测定不同食物所含的能量
第4章 人体的系统 · 第2节 食物与消化
「测定不同食物所含的能量」是浙教版八年级下册《科学》第4章的核心实验。它是理解食物供能的关键，燃烧放热使水温升高的换算链条是重点。学生常在能量换算与「不完全燃烧」的误差来源上丢分。优创优星科学馆（义乌1+1教育旗下）拆解实验设计与避坑解析，帮孩子把热量换算理清、把误差来源讲透。
实验情境
冬季天气寒冷，用餐后，我们往往会觉得身体暖和起来了；饥饿时，我们会觉得做事乏力，但吃饱后，又能很快恢复体力······人体维持体温和神经、循环、呼吸等系统的基本生理活动，都需要消耗能量。俗话说“人是铁，饭是钢”，人体所需的能量是从食物中获得的。那么，各种食物所含的能量一样多吗？如何测量食物中的能量呢？
实验目标
- 熟练使用天平进行称量。
- 练习使用定量分析的方法。
- 知道不同成分的食物所含的能量不同。
实验器材与材料
| 器材 | 用途 |
|---|---|
| 花生仁、大米、牛肉干 | 实验样品，比较不同食物所含能量的差异 |
| 温度计 | 测量水温，不能接触试管底部 |
| 酒精灯、火柴 | 引燃食物 |
| 大试管、带孔橡皮塞 | 承装清水并插入温度计 |
| 铁架台 | 固定试管 |
| 天平、量筒 | 称取等质量食物、量取清水 |
实验原理
有机物燃烧时会将储存的能量以热能的形式释放出来，水吸收了其中的部分热量后温度升高，根据1毫升水每升高1℃吸收4.2焦的热量，可以大致计算出每克食物所含的能量。 / 材料用具 | 铁架台，锥形瓶，温度计，酒精，天平，花生种子，镊子，火柴等 / 方法步骤 | ①选取一只锥形瓶（50毫升），注入30毫升水，并放入温度计（温度计的下端浸入水中但不接触瓶底）。 ②安装好实验装置，并测量水温（T1）。 ③称出一粒干燥花生种子的重量（G），将这粒种子放到火焰上燃烧。 ④将刚刚燃烧的花生种子尽快放到锥形瓶底部。待这粒花生种子完全燃烧后，测量水温（。 / 计算公示 | 一粒花生种子含的能量（焦耳 一克花生种子含的能量（焦耳
实验步骤与现象
- 1用天平分别称取干燥的花生仁、大米、牛肉干各1克，并用小刀尽量切碎。
- 2在试管内加入5毫升水，在带孔的橡皮塞上插入温度计，再用它将试管口塞紧，注意温度计不能接触试管底部。
- 3将试管固定在铁架台上。
- 4测量燃烧前试管内的水温并记录在表4-1中。
- 5将花生仁放在燃烧匙上，然后在酒精灯 上加热，直至花生仁开始燃烧，马上放在试管下 方。如果花生仁的火焰熄灭了，就再次点燃，直 至花生仁燃尽。
- 6观察并记录试管里水的最高温度，将结果记录在表4-1中。
- 7分别用大米和牛肉干代替花生仁重复以上步骤，将结果记录在表4-1中。
高频翻车现场
【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点：
插温度计温度计玻璃泡接触试管底部或管壁
后果：测得的是试管温度而非水的温度，结果偏大或不准
正确做法：温度计插入水中但玻璃泡不接触管底和管壁
燃烧食物食物未燃尽就停止，或燃烧时热量散失过多
后果：水温升高不足，计算出的能量偏低
正确做法：反复点燃直至食物燃尽，且尽量靠近试管下方减少热量散失
对比食物三种食物质量不相等就对比
后果：变量不唯一，无法判断能量差异来自食物种类
正确做法：用天平称取等质量（如各1克）并切碎，保证除食物种类外其他条件相同
实验记录表
| 样品 | 水温（℃） | 水温（℃） | 水温变化 (℃) | 比较释放出的热量 |
|---|---|---|---|---|
| 样品 | 燃烧前 | 燃烧后 | 水温变化 (℃) | 比较释放出的热量 |
| 花生仁 | — | — | — | — |
| 大米 | — | — | — | — |
