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4.4 第1课时 人体的呼吸系统、能量的获得和利用
　　
　　一、人体的呼吸系统
　　1.呼吸系统的组成和功能
　　(1)呼吸系统的组成：由呼吸道和肺组成。呼吸系统具有适合与外界进行气体交换的结构和功能。
　　(2)呼吸道：鼻、咽、喉、气管、支气管，是气体进出肺的通道。
　　(3)呼吸道的作用：气体的通道，对吸入的气体进行处理，使肺部的气体温暖、湿润、清洁。
　　(4)肺：进行气体交换的器官，全身的静脉血在肺泡毛细血管处变成动脉血，将氧气带到全身各个器官。
　　例1　 下列关于呼吸的说法中，不正确的是(　C　)
　　A.氧气从外界进入人体血液中的路线是：鼻→咽→喉→气管→支气管→肺泡→肺泡周围的毛细血管网
　　B.平静吸气时，肋间肌和膈肌均收缩
　　C.呼吸道会使进入肺部的气体变得湿润、温暖和清洁，因此在雾霾天气出门无需防护
　　D.“食不言，寝不语”中“食不言”的原因是避免吞咽时说话导致食物进入气管
　　解题思路 A.氧气从外界进入人体内血液的路线是：鼻→咽→喉→气管→支气管→肺泡→肺泡周围的毛细血管网，A正确。B.吸气时，肋间肌和膈肌均收缩，胸腔容积扩大，气体进入肺，B正确。C.呼吸道保证了气体的畅通；肺是气体交换的场所。鼻腔内鼻黏膜分泌的黏液可以湿润空气；鼻腔中有丰富的毛细血管，可以温暖空气；鼻腔中有鼻毛可以阻挡灰尘，黏液可以粘住灰尘，对空气有清洁作用。这些都是为了减少吸入的气体对呼吸道和肺的不良刺激。但呼吸道对空气的处理能力是有限的。因此在雾霾天气出门需要防护，C错误。D.人的咽是食物和空气的共同通道，气管在前，食管在后，气体和食物各行其道，有条不紊，这就要归功于会厌软骨。人们吞咽食物时，咽上升，会厌软骨向后倾斜，将喉门盖住，食物顺利进入食管。下咽动作完成以后，会厌软骨又恢复直立状态，以便进行呼吸。倘若吃饭时谈笑就会使会厌软骨可能来不及盖下，食物进入气管引起咳嗽，D正确。故答案为C。
　　2.肺的结构和功能
　　(1)肺：肺位于胸腔内，左右各一个，共五叶，左二右三，是呼吸系统的主要器官，也是气体变换的场所。
　　(2)肺的结构：支气管入肺后反复分支，愈分愈细，形成许多树枝状的分支，这些分支的结构与气管相似，但随其管径变小，管壁变薄，软骨环逐渐变小，平滑肌则相对地逐渐增加。分支到细支气管口(口径在1毫米以下的小管)时，管壁的软骨环消失，管壁几乎全部由平滑肌构成，它的收缩和舒张影响着细支气管口径的大小，从而控制进出肺内的气体量。细支气管再分支到呼吸性细支气管时，其管壁的某些部位向外突出，形成肺泡。因此，肺内含有大量的肺泡。
　　(3)肺适于气体交换的特点：
　　①肺泡数量多，肺泡外包绕着许多毛细血管和弹性纤维。
　　②肺泡壁和毛细血管壁均只由一层上皮细胞构成，有利于肺泡和血液进行气体交换。
　　例2　 关于呼吸系统和呼吸作用的说法正确的是(　A　)
　　
　　A.肺泡具有良好的弹性，有利于气体交换
　　B.呼出的气体主要是二氧化碳，先经过气管，再进入支气管
　　C.吸气时肺内气压大于外界大气压
　　D.呼吸作用只发生在肺泡内
　　解题思路 A.肺是气体交换的主要场所，肺泡数量多，肺泡具有良好的弹性，有利于气体交换，A正确。B.呼出的气体依次经过支气管、气管、喉、咽、鼻腔，B错误。C.吸气时，肋间肌和膈肌处于收缩状态，胸廓扩大，肺扩张，肺内气压低于外界大气压，气体进肺，C错误。D.呼吸作用发生在组织细胞内，D错误。故答案为A。
　　例3　 下列图示中，图一为小科胸腔底部膈肌所处的①、②两种状态示意图；图二是他的肺与外界、肺泡与血液气体交换示意图，图中甲、乙、丙表示不同的血管，a、b、c、d表示气体进出的过程；图三是他进行一次平静呼吸中，肺内气压与外界气压差值的变化曲线，图中A、B、C、D、E是曲线上的五个点。
　　(1)图一中膈肌由①状态向②状态转变时，对应图二中气体进出的过程是　a　(填字母编号)。
