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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升钱振华王顺义科学KEXUE八年级上册义务教育教科书主编袁运开副主编刘炳钱振华王顺义华东师范大学出版社图书在版编目（CIP）数据安全伴我行湖南版.小学三年级.上安全伴我行编写组编著.上海华东师范大学出版社，2011.7ISBN978-7-5617-8794-6.安.安.安全教育小学课外读物.G624.103中国版本图书馆CIP数据核字（2011）第138108号主编袁运开责任编辑刘万红封面设计卢晓红出版华东师范大学出版社社址上海市中山北路3663号邮编200062网址电话021-60821666行政传真021-62572105客服电话021-62865537门市（邮购）电话021-62869887地址上海市中山北路3663号华东师范大学校内先锋路口网店重印浙江省出版总社发行浙江省新华书店印刷者浙江开源印务有限公司开本787109216开印张12字数206千字版次2013年6月第1版印次2015年6月浙江第3次书号ISBN978-7-5675-0753-1G6502定价11.10元出版人王焰（如发现印、装质量问题，请与本厂联系。电话0574-87638192）科学八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。本册内容的主线是物质运动及其相互作用。从日常生活中常见的几种力开始，学习力及物质相互作用的一般概念，认识相互作用力与物质运动的关系。生物体内的物质转变与能的转化，是生物体与周围环境的一种相互作用与运动形式。最后介绍物质的构成，初步建立对物质微观世界的认识。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。编者第1章运动和力1机械运动22力83几种常见的力154运动与力245二力平衡的条件31第2章压力压强1压强372液体内部的压强423大气压强484流体的压强与流速的关系54第3章浮力1密度592浮力663阿基米德原理704物体浮沉条件及其应用74第4章植物的物质和能量的转化1绿色开花植物的营养器官812水在植物体中的代谢92CONTENTS目录目录13无机盐在植物体内的代谢984植物的光合作用和呼吸作用104第5章人体的物质和能量的转化1食物的消化和吸收1142人体的呼吸1213人体内的物质运输1284人体的排泄1365人体生命活动过程中物质和能量的转化140第6章物质的构成1构成物质的微粒1452元素1543物质的分类1604化学式1685固态物质175附录1汉英词汇索引183附录2元素周期表185后记1862科学第1章宇宙间的万物都是运动变化的，运动是物质的属性。自然界物质运动形式多种多样，其中机械运动是最简单的运动形式。各类不同的机械运动都是与物体间相互作用力的不同情况相联系的。运动和力2科学1机械运动人们最初是从日月星辰的位置变化来认识运动的，地球上的火山喷发、洪水泛滥、山体滑坡、泥石流等自然界物体的运动更引起人们的关注。人们从这些自然界最直观、最简单的常见事例，总结出机械运动的规律。思考与讨论思考与讨论观察下面一组照片并和同学一起讨论，从中你可以得出什么结论四幅照片展示的现象中有什么共同特点图1.1.1壮观的流星雨图1.1.2风驰电掣的高速列车图1.1.3游泳健儿在拼搏图1.1.4高速奔跑的猎豹第1章运动和力3运动和静止的相对性物体位置随时间的变化，叫做机械运动（mechanicalmotion）。机械运动是最简单的运动形式。许多平时认为不动的物体，如建筑物、树木、山峰等，事实上它们都跟随地球自转同时还绕太阳公转，因此它们都是运动的。