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第4章 人体的系统
第4节 呼吸与排泄（第1课时）
（浙教版）八年级
下
——人体呼吸系统
【引入】
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？
活动：双手捂住口鼻，暂停呼吸3秒，分享自身感受。
我们每时每刻都在呼吸，空气从外界进入人体，会经过哪些器官？这些器官分别有什么作用？
人体呼吸系统的结构与功能
学习课题
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。
一、呼吸系统的组成
呼吸系统由呼吸道（鼻、咽、喉、气管、支气管）和肺两大部分组成。
呼吸道是气体进出肺的通道，肺是气体交换的主要场所。
（一）呼吸道的结构与功能
1.鼻：
阻挡和粘住灰尘、细菌，还能温暖、湿润空气，感受气味刺激，实现对空气的清洁、湿润、温暖。
2.咽、喉：
咽是呼吸道和消化道的共同通道。喉由软骨做支架，保持气体畅通。同时作为发声器官。
3.气管、支气管：
气管C形软骨的支撑作用（保证气体通畅），支气管管壁覆盖着有纤毛的黏膜，能分泌黏液，粘住灰尘和细菌。纤毛摆动可清扫灰尘和病菌，黏液可黏附杂质、湿润空气。
（二）肺的结构与功能
肺适于气体交换的特点：
1.肺泡数量多，增大气体交换面积；
2.肺泡壁极薄，仅由一层上皮细胞构成；
3.肺泡外缠绕丰富的毛细血管，便于气体扩散；
4.肺泡具有弹性，利于扩张和回缩。
肺是人体的气体交换器官，是呼吸系统最重要的部分。
二、呼吸运动
在进行气体交换时，我们把新鲜空气吸进肺部，同时把肺内部的气体呼出。人体是怎样实现这一过程的呢？
【探索活动】
1.肋间肌舒张、收缩引起肋骨运动的变化，如图4.4-4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。
向上拉动蓝色橡皮筋（模拟肋间处肌收缩）：肋骨向外、向上抬起。
松开蓝色橡皮筋（模拟肋间外肌舒张）：肋骨向内、向下回落复位。
（2）动手体验模型中的肋间肌舒张、收缩时，肋骨的运动变化。
拉紧蓝色橡皮筋（肋间肌收缩），肋骨向上、向外扩张，胸廓左右、前后径变大；
放松蓝色橡皮筋（肋间肌舒张）：肋骨向下、向内收拢，胸廓左右、前后径变小。
2.横膈运动引起胸廓容积改变，如图4.4-5所示。
（1）预测上推或下拉橡皮膜时，肺容积的变化。
下拉橡皮膜（横膈下降）：气球膨大，肺容积变大；
上推橡皮膜（横膈上升）：气球缩小，肺容积变小。
（2）动手体验模型中的横膈升降时，肺容积的变化。
向下拉橡皮膜（膈肌收缩，膈顶下降）：
瓶内空间增大，气压降低，外界空气进入气球，气球变大；
向上推橡皮膜（膈肌舒张，膈顶上升）：
瓶内空间缩小，气压升高，气球内气体排出，气球变小。
（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。
3.讨论。
肋间肌收缩，肋骨向上、向外运动，使胸廓前后径、左右径增大，整体胸廓容积扩大；肋间肌舒张，肋骨向下、向内回缩，胸廓前后、左右径缩小，胸廓容积减小。
（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。
下拉橡皮膜，膈顶下降，胸腔上下距离变长，胸廓整体容积增大，胸腔内气压小于外界大气压；空气在气压差作用下流入气球，气球膨胀（吸气过程）。反之膈顶上升，胸廓容积变小，内部气压大于外界，气体流出，气球缩小（呼气）。
呼吸运动过程：
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。
反之，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。
P外 > P内
P外 三、气体交换
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？
【探索活动】
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和B瓶蜡烛燃烧时间。
A瓶（空气）蜡烛燃烧时间更长；
B瓶（呼出气体）蜡烛很快熄灭，燃烧时间远短于A瓶。
人体呼出气体中氧气含量比空气中少。
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？
（1）呼出气体二氧化碳更多：分别向空气、呼出气体集气瓶加等量澄清石灰水，振荡，呼出气体瓶石灰水变浑浊，空气瓶无明显现象。
（2）呼出气体水蒸气更多：取两块干燥玻璃片，一块置于空气中，一块哈气，哈气的玻璃片出现水雾。
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。
【思考与讨论】
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。那么，肺泡内的气体交换是怎样进行的呢？
肺泡内的氧气通过扩散作用，透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液中，与红细胞中的血红蛋白结合成氧合血红蛋白，通过血液循环把氧气运到全身各处；同时，血液中的二氧化碳通过扩散作用，透过毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡内.
