庆云县学案——济南版初中生物学科八年级下册
生产者在黑暗中每小时释放小时释放出32 mg的O2，则
7、在图所示的食物网中，如果每个营养级能量传递率均为20％，且下一营
）请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内，这部分能量是___________所固定的太阳能。
）能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为_________％，从第二营养级到第三营养级的转化效率为______________％。
能量流动和物质循环 能量流动和物质循环主备人参与者 新授使用时间教者 1、描述生态系统中的能量流动； 2、描述生态系统中的物质循环； 3、说出生态系统中能量的最终来源。 重点：1、概述生态系统中的能量流动； 2、描述生态系统中的物质循环。 难点：生态系统中的物质循环和能量流动 讨论、点拨 教师讲述、谈话与学生讨论相结合。 搜集相关的视频、图片、阅读材料等资料，制成演示文稿 教学过程（主要环节） 集体备课个性展示 生态系统中能量的源头是太阳能，而生态系统中的物质却是由地球提供的。地球为什么能为生物源源不断地提供各种物质呢？比如，生物在不停的呼吸过程中，每天都要消耗大量的氧，为什么我们并未感到大气中的氧不断减少呢？原来，在生物群落与无机环境之间，物质是不断地循环的。 提问：什么是生态系统的物质循环？ （回答概念）
提问：概念中的物质是指什么？ （回答：是组成生物体的基本化学元素。教师补充说明，不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质。） 提问：概念中所说的循环是什么？ （回答：是物质往返运动。） 提问：概念中所说的生态系统指的是什么？ （回答：地球上最大的生态系统——生物圈。） 学生讨论：光合作用、呼吸作用及分解作用等有关知识。 出示光合作用过程示意图投影片 提问：根据图回答，光合作用过程中碳的传递过程。 （回答：略） 出示呼吸作用过程示意图投影片 提问：根据图回答，呼吸作用过程中碳的传递过程。 （回答：略） 提问：微生物的分解作用是指什么？ （回答：略） 提问：碳在无机环境中的存在形式怎样？ （回答：略） 提问：滥伐森林对碳循环有何影响？ （回答：碳循环过程受阻，大气中碳的含量就会明显增多。） 提问：化石燃料的燃烧对碳循环又有什么影响？
第一部分 概念题示例与分析 一 思考题 1-1 下图所示的两个U 形管压差计中,同一水平面上的两点A 、B 或C 、D 的压强是否相等？ 答：在图1—1所示的倒U 形管压差计顶部划出一微小空气柱。 空气柱静止不动，说明两侧的压强相等，设为P 。 由流体静力学基本方程式： 11gh gh p p A 水空气 ρρ ++= 11gh gh p p B 空气空气ρρ++= 空气水ρρ> ∴B A p p > 即A 、B 两点压强不等。 而 1gh p p C 空气ρ+= 1gh p p D 空气ρ+= 也就是说，C p 、D p 都等于顶部的压强p 加上1h 高空气柱所引起的压强，所以C 、D 两点压强相等。 同理，左侧U 形管压差计中，B A p p ≠ 而D C p p =。 分析：等压面成立的条件—静止、等高、连通着的同一种流体。两个U 形管压差计的A 、B 两点虽然在静止流体的同一水平面上，但终因不满足连通着的同一种流体的条件而非等压。 1- 2 容器中的水静止不动。为了测量A 、B 两水平面的压差，安装一U 形管压差计。图示这种测量方法是否可行？为什么？ 答：如图1—2，取1—1/ 为等压面。 水银 图1－1 1－1附图 121
由1' 1p p =可知： )(2H R g p O H B ++ρ =gR H h g p Hg O H A ρρ+++)(2 gh p p O H A B 2ρ+= 将其代入上式，整理得 0)(2=-gR O H Hg ρρ ∵02≠-O H Hg ρρ ∴0=R R 等于零，即压差计无读数，所以图示这种测量方法不可行。 分析：为什么压差计的读数为零？难道A 、B 两个截面间没有压差存在吗？显然这不符合事实。A 、B 两个截面间确有压差存在，即h 高的水柱所引起的压强。 问题出在这种测量方法上，是由于导管内充满了被测流体的缘故。连接A 平面测压口的导管中的水在下行过程中，位能不断地转化为静压能。此时，U 型管压差计所测得的并非单独压差，而是包括位能影响在内的“虚拟压强”之差。当该导管中的水引至B 平面时，B —B ’已为等压强面，再往下便可得到无数个等压面。压差计两侧的压强相等，R 当然等于零。 这个结论很重要，在以后的讨论中常遇到。 1-3一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而成，在等长度的A 、B 、C 三段两端各安一U 形管压差计。设指示液和被测流体的密度分别为0ρ和ρ，当流体自下而上流过管路时，试问：（1）A 、B 、C 三段的流动阻力是否相同？ （2）A 、B 、C 三段的压差是否相同？ （3）3个压差计的读数A R 、B R 、C R 是否相同？试加以论证。 答：（1） 因流动阻力 2 2 u d l h f λ=，该管路A 、B 、C 3段的λ、l 、d 、u 均相同， ∴f B f A f h h h , ,,== （2）在A 、B 、C 三段的上、下游截面间列柏努利方程式： f h u p gZ u p gZ ++ + =++ 2 2 2 22 12 11 1ρ ρ 化简，得 Z g h p f ?+=?ρρ A 段： A f A h p p p ,21ρ=-=? (a) B 段： B B f B gl h p p p ρρ+=-=?,43 (b) 1’ 图1-2 1-2 附图