为了判断所观察的对象是否发生位置变化，我们必须选择一个物体作为标准，只有从观察所研究的对象相对于这个物体的位置是否发生了变化，才能作出判断。这个被选作标准的物体叫做参照物（referenceobject）。运动的描述都是相对于参照物来说的，同一运动如果选择不同的参照物，所得出的对运动的描述是不同的，所以，运动的描述是相对的，静止也是相对的。在研究地面上的物体的运动时，通常以与地面保持相对静止的物体作为参照物。思考与讨论思考与讨论1.三位同学放学后同乘一辆公共汽车回家，甲同学在中途先下车，车辆启动后，甲认为车上的乙、丙两同学离他而去，他们是运动的；而车上的乙、丙两同学却认为甲离他们逐渐远去，他们坐在车上，认为自己没有运动。应该怎样来评价这三位同学的结论呢他们得出的不同结论是否都有一定的根据呢2.鲁迅的著名小说故乡中有一句话说“老屋离我愈远了；故乡的山水也都渐渐远离了我”鲁迅的这句话对运动的描述是以什么为参照物的视窗飞行器的对接“神州九号”与“天宫一号”对接（图1.1.5），航天飞机在空间轨道上回收卫星4科学（图1.1.6），加油机给战机实施空中加油（图1.1.7）等，这些高难度的技术动作都必须通过雷达测距系统和计算机系统的精确测算，再加上驾驶员的熟练微调校正，才可能使两个高速运动的飞行器基本达到相对静止，实现平稳对接，而不致发生碰撞使飞行器遭受破坏。图1.1.5我国“神舟九号”与“天宫一号”对接模拟图图1.1.7空中加油图1.1.6航天飞机回收卫星运动快慢的比较2012年伦敦奥运会上，我国16岁游泳运动员叶诗文以破世界纪录的4分28秒43的成绩，获得女子400m混合泳冠军，为祖国赢得了荣誉。这就是说，在这个项目的比赛中，叶诗文是游得最快的。怎样来比较物体运动的快慢呢思考与讨论思考与讨论在50m游泳比赛中，各泳道运动员到达终点之前，怎样来比较他们的快慢在运动员先后到达了终点后，又是怎样比较他们的快慢的只从路程的长短或只从时间的多少能否比较运动的快慢科学上用速度（velocity）来表示物体运动的快慢，速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。速度路程时间第1章运动和力5通常用v表示速度，s表示路程，t表示时间，计算速度的公式就是vst列车从某站驶出，行驶路程s到达另一站停止运动，经过时间为t，在这过程中列车运动的快慢是不断变化的；如果用上式来计算列车的速度，只表示在路程s中或在时间t内列车运行的平均速度。速度的单位由长度（路程）单位和时间单位组合而成，如果路程s用m、时间t用s做单位，则速度单位是ms，读做“米每秒”；如果路程s用km、时间t用h做单位，则速度单位是kmh，读做“千米每时”。图1.1.8所示是汽车驾驶室里的仪表台，其中右边的仪表是汽车速度计，它的指针能随时指示汽车行驶速度的大小，单位是kmh。如果汽车在一段平直高速公路上行驶，快慢保持不变，速度计指针稳定地指在刻度100上，则汽车每秒内驶过多少路程要回答这个问题须作如下的速度单位换算v100kmh100103m3600s27.8ms即汽车每秒内驶过的路程约为27.8m。要比较物体运动的快慢，先要测出它们的速度，并要换算成相同的单位才能比较。图1.1.8汽车速度计匀速直线运动日常所见到的机械运动中，有的物体沿着直线运动，有的物体沿曲线运动。多数物体的运动快慢是变化的，也有运动快慢几乎是不变的。我们把物体运动快慢不变，沿着直线的运动，叫做匀速直线运动（unilinearmotion）。匀速直线运动是最简单的机械运动。飞机、火车、汽车等交通工具在行驶时速度时常变化，但在一段直线路程中的某一段时间内，速度不发生明显变化的运动可近似地看成是匀速直线运动。在匀速直线运动中，速度v的大小是不变的，路程s跟时间t成正比。svt6科学小资料一些事物的速度ms-1在匀速直线运动中，任何一段路程内或一段时间内的平均速度都等于匀速直线运动的速度。