【课堂总结】
1.说出人体呼吸系统的组成。鼻、咽、喉、气管、支气管的结构特点与功能。
2.肺适于气体交换的结构特点有哪些？
3.呼吸系统是如何完成人体与外界的气体交换？
【随堂巩固】
【例1】“海姆立克急救法”是针对呼吸道异物阻塞患者的急救技术。如图甲，施救者双臂环抱患者后腰，一手握拳置于脐上两指处，另一只手紧扣拳眼，快速向上向内冲击上腹部。图乙是正常呼吸过程肺内气压变化的图像。下列说法不正确的是(　　)
A．呼吸道异物堵塞会影响肺与外界环境进行气体交换
B．排出呼吸道异物过程中气压差的变化类似于 BC段
C．婴幼儿因为肋骨柔软，一般不适合图示方法施救
D．异物卡在食道也可以用此方法排出
【答案】D
【解析】A、呼吸道是气体进出肺的通道，呼吸道异物物堵塞会影响肺与外界环境进行气体交换，该选项说法正确。
B、排出呼吸道异物过程相当于呼气过程，呼气时肺内气压压高于外界大气压，图乙中 BC 段肺内气压高于外界大气压，所以排出呼吸道异物过程中气压差的变化类似于 BC 段，该选项说法正确。
C、婴幼儿肋骨柔软，采用图示方法施救可能会对其造成伤害，一般不适合图示方法施救，该选项说法正确。
D、“海姆立克急救法” 是针对呼吸道异物阻塞患者的急救技术，食道不是呼吸道，异物卡在食道不可以用此方法排出，该选项说法错误。
【例2】如图是人体气体交换示意图，以下说法正确的是（　　）
A．呼出的气体中二氧化碳浓度高于氧气浓度
B．图甲为人体的组织细胞，图乙为肺泡
C．图乙中③处二氧化碳浓度小于④处
D．图甲中②处氧气浓度小于①处
【答案】C
【解析】A、人体呼出的气体中，氧气约占16%、二氧化碳约占4%，氮气等约占80%，所以呼出的气体中氧气浓度高于二氧化碳浓度，A错误。
B、根据图示中气体交换的方向和成分变化可知，图甲是肺泡内的气体交换，此时进行气体交换的场所是肺泡；图乙是组织里的气体交换，此时进行气体交换的场所是组织细胞处，所以图甲对应的是肺泡，图乙对应的是组织细胞，B错误。
C、图乙是组织里的气体交换，血液流经组织细胞时，血液中的氧气扩散进入组织细胞，组织细胞产生的二氧化碳扩散进入血液。因此，③体动脉中的血液氧气含量高，二氧化碳含量低，④体静脉中的血液氧气含量低，二氧化碳含量高，即图乙中③处二氧化碳浓度小于④处，C正确。
D、图甲是肺泡内的气体交换，肺泡中的氧气扩散进入血液，血液中的二氧化碳扩散进入肺泡，所以②肺静脉中氧气浓度高于①肺动脉中氧气浓度，D错误。
【例3】图1可表示呼吸时胸廓，膈肌等的变化，图2表示人体血液中某些物质含量的变化情况，图3表示人体在一次平静呼吸中肺内气压与外界气压差的变化曲线，请据图分析回答问题。
（1）图1此时是模拟人体的　 　过程（填“吸气”或“呼气”），此过程与图2中的　 　段对应（填“AB”或“BC”）。
（2）图3表示肺泡与血液之间的气体交换，是通过　 　作用实现的。
【答案】（1）呼气；BC（2）扩散
【解析】（1）当膈肌和肋间肌舒张时，肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位，膈肌顶部升高，结果胸廓容积缩小，肺也随之回缩，造成肺内气压大于外界气压，肺内气体排出肺，完成呼气。图1此时膈肌舒张、膈顶上升，是模拟人体的呼气过程；图2中的BC段表示肺内气压高于外界气压，气体出肺，表示呼气。
（2）肺由大量的肺泡组成，肺泡外面包绕着丰富的毛细血管，肺泡壁和毛细血管壁都是一层扁平上皮细胞，这样肺泡与血液很容易发生气体交换。图3表示肺泡中的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液；同时血液中的二氧化碳也通过这些毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡，然后随着呼气过程排出体外。气体交换的原理是气体的扩散作用，即一种气体总是由多的地方向少的地方扩散，直到平衡为止。
【板书设计】
第3节 呼吸与排泄（第1课时）
——人体呼吸系统
功能
人体与外界
进行气体交换
适于气体交换的特点
组成
呼吸道
鼻、咽、喉、气管、支气管
肺
人体呼吸系统
肺泡与血液气体交换
呼吸运动
【布置作业】
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第4节 呼吸与排泄（第1课时）同步作业
（教师版）
