义务教育教科书·科学九年级下册.pdf

华东师范大学出版社华东师范大学出版社主编袁运开副主编刘炳昇钱振华王顺义科学九年级下册KEXUE义务教育教科书华东师范大学出版社196 科 学图书在版编目（CIP）数据安全伴我行：湖南版.小学三年级.上/安全伴我行编写组编著.上海：华东师范大学出版社，2011.7 ISBN 978-7-5617-8794-6.安.安.安全教育小学课外读物.G624.103中国版本图书馆 CIP 数据核字（2011）第 138108 号主 编 袁运开责任编辑 刘万红封面设计 卢晓红出 版 华东师范大学出版社社 址 上海市中山北路3663号 邮编200062网 址 电 话 021-60821666 行政传真021-62572105客服电话 021-62865537 门市（邮购）电话 021-62869887地 址 上海市中山北路3663号华东师范大学校内先锋路口网 店http:/重 印 浙江省出版总社发 行 浙江省新华书店印 刷 者 上海景条印刷有限公司开 本 7871092 16开印 张 12.5字 数 214千字版 次 2014年11月第1版印 次 2018年12月第3次书 号 ISBN978-7-5675-0756-2/G6505 定 价 11.52元出 版 人 王 焰（如发现本版图书有印订质量问题，请与本承印公司联系，电话：0574-87638192）科学九年级 下册义务教育教科书华东师范大学出版社致同学们同学们：欢迎你们学习科学，走近科学。什么是科学？科学神秘吗？科学要研究和解决的问题与人类认识自然、利用自然、保护自然和发展自身有怎样的关系？通过学习你们将会有所感悟。在这套教材里将要学习的有关生命科学、物质科学和地球与空间科学领域的知识，只是一个初步的基础，你们更要重视科学知识的产生过程和科学方法的训练，逐步养成进行科学探究的习惯；注意科学态度、创新精神与实践能力的培养，了解科学知识在生产实际中的应用以及科学知识的社会价值；要关注发生在周围的自然现象和社会现象，试着用学过的科学知识去分析解释它们，提出自己的看法并以科学的态度对待。这些方面对你们今后的工作和学习将有深远的意义。本册内容的主线是人、自然与社会。从宇宙、生命、人类起源说起，介绍自然的演化与人类社会的进步。进一步认识科学推动技术进步、技术促进科学发展的相互关系，认识社会需求是促进科学技术发展的强大动力。最后认识到人、自然与社会三者和谐发展的重要关系。本教材的编写采用探究和叙述相结合的方式，精选大量生动形象的图片，创设探索学习的条件，开辟“活动”、“阅读”、“思考与讨论”、“视窗”、“科学技术社会环境”、“小资料”、“科学家小注”、“学生实验”、“探究课题”与“练习”等栏目，提供多种主动学习活动的形式，愿你们喜欢。爱因斯坦曾经说过：“人类的一切经验和感受中，以神秘感最为美妙；这是一切真正艺术创作及科学发明的灵感源泉。”祝愿你们在学习中始终保持对自然的神秘感，不断追求科学真理，并取得成功。编 者 华东师范大学出版社第1章 宇宙的起源与演化1我们的宇宙22 热大爆炸宇宙模型93 恒星的一生144 星际航行和空间技术19第2章 地球的演化和 生物圈的形成1 地球的演化292 生命起源363 生物进化404 生态平衡49第3章 物质的转化和 元素的循环1 物质的转化552 自然界中的碳循环和氧循环613 自然界中的氮循环65第4章 健康与保健1 健康、亚健康和疾病762 运动与健康83CONTENTS目 录目 录 1华东师范大学出版社3 免疫与健康924 营养与健康985 卫生与健康1046 环境与健康107第5章 生物的遗传和变异1 生物的遗传1212 生物的变异133第6章 能源与社会1 能源和能源的分类1422 太阳能的利用1473 核能的开发与放射性防护1524 新能源与可持续发展163第7章 科学与社会发展1 科学就是力量1722 科学推动技术发展1783 科学技术推动经济增长1854 科学技术与可持续发展189附录1 汉英词汇索引192附录2 元素周期表194后 记 1952 科 学华东师范大学出版社第1章宇宙无边无际，包容天地万物，是自然界一切物质的总称。