🔬 初中科学七年级下第2章 对环境的察觉中考高频实验探究

感觉世界

捏住鼻子吃苹果和土豆,你能分辨吗?味觉其实一直在偷偷「借用」嗅觉的信息。

难度:★★★★★

知识背景

💡知识背景 · 从一个真实的问题说起

十九世纪的德国生理学家韦伯做过一个后来被写进所有教科书的实验:他用一副圆规似的两脚器,轻轻同时触碰蒙住眼睛的助手的皮肤,然后一点点缩小两脚间距,直到助手说「只有一个点」。结果让人吃惊:在指尖,两点相距 2 毫米就能被分辨;而在背部,要拉开 40 毫米才行。

同一个人的皮肤,为什么灵敏度差了二十倍?答案是皮肤里的触觉神经末梢分布不均——指尖、口唇密集,背部、大腿稀疏。人体把有限的「感觉资源」优先分配给了最需要精细操作的部位。

还有一件事更有意思:捏住鼻子闭上眼睛去吃苹果块和土豆块,很多人分不清。因为我们平时以为的「味道」,其实是味觉、嗅觉、触觉(口感)、温度觉共同合成的结果。感冒鼻塞时觉得饭菜没滋味,正是这个原因。这一节要弄清的是:人有哪些感觉?它们各自靠什么器官接受刺激,最终又在哪里形成感觉?

知识讲解

人的感觉与感觉的形成

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人体主要有五种感觉:视觉、听觉、嗅觉、味觉和皮肤感觉(触觉、痛觉、冷热觉等)。所有感觉的形成路径都是同一条:

刺激感受器传入神经大脑皮层形成感觉\text{刺激} \to \text{感受器} \to \text{传入神经} \to \text{大脑皮层} \to \text{形成感觉}

感觉最终都在大脑皮层的相应中枢形成,眼、耳、鼻、舌、皮肤只是接受刺激的感受器

因此,如果传入神经或大脑中枢受损,即使感受器完好,也不会产生相应的感觉;医生做手术时用麻醉药阻断神经传导,病人就感觉不到疼痛。

皮肤的感觉

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皮肤中有多种感受器,能感受触、痛、冷、热、压等刺激。其中痛觉最重要,它是身体的报警信号,能使人及时躲避伤害;触觉在指尖、口唇、舌尖最灵敏,因为这些部位的触觉神经末梢分布最密

冷、热觉感受的其实不是温度的高低本身,而是温度的变化。把手先放冷水再放温水,会觉得温水很热;先放热水再放温水,就觉得温水偏凉——这说明皮肤的感觉具有相对性

鼻和嗅觉

嗅觉的路径是:气味物质(挥发性)\to 鼻腔上部的嗅觉神经末梢(嗅细胞)\to 嗅神经 \to 大脑皮层的嗅觉中枢

⚖️嗅觉的三个重要特点
  • 容易疲劳:长时间处在同一种气味中,嗅觉会减弱甚至察觉不到,所谓「入芝兰之室,久而不闻其香」。这也是煤气泄漏危险的原因之一。
  • 有明显的年龄和个体差异:儿童嗅觉较灵敏,年长后逐渐减弱;不同人对同一气味的敏感程度不同。
  • 不同动物差别巨大:狗的嗅觉极灵敏,可用于搜救与缉毒;这与它们鼻腔中嗅细胞的数量有关。

舌和味觉

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舌表面有许多小凸点,内含味蕾,味蕾中的味觉细胞接受刺激。人的基本味觉有四种:酸、甜、苦、咸辣不是味觉,而是辣椒素刺激舌和口腔黏膜产生的痛觉和热觉是蛋白质凝固引起的触觉。

舌的不同部位对四种味道的敏感程度不同:舌尖对甜味最敏感,舌根对苦味最敏感,舌两侧对酸味(中段)和咸味(前部)较敏感。食物必须溶解在水(唾液)中才能刺激味觉细胞,所以口干时尝不出味道;此外温度也有影响,同样浓度的糖水在 3030 摄氏度左右尝起来最甜。