去大商场或车站、码头，观察自动扶梯（图1.1.9）或传送带的运动。它们的运动可以认为是匀速直线运动吗与同学一起讨论如何测量它们的运行速度，需用哪些测量工具；并设计出具体可行的测量步骤，包括如何保证安全。实际测量后写出简要的测量报告。有兴趣的同学还可进一步测量自动扶梯上有很多人和只有少量人时的运行速度，比较它们运行速度是否相同。活动测量自动扶梯或传送带的运行速度图1.1.9自动扶梯真空中的光速3108第一宇宙速度7.9103地球自转赤道上各点的速度465声音的传播速度（地面附近，0空气中）331喷气式民航客机165高速列车100核潜艇40.6高速公路上的小汽车36茶隼35猎豹27.8远洋轮16.7自行车5拖拉机耕作11.5人步行11.5图1.1.10飞行中的茶隼第1章运动和力71.电影闪闪的红星插曲中有两句歌词“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。”前一句歌词和后一句歌词所描述的运动情况分别以什么为参照物2.你有过登高远眺的体验吗在高山顶上眺望远处时会看到四周有一圈“天地分界线”，这就是在高处看到的地平线，乘坐飞机时通过舷窗也可以看到这条“天地分界线”。如果飞机起飞不久还在继续爬升阶段，你通过右边的舷窗看到的应是图1.1.11中的哪一幅练习图1.1.11（a）（b）（c）3.我国跨栏名将刘翔在2006年瑞士洛桑田径超级大奖赛男子110m栏的比赛中，以12秒88的成绩打破了沉睡13年之久的世界纪录，获得冠军。刘翔在此次比赛中的平均速度为多少4.猛禽茶隼（图1.1.10）有敏锐的视觉，追捕猎物时的速度可达126kmh。它若发现35m远处草丛中有一只田鼠，茶隼以这样的速度只需俯冲多长时间便能使猝不及防的田鼠成为它的美餐5.大型喷气客机脱离跑道升空时的速度为88ms，合多少kmh6.蜗牛的爬行速度为1.510-3ms，它若以此速度沿一根菜茎爬行50s，能爬行多长距离8科学思考与讨论思考与讨论我们先来看以下一组照片（图1.2.1），它重现了同学们每天都会做的事。a推门进教室b拉开椅子准备坐下2力古代人们在生产劳动中，通过肌肉的紧张活动逐渐形成了对力的初步认识，如人们在狩猎时必须依靠自己强壮的肌肉才有力量制服野兽；在刀耕火种的年代，人们必须依靠充沛的体力才能开荒种地。力是生产劳动实践中形成的概念，力反映了物体之间的一种相互作用。什么是力第1章运动和力91.同学们在做以上这些动作时，手臂肌肉是否会有一定程度的紧张感在这过程中，门、椅子、书包、课本它们原先的运动状态是否发生了改变这说明了什么2.人能对其他物体施加力的作用，在上述事例中人是施力物体门、椅子、书包、课本就是受力物体。那么物体与物体之间是否也会有力的作用呢请看以下一组图片（图1.2.2）。d压平课本准备预习c提起书包放在课桌上图1.2.2图1.2.1a推土机推土b牵引车拖拉故障车c起重机提升重物d压路机压实路面请你说出这些例子中的施力物体和受力物体。经过对以上各实例的观察和分析，我们知道生活和生产中所见到的推、拉、提、压等过程中都存在着力的作用。力（force）是物体对物体的作用。有施力物体必定有受力物体，力不可能脱离物体而单独存在。10科学牛顿（IsaacNewton，16431727）是英国物理学家，牛顿在剑桥大学学习和工作的35年间，写下了许多名著。16651666年间牛顿建立了微分学和积分学，他用微积分计算研究天体运动规律，力的测量和力的单位力是有大小的，健身器上装一根弹簧，只要用较小的力就可拉开；如果装上三根弹簧，就要用很大的力才能拉开它（图1.2.3）。根据力可以使物体发生形变，人们想到可以从弹性物体发生形变的程度来量度力的大小。这样就制成了各种测量力的大小的仪器，图1.2.4所示的是实验室中常用的几种测力计。为了比较力的大小，必须先规定力的计量单位，国际单位制中力的计量单位是牛顿，简称牛，符号是N。