4.4 能量的获得-九年级科学-(解析版)

4.4
能量的获得
目录
模块一知己知彼 (1)
模块二知识掌握 (2)
知识点一、获得能量的途径 (2)
知识点二、多样的呼吸器官 (6)
模块三巩固提高
(7)
模块一知己知彼
学习目标目标解读
1.知道呼吸作用的含义，理解有机物的氧化分解
是生命活动所需能量的来源。

2.列举人体及植物进行无氧呼吸的实例，比较其与有氧呼吸的异同点，了解人类应用微生物发酵进行生产的例子。

3.了解常见生物的呼吸器官并举例说明在不同环境中生活的动物获得氧气的方式不同。

解读1:描述人体呼吸时气体交换的场所和过程,知道呼吸作用为人体内能量的供应提供了必要的条件，常见题型为选择题，难度较小。

解读2:在不同环境中生活的动物获得能量的方式与具有的呼吸器官，常见题型为选择题，难度较小。

模块二知识掌握
知识点一、获得能量的途径
食物中的营养物质经消化吸收空气中的氧气经呼吸，通过循环系统到达体细胞。

这些物质最终要在体细胞内经历复杂的呼吸作用，才能实现为人体各项生命活动提供能量。

（一）有氧呼吸
(1)呼吸作用:指在细胞内氧化分解糖类、蛋白质和脂肪等有机物，并释放出能量的过程。

(2)有氧呼吸:指在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多能量的呼吸作用方式。

有氧呼吸是自然界中大多数生物进行呼吸作用的主要方式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。

(3)在一般情况下，人体每天进行各种生命活动所需的能量大多来源于糖类，也有一部分来源于脂肪，极少数来源于蛋白质。

（二）无氧呼吸
(1)概念:细胞在缺氧的条件下，将糖类等有机物分解成未彻底氧化的产物，释放出少量能量的过程称为无氧呼吸。

(2)动物(包括人)的无氧呼吸:动物组织细胞在缺氧的情况下，糖类会在相关酶的作用下分解为乳酸，并释放出少量的能量。

当大量的乳酸在肌肉组织里堆积时，就会有肌肉酸痛的感觉。

文字表达式为:
葡萄类――→酶乳酸＋能量（少量）
(3)高等植物的无氧呼吸:高等植物在缺氧(如水淹)的情况下，也能进行短时间的无氧呼吸，糖类被分解为酒精和二氧化碳，并释放出少量的能量。

文字表达式为:
葡萄类―
―→酶酒精+二氧化碳＋能量（少量）(4)微生物的无氧呼吸:有些微生物能长期进行无氧呼吸，微生物的无氧呼吸称为发酵。

人们可以利用微生物的发酵作用来生产食品。

【能力拓展】
①由糖类、脂肪和蛋白质的分解产物可推知:糖类和脂肪所含的元素相同，两者都是由C、H、O 三种元素组成的，而蛋白质中除含有C、H、0三种元素以外，还含有N 等元素。

②三种供能物质供能的顺序为糖类、脂肪、蛋白质，即人体一般先利用糖类氧化供能，在糖类相对不足的情况下会消耗脂肪，在脂肪相对不足的情况下会消耗蛋白质。

无氧呼吸
(1)无氧呼吸是对机体能量需求的一种暂时性补充。

(2)一般来说，进行无氧呼吸的生物中，动物体内产生乳酸，植物体内产生酒精，但是也有特例，如马铃薯块茎、甜菜块根、胡萝卜叶和玉米胚等在进行无氧呼吸时产生乳酸。

(3)微生物进行的无氧呼吸又叫做发酵，根据无氧呼吸的产物不同，微生物的发酵方式也不同。

如无氧呼吸产生酒精的发酵称为酒精发酵，无氧呼吸产生乳酸的发酵称为乳酸发酵。

[例题1]（2022•杭州）豌豆在播种前，要先进行松土。

主要目的是有利于（）
A．土壤中的水分蒸发，保持土壤干燥，促进种子萌发
B．空气进入土壤，促进种子的有氧呼吸
C．阳光透过土壤间隙照到种子，促进种子光合作用
D．明显降低土壤温度，减少种子呼吸作用对有机物的消耗
【解答】解：种子要想萌发必须满足外界条件为一定的水分、适宜的温度和充足的空气。