1．有时做个深呼吸，缓和一下紧张的气氛。那么呼出的气体中体积含量最高的是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气
【答案】A
【解析】A.氮气约占78%，最高，故A正确；
B.氧气约占16%，故B错误；
C.二氧化碳约占4%，故C错误；
D.水分较多，但一定低于78%，故D错误。
2．下列能模拟吸气时肋骨、横膈膜变化的是（　　）
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】C
【解析】呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。吸气时，肋间肌收缩，肋骨向上、向外运动，使胸腔的左右、前后径增大；同时膈肌收缩，膈顶部下降，使胸腔的上下径增大，胸腔容积增大，肺随之扩张，肺内气压小于外界大气压，外界气体进入肺。结合题图可知，能模拟吸气时肋骨、横膈膜变化的是②③，C符合题意，ABD不符合题意。
3．如图为人体肺部结构示意图，其中箭头a、b代表血液及其流动方向，箭头c、d代表气体及其流动方向。下列判断正确的是（　　）
A．肺部有大量的肺泡，增加了肺部气体交换的面积
B．肺泡和毛细血管的壁很薄，不利于肺部气体交换
C．a为静脉血，b为动脉血
D．c气体中的二氧化碳含量比d气体中的低
【答案】A
【解析】A、肺由大量的肺泡组成，增加了肺部气体交换的面积，有利于气体交换，A正确；
B、肺泡壁和毛细血管壁都很薄，只由一层上皮细胞构成，有利于肺泡与血液之间进行气体交换，B错误；
C、a是肺静脉分支血管中的血液，流动脉血；b是肺动脉分支血管中的血液，流静脉血，C错误；
D、人进行呼吸时，呼出的气体和吸入的气体相比：氧气减少（21%→16%）、水分增加（0.07%→1.1%）、二氧化碳含量增加（0.03%→4%）。c是出肺泡的气体，d是进入肺泡的气体，所以c气体中的二氧化碳含量比d气体中的高，D错误。
4．如图是人体气体交换示意图，跑步时，人体会加速呼吸以满足对氧气的需求。以下说法错误的是（　　）
A．图甲的气体交换是通过扩散作用实现的 B．图甲中①为人体的组织细胞，图乙中③为肺泡
C．图甲中②处氧气浓度小于①处 D．图乙中③获得的氧气主要用于呼吸作用
【答案】B
【解析】A．图甲表示肺泡与血液之间的气体交换，气体交换是通过气体的扩散作用来完成的，即一种气体总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到平衡为止，因此，肺泡与血液之间的气体交换是能过气体扩散作用实现的，A正确。
B．根据气体扩散方向可知，图甲CO2进入①、O2从①出来，图乙O2进入③，CO2从③出来，所以应改为图甲中①为肺泡，图乙中③为组织细胞，B错误。
C．图甲中①为肺泡，②为血液，根据图示箭头方向，O2是从①扩散到②，CO2是从②扩散到①，故应为氧气由①扩散到②，所以②处氧气浓度小于①处，C正确。
D．图乙中③是组织细胞，组织细胞获得的氧气主要用于呼吸作用，呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量，为生命活动提供能量，D正确。
5．“结构与功能相适应”是生物学的基本观念之一。下列关于生物体的结构和功能的叙述中，不正确的是（　　）
选项 结构 功能
A 气管和支气管中有无数纤毛 将痰推向喉部
B 鼻腔内表面有一层黏膜 粘住灰尘、细菌
C 心脏主要由结缔组织构成 输送血液
D 小肠内表面有成千上万绒毛 增加消化和吸收的面积
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A、气管和支气管中的纤毛摆动，可以将灰尘、细菌等和黏液一起推向喉部，形成痰排出，A正确。
B、鼻腔内表面的黏膜可以分泌黏液，能黏住灰尘、细菌，同时温暖湿润空气，B正确。
C、心脏主要由肌肉组织（心肌）构成，C错误。
D、小肠内表面的绒毛大大增加了消化和吸收的表面积，D正确。
故选：C。
6．如图所示为小科尽力呼吸前后肺中容纳的气体量。根据图中容纳的气体量判断动作甲和动作乙的运动情况正确的是（　　）
A．动作甲：膈肌舒张，肋骨向外
B．动作甲：膈肌收缩，肋骨向内
C．动作乙：膈肌收缩，肋骨向外
D．动作乙：膈肌舒张，肋骨向内
【答案】D
【解析】AB、动作甲时肺内容纳气体量大，接近6.0L，代表尽力吸气结束，吸气时膈肌收缩，肋骨向上向外运动，AB错误；
