資源簡介

2022年小學科學五年級上冊科學閱讀
自然界中的神奇之光
光的起源主要來自三個方面：來自于太陽、月亮和星空；來自于生物界；來自于植物界。來自于生物界的光源，如螢火蟲、月亮魚、閃光魚等。
首先我們來看螢火蟲發出的光。在夏天的夜晚，我們在野外總能看到能發光的蟲子在空中飛舞。這是因為在螢火蟲的腹部有一個發光器，這個發光器是由發光層、反射層和透明層三個部分組成的。此外，在螢火蟲的身體內，還存在一種被稱作熒光粉的化學物質，當螢火蟲呼吸時，這些熒光粉就會發生氧化，從而產生光。
這種神奇的小動物不僅能發光，而且發出的光是冷光，什么是冷光？冷光即低溫發光。也就是說，它所發出的可見光溫度不高。利用螢火蟲能發冷光這一特點，人類發明了日光燈。日光燈的亮度要比同等功率的普通燈泡要大很多。利用冷光制成的礦燈，有效避免了在礦井中的瓦斯爆炸現象，因為當礦井中瓦斯濃度達到一定的數值時，一遇到熱，就很容易發生爆炸事件。所以，礦工們在礦井下工作時，戴上配有這種礦燈的安全帽。
除了螢火蟲，在生物界還有幾種魚自身能發光，如月亮魚、閃光魚等。
當夜晚降臨的時候，如果你有機會到海邊游玩并仔細向海中觀察的話，在南美洲的一些海岸，就有可能發現許多圓圓的，像月亮一樣形狀的魚兒，這種魚就叫“月亮魚”。月亮魚的身體不大，體重也比較輕，每條大約只有500克左右。但因為它的身體一側是銀亮色的，故能在夜晚發出像珍珠似的奪目的光。
還有一種能發光的魚，叫“閃光魚”，在這種魚的頭部眼睛下面，有一粒可發光的小肉粒，這顆小肉粒能發出青色的光。利用這種光，閃光魚能探測，捕食和與同類魚兒進行溝通交流，閃光魚頭上的這個閃光燈平均每分鐘可以閃光75次左右，當它們遇到同類魚兒時，閃光的頻率會發生變化。當它們不幸被其他魚類追逐時，就動用另外一種頻率的光用以隱蔽自己，用以保護自己不被吃掉。
最后，我們來看看有哪些植物可以發光？
在自然界中有一些植物也可以發光，如發光的草“燈草”，能發光的樹“燈籠樹”和“鬼樹”。
“燈草”顧名思義就是能發光的草，在一些燈草集生地，當地的居民常把它們移植到自己家門口，作為晚上照明用的“路燈”。而“燈籠樹”能生一種果子，這種果子在夜晚能發光，向下垂著，前端彎曲向上，遠遠望去，很像在樹枝上掛滿一個個小燈籠。
另外，在我國江西省井岡山地區生長有一種樹，這種樹的樹葉上含有磷，釋放出來的磷會與空氣中的氧氣化合生成磷火，磷火能發出一種沒有熱度，也不能燃燒的有光亮的冷光。這種光白天看不到，但到了夜晚，人們就能看見這些冷光了。因此當地的人稱這種樹叫“鬼樹“。
這些都是自然界中的神奇之光。
說說“地震預警”那些事兒
一談起地震，大家都會想到地震預報。這里要說的地震預警和地震預報是不同的：預報是在震前發出通告，預警是在震后、搶在強震波到達之前發出警報。
地震預警，是受到了海嘯預警的啟發。1964年，美國阿拉斯加發生過一次特大地震，還引起了海嘯。人們發現：地震波和海嘯波的傳播速度不同，就像龜兔賽跑：地震波快得像兔子，而海嘯波慢得像烏龜。這樣就可以利用地震臺網做監測，只要一發現兔子，就立刻用無線電通知遠處：“地震了！海嘯要來啦。”科學家根據這一啟發發明了地震預警系統。
地震預警為何至關重要？