在播种前，农民要先翻地松土，意义是增加土壤颗粒的孔隙，增加土壤中的空气，是为了保证种子呼吸作用正常进行。

故选：B。

[例题2]（2021秋•上虞区期末）校运动会上，小利参加完长跑比赛，感到大腿肌肉酸胀，产生这种现象的原因是（）
A．有氧呼吸产生二氧化碳和水
B．无氧呼吸产生乳酸
C．无氧呼吸产生酒精
D．有氧呼吸产生乳酸
【解答】解：人在运动时机体对氧气的消耗量增大，骨骼肌细胞氧气供应不足，在细胞质基质中积累的丙酮酸与NADH在酶的催化下转化成乳酸，乳酸刺激相应的感受器，最终在大脑皮层形成酸胀乏力感。

因此一般人在剧烈运动后，会出现肌肉酸胀乏力感。

可见B符合题意。

故选：B。

[例题3]（2020秋•长兴县期末）某同学参加校运会的百米赛跑项目，起跑后他拼尽全力向前奔跑，在以下三个释放能量的式子中，能表示供给该同学奔跑所需能量的式子是（）
①葡萄糖→酶乳酸+能量（少量）
②葡萄糖→酶酒精+二氧化碳+能量（少量）
③葡萄糖+氧气→酶二氧化碳+水+能量
A．①B．③C．①③D．①②③
【解答】解：某同学参加校运会的百米赛跑项目，起跑后他拼尽全力向前奔跑。

此时人体在剧烈运动状态下，即可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，其中有氧呼吸时把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，并释放能量。

同时为了满足机体对能量的需要，骨骼肌在暂时缺氧的情况下会进行无氧呼吸，产生乳酸。

故能表示供给该同学奔跑所需能量的式子是①③。

故选：C。

[例题4]（2021秋•普陀区期末）为了探究温度对蟑螂呼吸快慢的影响，小明提出了自己的假设并设计了如下实验方案。

方案：把一只健壮的蟑螂放入30℃的密闭容器内（如图甲），利用传感器测定10分钟内容器中温度值和氧气含量的变化情况；10分钟后，将冰袋放置在容器两侧，使容器内的温度逐渐降低，并测定随后20分钟内各个时间点的数据。

多次重复实验。

（1）小明对该实验提出的假设：温度对蟑螂呼吸快慢有（或没有）影响。

（2）该实验通过容器中氧气含量反映蟑螂呼吸的快慢。

（3）根据乙图所得数据，小明得出了实验结论为：温度对蟑螂的呼吸有影响，随着温度降低，其呼吸变慢。

【解答】解：（1）小明为了探究温度对蟑螂呼吸快慢的影响，做出的假设是对提出问题肯定或否定的回答，小明对该实验提出的假设是：温度对蟑螂呼吸快慢有（或没有）影响。

（2）蟑螂的呼吸作用是吸入空气中的氧，分解有机物，并呼出二氧化碳，公式表示为：有机物+
氧→二氧化碳+水+能量。

所以可以通过测定容器中氧气的含量来反映蟑螂呼吸作用的快慢。

（2）根据图乙曲线可知，前10分钟温度不变时，容器内氧气含量因呼吸作用而迅速减少，10分钟后随着温度的降低，氧气的减少处于减缓状态。

所以根据乙图可以得出实验结论为：温度对蟑螂的呼吸有影响，随着温度降低，其呼吸变慢。

故答案为：（1）温度对蟑螂呼吸快慢有（或没有）影响
（2）容器中氧气含量
（3）温度对蟑螂的呼吸有影响，随着温度降低，其呼吸变慢
[例题5]（2022春•乐清市期末）为探究培养液中酵母菌数量动态变化的影响因素，某研究性学习小组按下表完成了有关实验，并定期对培养液中的酵母菌进行计数，绘制出酵母菌细胞数目变化曲线图。

试管编号培养液/mL蒸馏水/mL酵母菌母液/mL温度/℃A10﹣128
B10﹣15
C﹣10128（注：﹣表示不加）
（1）此实验所需的测量工具有量筒、温度计。