这个名称的规定是为了纪念伟大的英国物理学家牛顿。1N的力有多大约等于你拿起两个鸡蛋所需的力，一般成人右手的最大握力可达560N，左手最大握力约430N。图1.2.4几种测力计图1.2.3拉健身弹簧牛顿科学家小注第1章运动和力111684年前完成了万有引力定律的论证。他指出太阳使行星绕太阳运动的力和地球使苹果落地的力是同一性质的力。1687年出版的自然哲学的数学原理中总结确立的运动定律奠定了经典力学的基础。迄今为止经典力学仍是空间技术的重要基础理论之一。牛顿在力学、光学、天文学和数学方面的卓越贡献，给人类留下了宝贵的财富，他也因此获得了崇高的荣誉。但牛顿很谦虚，非常尊重前人的研究成果。他说“如果说我看得远一些，那是由于我站在巨人们的肩上的缘故。”“我不知道世人怎样看我，不过我自己只觉得好像是一个在海边玩耍的孩子，偶尔拾到几只光亮的贝壳，但是对于真正的知识海洋，我还没有发现呢”看了这段有关牛顿的介绍，你得到什么启示图1.2.5牛顿实验目的练习使用弹簧测力计（springbalance）测量力，学习正确使用弹簧测力计的方法。实验器材弹簧测力计，铁架台，细绳，一根长头发。实验内容及数据记录1.观察所使用的弹簧测力计以及它的量程和分度值分别是多少牛。在使用测力计时，测量的力的大小不应超出测力计的量程。2.把测力计的圆环固定在铁架台的铁杆上，观察测力计的指针是否指在零刻度线处，若不是，则应抽动刻度板进行调整。3.用手指捏住测力计的挂钩缓慢拉（图1.2.6），使指针先后指在1N、2N、3N的刻度处，体验1N、2N、3N的力分别有多大。4.使测力计放在水平位置，抽动刻度板调整指针零位，然后把一段细绳的一端系在教室门的把手上，另一端扣在测力计的挂钩上，使测力计沿垂直于门的水平方向拉教室门（门的锁舌不要扣住），看拉开教室门需用多大的力。5.把一根头发扣在测力计的挂钩上，用力拉头发的另一端，同时观察测力计示数的变化，直到把头发拉断，记下这时的测力计读数。这一读数表示一根头发所能承受的最大拉力应小于此值。这一数值跟头发提供者的性别、年龄、头发的长度与粗细是否有关讨论通过这一实验活动你有哪些收获和体会，还有哪些问题图1.2.6体验拉力大小学生实验用弹簧测力计测量力12科学1.取两把量程相同的弹簧测力计，把它们的挂钩勾在一起，用两手分别拉住测力计的两个圆环沿水平方向往外拉，当一个测力计的示数先后为1N、2N时，想一想，另一个测力计的示数是多大再重复做一次（图1.2.7）。图1.2.9互相推图1.2.7力的作用是相互的图1.2.8磁铁和铁块相互吸引AB物体间力的作用是相互的活动观察物体间力的作用2.两辆实验小车A和B放在光滑水平桌面上，在小车A上放一条形磁铁，小车B上放一块质量与磁铁相近的铁块，使两小车靠近到一定距离时由静止放开，观察会发生什么现象（图1.2.8）。是磁铁吸引铁块或是铁块吸引磁铁，还是它们相互吸引而靠近通过以上实验观察你可以得出什么结论3.请两位同学分别坐在两辆平板小车上，面对面用手推对方（图1.2.9），先由甲同学用力推乙同学，预想一下将会发生什么现象。把两辆车恢复到原来位置后重做实验。这次改成由乙同学用力推甲同学，预想一下将会发生什么现象。如果甲乙两同学同时用力推对方，结果又将怎样呢实际做一下，看看你的预想和实验结果是否相同。这一实验说明了什么第1章运动和力13力的三要素经验告诉我们，力除大小外，还有方向。如打排球时，用不同方向的力扣球，球就会有不同的落点，表明对物体施加不同方向的力会产生不同的效果。此外，大小相同、方向也相同的力作用在物体上的不同位置，产生的效果也会不同，如踢足球、打排球时，不同的击球点将会使球产生不同的旋转效果。我们把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。对物体施加一个确定的力，是指力的大小、方向和作用点都必须是确定的。在科学研究中经常要用到力的概念，要分析物体的受力情况。