八上科学综合性研究学习(自然界或生命活动中的电现象调查报告).doc

.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：稚川实验中学八（1）班 顾祎玮调查问题：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1. 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300800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）。图2-2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。图2-3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。图2-3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110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400450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. 电鳐图2-4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600010000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12 毫伏的电压，眼睛开闭产生56毫伏的电压，读书或思考问题时大脑产生0.21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（见图2-5图2-5）。8.脑电波图2-6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