華東師范大學出版社華東師范大學出版社主編袁運開副主編劉炳升錢振華王順義科學KEXUE八年級上冊義務教育教科書主編袁運開副主編劉炳錢振華王順義華東師范大學出版社圖書在版編目（CIP）數據安全伴我行：湖南版.小學三年級.上安全伴我行編寫組編著.上海：華東師范大學出版社，2011.7ISBN978-7-5617-8794-6.安.安.安全教育小學課外讀物.G624.103中國版本圖書館CIP數據核字（2011）第138108號主編袁運開責任編輯劉萬紅封面設計盧曉紅出版華東師范大學出版社社址上海市中山北路3663號郵編200062網址電話021-60821666行政傳真021-62572105客服電話021-62865537門市（郵購）電話021-62869887地址上海市中山北路3663號華東師范大學校內先鋒路口網店重印浙江省出版總社發行浙江省新華書店印刷者浙江開源印務有限公司開本787109216開印張12字數206千字版次2013年6月第1版印次2015年6月浙江第3次書號ISBN978-7-5675-0753-1G6502定價11.10元出版人王焰（如發現印、裝質量問題，請與本廠聯系。電話：0574-87638192）科學八年級上冊義務教育教科書致同學們同學們：歡迎你們學習科學，走近科學。什么是科學？科學神秘嗎？科學要研究和解決的問題與人類認識自然、利用自然、保護自然和發展自身有怎樣的關系？通過學習你們將會有所感悟。在這套教材里將要學習的有關生命科學、物質科學和地球與空間科學領域的知識，只是一個初步的基礎，你們更要重視科學知識的產生過程和科學方法的訓練，逐步養成進行科學探究的習慣；注意科學態度、創新精神與實踐能力的培養，了解科學知識在生產實際中的應用以及科學知識的社會價值；要關注發生在周圍的自然現象和社會現象，試著用學過的科學知識去分析解釋它們，提出自己的看法并以科學的態度對待。這些方面對你們今后的工作和學習將有深遠的意義。本冊內容的主線是物質運動及其相互作用。從日常生活中常見的幾種力開始，學習力及物質相互作用的一般概念，認識相互作用力與物質運動的關系。生物體內的物質轉變與能的轉化，是生物體與周圍環境的一種相互作用與運動形式。最后介紹物質的構成，初步建立對物質微觀世界的認識。本教材的編寫采用探究和敘述相結合的方式，精選大量生動形象的圖片，創設探索學習的條件，開辟“活動”、“閱讀”、“思考與討論”、“視窗”、“科學技術社會環境”、“小資料”、“科學家小注”、“學生實驗”、“探究課題”與“練習”等欄目，提供多種主動學習活動的形式，愿你們喜歡。愛因斯坦曾經說過：“人類的一切經驗和感受中，以神秘感最為美妙；這是一切真正藝術創作及科學發明的靈感源泉。”祝愿你們在學習中始終保持對自然的神秘感，不斷追求科學真理，并取得成功。編者第1章運動和力1機械運動22力83幾種常見的力154運動與力245二力平衡的條件31第2章壓力壓強1壓強372液體內部的壓強423大氣壓強484流體的壓強與流速的關系54第3章浮力1密度592浮力663阿基米德原理704物體浮沉條件及其應用74第4章植物的物質和能量的轉化1綠色開花植物的營養器官812水在植物體中的代謝92CONTENTS目錄目錄13無機鹽在植物體內的代謝984植物的光合作用和呼吸作用104第5章人體的物質和能量的轉化1食物的消化和吸收1142人體的呼吸1213人體內的物質運輸1284人體的排泄1365人體生命活動過程中物質和能量的轉化140第6章物質的構成1構成物質的微粒1452元素1543物質的分類1604化學式1685固態物質175附錄1漢英詞匯索引183附錄2元素周期表185后記1862科學第1章宇宙間的萬物都是運動變化的，運動是物質的屬性。自然界物質運動形式多種多樣，其中機械運動是最簡單的運動形式。各類不同的機械運動都是與物體間相互作用力的不同情況相聯系的。運動和力2科學1機械運動人們最初是從日月星辰的位置變化來認識運動的，地球上的火山噴發、洪水泛濫、山體滑坡、泥石流等自然界物體的運動更引起人們的關注。