由于力是有方向的，为了便于思考与讨论思考与讨论1.有的同学说施力物体本身一定也就是受力物体，这话对吗2.图1.2.10所示的两头公麋鹿为了争夺地盘而角斗，它们互相用角顶住对方，它们谁是施力者谁是受力者你能区分出哪个力是作用力，哪个力是反作用力吗图1.2.10公鹿的角斗以上三组实验的结果，与我们的生活经验是一致的。当你用力提起重物时，会感到重物也在把你的手往下拽，这说明了物体间力的作用总是相互的，也就是说力总是成对出现的。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，由于物体间的相互作用总是同时发生的，所以不存在单个的作用力或反作用力。图1.2.11主攻手扣球14科学表达，可用一段带箭头的线段来表示一个力这种表示力的方法叫做力的图示。线段的长度表示力的大小，箭头表示力的方向，线段的起点表示力的作用点，为精确表示力的大小，还应在图示中标明标度。例如某人在购物时，用大小为15N，方向与水平面成30角斜向上向右的力F，作用在手柄A上拉动小车。怎样用力的图示法来表示这个拉力F呢一般的步骤是（1）先规定一个标度，如用1cm长的线段表示5N的力，那么15N的力应该用3cm长的线段来表示。（2）根据拉力的作用点在手柄A上，用三角板或量角器和直尺从A点画出表示拉力作用方向的直线，在直线上截取3cm长的一段，在线段末画一箭头。（3）在这一有向线段旁标明F15N。用这样的图示法表示一个确定的力，就能把力的三要素都清楚地表达出来（图1.2.12）。有时不需要精确地表示力的大小，就可以不选定标度，不需按比例画出线段的长度，但力的方向和作用点仍应明确表示，这样的图叫做力的示意图。图1.2.12力的图示1.要使运动的物体变为静止，应该对物体施加一个什么方向的作用力2.如图1.2.13所示，春游时小明坐在船上用力推另一只小船，结果两船向相反方向运动。请写出两个与此现象相关的物理知识（1）；（2）。3.建筑工人用手推车运土时，施加在车上的推力为400N，车是否也对工人施加力的作用你猜想一下这个力的大小。4.有两个力F1、F2分别作用在A、B两个物体上，如图1.2.14所示，下列说法中正确的是（）A.F1F2B.F1G上浮F35004827石墨固态黑色3652（升华）4827碳酸钙固态白色900（分解）汞液态银白色-39357水液态无色0100酒精液态无色-117.378.5二氧化碳气态无色-56.2-78.44氧气气态无色-218.4-182.9氢气气态无色-259.1-252.8一些常见物质的状态176科学图6.5.1晶体与非晶体琥珀（非晶体）石英（晶体）萤石（晶体）松香（非晶体）石英晶体和水晶玻璃虽然化学成分相同，都是二氧化硅，但是它们的结构与物理性质却不相同。对石英晶体和水晶玻璃加热，由实验数据绘制的熔化曲线如图6.5.2所示，石英晶体与冰的熔化曲线相似，都有一平行于时间轴的线段（图a），表示熔化时温度不变，晶体有确定的熔点；而玻璃（非晶体）在加热过程中固体逐渐变软，然后由稠变稀直到成为液态，整个过程中温度不断上升（图b），没有确定的熔点。有没有确定的熔点，是晶体与非晶体的重要区别之一。图6.5.2物质的熔化曲线（b）水晶玻璃（a）石英晶体晶体与非晶体我们曾经观察过食盐微粒和松香微粒的不同外形。所有的晶体如食盐（氯化钠NaCl）、冰（H2O）、石英（二氧化硅SiO2）、石墨（C）、萤石（氟化钙CaF2）和金属等，由于构成晶体内部的微粒排列有序，犹如一支正待检阅的队伍，因此晶体在生长过程中自然形成规则的多面体外形。而非晶体如松香、玻璃、蜂蜡、琥珀等，由于构成非晶体的微粒排列无序，好像一群正在草坪上玩耍的孩子，因而没有规则的外形，故又称为无定形。第6章物质的构成177金刚石与石墨图6.5.3金刚石与石墨阅读金刚石与石墨都由碳元素组成著名物理学家牛顿曾怀疑金刚石是一种可燃物质。