GAC023 科学 III：综合科学

一个池塘包含生物、水、矿物质和能量传递。理解它需要多种科学知识的结合，没有任何单一观察能回答所有问题。存在植物并不能证明饮用水安全。较低的化学物质浓度可能有用，但这不能证明该物质已被破坏。

本指南支持 GAC023：生物学、分类学、生态系统、地球资源、化学、环境化学和波。合作探究 分配明确角色并使用安全、经批准的程序。其报告将记录观察结果与问题、方法和有边界的结论联系起来。请遵循实际的任务说明；配套练习表是原创练习，并非官方评估试卷。虚构的案例数据已单独标注，以区别于引用的背景事实。

生物学 研究生命系统，包括结构、功能和变化。细胞 是生物体的基本结构和功能单位。原核 细胞的 DNA 没有膜包被的细胞核。真核 细胞通常含有细胞核和其他膜包被的结构，但存在特殊例外。不要仅因一张糟糕的图片未显示某结构就推断其不存在。

稳态 是指在外部条件变化时，对内部条件进行调节以保持在适宜范围内。这并不意味着每个内部值都保持绝对恒定。生物学观察应区分所见现象、推断内容以及需要其他方法才能验证的内容。

历史背景和尺度检查

胡克的《显微图谱》于 1665 年出版，用“细胞”一词描述在软木中观察到的微小空隙。这是细胞理论发展史中的一个选定案例，而非全部历史。来源核查日期：2026年10月2日：皇家学会记载 和 数字化《显微图谱》。

在提供的案例中，印刷细胞的长度为 30.0 毫米，其陈述的实际长度为 0.0500 毫米。请在比率计算中使用相同的单位：

放大倍数为 ×600，这不是长度。仅凭形状和比例尺无法确定生长速率。允许的生长研究需要有指定的测量标准、可比的生物体、一致的条件和观察期。

分类 利用关于亲缘关系的证据组织生物体，包括遗传特征和分子信息。传统的层级包括界、门、纲、目、科、属和物种。较高级别可以包含下一级别的多个类群。可见特征有助于鉴定，但不足以单独确立祖先关系。

双名法 赋予物种一个属名和一个种加词。属名首字母大写，种加词小写，印刷时两个词均需斜体。手写时，按任务要求对两个词均加下划线。单独的种加词不是完整的物种名称。

例题：一个属下的不同物种

提供的表格将狮子、老虎和家猫归入猫科。狮子和老虎同属豹属（Panthera），但其物种名称分别为 Panthera leo 和 Panthera tigris。家猫为 Felis catus，是该科中不同的属。名称核查日期：2026年10月2日，参照 ITIS 记录。

教室里的叶检索表可以将针状叶与阔叶分开，再将光滑边缘与锯齿状边缘分开。这可以根据所述特征识别制作好的卡片。检索表的分支顺序并非植物按此顺序进化的证据。

生态系统 包括生物体和非生物环境。生产者 利用能源制造有机物。消费者 从其他生物体获取有机物。分解者 分解死亡物质和废弃物，帮助将营养物质转化为可利用的形式。

食物链箭头从食物指向消费者。能量进入并通过系统传递，通过呼吸作用和其他途径耗散。能量不会凭空消失或无限循环回生产者。物质可以在生物和非生物部分之间循环，尽管局部系统也可能通过边界获得或失去物质。

生物多样性 关注生命的多样性。物种丰富度和分布丰度可能是衡量指标，具体取决于问题。仅统计一种物种无法描述这种多样性。多样性可能会影响生态系统的响应，但不能保证对所有干扰都具有抵抗力。

例题：传递百分比是特定于案例的

对于独立的草地记录，草在其定义的能量级中有 5,000 焦耳，蚱蜢接收 600，青蛙接收 60。效率关系为：

这两个结果都不能说明百分之十是一条普遍定律。并非所有物质都被摄食或同化，且能量会被消耗和耗散。本期预算不包含种群趋势，因此无法预测下周青蛙数量的确切下降幅度。

岩石循环 连接了岩石的形成与转化。冷却和凝固形成火成岩；沉积物堆积、压实和胶结可形成沉积岩；热量和压力可在不熔化岩石的情况下将其转变为变质岩。风化和侵蚀产生沉积物，而熔化和随后的冷却则形成另一条路径。这些过程并非适用于所有岩石的单一强制性循环序列。