（2）实验前两天，A试管中酵母菌数量增长明显快于B试管，其原因是A试管的培养温度更适合酵母菌的繁殖。

（3）图中缺少C组酵母菌的数目变化曲线，请在答题纸相应的图中补充画出该曲线。

【解答】解：（1）本题涉及到培养液、蒸馏水和酵母菌母液的量，需要用量筒来测量；设置温度不同，需要用温度计来测量。

（2）A试管和B试管的实验温度不同，A试管中酵母菌数量增长明显快于B试管，说明A试管的培养温度更适合酵母菌的繁殖。

（3）C试管中，虽然温度适宜但由于没有培养液，母液中营养物质耗尽后酵母菌缺乏营养而消
失。

故答案为：
（1）量筒、温度计；
（2）A试管的培养温度更适合酵母菌的繁殖；
（3）
知识点二、多样的呼吸器官
动物要依靠食物和氧气来维持生命。

在不同环境中生活的动物，它们的呼吸系统不同,获取氧气的方式也不同。

（一）低等无脊椎动物
大多没有专门的呼吸器官，它们只靠体表与外界环境进行气体交换。

如草履虫、变形虫等。

（二）较高等的无脊椎动物
已经开始出现专门的呼吸器官，如蝗虫用气管呼吸、对虾用鳃呼吸等。

（三）水生脊椎动物
鱼类是用鳃呼吸的。

鱼的鳃位于咽的两侧，鳃盖关闭时，水从张开的口流人咽，接着口关闭，口腔收缩，压迫水流通过鳃并从立即张开的鳃盖后缘流出。

虽然水中的氧气含量很低，但由于水流不断通过布满血管的鳃，鱼类还是能获得足够的氧气的。

（四）陆生脊椎动物
已经有专门的呼吸器官一肺。

不过不同的陆生脊椎动物的肺的结构和复杂程度不同。

(1)两栖动物:肺比较简单，如青蛙的肺仅是一层薄壁的囊，呼吸功能较差，还需要通过皮肤的辅助才能获得足够的氧气。

(2)爬行类、鸟类和哺乳类动物:已经真正地适应了陆地生活，肺的结构复杂化，肺中出现了肺泡,这在很大程度上增加了气体交换的面积。

由于鸟类的肺结构十分致密，并与特殊的气囊相通，使鸟类能够进行双重呼吸，为其飞行提供了充足的氧气。

【能力拓展】
双重呼吸
鸟类在呼吸时，空气进入肺,在肺内进行一次气体交换，同时一部分空气进入气囊暂时贮存，呼气时，气囊中的气体被挤出，再次经过肺，又进行了一次气体交换，经过两次气体交换后，鸟类能获得更多的氧气，以满足其对氧气的需求。

这就是双重呼吸。

[例题6]（2021秋•仙居县期末）动物在长期的进化过程中形成了多种不同的呼吸方式和呼吸器官，下列有关动物呼吸器官叙述正确的是（）
A．鱼的呼吸器官是肺B．青蛙的呼吸器官是鳃
C．鸟的呼吸器官是皮肤D．狗的呼吸器官是肺
【解答】解：A、鱼终生生活在水中，吸收水中的溶解氧，用鳃呼吸，用鳍游泳，A错误；
B、青蛙的幼体蝌蚪生活在水中，用鳃呼吸，成蛙的呼吸器官是肺，皮肤辅助呼吸，B错误；
C、鸟的呼吸器官是肺，C错误；
D、狗是哺乳动物，呼吸器官是肺，D正确。

故选：D。

模块三巩固提高
1.（2020秋•婺城区期末）人体在剧烈运动状态下，下列情况不可能发生的是（）
A．血液中的酒精含量增加B．体内贮存的糖原减少
C．肌肉中的乳酸积累增加D．呼吸、心跳频率加快
【解答】解：人体在剧烈运动状态下，甲状腺激素和肾上腺素分泌增多，呼吸和心跳加快，从而代谢加快，会消耗大量的葡萄糖，血糖降低时肝糖原会分解成葡萄糖，并且肌糖原也会分解产生乳酸，因此贮存的糖原减少，同时由于供氧不足，会导致无氧呼吸产生乳酸积累增加，但不会产生酒精，酒精是植物无氧呼吸的产物。

故选：A。

2.（2020秋•义乌市期末）在参加完体育测试后，有同学感到肌肉酸疼，其主要原因是（）A．有氧呼吸产生了乳酸
B．无氧呼吸产生了乳酸
C．有氧呼吸产生了二氧化碳
D．无氧呼吸产生了二氧化碳
【解答】解：运动时机体对氧气的消耗量增大，骨骼肌细胞氧气供应不足，在细胞质基质中积累的丙酮酸与NADH在酶的催化下转化成乳酸，乳酸刺激相应的感受器，最终在大脑皮层形成酸胀乏力感。

因此一般人在剧烈运动后，会出现肌肉酸胀乏力感。

故选：B。

3.（2020秋•拱墅区校级月考）如图所示为高等植物在室内的二氧化碳气体浓度与氧气浓度之间
的关系图像，下列关于有氧呼吸作用、无氧呼吸作用的说法错误的是（）
A．有氧呼吸氧化分解有机物较彻底、释放能量较多，是主要的呼吸作用方式
B．无氧呼吸时，无氧呼吸的强度随氧气浓度的增加而增强
C．有氧呼吸、无氧呼吸都需要酶的参与
D．在细胞内无氧气或氧气较少（即氧气少于一定临界值）时才会进行无氧呼吸
【解答】解：A、氧化分解同质量的有机物，有氧呼吸释放的能量比无氧呼吸多，故A正确。