　　(2)小科在下列四种生活状态中，对应图三内A点到E点之间距离最短的是　C　(填字母编号)。
　　A.漫步　　B.静坐
　　C.打篮球　　D.睡觉
　　解题思路 图一①②表示膈肌不同的状态。当膈肌由①状态向②状态转变时，即膈肌下降，表示吸气。即图二中a吸气过程。图三是某人在1个大气压下的一次平静呼吸中肺内气压的变化曲线图。纵坐标表示肺内气压与大气压的气压差，横坐标表示呼吸时间；ABC段的肺内气压与大气压的气压差是负值，表示肺内气压低于外界大气压，是吸气过程；曲线CDE段的肺内气压与大气压的气压差是正值，表示肺内气压高于外界大气压，是呼气过程。选项中的打篮球状态，呼吸频率快，图三中A到E的距离最近。
　　故答案为：(1)a　(2)C
　　3.呼气和吸气
　　(1)肺的通气：肺与外界进行气体交换的过程，就是肺的通气。肺的通气是通过呼吸运动实现的。胸廓有节律地扩大和缩小叫作呼吸运动。呼吸运动包括呼气和吸气两个过程(平静呼吸)，其动力来自呼吸肌。与呼吸有关的肌肉叫呼吸肌。呼吸肌主要指的是肋骨间肌肉(肋间肌)和膈肌，肋间肌又包括肋间外肌和肋间内肌。胸廓横向地扩张和收缩，是肋间肌和膈肌收缩和舒张的结果。
　　(2)呼气和吸气
　　①吸气时，肋间外肌收缩，肋骨上提，胸骨向上、向外移动，使胸廓的前后径和左右径都增大；同时，膈肌收缩，膈顶部下降，使胸廓的上下径增大。这时，胸廓扩大，肺
随着扩张，肺的容积增大，肺内气压下降，外界空气就通过呼吸道进入肺，完成吸气动作。
　　②呼气时，肋间外肌舒张，肋骨因重力作用而下降，胸骨向下、向内移动，使胸廓的前后径和左右径都缩小；同时，膈肌舒张，膈顶部回升，使胸廓的上下径缩小。这时，胸廓缩小，肺跟着回缩，肺的容积缩小，肺内气压升高，迫使肺泡内的部分气体通过呼吸道排到体外，完成呼气动作。
　　特别提醒：
　　①无论是吸气还是呼气，在结束的一瞬间，肺内气压都等于外界气压。
　　②平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。深呼吸时，吸气和呼气都是主动的。深呼吸时除了胸部肌肉参与活动外，腹部的肌肉也参与了活动。
　　例4　 当异物阻塞呼吸道时，可采用海姆立克急救法进行急救，其原理是冲击患者上腹部，使异物排出。下列选项中能正确表示海姆立克急救法原理的是(　D　)
　　解题思路 当异物阻塞呼吸道时，会引起呼吸困难。海姆立克急救法的原理是冲击患者上腹部，使异物排出，相当于呼气过程。具体过程是：冲击患者上腹部，使膈肌回升，胸廓容积变小，肺内气压变大，部分气体沿呼吸道冲出，将异物排出。D与海姆立克急救法的原理相符，D正确。故答案为D。
　　4.气体交换
　　(1)气体交换原理
　　气体总是由多的地方向少的地方扩散，即总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到平衡。气体的浓度与压强有关，浓度高，压强就大；浓度低，压强就小。因此也可以说，气体是由压强高的地方向压强低的地方扩散的。人体内的气体交换包括肺泡内的气体交换和组织里的气体交换两个过程。气体在肺泡和组织内的交换，都是通过这种扩散作用实现的。
　　(2)肺泡与血液之间的气体交换(肺泡内的气体交换)
　　当空气中的氧气进入肺泡时，肺泡内的氧气比血液中的多，故氧气由肺泡进入血液；而血液中的二氧化碳比肺泡中的多，故二氧化碳由血液进入肺泡。肺泡与血液进行气体交换后，肺泡中的二氧化碳通过呼气排到体外，进入血液的氧气随着血液循环不断输送到全身各处的组织细胞里被利用。
　　(3)组织细胞与血液之间的气体交换(组织里的气体交换)
　　组织里的气体交换同样遵循气体扩散原理，由于组织细胞里氧气的含量比血液中的少，而二氧化碳的含量比血液中的多，因此，动脉血流经各组织处的毛细血管时，血液中的氧气与血红蛋白分离，再扩散到组织细胞里，同时组织细胞里的二氧化碳扩散到血液中。经过这样的气体交换，流经组织的动脉血就变成了含氧气较少的静脉血。
　　例5　 如图是人体气体交换示意图，以下说法不正确的是(　D　)
　　A.图甲中②处氧气浓度小于①处
