自然科学基础作业[1]

自然科学基础作业

引言不断创新的自然科学

(1) 试述你所知道的科学家的名字和工作(不少于3位)。

答：哥白尼是一位波兰天文学家，在1543年出版了著作—《天体运行》，这本著作事他科学思考、实际观测和数学计算的杰作，使对神学和宗教迷信的第一次庄严挑战，是近代自然科学诞生的先声。

达尔文是一位英国科学家，于1859年出版了《物种起源》一书，建立了进化论，书中不但提出了生物的“自然选择学说”，而且彻底粉碎了物种不变论和上帝创造万物论。

牛顿是一位英国科学家，在1687年出版的划时代的伟大著作—《自然哲学的数学原理》一书，及他所建立的力学理论是人类认识自然历史上第一次理论大综合，为天文学、力学、机械工程学、建筑学等工程技术的发展奠定了基础。

(2)从元素周期表可知道哪些信息

答：元素周期表是元素周期律的具体表现，它的直行叫做族，共有16族，主族为A，副族为B；横列叫做周期，目前有7个周期；行与列的交界处叫做位。在位（也叫格）中列出了一种元素的主要信息：原子序数，元素符号，元素名称，外围电子的构型，原子量（相对原子质量）；同时也提示该元素所在的族和周期。

第一章物体的运动和力

(3)什么是参考系什么是质点

参考系，又称参照物，物理学名词，指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。根据牛顿力学定律在参考系中是否成立这一点，可把参考系分为惯性系和非惯性系两类。

质点就是有质量但不存在体积与形状的点。通常情况下如果物体大小相对研究对象较小或影响不大，可以把物体看做质点。

（4）什么是速度什么是速率

①位移和时间的比值，叫做匀速直线运动的速度。速度在数值上等于单位时间内的位移大小。速度是矢量，其方向就是物体位移的方向。②在某些情况下，只需要考虑运动的快慢，就用物体在单位时间(例如 1 s)内通过的路程来表示，并把这个物理量叫做速率。它是一个表示物体运动快慢程度的标量。

（5）什么叫力的三要素怎样对力进行图示

是力对物体的作用效果取决于力的大小、方向与作用点，此性质称为力的三要素。根据力的三要素，我们可以用作图的方法把“力”形象地表示出来，这叫做力的图示。具体的作法是：从力的作用点起，沿力的方向画一条线段，在线段的末端标上箭头。线段的长度表示力的大小，箭头的方向表示力的方向，线段的起点是力的作用点。

（6）什么叫牛顿第一定律什么叫惯性

①牛顿第一定律：切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

②惯性：物体这种保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。.牛顿第一定律又叫惯性定律。

（7）质量和重量有什么联系和区别

通过牛顿第二定律，一个物体的质量m和它的重量G建立起G=mg的密切联系。由于在地球上同一地点所有物体的重力加速度g的值都相同，故不同的物体的重量与它们的质量成正比，因而可以通过比较物体的重量来比较它们的质量。

等臂天平利用等臂杠杆原理，从标在砝码上的质量数，直接读出被称物体的质量数。用天平不能直接测出物体的重量，因为物理学中，重量的含义是力，是物体所受重力的大小，是矢量。然而在市场商务活动及化学或生物的科学实验中，使用重量一词明显是指质量，因为此时涉及的是物品，而不是重力。

第二章分子运动和物态变化

（8）分子动理论的三个要点

分子动理论的三个要点：（1）物质是由大量分子组成的。分子能保持物质原来的性质，分子体积小个数多。（2）分子在永不停息的做无规则的运动。某种物质逐渐进入另一种物质中的现象叫扩散现象。（3）分子间存在着相互作用的引力和斥力。分子间存在着这样的相互作用使分子间存在分子势能。