CD、动作乙时肺内容纳气体量小，代表尽力呼气结束，呼气时膈肌舒张，肋骨向下向内运动，C错误、D正确。
7．如图为肺内的气体交换示意图。下列相关叙述错误的是（　　）
A．c是二氧化碳，d是氧气
B．甲内流的血液含氧较少
C．a能使澄清的石灰水变浑浊，而b不能
D．过程a、b、c、d是通过肋间肌和膈肌的收缩和舒张实现
【答案】D
【解析】A、肺泡与血液之间的气体交换叫做肺泡内的气体交换，是通过气体的扩散作用实现的，当血液流经肺泡时，肺泡中氧的浓度高，血液中的二氧化碳浓度高，这样二氧化碳由血液扩散到肺泡，肺泡内的氧气扩散到血液，所以c是二氧化碳，d是氧气，A正确。
B、当血液流经肺泡时，肺泡中氧的浓度高，周围血液中氧的浓度低，这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。这样甲内流的血液含氧较少，丙内血管血液由含氧少的静脉血变成含氧丰富的动脉血，B正确。
C、根据图示箭头方向可以确定a由肺泡扩散到外界，含有的二氧化碳较多，b由外界进入肺泡，含有的氧气较多，故a能使澄清的石灰水变浑浊，而b不能，C正确。
D、a、b表示肺泡与外界的气体交换，是通过呼吸运动实现的，c、d表示肺泡内的气体交换，是通过气体扩散作用实现的，D错误。
8．如图，甲乙两条曲线表示人的膈肌收缩和舒张时的位置，下列有关表述正确的是（　　）
A．膈肌从甲变化到乙时，呼气
B．膈肌从甲变化到乙时，吸气
C．呼气完成的瞬间，膈肌处于乙状态
D．吸气完成的瞬间，膈肌处于甲状态
【答案】B
【解析】由分析可知：
A、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，所以膈肌从乙变化到甲时，处于呼气状态，A错误；
B、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，；所以膈肌从甲到乙时，胸廓变大，肋间肌收缩，处于吸气状态，B正确；
C、呼气完成的瞬间，膈肌处于甲状态，不是乙状态，C错误；
D、吸气完成的瞬间，膈肌处于乙状态，D错误。
9．如图所示，小科设计了模型用来模拟肺与外界的气体交换，a、b、c模拟呼吸系统中的相应结构，橡皮膜模拟横膈膜。下列说法错误的是（　　）
A．图中a模拟的是气管
B．图中c模拟的是肺
C．向下拉橡皮膜，模拟吸气过程
D．向下拉橡皮膜，c内气压减小，液面A上升
【答案】D
【解析】AB．观图可知，图中a模拟气管、b模拟支气管、c模拟肺，AB正确。
CD．向下拉橡皮膜，膈的顶部下降，此时膈肌收缩，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，液面A下降，液面B上升，C正确，D错误。
10．图甲为肺泡内的气体交换示意图，a、b代表呼吸运动过程，c、d代表气体，下列描述正确的是（　　）
A．图甲中气体d代表二氧化碳，c代表氧气
B．图甲中肺泡内的氧气浓度小于甲血管中的氧气浓度
C．当膈肌处于如图丙所示状态时，对应的呼吸运动为图甲中a过程
D．当膈肌处于如图乙所示状态时，肋骨向下移，胸腔体积减小，内部压强增大
【答案】C
【解析】AB．肺泡与血液之间的气体交换，肺泡中的氧气进入血液，血液中的二氧化碳进入肺泡，因此，图甲中肺泡内的氧气浓度大于甲血管中的氧气浓度，c是二氧化碳，d是氧气，AB错误。
C．丙表示呼气，对应图甲中的a呼气，C正确。
D．图乙表示吸气，此时，膈肌与肋间肌收缩，引起胸腔前后、左右及上下径均增大，膈肌顶部下降，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，D错误。
故选：C。
11．如图甲所示为模拟膈肌运动的模型，如图乙所示为肺泡结构与功能的示意图，据图回答下列问题：
（1）将橡皮膜D向上推，模拟膈肌　 　(选填“收缩”或“舒张”)时，横膈恢复拱形，图中C的体积将变小 ，模拟人体　 　(选填“吸气”或“呼气”)的过程。
（2）成人约有3亿—4亿个肺泡，肺泡壁厚度只有0.1微米，肺泡面积一般为60-100平方米。肺泡表面毛细血管有30多万根，总长可达2400千米。这些结构特征都有利于肺泡　 　。
【答案】（1）舒张；呼气（2）气体交换
【解析】（1）用手向上推D橡皮膜时，相当于膈肌舒张，膈顶部回升，使胸廓的上下径缩小，胸廓容积缩小，图中C肺的容积缩小，肺内气压升高，迫使肺内的部分气体通过呼吸道排到体外，完成呼气动作。