　　B.图乙中③的氧气主要用于呼吸作用
　　C.图甲的气体交换是通过扩散作用实现的
　　D.图甲中①为人体的组织细胞处气体交换
　　解题思路 呼吸的全过程包括：肺与外界的气体交换(即肺通气)、肺泡里的气体交换(即肺换气)、气体在血液中的运输和组织里的气体交换四个环节。图示甲表示肺泡里的气体交换，图示乙表示组织里的气体交换，图中①表示肺泡、②表示肺静脉、③表示组织细胞、④表示静脉。AD.图示甲①表示肺泡里的气体交换，是通过气体扩散作用实现的，当血液流经肺泡时，血液中的二氧化碳扩散进入肺泡，肺泡中的氧扩散进入血液，所以图甲中②处氧气浓度小于①处，A正确，D错误。B.图乙③组织细胞利用氧气，氧化分解有机物，释放能量，为人体提供能量，B正确。C.图甲表示肺泡里的气体交换，①为肺泡，图甲的气体交换是通过扩散作用实现的，C正确。故答案为D。
　　例6　 如图能正确表示人体组织细胞与血液之间在进行物质交换的是(　B　)
　　解题思路由于组织细胞里氧气的含量比血液中的少，而二氧化碳的含量比血液中的多，因此动脉血流经各组织处的毛细血管时，血液中的氧气和营养物质扩散到组织细胞里，同时组织细胞里的二氧化碳扩散到血液中。经过这样的物质交换，流经组织的动脉血就变成了含氧气较少的静脉血。故答案为B。
　　5.探究人呼出气体中二氧化碳含量的变化
　　(1)目的要求：观察人吸气和呼气的现象，比较呼出气体与空气中二氧化碳含量的变化。
　　(2)材料器具：带瓶塞的锥形瓶，玻璃弯管，单向阀，乳胶套管，酒精棉签；澄清石灰水。
　　(3)方法步骤：
　　①将等量的澄清石灰水分别倒入容积相同的甲、乙锥形瓶中，并按图所示连接好实验装置。
　　②用酒精棉签擦拭A处的玻璃管，然后用口含住A处，反复进行吸气和呼气。吸气时，打开B处的单向阀使气体进入；呼气时，打开C处的单向阀使气体排出。
　　③观察并记录两个锥形瓶中澄清石灰水的变化情况。
　　(4)实验现象及结论：呼出的气体使澄清石灰水变得更混浊。说明人体呼出的气体比吸入的空气含有较多的二氧化碳。
　　科学检测表明，空气的主要成分是氮气和氧气；按体积分数计算，氮气约占78％，氧气约占21％，而二氧化碳约占0.03％。在人体呼出的气体成分中，二氧化碳约占4.1％，氧气约占16.4％，氮气没有明显变化。比较呼出气体和空气成分的差异可以发现，人体从空气中吸收了氧气，同时排出了体内生成的二氧化碳。剧烈运动时，通过深呼吸可以实现更多的气体交换。
　　6.模拟呼吸运动时胸腔容积的变化
　　(1)目的要求：体验吸气和呼气时胸腔容积的变化，借助模型探究呼吸运动引起胸腔容积变化的过程和原理。
　　(2)材料器具：呼吸时膈肌位置变化演示模型。
　　(3)方法步骤：
　　①双手放在胸部两侧肋骨外面，缓慢而深深地吸气，体验并描述肋骨和胸骨的移动方向及胸腔容积的变化；然后再缓慢而深深地呼气，感受肋骨、胸骨的移动方向以及胸腔容积的变化。
　　②按照图示连接好实验装置，观察下拉和上推玻璃罩底部的橡皮膜时，气球状态的变化。
　　(4)实验现象的解释：人体需要不断地将新鲜的空气吸入肺泡，并呼出肺泡内的气体，从而实现肺与外界的气体交换，这个过程是通过呼吸运动实现的。人体吸气时，肋间外肌收缩使肋骨上提并外展、胸骨上移，使胸廓的横径增大；同时，膈肌收缩，膈顶下降，使胸廓的纵径也增大。两方面作用累加的结果，使胸腔和肺的容积都扩大，肺内气压减小，外界气体通过呼吸道进入肺内。人体呼气时，肋间外肌和膈肌舒张，胸廓容积缩小，肺由于本身的弹性而回缩，肺内气压增大，大部分气体通过呼吸道排出体外。
　　例7　 如图是“人体呼吸模型”，透明橡皮膜将整个装置包住形成一个密闭环境。在模拟吸气时，进行的操作和出现的现象是(　D　)
　　A.将铁丝向上抬起，气球变小
　　B.将铁丝向上抬起，气球变大
　　C.将铁丝向下拉伸，气球变小
　　D.将铁丝向下拉伸，气球变大