（9）能量的转化与守恒定律能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律。

（10）热力学第一定律热力学第二定律

热力学第一定律是对能量守恒和转换定律的一种表述方式。热力系内物质的能量可以传递，其形式可以转换，在转换和传递过程中各种形式能源的总量保持不变。

热力学第二定律，热力学基本定律之一，内容为不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。

第三章声和光

（1）光从空气射入一种玻璃，当入射角是60°时折射角正好是30°，求这种玻璃的折射率。

折射率是=sinr/sinβ=sin60°/sin30°=r是入射角β是折射角

（2）声音的三要素是什么为何二胡和小提琴的音色不同

声音的三要素：音量、音调、音色。音量，即声音的大小程度。音的强弱是由发音时发音体振动幅度（简称振幅）的大小决定的，两者成正比关系，振幅越大则音越"强"，反之则越"弱"。音调，即声音的高低程度，音的高低是由发音时发音体振动频率的快慢决定的，振动频率：一秒钟振动次数。越快音调越高，越慢音调越低。音色，音色指声音的感觉特性。不同的发声体由于材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，这样我们就可以通过音色的不同去分辨不同的发声体音色是声音的特色，根据不同的音色，即使。在同一音量音调，也能区分出是不同乐器或不同人发出的。二胡和小提琴的材料结构不同，所以音色不同。（3）照度和亮度的概念有何不同照度，对于被照面而言，常用落在其单位面积上的光通量多少来衡量它被照射的程度，这就是常用的照度，它表示被照面上的光通量密度。亮度是指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。

第四章电和磁

（4）试画出一对等量异种电荷的电场线示意图。这些线代表着场里的正电荷的运动方向吗

电场线是为电场想象化而假想的线。可以看出，电场线总是从正电荷出发，指向负电荷，而

且离电荷越近的地方，也就是电场线越强的地方，电场线越密。

（5）并联电路的特征是什么

1、各用电器并列接收电路，电流不止一条路径。

2、干路开关控制整个电路；之路开关控制其所在支路上的用电器。

3、一条支路断路，不影响其他支路。

4、一条支路被短路，整个电路都被短路。

（6）安培怎样在微观上把电现象和磁现象联系起来力根据电磁感应原理，电流的周围可以形成磁场。物体里，电子绕原子核运动可形成电流，这样就可以产生磁场，但是在对外不显磁性的物体中电子的运动取向几率是相等的，电子产生的磁场就彼此抵消了；在磁体中，电子的运动取向是一致，电子产生的磁场不断累加，所以就显磁性。物体被磁化，就是在一个强大的外磁场的作用下，强制使物体中的电子运动取向一致，对外显磁性。

（7）模拟信号、数字信号、编码、解码

传统记录信息的方式，多为模拟式。例如我们常可以把一个声信号变成一个相似的电信号或磁信号。也就是说用一个电流或被磁化的磁带来模拟声音信号。

数字信息技术则是采用另外一种思路，我们可以把时间t分成许多相等的小间隔，例如1/100 s。而把声音的强弱分成若干等级，比如256个等级。这样我们就可以得到描述这个声信号的许多组数据。这些数据就叫做数字信号。

每一组数据有两个数，一个代表时间位置，一个代表声音强弱。这个过程称为信息的编码。根据这个编码，我们可以将原信息复原(解码)。

第五章物质的性质和分类

（8）什么是“温室效应”主要的“温室气体”有那些

温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。主要的温室气体有：CO2（二氧化碳）、CH4（甲烷）、N2O（氧化亚氮）、HFCs(氢氟碳化物)、PFCs(全氟化碳）、SF6(六氟化硫) 。

（9）水在人体内有何作用水是人体内含量最多的物质，约占体重的75%，除一般的载体作用(如血液载带运送氧及营养成分)、体温调节作用、润滑作用(减少食物对消化管道的摩擦)外，水的代谢作用也很重要。水参与细胞中原生质结构(包括细胞膜、细胞质和细胞核)的形成，并使其组成物质(蛋白质、糖类、磷脂)保持胶体状态，进行各种代谢活动；水是各种代谢废物的良好溶剂。水直接作为反应物参加了体内各种生化反应，本身是一种必不可少的营养素。

（10）什么是沼气沼气是一些有机物质（如秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等废弃物）在一定的温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气（如用沼气池），经微生物作用（发酵）而产生的可燃性气体。由于这种气体首先在沼泽地被发现，故名沼气。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50～70％，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。（11）平衡膳食的化学基础平衡膳食的化学基础主要涉及：成酸性食物与成碱性食物平衡；膳食中蛋白质的必需氨基酸含量适合人体需要；膳食中三大生热营养素保持一定比例。（12）通常烧开水的水壶使用日久会结成坚硬的水垢，为什么