地震時會產生縱波（P波，主要使地面上下顛簸）和橫波（S波，主要使地面左右顛簸）。縱波跑得像兔子一樣快；橫波慢得像笨狗熊，但力大無比，房子都是它推倒的。一旦地震儀發現了“兔子”，就立刻用無線電通知遠處：“地震了，‘狗熊’要來啦！”這樣就能在威力更大的橫波到達預警目標之前對外發出預警。人們就有了躲避的時間。
有研究表明，人們如果能在地震波到達時提前3秒收到警報，傷亡人數可降低14%；提前10秒獲得警報，傷亡人數可減少39%；提前20秒，傷亡人數可降低63%。
很多人也許會有疑問，只能提前幾秒到幾十秒的地震預警，到底能有多大作用？大家可別小瞧了這短短幾十秒。譬如在汶川地震發生時，四川省地震局位于地震重災區的地震觀測站內，沒有抗震設防的圍墻是在地震波到達10秒后倒塌的。同時，由于人們在遇到突發狀況時不太容易能快速而準確的判斷情況，地震預警系統能夠幫助人們在地震發生時快速判斷，增加逃生成功的可能。
除此之外，地震預警系統還可以有效避免高鐵，燃氣管道等工程遭受地震后帶來的不利影響。以燃氣管道為例，若能在地震波到達之后短時間內關閉管道，就能有效控制燃氣泄漏的數量而降低火災或者爆炸的風險。
地震預警系統是如何工作的？
在地震中發揮效用的ICL地震預警系統，是由國家“千人計劃“入選者，成都市高新區減災研究所所長王暾及其團隊研發，并與四川阿壩州防震減災局聯合建立一整套體系。
ICL地震預警系統分為地震監測，預警信息分析和處理，預警信息發布，以及預警信息接收和應用4個環節。大致包含了如下幾個部分：地震監測儀器、數據收集與計算中心、發布預警的各種途徑，可接受預警信號的行業/個人終端。
在地震發生時，它能夠利用地震危險區域布設的高密度臺網對震源進行監測，進而通過檢測儀將檢測到的關鍵信息發送至預警中心進行分析處理，然后預警中心再通過各種信息接收終端發布預警信息給用戶，最終用戶接收信息并進行避險。
最值得注意的是，該預警系統已經實現了通過智能手機、廣播電視、微博、地震預警信息接收服務器等同步實時發布預警信息，也使得我國成為繼墨西哥、日本后，第三個具有地震預警技術能力的國家。
不過，雖然我們擁有了地震預警系統的庇護，但還是要樹立“寧可千日不震，不可一日不防”的震情觀念，每個家庭要根據自家的實際情況制定防震避震預案，為震時自救和互救創造條件。例如，對自家住房的抗震能力，周圍的環境，室內水、電、煤氣等設施的狀況，各類物品的存放條件，疏散通道是否暢通等，都要做到心中有數。如果處在已有地震短臨預報的地區，還應準備自救必備的物品。
歐洲鐘表的興起之路
　　 大航海時代。
　　鐘表是現代技術最前沿的機械；并且在每個階段都保持著領先；它是其他機器渴望達到的完美標志。鐘表業的間接影響也同樣重要，作為第一個真正的精密儀器，它在精度和光潔度方面是其他儀器的榜樣，無論是機械學影響還是社會影響，鐘表都是第一。
　　《紅樓夢》里，劉姥姥初進大觀園，走進王熙鳳的院子，“只聽見‘咯當’‘咯當’的響聲，大有似乎打籮柜篩面的一般，不免東瞧西望的。忽見堂屋中柱子上掛著一個匣子，底下又墜著一個秤砣般一物，卻不住的亂幌。劉姥姥心中想著：這是什么愛物兒？有甚用呢？”
　　小說寫的是17世紀初，鄉下人頭一次看見擺鐘的情景。《紅樓夢》全書提到鐘表11次。不僅賈寶玉懷揣一個核桃大的金表，連親信奴仆也隨身帶表。等到賈府衰落，值錢的金自鳴鐘都變賣了，抄家清單上仍有鐘表18件，可見收藏之多。