　　解题思路 呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。吸气时，膈肌与肋间肌收缩，引起胸腔前后、左右及上下径均增大，胸廓的容积扩大，肺随之扩张，造成肺内气压减小，小于外界大气压，外界气体进入肺内，形成主动的吸气运动。在这个“人体呼吸模型”中，铁丝相当于膈肌，气球相当于肺，据以上分析进行解答。将铁丝向上抬起，相当于膈肌舒张，膈顶部回升，胸廓容积缩小，肺收缩，气球变小，这是呼气过程；将铁丝向下拉伸，相当于膈肌收缩，膈顶部下降，胸廓容积增大，肺扩张，气球变大，这是吸气过程，故D正确。故答案为D。
　　二、能量的获得
　　有氧呼吸和无氧呼吸
　　1.在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多的能量，这种呼吸作用方式叫有氧呼吸。
　　葡萄糖＋氧气二氧化碳＋水＋能量
　　2.人体在剧烈运动时，肌肉细胞急需大量能量的供应，这时，虽然呼吸运动和血液循环都大大增加了，但仍不能满足肌肉组织对氧的需求，以致肌肉处于暂时相对缺氧的状态，于是细胞就会进行无氧呼吸产生乳酸，并产生少量的能量。
　　葡萄糖乳酸＋能量(少量)
　　3.植物在被水淹的情况下，也可进行短时间的无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，并产生少量的能量。微生物的无氧呼吸称为发酵。
　　葡萄糖酒精＋二氧化碳＋能量(少量)
　　例8　 如图是酵母菌呼吸作用示意图，下列有关说法正确的是(　C　)
　　A.条件X是指有氧环境
　　B.物质a是水，物质b是二氧化碳
　　C.利用酵母菌在条件Y下进行的呼吸可制作面包
　　D.等量葡萄糖在条件X下比在条件Y下产生的能量多
　　解题思路 酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。在有氧条件下，葡萄糖被彻底分解成二氧化碳和水，释放出大量能量；没有氧的情况下，葡萄糖的分解不彻底，产物是酒精和二氧化碳，同时释放出少量能量。A.根据产物酒精判断条件X为无氧，Y是有氧，A错误。BC.酵母菌在条件X无氧下进行的呼吸可进行酿酒，在无氧条件下，葡萄糖转化为酒精和二氧化碳；在Y有氧条件下可制作面包，葡萄糖被彻底分解成二氧化碳和水，释放出大量能量，物质a是二氧化碳，物质b是水，B错误，C正确。D.酵母菌在没有氧的情况下，葡萄糖的分解不彻底，产物是酒精和二氧化碳，同时释放出少量能量。无氧呼吸产生的能量比有氧呼吸产生的能量少，D错误。故答案为C。
　　三、营养物质的利用
　　1.吸收后去哪儿
　　(1)进入循环系统
　　 ①葡萄糖、氨基酸→小肠绒毛毛细血管→肝门静脉→肝脏→全身。
　　 ②甘油＋脂肪酸→小肠绒毛淋巴管→淋巴循环→胸导管→血液→全身。
　　(2)肝脏的“中转站”作用
　　①葡萄糖→肝糖原(储能)。
　　②氨基酸→转氨基/脱氨基→新氨基酸/尿素。
　　③多余脂肪→脂蛋白→脂肪组织(储能)。
　　2.三大物质的体内命运
　　(1)糖类
　　①直接氧化供能(主要)。
　　②合成肝糖原、肌糖原(短期储能)。
　　③过量→脂肪(长期储能)。
　　(2)蛋白质
　　①主要用于“构建与修复”：细胞、酶、抗体、激素。
　　②供能是“备胎”：仅在糖/脂肪不足时启动。
　　③代谢产物：尿素→肾→尿液。
　　(3)脂肪
　　①高效储能：1 g≈2×糖能量。
　　②构成细胞膜、激素(固醇类)。
　　③氧化供能：需氧多、产水多(沙漠骆驼能量源)。
　　3.能量代谢与体温
　　(1)能量单位
　　① 1 kcal＝4.2 kJ。
　　②轻体力男生日需≈10000 kJ。
　　(2)能量去向
　　①60％维持体温(基础代谢)。
　　②20％生长发育(儿童峰值)。
　　③20％体力活动。
　　(3)体温调节
　　①产热：主要肝脏、骨骼肌(运动时)。
　　②散热：皮肤汗液蒸发、血管舒张。
　　③平衡中枢：下丘脑。
　　4.失衡与疾病
　　(1)能量过剩
　　①肥胖：BMI≥28(中国标准)。
　　②脂肪肝：肝内脂肪＞5％肝重。
　　(2)能量不足
　　①消瘦：BMI＜18.5。
