翅膀盘旋，随风滑翔。
- 尾部羽毛舒张，使身体浮游于空中。
多类型的骨骼
| 骨骼类型 | 构成 | 功能 | 实例 |
|---|---|---|---|
| 液压骨骼 | 密闭腔室充满液体 | 改变腔室形状实现运动 | 水螅、蚯蚓 |
| 外骨骼 | 动物体表坚硬外壳 | 保护作用 | 软体动物、节肢动物 |
| 内骨骼 | 动物软组织内的坚硬支撑物 | 维持形态、运动、保护器官 | 海绵动物骨针、棘皮动物骨片 |
人类的骨骼
骨骼的基本情况
人体共有 206块骨骼：
- 颅骨：29块
- 躯干骨：51块
- 四肢骨：
- 上肢骨：64块
- 下肢骨：62块
骨骼分类（按形状）：长骨、短骨、扁骨、不规则骨。
头骨
- 特点：链接紧密，不能移动（除了下颚骨）。
- 脑颅骨：围成颅腔，保护脑部。
- 面颅骨：围成眼眶、鼻腔、口腔。
- 骨内有五对充气腔隙，称为窦：
- 四对与鼻腔相通。
- 一对与中耳相通。
躯干骨
- 椎骨：
- 脊柱由 26块椎骨 组成。
- 功能：保护脊髓，支撑人体躯干。
- 椎骨上有椎孔，椎孔连成椎管。
- 胸廓：保护心脏、肺等重要器官。
- 髋骨、骶骨、尾骨：
- 围成骨盆。
- 性别差异：女性骨盆宽而短；男性骨盆狭而长。
四肢骨
- 上肢骨：
- 包括肩胛骨、锁骨、肱骨、桡骨、尺骨、手骨（腕骨、掌骨、指骨）。
- 特点：较小，关节灵活。
- 通过肩胛骨和锁骨与躯干骨相连。
- 下肢骨：
- 包括髋骨（髂骨、耻骨、坐骨）、股骨、髌骨、腓骨、胫骨、足骨（跗骨、跖骨、趾骨）。
- 特点：较大，关节牢固。
- 通过髋骨与躯干骨相连。
- 足弓：
- 足骨的小骨块通过韧带连接成弓形。
- 功能：增加站立时的稳定性；缓冲行走、跳跃时的冲击；保护足底神经和血管。
关节
关节的结构
- 关节软骨：覆盖两骨末端，防止骨组织磨损。
- 关节腔：被关节膜包围，内含关节液，润滑关节。
- 韧带：连系两骨，避免骨骼脱臼，维持骨骼位置。
关节的种类
- 活动关节：
- 球窝关节：活动范围大，可自由转动（如肩关节、股关节）。
- 屈戌关节：单一平面运动（如膝关节、肘关节）。
- 枢轴关节：一骨旋转于另一骨上（如第一与第二颈椎之间）。
- 微动关节：允许轻微滑动（如脊椎骨之间）。
- 不动关节：骨之间被纤维拉紧，不能移动（如头颅扁平骨之间）。
骨的结构和成分
- 骨膜：覆盖骨表面，含丰富的血管和神经。
- 骨质：由钙盐和骨胶构成，具有高抗张强度和耐压力。
- 骨髓：
- 红骨髓：造血功能。
- 黄骨髓：主要为脂肪组织，无造血功能。
植物体的支撑系统
茎的基本结构与功能
- 茎的来源：由种子的 胚芽 发育而成。
- 功能：
- 支持叶片，使其接触阳光，便于光合作用。
- 连接植物的根和叶，作为 运输系统。
- 皮孔：
- 位置：位于茎的表层。
- 功能：茎部内外气体交换的通道。
- 植物的运输系统：
- 维管束（叶脉）：负责植物运输的细胞。
- 木质部（木质导管）：运输水分及矿物盐。
- 韧皮部（韧皮筛管）：运输养料（如葡萄糖）。
茎的生长
- 形成层：
- 位于树皮和木质部之间，有 2-3 层，能不断进行细胞分裂。
- 向外：补充脱落后的树皮。
- 向内：形成新的木质部，使茎不断加粗。
- 新细胞：吸收营养物质，不断长大，促进茎的生长。
木本植物与草本植物的区别
| 植物类型 | 特点 | 实例 |
|---|---|---|
| 木本植物 | - 树皮和木质部之间有形成层 - 坚硬，植株死后枝干仍直立 | 芒果树、松树 |
| 草本植物 | - 茎中没有形成层 - 木质部比例小，较脆弱，植株死后枝干倒状 | 玉米、水稻 |
茎的种类
| 种类 | 特点 | 实例 |
|---|---|---|
| 直立茎 | 茎直立向上生长 | 芒果 |
| 缠绕茎 | 茎缠绕其他物体生长 | 牵牛花 |
| 匍匐茎 | 茎贴近地面生长，横向延伸 | 地毯草 |