生态系统的功能——能量流动和物质循环 一、选择题(本大题共13小题，每小题5分，共65分) 1．从健康的角度考虑，提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入，能降低心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度考虑，对提倡素食的好处的描述不正确的是() A．提倡素食能使人类的食物链缩短 B．提倡素食能提高能量传递效率 C．提倡素食能减少生态系统中能量的散失 D．提倡素食能使人类从生产者体内获得更多的能量 2．下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是() A．兔子吃了1千克的草，则这1千克草中的能量就流入了兔子体内 B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内 C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落 D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的 3. 如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是() A．Ⅰ是初级消费者B．Ⅳ为分解者 C．E1为太阳能，E2为热能D．能量可在食物链中循环利用 4．下表选项中，甲、乙、丙三者关系能用如图表示的是() 选项表示内容甲乙丙 A 碳元素的流向消费者CO2库生产者 B 内环境成分的关系血浆淋巴组织液 C 生态系统的能量流向生产者消费者分解者 D 甲状腺激素分泌的分级调节下丘脑甲状腺垂体 (c为b和d的重合区域，e与b、d为并列关系)，下列说法错误的是()
项目能量(J) 蝗虫吃掉的植物所含能量419 蝗虫粪便含有的能量219 蝗虫呼吸消耗的能量146 用于蝗虫生长的能量54 A. B．图中的e表示植物未被利用的能量，则字母c的数值等于219 J C．图中字母b＋d＋e代表植物用于自身生长发育繁殖的能量 D．蝗虫从植物获得的能量一部分以热能的形式散失，因此能量流动是不可循环的 6．如图为某森林生态系统的部分能量流动图解(箭头表示能量流动的方向)，则下列选项中，能使该森林生态系统中物种C获得能量最多的是() A．E增多、D增多、A减少B．D减少、B减少、A减少 C．E减少、D减少、A减少D．A减少、D增多、E减少 7．(2014·抚顺市六校期中考试)有人想同时养鼠和水貂、用鼠喂水貂，再用剥去皮的水貂喂鼠，这样是否可以实现能量的循环利用() A．可以，因为这个系统会平衡 B．可以，因为用鼠喂水貂，所损失的能量可通过用水貂喂鼠收回来 C．不可以，因为食物形成过程中大部分能量都散失了 D．不可以，因为不能用食肉动物喂养食肉动物 8．如图是生态系统中碳循环示意图，“→”表示碳的流动方向。下列说法正确的是()
（18）第三节 能量流动和物质循环 1、下列关于物质循环和能量流动的关系叙述不正确的是 A ．物质为能量的载体,使能量在生物群落内部进行流动 B ．能量作为动力,使物质在生物群落与无机环境之间循环往复 C ．先进行物质循环,后发生能量流动 D ．二者相互依存,不可分割 2、根据生态学原理，要使能量流经食物链的总消耗量降到最低，人们应采取下列哪一种食物结构 A ．以淡水养殖的鱼类为主 B ．以家禽的肉类为主 C ．以谷类和植物蛋白为主 D ．以禽类的肉和蛋为主 3、在一个农田里最好使能量流向农作物，农民除草就是调整 A ．作物和杂草间的关系 B ．生态系统的物质循环 C ．生态系统的能量流动 D ．水和肥料的使用效率 4、若一个人在代谢过程中， 其全部同化量的1/2来自于植物，另1/2来自植食性动物，能量在各营养级之间的传递效率为10％，现在G kg 植物通过食物链流入人体，则人的体重能增加 多少kg A ．G/10 B ．2G/11 C ．G/55 D ．G/280 5、若牛的摄入量为100％，其中粪便量为36％，呼吸量为48％，则牛的同化量为 （ ） A ．16％ B ．52％ C ．64％ D ．84％ 6、16．下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是 A ．生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具单向性 B ．①表示流经生态系统内部的总能量 C ．一般情况下，②为①的10％～20％ D ．从能量关系看：②>③＋④ 7、右图表示某湖泊生态系统的营养结构，a —e 代表各营养级的生物，下列叙述不正确．．． 的是 A ．共有3条食物链 B ．各营养级中，能量最多的是c,生物个体数量最多的是a C ．若水体受有机磷农药轻度污染，则受害最严重的是a D ．若c 所含能量为5.8×109kJ,d 含1.3×108kJ,则a 至少约含4.5×107kJ 8、生态系统的物质循环的特点不包括下列的 A. 带有全球性 B. 物质是指组成生物体的基 本元素 C. 在群落的各营养级之间循环往复 D. 在群落与无机环境之间循环往复 9、与自然界的碳循环关系密切的两种细胞器是 A. 线粒体和染色体 B. 叶绿体和线粒体 C. 叶绿体和核糖体 D. 线粒体和内质网 10、右图是某生态系统食物网示意图，下列关于该图的叙述中，正确的是 A ．从能量流动的特点来看，E 捕食生物 B 和 C 最为经济