爱因斯坦说过，宇宙是可以理解的。今天的人类凭借着日益发展的科学技术，正在理解宇宙的道路上不断前进。宇宙的起源与演化华东师范大学出版社2 科 学1我们的宇宙自古以来，人们就一直对宇宙怀有难以割舍的好奇情结。宇宙有多大？宇宙的年龄有多长？宇宙有着怎样的结构？宇宙是从来如此，还是在不断演化？这些问题曾使无数人魂牵梦萦。宇宙中的天体系统思考与讨论你还记得在七年级学过的天文知识吗？请你回忆一下，并填写下面空格：1.地球的平均半径是km，地球离太阳的平均距离是km；2.太阳的半径是km，约是分之一光年；3.银河系的直径是光年，约是太阳直径的倍；4.银河系外还有许多星系，称为星系，最远的超过亿光年。我们已经知道，宇宙（universe）中存在着各种各样的天体。按照这些天体在结构特点（包括体积和质量）、运动规律上的相似性和差异性，天文学家把它们归属于行星、恒星、星团、星系等不同的天体层次。其中，行星依附于恒星，在一定的轨道上围绕着恒星运动；众多的恒星在引力的作用下形成星团；星系则是由几亿甚至上万亿颗恒星、星际气体以及尘埃物质构成的更大的天体系统。我们所在的星系称为银河系，银河系以外的星系称为河外星系（extragalacticsystem）。现在知道宇宙中大约有1 000亿个星系，星系是宇宙的基本组成部分，银河系只是星系中的一员。华东师范大学出版社第1章 宇宙的起源与演化 3宇宙中天体的分布非常松散，星系与星系之间的距离是星系大小的几十倍至几百倍。宇宙是如此巨大，地球、太阳、银河系在宇宙中，都不过是微不足道的一小点。小资料在观测到的星系中，最近的大麦哲伦星系离地球有16万光年，仙女座星系离地球200万光年；而观测到的最远的星系离地球有100多亿光年之遥。远在100多亿光年外的星系我们还无法观测到。离我们最近和最远的星系图1.1.1 离我们最近的大麦哲伦星系图1.1.2 离我们200万光年的仙女座星系宇宙的大尺度分布思考与讨论当我们想知道宇宙在大尺度上的物质分布情况时，我们应该去观测星系还是恒星？说说你的理由。华东师范大学出版社4 科 学要了解宇宙的运动和物质分布等情况，必须考察星系的运动和分布。20世纪30年代，天文学家观测了许多星系，发现星系大体上呈均匀分布。近30多年来，天文学家进一步发现，星系的分布虽然并不绝对均匀，但是在更大的尺度上（109光年以上），宇宙中物质的分布是均匀的。因此，宇宙在比星系更大的尺度上是均匀的。宇宙在大尺度上不但是均匀的，而且观测者在各个不同方向上观测到的宇宙状况也相同，这说明宇宙在大尺度上还是各向同性的。既然宇宙在大尺度上是均匀和各向同性的，那么宇宙各处的状况和特性在大尺度上也应该是相同的，而且宇宙一定是无边的。因为如果宇宙有边，那么在边界处观测到的宇宙就会和其他地方观测到的宇宙不一样，就会和宇宙是均匀与各向同性的这一结论发生矛盾。图1.1.3 宇宙的大尺度结构图1.1.4 宇宙大尺度结构计算机模拟图华东师范大学出版社第1章 宇宙的起源与演化 5思考与讨论根据宇宙是均匀和各向同性的这一结论能推断宇宙是没有中心的吗？请说出你的理由。膨胀的宇宙天文学家在观测星系时，发现来自星系的光谱线并不在标准的波长位置上，所有谱线的波长都变长,即颜色变红了，也就是说谱线向红端移动了，这个现象称为河外星系的谱线红移（redshift）。用多普勒效应（Dopplereffect）来解释河外星系谱线红移，可以推断星系之间正在相互退行远离。小资料多普勒效应是波源和观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象。远方疾驶过来的火车的鸣笛声变得尖细，离我们而去的火车鸣笛声变得低沉，就是多普勒效应的现象。这一现象最初由奥地利物理学家多普勒（C.Doppler,18031853）在1842年发现。