人們從這些自然界最直觀、最簡單的常見事例，總結出機械運動的規律。思考與討論思考與討論觀察下面一組照片并和同學一起討論，從中你可以得出什么結論？四幅照片展示的現象中有什么共同特點？圖1.1.1壯觀的流星雨圖1.1.2風馳電掣的高速列車圖1.1.3游泳健兒在拼搏圖1.1.4高速奔跑的獵豹第1章運動和力3運動和靜止的相對性物體位置隨時間的變化，叫做機械運動（mechanicalmotion）。機械運動是最簡單的運動形式。許多平時認為不動的物體，如建筑物、樹木、山峰等，事實上它們都跟隨地球自轉同時還繞太陽公轉，因此它們都是運動的。為了判斷所觀察的對象是否發生位置變化，我們必須選擇一個物體作為標準，只有從觀察所研究的對象相對于這個物體的位置是否發生了變化，才能作出判斷。這個被選作標準的物體叫做參照物（referenceobject）。運動的描述都是相對于參照物來說的，同一運動如果選擇不同的參照物，所得出的對運動的描述是不同的，所以，運動的描述是相對的，靜止也是相對的。在研究地面上的物體的運動時，通常以與地面保持相對靜止的物體作為參照物。思考與討論思考與討論1.三位同學放學后同乘一輛公共汽車回家，甲同學在中途先下車，車輛啟動后，甲認為車上的乙、丙兩同學離他而去，他們是運動的；而車上的乙、丙兩同學卻認為甲離他們逐漸遠去，他們坐在車上，認為自己沒有運動。應該怎樣來評價這三位同學的結論呢？他們得出的不同結論是否都有一定的根據呢？2.魯迅的著名小說故鄉中有一句話說：“老屋離我愈遠了；故鄉的山水也都漸漸遠離了我”魯迅的這句話對運動的描述是以什么為參照物的？視窗飛行器的對接“神州九號”與“天宮一號”對接（圖1.1.5），航天飛機在空間軌道上回收衛星4科學（圖1.1.6），加油機給戰機實施空中加油（圖1.1.7）等，這些高難度的技術動作都必須通過雷達測距系統和計算機系統的精確測算，再加上駕駛員的熟練微調校正，才可能使兩個高速運動的飛行器基本達到相對靜止，實現平穩對接，而不致發生碰撞使飛行器遭受破壞。圖1.1.5我國“神舟九號”與“天宮一號”對接模擬圖圖1.1.7空中加油圖1.1.6航天飛機回收衛星運動快慢的比較2012年倫敦奧運會上，我國16歲游泳運動員葉詩文以破世界紀錄的4分28秒43的成績，獲得女子400m混合泳冠軍，為祖國贏得了榮譽。這就是說，在這個項目的比賽中，葉詩文是游得最快的。怎樣來比較物體運動的快慢呢？思考與討論思考與討論在50m游泳比賽中，各泳道運動員到達終點之前，怎樣來比較他們的快慢？在運動員先后到達了終點后，又是怎樣比較他們的快慢的？只從路程的長短或只從時間的多少能否比較運動的快慢？科學上用速度（velocity）來表示物體運動的快慢，速度等于運動物體在單位時間內通過的路程。速度路程時間第1章運動和力5通常用v表示速度，s表示路程，t表示時間，計算速度的公式就是v=st列車從某站駛出，行駛路程s到達另一站停止運動，經過時間為t，在這過程中列車運動的快慢是不斷變化的；如果用上式來計算列車的速度，只表示在路程s中或在時間t內列車運行的平均速度。速度的單位由長度（路程）單位和時間單位組合而成，如果路程s用m、時間t用s做單位，則速度單位是ms，讀做“米每秒”；如果路程s用km、時間t用h做單位，則速度單位是kmh，讀做“千米每時”。圖1.1.8所示是汽車駕駛室里的儀表臺，其中右邊的儀表是汽車速度計，它的指針能隨時指示汽車行駛速度的大小，單位是kmh。如果汽車在一段平直高速公路上行駛，快慢保持不變，速度計指針穩定地指在刻度100上，則汽車每秒內駛過多少路程？要回答這個問題須作如下的速度單位換算：v=100kmh=100103m3600s27.8ms即汽車每秒內駛過的路程約為27.8m。要比較物體運動的快慢，先要測出它們的速度，并要換算成相同的單位才能比較。圖1.1.8汽車速度計勻速直線運動日常所見到的機械運動中，有的物體沿著直線運動，有的物體沿曲線運動。多數物體的運動快慢是變化的，也有運動快慢幾乎是不變的。