- 科學方法:面對各種疑問,常會利用不同的方法來試著獲得答案,這些探究問題的方法。
- 科學方法的流程:(請記熟順序)
- 觀察:用感官或儀器來瞭解事物的特徵並記錄
- 提出問題:發現並提出可驗證的問題
- 文獻探討:查找具有公信力的書籍或網路資料(有時問題可能就找出答案)
- 假設:根據查詢資料提出合理的解釋
- 實驗:設計與進行實驗來驗證假設
- 結果與討論:針對觀察紀錄及數據進行結果分析,驗證假設。若實驗結果不符合假設則提出新假設。
- 結論:實驗結果符合假設可提出結論
- 問題解決
- 學說:研究結論重覆驗證成立就能成為廣泛被接受的學說,若出現與學說不相符就必須修正學說或捨棄。
- 控制變因法:常用在實驗與測量的過程中,以釐清不同因素對事件的影響,是重要的實驗方法。
- 操縱變因:改變的變因,一次只能改變一個
- 控制變因:保持不變的變因
- 應變變因:會隨操縱變因改變的項目也就是實驗結果
- 實驗中會設計實驗組與對照組進行比較
- 實驗組:與假設相符的組
- 對照組:可與實驗組對照
- 實驗室守則:
- 進入實驗前應先預習實驗的操作步驟
- 認識實驗室消防設備擺設位置及逃生程序和路線
- 禁止飲食、追逐或嬉戲
- 老師未解說完畢前不可擅自動用藥品、器材及設備
- 其他操作實驗重點:
- 操作實驗應將頭髮與衣服下擺紮好,取下會干擾實驗操作的配件或飾品
- 穿實驗衣及配戴防護器具
- 量筒為測量體積用,不可放溶液進行化學實驗,更不加熱
- 讀取液體刻度,視線必須與液面中央處等高
- 使用滴管:管口不可平放或倒置,避免液體腐蝕橡皮吸頭
- 酒精燈使用前應檢查瓶口是否乾燥?並確認酒精容量在1/2~2/3
- 點燃酒精燈應該用打火機或火柴;熄滅酒精燈應用燈罩蓋熄
- 試管加熱應傾斜且試管口不可對準人體
- 除試管可直接加熱外,其餘容器應使用陶瓷纖維網,隔水加熱才可使溶液受熱均勻
- 載玻片:放置要觀察的樣本
- 蓋玻片:用來覆蓋樣本,避免樣本與物鏡接觸
- 生物與非生物的區別:
- 生物能表現出生命現象
- 非生物則是無生命現象的物體
- 生命現象:
- 代謝
- 生長與發育
- 感應與運動
- 繁殖
- 生命現象-代謝:
- 生物進行多種分解與合成反應以轉換能量,並維持生命現象所需的物質
- 生物體內進行分解與合成反應稱為新陳代謝
- 如:生物攝食後可以分解食物中的養分,吸收並合成身體所需物質
- 生命現象-生長與發育:
- 生物個體的體積增大,生物型態或功能逐漸成熟的過程
- 如:種子發芽後會長出根、莖、葉等構造
- 生命現象-感應與運動:
- 生物感知環境中的變化而產生的反應,並藉由運動來達到躲避敵人、覓食和生殖等目的
- 如:動物看到掠食者會逃跑
- 如:含羞草感受到觸碰會閉合小葉
- 生命現象-繁殖:
- 生物體由親代產生子代的過程,增加族群個體數,以延續生物族群
- 大部份的生物都需要陽光、空氣、養分和水來維持生存。
- 有些生物在陽光無法照射的深海中,雖不直接利用陽光但食物來源也需要陽光。
- 細胞發現:
- 英國科學家虎克用自製顯微鏡觀察軟木塞切片發現細胞
- 虎克看到cell細胞是蜂窩狀的小格子
- 軟木塞是植物死細胞僅有細胞壁(中空)無其他構造,非完整細胞。
- 細胞學說:
- 德國植物學家許來登及動物學家許旺提出
- 細胞學說是指生物體都由細胞組成(細胞是生物體組成的基本單位)
- 發明第一台複式顯微鏡:荷蘭的詹森(放大倍率僅3~9倍)
- 光學顯微鏡可分:
- 複式顯微鏡:放大倍率高,用來觀察平面的樣本,可觀察透光樣本
- 解剖顯微鏡:放大倍率低,僅可觀察不透光樣本
- 顯微鏡的放大倍率=目鏡倍率*物鏡倍率(超級重要!)
