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4.4 呼吸与排泄
【第四单元 人 体 系 统】
八年级下册
当我们在剧烈运动时，会发现我们不仅用鼻呼吸， 而且还要张大嘴巴，大口呼气，胸口不断起伏。在大汗淋漓之余，发现自己的尿液量会变少。为什么会发生这些变化呢？
一、人体呼吸系统
人不停地与外界环境进行气体交换，这个过程称为呼吸。人体内有与 之相适应的结构，即呼吸系统，它是人体与外界进行气体交换的基础。
鼻腔
喉
右支气管
右肺
咽
气管
左肺
鼻孔
鼻
左支气管
呼吸道
肺
呼吸系统
呼吸系统
作用？
呼吸系统最重要的器官
阻挡和粘住灰尘、细菌，还能温暖、湿润空气，感受气味刺激。
前后略扁的管道，是空气和食物的共同通道。
由软骨做支架，保持气体畅通。
由C形软骨环做支架的环状结构。
管壁覆盖着有纤毛的黏膜，能分泌黏液，粘住灰尘和细菌。
左、右支气管分别进入左、右两肺，形成树状分枝，最后形成肺泡管，每一肺泡管附有很多肺泡。
左、右支气管分别进入左、右两肺，形成树状分枝，最后形成肺泡管，每一肺泡管附有很多肺泡。
人体的气体交换，肺泡有哪些特点？肺泡内气体交换是通过什么来实现的？是不是所有吸入的气体都在肺泡内进行气体交换？
1、肺泡数目多。
2、肺泡外绕着丰富的毛细血管。
3、肺泡壁和毛细血管壁都很薄，只由一层上皮细胞组成。
体验：将左手按在胸前，尽力吸气和呼气，感觉胸骨和肋骨移动的情况。从中你认为胸腔体积怎样变？胸腔内气压怎样变？
人在平静状态时，吸气和呼气是依靠膈肌和肋间肌等的活动而产生的。
在膈肌收缩、横膈变得扁平的同时，肋间外肌收缩，肋骨向上、向外移升。此时，胸腔体积增大，内部气压减小，人就吸气了。
当膈肌和肋间外肌舒张，肋骨向下、向内回落，胸腔体积减小，内部气压增大，人就呼气了。
1. 肋间肌舒张、收缩引起肋骨运动的变化，如图所示。
（1）预测向上拉动蓝色橡皮筋后再放开时，肋骨的运动变化。
（2）体验模型中的肋间肌舒张、收缩时，肋骨的运动变化。
2. 横膈运动引起胸廓容积改变，如图所示。
（1）预测上推或下拉橡皮膜时，肺容积的变化。
（2）动手体验模型中的横膈升降时，肺容积的变化。
3. 讨论（1）根据活动1中肋间肌收缩时肋骨的运动变化，分析肋骨的这种运 动变化会引起胸廓容积发生怎样的变化。
（2）根据活动2中横膈下降引起肺容积变化的事实，分析气球体积变 化的原因。
膈肌 肋间外肌 肋间内肌 肋骨胸骨 胸腔体积 胸腔内压力 气流
吸气
呼气
收缩
收缩
舒张
舒张
向上向外
向下向内
增大
增大
减小
减小
进入
排出
收缩,横膈膜变得扁平
舒张,横膈膜恢复拱形
人体吸入的空气和呼出的气体之间有什么差异？为什么会有这样的差异？
1.取大小相同的两个集气瓶(250mL),
分别编为A、B。
2. 打开A瓶盖玻片，置于空气中3min后盖上盖玻片。利用吸管向B瓶底部连续地呼气数次，使瓶内含有尽可能多的肺部呼出气体。
3. 将两支燃着的蜡烛（火焰大小相近）分别放入A瓶和B瓶中，并记录：A瓶蜡烛燃烧时间为_________，B瓶蜡烛燃烧时间为________。
4. 根据实验现象能得出什么结论？
5. 人体呼出气体成分与空气相比较，还有哪些不一样？如何证明你的观点？
研究表明，与吸入的空气成分相比，人体呼出的气体中氧气占比由21% 下降至16%左右，二氧化碳则由0.04%增加至4%，同时水分明显增加。
