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高一生物上册必修1《物质跨膜运输的实例》教案【一】
教学准备
教学目标
1.知识目标
(1)说出细胞在什么情况下吸水和失水。
(2)举例说出细胞膜是选择透过性膜。
2.能力目标
(1)尝试提出问题,作出假设。
(2)设计关于植物细胞吸水和失水的实验。
3.情感目标
认同细胞膜和其他生物膜具有选择透过性
教学重难点
1.教学重点
(1)渗透作用的原理。
(2)细胞与外界环境一起可以构成一个渗透系统。
(3)举例说出细胞膜是选择透过性膜。
2.教学难点
细胞吸水和失水的原理。
教学过程
【导入】渗透作用
在第二章我们学习了组成细胞的分子,通过学习,可以得出这样一个结论:各种生物体的一切生命活动都离不开水。通过第三章的学习,我们又知道:水分子进出细胞必须经过细胞的边界——细胞膜,那么水分子是怎样进出细胞的呢?带着这个问题让我们来学习第四章第一节的内容——物质跨膜运输的实例。(板书:4.1物质跨膜运输的实例)
【Flash演示渗透作用】介绍渗透装置:取一个长颈漏斗,在它的漏斗口外密封上一层半透膜,这个半透膜有种特性,就是水分子可以透过,而其他物质不能透过。密封好后往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中,使漏斗管内外的液面高度相等。你会发现,随着时间的推移,漏斗管内液面高度逐渐上升,直至一定高度。
引导分析:水分子的扩散方向是怎样的?
换句话说,就是从低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(归纳并板书:一、渗透作用 1.概念:水分子通过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象。)这是否与我们通常所说的物质由高浓度向低浓度扩散矛盾呢?为什么?
由此可以看出,在这里浓度是指的什么性质的浓度?质量浓度还是物质的量浓度?
在水分子由清水扩散至蔗糖溶液的过程中,有没有水分子由蔗糖溶液扩散至清水中呢?
在起始状态和平衡状态它们双向扩散的速度是怎样的呢?我们用V1代表水分子由清水扩散至蔗糖溶液中的速度,用V2代表水分子由蔗糖溶液扩散至清水中的速度,在起始状态时两者的大小关系是怎样的?平衡状态时呢?
正是由于开始时V1>V2,才使得漏斗管内液面升高。好,现在我把这个装置改动一下,把半透膜换成纱布,漏斗内液面还会升高吗?若是保留半透膜,而把烧杯中的清水替换成同样浓度的蔗糖溶液,漏斗内液面还会升高吗?由此可以看出,要发生渗透作用需要哪些条件?(归纳并板书:渗透作用 2.发生条件:①半透膜;②半透膜两侧存在浓度差)
是否具备了这两个条件之后就一定会发生渗透作用呢?答案是不一定,我们可以看一看,在平衡状态时,半透膜两侧的浓度相等吗?那为什么渗透作用停止了呢?在这里我们就需要用到物理的相关知识了,随着漏斗内液面高度的升高,会对水分子产生一个向下的压力,我们用F1来表示,而与此同时,两种溶液又存在浓度差,这个浓度差会对水分子产生一个向上的压力,我们用F2来表示,在平衡状态时,F1=F2,受力平衡,渗透作用停止。由此可以看出,有半透膜、浓度差后,不一定发生渗透作用,但要发生渗透作用必须要有半透膜和浓度差。
【讲授】细胞的吸水和失水
水分进出细胞其实就跟我们这里说的渗透作用的原理密切相关,我们一起来看一看。首先,我们来看动物细胞的吸水和失水。
对于动物细胞来讲是否所有的物质都可进出细胞?为什么?
没错,只有动物细胞需要的营养物质才可以进入,不需要或有害的物质则不容易进入,这是由细胞膜的选择透过性决定的,因此,对于动物细胞来讲,它的细胞膜就相当于渗透装置中的半透膜。若是动物细胞的细胞质的浓度与外界溶液的浓度存在浓度差,它就具备了发生渗透作用的条件,动物细胞就会发生渗透作用。
若是让动物细胞吸水,你应该采取什么措施?
分析细胞吸水的原因。
若是想让动物细胞失水,又该怎么做?
分析细胞失水的原因。
若是动物细胞内外溶液的浓度相等,会出现什么现象?
