🔬 初中科学八年级上第3章 生命活动的调节恒温动物稳态调节中考高频

体温的控制

杭州夏天 38 摄氏度、冬天 0 摄氏度,人的体温却始终在 37 摄氏度左右——这套「恒温空调」是怎么工作的?

难度:★★★★★

知识背景

💡知识背景 · 从一个真实的问题说起

1775 年,英国医生布拉格登做了一个近乎冒险的实验:他和几位同伴走进一间被加热到 105 C105\ ^\circ\text{C} 的房间,还带了一块生牛排。十几分钟后,牛排熟了,人却安然无恙——他们的体温只升高了不到一度。

为什么人能扛住比开水还高的空气温度?因为人体会大量出汗,汗液蒸发时吸收热量,把多余的热不断带走。这套本领让人类能在赤道和极地都生存,而蛇、蛙这类动物只能随环境温度变化而变化,天冷了就得躲起来休眠。

体温恒定是恒温动物的重要特征。杭州的七月伏旱可以连日 38 C38\ ^\circ\text{C},一月又会跌到 0 C0\ ^\circ\text{C} 上下,人的体温却总在 37 C37\ ^\circ\text{C} 附近。这一节就来看看,身体是如何把产热和散热这两笔账算平的。

知识讲解

恒温动物与变温动物

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恒温动物(鸟类和哺乳类)的体温不随环境温度的变化而变化,能保持相对稳定;变温动物(鱼类、两栖类、爬行类等)的体温随环境温度改变。恒温动物的体温恒定,使它的新陈代谢和各种生理活动不受环境温度限制,因而活动范围和生存能力大大增强

人的正常体温并不是精确的 37 C37\ ^\circ\text{C},而是一个范围,且随测量部位不同而不同:腋窝 36.036.037.4 C37.4\ ^\circ\text{C},口腔约比腋窝高 0.2 C0.2\ ^\circ\text{C}0.4 C0.4\ ^\circ\text{C},直肠(肛温)最高。同一个人一天之内体温也有小幅波动(清晨最低,午后至傍晚较高),运动、进食、情绪都会引起变化,但幅度通常不超过 1 C1\ ^\circ\text{C}

产热与散热

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体温恒定的实质是产热与散热保持动态平衡

产热量=散热量体温恒定\text{产热量} = \text{散热量} \quad \Rightarrow \quad \text{体温恒定}

产热多于散热则体温上升,散热多于产热则体温下降。

产热:热量来自细胞中有机物的氧化放能。安静时主要产热器官是内脏(尤其肝脏);运动时主要产热器官是骨骼肌,剧烈运动时肌肉产热可达安静时的十几倍。寒冷时骨骼肌不自主地颤抖(打寒战)也是在增加产热。

散热:主要通过皮肤进行,方式有两类。

方式机理特点
直接散热(辐射、传导、对流)靠皮肤与外界的温度差环境温度越低,散得越多
汗液蒸发散热汗液变成水蒸气时吸热环境温度接近或高于体温时的主要方式
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皮肤是散热的主要器官,其调节靠血管口径汗液分泌量两个「阀门」:

  • 炎热时:皮肤血管扩张,流经皮肤的血流量增多,皮肤温度升高,直接散热增多;同时汗液大量分泌,蒸发散热显著增加。
  • 寒冷时:皮肤血管收缩,血流量减少,皮肤温度下降,减少散热;汗液分泌减少甚至停止,同时靠寒战等方式增加产热

体温的调节中枢

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体温调节的中枢在脑(下丘脑),属于的功能之一。它接收来自皮肤和内脏温度感受器的信息,通过神经调节(控制血管口径、汗腺分泌、骨骼肌活动)和激素调节(如甲状腺激素促进新陈代谢增加产热)共同实现体温恒定。因此体温调节是神经调节与激素调节共同作用的结果。