　　②贫血：蛋白质→血红蛋白合成受阻。4.4 第1课时 人体的呼吸系统、能量的获得和利用
　　
　　一、人体的呼吸系统
　　1.呼吸系统的组成和功能
　　(1)呼吸系统的组成：由呼吸道和肺组成。呼吸系统具有适合与外界进行气体交换的结构和功能。
　　(2)呼吸道：鼻、咽、喉、气管、支气管，是气体进出肺的通道。
　　(3)呼吸道的作用：气体的通道，对吸入的气体进行处理，使肺部的气体温暖、湿润、清洁。
　　(4)肺：进行气体交换的器官，全身的静脉血在肺泡毛细血管处变成动脉血，将氧气带到全身各个器官。
　　例1　 下列关于呼吸的说法中，不正确的是( )
　　A.氧气从外界进入人体血液中的路线是：鼻→咽→喉→气管→支气管→肺泡→肺泡周围的毛细血管网
　　B.平静吸气时，肋间肌和膈肌均收缩
　　C.呼吸道会使进入肺部的气体变得湿润、温暖和清洁，因此在雾霾天气出门无需防护
　　D.“食不言，寝不语”中“食不言”的原因是避免吞咽时说话导致食物进入气管
　　解题思路 A.氧气从外界进入人体内血液的路线是：鼻→咽→喉→气管→支气管→肺泡→肺泡周围的毛细血管网，A正确。B.吸气时，肋间肌和膈肌均收缩，胸腔容积扩大，气体进入肺，B正确。C.呼吸道保证了气体的畅通；肺是气体交换的场所。鼻腔内鼻黏膜分泌的黏液可以湿润空气；鼻腔中有丰富的毛细血管，可以温暖空气；鼻腔中有鼻毛可以阻挡灰尘，黏液可以粘住灰尘，对空气有清洁作用。这些都是为了减少吸入的气体对呼吸道和肺的不良刺激。但呼吸道对空气的处理能力是有限的。因此在雾霾天气出门需要防护，C错误。D.人的咽是食物和空气的共同通道，气管在前，食管在后，气体和食物各行其道，有条不紊，这就要归功于会厌软骨。人们吞咽食物时，咽上升，会厌软骨向后倾斜，将喉门盖住，食物顺利进入食管。下咽动作完成以后，会厌软骨又恢复直立状态，以便进行呼吸。倘若吃饭时谈笑就会使会厌软骨可能来不及盖下，食物进入气管引起咳嗽，D正确。故答案为C。
　　2.肺的结构和功能
　　(1)肺：肺位于胸腔内，左右各一个，共五叶，左二右三，是呼吸系统的主要器官，也是气体变换的场所。
　　(2)肺的结构：支气管入肺后反复分支，愈分愈细，形成许多树枝状的分支，这些分支的结构与气管相似，但随其管径变小，管壁变薄，软骨环逐渐变小，平滑肌则相对地逐渐增加。分支到细支气管口(口径在1毫米以下的小管)时，管壁的软骨环消失，管壁几乎全部由平滑肌构成，它的收缩和舒张影响着细支气管口径的大小，从而控制进出肺内的气体量。细支气管再分支到呼吸性细支气管时，其管壁的某些部位向外突出，形成肺泡。因此，肺内含有大量的肺泡。
　　(3)肺适于气体交换的特点：
　　①肺泡数量多，肺泡外包绕着许多毛细血管和弹性纤维。
　　②肺泡壁和毛细血管壁均只由一层上皮细胞构成，有利于肺泡和血液进行气体交换。
　　例2　 关于呼吸系统和呼吸作用的说法正确的是( )
　　
　　A.肺泡具有良好的弹性，有利于气体交换
　　B.呼出的气体主要是二氧化碳，先经过气管，再进入支气管
　　C.吸气时肺内气压大于外界大气压
　　D.呼吸作用只发生在肺泡内
　　解题思路 A.肺是气体交换的主要场所，肺泡数量多，肺泡具有良好的弹性，有利于气体交换，A正确。B.呼出的气体依次经过支气管、气管、喉、咽、鼻腔，B错误。C.吸气时，肋间肌和膈肌处于收缩状态，胸廓扩大，肺扩张，肺内气压低于外界大气压，气体进肺，C错误。D.呼吸作用发生在组织细胞内，D错误。故答案为A。
　　例3　 下列图示中，图一为小科胸腔底部膈肌所处的①、②两种状态示意图；图二是他的肺与外界、肺泡与血液气体交换示意图，图中甲、乙、丙表示不同的血管，a、b、c、d表示气体进出的过程；图三是他进行一次平静呼吸中，肺内气压与外界气压差值的变化曲线，图中A、B、C、D、E是曲线上的五个点。
　　(1)图一中膈肌由①状态向②状态转变时，对应图二中气体进出的过程是　 　(填字母编号)。
　　(2)小科在下列四种生活状态中，对应图三内A点到E点之间距离最短的是　 　(填字母编号)。
　　A.漫步　　B.静坐
　　C.打篮球　　D.睡觉