“水垢”也就是“水碱”，就是在水的状态发生变化时（特别是加热时），水中溶解的钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+），与某些酸根离子形成的不溶于水的化合物或混合物，其主要成分是碳酸钙。水垢的导热性能极差，只有金属的二百分之一。水垢往往以晶体形式存在，质地坚硬，一旦形成，很难去除。

由于日常生活中所使用的自来水，都是溶解着大量的钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+），通常所说的“水很硬”，就是这个道理。这样的水在加热时，钙离子和镁离子的碳酸盐（碳酸钙和碳酸镁）在水中的溶解度会大幅度降低，其中大部分不能溶解的（碳酸钙和碳酸镁）就

会从水中析出而形成沉淀，也就形成了水垢。

第六章化学反应

（1）什么叫化学反应速率浓度、压强和温度对化学平衡和化学反应速率的影响在其他条件不变的情况下，增加反应物浓度或减少生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；增加生成物浓度或者减少反应物浓度，化学平衡向着逆反应的方向移动。增大反应物的浓度，也可以增大化学反应速率。

对有气体参与的反应，若反应前后气体分子数不相等，则在等温下，增大总压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；减压，则平衡向气体分子数增加的方向移动。增大压强，也可以增大化学反应速率。

温度的影响与反应的热效应有关，升高温度，使平衡向吸热方向移动；降低温度，使平衡向放热方向移动。升高温度，也可以增大化学反应速率。

（2）试述煤气（CO）的致毒原因和解毒办法

煤气中毒即一氧化碳中毒。一氧化碳是一种无色无味的气体，不易察觉。血液中血红蛋白与一氧化碳的结合能力比与氧的结合能力要强200多倍，而且，血红蛋白与氧的分离速度却很慢。所以，人一旦吸入一氧化碳，氧便失去了与血红蛋白结合的机会，使组织细胞无法从血液中获得足够的氧气，致使呼吸困难。

解毒办法：1．应尽快让患者离开中毒环境，并立刻打开门窗，流通空气。2．患者应安静休息，避免活动后加重心、肺负担及增加氧的消耗量。3．对有自主呼吸的患者，应充分给予氧气吸入。4．对昏迷不醒、皮肤和黏膜呈樱桃红或苍白、青紫色的严重中毒者，应在通知急救中心后便地进行抢救，及时进行人工心肺复苏，即体外心脏按压和人工呼吸。其中在进行口对口人工呼吸时，若患者嘴里有异物，应先往除，以保持呼吸道通畅。5．争取尽早对患者进行高压氧舱治疗，以减少后遗症。即使是轻度、中度中毒，也应进行高压氧舱治疗。（3）化学反应式配平的主要依据是什么化学式配平：质量守衡，若是氧化还原反应还有得失电子守衡。

离子方程式：质量守衡，电荷守衡，若氧化还原反应得失电子守衡。

（4）什么是核反应核反应是指入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。

（5）太阳能的基础是什么太阳不断地进行着激烈的核反应，磁放出大量核能，并以辐射波的形式传送到宇宙空间。

第七章生物多样性

（6）蛋白质在生命活动中有什么重要作用一方面，一些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质。例如，人和动物的肌肉主要是蛋白质，输送氧的血红蛋白也是蛋白质。另一方面，有些蛋白质是调节生物体新陈代谢的重要物质。例如，调节生命活动的许多激素是蛋白质，调节新陈代谢各种化学反应的酶大多是蛋白质。

（7）什么是种群指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。种群是进化的基本单位，同一种群的所有生物共用一个基因库。