流体机械能转换实验 一、实验目的 熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其互相转换关系，在此基础上掌握柏努利方程。 二、实验原理 1. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。当管路条件改变时（如位置高低，管径大小），它们会自行转换。如果是粘度为零的理想流体，由于不存在机械能损失，因此在同一管路的任何二个截面上，尽管三种机械能彼此不一定相等，但这三种机械能的总和是相等的。 2. 对实际流体来说，则因为存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞而消失，即转化成了热能。而转化为热能的机械能，在管路中是不能恢复的。对实际流体来说，这部分机械能相当于是被损失掉了，亦即两个截面上的机械能的总和是不相等的，两者的差额就是流体在这两个截面之间因摩擦和碰撞转换成为热的机械能。因此在进行机械能衡算时，就必须将这部分消失的机械能加到下游截面上，其和才等于流体在上游截面上的机械能总和。 3. 上述几种机械能都可以用测压管中的一段液体柱的高度来表示。在流体力学中，把表示各种机械能的流体柱高度称之为“压头”。表示位能的，称为位压头；表示动能的，称为动压头（或速度头）；表示压力的，称为静压头；已消失的机械能，称为损失压头（或摩擦压头）。这里所谓的“压头”系指单位重量的流体所具有的能量。 4. 当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起）即为静压头，它反映测压点处液体的压强大小。测压孔处液体的位压头则由测压孔的几何高度决定。 5. 当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。这时测压管内液位总高度则为静压头与动压头之和，我们称之为“总压头”。
第二节生态系统中的能量流动和物质循环 我们每天要吃各种食物是为了获得营养物质和能量。今天我们一起来了解生态系统中的特质如何循环，能量怎样流动。 在这一节中大家需要掌握以下几点: 学习目标： 1、描述生态系统中的能量流动； 2、描述生态系统中的物质循环； 3、说出生态系统中能量的最终来源。 学习重点： 1、生态系统中能量流动的过程及特点 2、碳循环 自学导航： 快速阅读课本P107-110，做到做到心中有数，并划记重点和有疑惑的点。 一、生态系统中能量流动 查阅资料，独立完成1-4，同座位间也可交流。 生态学上把食物链中的各个营养层次称为，在食物链中，是第一营养级，第二营养级，是第三营养级。 1、每天人们不论工作、学习还是生活都需要许多能量，其他生物也一样，这些能量最根本的来源是 2、它首先进入物体内？ 3、是不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动？那么生态系统中流动的总能量是 4、它是通过方式进入植物体内的？ 合作学习：小组间学习 5、读图19-7，讨论能量被固定在绿色植物体内后如何继续流动？ 从以下几个方面思考： 1）能量流动的渠道是 2）能量由生物流向生物 3）在流动过程中能量是否有流失？ 合作学习：读图19-7 能量从一种生物的流向另一种生物时，是不是100%传递？若不是，损失的能量到哪去了？从以下几个方面考虑： 1）植物体内的能量主要进行了生理活动？ 2）若动物取食植物，能量将如何变化 3）动植物遗体中存留的能量最终怎样变化 合作交流：（3min) 1、用自己的话描述能量流动过程中损失的能量的去处。 2、根据以上所学，试着用能量金字塔表示能量的流动。 通过分析，能量由被取食者流向取食者，能不能倒过来，由取食者流向被取食者呢？为什么？ 总结能量流动的特点是： 1、 2、 表达交流： 1、为什么肉类食品的价格总比蔬菜价格高？ 2、假设你流落到一个不毛的荒岛上，只有少量的玉米和鸡可以食用，那么是你自己活得最长的办法是什么？ 在能量流动的过程中也必然伴随着物质循环，自然界中许多物质如N、P、S、C等元素都可循环，我们要详细了解C循环。 二、生态系统中的物质循环 阅读课本P109内容，结合图19-8,自主完成 1、观察图19-8，在图中方框内填写相应的物质名称，并描述碳在该生态系统中是如何循环的。根据刚才的讨论，完成以下内容： 2、碳在自然界以什么形式存在？ ①无机环境中的碳 ②生物群落中的碳 2、碳是如何分别进出生产者、消费者、分解者各个环节的 ①碳是通过由无机环境进入生产者 ②碳是行为由生产者进入消费者 ③碳是通过由生产者、消费者进入分解者
实验一流体流动阻力的测定 一、实验目的 1．了解流体流过直管或管件阻力的测定方法。 2．掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系的变化规律。 3．熟悉液柱压差计和转子流量计的使用方法。 4．测定流体流过阀门、变径管件（突然扩大、突然缩小）的局部阻力系数ξ。 二、实验内容 1．测定流体流经直管（不锈钢管、镀锌管）时摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系。2．测定全开截止阀、突然扩大及突然缩小的阻力系数ξ。 三、基本原理 流体在管路中流动时,由于粘性剪应力和涡流的存在,不可避免地引起流体压力的损失。流体在流动时所产生的阻力有直管摩擦阻力(又称沿程阻力)和管件的局部阻力。这两种阻力，一般都是用流体的压头损失h f或压强降?P f表示。 1.直管阻力 直管摩擦阻力h f与摩擦系数λ之间关系(范宁公式)如下: h f=λ·l d · u2 2 (1—1) 式中h f——直管阻力损失, J/kg； l——直管长度, m； d——直管内径, m； u——流体平均速度, m/s； λ——摩擦系数，无因次。 其中摩擦系数λ是雷诺数Re和管壁相对粗糙度ε/d的函数，即λ=f(Re,ε/d)。对一定相对粗糙度而言，λ=f(Re)；λ随ε/d和Re的变化规律与流体流动的类型有关。层流时，λ仅随Re变化，即λ=f(Re)；湍流时，λ既随Re变化又随相对粗糙度ε/d改变，即λ=f(Re,ε/d)。 据柏努利方程式可知阻力损失hf的计算如下： h f=(Z1-Z2)g+ ρ2 1p p- + 2 2 2 2 1u u- (1—2) 当流体在等直径的水平管中流动时，产生的摩擦阻力可由式(1—2)化简而得：