我們把物體運動快慢不變，沿著直線的運動，叫做勻速直線運動（unilinearmotion）。勻速直線運動是最簡單的機械運動。飛機、火車、汽車等交通工具在行駛時速度時常變化，但在一段直線路程中的某一段時間內，速度不發生明顯變化的運動可近似地看成是勻速直線運動。在勻速直線運動中，速度v的大小是不變的，路程s跟時間t成正比。svt6科學小資料一些事物的速度ms-1在勻速直線運動中，任何一段路程內或一段時間內的平均速度都等于勻速直線運動的速度。去大商場或車站、碼頭，觀察自動扶梯（圖1.1.9）或傳送帶的運動。它們的運動可以認為是勻速直線運動嗎？與同學一起討論如何測量它們的運行速度，需用哪些測量工具；并設計出具體可行的測量步驟，包括如何保證安全。實際測量后寫出簡要的測量報告。有興趣的同學還可進一步測量自動扶梯上有很多人和只有少量人時的運行速度，比較它們運行速度是否相同。活動測量自動扶梯或傳送帶的運行速度圖1.1.9自動扶梯真空中的光速3108第一宇宙速度7.9103地球自轉赤道上各點的速度465聲音的傳播速度（地面附近，0空氣中）331噴氣式民航客機165高速列車100核潛艇40.6高速公路上的小汽車36茶隼35獵豹27.8遠洋輪16.7自行車5拖拉機耕作11.5人步行11.5圖1.1.10飛行中的茶隼第1章運動和力71.電影閃閃的紅星插曲中有兩句歌詞：“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走。”前一句歌詞和后一句歌詞所描述的運動情況分別以什么為參照物？2.你有過登高遠眺的體驗嗎？在高山頂上眺望遠處時會看到四周有一圈“天地分界線”，這就是在高處看到的地平線，乘坐飛機時通過舷窗也可以看到這條“天地分界線”。如果飛機起飛不久還在繼續爬升階段，你通過右邊的舷窗看到的應是圖1.1.11中的哪一幅？練習圖1.1.11（a）（b）（c）3.我國跨欄名將劉翔在2006年瑞士洛桑田徑超級大獎賽男子110m欄的比賽中，以12秒88的成績打破了沉睡13年之久的世界紀錄，獲得冠軍。劉翔在此次比賽中的平均速度為多少？4.猛禽茶隼（圖1.1.10）有敏銳的視覺，追捕獵物時的速度可達126kmh。它若發現35m遠處草叢中有一只田鼠，茶隼以這樣的速度只需俯沖多長時間便能使猝不及防的田鼠成為它的美餐？5.大型噴氣客機脫離跑道升空時的速度為88ms，合多少kmh？6.蝸牛的爬行速度為1.510-3ms，它若以此速度沿一根菜莖爬行50s，能爬行多長距離？8科學思考與討論思考與討論我們先來看以下一組照片（圖1.2.1），它重現了同學們每天都會做的事。(a)推門進教室(b)拉開椅子準備坐下2力古代人們在生產勞動中，通過肌肉的緊張活動逐漸形成了對力的初步認識，如人們在狩獵時必須依靠自己強壯的肌肉才有力量制服野獸；在刀耕火種的年代，人們必須依靠充沛的體力才能開荒種地。力是生產勞動實踐中形成的概念，力反映了物體之間的一種相互作用。什么是力第1章運動和力91.同學們在做以上這些動作時，手臂肌肉是否會有一定程度的緊張感？在這過程中，門、椅子、書包、課本它們原先的運動狀態是否發生了改變？這說明了什么？2.人能對其他物體施加力的作用，在上述事例中人是施力物體門、椅子、書包、課本就是受力物體。那么物體與物體之間是否也會有力的作用呢？請看以下一組圖片（圖1.2.2）。(d)壓平課本準備預習(c)提起書包放在課桌上圖1.2.2圖1.2.1(a)推土機推土(b)牽引車拖拉故障車(c)起重機提升重物(d)壓路機壓實路面請你說出這些例子中的施力物體和受力物體。經過對以上各實例的觀察和分析，我們知道生活和生產中所見到的推、拉、提、壓等過程中都存在著力的作用。力（force）是物體對物體的作用。有施力物體必定有受力物體，力不可能脫離物體而單獨存在。10科學牛頓（IsaacNewton，16431727）是英國物理學家，牛頓在劍橋大學學習和工作的35年間，寫下了許多名著。