（8）五界说的各个生物类群各有哪些主要特征

1.原核生物界：细菌、立克次氏体、支原体、蓝藻、衣原体。特点：DNA成环状，位于细胞质中，不具成形的细胞核，细胞内无膜细胞器，为原核生物。细胞进行无丝分裂。

2.原生生物界：单细胞的原生动物、藻类。特点：细胞核具核膜的单细胞生物，细胞内有膜结构的细胞器。细胞进行有丝分裂。

3.真菌界：真菌特点：细胞具细胞壁，无叶绿体，不能进行光合作用。无根、茎、叶的分化。营腐生和寄生生活，营养方式为分解吸收型，在食物链中为还原者。

4.植物界：特点：具有叶绿体，能进行光合作用。营养方式：自养，为食物的生产

者。5.动物界：特点：多细胞动物，营养方式：异养。为食物的消费者。

（9）生态系统有哪些组成成分生态系统有四个主要的组成成分：即非生物环境、生产者、消费者和还原者。

（1）非生物环境包括：气候因子，如光、温度、湿度、风、雨雪等；无机物质，有机物质，等。（2）生产者：主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一些光合细菌，是能利用简单的无机物质制造食物的自养生物。在生态系统中起主导作用。（3）消费者：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。（4）分解者：异养生物，主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。（10）什么是食物网食物网又称食物链网或食物循环。在生态系统中生物间错综复杂的网状食物关系。实际上多数动物的食物不是单一的，因此食物链之间又可以相互交错相联，构成复杂网状关系。在生态系统中生物之间实际的取食和被取食关系并不象食物链所表达的那么简单，在生态系统中的生物成分之间通过能量传递关系存在着一种错综复杂的普遍联系，这种联系象是一个无形的网把所有生物都包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系，这就是食物网的概念。

（11）说明生物多样性的直接使用价值生物多样性是人类赖以生存和发展的基础，直接价值也叫使用价值或商品价值，是人们直接收获和使用生物资源所形成的价值（包括消费使用价值和生产使用价值两个方面）。直接使用价值，如药用，作工业原料及科研价值和美学价值。人们从自然界中获得薪柴、蔬菜、水果、肉类、毛皮、医药、建筑材料等生活必需品。

第八章生命活动及调节

（12）什么是光合作用即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。

（13）什么是有氧呼吸有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量的能量的过程。有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用的主要形式。

（14）说明食物在人体胃中是怎样进行消化的胃的收缩能力很强，通过胃的不断蠕动，能将食团压碎，并使食物与胃液充分搅拌混合，形成食糜。胃液中的盐酸等无机物构成胃酸。胃酸的主要作用是激活胃蛋白酶原，并为胃蛋白酶的消化作用提供适宜的酸性环境。另外，当胃酸进入小肠后，还能促进胰液、小肠液和胆汁的分泌，并有助于小肠对铁和钙的吸收。胃蛋白酶能水解蛋白质中某些肽键，使蛋白质分解为较小的多肽片断。以利于食物进一步的消化和吸收。

（15）人体血液循环的功能包括以下三个方面：（1）运输代谢原料和代谢产物，保证身体新陈代谢的进行。（2）保持内环境相对稳定，为生命活动提供最适宜的条件。（3）运输白血球和淋巴细胞，有防御功能。

（16）什么是条件反射和非条件反射各举一例说明。原来不能引起某一反应的刺激，通过一个学习过程，就是把这个刺激与另一个能引起反映的刺激同时给予，使他们彼此建立起联系，从而在条件刺激和无条件反应之间建立起的联系叫做条件反射。动物先天的反射，称为非条件反射。它是相对于条件反射而言的。如在每次给狗进食之前，先给听铃声，铃声与食物多次结合应用，使狗建立了条件反射。梅子是一种很酸的果实，一吃起来就让人口水直流。这种反射活动是人与生俱来、不学而能的，因此属于非条件反射。

第九章生物的遗传和进化

（1）生物的生殖方式有那些类型生物体繁殖后代的方式多种多样，归纳起来可分为无性生

殖和有性生殖两大类。不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生子代，这种生殖方式叫做无性生殖。无性生殖中最常见的有分裂生殖、出芽生殖、营养生殖和孢子生殖4类。通过两性细胞的结合形成新个体，这种生殖方式叫有性生殖。两性细胞是指雌配子和雄配子或卵细胞和精子。有性生殖是生物界中最普遍的一种生殖方式，它包括同配生殖、异配生殖、卵式生殖和单性生殖4类。

（2）DNA复制时需要哪些条件1．底物：以四种脱氧核糖核酸为底物。2．模板：以亲代DNA的两股链解开后，分别作为模板进行复制。3．引发体和RNA引物：引发体由引发前体与引物酶组装而成。4．DNA聚合酶。5．DNA连接酶：DNA连接酶可催化两段DNA 片段之间磷酸二酯键的形成，而使两段DNA连接起来。6．单链DNA结合蛋白：又称螺旋反稳蛋白（HDP）。这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。7．解螺旋酶：又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。8．拓扑异构酶：拓扑异构酶可将DNA双链中的一条链或两条链切断，松开超螺旋后再将DNA 链连接起来，从而避免出现链的缠绕。