| 攀缘茎 | 借助外物攀爬生长 | 苦瓜 |
变态茎
地上变态茎
| 种类 | 特点 | 实例 |
|---|---|---|
| 叶状茎 | 茎变成叶片状，进行光合作用 | 昙花 |
| 茎刺 | 茎枝上长出坚硬的针刺，起保护作用 | 玫瑰 |
| 茎卷须 | 茎枝末端长出卷须般的构造，帮助攀爬 | 苦瓜 |
| 肉质茎 | 茎储存大量养料和水分，同时进行光合作用 | 仙人掌 |
地下变态茎
| 种类 | 特点 | 实例 |
|---|---|---|
| 根茎 | 有节和节间，长出不定根和芽体，储存食物和水分 | 姜 |
| 块茎 | 地下茎枝条末端膨大，储存食物和水分 | 马铃薯 |
| 鳞茎 | 须根上有扁平构造，储存食物和水分 | 百合、洋葱 |
| 球茎 | 短而肥大的地下主茎，储存食物和水分 | 芋、马蹄 |
茎的功能
- 支持作用：支撑叶片、花和果实。
- 运输作用：
- 通过木质部运输水分和矿物盐。
- 通过韧皮部运输养料（如葡萄糖）。
- 光合作用：某些茎（如叶状茎、肉质茎）含有叶绿体，可进行光合作用。
- 贮藏作用：储存水分和养料（如块茎、球茎）。
- 繁殖作用：某些茎（如匍匐茎）可进行无性繁殖。
植物的运动
植物的感应特点
- 植物缺乏神经系统、感觉器官、肌肉及骨骼。
- 对刺激的反应比动物慢，需一定时间才能观察到。
- 感应作用包括：
- 屈性运动：与方向有关的运动。
- 感性运动：与方向无关的运动。
屈性运动
屈性与屈性运动
- 屈性（向性）：植物受到刺激后，局部器官朝固定方向生长的特性。
- 屈性运动：由于屈性引起的运动，分为两类：
- 正性：朝向刺激来源的方向生长。
- 负性：背向刺激来源的方向生长。
屈性运动的种类
| 种类 | 描述 |
|---|---|
| 屈光性 | - 定义：植物受到阳光刺激后朝固定方向生长的性质。 - 分类： 正屈光性：朝向阳光方向生长（如茎）。 负屈光性：背向阳光方向生长（如根）。 |
| 屈地性 | - 定义：植物受地心吸力刺激后朝固定方向生长的性质。 - 分类： 正屈地性：根朝向地心方向生长。 负屈地性：茎背向地心方向生长。 - 机制：地心吸力使生长素分布不均。 |
| 屈水性 | - 定义：植物的根受水刺激后朝向水源生长的特性。 - 功能：根向水或潮湿处延伸，以获取水分和矿物盐。 |
| 屈触性 | - 定义：植物体某一侧接触外物后发生向性生长运动。 - 实例：瓜类（苦瓜、黄瓜、南瓜）的茎卷须。 |
感性运动
感性运动的特点
- 定义：植物受到刺激后产生与生长无关的局部反应。
- 特点：属于无方向反应。
感性运动的种类
- 睡眠运动/感夜性：植物叶片在昼夜光暗周期的影响下产生开合动作。
- 闭合运动/感震性：植物叶片受到碰触时立刻闭合的运动。
- 感温性：植物对温度变化的反应。
- 捕虫运动：捕虫植物对昆虫的捕捉行为。
能量的定义
如果一个物体具有能量，它就能够：
- 使物体运动。
- 改变某物体的状态或性质。
能量的种类
动能
定义：物体由于运动而具有的能量。
实例：
- 滑动的足球。
- 行驶的汽车。
势能
定义：物体由于其位置或形变而具有的能量。
分类：
- 重力势能：
- 定义：物体因为被举高而具有的能量。
- 实例：悬挂的钟摆、山顶的石头。
- 弹性势能：
- 定义：物体因为弹性形变（如压缩、拉伸）而具有的能量。
- 实例：被压缩的弹簧、被拉紧的橡皮筋。
化学能
定义：储存在人体内、食物内和燃料内的能量。
实例：
- 汽油、木材、天然气、煤炭。
- 人体通过食物获取的能量。
电能
定义：电流所具备的能量。
实例：
- 电灯通电后发光。
- 电风扇通电后转动。
光能
定义：光线所具备的能量。
实例：
- 植物利用太阳辐射的光能进行光合作用。
- 太阳能电池板将光能转化为电能。
热能
定义：热所具备的能量。
实例：
- 太阳热水器利用太阳的热能将水加热。
- 煮沸的水壶释放热能。