（2）成人约有3亿～4亿个肺泡，肺泡壁厚度只有0.1微米，肺泡面积一般为60～100平方米。肺泡表面毛细血管有30多万根，总长可达2400千米。这些特点体现了肺泡的数目多，肺泡外含有丰富的毛细血管，肺泡壁和毛细血管壁很薄，这些结构特点都有利于肺泡与血液进行气体交换。
12．构建模型有助于我们形象地理解科学知识。小科在学习呼吸系统时和同学一起动手制作模型。他们用玻璃瓶、Y型管等材料制作模型（如图），模拟胸廓变化与呼吸的关系。
回答下列问题：
（1）该模型中气球模拟 　肺　 （填器官），Y型管模拟气管和支气管。
（2）用手向下拉气球膜，气球会变大，模拟 　吸气　
（填“吸气”或“呼气”）的过程。
（3）请从结构或功能的角度分析该模型还存在哪些不足：
　玻璃瓶坚硬，无法模拟胸廓扩张和收缩（答案不唯　（写出一条即可）。
【答案】（1）肺（2）吸气
（3）玻璃瓶坚硬，无法模拟胸廓扩张和收缩（答案不唯一）
【解析】（1）人体呼吸系统中，肺是气体交换的主要器官，该模型内气球随瓶内气压变化胀缩，用来模拟肺。
（2）手向下拉气球橡皮膜，代表膈肌收缩、膈顶部下降，玻璃瓶内空间增大、气压降低，外界空气进入气球，该过程模拟吸气。
（3）从结构、功能角度分析不足：玻璃瓶质地坚硬，无法模拟人体胸廓舒张、收缩带来的容积变化；模型只设置气管、支气管，缺少鼻、咽、喉等呼吸道结构；气球为光滑薄膜，不能模拟肺内大量肺泡增大气体交换面积的结构。
13．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。据图回答：
（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
【答案】（1）吸气；a；（2）C。
【解析】（1）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。
（2）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。
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第4节 呼吸与排泄（第1课时）同步作业
（学生版）
1．有时做个深呼吸，缓和一下紧张的气氛。那么呼出的气体中体积含量最高的是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气
2．下列能模拟吸气时肋骨、横膈膜变化的是（　　）
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
3．如图为人体肺部结构示意图，其中箭头a、b代表血液及其流动方向，箭头c、d代表气体及其流动方向。下列判断正确的是（　　）
A．肺部有大量的肺泡，增加了肺部气体交换的面积
B．肺泡和毛细血管的壁很薄，不利于肺部气体交换
C．a为静脉血，b为动脉血
D．c气体中的二氧化碳含量比d气体中的低
4．如图是人体气体交换示意图，跑步时，人体会加速呼吸以满足对氧气的需求。以下说法错误的是（　　）
A．图甲的气体交换是通过扩散作用实现的 B．图甲中①为人体的组织细胞，图乙中③为肺泡
C．图甲中②处氧气浓度小于①处 D．图乙中③获得的氧气主要用于呼吸作用
5．“结构与功能相适应”是生物学的基本观念之一。下列关于生物体的结构和功能的叙述中，不正确的是（　　）
选项 结构 功能
A 气管和支气管中有无数纤毛 将痰推向喉部
B 鼻腔内表面有一层黏膜 粘住灰尘、细菌
C 心脏主要由结缔组织构成 输送血液
D 小肠内表面有成千上万绒毛 增加消化和吸收的面积
A．A B．B C．C D．D
6．如图所示为小科尽力呼吸前后肺中容纳的气体量。根据图中容纳的气体量判断动作甲和动作乙的运动情况正确的是（　　）
A．动作甲：膈肌舒张，肋骨向外
B．动作甲：膈肌收缩，肋骨向内
C．动作乙：膈肌收缩，肋骨向外
D．动作乙：膈肌舒张，肋骨向内
7．如图为肺内的气体交换示意图。下列相关叙述错误的是（　　）
A．c是二氧化碳，d是氧气
B．甲内流的血液含氧较少
C．a能使澄清的石灰水变浑浊，而b不能
D．过程a、b、c、d是通过肋间肌和膈肌的收缩和舒张实现
8．如图，甲乙两条曲线表示人的膈肌收缩和舒张时的位置，下列有关表述正确的是（　　）
A．膈肌从甲变化到乙时，呼气
B．膈肌从甲变化到乙时，吸气
C．呼气完成的瞬间，膈肌处于乙状态
D．吸气完成的瞬间，膈肌处于甲状态