- 物鏡:倍率大,鏡頭長
- 目鏡:倍率小,鏡頭短
- 最愛考如何移動玻片將影像調整到中間:
- 複式顯微鏡:因成像與實物上下左右相反,故往偏移方向移動
- 解剖顯微鏡:因成像與實物方向相同,故往偏移反方向移動
- 其他複式顯微鏡重點:
- 物鏡越長=放大率越大=越暗=看到範圍越小
- 目鏡鏡頭越長=放大倍率越小
- 調整粗細調結輪可使影像清晰度不同
- 細胞:
- 生物外形完全不同但都是由細胞組成
- 細胞通常很小必須用顯微鏡才可看到
- 大細胞大小約在10~100微米之間
- 目前世界上最小的細胞是細菌(4微米=0.00004公分)
- 目前世界上最大的細胞是駝鳥的卵細胞(卵黃)
- 人體最長的細胞是由脊髓延伸到腳指的神經細胞(長達1公尺)
- 植物細胞:
細胞種類 | 特色 | 作用 | |
表皮細胞 | 形狀扁平,排列緊密 | 在植物的外層,可保護植物體 | |
保衛細胞 | 呈現半月形 | 兩兩成對散布在表皮細胞間控制氣體進出植物體
含有葉綠體 |
- 人體細胞:
細胞種類 | 特色 | 作用 | |
神經細胞 | 有很多突起 | 全身都有
傳遞訊息到全身各部位 |
|
口腔皮膜
細胞 |
形狀扁平
排列緊密 |
位在口腔中有保護功能 | |
紅血球細胞 | 雙凹圓盤狀
不具有細胞核 |
在血液中流動
輸送體內的氧氣 |
|
肌肉細胞 | 形狀細長
可收縮 |
藉由收縮協助個體運動 |
- 動物細胞:細胞核、細胞質、液泡、粒線體、細胞膜
- 植物細胞:比動物細胞多了葉綠體和細胞壁
請記得動植物細胞的大概形狀及位置
- 動物及植物皆有的細胞功能:
- 細胞核:
- 生命中樞,只要是生物幾乎都會有細胞核
- 由核膜包圍而成,大多為球狀
- 多數細胞只有一個細胞核
- 細胞核內含有遺傳物質的DNA(去氧核醣核酸)
- 細胞內如果失色細胞核,細胞就會失去活性=死亡
- 細胞質:
- 位於細胞膜及細胞核間,膠狀物質與散布於其中的多種微小構造組成
- 是生物體內各種化學反應的場所
- 細胞質中的各種微小構造功用不同,有的可獨立進行特殊功能(如液泡及粒線體)
- 細胞膜:
- 細胞最外圍的薄膜狀構造(動物細胞最外層)
- 分隔細胞內、外,控制細胞內、外物質的進出
- 粒線體:。
- 於細胞質中
- 細胞中的發電廠,負責呼吸作用
- 將養分轉為能量供細胞使用(動植物都有)
- 液 泡:
- 於細胞質中
- 含有大量水分
- 儲存不要的廢物、養分
- 多數植物有1個大型液泡,動物則有數個小型液泡
- 植物才有細胞功能:
- 葉綠體:
- 動物沒有,僅植物有的構造
- 於細胞質中
- 可吸收光行光合作用(只有在可行光合作用的植物細胞中才有)
- 細胞壁:
- 動物沒有,僅植物有的構造
- 位於細胞膜外(植物細胞最外層為細胞壁)
- 由纖維素所組成
- 保護和支撐植物體
- 組成細胞的物質:
- 細胞由分子組成
- 常見的分子有水、醣類、蛋白質、脂質等分子
- 分子由原子組成
- 常見的原子有碳、氫、氧、氦等原子
- 由上述可得知細胞>分子>原子
- 有些分子可互相結合,形成原子數量更大的分子:
- 多個葡萄糖分子連結後形成澱粉或纖維素等較大型的分子
- 多個胺基酸分子結合後形成較大型的蛋白質分子
- 物質進出細胞的方式:
- 細胞需要從外界來獲得葡萄糖、蛋白質、礦物質和水等等的物質,才能維持生命現象
- 細胞膜的功用就是控制細胞的進出
- 當細胞膜內物質濃渡不同就會有擴散作用
- 擴散作用:由高濃度的往低濃度移動,最後均勻分散的現象
- 物質是怎麼進入細胞的:
- 直接過:氧氣、二氧化碳
