资源简介

八年级上册科学研究性学习课题
自然界或生命活动中的电现象调查报告
调查人：
调查问题：在自然界或生命活动中的电现象
调查对象：周围的人
【一】自然界的电现象
1.打雷和闪电
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图1-1
)打雷和闪电是同时发生的,是由于带异种电荷的云层或云层与大地之间的一种放电现象,当带异种电荷的云层相互间的距离由于运动而缩小到一定距离时,正负电荷间的强大电势差将空气击穿而发生瞬间放电,放电时产生的放电火花就是我们见到的闪电,同时放电时产生的声音就是雷声。同理,当带电云层运动时,地面相对应的地方产生感应电荷,若云层与地面或地面高大物体间距离较小,则云层与物体间的空气被击穿而发生瞬间放电产生雷电（见图1-1）。
2.极光
极光是出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚丽多彩的发光现象。极光是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使
(
图1-
2
)高层大气分子或原子激发（或电离）而产生（见图1-2）。
【二】生命活动中的电现象
人体内神经型号的传输（见书本）
生命活动中的神经兴奋传导在神经纤维上就是生物电传导的。
2.
电鳗
电鳗发电是一种捕食和打击敌害的手段，有时是一种生理需要。电鳗能随意放电，自己掌握放电时间和强度，发电器最主要
的枢纽是器官的神经部分。
电鳗是鱼类中放电能力最强的淡水鱼类，输出的电压达300～800伏，因此电鳗有水中“高压线”之称。电鳗的发电器的基本构造与电鳐相类似，也是由许多电板组成的。它的发电器分布在身体两侧的肌肉内，身体的尾端为正极，头部为负极，电流是从尾部流向头部。当电鳗的头和尾触及敌体，或受到刺激影响时即可发生强大的电流。电鳗的放电主要是出于生存的需要。因为电鳗要捕获其他鱼类和水生生物，放电就是获取猎物的一种手段。它所释放的电量，能够轻而易举地把比它小的动物击死，有时还会击毙比它大的动物，如正在河里涉水的马和游泳的牛也会被电鳗击昏（见图2-2）。
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图
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)电鳗放电时的平均电压为350多伏，但也有过650伏的放电记录。美洲电鳗的最大电压竟达800多伏，这么强的电压足以击死一头牛。电鳗放电时产生的电流是极微弱的，一般不到1安培；有时观察到的电压为500伏，电流为2安培，即功率为1000瓦的短时放电。虽然发出的是直流电，但放电频率每秒可达300个脉冲。
3.
电鲶
电鲶是一种能发电的鱼。电鲶生活于非洲的尼罗河，它的长相和鲶鱼非常相似，体长大约有1米左右，口端长有3对须，它没有背鳍，在尾的基部有一个很低而且平伸的脂鳍，电鲶有成对的发电器，位于背部的皮下，它的发电电压高达350伏，能将人和牲畜击昏。
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图
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3
)当然，并不是所有的电鱼都能发出很强的电，海洋中还有一些能发出较弱电流的鱼，它们的发电器官很小，电压最大也只有几伏，不能击死或击昏其它动物，但它们像精巧的水中雷达一样，可以用来探索环境和寻找食物。这些鱼身上布满了电感器官，它们能够接收返回来的电波。
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图
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3
)由于任何一种活动的生物都有或强或弱的生物电，这些鱼的电感受器能感受到非常微弱的电场变化。鲨鱼对于电场的变化非常敏感，利用这一点，科学家们发明了“电子驱鲨器”，它发出的直流脉冲可以把鲨鱼驱赶到1～10米以外。潜水员背着这些仪器，在水下可以避免鲨鱼的袭击（见图2-3）。
鲶鱼可以预防地震，地震前地电流的急剧变化刺激了鲶鱼的电感受器官，使它们感到惊恐不安，乱蹦乱跳，因此可以通过对鲶鱼的研究找到一种预报地震的新方法。
总之，鱼类的放电是它们在进化过程中所获得的一种防御和攻击敌害、捕捉食物的适应能力。如果人类能够应用仿生学，模拟电鱼的发电器官在海洋中发电，那么，就能很好地解决船舶和潜水艇的动力问题。
电鲶的放电电压最高可达400～450伏特，一条体长约50厘米的电鲶的放电电压就能达到350伏特。但它的发电器官并非肌肉变成，而是由真皮腺衍生而成的。
电鲶的发电器官很特别，它是由体内约500万块电板组成的。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。这些电板分布在身体皮肤和肌肉之间，头部为正极，尾部为负极，电流流向是从头部流向尾部。当电鲶在水中活动时，身体的任何一部分触及到敌人或其他物体，马上就产生一种强大的电流，击倒对方。它所施放的强大电流甚至能击毙体型比自身更大的水生动物，由此得名“水中高压电”。
4.