人体吸入和呼出的气体有明显的差异，是因为空气进入呼吸系统后在 肺泡中进行了气体交换。
肺泡内的气体交换是怎样进行的呢？
肺泡里的气体交换
外界
O2
CO2
O2
O2
O2
O2
O2
CO2
CO2
CO2
CO2
一个肺泡
毛细血管
是指肺泡与血液之间的气体交换。
O2
肺泡
血液
氧气
二氧化碳
肺泡内和血液内存在浓度差，通过气体分子从高浓度一侧向低浓度一侧的扩散作用来实现的。
呼吸时，吸进的空气都能在肺部进行交换吗？
呼吸时，吸进的空气不能全部在肺部进行交换。这主要是在鼻腔到气管、支气管这些空间的空气，由于未到达肺部，未能进行气体交换，所以在呼出的气体中还含有较多的氧气，只是氧气的含量减少了。
在母体内处于蜷缩状态，胸腔很小，肺内没有空气。出生时由于环境变化，胸廓突然扩大，肺也扩张。这时，婴儿才第一次吸入空气。吸气后，与呼吸有关的肌肉舒张，胸廓就缩小，肺随着回缩，迫使肺内的部分气体排出体外。当气体经过喉部，冲击喉腔中的声带时，引起声带的振动而发出的声音——婴儿的第一次“啼哭”。
为什么婴儿总是“啼哭”来到人间？
1. 如图所示是人的膈肌收缩和舒张时在胸腔内的位置。若 膈肌从甲状态到乙状态，则此时人在吸气还是呼气？为 什么？浙教版八下 《4.4.1呼吸系统和呼吸运动》教学设计
一、教学内容确定
（一）核心科学概念
呼吸系统的组成与功能：明确呼吸系统由呼吸道（鼻腔、咽、喉、气管、支气管）和肺（主要呼吸器官）组成；掌握呼吸道各器官的结构特点及 “清洁、温暖、湿润空气” 的预处理功能；理解肺是气体交换的主要场所，肺泡 “数目多、壁薄、缠绕丰富毛细血管” 的结构与气体交换功能相适应。
呼吸运动的原理：掌握呼吸运动的定义（胸廓扩大和缩小的运动），理解吸气和呼气时膈肌、肋间肌的收缩舒张状态，以及胸廓体积、胸腔内气压的变化规律（吸气：胸廓扩大→气压减小→气体进入；呼气：胸廓缩小→气压增大→气体排出）。
肺泡内的气体交换：知道肺泡内气体交换的原理是气体扩散（顺浓度梯度），明确交换过程（肺泡内氧气→血液，血液中二氧化碳→肺泡）及结果（静脉血→动脉血）；了解吸入与呼出气体的成分差异（氧气减少、二氧化碳增多、水汽增加）。
呼吸的全过程：初步建立 “外呼吸（肺与外界气体交换 + 肺泡内气体交换）→气体运输→内呼吸（组织细胞与血液气体交换）” 的完整认知，理解呼吸与血液循环的协同关系。
呼吸相关的生命现象：解释婴儿出生 “啼哭” 的生理意义（首次吸气扩张肺），知晓剧烈运动时呼吸加快的原因（满足组织细胞对氧气的需求）。
（二）跨学科概念
结构与功能相适应：分析呼吸道的软骨支架、黏膜纤毛与空气预处理功能的适配性，肺泡结构与气体交换功能的适配性，呼吸肌与胸廓运动的适配性，深化核心思维。
运动与力、压强：理解呼吸肌收缩舒张产生的动力驱动胸廓运动，胸廓体积变化引发胸腔内气压改变，气压差推动气体流动，融合物理学力学、压强原理与生物学呼吸机制。
实验与探究：通过模拟呼吸运动实验、吸入与呼出气体成分对比实验，强化控制变量法、转换法的应用，培养科学探究的核心方法与思维。
因果与关联：分析呼吸肌运动与胸廓体积的因果关系，气压变化与气体流动的因果关系，气体交换与血液成分变化的因果关系，培养逻辑推理能力。
科学与生活、健康：结合呼吸道防护、剧烈运动后呼吸调节等知识，融合健康教育学，树立 “保护呼吸道、科学呼吸” 的健康理念。
二、教学目标
（一）科学目标
能准确说出呼吸系统的组成（呼吸道 + 肺），描述呼吸道各器官的结构特点及功能，知道肺是气体交换的主要场所。