　　解题思路 图一①②表示膈肌不同的状态。当膈肌由①状态向②状态转变时，即膈肌下降，表示吸气。即图二中a吸气过程。图三是某人在1个大气压下的一次平静呼吸中肺内气压的变化曲线图。纵坐标表示肺内气压与大气压的气压差，横坐标表示呼吸时间；ABC段的肺内气压与大气压的气压差是负值，表示肺内气压低于外界大气压，是吸气过程；曲线CDE段的肺内气压与大气压的气压差是正值，表示肺内气压高于外界大气压，是呼气过程。选项中的打篮球状态，呼吸频率快，图三中A到E的距离最近。
　　故答案为：(1)a　(2)C
　　3.呼气和吸气
　　(1)肺的通气：肺与外界进行气体交换的过程，就是肺的通气。肺的通气是通过呼吸运动实现的。胸廓有节律地扩大和缩小叫作呼吸运动。呼吸运动包括呼气和吸气两个过程(平静呼吸)，其动力来自呼吸肌。与呼吸有关的肌肉叫呼吸肌。呼吸肌主要指的是肋骨间肌肉(肋间肌)和膈肌，肋间肌又包括肋间外肌和肋间内肌。胸廓横向地扩张和收缩，是肋间肌和膈肌收缩和舒张的结果。
　　(2)呼气和吸气
　　①吸气时，肋间外肌收缩，肋骨上提，胸骨向上、向外移动，使胸廓的前后径和左右径都增大；同时，膈肌收缩，膈顶部下降，使胸廓的上下径增大。这时，胸廓扩大，肺
随着扩张，肺的容积增大，肺内气压下降，外界空气就通过呼吸道进入肺，完成吸气动作。
　　②呼气时，肋间外肌舒张，肋骨因重力作用而下降，胸骨向下、向内移动，使胸廓的前后径和左右径都缩小；同时，膈肌舒张，膈顶部回升，使胸廓的上下径缩小。这时，胸廓缩小，肺跟着回缩，肺的容积缩小，肺内气压升高，迫使肺泡内的部分气体通过呼吸道排到体外，完成呼气动作。
　　特别提醒：
　　①无论是吸气还是呼气，在结束的一瞬间，肺内气压都等于外界气压。
　　②平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。深呼吸时，吸气和呼气都是主动的。深呼吸时除了胸部肌肉参与活动外，腹部的肌肉也参与了活动。
　　例4　 当异物阻塞呼吸道时，可采用海姆立克急救法进行急救，其原理是冲击患者上腹部，使异物排出。下列选项中能正确表示海姆立克急救法原理的是( )
　　解题思路 当异物阻塞呼吸道时，会引起呼吸困难。海姆立克急救法的原理是冲击患者上腹部，使异物排出，相当于呼气过程。具体过程是：冲击患者上腹部，使膈肌回升，胸廓容积变小，肺内气压变大，部分气体沿呼吸道冲出，将异物排出。D与海姆立克急救法的原理相符，D正确。故答案为D。
　　4.气体交换
　　(1)气体交换原理
　　气体总是由多的地方向少的地方扩散，即总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到平衡。气体的浓度与压强有关，浓度高，压强就大；浓度低，压强就小。因此也可以说，气体是由压强高的地方向压强低的地方扩散的。人体内的气体交换包括肺泡内的气体交换和组织里的气体交换两个过程。气体在肺泡和组织内的交换，都是通过这种扩散作用实现的。
　　(2)肺泡与血液之间的气体交换(肺泡内的气体交换)
　　当空气中的氧气进入肺泡时，肺泡内的氧气比血液中的多，故氧气由肺泡进入血液；而血液中的二氧化碳比肺泡中的多，故二氧化碳由血液进入肺泡。肺泡与血液进行气体交换后，肺泡中的二氧化碳通过呼气排到体外，进入血液的氧气随着血液循环不断输送到全身各处的组织细胞里被利用。
　　(3)组织细胞与血液之间的气体交换(组织里的气体交换)
　　组织里的气体交换同样遵循气体扩散原理，由于组织细胞里氧气的含量比血液中的少，而二氧化碳的含量比血液中的多，因此，动脉血流经各组织处的毛细血管时，血液中的氧气与血红蛋白分离，再扩散到组织细胞里，同时组织细胞里的二氧化碳扩散到血液中。经过这样的气体交换，流经组织的动脉血就变成了含氧气较少的静脉血。
　　例5　 如图是人体气体交换示意图，以下说法不正确的是( )
　　A.图甲中②处氧气浓度小于①处
　　B.图乙中③的氧气主要用于呼吸作用
　　C.图甲的气体交换是通过扩散作用实现的
　　D.图甲中①为人体的组织细胞处气体交换