B、无氧呼吸随氧气浓度增加而减弱，当氧气达到一定值时甚至停止，故B错误。

C、无氧呼吸和有氧呼吸均需要多种酶催化，故C正确。

D、无氧呼吸随氧气浓度增加而减弱，故在无氧或低氧时才能进行无氧呼吸，故D正确。

故选：B。

4.（2020秋•乐清市校级月考）接力赛上，部分运动员因某些肌肉细胞进行无氧呼吸感到腰酸腿
疼，关于这一过程的以下说法中，正确的是（）
A．此时无氧呼吸是机体所需能量的主要来源
B．此时无氧呼吸产生的酒精对组织细胞有毒害作用
C．此时无氧呼吸所释放的能量大部分以热的形式散失
D．此时肌肉细胞活动所需的能量由乳酸直接供给
【解答】解：A、人类不能在缺氧的条件下正常存活，所以机体此时主要能量来源还是有氧呼吸，
A错误。

B、植物细胞在无氧条件下会产生酒精和二氧化碳，酒精对植物细胞有毒害作用，而动物细胞无
氧呼吸产生乳酸没有毒害作用，B错误。

C、无氧呼吸所释放的能量小部分用来给细胞提供维持生命活动的能量，大部分以热的形式散失，C正确。

D、不论是有氧呼吸还是无氧呼吸，人体细胞所能利用的能量都是直接来源于呼吸作用，D错误。

故选：C。

5.（2020秋•温岭市期中）2019年，11月22﹣24日，2019中国山地自行车公开赛总决赛在浙江
常山举行。

此赛事激发了小科同学研究自行车的兴趣，通过研究发现了很多有趣的现象：自行车车架都要进行喷漆处理；当经过很陡峭的上坡时，采用“S”路线比直线要省力的多；但是下坡时即使脚停止蹬脚踏板，车速也会越来越快；骑车强度要适度，如果强度过大，大腿肌肉会酸疼的厉害。

请你解释上述现象所涉及的科学道理。

【解答】解：上述现象所涉及的科学道理如下：
①自行车车架进行喷漆处理是通过隔离车架金属与氧气和水分，因为氧气和水分会使车架金属锈
蚀：
②采用“S”路线比直线要省力是因为根据公式W＝FS，在做功相同时，通过的距离越长，所需
要的力越小；
③下坡时脚停止蹬脚踏板，车速也会越来越快是因为自行车下坡时，质量不变，速度越来越大，
则动能不断增大；高度减小，汽车的重力势能不断减小，因此该过程将重力势能转化为动能；④当人体在剧烈运动时，不仅进行有氧呼吸，还进行无氧呼吸，此时有氧呼吸提供的能量不够人
体消耗的，无氧呼吸产生的产物是乳酸，而乳酸显酸性，人体又对乳酸吸收相对缓慢，大部分遗留在体内，故肌肉会感觉酸痛。

6.（2020秋•江干区期末）小金同学研究酵母菌的呼吸作用方式，及其代谢产物，设计图甲和乙
装置进行实验。

在35℃时，将酵母菌和一定质量分数的葡萄糖溶液混合后，加入B和D装置中。

据此回答下列问题。

（1）小金同学通过C和E装置的澄清石灰水是否变浑浊，来判断酵母菌是进行有氧呼吸还是无氧呼吸。

该判断依据是否合理不合理，说明理由因为酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生CO2，都会使澄清灰水变浑浊。

（2）小金认为C瓶澄清石灰水变浑浊不足以确定B瓶产生了CO2，需要如何改进通入空气前，先通入氮气将装置中原有的CO2驱尽。

（3）利用传感器测定并记录装置D中酵母菌数量、葡萄糖浓度和酒精浓度绘制图丙曲线。

解释在温度为35℃时，图丙中酒精含量变化的原因是随时间推移，葡萄糖逐渐消耗，酵母菌数量下降，。

【解答】解：（1）不能根据CE的澄清破水变浑浊来判断，因为酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生02，都会使澄清石灰水变浑浊。