能阐述呼吸运动的原理，区分吸气和呼气时膈肌、肋间肌的状态，以及胸廓体积、胸腔内气压的变化规律。
能解释肺泡内气体交换的原理（气体扩散）、过程及结果，说出吸入与呼出气体的成分差异。
能简要描述呼吸的全过程，理解呼吸与血液循环的协同关系。
能解释婴儿出生 “啼哭”、剧烈运动时呼吸加快等生命现象，知道保护呼吸道的基本方法。
（二）科学思维
通过分析呼吸系统各结构与功能的适配性，进一步培养结构与功能相适应的思维能力。
通过解读呼吸运动示意图、气体交换流程图，培养图表解读与逻辑梳理能力，构建 “肌肉运动→体积变化→气压变化→气体流动” 的思维链条。
通过对比吸气与呼气的生理过程、吸入与呼出气体的成分，培养对比分析与归纳总结能力。
通过分析模拟呼吸运动实验现象、气体成分对比实验结果，培养现象分析与结论推导能力，基于证据得出科学结论。
通过关联呼吸运动与气体交换、血液循环，培养系统思维，理解人体生理活动的整体性。
（三）探究实践
能参与 “模拟呼吸运动” 分组实验（钟形罩、气球、橡皮膜模型），观察实验现象，分析胸廓体积与肺扩张 / 回缩的关系，提升实验操作与分析能力。
能完成 “吸入与呼出气体成分对比” 实验（蜡烛燃烧法），记录实验数据，推导呼出气体中氧气含量降低的结论，提升实验设计与数据处理能力。
能小组合作梳理 “呼吸运动的生理过程” 流程图，标注关键环节（肌肉状态、体积变化、气压变化、气体流动），提升合作探究与知识建构能力。
能结合所学知识，分析 “用鼻呼吸比用口呼吸更健康” 的原因，提出保护呼吸道的具体建议，提升知识迁移与问题解决能力。
（四）态度责任
通过学习呼吸系统的精巧结构与呼吸运动的协同机制，认识到人体结构的复杂性和整体性，树立尊重生命、认识自我的生命观念。
理解呼吸道对空气的预处理功能，知道雾霾、粉尘等对呼吸道的危害，树立保护呼吸道、科学防护的健康意识，养成用鼻呼吸的良好习惯。
在实验操作和小组探究中，培养严谨认真、实事求是的科学态度，养成规范操作、细致观察、如实记录的实验习惯。
了解呼吸与生命活动的密切关系，体会运动对呼吸功能的影响，树立坚持锻炼、增强呼吸功能的健康理念。
在小组合作中，培养互助协作、交流分享的团队意识，体会科学探究的合作价值。
三、教学重难点
重点
呼吸系统的组成及各器官的功能；呼吸运动的原理（吸气与呼气的生理过程）；
肺泡内气体交换的原理与结果；吸入与呼出气体的成分差异。
难点
理解呼吸肌收缩舒张与胸廓体积、胸腔内气压的关联；解释气体交换的扩散原理及与呼吸运动的协同关系；
构建 “呼吸运动→气体交换→血液循环” 的系统认知。
四、教学准备
教具：呼吸系统结构模型、肺泡结构模型；呼吸运动模拟实验装置（钟形罩、气球、橡皮膜、玻璃管）；呼吸运动动画、肺泡内气体交换示意图；吸入与呼出气体成分对比表；蜡烛、集气瓶、玻璃片、吸管等实验器材；呼吸道防护相关图片 / 短视频。
学具：呼吸运动模拟实验材料（每组一套）、实验观察记录单、呼吸过程流程图模板。
素材：婴儿出生啼哭的生理机制科普视频、剧烈运动后呼吸调节的短视频。
五、教学环节
环节 1：情境导入，激发兴趣
情境呈现：展示 “剧烈运动后大口呼吸”“雾霾天戴口罩”“婴儿啼哭” 的图片 / 短视频，提问：“剧烈运动时我们为什么会大口呼吸？雾霾天戴口罩是为了保护身体的哪个部位？婴儿出生后为什么会第一时间啼哭？这些现象都与我们的呼吸功能和呼吸系统密切相关。”