　　解题思路 呼吸的全过程包括：肺与外界的气体交换(即肺通气)、肺泡里的气体交换(即肺换气)、气体在血液中的运输和组织里的气体交换四个环节。图示甲表示肺泡里的气体交换，图示乙表示组织里的气体交换，图中①表示肺泡、②表示肺静脉、③表示组织细胞、④表示静脉。AD.图示甲①表示肺泡里的气体交换，是通过气体扩散作用实现的，当血液流经肺泡时，血液中的二氧化碳扩散进入肺泡，肺泡中的氧扩散进入血液，所以图甲中②处氧气浓度小于①处，A正确，D错误。B.图乙③组织细胞利用氧气，氧化分解有机物，释放能量，为人体提供能量，B正确。C.图甲表示肺泡里的气体交换，①为肺泡，图甲的气体交换是通过扩散作用实现的，C正确。故答案为D。
　　例6　 如图能正确表示人体组织细胞与血液之间在进行物质交换的是( )
　　解题思路由于组织细胞里氧气的含量比血液中的少，而二氧化碳的含量比血液中的多，因此动脉血流经各组织处的毛细血管时，血液中的氧气和营养物质扩散到组织细胞里，同时组织细胞里的二氧化碳扩散到血液中。经过这样的物质交换，流经组织的动脉血就变成了含氧气较少的静脉血。故答案为B。
　　5.探究人呼出气体中二氧化碳含量的变化
　　(1)目的要求：观察人吸气和呼气的现象，比较呼出气体与空气中二氧化碳含量的变化。
　　(2)材料器具：带瓶塞的锥形瓶，玻璃弯管，单向阀，乳胶套管，酒精棉签；澄清石灰水。
　　(3)方法步骤：
　　①将等量的澄清石灰水分别倒入容积相同的甲、乙锥形瓶中，并按图所示连接好实验装置。
　　②用酒精棉签擦拭A处的玻璃管，然后用口含住A处，反复进行吸气和呼气。吸气时，打开B处的单向阀使气体进入；呼气时，打开C处的单向阀使气体排出。
　　③观察并记录两个锥形瓶中澄清石灰水的变化情况。
　　(4)实验现象及结论：呼出的气体使澄清石灰水变得更混浊。说明人体呼出的气体比吸入的空气含有较多的二氧化碳。
　　科学检测表明，空气的主要成分是氮气和氧气；按体积分数计算，氮气约占78％，氧气约占21％，而二氧化碳约占0.03％。在人体呼出的气体成分中，二氧化碳约占4.1％，氧气约占16.4％，氮气没有明显变化。比较呼出气体和空气成分的差异可以发现，人体从空气中吸收了氧气，同时排出了体内生成的二氧化碳。剧烈运动时，通过深呼吸可以实现更多的气体交换。
　　6.模拟呼吸运动时胸腔容积的变化
　　(1)目的要求：体验吸气和呼气时胸腔容积的变化，借助模型探究呼吸运动引起胸腔容积变化的过程和原理。
　　(2)材料器具：呼吸时膈肌位置变化演示模型。
　　(3)方法步骤：
　　①双手放在胸部两侧肋骨外面，缓慢而深深地吸气，体验并描述肋骨和胸骨的移动方向及胸腔容积的变化；然后再缓慢而深深地呼气，感受肋骨、胸骨的移动方向以及胸腔容积的变化。
　　②按照图示连接好实验装置，观察下拉和上推玻璃罩底部的橡皮膜时，气球状态的变化。
　　(4)实验现象的解释：人体需要不断地将新鲜的空气吸入肺泡，并呼出肺泡内的气体，从而实现肺与外界的气体交换，这个过程是通过呼吸运动实现的。人体吸气时，肋间外肌收缩使肋骨上提并外展、胸骨上移，使胸廓的横径增大；同时，膈肌收缩，膈顶下降，使胸廓的纵径也增大。两方面作用累加的结果，使胸腔和肺的容积都扩大，肺内气压减小，外界气体通过呼吸道进入肺内。人体呼气时，肋间外肌和膈肌舒张，胸廓容积缩小，肺由于本身的弹性而回缩，肺内气压增大，大部分气体通过呼吸道排出体外。
　　例7　 如图是“人体呼吸模型”，透明橡皮膜将整个装置包住形成一个密闭环境。在模拟吸气时，进行的操作和出现的现象是( )
　　A.将铁丝向上抬起，气球变小
　　B.将铁丝向上抬起，气球变大
　　C.将铁丝向下拉伸，气球变小
　　D.将铁丝向下拉伸，气球变大