实验与探究

探究汗液蒸发的降温作用

用两支相同的温度计,探究蒸发能否降低温度。

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步骤:① 记录两支温度计的初始读数(应相同);② 给其中一支的玻璃泡包上蘸了水的棉花,另一支保持干燥作对照;③ 把两支温度计并排放在同一位置,用扇子以相同速度对着两支扇风;④ 每半分钟读数一次,记录 5 分钟。

现象:包湿棉花的那支读数明显下降,随后趋于稳定;干燥的那支读数几乎不变。

结论:水(汗液)蒸发时要吸收热量,能使物体温度降低,这正是人体炎热时的主要散热方式。

变量与延伸:唯一变量是棉花是否含水;扇风加快空气流动,使蒸发加快、降温更明显——这也解释了为什么出汗后吹风更凉快,以及为什么杭州梅雨季节湿度大时汗不易蒸发、人格外难受。

经典例题

分析剧烈运动前后的产热与散热

小杭在体育课上跑了 800 米。跑步过程中他体温略有升高、满脸通红、大量出汗,跑完休息十分钟后体温恢复正常。请分析其中的产热与散热变化。

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第一步:分析产热。跑步时骨骼肌剧烈收缩,有机物氧化分解加快,产热量大幅增加,此时主要产热器官由内脏变为骨骼肌

第二步:分析体温为何只是「略有升高」。产热骤增,若散热不变体温会明显上升;身体随即加大散热,故只轻微升高。

第三步:分析散热如何加大。① 皮肤血管扩张,血流量增多,脸色变红,直接散热增加;② 汗腺分泌大量汗液,蒸发吸热带走热量。

第四步:分析恢复过程。休息后骨骼肌产热回落,而散热仍在较高水平,于是散热大于产热,体温回降;当二者重新相等时,体温稳定在正常值。

:运动时产热剧增,靠血管扩张与出汗加大散热来维持体温;休息后产热下降、散热仍旺,体温回落至恒定。整个过程体现了产热与散热的动态平衡

难点与易错点

⚠️难点 · 易错点
  1. 认为体温就是精确的 37 C37\ ^\circ\text{C}:体温是一个范围,且腋温、口腔温、肛温依次偏高,一天内也有小幅波动。
  2. 把「体温恒定」理解为一成不变:恒定是相对的,是产热与散热动态平衡的结果。
  3. 说恒温动物不需要散热:恒温动物的产热本来就多,越需要精细的散热调节。
  4. 忽略汗液蒸发的条件:只有汗液蒸发才吸热降温;流下来的汗珠没有蒸发,起不到降温作用,所以湿度大时更难受。
  5. 把血管口径变化说反:炎热时血管扩张(多散热),寒冷时血管收缩(少散热)。
  6. 认为体温调节只靠神经:体温调节中枢在,同时有甲状腺激素等参与,属神经与激素共同调节。

生活中的应用

🌏生活中的应用
  • 夏天穿浅色宽松衣服:浅色反射阳光,宽松便于空气流通、汗液蒸发,散热更快。
  • 杭州梅雨季节的「闷」:气温不算最高,但空气湿度大,汗液难以蒸发,蒸发散热受阻,所以格外难受。
  • 发烧时用温水擦浴:水在皮肤表面蒸发吸热,可以物理降温;不要用酒精大面积擦拭婴幼儿。
  • 电子体温计与耳温枪:几秒钟即可读数,测的部位不同,参考范围也不同,比较时要看同一部位。

生活应用题 1 · 体检时的两支体温计

小杭在学校用电子体温计测得腋温 36.8 C36.8\ ^\circ\text{C},同学用另一支测得口腔温 37.2 C37.2\ ^\circ\text{C},同学担心自己发烧了。请判断是否发烧,并说明理由。

分步解:

  1. 列出已知:腋温 36.8 C36.8\ ^\circ\text{C},正常范围约 36.036.037.4 C37.4\ ^\circ\text{C};口腔温 37.2 C37.2\ ^\circ\text{C},口腔温通常比腋温高 0.20.20.4 C0.4\ ^\circ\text{C}
  2. 换算到同一部位比较:口腔温 37.2 C37.2\ ^\circ\text{C} 相当于腋温约 37.20.3=36.9 C37.2 - 0.3 = 36.9\ ^\circ\text{C}
  3. 与正常范围比较36.9 C36.9\ ^\circ\text{C} 仍在 36.036.037.4 C37.4\ ^\circ\text{C} 之内,与小杭的 36.8 C36.8\ ^\circ\text{C} 几乎一致。
  4. :同学没有发烧。比较体温必须测同一部位,不同部位的读数不能直接相减判断,这是使用体温计的关键。

生活应用题 2 · 亚运场馆外的高温天

七月的杭州,某天气温高达 38 C38\ ^\circ\text{C},一位志愿者在场馆外站岗两小时后感到头晕、皮肤发烫但几乎不出汗。请分析他为什么危险,并说明正确的处理办法。

分步解:

  1. 比较温度:环境温度 38 C38\ ^\circ\text{C} 高于体温 37 C37\ ^\circ\text{C},皮肤与外界的温度差为负,直接散热失效,甚至会从外界吸热。
  2. 判断唯一可用的散热途径:此时只能依靠汗液蒸发散热
  3. 分析危险原因:他「几乎不出汗」,说明长时间出汗后体内水分和无机盐大量流失,汗腺分泌不足,蒸发散热这条唯一通路也快要中断,于是产热大于散热,体温将持续升高,属中暑的危险信号。
  4. 给出处理:立即移到阴凉通风处、松开衣物加快蒸发、用温水擦拭皮肤、少量多次补充含无机盐的淡盐水或运动饮料,症状严重时及时就医。
  5. :高温环境下散热只剩蒸发一途,一旦不出汗就极其危险。预防的关键是补水补盐、避免长时间暴晒、保证通风

考点

🎯考点提示
  • 简答题·高频:用「产热与散热的动态平衡」解释体温恒定
  • 简答题·高频:炎热与寒冷时皮肤血管口径、汗液分泌量的变化及意义
  • 选择题:恒温动物与变温动物的区别及体温恒定的意义
  • 图表题:环境温度与产热量、散热量、体温关系曲线的分析
  • 实验题:汗液(水)蒸发吸热的探究与变量控制
  • 应用题·高频:中暑的原因与预防、发烧的物理降温、湿度对散热的影响

中考真题

真题2022 · 浙江杭州中考(改编)

在炎热的夏天,人体主要的散热方式和皮肤血管的变化分别是( )A. 直接散热;血管收缩 B. 汗液蒸发;血管扩张 C. 直接散热;血管扩张 D. 汗液蒸发;血管收缩

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第一步:判断散热方式。环境温度接近或高于体温时,皮肤与外界温度差很小,直接散热效果差,主要靠汗液蒸发散热。

第二步:判断血管变化。炎热时需要多散热,皮肤血管扩张,流经皮肤血流量增多,皮肤温度升高,有利于散热(这也是天热时脸红的原因)。

答案:B。

真题2021 · 浙江中考(改编)

某人在 5 C5\ ^\circ\text{C} 的环境中停留一段时间,出现皮肤苍白、起「鸡皮」、身体发抖的现象,体温仍维持在 37 C37\ ^\circ\text{C} 左右。请解释每个现象的意义。

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第一步:解释皮肤苍白。寒冷刺激使皮肤血管收缩,流经皮肤的血流量减少,皮肤温度降低,与外界温度差减小,从而减少散热;血流少故显苍白。

第二步:解释起鸡皮。皮肤下的立毛肌收缩,减少皮肤表面空气流动,也有减少散热的作用。

第三步:解释发抖。骨骼肌不自主地颤抖,有机物氧化分解加快,增加产热

第四步:说明结果。散热减少、产热增加,使产热量重新等于散热量,体温维持在 37 C37\ ^\circ\text{C} 左右。

:前两个现象是减少散热,第三个现象是增加产热,共同维持产热与散热的动态平衡。若长时间处于寒冷中且调节不足,体温将下降,可能发生冻伤或体温过低

视频讲解

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