分析原因。
小结:当外界溶液浓度大于细胞质浓度时,动物细胞失水皱缩;当外界溶液浓度小于细胞质浓度时,动物细胞吸水膨胀;当外界溶液浓度等于细胞质浓度时,达到动态平衡。
在细胞的吸水和失水问题上,植物细胞与动物细胞应该相近吗?如果相近,植物细胞又有什么与动物细胞的不同之处呢?
对于一个植物细胞来讲,它是不是一个渗透装置呢?哪些结构相当于半透膜?为什么细胞壁不属于原生质层?(展示植物细胞模式图)
由于植物细胞的结构与动物细胞的结构有明显的区别,因此植物细胞吸水和失水的情况有所差异,我们可以利用洋葱外表皮细胞做以下的探究。首先取材,制成临时装片,拿到显微镜下观察,可以看到原生质层与细胞壁紧密贴合在一起。然后取下装片,用引流法,将细胞外溶液替换成浓度高于细胞液浓度的0.3g/ml的蔗糖溶液,拿到显微镜下观察,可以看到什么现象?
为什么会出现这种现象呢?(引导学生分析原因)
当我们把发生质壁分离的细胞,再次用引流法,将外界溶液替换成水后,又会看到什么现象呢?
为什么会出现这种现象呢?(引导学生分析原因)
小结:当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时,植物细胞将——失水,发生——质壁分离;当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时,植物细胞将——吸水,已发生质壁分离的细胞将会发生——质壁分离复原;而当外界溶液的浓度等于细胞液的浓度时,将会达到——动态平衡。
【练习】巩固提升
见PPT
课后小结
同桌之间相互说一说我们今天学习了什么内容。
今天我们从渗透作用着手,着重分析了动物细胞和植物细胞的吸水和失水。对于动物细胞来讲,细胞膜就相当于半透膜,当外界溶液浓度大于细胞质浓度时,动物细胞将——失水皱缩;当外界溶液浓度小于细胞质浓度时,动物细胞将——吸水膨胀;当外界溶液浓度等于细胞质浓度时,将——达到动态平衡。
而对于植物细胞来讲,原生质层就相当于半透膜,当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时,植物细胞将——失水,发生——质壁分离;当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时,植物细胞将——吸水,已发生质壁分离的细胞将会发生——质壁分离复原;而当外界溶液的浓度等于细胞液的浓度时,将会达到——动态平衡。
高一生物上册必修1《物质跨膜运输的实例》教案【二】
教学准备
教学目标
1、知识目标:1、举例说出细胞膜是选择透过性膜。2、尝试提出问题,作出假设。3、进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
2、情感、态度和价值观方面:体验科学探究过程,培养学生质疑、求实、创新 的科学态度和精神。激发学生的生物学兴趣。
3、能力方面:尝试提出问题,做出假设分析推理,进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作
教学重难点
教学重点
1、说明探究实验的基本方法和一般过程。
2、让学生知道细胞与外界溶液一起可以构成一个渗透系统。
3、举例说出细胞膜是选择透过性膜。
教学难点
1、如何提出问题,做出假设。
2、如何设计实验过程(材料、实验用具、试剂的选择,实验结果的预测等)。
3、理解细胞膜不仅是半透膜,还是选择透过性膜。
教学过程
【导入】物质跨膜运输的实例
引言:同学们回忆一下赞美莲藕的诗句“出淤泥而不染,濯青莲而不妖”。 莲藕生长在污浊的泥土中却能从环境中获取莲藕细胞生命活动需要的营养物质,如水、氧气、矿物质等,而莲藕细胞不需要的物质分子则不能进入。到底是什么控制物质分子进出细胞?(细胞膜)物质分子是如何跨越细胞膜输入和输出细胞的?(引出本章课题)
今天,我们先以水分为例,共同探究水分是怎样通过细胞膜进出细胞的。(引出本节课题)
【活动】“问题探讨”
(1)演示实验:一滴红墨水滴入到清水中,会出现什么现象?
学生观察并回答。
(2)提出探究问题:如果两种不同的溶液被一层半透膜隔开,结果又会怎样?
