一、 恒定的体温
(一)变温动物和恒温动物
(1)变温动物:如无脊椎动物、鱼类、两栖类、爬行类等。这些动物没有完善的体温调节机能,体温随环境温度的变化而改变,因此称它们为变温动物。
(2)恒温动物:人类及鸟类、哺乳类的体温相对恒定,如人的体温,不论是炎热的夏天还是寒冷的冬天,始终在37℃左右,所以称人类、鸟类和哺乳类为恒温动物。不同种类的恒温动物的体温可能不同,如鸟的体温在42℃左右,猫的体温在39℃左右。
(二)人的体温
人的体温是指人体内部的温度。人的体温一般为37℃左右。
(三)维持恒定体温的意义
(1)维持恒定的体温是恒温动物进行正常新陈代谢的基本条件,体温过高或过低,都会影响新陈代谢的正常进行(如影响体内酶的催化效率),严重时会导致死亡。
(2)恒定的体温能让动物摆脱环境的限制,无论天气如何,只要体温恒定就能进行正常的生命活动。
(四)人的体温测定
通常可在人的口腔、腋窝和直肠等处测量人的体温。不同部位测得的温度值有所不同,如下表所示。
测量部位 正常范围/℃
腋窝 36.0 ~ 37.4
口腔 36.7 ~ 37.7
直肠 36.9 ~ 37.9
(五)体温的变动
人的体温受内外因素影响,体温的恒定要受激素和神经的调节。正常人的体温并不是一个固定值,而是一个温度范围。在正常的生理条件下,体温可随昼夜、性别、年龄、环境温度、精神状态和体力活动等情况的不同,在一定的范围内波动,波动范围一般不超过1 ℃。如不同人的体温可能不同,同一个人年轻时体温比年老时高,一般女子体温比男子高, 生病发烧时体温略高等。
二、产热与散热的平衡
恒温动物和人类之所以能够维持相对稳定的体温,是因为机体的产热与散热两个生理过程保持动态平衡。
(一)产热
(1)人体在安静时,产生的热量主要来自内脏。
(2)人体在劳动或运动时,产生的热量主要来自骨骼肌。人在寒冷环境中,骨骼肌战栗,能使热量成倍增加。
(二)散热
在产热的同时,机体又以各种方式将这些热量散发到体外,以维持体温的相对恒定。人体散热的主要方式有皮肤直接散热和汗液蒸发散热两种。
(1)皮肤直接散热
①皮肤是人体主要的散热器官,人体90%以上的热量是通过皮肤直接散发出去的。皮肤可通过辐射传导、对流等方式散热。
②皮肤直接散热的多少,取决于皮肤表面与外界环境之间的温度差,而人体表面的温度可以通过流经皮肤血液的多少来加以调节。
③散热规律:环境温度低时,人体散热速度会加快,人会因散热过多而体温下降,此时人体需要减少散热,方法是降低皮肤温度,缩小皮肤与环境的温度差,因此血管收缩,皮肤血流量减少;当环境温度高时,人体散热速度会减慢,人会因散热过少而体温升高,此时人体需要增加散热,方法是升高皮肤温度,增大皮肤与环境的温度差,因此血管舒张,皮肤血流量增加。
(2)汗液蒸发散热
在常温条件下,皮肤汗液分泌少,蒸发散热所占比例不大。当外界温度等于或超过体表温度,直接散热不能发挥作用时,汗液蒸发成了主要的散热方式。
(三)中暑
(1)原因:在高温环境中,人体由于未能及时有效地发挥体温调节功能,或因过高的环境温度超过了人体体温调节能力的最大限度,产热多而散热困难,便会出现中暑现象。
(2)表现:体温升高、头痛、头晕、心慌、恶心呕吐、出冷汗、面色苍白甚至昏厥等,严重时会危及生命。
(3)预防中暑的方法:内外降温同时进行,喝冰饮料、凉开水降低体内温度;喝碳酸饮料,利用二氧化碳气体带走人体内的热量;吹风、敷凉毛巾、擦酒精等方式可降低体表温度。
三、体温受脑控制
人体内的产热和散热过程是通过脑干中的体温调节中枢来调节和控制的。
(一)人在寒冷与炎热环境中的体温调节过程如图所示
在不同温度环境中人的姿势和行为,特别是人为了保温或降温所采取的措施,如增减衣服等,对体温的调节也有一定的作用。