实验与探究

探究舌的不同部位对味道的敏感性

用糖水、食盐水、醋和苦味的中药水,探究舌的各部位对四种基本味觉的敏感程度。

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步骤

  1. 受测者蒙上眼睛(排除视觉的暗示影响),先用清水漱口。
  2. 用干净的棉签蘸取糖水,分别轻触受测者的舌尖、舌中、舌两侧、舌根,每次记录能否尝出甜味及强弱。
  3. 每换一个部位或一种溶液,都要用清水漱口,防止上一次的味道残留干扰。
  4. 换食盐水、醋、苦味液重复上述过程,记入表格。

现象与结论:舌尖对甜味最敏感,舌根对苦味最敏感,舌两侧前部对咸味、中段对酸味较敏感,可见味蕾在舌面上的分布并不均匀。实验中蒙眼是为了防止受测者看到液体颜色而先做判断,漱口是为了排除残留味道的干扰,两条都是控制无关变量的措施,也是本实验最常考的设问。

验证味觉与嗅觉的关系

设计实验说明「味道」的感受离不开嗅觉。

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步骤:请同学蒙上眼睛,分别在(甲)正常呼吸和(乙)用手捏住鼻孔两种情况下品尝切成同样大小的苹果块和土豆块,判断吃的是哪一种。

现象:甲情况下能轻松分辨;乙情况下多数人分辨困难,甚至认为两者味道相似。

结论:人平时说的「味道」是味觉、嗅觉、触觉和温度觉综合作用的结果,其中嗅觉贡献很大。捏住鼻孔后,苹果挥发出的气味无法到达鼻腔上部的嗅觉神经末梢,判断依据大幅减少。感冒鼻塞时吃饭「没味道」,喝中药时捏鼻子能减轻苦味,道理完全相同。

经典例题

分析感觉形成的路径

小科用手拿起一杯烫水,立即缩手并感到疼痛。请指出:(1)感受刺激的结构是什么?(2)疼痛感在哪里形成?(3)若他的手指皮肤感受器完好,但传入神经被麻醉,还会感到疼痛吗?

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第一步:确定感受器。感受热和痛的刺激的是手指皮肤中的热觉和痛觉感受器(神经末梢)。

第二步:确定感觉形成的部位,依据感觉形成的通路。刺激经传入神经上传,最终在大脑皮层的相应感觉中枢形成痛觉。手只负责接受刺激,不产生感觉。

第三步:分析麻醉的影响。传入神经被麻醉后,兴奋无法上传到大脑皮层,因此不会感到疼痛,尽管感受器本身是完好的。

:(1)皮肤中的痛觉、热觉感受器;(2)大脑皮层;(3)不会。这类题的答题模板是「感受器 → 传入神经 → 大脑皮层的某中枢」,只要通路中任一环节中断,感觉便不能形成。

难点与易错点

⚠️难点 · 易错点
  1. 认为感觉在感受器处形成:眼、耳、鼻、舌、皮肤只接受刺激,感觉在大脑皮层形成
  2. 把辣当成味觉:辣是痛觉和热觉,涩是触觉,基本味觉只有酸、甜、苦、咸四种。
  3. 认为味蕾在舌上均匀分布:分布不均,舌尖最敏感于甜、舌根最敏感于苦。
  4. 忽略「必须溶解」这一条件:干燥的食物盐块放在干舌上尝不出咸味,必须溶于唾液。
  5. 认为嗅觉不会疲劳:长时间同一气味会使嗅觉明显减弱,这是煤气泄漏难以及时察觉的原因之一;而冷热觉感受的不是温度的绝对值而是温度变化,因此同一杯温水可以先觉得热、后觉得凉。

生活中的应用

🌏生活中的应用
  • 盲文靠指尖阅读:指尖触觉神经末梢最密,能分辨相距一两毫米的凸点。
  • 家用燃气加臭剂:天然气本身无味,供气公司特意加入有强烈臭味的物质,让人在浓度还很低时就能察觉泄漏。
  • 杭州「片儿川」为什么要趁热吃:温度影响味觉的灵敏度,汤面凉了鲜味明显下降,同时口感(触觉)也变差;喝中药时先含一口凉水,也能减轻苦味。

生活应用题 1 · 韦伯的两点辨别实验

小科模仿韦伯的实验,用两支笔尖同时轻触同学皮肤,记录刚能分辨出「两点」的最小距离:指尖 2 毫米,手掌 11 毫米,前臂 40 毫米,背部 45 毫米。(1)哪个部位触觉最灵敏?(2)背部所需距离是指尖的多少倍?(3)用皮肤结构解释这种差异。