16651666年間牛頓建立了微分學和積分學，他用微積分計算研究天體運動規律，力的測量和力的單位力是有大小的，健身器上裝一根彈簧，只要用較小的力就可拉開；如果裝上三根彈簧，就要用很大的力才能拉開它（圖1.2.3）。根據力可以使物體發生形變，人們想到可以從彈性物體發生形變的程度來量度力的大小。這樣就制成了各種測量力的大小的儀器，圖1.2.4所示的是實驗室中常用的幾種測力計。為了比較力的大小，必須先規定力的計量單位，國際單位制中力的計量單位是牛頓，簡稱牛，符號是N。這個名稱的規定是為了紀念偉大的英國物理學家牛頓。1N的力有多大？約等于你拿起兩個雞蛋所需的力，一般成人右手的最大握力可達560N，左手最大握力約430N。圖1.2.4幾種測力計圖1.2.3拉健身彈簧牛頓科學家小注第1章運動和力111684年前完成了萬有引力定律的論證。他指出太陽使行星繞太陽運動的力和地球使蘋果落地的力是同一性質的力。1687年出版的自然哲學的數學原理中總結確立的運動定律奠定了經典力學的基礎。迄今為止經典力學仍是空間技術的重要基礎理論之一。牛頓在力學、光學、天文學和數學方面的卓越貢獻，給人類留下了寶貴的財富，他也因此獲得了崇高的榮譽。但牛頓很謙虛，非常尊重前人的研究成果。他說：“如果說我看得遠一些，那是由于我站在巨人們的肩上的緣故。”“我不知道世人怎樣看我，不過我自己只覺得好像是一個在海邊玩耍的孩子，偶爾拾到幾只光亮的貝殼，但是對于真正的知識海洋，我還沒有發現呢！”看了這段有關牛頓的介紹，你得到什么啟示？圖1.2.5牛頓實驗目的練習使用彈簧測力計（springbalance）測量力，學習正確使用彈簧測力計的方法。實驗器材彈簧測力計，鐵架臺，細繩，一根長頭發。實驗內容及數據記錄1.觀察所使用的彈簧測力計以及它的量程和分度值分別是多少牛。在使用測力計時，測量的力的大小不應超出測力計的量程。2.把測力計的圓環固定在鐵架臺的鐵桿上，觀察測力計的指針是否指在零刻度線處，若不是，則應抽動刻度板進行調整。3.用手指捏住測力計的掛鉤緩慢拉（圖1.2.6），使指針先后指在1N、2N、3N的刻度處，體驗1N、2N、3N的力分別有多大。4.使測力計放在水平位置，抽動刻度板調整指針零位，然后把一段細繩的一端系在教室門的把手上，另一端扣在測力計的掛鉤上，使測力計沿垂直于門的水平方向拉教室門（門的鎖舌不要扣住），看拉開教室門需用多大的力。5.把一根頭發扣在測力計的掛鉤上，用力拉頭發的另一端，同時觀察測力計示數的變化，直到把頭發拉斷，記下這時的測力計讀數。這一讀數表示一根頭發所能承受的最大拉力應小于此值。這一數值跟頭發提供者的性別、年齡、頭發的長度與粗細是否有關？討論通過這一實驗活動你有哪些收獲和體會，還有哪些問題？圖1.2.6體驗拉力大小學生實驗用彈簧測力計測量力12科學1.取兩把量程相同的彈簧測力計，把它們的掛鉤勾在一起，用兩手分別拉住測力計的兩個圓環沿水平方向往外拉，當一個測力計的示數先后為1N、2N時，想一想，另一個測力計的示數是多大？再重復做一次（圖1.2.7）。圖1.2.9互相推圖1.2.7力的作用是相互的圖1.2.8磁鐵和鐵塊相互吸引AB物體間力的作用是相互的活動觀察物體間力的作用2.兩輛實驗小車A和B放在光滑水平桌面上，在小車A上放一條形磁鐵，小車B上放一塊質量與磁鐵相近的鐵塊，使兩小車靠近到一定距離時由靜止放開，觀察會發生什么現象（圖1.2.8）。是磁鐵吸引鐵塊或是鐵塊吸引磁鐵，還是它們相互吸引而靠近？通過以上實驗觀察你可以得出什么結論？3.請兩位同學分別坐在兩輛平板小車上，面對面用手推對方（圖1.2.9），先由甲同學用力推乙同學，預想一下將會發生什么現象。把兩輛車恢復到原來位置后重做實驗。這次改成由乙同學用力推甲同學，預想一下將會發生什么現象。如果甲乙兩同學同時用力推對方，結果又將怎樣呢？實際做一下，看看你的預想和實驗結果是否相同。這一實驗說明了什么？第1章運動和力13力的三要素經驗告訴我們，力除大小外，還有方向。如打排球時，用不同方向的力扣球，球就會有不同的落點，表明對物體施加不同方向的力會產生不同的效果。