| 牛肉干 | — | — | — | — |
实验结论
花生仁等富含脂肪的食物释放能量最多，面粉次之，谷物膨化食品较少；食物中蕴含的化学能可通过燃烧转化为热能被测量，不同食物储能不同。
拓展研究
- 1不同地区人们的食物种类往往有较大的差异
- 2除了与当地的动植物种类有关外，饮食习惯也与气候有关，如我国青藏高原的居民常喝酥油茶、吃牦牛肉等
- 3请从能量供给的角度分析这种饮食的合理性
实验考点小结与出题概率
| 核心考点 | 对应教材位置 | 出题概率 | 常见考法·避坑提醒 |
|---|---|---|---|
| 食物中的供能营养素 | 八下第4章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 糖类、脂肪、蛋白质是供能物质，其中脂肪储能最多但主要功能物质是糖类；维生素、水、无机盐不供能 |
| 能量计算（Q=cmΔt） | 八下第4章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 1毫升水每升高1℃吸收4.2焦热量；热量=4.2×水的毫升数×升温度数，据此估算每克食物能量 |
| 实验误差来源 | 八下第4章 | ⭐⭐⭐⭐ | 食物燃烧放热会有部分散失到空气中、未完全燃烧，故实测值比理论值偏小 |
| 对照实验的变量控制 | 八下第4章 | ⭐⭐⭐⭐ | 比较不同食物能量时要控制变量：食物质量相同、水量相同、燃烧充分，否则无法比较 |
| 蛋白质、糖类、脂肪的作用 | 八下第4章 | ⭐⭐⭐ | 糖类是主要供能物质，脂肪是储能物质，蛋白质是构成细胞和修复组织的主要原料 |
注：以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。
中考真题示例
14. 生物体是一个在内部和外部不断进行物质循环的开放系统，其体内物质在不断地进行交换与转化。下列选项中物质甲经过某项生理活动产生物质乙的对应关系叙述正确的是（ ） 选项 | 物质甲 | 生理活动 | 物质乙 A | 蛋白质 | 小肠的彻底消化 | 氨基酸 B | 葡萄糖 | 细胞的呼吸作用 | 氧气 C | 氧气 | 叶的光合作用 | 二氧化碳 D | 原尿 | 肾小球的滤过作用 | 尿液 A. A B. B C. C D. D
查看解析
（1）绿色植物通过叶绿体利用光能把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气，叫光合作用。 （2）活细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来。供给生命活动的需要，这个过程叫作呼吸作用。 （3）血浆通过肾小球的滤过作用，除了大分子的蛋白质外，其他的如水、无机盐、尿素、葡萄糖会滤过到肾小囊腔形成原尿；原尿流经肾小管时，其中大部分水、部分无机盐和全部的葡萄糖被重新吸收回血液，而剩下的如尿素、一部分无机盐和水等由肾小管流出形成尿液。 A．蛋白质在胃中初步消化成多肽，最终在小肠中被彻底消化成氨基酸，A正确。 B．葡萄糖通过细胞的呼吸作用分解成二氧化碳和水，并释放能量，B错误。 C．叶通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，C错误。 D．尿的形成要经过肾小球和肾小囊内壁的过滤作用和肾小管的重吸收作用两个连续的过程。原尿经过肾小管的重吸收作用形成尿液，D错误。 故选…