　　解题思路 呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。吸气时，膈肌与肋间肌收缩，引起胸腔前后、左右及上下径均增大，胸廓的容积扩大，肺随之扩张，造成肺内气压减小，小于外界大气压，外界气体进入肺内，形成主动的吸气运动。在这个“人体呼吸模型”中，铁丝相当于膈肌，气球相当于肺，据以上分析进行解答。将铁丝向上抬起，相当于膈肌舒张，膈顶部回升，胸廓容积缩小，肺收缩，气球变小，这是呼气过程；将铁丝向下拉伸，相当于膈肌收缩，膈顶部下降，胸廓容积增大，肺扩张，气球变大，这是吸气过程，故D正确。故答案为D。
　　二、能量的获得
　　有氧呼吸和无氧呼吸
　　1.在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多的能量，这种呼吸作用方式叫有氧呼吸。
　　葡萄糖＋氧气二氧化碳＋水＋能量
　　2.人体在剧烈运动时，肌肉细胞急需大量能量的供应，这时，虽然呼吸运动和血液循环都大大增加了，但仍不能满足肌肉组织对氧的需求，以致肌肉处于暂时相对缺氧的状态，于是细胞就会进行无氧呼吸产生乳酸，并产生少量的能量。
　　葡萄糖乳酸＋能量(少量)
　　3.植物在被水淹的情况下，也可进行短时间的无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，并产生少量的能量。微生物的无氧呼吸称为发酵。
　　葡萄糖酒精＋二氧化碳＋能量(少量)
　　例8　 如图是酵母菌呼吸作用示意图，下列有关说法正确的是( )
　　A.条件X是指有氧环境
　　B.物质a是水，物质b是二氧化碳
　　C.利用酵母菌在条件Y下进行的呼吸可制作面包
　　D.等量葡萄糖在条件X下比在条件Y下产生的能量多
　　解题思路 酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。在有氧条件下，葡萄糖被彻底分解成二氧化碳和水，释放出大量能量；没有氧的情况下，葡萄糖的分解不彻底，产物是酒精和二氧化碳，同时释放出少量能量。A.根据产物酒精判断条件X为无氧，Y是有氧，A错误。BC.酵母菌在条件X无氧下进行的呼吸可进行酿酒，在无氧条件下，葡萄糖转化为酒精和二氧化碳；在Y有氧条件下可制作面包，葡萄糖被彻底分解成二氧化碳和水，释放出大量能量，物质a是二氧化碳，物质b是水，B错误，C正确。D.酵母菌在没有氧的情况下，葡萄糖的分解不彻底，产物是酒精和二氧化碳，同时释放出少量能量。无氧呼吸产生的能量比有氧呼吸产生的能量少，D错误。故答案为C。
　　三、营养物质的利用
　　1.吸收后去哪儿
　　(1)进入循环系统
　　 ①葡萄糖、氨基酸→小肠绒毛毛细血管→肝门静脉→肝脏→全身。
　　 ②甘油＋脂肪酸→小肠绒毛淋巴管→淋巴循环→胸导管→血液→全身。
　　(2)肝脏的“中转站”作用
　　①葡萄糖→肝糖原(储能)。
　　②氨基酸→转氨基/脱氨基→新氨基酸/尿素。
　　③多余脂肪→脂蛋白→脂肪组织(储能)。
　　2.三大物质的体内命运
　　(1)糖类
　　①直接氧化供能(主要)。
　　②合成肝糖原、肌糖原(短期储能)。
　　③过量→脂肪(长期储能)。
　　(2)蛋白质
　　①主要用于“构建与修复”：细胞、酶、抗体、激素。
　　②供能是“备胎”：仅在糖/脂肪不足时启动。
　　③代谢产物：尿素→肾→尿液。
　　(3)脂肪
　　①高效储能：1 g≈2×糖能量。
　　②构成细胞膜、激素(固醇类)。
　　③氧化供能：需氧多、产水多(沙漠骆驼能量源)。
　　3.能量代谢与体温
　　(1)能量单位
　　① 1 kcal＝4.2 kJ。
　　②轻体力男生日需≈10000 kJ。
　　(2)能量去向
　　①60％维持体温(基础代谢)。
　　②20％生长发育(儿童峰值)。
　　③20％体力活动。
　　(3)体温调节
　　①产热：主要肝脏、骨骼肌(运动时)。
　　②散热：皮肤汗液蒸发、血管舒张。
　　③平衡中枢：下丘脑。
　　4.失衡与疾病
　　(1)能量过剩
　　①肥胖：BMI≥28(中国标准)。
　　②脂肪肝：肝内脂肪＞5％肝重。
　　(2)能量不足
　　①消瘦：BMI＜18.5。
　　②贫血：蛋白质→血红蛋白合成受阻。

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