例1、小明前几天因感冒在家休息。在父母的嘱咐下,小明每隔2小时对自己的体温进行了测量,并记录在下表中(在15:00测定体温后小明服用了退烧药):
对此,下列有关说法错误的是( )
时间 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00
体温/℃ 36.9 37.2 38.2 38.2 38.5 37.5 37.5
A.小明在家休息时,体内产热的器官主要是内脏
B.小明的体温并不是恒定不变的,而是在一定范围内变化
C.小明在服用了退烧药后的4个小时内,体内的产热与散热保持相对平衡
D.小明在11:00~13:00间,其体内的产热与散热保持相对平衡
例2、人体体表的温度可以通过流经皮肤血液的多少来调节.如图是皮肤中同一血管在不同温度下的口径,根据图回答下列问题.
(1)人体在寒冷的环境中,皮肤血管的状态是________图,此时体温________环境温度.
(2)皮肤血管口径如C图时,血管处于________状态.流经皮肤的血液量________,皮肤温度________,散发的热量将增加.
(3)当外界温度高于体温时,即当环境温度达到35℃以上时,人体散热主要是通过________方式进行.此时,皮肤血管的口径应更类似于图________.
例3、如图表示某健康男性在45℃室内安静状态下的体内温度、皮肤温度和出汗率的变化,第25分钟时,此人饮入冰水。
(1)在0~25min内,此人皮肤温度低于体内温度的主要原因是________。
(2)据图分析饮用大量冰水导致皮肤温度升高的变化是如何引起的?________。
(3)在45℃的室温环境中,人体皮肤内的________接受刺激,将兴奋传入________的体温调节中枢,使皮肤血管________,血流量________,汗液分泌________,从而使散热量增加,体温保持恒定。
1.如图表示甲、乙两类动物的耗氧量(产热量)与环境温度的变化关系,叙述正确的是( )
A.甲可能是猫,乙可能是青蛙 B.甲可能是蛇,乙可能是鱼
C.甲可能是鸽子,乙可能是狗 D.甲可能是鱼,乙可能是人类
2.如图表示人体在某种状态下组织、器官的产热百分比,下列有关分析中,错误的是( )
A.该图描述的是人在安静时各器官的产热比
B.人体各个器官主要靠分解糖类释放热量
C.人体释放的能量部分用于维持体温恒定
D.由图可知,剧烈运动时的产热器官主要是骨骼肌
3.白尾黄鼠是沙漠地区的一种哺乳动物,它在高温环境下体温的昼夜变化如图所示。
(1)该动物属于________(选填“恒温”或“变温”)动物;
(2)该动物在6时至9时产热量________(选填“小于”、“等于”或“大于”)散热量;
(3)该动物是通过________(选填“大脑”、“小脑”或“脑干”)中的体温调节中枢来调节体温的。
4.人体体表的温度可以通过流经皮肤血液的多少来调节。如图是皮肤中同一血管在不同温度下的口径,据图回答下列问题:
(1)人体在寒冷的环境中,皮肤血管的状态是图________,此时体温________环境温度。
(2)皮肤血管口径如图丙时,血管处于________状态,流经皮肤的血液量________,皮肤温度________,散发的热量将增加。
(3)当外界温度高于体温时,即当环境温度达到35 ℃以上时,人体散热主要是通过________方式进行。
5.下表为人处于安静和活动情况下,体内不同器官的产热量百分比,请回答:
产热量/%
安静 劳动或运动
脑 16 1
内脏 56 8
肌肉与皮肤 18 90
其他 10 1
(1)根据表中数据分析,正常人在睡眠状态下的主要产热器官是________。