温故衔接：回顾血液循环中气体运输的知识，引出 “血液中的氧气来自肺部气体交换，肺部如何与外界进行气体交换？”，明确本节课核心 —— 探究呼吸系统的组成、呼吸运动的原理及气体交换。
明确课题：引出本节课主题 —— 呼吸与排泄（第一课时）：呼吸系统与呼吸运动，让学生知晓将学习呼吸系统结构、呼吸运动机制及气体交换。
【设计意图】以生活中常见的呼吸相关现象为情境，贴近实际，激发探究兴趣；衔接血液循环知识，构建知识关联，契合新课标“从生活走向科学”的理念。
环节 2：新知探究—— 呼吸系统的组成与功能
呼吸系统的整体组成：展示结构模型和示意图，明确：呼吸系统由呼吸道（气体通道） 和肺（气体交换场所） 组成，二者协同完成气体交换。
呼吸道的结构与功能：结合模型逐一讲解，梳理核心功能（板书强调）：
鼻腔：有鼻毛、黏膜（分泌黏液），能清洁、温暖、湿润空气；黏膜内有嗅觉细胞，能感受气味刺激；
咽：前后略扁的管道，是空气和食物的共同通道，吞咽时会厌软骨盖住喉口，避免食物进入气管；
喉：由软骨做支架，内有声带，既是气体通道，也是发声器官；
气管、支气管：由 C 形软骨环做支架（保持气体畅通），管壁有纤毛和黏液，纤毛摆动可将黏液（粘有灰尘、细菌）推向咽部，形成痰，实现清洁空气的功能。
肺的结构与功能：展示肺泡结构模型，讲解：
位置：胸腔内，左右各一，是呼吸系统最主要的器官；
结构特点：由大量肺泡组成，肺泡外缠绕丰富的毛细血管，肺泡壁和毛细血管壁均由一层上皮细胞构成；
功能适配性：这些结构特点增大了气体交换面积，降低了气体交换距离，适配气体交换功能。
难点点拨：强调 “呼吸道不仅是气体通道，还能对空气进行预处理”，解释 “用鼻呼吸比用口呼吸更健康” 的原因（鼻腔能清洁、温暖、湿润空气，口腔无此功能）。
【设计意图】通过模型、示意图直观呈现呼吸系统结构，梳理各器官功能，突出结构与功能的适配性；点拨核心难点，联系生活实际，强化健康意识。
环节 3：新知探究—— 呼吸运动的原理
呼吸运动的定义：讲解：呼吸运动是指胸廓扩大和缩小的运动，包括吸气和呼气两个过程，是肺与外界进行气体交换的动力来源。
呼吸肌的组成：明确呼吸肌主要包括膈肌（胸腔底部）和肋间肌（肋骨间），其收缩舒张驱动胸廓运动。
模拟实验：探究呼吸运动的原理：分组进行实验，指导操作：
实验装置：钟形罩（模拟胸廓）、气球（模拟肺）、橡皮膜（模拟膈肌）、玻璃管（模拟气管）；
实验操作：下拉橡皮膜（模拟膈肌收缩），观察气球变化；上推橡皮膜（模拟膈肌舒张），观察气球变化；
现象记录：下拉橡皮膜→气球扩张（模拟吸气）；上推橡皮膜→气球回缩（模拟呼气）；
原理分析：下拉橡皮膜（膈肌收缩）→胸廓上下径增大→胸腔体积扩大→气压减小→气体进入（吸气）；上推橡皮膜（膈肌舒张）→胸廓上下径减小→胸腔体积缩小→气压增大→气体排出（呼气）。
吸气与呼气的完整过程：播放动画，结合表格梳理核心特征：
过程 膈肌状态 肋间肌状态 胸廓体积 胸腔内气压 气体流动
吸气 收缩（变扁平） 收缩（肋骨向上向外移） 增大 减小（低于外界） 进入肺
呼气 舒张（恢复拱形） 舒张（肋骨向下向内移） 减小 增大（高于外界） 排出肺
拓展延伸：讲解剧烈运动时，呼吸肌收缩舒张幅度增大，胸廓体积变化更明显，呼吸频率加快，从而提高气体交换效率，满足身体对氧气的需求。
【设计意图】通过模拟实验让学生直观感受呼吸运动的机制，表格梳理让过程更清晰，动画辅助理解抽象的生理变化，突破 “肌肉 - 体积 - 气压 - 气体” 的逻辑链条难点。