分步解:

  1. 判断灵敏度:所需最小距离越小,说明能分辨的两点越近,触觉越灵敏,故指尖最灵敏。
  2. 求倍数45÷2=22.545 \div 2 = 22.5(倍)。
  3. 解释原因并作答:指尖皮肤内触觉神经末梢分布最密,两个相邻刺激能分别兴奋不同的感受器;背部神经末梢稀疏,两点落在同一感受区内就被当成一个点。所以指尖最灵敏,背部约为指尖的 22.5 倍

生活应用题 2 · 尝出甜味的最低浓度

实验测得多数人能尝出甜味的最低蔗糖质量分数约为 0.5%0.5\%。若要配制 200 克这样的糖水,需要蔗糖多少克、水多少克?若小科取 100 克该糖水又加入 100 克水,他还能尝出甜味吗?

分步解:

  1. 求蔗糖质量,依据溶质质量等于溶液质量乘质量分数:200×0.5%=1 g200 \times 0.5\% = 1\ \text{g}
  2. 求水的质量2001=199 g200 - 1 = 199\ \text{g}
  3. 分析稀释:取出的 100 克糖水中含蔗糖 100×0.5%=0.5 g100 \times 0.5\% = 0.5\ \text{g};加水后溶液总质量为 200 克,质量分数变为 0.5200×100%=0.25%\dfrac{0.5}{200} \times 100\% = 0.25\%
  4. 判断并作答:需蔗糖 1 克、水 199 克;稀释后浓度 0.25%0.25\% 低于能尝出甜味的最低浓度,因此尝不出甜味。这说明感受器要产生兴奋,刺激必须达到一定强度,这个界限叫感觉的阈值

考点

🎯考点提示
  • 填空题·高频:感觉形成的通路(感受器 → 传入神经 → 大脑皮层)
  • 选择题·高频:辣不是味觉;基本味觉只有酸、甜、苦、咸四种
  • 实验题·高频:探究舌不同部位对味道的敏感性(蒙眼、漱口两个关键操作)
  • 实验题:捏鼻品尝苹果与土豆,说明味道是多种感觉的综合
  • 简答题:指尖触觉灵敏的原因(神经末梢分布密);嗅觉容易疲劳的表现及其对安全用气的启示
  • 应用题:味觉阈值与溶液质量分数、稀释的计算

中考真题

真题2022 · 浙江杭州中考(改编)

下列关于人体感觉的说法,正确的是( )A. 辣是一种基本味觉 B. 触觉感受器在全身皮肤上分布均匀 C. 味觉的形成部位是舌上的味蕾 D. 长时间闻同一种气味,嗅觉会明显减弱

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逐项分析

  • A 错:基本味觉是酸、甜、苦、咸,辣属痛觉和热觉
  • B 错:分布不均,指尖、口唇密集,背部稀疏。
  • C 错:味蕾只是感受器,味觉在大脑皮层形成。
  • D 对:嗅觉容易疲劳,这正是「久而不闻其香」的道理。

答案:D。

真题2021 · 浙江中考(改编)

小科感冒鼻塞后,觉得妈妈做的菜「没有味道」。(1)请解释这一现象。(2)他把菜加了很多盐仍觉得淡,这样做有什么危害?(3)他还发现嘴唇碰到烫汤会立刻缩回,这一过程中痛觉在哪里形成?

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第一步:解释「没味道」。平时感受到的「味道」是味觉、嗅觉、触觉、温度觉综合的结果。鼻塞使气味物质无法到达鼻腔上部的嗅觉神经末梢,嗅觉减弱,因此觉得饭菜滋味变淡。

第二步:分析加盐的危害。此时味觉本身并未失灵,靠加盐来「找味道」会导致食盐摄入过多,长期如此会增加高血压等疾病的风险。正确做法是等感冒好转,或适当增加香味而不是盐分。

第三步:判断痛觉形成部位。嘴唇皮肤和黏膜的痛觉、热觉感受器接受刺激,兴奋经传入神经上传,痛觉在大脑皮层形成;而缩回的动作属于反射,由脊髓完成,先缩手后感到痛。

视频讲解

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