可再生 资源可以在相关时间尺度上得到补充。不可再生 资源在人类使用的时间尺度上得不到足够快的补充。可再生并不意味着无限：需求可能超过补充速度，且生态系统的实际需求也很重要。

水循环 包括蒸发、凝结、降水以及通过径流、渗透和地下水进行的流动或储存。一个局部池塘对输入和损失是开放的。报告应结合物理布局、带日期的化学测量数据和非破坏性生物记录，并注明其来源和方法。

例题：更新与开采的对比

在简化的提供预算中，输入为 30 立方米，出口损失为 18，蒸发为 7。假设排除了其他变化：

如果提出额外开采 12 立方米：

该时期的估算不能建立长期可持续性、初始储存量或开采许可。芦苇不能证明饮用水安全。岩石照片也不能确定每种岩石的确切类型或精确年龄。

原子 由原子核和电子组成。其原子序数 是其质子数，而其质量数 计算质子和中子的总数。大多数原子核同时包含两者，但氢-1 只有一个质子和零个中子。元素的同位素 具有相同的质子数和不同的中子数。

元素周期表 按原子序数排列元素。在入门级主族模型中，外层电子排布有助于解释同族元素之间的相似性。元素并不完全相同，在不谨慎的情况下不应将此简化规则扩展应用到每一种元素。

离子键 是带相反电荷离子之间的吸引力。电子转移可以解释其形成过程，但它本身不是吸引力。共价键 涉及共享电子对。这些是解释模型，而不是处理反应性材料的操作指令。

例题：保持质子数不变

钠-23 有 11 个质子和质量数 23：

其中性原子有 11 个电子。失去一个电子后变成 Na⁺，拥有十个电子和相同的十一个质子。钠-24 有十三个中子，但仍属于钠。中性氯有十七个电子；得到一个电子后变成 Cl⁻，拥有十八个电子。它们相反的电荷解释了相互吸引。

燃烧 含碳燃料会释放二氧化碳。温室效应 涉及包括二氧化碳在内的气体吸收和发射热红外辐射。酸雨 涉及二氧化硫和氮氧化物在大气中反应生成酸性化合物。这些都是不同的机制，具有不同的证据和应对方式。

污染 取决于某种物质或因子、其数量、路径和影响。化学可以帮助监测和处理污染，但将物质转移到另一种输出中并不一定意味着销毁了它。应在考虑能源使用、残留物质和适当的废物处理的同时评估其益处。来源核查日期：2026年10月2日：EPA 酸雨解释 和 NASA 辐射预算。

例题：减少仍可能未达目标

一个虚构的 10 升处理记录从每升 12.0 毫克降至 3.0 毫克。在体积不变的情况下：

初始质量为 120 毫克，因此在所述假设下，过滤器保留了 90 毫克。浓度降低了百分之七十五，但最终剩余的 3.0 毫克/升仍超过虚构的任务目标 2.0 毫克/升。这不是真实的安全标准。学生分析提供的数据，不得排放化学品。

波 通过行进的扰动传递能量，而不带动介质中的每个粒子随之移动。频率 指每秒完成完整振动的次数。波长 是相邻同相点之间的距离。波速 通过波方程将它们联系起来。振幅是从平衡位置的最大位移，而非波峰到波谷的高度。

横波 在垂直于传播方向上振动；纵波 在其平行方向上振动。页面上绘制的方向本身并不能决定波的类型。弦上的某一点可能作垂直振动，而扰动却水平传播。

电磁波谱 涵盖无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。电磁波不需要介质即可传播。它们在真空中具有相同的速度，但频率和波长不同；机械波并不都具有这一速度。

范例：根据题目选择正确的方程

给定的弦波频率为 5.0 赫兹，波长为 0.40 米：

其周期是完成一次完整振动所需的时间：

振幅为 0.030 米时，波峰到波谷的高度为 0.060 米。这两者都不是 0.40 米的波长。标记点围绕平衡位置振动；没有提供的观测数据表明改变振幅会改变频率。