9．如图所示，小科设计了模型用来模拟肺与外界的气体交换，a、b、c模拟呼吸系统中的相应结构，橡皮膜模拟横膈膜。下列说法错误的是（　　）
A．图中a模拟的是气管
B．图中c模拟的是肺
C．向下拉橡皮膜，模拟吸气过程
D．向下拉橡皮膜，c内气压减小，液面A上升
10．图甲为肺泡内的气体交换示意图，a、b代表呼吸运动过程，c、d代表气体，下列描述正确的是（　　）
A．图甲中气体d代表二氧化碳，c代表氧气
B．图甲中肺泡内的氧气浓度小于甲血管中的氧气浓度
C．当膈肌处于如图丙所示状态时，对应的呼吸运动为图甲中a过程
D．当膈肌处于如图乙所示状态时，肋骨向下移，胸腔体积减小，内部压强增大
11．如图甲所示为模拟膈肌运动的模型，如图乙所示为肺泡结构与功能的示意图，据图回答下列问题：
（1）将橡皮膜D向上推，模拟膈肌　 　(选填“收缩”或“舒张”)时，横膈恢复拱形，图中C的体积将变小 ，模拟人体　 　(选填“吸气”或“呼气”)的过程。
（2）成人约有3亿—4亿个肺泡，肺泡壁厚度只有0.1微米，肺泡面积一般为60-100平方米。肺泡表面毛细血管有30多万根，总长可达2400千米。这些结构特征都有利于肺泡　 　。
12．构建模型有助于我们形象地理解科学知识。小科在学习呼吸系统时和同学一起动手制作模型。他们用玻璃瓶、Y型管等材料制作模型（如图），模拟胸廓变化与呼吸的关系。
回答下列问题：
（1）该模型中气球模拟 　 　 （填器官），Y型管模拟气管和支气管。
（2）用手向下拉气球膜，气球会变大，模拟 　 　
（填“吸气”或“呼气”）的过程。
（3）请从结构或功能的角度分析该模型还存在哪些不足：
　 　（写出一条即可）。
13．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。据图回答：
（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
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第4节 呼吸与排泄（第1课时）教学设计
——人体呼吸系统
【核心概念】生命系统的构成层次
【内容要求】
1.学习内容：人体由多个系统组成
2.内容要求：描述人体呼吸系统的结构和气体交换的过程。
【教学目标】
1.准确说出人体呼吸系统的组成。认识鼻、咽、喉、气管、支气管的结构特点与功能。
2.理解肺适于气体交换的结构特点，知道呼吸系统的主要功能是完成人体与外界的气体交换。
3.通过观察呼吸系统模型、解剖示意图或视频，提升识图观察和归纳总结能力。
4.树立结构与功能相适应的科学观念。认识呼吸系统的重要性，养成呼吸系统的的良好卫生习惯。
【教学思路】
本节课以“结构与功能相适应”的核心概念为主线，构建“情境导入—探究建构—应用拓展—总结升华”的教学体系。立足生活体验，从日常呼吸现象切入，依托模型观察、图文分析、对比归纳等活动，引导学生认识呼吸系统的组成、各器官结构特点及生理功能，重点区分呼吸道与肺的不同作用，厘清呼吸全过程。结合生活中的卫生常识、健康问题，落实生命观念、科学思维和健康素养的培养，养成良好的呼吸卫生习惯。
【教学过程】
【引入】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？
活动：双手捂住口鼻，暂停呼吸3秒，分享自身感受。问题：“我们每时每刻都在呼吸，空气从外界进入人体，会经过哪些器官？这些器官分别有什么作用？”
学习课题：人体呼吸系统的结构与功能。
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。
一、呼吸系统的组成
展示人体呼吸系统模型和高清示意图或视频，引导学生观察，找出呼吸相关器官。
呼吸系统由呼吸道（鼻、咽、喉、气管、支气管）和肺两大部分组成。呼吸道是气体进出肺的通道，肺是气体交换的主要场所。
（一）呼吸道的结构与功能
采用“单一器官拆解+结构推导功能”的方式逐一突破，结合生活问题启发探究：
1.鼻：思考“鼻毛有什么作用？冬天吸入冷空气，为什么鼻腔不会觉得刺痛？”学生讨论后总结：阻挡和粘住灰尘、细菌，还能温暖、湿润空气，感受气味刺激，实现对空气的清洁、湿润、温暖。说明用鼻呼吸比用口腔呼吸更具科学性。
2.咽、喉：咽是呼吸道和消化道的共同通道。结合“吃饭时大声说笑容易呛咳”的生活案例，让学生理解呼吸与吞咽的协调关系，普及饮食安全常识。喉由软骨做支架，保持气体畅通。同时作为发声器官，简单关联说话、发声的原理。