(2)人体的体温之所以能保持恒定,主要是产热和散热两个生理过程保持动态平衡的结果,这个动态平衡的调节过程受人体脑干中的________控制。
(3)人体在剧烈运动时,产热量显著增加,其产热的主要器官是________。
(4)夏季,当环境温度高于体表温度时,人体主要通过________散热,人体散热的主要器官是________。
(5)在炎热、潮湿、无风的环境中,人体容易出现“中暑”现象,其原因是________。
1.健康人的正常体温调节过程如下:环境温度低于体温→感受器→体温调节中枢→效应器→调节活动X。下列关于活动X的说明,不合理的是( )
A.皮肤血管收缩 B.适当增添衣裤 C.浑身肌肉颤抖 D.汗液分泌增加
2.如图是正常人体体温调节的曲线图,请据图分析,下列说法错误的是( )
A.当环境温度为25℃时,产热量和散热量达到平衡
B.从时间t1到时间t2,散热量增加是由于人体体温与环境温度的差距加大造成的
C.时间t2以后,散热量减少,这是体温调节中枢作用的结果
D.时间t3以后,由于环境温度低,散热量大于产热量
3.如图表示某人在休息及运动时血液流经四种器官的相对速度大小。据图分析,下列推断中错误的是( )
A.运动时人体总血量增加
B.不管休息还是运动时,脑的血流量基本不变
C.饭后立即运动,消化器官中血流量明显减少,不利于消化
D.运动时骨骼肌产生热量增加,皮肤血管血流量增加有利于散热
4.如图表示外界气温改变时,皮肤中血管的舒缩情况,请据图回答下列问题:
(1)比较A、B两图,可知A图中的情况发生时外界气温________(填“较高”或“较低”),皮肤内大多数毛细血管________,血流量________,皮肤的温度会________,由皮肤直接散发的热量会________。
(2)B图是在________的情况下发生的,同时汗液的分泌________,从而使人体散发的热量________,这样可使人的体温保持正常。
(3)当外界温度低于皮肤温度时,则以________的方式散热。
5.兴趣小组为了研究黄腹角雉在发育过程中体温调节功能的变化情况,进行了如下实验:①…;②一组置于环境温度为20℃的条件下饲养,另一组置于环境温度为30℃的条件下饲养,饲养方式相同;③每天测定其中一只雏鸟的体温,记入表格;并测量两组雏鸟在安静状态下的产热量,将结果处理后绘制图象,如图所示;
日龄 1 2 3 4 5 6
体温(℃) 35.9 34.0 31.7 37.3 35.4 38.5
日龄 7 8 9 10 11 12
体温(℃) 36.4 37.0 38.7 38.7 38.7 38.7
请回答下列问题:
(1)步骤①是________。
(2)观察表格中的信息,可以得出的结论是雏鸟在9日龄后才基本具备了恒温能力。你认为这个结论是否可靠?并说明理由________。
(3)分析图象可知,雏鸟在9日龄后,安静状态下它在20℃恒温房间内的产热量总高于在30℃恒温房间内的产热量。结合人体体温调节的相关知识,请分析产生这一现象的主要原因:________。
参考答案
例1、C
【解析】体温调节指温度感受器接受体内、外环境温度的刺激,通过体温调节中枢的活动,相应地引起内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管和汗腺等组织器官活动的改变,从而调整机体的产热和散热过程,使体温保持在相对恒定的水平。
A、人体在安静状态下主要产热器官是内脏;故A正确;
B、由表格可知,小明的体温是上下浮动的,但浮动范围不大;故B正确;
C、由表格可知,15:00--17:00小明的体温明显下降,说明其散热是大于产热的;故C错误;