h f =p p 12 -ρ=?p ρ=ρf p ? (1—3) 式中 ρ——流体的平均密度， kg/m 3； p 1——上游测压截面的压强, Pa ； p 2——下游测压截面的压强, Pa ； ?p ——两测压点之间的压强差， Pa ； ?p f ——单位体积的流体所损失的机械能， Pa 。 其中压强差?p 的大小采用液柱压差计来测量，即在实验设备上于待测直管的两端或管件两侧各安装一个测压孔，并使之与压差计相连，便可测出相应压差?p 的大小。本实验的工作介质为水，在一定的管路中流体流动阻力的大小与流体流速密切相关。流速大，产生的阻力大，相应的压差大；流速小，阻力损失小，对应的压差也小。为扩大测量范围，提高测量的准确度，小流量下用水—空气∏型压差计；大流量下用水—水银U 型压差计。据流体静力学原理，对水—空气∏型压差计，压差?p 为 ?p=(ρ-ρ空气)g ?R ≈ρg ?R (1—4) 式中 ?R ——压差计的读数， mH 2O ； g ——重力加速度， m/s 2； ρ空气——空气在操作条件下的密度， Kg/m 3。 对于水—水银U 型压差计，有 ?p=(ρHg —ρ)g ?R (1—5) 式中 ρHg ——水银的密度， kg/m 3。 其余符号的意义同式(1—4)。 整理(1—1)和(1—3)两式得： λ=ρ ρp u d ???22 (1—6) 而 Re=du ρμ (1—7) 式中 μ——流体的平均粘度， Pa ·s 。 在实验设备中，管长l 与管内径d 已固定，用水进行实验，若水温不变，则ρ与μ也是定值。所以该实验即为测定直管段的流动阻力引起压强降?P 与流速的关系。流量V h 的测定用转子流量计，据管内径的大小可算出流速u 的值。调节一系列的流量就可测定和计算一系列的λ与Re 值，在双对数坐标中绘出—Re 关系曲线。 2．局部阻力 局 化，流体受到干扰和冲击，涡流现象加剧而造成的。局部阻力通常有两种表示方法，即当
. 课后限时练(三十三)生态系统的功能——能量流动和物质循环 一、选择题(本大题共13小题，每小题5分，共65分) 1．从健康的角度考虑，提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入，能降低心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度考虑，对提倡素食的好处的描述不正确的是() A．提倡素食能使人类的食物链缩短 B．提倡素食能提高能量传递效率 C．提倡素食能减少生态系统中能量的散失 D．提倡素食能使人类从生产者体内获得更多的能量 解析本题考查生态系统的能量流动，意在考查考生的理解能力。提倡素食即人直接以植物性食物为食，从生产者到人类只有两个营养级，因此，缩短了食物链，可以使人类从生产者体内获得更多的能量，减少能量的散失，但不能提高能量传递效率。答案B 2．下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是() A．兔子吃了1千克的草，则这1千克草中的能量就流入了兔子体内 B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内 C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落 D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的 解析兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化，一部分残留在粪便中，故A项错误；能量传递效率中的10%～20%指的是营养级与营养级之间的传递效率，并非个体与个体之间的，故B项错误；生产者通过光合作用合成有机物来固定太阳能，而太阳能来自无机环境，故C项正确；生态系统中的能量是单向流动的，最终都会以热能的形式散失，故D项错误。答案C 3. 如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E、E代21表能量的形式。下列叙述正确的是() A．Ⅰ是初级消费者 B．Ⅳ为分解者 C．E为太阳能，E为热能 D．能量可在食物链中循环利用21.. .
生态系统中的物质循环和能量流动 教学目标 知识目标 1、使学生初步认识生态系统中的能量流动、物质循环对生物界的重要性。 2、使学生了解生态系统的能量流动与物质循环的特点。 3、使学生理解掌握能量流动和物质循环过程，以及它们在生态系统中的重要意义。 能力目标 1、通过分析总结，培养学生运用科学知识分析和解决实际问题等的思维能力，从而培养理论联系实际的能力。 2、通过图片等的观察，培养提高学生的识图能力、观察和分析能力。 3、通过生动有趣的例子激发学生讨论、交流的欲望，培养学生语言表达能力、小组合作能力。 情感态度与价值观目标 通过本节课的学习，使学生正确认识我们作为生态系统中的一员在物质循环和能量流动中的作用，增强学生的环境意识和资源意识，使学生更加热爱大自然和保护大自然。 教学重、难点 教学重点 1、生态系统的能量流动过程及特点。 2、碳循环过程。 教学难点 1、生态系统能量流动的特点分析。 2、生态系统能量流动与物质循环的关系。 学情分析 本节课应以学生感兴趣的问题入手，激发学生的探究欲望，然后采用自读，小组讨论、图例展示、分析计算、实例介绍等方式，从学生的生活实际到生物学科知识，再运用生物学科知识去指导学生的生活，符合学生的认知规律，而且有利于培养学生的逻辑思维、辨证思维和发散思维。以小组合作的方式进行学习，使学生相互交流总结，取长补短，以获取新的知识体系；突出体现新课标“运用科学知识解决实际问题”和“探究性学习”的理念。 教学流程】 一、导入 师：请大家欣赏一段动画！并讨论后面的问题。（大屏幕出示这样的情境动画） 鲁宾逊流落到一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物，随身尚存的食物只有一只母鸡、１５kg玉米。然后出示问题：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？试说明理由。下面有两项选择： 1、先吃鸡，再吃玉米。 2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