可以用酸性重铬酸钾来检验BD中是否有酒精产生。

（2）可以在通入空气前，先通入氮气将装置中原有的CO2驱尽，防止影响实验结果。

（3）T1时葡萄糖充足，酵母菌大量繁殖，使酒精含量升高：T2时葡萄糖逐渐消耗，酵母菌因为有害物质积累等原因数量下降，酒精含量不再升高。

故答案为：
（1）不合理，因为酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生CO2都会使澄清灰水变浑浊
（2）通入空气前，先通入氮气将装置中原有的CO2驱尽
（3）随时间推移，葡萄糖逐渐消耗，酵母菌数量下降。

7.（2020秋•永康市校级期末）某研究小组准备探究微生物的呼吸作用，设计实验方案如下：关
闭活栓后根据U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。

实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化。

（忽略其他原因引起的容积变化，碳酸氢钠饱和溶液不吸收二氧化碳气体）
（1）若观察到甲组右管液面上升，可判断微生物有氧呼吸时氧气的消耗量（填“氧气的消耗量”或“二氧化碳的产生量”）。

（2）若观察到甲、乙两组实验中右管液面都不变，该微生物可能是乳酸菌（填“酵母菌”
或“乳酸菌”）进行无氧呼吸。

【解答】解：（1）微生物有氧呼吸时会产生二氧化碳。

甲组装置中放置了氢氧化钠，可以吸收瓶中呼吸时产生的二氧化碳，若观察到甲组右管液面上升，是因为瓶中的氧气被消耗，瓶内气压降低，气体被压入导致右管液面上升。

所以，可判断微生物有氧呼吸时氧气的消耗量。

（2）乙组装置中碳酸氢钠饱和溶液不吸收二氧化碳气体，所以，此装置可以测量呼吸过程中吸入和呼出的气体的差值。

甲装置测量的是氧气的消耗量，如果右管液面不变，证明呼吸时没有消耗氧气；乙组装置右管液面都不变，证明微生物吸收气体等于呼出的气体的量，或者是呼吸作用既不吸入气体，也不呼出气体是乳酸发酵的过程。

将甲乙两装置对比，如果装置中微生物是酵母菌，则甲组装置符合无氧呼吸的特点，但是乙装置由于酵母菌无氧呼吸时产生了二氧化碳，将会使右管液面下降，低于参考点。

所以，该微生物可能是乳酸菌，乳酸菌无氧呼吸时，无气体变化。

故答案为：（1）氧气的消耗量。

（2）乳酸菌。

8.（2022•拱墅区三模）小乐用下列装置探究酵母菌的呼吸方式，回答问题：
（1）酵母菌与人类生活关系密切。

下列有关酵母菌说法正确的是①（选填序号）。

①单细胞生物；②细胞中没有成形的细胞核；③营养方式为寄生；④只能孢子生殖
（2）小乐选用A、B、C装置探究酵母菌的有氧呼吸方式，则装置连接的顺序是：空气→B→C →A（用字母和箭头表示）；若装置连接正确，并在适宜环境中培养8～10h，能证明酵母菌有
氧呼吸产生CO2的现象是A装置中澄清石灰水变浑浊。

（3）小乐选用A、D装置探究酵母菌的无氧呼吸是否产生CO2，当D装置刚装配好后，立即连接A装置，判断此做法是否正确，并说明理由，不正确；装置D的试管在装配好后的初期存在少量氧气，这时立即连通盛有澄清石灰水的试管A，瓶中酵母菌可进行有氧呼吸，对实验结果产生干扰。

【解答】解：（1）酵母菌为单细胞真菌，具有细胞壁、细胞膜、细胞核和细胞质等，体内不含叶绿素，进行腐生生活，在有氧的情况下，分解葡萄糖产生二氧化碳和水，无氧时分解葡萄糖产生二氧化碳和酒精；成熟的酵母菌细胞向外突出形成芽体，进行出芽生殖，也能进行孢子生殖，①正确。

（2）10%的NaOH溶液是为了除去空气中的CO2，所以选用A、B、C装置探究酵母菌有氧呼吸方式时的装置顺序是B→C→A．能证明酵母菌有氧呼吸产生CO2的现象是A装置中澄清石灰水变浑浊。

（3）装置D的试管在装配好后的初期存在少量氧气，这时立即连通盛有澄清石灰水的试管A，瓶中酵母菌可进行有氧呼吸，对实验结果产生干扰，因此不能立即连通盛有澄清石灰水的试管A。

故答案为：（1）①
（2）B→C→A；A装置中澄清石灰水变浑浊
（3）不正确；装置D的试管在装配好后的初期存在少量氧气，这时立即连通盛有澄清石灰水的试管A，瓶中酵母菌可进行有氧呼吸，对实验结果产生干扰。