随着“体重管理年”行动的持续推进，“吃动平衡”理念逐渐深入人心。 （1）“吃”：控制能量摄入是管理体重的关键。 ①如表列出了某食物的部分营养成分，其中能为人体提供能量的成分是 糖类 。 ②人体消化系统的部分结构如图所示。人体摄入的营养物质经消化后主要在 D （填图中字母）被吸收。 营养成分 | 每100mL 糖类 | 4.8g 钠 | 55mg 钙 | 110mg （2）“动”：运动能增加人体能量消耗。 ①运动时，人体产热增加，散热 增加 （填“增加”或“减少”）。 ②科学运动有利于健康，下列说法合理的有 AC （填字母）。 A.运动项目可多样化…
查看解析
图中：A口腔、B食管、C胃、D小肠。 解：（1）①人体所需能量主要来自糖类、脂肪、蛋白质三类有机物，而无机盐（如钠、钙）和水不能提供能量。因此，表格中能提供能量的成分是糖类。 ②人体消化系统中，D小肠是吸收营养物质的主要器官。 （2）①人体是一个恒温动物，在运动时，人体产热增加，为了维持体温的恒定，散热也会相应增加。 ②A.运动项目多样化可以锻炼不同的身体部位和机能，有利于身体健康，A符合题意。 B.活动时间并非越长越好，过长的运动时间可能会导致身体疲劳、受伤等问题，B不符合题意。 C.运动强度不宜过大，过大的运动强度可能会对身体造成损伤，应该根据自己的身体状况选择合适的运动强度，C不符合题意。 故选：AC。 故答案为： （1）①糖类； ②D； （2）①增加； ②AC。
27.如图是小敏在复习整理血液循环相关知识时的手绘图,请据图回答。 (1)食物中的蛋白质在“肠胃道”中被消化成 ________进入血液。 (2)气体A在肺泡中的浓度 ________(选填“大于”“等于”或“小甲于”)肺部毛细血管中浓度。 (3)与C处血液相比,D处血液最明显的变化是________含量减少。 (4)心脏结构1、2和3、4,在血液循环中的功能是 ________。
查看解析
【分析】血液在心泵的作用下循一定方向在心脏和血管系统中周而复始地流动。包括体循环和肺循环，并互相联接，构成完整的循环系统。气体交换指肺泡和血液之间，以及血液和组织之间的气体交换。 (1)蛋白质在消化系统中被消化后的最终产物是氨基酸； (2)由图可知，气体A是从血液进入肺泡中，即A是二氧化碳，而气体交换是扩散作用完成的，自发的从高浓度向低浓度移动，所以气体A在肺泡中的浓度小于肺部毛细血管中的浓度； (3)D是从肾脏流出的血液血液，因此血液中的尿素等含氮废物会大大减少； (4)由可知，1、2是房室瓣，2、3是动脉瓣，主要是为了防止血液循环过程中的血液倒流； 故答案为：(1)氨基酸；(2)小于；(3)尿素(尿酸)或含氮废物；(4)防止血液倒流。
常见问题
为什么实验测得的能量比食物实际能量低？
燃烧时有一部分热量散失到空气中、食物也可能未完全燃烧，水只吸收了其中一部分热量，所以实测值偏小。
如何根据水温变化计算食物能量？
热量=4.2焦×水的毫升数×水温升高度数，再除以食物质量，得到每克食物释放的近似能量。
糖类、脂肪、蛋白质的功能有什么不同？
糖类是主要的供能物质，脂肪是备用储能物质，蛋白质主要用于构成细胞、修复组织。
这个实验为什么要把食物切碎并称取等质量？
切碎便于充分燃烧，称取等质量是控制变量，保证三种食物除了种类不同外其他条件一致，能量差异才可信。
为什么实验结果与理论值有偏差？
燃烧不完全、热量散失到空气和锥形瓶壁都会使测量值偏小，这是主要系统误差来源。
义乌1+1教育 · 优创优星科学馆
本实验是浙教版初中科学教材的重要探究活动，也是中考科学探究题的高频考点。优创优星科学馆 · 义乌1+1教育旗下科学实验中心，坚持“教方法、抓过程”，让孩子亲手做一遍、当场学会规范表达，把实验真正转化为得分能力。想预约科学馆实操体验或获取完整实验方案，请点击页尾报名入口。
相关实验推荐
延伸服务：义乌升学宝
实验决定单科成绩，规划决定最终录取。更多义乌本地一手升学数据与政策，欢迎移步【义乌升学宝】：
想让孩子亲手做一遍这个实验、把探究题的分拿稳？
预约科学馆实操体验