　　近代機械鐘表全部產自歐洲，別的地區無法仿制。大航海時代，歐洲人全球做生意，賣得最好的就是鐘表。18世紀末，英國量產一種圓形懷表，專供東印度公司送給中國的行商和地方官。英國人發現，中國人對他們的大多數貨物反應冷淡，卻格外鐘愛上了發條的機械。
　　第一次革命：重力代替水力
　　就像很多歐洲人擅長的技藝一樣，報時機器也開始于古希臘。公元前3世紀，地中海就有不少水力驅動的機械，模擬天上星辰相對地平線的運動，這就是水鐘，它可以用于夜間報時，后來它被拜占庭和阿拉伯繼承和沿用。中國典籍里也有制作水鐘的記載。
　　但西歐人在羅馬文明崩潰后，只曉得用沙漏、水漏、蠟燭計時。直到公元1000年左右，西歐修道院可能從東方又引入了水鐘。說“可能”，是因為他們的“horologium（計時器）”一詞也可以指日晷和沙漏，缺少實物，我們無法考證。1198年的記載中提到，一個修道院起大火時，大家跑到計時器那里去舀水——暗示那是個水鐘。
　　1300年前后，歐洲出現了重力驅動的鐘。最早由重力驅動的鐘可能是1283年安裝在英格蘭鄧斯特布爾修道院的一座鐘，據記載，它安裝在教堂窗欞上面，因此不大可能是水鐘。接下來幾十年，重力鐘出現在英國、意大利和法國；實物雖然無存，但有對其結構和原理的詳細描述。
　　重力鐘的原理，是讓重物高高吊起，慢慢落下，持續拉動齒輪。開始的重力鐘需要設置在高塔里。
　　水鐘到重力鐘的進化，就好像兩棲動物演變成不依賴水的爬行動物，從此前途廣闊。來自西北歐方言的clock一詞，也取代了horologium這個希臘詞。
　　機械鐘的關鍵，是“擒縱”機構。通過齒輪與棒子的配合，一擒，一縱，一收，一放，將水鐘式的無節奏的動力轉化為現代鐘表式的有節奏的動力。鐘表傳出的滴答聲，就是擒縱結構的響聲。
　　歐洲人是怎么想出這個結構的呢？有人研究認為，更早前有修道院借助類似的原理實現了自動撞鐘。無論如何，修道院是這種前沿技術的第一個使用者。
　　無論是水鐘還是重力鐘，周期并不穩定。動力大了，鐘就快一點；動力小了，鐘就慢一點。最早的機械鐘一個晝夜下來能誤差兩個小時。但鐘的質量在突飛猛進地提高。
　　1336年，米蘭安裝了一座時鐘，可以在1點時打一下，兩點時打兩下……這個功能大受公眾歡迎。隨后200年間，教堂鐘樓逐漸普及時鐘，歐洲人也習慣了“定點廣播報時”。
同時，重力鐘也逐漸小型化，有一些已經可以擺進客廳做家具了。
第二次革命：彈簧代替重力
重力機械鐘發明100年后，有人在里面安上了彈簧，讓彈力代替重力驅動鐘。彈簧鐘不像重力鐘，不一定要吊得高高的，它可以小型化，可以放在桌子上架子上，也可以輕松搬走。
但彈力驅動的一個問題是，彈簧會松，鐘走的速度誤差太大。早期的彈簧鐘遠不如重力鐘那么準確。
克服這個問題的裝置叫“均力錐輪”，它是一位不知名的機械天才發明的，大概出現于1400年到1450年之間。它是一個有凸起螺線的錐形盤，鏈條繞在這個盤上，并且連接發條。上發條時，越纏繞，螺旋直徑越小——發條雖然繃得越緊，鏈條終端的力卻沒有增加，穩定輸出給鐘表。
　　之所以說發明它的人是個天才，是因為這個錐形輪的縱剖面，其實是雙曲線形的。那個年代還沒有正確的數學公式去指導手藝人。手藝人是在實踐中摸索出了正確的形狀。而且他們一定是發明了特殊的機床，才能車出雙曲線。這種高超的工藝，現在看來還是令人佩服。