此外，大小相同、方向也相同的力作用在物體上的不同位置，產生的效果也會不同，如踢足球、打排球時，不同的擊球點將會使球產生不同的旋轉效果。我們把力的大小、方向、作用點叫做力的三要素。對物體施加一個確定的力，是指力的大小、方向和作用點都必須是確定的。在科學研究中經常要用到力的概念，要分析物體的受力情況。由于力是有方向的，為了便于思考與討論思考與討論1.有的同學說施力物體本身一定也就是受力物體，這話對嗎？2.圖1.2.10所示的兩頭公麋鹿為了爭奪地盤而角斗，它們互相用角頂住對方，它們誰是施力者誰是受力者？你能區分出哪個力是作用力，哪個力是反作用力嗎？圖1.2.10公鹿的角斗以上三組實驗的結果，與我們的生活經驗是一致的。當你用力提起重物時，會感到重物也在把你的手往下拽，這說明了物體間力的作用總是相互的，也就是說力總是成對出現的。如果把手作用于重物的向上拉力叫做作用（action）力，那么重物作用于手的向下拉力就叫做反作用（reaction）力，由于物體間的相互作用總是同時發生的，所以不存在單個的作用力或反作用力。圖1.2.11主攻手扣球14科學表達，可用一段帶箭頭的線段來表示一個力這種表示力的方法叫做力的圖示。線段的長度表示力的大小，箭頭表示力的方向，線段的起點表示力的作用點，為精確表示力的大小，還應在圖示中標明標度。例如某人在購物時，用大小為15N，方向與水平面成30角斜向上向右的力F，作用在手柄A上拉動小車。怎樣用力的圖示法來表示這個拉力F呢？一般的步驟是：（1）先規定一個標度，如用1cm長的線段表示5N的力，那么15N的力應該用3cm長的線段來表示。（2）根據拉力的作用點在手柄A上，用三角板或量角器和直尺從A點畫出表示拉力作用方向的直線，在直線上截取3cm長的一段，在線段末畫一箭頭。（3）在這一有向線段旁標明F=15N。用這樣的圖示法表示一個確定的力，就能把力的三要素都清楚地表達出來（圖1.2.12）。有時不需要精確地表示力的大小，就可以不選定標度，不需按比例畫出線段的長度，但力的方向和作用點仍應明確表示，這樣的圖叫做力的示意圖。圖1.2.12力的圖示1.要使運動的物體變為靜止，應該對物體施加一個什么方向的作用力？2.如圖1.2.13所示，春游時小明坐在船上用力推另一只小船，結果兩船向相反方向運動。請寫出兩個與此現象相關的物理知識：（1）；（2）。3.建筑工人用手推車運土時，施加在車上的推力為400N，車是否也對工人施加力的作用？你猜想一下這個力的大小。4.有兩個力F1、F2分別作用在A、B兩個物體上，如圖1.2.14所示，下列說法中正確的是（）A.F1F2B.F1G上浮F35004827石墨固態黑色3652（升華）4827碳酸鈣固態白色900（分解）汞液態銀白色-39357水液態無色0100酒精液態無色-117.378.5二氧化碳氣態無色-56.2-78.44氧氣氣態無色-218.4-182.9氫氣氣態無色-259.1-252.8一些常見物質的狀態176科學圖6.5.1晶體與非晶體琥珀（非晶體）石英（晶體）螢石（晶體）松香（非晶體）石英晶體和水晶玻璃雖然化學成分相同，都是二氧化硅，但是它們的結構與物理性質卻不相同。對石英晶體和水晶玻璃加熱，由實驗數據繪制的熔化曲線如圖6.5.2所示，石英晶體與冰的熔化曲線相似，都有一平行于時間軸的線段（圖(a)），表示熔化時溫度不變，晶體有確定的熔點；而玻璃（非晶體）在加熱過程中固體逐漸變軟，然后由稠變稀直到成為液態，整個過程中溫度不斷上升（圖(b)），沒有確定的熔點。有沒有確定的熔點，是晶體與非晶體的重要區別之一。圖6.5.2物質的熔化曲線（b）水晶玻璃（a）石英晶體晶體與非晶體我們曾經觀察過食鹽微粒和松香微粒的不同外形。所有的晶體如食鹽（氯化鈉NaCl）、冰（H2O）、石英（二氧化硅SiO2）、石墨（C）、螢石（氟化鈣CaF2）和金屬等，由于構成晶體內部的微粒排列有序，猶如一支正待檢閱的隊伍，因此晶體在生長過程中自然形成規則的多面體外形。