資源簡介

八年級上冊科學研究性學習課題
自然界或生命活動中的電現象調查報告
調查人：
調查問題：在自然界或生命活動中的電現象
調查對象：周圍的人
【一】自然界的電現象
1.打雷和閃電
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圖1-1
)打雷和閃電是同時發生的,是由于帶異種電荷的云層或云層與大地之間的一種放電現象,當帶異種電荷的云層相互間的距離由于運動而縮小到一定距離時,正負電荷間的強大電勢差將空氣擊穿而發生瞬間放電,放電時產生的放電火花就是我們見到的閃電,同時放電時產生的聲音就是雷聲。同理,當帶電云層運動時,地面相對應的地方產生感應電荷,若云層與地面或地面高大物體間距離較小,則云層與物體間的空氣被擊穿而發生瞬間放電產生雷電（見圖1-1）。
2.極光
極光是出現于星球的高磁緯地區上空，是一種絢麗多彩的發光現象。極光是由于太陽帶電粒子流（太陽風）進入地球磁場，在地球南北兩極附近地區的高空，夜間出現的燦爛美麗的光輝。在南極被稱為南極光，在北極被稱為北極光。地球的極光是來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流（太陽風）使
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圖1-
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)高層大氣分子或原子激發（或電離）而產生（見圖1-2）。
【二】生命活動中的電現象
人體內神經型號的傳輸（見書本）
生命活動中的神經興奮傳導在神經纖維上就是生物電傳導的。
2.
電鰻
電鰻發電是一種捕食和打擊敵害的手段，有時是一種生理需要。電鰻能隨意放電，自己掌握放電時間和強度，發電器最主要
的樞紐是器官的神經部分。
電鰻是魚類中放電能力最強的淡水魚類，輸出的電壓達300～800伏，因此電鰻有水中“高壓線”之稱。電鰻的發電器的基本構造與電鰩相類似，也是由許多電板組成的。它的發電器分布在身體兩側的肌肉內，身體的尾端為正極，頭部為負極，電流是從尾部流向頭部。當電鰻的頭和尾觸及敵體，或受到刺激影響時即可發生強大的電流。電鰻的放電主要是出于生存的需要。因為電鰻要捕獲其他魚類和水生生物，放電就是獲取獵物的一種手段。它所釋放的電量，能夠輕而易舉地把比它小的動物擊死，有時還會擊斃比它大的動物，如正在河里涉水的馬和游泳的牛也會被電鰻擊昏（見圖2-2）。
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圖
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)電鰻放電時的平均電壓為350多伏，但也有過650伏的放電記錄。美洲電鰻的最大電壓竟達800多伏，這么強的電壓足以擊死一頭牛。電鰻放電時產生的電流是極微弱的，一般不到1安培；有時觀察到的電壓為500伏，電流為2安培，即功率為1000瓦的短時放電。雖然發出的是直流電，但放電頻率每秒可達300個脈沖。
3.
電鯰
電鯰是一種能發電的魚。電鯰生活于非洲的尼羅河，它的長相和鯰魚非常相似，體長大約有1米左右，口端長有3對須，它沒有背鰭，在尾的基部有一個很低而且平伸的脂鰭，電鯰有成對的發電器，位于背部的皮下，它的發電電壓高達350伏，能將人和牲畜擊昏。
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)當然，并不是所有的電魚都能發出很強的電，海洋中還有一些能發出較弱電流的魚，它們的發電器官很小，電壓最大也只有幾伏，不能擊死或擊昏其它動物，但它們像精巧的水中雷達一樣，可以用來探索環境和尋找食物。這些魚身上布滿了電感器官，它們能夠接收返回來的電波。
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圖
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)由于任何一種活動的生物都有或強或弱的生物電，這些魚的電感受器能感受到非常微弱的電場變化。鯊魚對于電場的變化非常敏感，利用這一點，科學家們發明了“電子驅鯊器”，它發出的直流脈沖可以把鯊魚驅趕到1～10米以外。潛水員背著這些儀器，在水下可以避免鯊魚的襲擊（見圖2-3）。
鯰魚可以預防地震，地震前地電流的急劇變化刺激了鯰魚的電感受器官，使它們感到驚恐不安，亂蹦亂跳，因此可以通過對鯰魚的研究找到一種預報地震的新方法。
總之，魚類的放電是它們在進化過程中所獲得的一種防御和攻擊敵害、捕捉食物的適應能力。如果人類能夠應用仿生學，模擬電魚的發電器官在海洋中發電，那么，就能很好地解決船舶和潛水艇的動力問題。
電鯰的放電電壓最高可達400～450伏特，一條體長約50厘米的電鯰的放電電壓就能達到350伏特。但它的發電器官并非肌肉變成，而是由真皮腺衍生而成的。
電鯰的發電器官很特別，它是由體內約500萬塊電板組成的。單個電板產生的電壓很微弱，但由于電板很多，產生的電壓就很大了。這些電板分布在身體皮膚和肌肉之間，頭部為正極，尾部為負極，電流流向是從頭部流向尾部。當電鯰在水中活動時，身體的任何一部分觸及到敵人或其他物體，馬上就產生一種強大的電流，擊倒對方。它所施放的強大電流甚至能擊斃體型比自身更大的水生動物，由此得名“水中高壓電”。
4.