D、在11:00--13:00间小明的体温始终维持在38.2℃,即其体内的散热与产热是平衡的;故D正确;
例2、(1)A;高于(2)扩张;增加;升高(3)排汗;C
【解析】体温调节是指温度感受器接受体内、外环境温度的刺激,通过体温调节中枢的活动,相应地引起内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管和汗腺等组织器官活动的改变,从而调整机体的产热和散热过程,使体温保持在相对恒定的水平。
【解答】(1)人体在寒冷环境中,会增加产热,减少散热,血管处于收缩状态,所以血管口径变小,即A图;此时人体温度是高于外界温度的;
(2)血管C的口径是最大的,说明此时血管舒张,血流量增加,散热增加,皮肤的温度会升高;
(3)当外界温度高于体温时,即当环境温度达到35℃以上时,人体散热主要是依靠汗腺分泌的汗液来大量散热的,血管舒张,口径增大,即图C符合题意;
例3、(1)汗液蒸发,散失热量
(2)饮用冰水后,体内温度降低,出汗减少,散失热量减少,加上外界温度高于皮肤温度,导致皮肤温度升高(3)温觉感受器;脑干;扩张;增加;增多
【解析】人类机体的产热和散热两个生理过程始终保持动态平衡,所以人类能够维持稳定的体温。人体内的产热和散热过程是通过脑干中的体温调节中枢来调节和控制的。人体的皮肤、粘膜和内脏器官中分布着能感受温度变化的温度感受器,分为冷觉感受器和温觉感受器两种。当皮肤温为30℃时产生冷觉,而当皮肤温为35℃左右时则产生温觉。皮肤是人体散热的主要器官。炎热时,皮肤血管舒张,增加皮肤的血流量,汗液的分泌增加,汗液蒸发带走热,使散热量增加。
【解答】(1)在0~25min内,此人皮肤温度低于体内温度这是因为在高温环境中,皮肤血管舒张,增加皮肤血流量,汗液的分泌增加,汗液蒸发带走热量,进而实现散失热量。
(2)此人饮入大量冰水后,体内温度降低,在体温调节中枢的调节和控制下将通过减少出汗,减少热量散失,加之外界温度高于皮肤温度,外界环境中的热量会传递到人体的皮肤,导致皮肤温度升高。
(3)在45℃的室温环境中,人体皮肤内的温觉感受器接受刺激,将兴奋传入脑干的体温调节中枢,使皮肤血管舒张,血流量增加,汗液分泌增多,从而使散热量增加,体温保持恒定。
1.A
【解析】本题主要考查恒温动物和变温动物的知识。恒温动物体温恒定,在较寒冷的环境中需要消耗更多的氧气来氧化有机物,释放能量,维持体温;变温动物则在温度较低的环境中,其代谢较慢,需氧较少,环境温度高时,则与此相反。
【解答】由图可知甲动物的耗氧量随着温度的升高而减少,说明甲是恒温动物,而乙动物的耗氧量随着温度的升高而升高,说明乙是变温动物,猫是恒温动物,青蛙属于变温动物,A符合题意。
2.D
【解析】人在安静状态、劳动或运动状态的组织、器官的产热百分比并不相同,安静状态下内脏产热最多,运动状态下骨骼肌产热最多,结合图片分析解题。
A、该图描述的是人在安静时各器官的产热比,A不符合题意;
B、 糖类是人体最重要的供能物质,人体的一切活动,包括学习、走路、消化和呼吸等所消耗的能量主要来自糖类,人体各个器官主要靠分解糖类释放热量,B不符合题意;
C、人体的细胞都能够利用氧气将淀粉等有机物分解,产生二氧化碳和水,同时伴有能量的释放,释放的能量一部分用于维持体温的恒定,另一部分用于推动各种生命活动,C不符合题意;
D、该图描述的是人安静时各器官的产热比,并不是剧烈运动时各器官的产热比,不能由此图看出剧烈运动时的产热器官主要是骨骼肌,D符合题意。
3.(1)恒温(2)大于(3)脑干