荷兰气象学家拜斯-巴洛特在1845年让一队喇叭手站在一辆从荷兰乌德勒支附近疾驶而过的敞篷火车上吹奏，他在站台上测到了喇叭音调的改变。这是科学史上最有趣的实验之一。多普勒效应从19世纪下半叶起就被天文学家用来测量恒星的视向速度，现在多普勒效应已经被广泛地用来观测天体和人造地球卫星的运动。多普勒效应图1.1.5 多普勒华东师范大学出版社6 科 学思考与讨论1.你在生活中遇到过多普勒效应吗？2.火车鸣笛声变尖，说明声波的波长变长还是变短？火车鸣笛声变得低沉，说明声波的波长变短还是变长？3.如果多普勒效应也适用于光源运动，即光源运动也会导致观测者观测到光波波长的变化，你能用多普勒效应解释河外星系的谱线红移吗？星系之间的相互远离表明，随着时间的推移，星系与星系之间的距离会变得越来越大，我们就说，宇宙正在膨胀。常见的物体膨胀，都是从一个中心向四周膨胀的。但是，星系之间的退行是相互的，即在每一个星系上都能观测到其他星系离它而去。所以，宇宙膨胀（cosmicexpansion）是没有中心的膨胀。1.把气球吹成球形（吹时不要过分用力，为下一步吹得更大留余地）；2.用沾有墨汁的毛笔在气球表面均匀地画上小圆点；3.把气球吹大至排球大小；4.观察气球上任意一个黑点与其周围其他圆点之间的距离。你能通过黑色圆点之间距离的增大找出哪个圆点位于这些圆点的中心吗？说说你的理由。活动体验没有中心的膨胀图1.1.6 气球表面上的圆点相互之间的距离在增大华东师范大学出版社第1章 宇宙的起源与演化 7天文学家哈勃哈勃（E.P.Hubble，18891953）1889年11月20日生于美国密苏里州马什菲尔德，1910年毕业于芝加哥大学天文学系，1917年在芝加哥大学获天文学博士学位。1919年10月应聘至美国威尔逊山天文台进行研究工作。此后的岁月，除“二战”期间曾一度离开参与军方的弹道学研究和领导风洞实验研究外，哈勃一直在威尔逊山天文台从事星系天文学和观测宇宙学的研究。哈勃是星系天文学的奠基人和现代观测宇宙学的主要创始人。他在天文学上的贡献很多，最重要的有四项：在1924年率先确认银河系外还有后来被称为河外星系或星系的遥远恒星系统；在1922年至1926年对星系进行了分类，建立了星系形态的哈勃序列；在1929年提出了著名的哈勃定律，从而引出了宇宙正在膨胀的观念，哈勃定律是20世纪天体物理学中的一个重大发现；从1926年到1936年，通过对星系的观测确定在不同距离上的星系分布是均匀的。哈勃是20世纪最伟大的天文学家之一。为了纪念哈勃，20世纪90年代由美国宇航局发射的空间望远镜被取名为哈勃空间望远镜。科学家小注 图1.1.7 天文学家哈勃思考与讨论1.你关注过宇宙吗？你想过天有多高、地有多大吗？你思考过“宇宙是怎样被创造出来的”这一问题吗？2.你想象中的宇宙有多大？3.你能接受宇宙正在膨胀的观念吗？4.你认为宇宙从来就是这样，还是宇宙也是在变化的？5.你认为宇宙有没有中心？地球是处在宇宙的中心吗？我心目中的宇宙华东师范大学出版社8 科 学1.宇宙中存在各种各样的天体，按照它们的体积大小和质量大小以及运动规律是否相同等条件，可以归属于、等不同层次。2.研究宇宙时，通常可把作为宇宙的基本组成部分。3.天文观测表明，宇宙在大尺度上是和的。练习华东师范大学出版社第1章 宇宙的起源与演化 92热大爆炸宇宙模型宇宙起源于热大爆炸，从大爆炸到现在已经过去了约137亿年。在这137亿年中，从无到有，先后产生了各种化学元素，出现了星系、恒星、行星；在地球这样的行星上还出现了生命和智慧生物人类。宇宙从大爆炸起就始终在膨胀，现在正在加速膨胀。宇宙的将来会怎样，目前的观测证据还不能给出非常令人信服的答案，也许你长大后会揭开宇宙未来命运的秘密。宇宙的起源思考与讨论根据宇宙正在膨胀的观测事实，你能不能推测宇宙有一个开端？说说你的理由。根据星系之间在相互远离的事实，我们可以推断宇宙正在膨胀，还可以进一步推断宇宙有一个开端。因为宇宙现在的膨胀正是过去膨胀的继续，在遥远的过去总存在这样