环节 4：新知探究 3—— 肺泡内的气体交换与呼吸全过程
吸入与呼出气体成分对比：开展实验探究，分组操作：
实验步骤：取 A 瓶（吸入空气）、B 瓶（呼出气体），分别放入燃着的蜡烛，记录燃烧时间；
现象：A 瓶蜡烛燃烧时间长，B 瓶蜡烛燃烧时间短；
结论：呼出气体中氧气含量比吸入空气低；
补充知识：结合资料，明确呼出气体与吸入空气的成分差异：氧气由 21% 降至 16%，二氧化碳由 0.04% 升至 4%，水汽明显增加。
肺泡内的气体交换：结合示意图，讲解：
场所：肺泡与肺泡周围毛细血管之间；
原理：气体扩散（气体从高浓度一侧向低浓度一侧扩散）；
过程：肺泡内氧气浓度高于血液，氧气扩散进入血液；血液中二氧化碳浓度高于肺泡，二氧化碳扩散进入肺泡；
结果：血液由静脉血（含氧量低）变为动脉血（含氧量高）。
呼吸的全过程：简要梳理，建立系统认知：
外呼吸：肺与外界气体交换（呼吸运动）+ 肺泡内气体交换；
气体运输：氧气经血液循环运输到组织细胞，二氧化碳经血液循环运输到肺；
内呼吸：组织细胞与血液之间的气体交换（氧气→组织细胞，二氧化碳→血液）。
生命现象解释：播放婴儿出生啼哭的科普视频，讲解：婴儿出生前肺内无空气，出生后胸廓突然扩大，肺扩张，气压减小，气体进入肺，气体冲击声带引发啼哭，完成首次吸气。
【设计意图】通过实验探究得出气体成分差异，再推导气体交换原理，符合 “从现象到本质” 的认知规律；梳理呼吸全过程，帮助学生建立系统思维；解释生命现象，让知识更具趣味性和实用性。
环节 5：课堂小结与当堂检测
师生共同小结：用思维导图快速梳理本节课核心知识，形成完整体系：呼吸系统与呼吸运动→呼吸系统组成（呼吸道 + 肺：结构与功能）→呼吸运动（吸气 + 呼气：原理、过程）→气体交换（肺泡内：扩散原理、结果）→呼吸全过程→生命现象与健康防护。
当堂检测：
基础题：①呼吸系统由哪两部分组成？②吸气时膈肌和肋间肌的状态是什么？③肺泡内气体交换的原理是什么？
应用题：①为什么用鼻呼吸比用口呼吸更健康？②剧烈运动后呼吸会加快，原因是什么？学生口头作答，教师即时点评，查缺补漏。
【设计意图】思维导图帮助学生构建系统的知识框架，避免知识碎片化；当堂检测针对性强，快速反馈核心知识点的掌握情况，确保教学目标达成。
六、板书设计
4.4.1呼吸系统与呼吸运动
一、呼吸系统的组成与功能
（一）呼吸道（气体通道 + 预处理）
器官 结构特点 功能
鼻腔 鼻毛、黏膜（分泌黏液） 清洁、温暖、湿润空气，感受气味
咽 空气和食物共同通道 气体通道、吞咽通道
喉 软骨支架、声带 气体通道、发声
气管 / 支气管 C 形软骨、纤毛 + 黏液 保持畅通、清洁空气（形成痰）
（二）肺（气体交换主要场所）
结构特点：肺泡多、壁薄（1 层上皮细胞）、缠绕毛细血管；
功能适配性：增大交换面积、降低交换距离。
二、呼吸运动的原理（肺与外界气体交换）
过程 膈肌 肋间肌 胸廓体积 胸腔气压 气体流动
吸气 收缩（变扁平） 收缩（肋骨上移） 增大 减小（＜外界） 进入肺
呼气 舒张（恢复拱形） 舒张（肋骨下移） 减小 增大（＞外界） 排出肺
动力：呼吸肌收缩舒张；核心：气压差推动气体流动。
三、肺泡内的气体交换
原理：气体扩散（高浓度→低浓度）；
过程：肺泡 O →血液，血液 CO →肺泡；
结果：静脉血→动脉血；
气体成分差异：呼出气体 O ↓、CO ↑、水汽↑。
四、呼吸全过程
外呼吸（肺与外界交换 + 肺泡内交换）→气体运输（血液循环）→内呼吸（组织细胞交换）