而非晶體如松香、玻璃、蜂蠟、琥珀等，由于構成非晶體的微粒排列無序，好像一群正在草坪上玩耍的孩子，因而沒有規則的外形，故又稱為無定形。第6章物質的構成177金剛石與石墨圖6.5.3金剛石與石墨閱讀金剛石與石墨都由碳元素組成著名物理學家牛頓曾懷疑金剛石是一種可燃物質。后來先后有多位科學家做過金剛石的燃燒實驗，但都未能成功。1772年，法國化學家拉瓦錫用玻璃瓶倒立在水上或汞上，瓶里裝滿空氣或氧氣，再把金剛石放在瓶中的支架上，用大聚光鏡對它加熱使金剛石燃燒。結果表明，無論是在水上或汞上，金剛石燃燒后生成的氣體都能使石灰水產生白色沉淀，說明所生成的氣體是二氧化碳。于是得知金剛石的化學成分是碳。1779年，瑞典化學家舍勒燃燒石墨，同樣生成二氧化碳，證實石墨也是由碳元素組成的。原來，金剛石與石墨兩種晶體都是碳的單質。常見的金剛石無色或略帶顏色。金剛石是自然界中最硬的物質，常用于制作各種切割工具、鉆探用的鉆頭等。導熱性比銅還要優良。摻雜后的金剛石還是優良的半導體，寶石級的金剛石常稱為鉆石。圖6.5.5牙醫鉆頭圖6.5.4金剛石刀具金剛石與石墨是自然界中的兩種礦石，它們的性狀很不相同，并早已為人們開發利用。那么這兩種礦石究竟是由什么物質構成的？到18世紀后期科學家才找到答案。178科學小資料我國現存最大的金剛石常林鉆石（見圖6.5.6）重158.768克拉（1克拉=0.2克），長17.3mm，顏色呈淡黃色，質地純凈，透明如水。常林鉆石是由山東省臨沭縣岌山鎮常林村村民魏振芳于1977年12月21日在田間松散的沙土中翻地時發現的。她把這塊寶石獻給了國家，成為我國國寶。這塊寶石以發現地點常林村命名為“常林鉆石”，現收藏在中國人民銀行。常林鉆石是我國第二塊超過100克拉的寶石級天然大鉆石，也是我國現存的最大鉆石。我國發現的最大鉆石是金雞鉆石，重281.25克拉，于1937年在山東省郯城縣李莊鄉發現，后被日本侵略者掠去，至今下落不明。可喜的是2006年10月在山東蒙陰發現我國第四顆寶石級特大原生金剛石，重101.4695克拉。這是我國首次在工業選礦流程中選出的百克拉以上的鉆石，命名為“百克拉鉆石”（見圖6.5.3左）。我國現存的最大鉆石圖6.5.6常林鉆石純凈的石墨為黑灰色的不透明晶體，有金屬光澤。石墨質軟，滑膩，輕輕摩擦便留下痕跡。鉛筆芯就是用石墨粉與黏土制成的，石墨粉多則軟，用“B”表示；黏土摻多了則硬，用“H”表示。石墨具有良好的導電性，廣泛用于制造電極、電刷等。圖6.5.7鉛筆圖6.5.8電極第6章物質的構成179金剛石與石墨都是由碳元素組成的，它們的性質為什么會呈現出如此大的差異呢？我們來看看它們的微觀結構。金剛石為“骨架”狀的三維空間排列（圖6.5.9），1個碳原子與周圍的4個碳原子相連，這種結構在各個方向上的作用力都很強，所以金剛石很硬。石墨為層狀結構（圖6.5.10），每1個碳原子與周圍的3個碳原子相連，碳原子與碳原子組成了六邊形的環狀結構，無限多的六邊形組成一層。層與層之間作用力很弱，在外力作用下容易滑動，這就是石墨較軟，做成鉛筆芯能在紙上留下痕跡的原因。圖6.5.10石墨的結構示意圖圖6.5.9金剛石的結構示意圖金剛石與石墨都是由碳原子構成，由于內部原子的空間聯結方式與相互作用不同，造成了它們在硬度等性質上的極大差別。視窗C60和石墨烯C60和石墨烯也由碳元素組成。1985年，克羅托（H.W.Kroto，1939）、斯莫利（R.E.Smalley，19432005）和柯爾（R.F.Curl，1933）發現在一定條件下，石墨能生成一種新的碳單質C60，受建筑學家富勒設計的圖6.5.11C60分子示意圖與球形薄殼建筑180科學球形薄殼建筑的啟發，提出C60分子結構的籠狀模型。C60是由60個碳原子組成的多面體分子，形似足球（圖6.5.11），共有32個面，其中0個六邊形、12個五邊形，C60是最圓且中空的分子，具有區別于金剛石與石墨的很多特異的性質。三位科學家因為發現C60而榮獲1996年諾貝爾化學獎。