(3)什么是基因突变基因突变是指基因组DNA分子发生的突然的可遗传的变异。从分子水平上看，基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定，能在细胞分裂时精确地复制自己，但这种隐定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式，就是在一个位点上，突然出现了一个新基因，代替了原有基因，这个基因叫做突变基因。

（4）简述达尔文的自然选择学说的内容

达尔文的自然选择学说，其主要内容有四点：过度繁殖，生存斗争（也叫生存竞争），遗传和变异，适者生存。

①过度繁殖：达尔文发现，地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力，都有依照几何比率增长的倾向。②生存斗争：生物的繁殖能力是如此强大，但事实上，每种生物的后代能够生存下来的却很少。这主要是繁殖过度引起的生存斗争的缘故。③遗传和变异：达尔文认为一切生物都具有产生变异的特性。引起变异的根本原因是环境条件的改变。在生物产生的各种变异中，有的可以遗传，有的不能够遗传。④适者生存：达尔文认为，在生存斗争中，具有有利变异的个体，容易在生存斗争中获胜而生存下去。反之，具有不利变异的个体，则容易在生存斗争中失败而死亡。这就是说，凡是生存下来的生物都是适应环境的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的，这就是适者生存。达尔文把在生存斗争中，适者生存、不适者被淘汰的过程叫做自然选择。

第十章地球太阳系和宇宙

（5）怎样保护和利用土地资源什么是化学定时炸弹①土地是最基本的自然资源，是农业的根本生产资料，是矿物质的储存所，也是人类生活和生产活动的场所以及野生动物和家畜等的栖息所。保护土地资源就是植树造林，对已开发利用的土地资源，要坚持因地制宜、合理耕种、保护培养，并要节约用地，要防治土地沙化、盐碱化；对已开垦的土地，如山地、海涂等必须进行综合调查研究，做出全面安排和统筹规划，使海涂得到合理的开发和利用。合理利用土地资源就是要控制人口增长，缓解人地矛盾；保护耕地，控制建设用地；加强农田基本建设，提高耕地生产力；优化土地利用结构，调整布局；开展土地整治，改善生态环境。

②化学定时炸弹是指自然界中由于化学物质的释放或活化而导致的延缓的有害效应。其一旦发生危害极大，小则影响局部流域大则影响整个区域，甚至整个国家。

（6）什么是地震地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。

（7）怎样统一时间标准什么是北京时间①为了统一时间标准，根据经度相差15°，时间相差1小时的原则，将全世界划分成24个时区。以本初经线为中心，包括东西经7°30′范

围为中时区；向东和向西，依次各分出12个时区。各时区都有一个全区共同使用的时刻，叫做区时，也叫标准时。②我国东西延伸约63个经度（东经72°～135°），横跨东5～东9区，共5个时区，按国家规定，全国统一采用首都北京所在的东8区的区时，称为北京时间。

（8）我国传统上怎样划分四季我国传统上划分四季是以“四立”（立春、立夏、立秋、立冬）分别为四季之首。这种四季，符合天文条件，即当太阳高度最大、白昼最长的３个月是夏季；太阳高度最小、白昼最短的３个月是冬季；太阳高度、白昼适中的６个月为春季和秋季。（9）什么是成煤作用成煤作用是指从植物死亡堆积到形成煤炭的过程。成煤作用可以分为三个阶段：第一阶段为菌解阶段，即植物死亡后被泥砂覆盖，逐渐与氧气隔绝，在嫌气细菌参与下，植物体腐烂，氢氧成分逐渐减少，碳的含量相对增加，生成泥炭；第二阶段为煤化阶段，是泥炭经成岩作用，使碳的含量进一步增加，成为褐煤；第三阶段为变质阶段，是褐煤受高温高压的影响而变为烟煤和无烟煤的过程。

（10）太阳系有哪些主要特征太阳系是由太阳、类地行星、类木行星、小行星、卫星、彗星、陨星等多种形态的天体构成。行星、彗星绕着太阳转。每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。