第二章第三节能量流动和物质循环 教案设计 【教材分析】 本节课教学内容是济南版八年级下册第六单元第二章的第三节课，是在前面我们学习了生态系统的组成以及食物链和食物网的知识基础上来进行的，因为在食物链和食物网的形成过程中，其中就伴随着能量的流动和物质的循环过程．由于有了前面的知识基础，为本节课的内容作了很好的铺垫，但本节课的知识内容比较抽象，所以在学习过程中还会有一些难度．在教学过程中，需要通过图片、PPT课件等的互相配合使用，使本节课的教学变得更加容易理解、易于接受、准确的掌握． 【学情分析】 本节课的教学内容安排在八年级完成，从学生方面来讲，由于经过了初中一年多的学习，同学们已经适应了初中阶段的生活环境；了解了生物学科的特点；适应了学科教师的授课方法，并且也形成了自己的有特点的学习方法．也从小学生的学习思维模式逐步转化成了初中生的学习思想和理念．所以，对于本节课的学习虽然会有一些抽象，但同学们一定会通过自己的努力、老师的引导，很好地完成本节课的学习． 【教学目标】 知识目标 1.掌握物质循环的概念以及碳循环的过程．（重点） 2.理解能量流动和物质循环的联系和区别．（难点） 过程与方法 通过了解生态系统的能量流动和物质循环，渗透生态系统是一个整体的观点． 情感、态度与价值观 认识人类的各种活动必须遵循生态系统的客观规律． 【重点和难点】 重点：生态系统能量流动的过程和特点． 难点：生态系统的能量流动具有单向性和逐级递减的原因． 【课前准备】 学生：复习巩固上节课的食物链和食物网的知识．
教师：多媒体课件、图片、文本． 【学法指导】 （1）学生课前预习． （2）课堂交流：师生交流，学生学会在教师引导下归纳总结知识点． （3）小组合作：上课之前学生按事先分组，进行合作交流活动． （4）小组交流：学生在交流中学会分析选择，培养综合能力． 【课时安排】1课时 【教学过程】 一、复习巩固：幻灯片展示巩固练习题． 设计意图：复习旧知，强化知识，为新知铺垫． 二、导入新课：首先请大家做一个快乐竞猜游戏． 假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，随身尚存的只有少量的玉米和一只母鸡，那里除了能饮用的水外，几乎没有任何食物。以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：生存策略1：先吃鸡，然后吃玉米． 生存策略2：先吃玉米，用部分玉米喂鸡，吃鸡下的蛋，最后吃鸡． 学生：每组学生各选一名代表，做出选择．（绝大部分学生选择的是2） 教师：真理往往掌握在少数人手里．我们共同来看看鲁滨逊的选择是——先吃鸡，后吃玉米． 母鸡提出抗议：
伯努利方程仪 实 验 指 导 书 深圳大学土木工程学院 2011.05
伯努利方程仪（LBN-19） 实验指导书 一、实验目的 1、观察流体流经能量方程试验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，加深对能量方程的理解。 2、掌握一种测量流体流速的方法。 3、验证静压原理。 二、实验装置 实验装置如下图所示，在实验桌上方放有稳压水箱、实验管路、毕托管、测压管、压差板、控制阀门和计量水箱。实验桌的侧下方则放置有供水箱及水泵。 测压板三、实验原理 不停运动着的一切物质，所具有的能量也在不停转化。在转化过程中，能量只能从一种形式转化为另一种形式，即遵守能量守恒定律。流体和其他物质一样，也具有动能和势能两种机械能，流体的动能与势能之间，机械能与其它形式的能量之间，也可互相转化，其转化关系，同样遵守能量转换守恒定律。 当理想不可压缩流体在重力场中沿管线作定常流动时，流体的流动遵循伯努力里能量方程。即 常数 =2 u 2g +γp + Z 式中：z —位置水头
压力水头 速度水头p γ 2g u 2 实际流体都是有粘性的，因此在流动过程中由于磨擦而造成能量损失。此时的能量方程变为： 其中能量损失hw 是由沿程磨擦损失hf 和局部能量损失hj 两部分组成。 本实验就是通过观察和测量对流体在静止与流动时上述的能量转化与守恒定律的验证。 四、实验操作 1、验证静压原理：启动水泵，等水罐满管道后，关闭两端阀门，这时观察能量方程实验管上各个测压管的液柱高度相同，因管内的水不流动没有流动损失，因此静止不可压缩均布重力流体中，任意点单位重量的位势能和压力势能之和保持不变，测点的高度和测点的前后位置无关。 2、测速：能量方程实验管上的每一组测压管都相当于一个皮托管，可测得管内任意一点的流体点速度，本实验台已将测压管开口位置设在能量方程实验管的轴心，故所测得动压为轴心处的，即最大速度。 根据以上公式计算某一工况各测点处的轴心速度和平均流速添入表格，可验证出连续性方程。对于不可压缩流体稳定的流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。 3、观察和计算流体、流径，能量方程实验管对能量损失的情况：在能量方程实验管上布置四组测压管，每组能测出全压和静压，全开阀门，观察总压沿着水流方向的下降情况，说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时计量不同阀门开度下