- 藉由特殊的蛋白質通過:葡萄糖、胺基酸、礦物質
- 水最為特別,兩種都可以(直接過、藉特殊蛋白質)
- 滲透作用:水通過細胞膜所進行的擴散作用
- 人體紅血球細胞滲透作用實驗:
- 將紅血球放入濃食鹽水,細胞會脫水和萎縮(如用海水灌溉植物)
- 將紅血球放入純水,細胞會膨脹、破裂(植物細胞具有細胞壁,雖然不會破裂,但會膨脹)
- 將紅血球放入生理食鹽水,細胞幾乎不變(雙凹圓盤狀)
- 單細胞生物與多細胞生物:
- 單細胞生物:由單一個細胞組成,一個細胞表現所有生命現象
- 多細胞生物:由多個細胞組成,藉由細胞間分工才能完整表現生命現象
- 多細胞生物的組成:細胞、組織、器官、器官系統(植物無)、個體
- 細胞:構成生物體的基本單位(神經細胞、肌肉細胞等)
- 組織:構造或功能相似的細胞的肌肉組織,植物的表皮組織等)
- 器官:由不同組織所組成(動物的肝或胃,植物的根莖葉等)
- 器官系統:許多相近功能的器官組成(動物的消化系統或呼吸系統;植物無器官系統)
- 個體:
- 動物:由多個器官組成完整生命體(人體由消化、呼吸、循環、泌尿、神經等器官組成)
- 植物:藉由各種器官分工合作構成完整生命體(根、莖、葉、花、果實、種子組成)
- 多細胞植物的個體組成層次:細胞→組織→器官→個體。
- 以蕃茄多細胞植物的個體組成層次:
- 輸導組織:負責運輸水分及養分(如維管束)
- 分生組織:植物體內負責細胞分裂,產生新細胞組織(植物尖根或莖頂的分生組織)
- 植物器官可分為營養器官及生殖器官:
- 營養器官:根、莖、葉等器官,負責吸收、運輸、製造、儲存養分
- 生殖器官:花、果實、種子等,協助傳播花粉、保護生殖細胞,以利繁殖下一代
- 以人體為例的動物組成層次關係:
- 人體的胃是器官:由皮膜組織、肌肉組織、神經組織等所組成
- 人體的消化系統:由口腔、食道、胃、腸、胰臟等器官組成,負責消化食物
- 人體的呼吸系統:由鼻、氣管、肺等器官組成
- 動植物組成關係比較圖:
項目/類別 | 細胞 | 組織 | 器官 | 器官系統 | 個體 |
動物 | 肌肉細胞
皮膜細胞 雞蛋中的卵黃 |
肌肉組織
皮膜組織 |
胃、肺、肝、小腸等 | 消化系統
呼吸系統 |
人及各種動物 |
植物 | 表皮細胞
葉肉細胞 運輸物質的細胞 |
表皮組織
葉肉組織 輸導組織(維管束) 分生組織 |
營養器官:
根、莖、葉 生殖器官: 花、果實、種子 |
無 | 各種植物 |
- 尺度:
- 觀察事物時,從不同尺度能觀察到不同的現象或特徵
- 巨觀尺度:肉眼可見或更大的事物(如人、星球、太陽系等)
- 微觀尺度:肉眼不可見的微小事物(如細胞、細菌、病毒等),需藉由放大鏡或顯微鏡等儀器才能觀察
- 距離人眼25公分處,紙上兩點相隔1毫米以上才能人眼辨識
- 尺度表示的方式:
- 表示尺度時必須要有數字及單位(如弟弟3公斤)
- 最小的尺度單位是奈米
尺度 | 觀察
工具 |
單位
由大到小 |
以公尺為單位 | 舉例 |
巨觀尺度 | 肉眼 | 公里km | 1000公尺 | 臺灣島長394公里 |
公尺m | 1公尺 | 101大樓高509公尺 | ||
公分cm | 0.01公尺(10-2公尺) | 一根頭髮約60公分 | ||
毫米mm | 0.001公尺(10-3公尺) | 一隻跳蚤蚤2毫米 | ||
微觀尺度 | 光學顯微鏡
40~1000倍 |
微米um | 0.000001(10-6公尺) | 一根頭髮的直徑60微米
細菌只有幾微米 |
電子顯微鏡
(1千~1百萬倍) |
奈米nm | 10-9公尺 | 金原子的直徑0.3奈米
病毒是奈米 |