3.气管、支气管：展示气管内壁纤毛和黏液的动画，讲解气管C形软骨的支撑作用（保证气体通畅），支气管管壁覆盖着有纤毛的黏膜，能分泌黏液，粘住灰尘和细菌。纤毛摆动可清扫灰尘和病菌，黏液可黏附杂质、湿润空气，同时解释“痰液的形成过程”，教育学生不随地吐痰的卫生道理。
【归纳】呼吸道功能：保证气体通畅进出，同时对吸入的空气进行清洁、温暖、湿润，减少有害物质对肺部的刺激。
（二）肺的结构与功能
展示肺部结构和肺泡放大示意图，引导学生观察肺泡的形态、数量、壁的厚度、周围血管分布，讨论总结肺适于气体交换的四大特点：
1.肺泡数量多，增大气体交换面积；
2.肺泡壁极薄，仅由一层上皮细胞构成；
3.肺泡外缠绕丰富的毛细血管，便于气体扩散；
4.肺泡具有弹性，利于扩张和回缩。
肺是人体的气体交换器官。是呼吸系统最重要的部分。
二、呼吸运动
在进行气体交换时，我们把新鲜空气吸进肺部，同时把肺内部的气体呼出。人体是怎样实现这一过程的呢？
【探索活动】
1.肋间肌舒张、收缩引起肋骨运动的变化，如图4.4-4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。
向上拉动蓝色橡皮筋（模拟肋间处肌收缩）：肋骨向外、向上抬起。
松开蓝色橡皮筋（模拟肋间外肌舒张）：肋骨向内、向下回落复位。
（2）动手体验模型中的肋间肌舒张、收缩时，肋骨的运动变化。
拉紧蓝色橡皮筋（肋间肌收缩），肋骨向上、向外扩张，胸廓左右、前后径变大；
放松蓝色橡皮筋（肋间肌舒张）：肋骨向下、向内收拢，胸廓左右、前后径变小。
2.横膈运动引起胸廓容积改变，如图4.4-5所示。
（1）预测上推或下拉橡皮膜时，肺容积的变化。
下拉橡皮膜（横膈下降）：气球膨大，肺容积变大；
上推橡皮膜（横膈上升）：气球缩小，肺容积变小。
（2）动手体验模型中的横膈升降时，肺容积的变化。
向下拉橡皮膜（膈肌收缩，膈顶下降）：瓶内空间增大，气压降低，外界空气进入气球，气球变大； 向上推橡皮膜（膈肌舒张，膈顶上升）：瓶内空间缩小，气压升高，气球内气体排出，气球变小。
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。
肋间肌收缩，肋骨向上、向外运动，使胸廓前后径、左右径增大，整体胸廓容积扩大；肋间肌舒张，肋骨向下、向内回缩，胸廓前后、左右径缩小，胸廓容积减小。
（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。
下拉橡皮膜，膈顶下降，胸腔上下距离变长，胸廓整体容积增大，胸腔内气压小于外界大气压；空气在气压差作用下流入气球，气球膨胀（吸气过程）。反之膈顶上升，胸廓容积变小，内部气压大于外界，气体流出，气球缩小（呼气）。
【小结】呼吸运动过程
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。反之，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。
三、气体交换
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？
【探索活动】
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和B瓶蜡烛燃烧时间。
A瓶（空气）蜡烛燃烧时间更长；B瓶（呼出气体）蜡烛很快熄灭，燃烧时间远短于A瓶。
4.根据实验现象能得出什么结论？
人体呼出气体中氧气含量比空气中少。
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？
（1）呼出气体二氧化碳更多：分别向空气、呼出气体集气瓶加等量澄清石灰水，振荡，呼出气体瓶石灰水变浑浊，空气瓶无明显现象。
（2）呼出气体水蒸气更多：取两块干燥玻璃片，一块置于空气中，一块哈气，哈气的玻璃片出现水雾。
【科学知识】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。
【思考与讨论】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。那么，肺泡内的气体交换是怎样进行的呢？
肺泡与血液的气体交换过程：