重点知识： 化学变化与物理变化； 碳循环和氧循环； 物质的转化； 核裂变和聚变。 学生注意点： 化学变化和物理变化的区别； 碳、氧循环的联系； 核电站是用什么原理工作的。 化学变化与物理变化 未生成新物质的变化称为物理变化，生成新物质的变化称为化学变化。不需要发生化学变化就能反应出来的性质称为物理性质（水的三态），在发生化学变化时就能表现出来的性质称为化学性质（物质的燃烧，铁的生锈）。温度、压力等一些外在因素能影响物质的性质（溶解度，物质的沸点）。 元素循环和物质转化 氧化物由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素. 氧化反应：物质与氧气结合的化学反应；该物质化合价升高。还原反应：物质失去氧的化学反应；该物质化合价降低。氧气具有氧化性，氢气和一氧化碳具有还原性。 金属获得氧的过程被称为金属的氧化，金属氧化物失去氧的过程被称为金属氧化物的还原。 氧化的例子：物质燃烧、缓慢生锈等；钝化也属于氧化。 还原的例子： CuO+H 2H 2O+Cu CuO+CO CO 2+Cu 2CuO+C CO 2↑+2Cu CuO+Mg MgO+Cu C 2H 5OH+CuO （灼热）=C 2H 4O+H 2O+Cu （一）、六种相互转化关系 1、金属+O 2→碱性氧化物（化合反应） 如：2Mg+O 22MgO 2Cu+ O 22CuO 2、碱性氧化物+ H 2O →碱（化合反应） *只有四种可溶性碱KOH,NaOH,Ca(OH)2,Ba(OH)2对应的碱性氧化物K 2O,Na 2O,CaO,BaO 可直接与水化合生成相应碱，其余不能 如：Na 2 O+H 2O==2NaOH CaO+H 2O==Ca(OH)2 故：上述四种氧化物溶于水时得到的都是相应碱的溶液，除Ca(OH)2是微溶碱外，其余都易溶。 3、碱→碱性氧化物+水（分解反应） a 、不溶性碱．．．． 受热才能发生分解反应 b 、反应前后元素的化合价不变（特别注意金属元素的化合价） 如：2Fe(OH)3Fe 2O 3+ H 2O Cu(OH)22CuO+H 2O 4、非金属+O 2→酸性氧化物（化合反应） 如：C+ O 2 CO 2 S+O 2SO 2 5、酸性氧化物+H 2O →酸（含氧酸）（化合反应） 能量、元素循环和物质循环的复习
《第三节能量流动和物质循环》教案 教学目标: (一)知识目标 1、分析生态系统中的能量流动和物质循环。 2、说出生态系统中的碳循环。 （二）能力目标 1、通过分析总结，培养学生运用科学知识分析和解决实际问题等的思维能力，从而培养理论联系实际的能力。 2、通过图片等的观察，培养提高学生的识图能力、观察和分析能力。 3、通过生动有趣的例子激发学生讨论、交流的欲望，培养学生语言表达能力、小组合作能力。 (三)情感态度与价值观目标 通过本节课的学习，使学生正确认识我们作为生态系统中的一员在物质循环和能量流动中的作用，增强学生的环境意识和资源意识，使学生更加热爱大自然和保护大自然。 教学重难点： 1、生态系统的能量流动过程及特点。 2、碳循环过程。 教学流程： 一、导入 师：请大家欣赏一段动画！并讨论后面的问题。（大屏幕出示这样的情境动画） 鲁宾逊流落到一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物，随身尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。然后出示问题：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？试说明理由。下面有两项选择： 1、先吃鸡，再吃玉米。 2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 学生讨论。 师：大家都很聪明，都选择第二个答案，理由也比较充分，因为第二种吃法可以给他提供更多的能量，使他能维持更长的时间来等待救援。一切生命活动都伴随着能量的变化，没有能
量的供给也就没有生命和生态系统。能量的流入、传递、转化和散失的过程就是能量流动，在能量流动的过程中伴随着物质循环。那么，生态系统中的能量是怎样流动的？物质是怎样循环的呢？这就是我们今天要研究的主要问题。 设计思想从学生喜欢的动画入手，给学生以生动形象的感性认识，引导学生思考，再加上教师语言的小结，直接切入本课主题，贴近学生生活，激发学生兴趣，调动学生学习的积极性，吸引学生注意，将枯燥的问题形象化、生动化和趣味化。 二、新课教学 活动一：生态系统的能量流动 1、学生阅读课文，思考问题： 生态系统能量的源头是什么？怎样流入生态系统的？能量流动的渠道是什么？能量是怎样流动的？ 2、播放课件：生态系统中能量流动的示意图。 3、学生回答：生态系统中能量的源头是太阳能。 4、引导启发：不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动，只有被生产者固定的太阳能才能流动。 5、师生谈话：生产者是如何固定太阳能的呢？是生产者（绿色植物）通过光合作用，把太阳能固定在有机物中的。那么能量又是怎样流动的呢?是通过食物链和食物网进行流动的。我们把食物链和食物网中的各个营养层次称为营养级。那么能量是怎样逐级流动的呢？第一级是绿色植物，第二级是以植物为食的动物，第三级是以植食性动物为食的肉食动物。以此类推。 6、分组讨论：能量在流动过程中将发生怎样的变化呢？你能发现什么规律么？ 7、播放课件：生态系统能量流向示意图。 （推荐一个同学归纳其中心内容，其他同学补充，老师点拨指导。） 8、师生交流：在能量流动的过程中，绿色植物固定的太阳能有三个去处：一部分被自身的生命活动消耗了，即通过细胞呼吸释放和生命活动利用了；储存在体内的能量一部分流入下一营养级；没被利用的枯枝落叶和下一营养级摄食未消化而排出的粪便中的这一部分被分解者释放出来。因此，可以看出，能量在流动的过程中是逐级递减的。 设计思想本部分内容是本节课的教学重点也是难点。本部分的教学策略是先设计问题情境，让学生带着问题阅读教材，然后播放教师自己制作的直观性较强的“能量流动图解”使学生对“能量流动”从感性认识上升到理性认识，再通过学生小组讨论与教师引导启发相结合、