后来先后有多位科学家做过金刚石的燃烧实验，但都未能成功。1772年，法国化学家拉瓦锡用玻璃瓶倒立在水上或汞上，瓶里装满空气或氧气，再把金刚石放在瓶中的支架上，用大聚光镜对它加热使金刚石燃烧。结果表明，无论是在水上或汞上，金刚石燃烧后生成的气体都能使石灰水产生白色沉淀，说明所生成的气体是二氧化碳。于是得知金刚石的化学成分是碳。1779年，瑞典化学家舍勒燃烧石墨，同样生成二氧化碳，证实石墨也是由碳元素组成的。原来，金刚石与石墨两种晶体都是碳的单质。常见的金刚石无色或略带颜色。金刚石是自然界中最硬的物质，常用于制作各种切割工具、钻探用的钻头等。导热性比铜还要优良。掺杂后的金刚石还是优良的半导体，宝石级的金刚石常称为钻石。图6.5.5牙医钻头图6.5.4金刚石刀具金刚石与石墨是自然界中的两种矿石，它们的性状很不相同，并早已为人们开发利用。那么这两种矿石究竟是由什么物质构成的到18世纪后期科学家才找到答案。178科学小资料我国现存最大的金刚石常林钻石（见图6.5.6）重158.768克拉（1克拉0.2克），长17.3mm，颜色呈淡黄色，质地纯净，透明如水。常林钻石是由山东省临沭县岌山镇常林村村民魏振芳于1977年12月21日在田间松散的沙土中翻地时发现的。她把这块宝石献给了国家，成为我国国宝。这块宝石以发现地点常林村命名为“常林钻石”，现收藏在中国人民银行。常林钻石是我国第二块超过100克拉的宝石级天然大钻石，也是我国现存的最大钻石。我国发现的最大钻石是金鸡钻石，重281.25克拉，于1937年在山东省郯城县李庄乡发现，后被日本侵略者掠去，至今下落不明。可喜的是2006年10月在山东蒙阴发现我国第四颗宝石级特大原生金刚石，重101.4695克拉。这是我国首次在工业选矿流程中选出的百克拉以上的钻石，命名为“百克拉钻石”（见图6.5.3左）。我国现存的最大钻石图6.5.6常林钻石纯净的石墨为黑灰色的不透明晶体，有金属光泽。石墨质软，滑腻，轻轻摩擦便留下痕迹。铅笔芯就是用石墨粉与黏土制成的，石墨粉多则软，用“B”表示；黏土掺多了则硬，用“H”表示。石墨具有良好的导电性，广泛用于制造电极、电刷等。图6.5.7铅笔图6.5.8电极第6章物质的构成179金刚石与石墨都是由碳元素组成的，它们的性质为什么会呈现出如此大的差异呢我们来看看它们的微观结构。金刚石为“骨架”状的三维空间排列（图6.5.9），1个碳原子与周围的4个碳原子相连，这种结构在各个方向上的作用力都很强，所以金刚石很硬。石墨为层状结构（图6.5.10），每1个碳原子与周围的3个碳原子相连，碳原子与碳原子组成了六边形的环状结构，无限多的六边形组成一层。层与层之间作用力很弱，在外力作用下容易滑动，这就是石墨较软，做成铅笔芯能在纸上留下痕迹的原因。图6.5.10石墨的结构示意图图6.5.9金刚石的结构示意图金刚石与石墨都是由碳原子构成，由于内部原子的空间联结方式与相互作用不同，造成了它们在硬度等性质上的极大差别。视窗C60和石墨烯C60和石墨烯也由碳元素组成。1985年，克罗托（H.W.Kroto，1939）、斯莫利（R.E.Smalley，19432005）和柯尔（R.F.Curl，1933）发现在一定条件下，石墨能生成一种新的碳单质C60，受建筑学家富勒设计的图6.5.11C60分子示意图与球形薄壳建筑180科学球形薄壳建筑的启发，提出C60分子结构的笼状模型。C60是由60个碳原子组成的多面体分子，形似足球（图6.5.11），共有32个面，其中0个六边形、12个五边形，C60是最圆且中空的分子，具有区别于金刚石与石墨的很多特异的性质。三位科学家因为发现C60而荣获1996年诺贝尔化学奖。除C60外，还有形如橄榄球的C70等，统称为富勒烯。