除C60外，還有形如橄欖球的C70等，統稱為富勒烯。2010年諾貝爾物理學獎授予英國曼徹斯特大學的兩位物理學家安德烈海姆（A.Geim，1958）和康斯坦丁諾沃肖洛夫（K.Novoselov，1974），以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯（見本章導圖）是一種從石墨中剝離出的單層碳原子材料。很薄，把20萬片薄膜疊到一起，也只有一根頭發絲那么厚；強度高，比世界上強度最好的鋼鐵還要高上100倍，一張用石墨烯做成1m2的吊床可承重約4kg，吊床本身質量不足1mg，只相當于貓的一根胡須（圖6.5.12）；導電性好，室溫下石墨烯傳遞電子的速度比已知的導體都快，因此石墨烯是目前導電性能最出色的材料；導熱性遠超一切其他材料；幾乎完全透明；非常致密，即使是最小的氣體原子氦原子也無法穿透。石墨烯的很多奇異特性，使它具有廣闊的應用前景，用它替代硅材料制造的晶體管有望研制成新型超高速計算機芯片，帶來下一次電子工業革命。而且還將極大地促進汽車、飛機和航天工業的發展。碳是元素周期表中人們最熟悉的元素之一，早在1797年科學家就已確認晶態的碳單質只有兩類：金剛石與石墨。人們一直以為對于碳單質已經研究得很透徹了，沒想到時隔兩百多年之后竟然發現碳單質還有第三種晶態富勒烯，1991年富勒烯增添新成員碳納米管（圖6.5.13）。如今，石墨烯又成為研究的熱點。有趣的是C60是個點（微小球），碳納米管是條線，石墨烯是個面，石墨則為立體結構。C60和碳納米管都可看作由單層的石墨烯通過某種方式卷曲而成（圖6.5.14），而石墨則是石墨烯按一定方式的多層堆疊。可見，碳單質是多么的神奇！圖6.5.13碳納米管模型圖圖6.5.12貓可在石墨烯做成的吊床上安安穩穩地睡覺第6章物質的構成181觀察金剛石、石墨、C60、碳納米管的結構模型，查閱有關資料，比較這4種物質的結構。活動觀察4種碳單質的結構模型1.常見的16種元素的單質處于什么狀態？你還能列舉多少種處于氣態、液態和固態的物質？2.觀察白砂糖、食鹽、味精，發現它們的外形有什么共同的特征。練習對碳單質的研究充分說明了人們對于元素和元素周期表的認識遠未窮盡，科學發現是永無止境的。圖6.5.14石墨烯與C60、碳納米管182科學1.物質由分子、原子或離子等微粒構成。原子由帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子構成。核外電子在化學反應中起了重要的作用。2.分子、原子或離子等微粒之間存在一定的間隙并有相互作用，分子、原子或離子處在永不停息的運動之中。由物質的微粒模型可以解釋水的三態變化。3.所有的物質都由元素組成。元素是一類具有相同質子數的不同原子的總稱。每一種元素都可用元素符號表示。常見的元素有氫(H)、氧(O)、碳(C)、氮(N)、硫(S)、硅(Si)、鈉(Na)、鐵(Fe)、銅(Cu)、氯(Cl)、鈣(Ca)、銀(Ag)、鋁(Al)、碘(I)、鉀(K)、磷(P)等。4.與碳-12原子質量的112作比較計算出的相對值，即為這種原子的相對原子質量。根據化學式，可計算式量。5.100多種元素按核電荷數（質子數）的遞增，有序地排列在元素周期表中。6.物質有多種分類方式。根據一種物質的元素組成是否單一，分為單質（由同種元素組成）與化合物（由不同種元素組成）；根據物質的純度，分為純凈物（由一種物質組成）與混合物（由不同種物質混合而成）。7.利用物質性質的差異，可用溶解、過濾、結晶、沸騰、蒸餾、層析等方法對混合物進行分離，以得到純凈物。8.用元素符號表示單質或化合物組成的式子稱為化學式。化學式表示一種物質的元素組成和組成元素的原子個數或個數比。9.根據化合物中各元素的正化合價的總數與各元素的負化合價的總數的代數和為零的原則，正確書寫化學式。10.晶體在生長過程中自然形成規則的多面體外形，有固定的熔點。而非晶體不能自然形成規則的外形，也沒有固定的熔點。