　　在麥哲倫環游世界的年代，德國工匠生產的、配有均力錐輪的彈簧鐘，在歐洲名頭響亮。
　　接下來，鐘縮小成了表。人類第一只表誕生于1564年的德國紐倫堡，后來被英國人叫做“紐倫堡蛋”。
　　1577年，一位匠人為天文學家第谷制造了精確的天文時鐘，首次引入了分針。
　　17世紀中期，惠更斯為鐘表添上了兩件利器：一是擺錘，它利用了伽利略發現的“重物擺動周期恒定”原理；二是游絲，也就是把彈簧螺旋盤起來。兩者配合，讓每日誤差20分鐘以上的鐘表降低到一兩分鐘，大大提高了實用性。惠更斯后，鐘表業加速發展。英國和法國走在前列。
　　學者劉易斯·芒福德曾說：“工業時代的標志是鐘表而不是蒸汽機……鐘表是現代技術最前沿的機械；并且在每個階段都保持著領先；它是其他機器渴望達到的完美標志。可以說，鐘表為其他機械提供了模型……鐘表業的間接影響也同樣重要，作為第一個真正的精密儀器，它在精度和光潔度方面是其他儀器的榜樣，無論是機械學影響還是社會影響，鐘表都是第一。”
　　發展動力：炫富推動的產業
　　在人類歷史上地位這么重要的鐘表，初衷并不是為了“引領工業革命”或者“帶動科技創新”。機械鐘的出現，源于修道士對日程表的認真遵守。他們為了不折不扣地定時祈禱，需要更可靠的時間儀器。
　　很快，昂貴的鐘表在修道院外也找到了市場。先是城市里各種富麗堂皇的建筑（比如法院、議會）購買機械鐘，然后是富人宅邸。無論公費還是私費，都是為了宣示其非同一般的財力和排場。
　　可以說，推動鐘表發展的，就是人們擁有“百達翡麗”“江詩丹頓”的欲望——那不僅僅是報時工具，更是高級玩具和珠寶工藝品。
　　14世紀中期，歐洲鐘樓上常會有一個機械人手握木棒敲鐘報時。接下來的200年間，敲鐘的機械人和動物越來越多，可上演全套戲劇，精美繁復。比如1499年威尼斯圣馬可廣場安裝的鐘，由兩位巨大的牧羊人敲響，一位天使同時吹響號角，東方三博士進場，跪在圣母圣子面前，一手脫帽，一手獻禮。然后起身戴帽出門。這座鐘還會顯示所有天體的運行位置。再比如瑞士伯爾尼天文塔的鐘表建于1530年，每小時會有4分鐘的機械人表演：公雞鳴叫、跳舞的小丑敲鐘、克洛諾斯翻轉沙漏、城市的吉祥物游行……
　　最早的表，比如保存至今的一只16世紀晚期制造的“紐倫堡蛋”，很像現在的豪表。表盤是金子的，整體是一塊六邊形的哥倫比亞翡翠，機芯置于其中。那個年代的表往往還做成新奇形狀，比如水果或者動物。
　　另一件保存至今的，是16世紀初的“鹽器鐘”，是法國國王送給英國國王的禮物，銀質鍍金，綴滿琺瑯花紋、貝殼與寶石，表盤放在水晶殼里。鹽器是當時餐桌上最重要的器具，放在宴會長桌中間。這類“鹽器鐘”，當時的英國王室收藏了11個。
鐘表史上，美輪美奐的作品數不勝數，如果不是為了炫富，歐洲鐘表不會遙遙領先。
大腦如何指揮內臟不停運動
不僅四肢和軀干的肌肉在運動，內臟的肌肉也在運動。內臟運動中最活躍的就是心跳，在人的一生當中要跳動25—30億次，推動著全身的血液循環。