2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位物理学家安德烈海姆（A.Geim，1958）和康斯坦丁诺沃肖洛夫（K.Novoselov，1974），以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯（见本章导图）是一种从石墨中剥离出的单层碳原子材料。很薄，把20万片薄膜叠到一起，也只有一根头发丝那么厚；强度高，比世界上强度最好的钢铁还要高上100倍，一张用石墨烯做成1m2的吊床可承重约4kg，吊床本身质量不足1mg，只相当于猫的一根胡须（图6.5.12）；导电性好，室温下石墨烯传递电子的速度比已知的导体都快，因此石墨烯是目前导电性能最出色的材料；导热性远超一切其他材料；几乎完全透明；非常致密，即使是最小的气体原子氦原子也无法穿透。石墨烯的很多奇异特性，使它具有广阔的应用前景，用它替代硅材料制造的晶体管有望研制成新型超高速计算机芯片，带来下一次电子工业革命。而且还将极大地促进汽车、飞机和航天工业的发展。碳是元素周期表中人们最熟悉的元素之一，早在1797年科学家就已确认晶态的碳单质只有两类金刚石与石墨。人们一直以为对于碳单质已经研究得很透彻了，没想到时隔两百多年之后竟然发现碳单质还有第三种晶态富勒烯，1991年富勒烯增添新成员碳纳米管（图6.5.13）。如今，石墨烯又成为研究的热点。有趣的是C60是个点（微小球），碳纳米管是条线，石墨烯是个面，石墨则为立体结构。C60和碳纳米管都可看作由单层的石墨烯通过某种方式卷曲而成（图6.5.14），而石墨则是石墨烯按一定方式的多层堆叠。可见，碳单质是多么的神奇图6.5.13碳纳米管模型图图6.5.12猫可在石墨烯做成的吊床上安安稳稳地睡觉第6章物质的构成181观察金刚石、石墨、C60、碳纳米管的结构模型，查阅有关资料，比较这4种物质的结构。活动观察4种碳单质的结构模型1.常见的16种元素的单质处于什么状态你还能列举多少种处于气态、液态和固态的物质2.观察白砂糖、食盐、味精，发现它们的外形有什么共同的特征。练习对碳单质的研究充分说明了人们对于元素和元素周期表的认识远未穷尽，科学发现是永无止境的。图6.5.14石墨烯与C60、碳纳米管182科学1.物质由分子、原子或离子等微粒构成。原子由带正电荷的原子核和带负电荷的电子构成。核外电子在化学反应中起了重要的作用。2.分子、原子或离子等微粒之间存在一定的间隙并有相互作用，分子、原子或离子处在永不停息的运动之中。由物质的微粒模型可以解释水的三态变化。3.所有的物质都由元素组成。元素是一类具有相同质子数的不同原子的总称。每一种元素都可用元素符号表示。常见的元素有氢H、氧O、碳C、氮N、硫S、硅Si、钠Na、铁Fe、铜Cu、氯Cl、钙Ca、银Ag、铝Al、碘I、钾K、磷P等。4.与碳-12原子质量的112作比较计算出的相对值，即为这种原子的相对原子质量。根据化学式，可计算式量。5.100多种元素按核电荷数（质子数）的递增，有序地排列在元素周期表中。6.物质有多种分类方式。根据一种物质的元素组成是否单一，分为单质（由同种元素组成）与化合物（由不同种元素组成）；根据物质的纯度，分为纯净物（由一种物质组成）与混合物（由不同种物质混合而成）。7.利用物质性质的差异，可用溶解、过滤、结晶、沸腾、蒸馏、层析等方法对混合物进行分离，以得到纯净物。8.用元素符号表示单质或化合物组成的式子称为化学式。化学式表示一种物质的元素组成和组成元素的原子个数或个数比。9.根据化合物中各元素的正化合价的总数与各元素的负化合价的总数的代数和为零的原则，正确书写化学式。10.晶体在生长过程中自然形成规则的多面体外形，有固定的熔点。而非晶体不能自然形成规则的外形，也没有固定的熔点。