【解析】鸟类和哺乳动物体内有良好的产热和散热的结构,所以能维持正常的体温,为恒温动物,体温随外界环境的变化而变化属于变温动物。白尾黄鼠属于哺乳动物,它体内具有良好的产热和散热结构来调节体温。
【解答】(1)白尾黄鼠属于哺乳动物,哺乳动物属于恒温动物,它的体温不会随着环境的变化而变化。
(2)由图可知该动物在6时至9时产热量大于散热量。
(3)该动物是通过下丘脑中的体温调节中枢来调节体温的。
4.(1)甲;高于(2)舒张;增加;升高(3)排汗
【解析】体温调节是指温度感受器接受体内、外环境温度的刺激,通过体温调节中枢的活动,相应地引起内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管和汗腺等组织器官活动的改变,从而调整机体的产热和散热过程,使体温保持在相对恒定的水平。
【解答】(1)人体在寒冷环境中,会增加产热,减少散热,血管处于收缩状态,所以血管口径变小,即甲图,此时人体温度是高于外界温度的。
(2)皮肤血管口径如图丙是最大的,说明此时血管舒张,血流量增加,散热增加,皮肤的温度会升高。
(3)当外界温度高于体温时,即当环境温度达到35以上时,人体散热主要是依靠汗腺分泌的汗液来大量散热的,排汗方式散热,血管舒张,口径增大。
故答案为:(1)甲;高于(2)舒张;增加;升高(3)排汗
5.(1)内脏(2)体温调节中枢(3)骨骼肌
(4)汗液蒸发;皮肤(5)汗液难以蒸发导致人体内积聚的热量难以散去
【解析】本题主要考查人体产热的器官。
【解答】(1)根据表中数据分析,正常人在睡眠状态下的主要产热器官是内脏,运动和劳动状态下,主要的产热器官是肌肉。
(2)人体的各项生命活动都要在神经系统的调节之下,如人体的体温之所以能维持稳定,主要是产热和散热两个生理过程保持动态平衡的结果,这个动态平衡的调节过程受人体脑干中的体温调节中枢控制的。
(3)在剧烈运动时,骨骼肌要剧烈的收缩和舒张,牵引骨骼做运动,需要的能量多,因此产热将明显增加,故其产热的主要器官是骨骼肌。
(4)普通状态下,排尿是人体排泄的主要途径,但是夏天,高温状态下,人体主要通过汗液蒸发散热,血液流过肾脏时只产生少量的尿液,以尽量减少体内水分的丢失。
(5)中暑”是因为汗液蒸发困难,不能及时散热,导致人体体温过高,出现“中暑”现象。
故答案为:(1)内脏(2)体温调节中枢(3)骨骼肌(4)汗液蒸发;皮肤(5)汗液难以蒸发导致人体内积聚的热量难以散去
1.D
【解析】体温调节是指温度感受器接受体内、外环境温度的刺激,通过体温调节中枢的活动,相应地引起内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管和汗腺等组织器官活动的改变,从而调整机体的产热和散热过程,使体温保持在相对恒定的水平。
【解答】当环境温度低于体温时,人体会减少散热:血管收缩减少血流量;汗液的分泌会减少;同时会增加产热:肌肉战栗;增添衣物可以减少人体热量散失;
2.D
【解析】1、根据曲线图分析,从25℃下降到10℃时,内外温差加大,使得散热量先增加,后通过调节散热量减少。
2、体温的相对恒定是机体产热和散热动态平衡的结果。
3、寒冷环境→皮肤冷觉感受器→下丘脑体温调节中枢→增加产热(骨骼肌战栗、立毛肌收缩、甲状腺激素分泌增加),减少散热(毛细血管收缩、汗腺分泌减少)→体温维持相对恒定。
【解答】A、人体具有维持体温平衡的调节机制,即产热量等于散热量,图中散热量基本不发生变化,说明基本不发生变化,A正确,不符合题意;
B、当环境温度从25℃下降到10℃时,机体与环境的温差变大,散热增加,B正确,不符合题意;
C、时间t2以后,散热量减少,是因为环境寒冷时毛细血管收缩、血流量减少,使得散热量减少是体温平衡调节的结果,C正确,不符合题意;