伯努利方程实验 一、实验目的： 1.通过实验，加深对伯努利方程式及能量之间转换的了解。 2.观察水流沿程的能量变化，并了解其几何意义。 3.了解压头损失大小的影响因素。 二、实验原理： 在流体流动过程中，用带小孔的测压管测量管路中流体流动过程中各点的能量变化。当测压管的小孔正对着流体的流动方向时，此时测得的是管路中各点的 动压头和静压头的总和，即 以单位质量流体为衡算基来研究流体流动的能量守恒与转化规律。对于不可压缩流体，在导管内作稳态流动时，则对确定的系统即可列出机械能衡算方程： ∑+++=+++f e h p gZ p u Z ρ ωρ22 2212112u 2g 当测压管的小孔垂直于流体的流动方向时，此时测得的是管路中各点的静压 头的值，即 。 将在同一流量下测得的hA 、hB 值描在 坐标上，可以直观看出流速与管径的关系。 比较不同流量下的hA 值，可以直观看出沿程的能量损失，以及总能量损失与流量、流速的关系。通过hB 的关系曲线，可以得出在突然扩大、突然缩小处动能与静压能的转换。 三．实验装置
四．实验步骤 1.将低位槽灌有一定数量的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀，打开回水阀和循环水阀而后启动离心泵。 2.逐步开大离心泵出口上水阀当高位槽溢流管有液体溢流后，利用流量调节阀出水的流量。 3.流体稳定后读取并记录各点数据。 4.关小流量调节阀重复步骤。 5.分析讨论流体流过不同位置处的能量转换关系并得出结果。 6.关闭离心泵，实验结束。 五．实验注意事项： 1.测记压头读数时，必须保持水位恒定。 2.注意测压管内无气泡时，方可开始读数。 3.测压管液面有波动时，读数取平均值为宜。 4.阀门开关要缓慢，否则影响实验结果。 六．数据处理
能量转换演示实验 —、实验设备的特点 1．实验装置体积小，重量轻，使用方便，移动方便。 2．实验测试导管、测压管均用玻璃制成便于观测。 3．所有设备采用了耐腐蚀材料制成管中不会生锈。 二、实验装置的基本情况（流程图见图一） 不锈钢离心泵 SZ-037 型 低位槽 490×400×500 材料 不锈钢 高位槽 295×195×380 材料 有机玻璃 实验测试导管的结构尺寸见图二中标绘 三、实验的操作方法： 1. 将低位槽灌有一定数量的蒸馏水，关闭离心泵出口调节阀门及实验测试导管出口调节阀门而后启动离心泵。 2. 逐步开大离心泵出口调节阀当高位槽溢流管有液体溢流后，调节导管出口调节阀为全开位置。 3. 流体稳定后读取A 、B 、C 、D 截面静压头和冲压头并记录数据。 4. 关小导管出口调节阀重复步骤。 5. 分析讨论流体流过不同位置处的能量转换关系并得出结果。 6. 关闭离心泵，实验结束。 四、使用设备时应注意的事项： 1．不要将离心泵出口调节阀开得过大以免使水流冲击到高位槽外面，同时导致高位槽液面不稳定。 2．当导管出口调节阀开大应检查一下高位槽内的水面是否稳定，当水面下降时应适当开大泵出口调节阀。 3．导管出口调节阀须缓慢地关小以免造成流量突然下降测压管中的水溢出管外。 4．注意排除实验导管内的空气泡。 5．离心泵不要空转和出口阀门全关的条件下工作。 截面中心线为零基准面（即标尺为-305毫米）Z D =0。 A 截面和D 截面的距离为95mm 。A 、B 、C 截面Z A =Z B =Z C =95（即标尺为-210毫米） 由以上实验数据可以分析到 1． 冲压头的分析，冲压头为静压头与动压头之和。从实验观测到在A 、B 截面上的冲压头依次下降，这符合下式所示的从截面1流至截面2的柏努利方程。 21,212 22)2()2(1 --+=+f H g u g p g u g p ρρ
一、生态系统的能量流动 生态系统能量流动示意图 1．补充图中标号代表的内容 甲：生产者，乙：初级消费者，丙：次级消费者，丁：呼吸作用，戊：分解者。 2．生态系统所需能量的最终来源：太阳能。 3．据图补充食物链中甲营养级能量的去向 (1)通过自身呼吸作用以热能的形式散失。 (2)被下一营养级同化。 (3)残枝败叶、遗体残骸等被分解者分解。 (4)未被利用。 4．特点：单向流动和逐级递减。 5．能量传递效率 相邻两个营养级的传递效率＝下一营养级同化量上一营养级同化量 ×100%。一般能量传递效率为10%～20%。 6．研究意义 (1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 (2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 解惑 相邻两营养级之间能量传递效率只有10%～20%，因此食物链中营养级一般不超过4～5个。 消费者摄入的能量、同化的能量、输入的能量与粪便中的能量有什么关系？ 提示：同化的能量＝输入的能量＝摄入的能量－粪便中的能量。 二、生态系统的物质循环 1．物质循环 (1)概念：组成生物体的各种元素在生物群落与无机环境间不断地循环的过程。 (2)特点：全球性、反复利用、循环流动。 (3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。 (4)意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。 2．碳循环 (1)碳在无机环境中的存在形式：CO 2和碳酸盐。 (2)碳在无机环境与生物群落之间的循环形式：CO 2(主要)。 (3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过动植物的细胞呼吸和微生物的分解作用实现的。 3．温室效应 (1)形成原因：大量化学燃料的燃烧，大气中的CO 2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。 (2)影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 1．从生态学角度分析，生态系统中流动的能量最初来源于( ) A ．光合作用 B ．高能化学键