本章学到了什么附录1汉英词汇索引183附录1汉英词汇索引中文英文页码机械运动mechanicalmotion3参照物referenceobject3速度velocity4匀速直线运动unilinearmotion5力force9弹簧测力计springbalance11作用action13反作用reaction13重力gravity16重心centerofgravity17摩擦friction19流体uid21弹力elasticforce22牛顿第一定律Newtonsrstlaw25惯性inertia26万有引力universalgravitation29平衡equilibrium32失重weightlessness33压强pressure38液体liquid43深度depth43水银mercury48真空vacuum48气压计barometer49密度density60浮力buoyancy68阿基米德原理Archimedesprinciple71根root81茎stem83芽bud83蒸腾作用transpiration95无机盐inorganicsalt98光合作用photosynthesis104184科学中文英文页码叶绿体chloroplast107呼吸作用respiration109消化系统digestivesystem114胃stomach115小肠smallintestine115大肠largeintestine115肝脏liver115呼吸系统respiratorysystem121气管trachea121肺lung123心脏heart128血管bloodvessel128血液blood128循环系统circulatorysystem128动脉artery129静脉vein129毛细血管capillary130泌尿系统urinarysystem136肾脏kidney136新陈代谢metabolism141分子molecule145原子atom145离子ion145电子electron147原子核nucleus148元素、单质element154相对原子质量relativeatomicmass157元素周期表periodictableoftheelements158元素周期律periodiclawoftheelements158金属metal160非金属nonmetal160化合物compound161纯净物puresubstance162混合物mixture162化学式chemicalula168附录1汉英词汇索引185注相对原子质量来自1997年国际原子量表并全部取4位有效数字。加括号的相对原子质量为放射性元素的半衰期最长的同位素的质量数。附录2附录2元素周期表186科学后记华东师大版初中科学实验教材，是按照义务教育科学课程标准（79年级）（实验稿）组织编写的。2001年经教育部全国中小学教材审定委员会审查通过，先后为4个国家级实验区及浙江省宁波市试验选用。通过近十年的试验，我们获得了许多成功的经验，也在使用过程中发现了教材的一些不足与问题。十年间科学技术又有了长足的进步，教材中的一些知识与数据资料需要更新。随着义务教育初中科学课程标准（2011年版）的修订完成，根据教育部的统一部署，我们编写组于2011年暑期开始了对本套教材的全面修订工作。本次教材修订严格按照新课标的要求，并邀请试验区的教研员与骨干教师与我们一起参与修订工作，认真听取了他们的意见与建议，在反复研讨论证的基础上，对教材结构进行了合理的调整，使各册教材的编排更加适应初中学生的认知规律，在内容上进行了一次全面的重新修订，更加注重基础性与时代性，为适当减轻学生课业负担，删繁就简使教材更为精炼。虽然我们为教材修订付出了不懈的努力，倾注了心血，今天呈现在广大师生面前的这本修订后的新版教材，一定还有缺陷与问题，希望使用本教材的师生继续为我们提出宝贵意见。参加八年级（上册）教材修订的撰稿人如下（以编写章节的先后为序）钱振华陈刚刘东晖刘炳张沁源黄祥辉张烈雄高剑南王运生本册分主编黄祥辉
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