D、时间在t3以后,散热量减少,同样产热量也减少,但产热量等于散热量使得体温维持相对稳定,D错误,符合题意。
3.A
【解析】由直方图可知:在运动时,血液流经骨骼肌、皮肤的速率增大,且骨骼肌的速率大于皮肤的速率;流经消化道的速率减少;流经脑的速率基本不变。解此题的关键是解读直方图,从中提取有利于解题的信息,与所学知识建立链接,并用所学知识解释问题,从而得出答案。
A.成年人的血量约为体重的7%~8%(人体的血液总量大约是4000毫升),人体运动时血量不会改变,血液速度会发生变化,A错误。
B.由分析可知,休息及运动时,血液流经脑的速率基本不变,因此,脑的血流量基本不变,B正确。
C.饭后立即剧烈运动,会使肌肉内的血流量增大,流经消化器官的血液减少,导致胃、肠蠕动减弱,消化腺的分泌功能降低,分泌的消化液减少,从而影响食物的消化和吸收,C正确。
D.运动时,不但全身骨胳肌的活动加强了,呼吸也加深加快,可以吸入更多的氧,呼出更多的二氧化碳;同时,心跳也随着加强加快,促进血液更快地循环,输送给骨胳肌更多的养料和氧,运走更多的废物。人体需要的能量来源于食物中的有机物的氧化分解,即消耗氧,产生二氧化碳,并释放出能量。皮肤的附属物有汗腺,汗腺分泌汗液。汗腺周围有丰富的毛细血管,运动时骨骼肌产热量增加,皮肤血管血流量增加有利于散热,D正确。
4.(1)较高;舒张;增加;升高;增加
(2)外界温度较低;减少;减少
(3)皮肤直接散热
【解析】体温调节是指温度感受器接受体内、外环境温度的刺激,通过体温调节中枢的活动,相应地引起内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管和汗腺等组织器官活动的改变,从而调整机体的产热和散热过程,使体温保持在相对恒定的水平。
【解答】(1)由图可知,A的血管口径较大,B的较小,说明A图中所处环境温度较高,血流量大,散热增加,导致皮肤的温度会升高;
(2)B图中血管的口径较小,说明这时外界环境的温度较低,血管的血流量小,人体散热减少,则汗液的分泌也会减少;
(3)当外界环境温度较低时,人体的散热方式以皮肤直接散热为主;
5.(1)选择刚出生的大小相近的健康幼鸟10只,平均分为两组
(2)不可靠;另测一只雏鸡的体温,无法排除偶然性
(3)在高温环境中,黄腹角稚同化的能量用于产生热能,维持体温,更多的用于生长、发育
【解析】控制变量在进行科学实验的概念,是指那些除了实验因素(自变量)以外的所有影响实验结果的变量,这些变量不是本实验所要研究的变量,所以又称无关变量、无关因子、非实验因素或非实验因子。体温调节是指温度感受器接受体内、外环境温度的刺激,通过体温调节中枢的活动,相应地引起内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管和汗腺等组织器官活动的改变,从而调整机体的产热和散热过程,使体温保持在相对恒定的水平。
【解答】(1)由实验步骤可知,第二步开始把两组幼鸟放在不同环境中饲养,因此第一步是选择刚出生的大小相近的健康幼鸟10只,平均分为两组;
(2)由步骤三可知,每天只测定其中一只幼鸟的体温,存在偶然性,数据和结论都不可靠;
(3)鸟类是恒温动物,在20℃环境中,其产热量要大于30℃环境中的幼鸟,只有这样才能维持体温的恒定;
故答案为:(1)选择刚出生的大小相近的健康幼鸟10只,平均分为两组;(2) 不可靠;另测一只雏鸡的体温,无法排除偶然性;(3) 在高温环境中,黄腹角稚同化的能量用于产生热能,维持体温,更多的用于生长、发育。
2022-2023学年上学期浙教版科学八年级“冲刺重高”讲义(二十一)
体温的控制