肺泡内的氧气通过扩散作用，透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液中，与红细胞中的血红蛋白结合成氧合血红蛋白，通过血液循环把氧气运到全身各处；同时，血液中的二氧化碳通过扩散作用，透过毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡内，如图4.4-7所示。
【课堂总结】
1.说出人体呼吸系统的组成。鼻、咽、喉、气管、支气管的结构特点与功能。
2.肺适于气体交换的结构特点有哪些？
3.呼吸系统是如何完成人体与外界的气体交换？
【随堂例题】
【例1】“海姆立克急救法”是针对呼吸道异物阻塞患者的急救技术。如图甲，施救者双臂环抱患者后腰，一手握拳置于脐上两指处，另一只手紧扣拳眼，快速向上向内冲击上腹部。图乙是正常呼吸过程肺内气压变化的图像。下列说法不正确的是(　　)
A．呼吸道异物堵塞会影响肺与外界环境进行气体交换
B．排出呼吸道异物过程中气压差的变化类似于 BC段
C．婴幼儿因为肋骨柔软，一般不适合图示方法施救
D．异物卡在食道也可以用此方法排出
【答案】D
【解析】A、呼吸道是气体进出肺的通道，呼吸道异物物堵塞会影响肺与外界环境进行气体交换，该选项说法正确。
B、排出呼吸道异物过程相当于呼气过程，呼气时肺内气压压高于外界大气压，图乙中 BC 段肺内气压高于外界大气压，所以排出呼吸道异物过程中气压差的变化类似于 BC 段，该选项说法正确。
C、婴幼儿肋骨柔软，采用图示方法施救可能会对其造成伤害，一般不适合图示方法施救，该选项说法正确。
D、“海姆立克急救法” 是针对呼吸道异物阻塞患者的急救技术，食道不是呼吸道，异物卡在食道不可以用此方法排出，该选项说法错误。
【例2】如图是人体气体交换示意图，以下说法正确的是（　　）
A．呼出的气体中二氧化碳浓度高于氧气浓度 B．图甲为人体的组织细胞，图乙为肺泡
C．图乙中③处二氧化碳浓度小于④处 D．图甲中②处氧气浓度小于①处
【答案】C
【解析】A、人体呼出的气体中，氧气约占16%、二氧化碳约占4%，氮气等约占80%，所以呼出的气体中氧气浓度高于二氧化碳浓度，A错误。
B、根据图示中气体交换的方向和成分变化可知，图甲是肺泡内的气体交换，此时进行气体交换的场所是肺泡；图乙是组织里的气体交换，此时进行气体交换的场所是组织细胞处，所以图甲对应的是肺泡，图乙对应的是组织细胞，B错误。
C、图乙是组织里的气体交换，血液流经组织细胞时，血液中的氧气扩散进入组织细胞，组织细胞产生的二氧化碳扩散进入血液。因此，③体动脉中的血液氧气含量高，二氧化碳含量低，④体静脉中的血液氧气含量低，二氧化碳含量高，即图乙中③处二氧化碳浓度小于④处，C正确。
D、图甲是肺泡内的气体交换，肺泡中的氧气扩散进入血液，血液中的二氧化碳扩散进入肺泡，所以②肺静脉中氧气浓度高于①肺动脉中氧气浓度，D错误。
【例3】图1可表示呼吸时胸廓，膈肌等的变化，图2表示人体血液中某些物质含量的变化情况，图3表示人体在一次平静呼吸中肺内气压与外界气压差的变化曲线，请据图分析回答问题。
（1）图1此时是模拟人体的　 　过程（填“吸气”或“呼气”），此过程与图2中的　 　段对应（填“AB”或“BC”）。
（2）图3表示肺泡与血液之间的气体交换，是通过　 　作用实现的。
【答案】（1）呼气；BC（2）扩散
【解析】（1）当膈肌和肋间肌舒张时，肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位，膈肌顶部升高，结果胸廓容积缩小，肺也随之回缩，造成肺内气压大于外界气压，肺内气体排出肺，完成呼气。图1此时膈肌舒张、膈顶上升，是模拟人体的呼气过程；图2中的BC段表示肺内气压高于外界气压，气体出肺，表示呼气。
（2）肺由大量的肺泡组成，肺泡外面包绕着丰富的毛细血管，肺泡壁和毛细血管壁都是一层扁平上皮细胞，这样肺泡与血液很容易发生气体交换。图3表示肺泡中的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液；同时血液中的二氧化碳也通过这些毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡，然后随着呼气过程排出体外。气体交换的原理是气体的扩散作用，即一种气体总是由多的地方向少的地方扩散，直到平衡为止。
【板书设计】
第4节 呼吸与排泄（第1课时）
——人体呼吸系统
【布置作业】
1.完成作业本上相应内容
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