電鰩
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圖
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4
)電鰩是活的“發電機”。它尾部兩側的肌肉，是由有規則地排列著的6000～10000枚肌肉薄片組成，薄片之間有結締組織相隔，并有許多神經直通中樞神經系統。每枚肌肉薄片像一個小電池，只能產生150毫伏的電壓，但近萬個“小電池”串聯起來，就可以產生很高的電壓（見圖2-4）。
電鰩尾部發出的電流，流向頭部的感受器，因此在它身體周圍形成一個弱電場。電鰻中樞神經系統中有專門的細胞來監視電感受器的活動，并能根據監視分析的結果指揮電鰻的行為，決定采取捕食行為或避讓行為或其它行為。有人做過這么一個實驗：在水池中放置兩根垂直的導線，放入電鰩，并將水池放在黑暗的環境里，結果發現電鰻總在導線中間穿梭，一點兒也不會碰導線；當導線通電后，電鰩一下子就往后跑了。這說明電鰻是靠“電感”來判斷周圍環境的。
電鰩放完體內蓄存的電能后，要經過一段時間的積聚，才能繼續放電。
5.
人體電流
人體與電流，指人體對電流的反應，當人體通過0.6mA的電流，會引起人體麻刺的感覺；通過20mA安的電流，就會引起劇痛和呼吸困難。電在生物體內普遍存在，生物學家認為，組成生物體的每個細胞都是一合微型發電機．細胞膜內外帶有相反的電荷，膜外帶正電荷，膜內帶負電荷，膜內外的鉀、鈉離子的不均勻分布是產生細胞生物電的基礎．但是，生物電的電壓很低、電流很弱，要用精密儀器才能測量到，因此生物電直到1786年才由意大利生物學家伽伐尼首先發現．
人體任何一個細微的活動都與生物電有關．外界的刺激、心臟跳動、肌肉收縮、眼睛開閉、大腦思維等，都伴隨著生物電的產生和變化．人體某一部位受到刺激后，感覺器官就會產生興奮．興奮沿著傳入神經傳到大腦，大腦便根據興奮傳來的信息做出反應，發出指令．然后傳出神經將大腦的指令傳給相關的效應器官，它會根據指令完成相應的動作．這一過程傳遞的信息——興奮，就是生物電．也就是說，感官和大腦之間的“刺激反應”主要是通過生物電的傳導來實現的．心臟跳動時會產生1～2
毫伏的電壓，眼睛開閉產生5～6毫伏的電壓，讀書或思考問題時大腦產生0.2～1毫伏的電壓．正常人的心臟、肌肉、視網膜、大腦等的生物電變化都是很有規律的．因此，將患者的心電圖、肌電圖、視網膜電圖、腦電圖等與健康人作比較，就可以發現疾病所在。
6.植物電流
植物體內同樣有電。為什么人的手指觸及含羞草時它便“彎腰低頭”害羞起來 為什么向日葵金黃色的臉龐總是朝著太陽微笑？為什么捕蠅草會像機靈的青蛙一樣捕捉葉子上的昆蟲 這些都是生物電的功勞。如含羞草的葉片受到刺激后,立即產生電流,電流沿著葉柄以每秒14毫米的速度傳到葉片底座上的小球狀器官,引起球狀器官的活動,而它的活動又帶動葉片活動,使得葉片閉合。不久,電流消失,葉片就恢復原狀．在北美洲,有一種電竹,人畜都不敢靠近,一旦不小心碰到它,就會全身麻木,甚至被擊倒。
7.靜電
靜電是一種處于靜止狀態的電荷。在干燥和多風的秋天，在日常生活中，人們常常會碰到這種現象：晚上脫衣服睡覺時，黑暗中常聽到噼啪的聲響，而且伴有藍光；見面握手時，手指剛一接觸到對方，會突然感到指尖針刺般刺痛，令人大驚失色；早上起來梳頭時，頭發會經?！帮h”起來，越理越亂；拉門把手、開水龍頭時都會“觸電”，時常發出“啪、啪、啪”的聲響，這就是發生在人體的靜電（見
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圖
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5
)圖2-5）。
8.腦電波
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圖
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6
)腦電波（Electroencephalogram
EEG）是大腦在活動時，大量神經元同步發生的突觸后電位經總和后形成的。它記錄大腦活動時的電波變化，是腦神經細胞的電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映（見圖2-6）。
腦電波來源于錐體細胞頂端樹突的突觸后電位。腦電波同步節律的形成還與皮層丘腦非特異性投射系統的活動有關。
腦電波是腦科學的基礎理論研究，腦電波監測廣泛運用于其臨床實踐應用中。
【三】探究結論
電在我們生活中無處不在，只要留心觀察，就能發現不一樣的電現象。尋找身邊的科學，可以增加我們的生活經驗，為我們學習科學提供幫助。
附錄：
自然界或生命活動中的電現象調查表
被調查人：
調查日期：
認為生活中的電現象：
認為電在生活中的常識：
覺得人體中有電現象嗎？
有（
）
沒有（
）
不知道（
）
覺得植物生命活動中有電現象嗎？
有（
）
沒有（
）
不知道（
）
感謝您對調查的配合。謝謝！

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