本章學到了什么附錄1漢英詞匯索引183附錄1漢英詞匯索引中文英文頁碼機械運動mechanicalmotion3參照物referenceobject3速度velocity4勻速直線運動unilinearmotion5力force9彈簧測力計springbalance11作用action13反作用reaction13重力gravity16重心centerofgravity17摩擦friction19流體uid21彈力elasticforce22牛頓第一定律Newtonsrstlaw25慣性inertia26萬有引力universalgravitation29平衡equilibrium32失重weightlessness33壓強pressure38液體liquid43深度depth43水銀mercury48真空vacuum48氣壓計barometer49密度density60浮力buoyancy68阿基米德原理Archimedesprinciple71根root81莖stem83芽bud83蒸騰作用transpiration95無機鹽inorganicsalt98光合作用photosynthesis104184科學中文英文頁碼葉綠體chloroplast107呼吸作用respiration109消化系統digestivesystem114胃stomach115小腸smallintestine115大腸largeintestine115肝臟liver115呼吸系統respiratorysystem121氣管trachea121肺lung123心臟heart128血管bloodvessel128血液blood128循環系統circulatorysystem128動脈artery129靜脈vein129毛細血管capillary130泌尿系統urinarysystem136腎臟kidney136新陳代謝metabolism141分子molecule145原子atom145離子ion145電子electron147原子核nucleus148元素、單質element154相對原子質量relativeatomicmass157元素周期表periodictableoftheelements158元素周期律periodiclawoftheelements158金屬metal160非金屬nonmetal160化合物compound161純凈物puresubstance162混合物mixture162化學式chemicalula168附錄1漢英詞匯索引185注：相對原子質量來自1997年國際原子量表并全部取4位有效數字。加括號的相對原子質量為放射性元素的半衰期最長的同位素的質量數。附錄2附錄2元素周期表186科學后記華東師大版初中科學實驗教材，是按照義務教育科學課程標準（79年級）（實驗稿）組織編寫的。2001年經教育部全國中小學教材審定委員會審查通過，先后為4個國家級實驗區及浙江省寧波市試驗選用。通過近十年的試驗，我們獲得了許多成功的經驗，也在使用過程中發現了教材的一些不足與問題。十年間科學技術又有了長足的進步，教材中的一些知識與數據資料需要更新。隨著義務教育初中科學課程標準（2011年版）的修訂完成，根據教育部的統一部署，我們編寫組于2011年暑期開始了對本套教材的全面修訂工作。本次教材修訂嚴格按照新課標的要求，并邀請試驗區的教研員與骨干教師與我們一起參與修訂工作，認真聽取了他們的意見與建議，在反復研討論證的基礎上，對教材結構進行了合理的調整，使各冊教材的編排更加適應初中學生的認知規律，在內容上進行了一次全面的重新修訂，更加注重基礎性與時代性，為適當減輕學生課業負擔，刪繁就簡使教材更為精煉。雖然我們為教材修訂付出了不懈的努力，傾注了心血，今天呈現在廣大師生面前的這本修訂后的新版教材，一定還有缺陷與問題，希望使用本教材的師生繼續為我們提出寶貴意見。參加八年級（上冊）教材修訂的撰稿人如下（以編寫章節的先后為序）：錢振華陳剛劉東暉劉炳張沁源黃祥輝張烈雄高劍南王運生本冊分主編：黃祥輝