科學家們對于心血管運動的研究揭開了近代生命科學的序幕。古羅馬的大醫學家蓋侖認為，血液像潮水一樣產生，消失于身體的四周，再由肝臟通過食物來轉化。這個觀點統治了醫學界1300多年。16世紀，西班牙的塞爾維特打破蓋侖的學說，提出了肺循環學說，認為靜脈血通過肺循環變成新鮮的動脈血。17世紀，英國醫生威廉·哈維提出了完整的血液循環學說，指出血液從靜脈回心，通過肺循環變成動脈血，再進入體循環運輸血液至全身器官。威廉·哈維的《心血運動論》被譽為生理學的開山之作，成為科學史上極為重要的文獻。
調控心臟的神經是交感神經和迷走神經，它們不受意識支配，可以“自作主張”，也稱為自主神經。以心臟為例，我們不能憑借意識發出指令讓心跳變快或者變慢，但是當我們劇烈運動、情緒激動的時候，心跳就會自然變快了。這說明心臟是被神經系統控制的。這種控制每時每刻都在發生：如果心臟不接受外來神經的支配，按照自身節律性每分鐘跳動100次；安靜狀態下，迷走神經對心臟的調控比較強，心跳每分鐘75次左右；運動或情緒激動的時候，交感神經對心臟的調控比較強，心跳會加快，收縮力也會加強。
調控心臟的交感神經從脊髓發出，迷走神經從腦發出。這些神經既然不受意識支配，又是憑借什么發出運動指令呢？以心血管運動的神經調節為例，心血管系統中存在血壓感受器。當血壓波動超過正常范圍，它們就會發出信號傳到延髓的心血管中樞，再通過交感神經和迷走神經調節心肌和血管平滑肌的運動，使血壓恢復正常。此外，延髓以上的各級中樞對心血管也有一定的調節機能。比如，緊張的情緒傳到下丘腦，下丘腦就會發出信號給延髓的心血管中樞，使交感神經的活動加強，血液大量供應給腦和肌肉來應對突發事件。在神經系統的支配下，心血管的運動可以根據人體的需要調節血液供應，又不至于波動過于劇烈，可謂精巧嚴密、調控有方。
除了血管壁，在胃腸道、呼吸道、泌尿系統、生殖系統等處也分布著各種內臟平滑肌。平滑肌的運動原理與心肌、骨骼肌（即四肢和軀干的肌肉）類似，也是靠粗肌絲和細肌絲的滑行，使細肌絲插入粗肌絲中央，肌纖維的長度縮短。它的收縮也不像心肌、骨骼肌那么快速而有力，相對緩慢而微弱。平滑肌運動同樣受到神經支配，以胃腸道平滑肌為例，接受交感神經和迷走神經的雙重支配。不過這里的情況與心臟相反，交感神經興奮使胃腸道運動減弱，而迷走神經興奮使胃腸道運動加強。細想不難發現，胃腸道是負責“后勤保障”的，緊急情況下應該“退居二線”，不來添亂；安靜狀態下則要加緊工作，給機體補充能量。心臟和胃腸道上的受體類型不同，交感神經或迷走神經釋放的神經遞質與不同受體結合后，可以產生不一樣的效應。
隨著生活節奏加快，很多人患上胃潰瘍之類的疾病，這也與神經系統的“功能失常”有關。情緒緊張會使交感神經活動加強，抑制胃的運動，使食物在胃中停留的時間過長，食物會不斷刺激胃酸的分泌。胃酸在黏液之中找到一個小小的薄弱點，刺激胃壁造成潰瘍。小的潰瘍可以自行修復，如果持續的情緒緊張使小潰瘍發展下去，會形成較大的潰瘍，必須到醫院治療。
保護我們的內臟，必須合理使用大腦，維持良好的情緒。中醫認為“喜怒憂思悲恐驚”這七情過度是致病的內因，西醫也從神經反射的角度給出了證據。內臟是生命得以延續的基礎，如果出現問題會牽一發而動全身，可能產生繼發病變。鍛煉身體，充足睡眠，合理飲食，改善情緒，做好這些功課，我們的內臟就可以勤勤懇懇地工作很多年，為人生奠定幸福的基石。
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