电鳐
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图
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)电鳐是活的“发电机”。它尾部两侧的肌肉，是由有规则地排列着的6000～10000枚肌肉薄片组成，薄片之间有结缔组织相隔，并有许多神经直通中枢神经系统。每枚肌肉薄片像一个小电池，只能产生150毫伏的电压，但近万个“小电池”串联起来，就可以产生很高的电压（见图2-4）。
电鳐尾部发出的电流，流向头部的感受器，因此在它身体周围形成一个弱电场。电鳗中枢神经系统中有专门的细胞来监视电感受器的活动，并能根据监视分析的结果指挥电鳗的行为，决定采取捕食行为或避让行为或其它行为。有人做过这么一个实验：在水池中放置两根垂直的导线，放入电鳐，并将水池放在黑暗的环境里，结果发现电鳗总在导线中间穿梭，一点儿也不会碰导线；当导线通电后，电鳐一下子就往后跑了。这说明电鳗是靠“电感”来判断周围环境的。
电鳐放完体内蓄存的电能后，要经过一段时间的积聚，才能继续放电。
5.
人体电流
人体与电流，指人体对电流的反应，当人体通过0.6mA的电流，会引起人体麻刺的感觉；通过20mA安的电流，就会引起剧痛和呼吸困难。电在生物体内普遍存在，生物学家认为，组成生物体的每个细胞都是一合微型发电机．细胞膜内外带有相反的电荷，膜外带正电荷，膜内带负电荷，膜内外的钾、钠离子的不均匀分布是产生细胞生物电的基础．但是，生物电的电压很低、电流很弱，要用精密仪器才能测量到，因此生物电直到1786年才由意大利生物学家伽伐尼首先发现．
人体任何一个细微的活动都与生物电有关．外界的刺激、心脏跳动、肌肉收缩、眼睛开闭、大脑思维等，都伴随着生物电的产生和变化．人体某一部位受到刺激后，感觉器官就会产生兴奋．兴奋沿着传入神经传到大脑，大脑便根据兴奋传来的信息做出反应，发出指令．然后传出神经将大脑的指令传给相关的效应器官，它会根据指令完成相应的动作．这一过程传递的信息——兴奋，就是生物电．也就是说，感官和大脑之间的“刺激反应”主要是通过生物电的传导来实现的．心脏跳动时会产生1～2
毫伏的电压，眼睛开闭产生5～6毫伏的电压，读书或思考问题时大脑产生0.2～1毫伏的电压．正常人的心脏、肌肉、视网膜、大脑等的生物电变化都是很有规律的．因此，将患者的心电图、肌电图、视网膜电图、脑电图等与健康人作比较，就可以发现疾病所在。
6.植物电流
植物体内同样有电。为什么人的手指触及含羞草时它便“弯腰低头”害羞起来 为什么向日葵金黄色的脸庞总是朝着太阳微笑？为什么捕蝇草会像机灵的青蛙一样捕捉叶子上的昆虫 这些都是生物电的功劳。如含羞草的叶片受到刺激后,立即产生电流,电流沿着叶柄以每秒14毫米的速度传到叶片底座上的小球状器官,引起球状器官的活动,而它的活动又带动叶片活动,使得叶片闭合。不久,电流消失,叶片就恢复原状．在北美洲,有一种电竹,人畜都不敢靠近,一旦不小心碰到它,就会全身麻木,甚至被击倒。
7.静电
静电是一种处于静止状态的电荷。在干燥和多风的秋天，在日常生活中，人们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光；见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱；拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪、啪”的声响，这就是发生在人体的静电（见
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图
2
-
5
)图2-5）。
8.脑电波
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图
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6
)脑电波（Electroencephalogram
EEG）是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映（见图2-6）。
脑电波来源于锥体细胞顶端树突的突触后电位。脑电波同步节律的形成还与皮层丘脑非特异性投射系统的活动有关。
脑电波是脑科学的基础理论研究，脑电波监测广泛运用于其临床实践应用中。
【三】探究结论
电在我们生活中无处不在，只要留心观察，就能发现不一样的电现象。寻找身边的科学，可以增加我们的生活经验，为我们学习科学提供帮助。
附录：
自然界或生命活动中的电现象调查表
被调查人：
调查日期：
认为生活中的电现象：
认为电在生活中的常识：
觉得人体中有电现象吗？
有（
）
没有（
）
不知道（
）
觉得植物生命活动中有电现象吗？
有（
）
没有（
）
不知道（
）
感谢您对调查的配合。谢谢！

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