七、作业设计
一、基础巩固类作业
作业目标：夯实呼吸系统组成、呼吸运动原理、气体交换等核心知识点，强化记忆。
填空题(1) 呼吸系统由______和______组成，其中______是气体交换的主要场所。(2) 呼吸道能对吸入的空气进行______、、处理，因此用鼻呼吸比用口呼吸更健康。(3) 吸气时，膈肌、肋间肌，胸廓体积______，胸腔内气压______，气体进入肺；呼气时则相反。(4) 肺泡内气体交换的原理是______，交换后血液由______血变为______血。
简答题(1) 简述呼吸道各器官的主要功能。(2) 吸入的空气与呼出的气体在成分上有哪些差异？
二、能力提升类作业
作业目标：提升知识应用、逻辑推理和问题解决能力，深化对呼吸功能的理解。
分析题：某同学感冒后出现鼻塞症状，只能用口呼吸，一段时间后感觉咽喉干燥、有异物感，结合呼吸道的功能分析原因。
推理题：溺水时，人体无法完成呼吸运动，导致窒息，分析溺水时阻碍了呼吸运动的哪个环节？为什么会导致无法呼吸？
实验分析题：某同学在进行模拟呼吸运动实验时，发现下拉橡皮膜后气球扩张不明显，可能是什么原因？如何改进？
三、实践探究类作业
作业目标：将呼吸知识与生活实践结合，培养实践能力和健康意识。
生活观察与反思：观察身边人（如家人、同学）的呼吸方式（鼻呼吸 / 口呼吸），记录并分析不同呼吸方式的优缺点；反思自己是否有用口呼吸的习惯，若有，提出改进建议。
动手制作：利用塑料瓶、气球、橡皮筋等材料，制作一个简易的呼吸运动模拟装置，标注各部分对应的人体器官，演示吸气和呼气过程。
科普宣传：制作一张 “保护呼吸道” 的宣传小卡片，包含核心知识点（如呼吸道功能、雾霾天防护方法、用鼻呼吸的好处），分享给家人或同学。
八、教学反思
强化抽象原理的具象化教学，针对呼吸肌运动与气压变化的关联，补充物理学 “体积与气压的关系” 简易演示实验（如挤压塑料瓶观察气球变化），让学生直观理解；针对气体扩散原理，补充微观粒子扩散动画，帮助学生理解气体流动方向。
提升系统思维的培养，设计 “呼吸全过程流程图” 模板，引导学生逐步梳理 “呼吸运动→肺泡交换→血液循环→组织交换” 的完整路径，强化知识关联；增加跨章节知识整合练习，让学生明确呼吸与循环的协同关系。
加强实验操作的规范指导，实验前强调模拟呼吸运动装置的组装要点（气球与玻璃管密封、橡皮膜固定牢固），发放操作步骤清单；实验中对操作不规范的学生进行个别指导，确保实验现象准确；实验后组织实验反思，分析失败原因，培养严谨的实验态度。
深化知识与生活的关联，补充更多呼吸道疾病案例（如哮喘、慢性支气管炎），引导学生分析成因和预防措施，提升知识应用能力；结合当前空气质量现状，讲解雾霾天呼吸道防护的具体方法（如戴口罩、减少外出），强化健康意识。
布置个性化的课后作业，针对原理理解薄弱的学生，提供动画和思维导图；针对实验操作薄弱的学生，提供实验组装视频；针对探究能力较强的学生，布置 “探究不同呼吸方式（浅呼吸 / 深呼吸）对气体交换效率的影响” 的实践作业，兼顾不同层次学生的学习需求，实现因材施教。
增加课堂互动展示环节，让学生分享自己制作的模拟装置、宣传卡片、实践反思，教师进行针对性点评，对优秀作品进行展示表彰，激发学生的实践积极性，营造 “科学探究、健康生活” 的课堂氛围。

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