第四章生态系统的稳态 第二节生态系统的稳态-----能量流动和物质循环 【学习目标】 1.分析生态系统能量流动的过程和特点。 2.概述研究能量流动的实践意义。 3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况 4.分析生态系统的物质循环的过程与特点。 5.概述研究物质循环的意义。 6.理解物质循环和能量流动的关系。 【学习过程】 活动主题一、能量流动的过程 【识记】 1、能量流动的概念 生态系统中能量的、、和的过程，称为生态系统的能量流动。研究生态系统中能量的流动一般在水平上。 2、生态系统所需的能量来自于________________________ 能量的来源：绿色植物通过作用将_ 能转化为能，使太阳能输入到生态系统中。 能量的输入：生产者所固定的的总量，就是这个生态系统所获得的能量。 能量的传递：生态系统中能量的传递是沿_ 渠道进行的。 一个营养级的生物所获得的能量，（1）一部分通过_____ 作用以_____ 形式散失了，一方面用于自身的、和等生命活动；（2）一部分被____ 摄入；（3）一部分则被分解利用。 【理解】 1、植物通过光合作用制造的有机物中储存的能量是从哪里来的？ 2、一片农田中，在农作物的生长期内是否能将照射到这片农田上的所有光能全部储存？ 3、观察生态系统能量流动示意图思考：每一个营养级获得的能量有哪几条去路？ 【拓展】 据图分析(1)摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量 ＝。 (2)在各营养级中，能量的三个去路： ①；②； ③。 活动主题二、能量流动的特点 【识记】
1、生态系统中能量流动的特点是 ， 。 能量在相邻的两个营养级间的传递效率大约是 。 2、能量金字塔 能量金字塔的含义是：在一个生态系统中，营养级越多，在 就越多。 生态系统中，食物链一般不超过 个营养级。 【理解】 1、 观察能量流动示意图，思考：为什么箭头由粗变细，方框的面积由大变小？ 2、 能量逐级递减的原因有哪些？ 3、 观察能量金字塔中各营养级生物数量的多少 【拓展】 1、写出能量传递效率的计算公式 相邻两个营养级的传递效率＝_______________________×100%。 2、数量金字塔可出现倒置现象，如树林中，树、昆虫和食虫鸟三者形成的数量金字塔可出现倒置现象。 活动主题三、研究能量流动的实践意义 【识记】 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们 人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 可以帮助人们合理的调整 ，使能量持续高效的流向 。 活动单元四、生态系统的物质循环 【识记】 概念(1)物质：组成生物体的 ，如C 、H 、O 、N 、P 、S 等。 (2)循环范围： 和 之间。 (3)循环特点： ○ 1全球性：物质循环的范围是_____，因此把生态系统物质循环又叫生物地球化学循环。 ○ 2反复利用，循环流动：物质循环可以在______与______之间反复利用、循环流动 【理解】 下图是生态系统的碳循环示意图。先填写示意图，再回 答有关问题
高二必修3 6.3能量流动和物质循环教案1(课时1) 一、教材分析 本小节内容包括生态系统中能量流动的过程，能量流动的特点和研究能量流动的意义三部分。 关于能量流动的过程，教材以“光合作用”知识为基础，指出生态系统中能量流动的概念，清楚地讲述了生态系统中用于能量流动的“能量”来源。接着以图示的形式说明各营养级中能量的来源和去路；关于能量流动的特点，教材从历史唯物主义的观点出发，例举了美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动定量分析图例，引导学生用数据来分析能量的流动情况，并归纳总结出能量流动的两个特点。同时也让学生明白人类研究能量流动的目的，从而引出研究能量流动的实践意义，并结合“桑基鱼塘”等实例加以阐述。 二、学情分析 学生经过一个多学期的生物学知识的学习，已具有一定的运算能力，思维迁移能力，观察能力和识图能力，但在本小节内容学习中，往往把分析和计算结合在一起，如关于能量传递效率的计算中，关于“最多”“最少”“至多”“至少”的理解，教师要安排相应例题帮助学生掌握。 三、教学目标 1．知识目标 ①能量流动的过程和特点。 ②研究能量流动的意义。 2．能力目标 ①通过分析生态系统中能量的输入和散失，即光合作用和呼吸作用与营养级之间的能量变化关系，发展学生的思维迁移能力。 ②学会分析，推算生态系统的能量传递效率，并学会应用“传递效率”解决相关问题，进而培养学生的运算能力和思维能力。 3．情感目标 ①通过分析生态系统能量流动的特点，培养学生用“普遍联系”的观点来分析事物。 ②站在生态道德角度，理解一些生态学观点，使学生懂得对资源的利用应遵循生态学原理和可持续发展的原则，为形成科学的世界观做准备。 四、重点与难点 1．重点：能量流动的过程和特点。