演示:渗透作用的实验现象。
教师和各实验小组代表课前做好该实验,实验的内容设置如下:
①烧杯中是清水,漏斗内是30%的蔗糖溶液,两种不同的溶液被一层玻璃纸(半透膜)隔开,实验开始时,漏斗内外的液面在同一水平面上,静置2 h后,漏斗内的液面有何变化?
②用一层纱布代替半透膜,其它的均与①相同,漏斗内的液面有何变化?
③用一层塑料布代替半透膜,其它的也与①相同,漏斗内的液面会有什么变化?
④若漏斗内外均是同浓度蔗糖溶液,情况又是怎样的?若漏斗内外都是清水呢?
第1小组学生介绍演示实验①,展示实验现象。
(3)提出讨论问题
问题: 为什么漏斗内的液面会上升?
多媒体动画演示,引导学生思考。
师生总结:水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧扩散,也就是说:水分子是顺着相对浓度梯度跨膜运输的,这种现象称为渗透作用。这个装置叫渗透装置。
第2、3小组学生介绍演示实验②、③,展示实验现象。
教师及时引导学生思考:比较①②③组我们可以得出什么结论?
第4小组学生介绍演示实验④,展示实验现象。
通过比较①④我们又可以得出什么结论?
学生总结上面两个结论得出渗透作用发生的条件:
a要有半透膜;b半透膜两侧的溶液存在浓度差。
【讲授】动物细胞的吸水和失水
类比渗透装置与细胞,提出问题:细胞是一个渗透系统吗?
从生活中的例子入手,例如,当我们吃比较咸的食物时,如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等,你的口腔会有什么感觉? 引出动物细胞的吸水和失水。
引导学生作出假设:动物细胞是一个渗透系统。
设计实验,验证假设(学生完成)。动物细胞的细胞膜相当于半透膜,动物细胞的细胞质是动物细胞内的液体环境。将哺乳动物的红细胞分别放在浓盐水、生理盐水、清水中,观察红细胞的形态。
预期结果(学生完成):红细胞在浓盐水中失水皱缩,在生理盐水中保持原有形态,在清水中吸水膨胀。
图片展示:水分进出哺乳动物红细胞的状况。
分析结果,得出结论(学生完成):
当细胞内溶液浓度 ﹥外界溶液浓度,细胞吸水
当细胞内溶液浓度 ﹤外界溶液浓度,细胞失水
当细胞内溶液浓度 = 外界溶液浓度,细胞形态不变
动物细胞是一个渗透系统,水进出细胞是顺相对含量的梯度,通过渗透作用进行的。
【讲授】探究植物细胞的吸水和失水
教师提出:植物细胞吸水和失水的情况又怎样呢?
例如,在日常生活里,夏天家里做凉伴黄瓜时有水出现,腌萝卜条时洒上一些盐会出水;而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水,青菜变得硬挺,说明植物细胞也会吸水和失水。
教师引导:我们要善于从生活中的现象发现新的问题,提出问题。许多科学家的发现并不都是从实验中得到,更多的是通过观察生活中的现象发现问题的。爱因斯坦曾经说过:“提出一个问题比解决一个问题更重要”。
●提出问题
教师:从生活中的现象,结合上面这些例子,你可以提出什么问题?
①植物细胞能吸水和失水吗?
②植物细胞在什么情况下会吸水和失水?
③植物细胞是不是一个渗透系统,哪些结构相当于半透膜?
筛选值得探究的问题:植物细胞在什么情况下会吸水和失水?植物细胞是不是一个渗透系统,哪些结构相当于半透膜?
提出了一个有价值的问题后,我们如何去研究它呢?
●作出假设 (以下以“探究植物细胞中哪些结构相当于半透膜”为例)
⑴作出假设:当一个问题提出后,我们必须结合已有的知识或经验(必要时还要查找资料)分析问题,并且作出尝试性的回答,这种尝试性的回答称为“作出假设”。
教师图片展示:“成熟植物细胞结构图。”
提供信息:①成熟植物细胞具有中央大液泡,占整个细胞很大比例,因此成熟植物细胞内的液体环境主要考虑液泡中的细胞液。
②原生质层:包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
教师引导,学生作出假设:假设原生质层相当于半透膜,也可以假设细胞壁相当于原生质层,或者假设原生质层、细胞壁两者都相当于半透膜。
各个小组可能会提出不同的假设,应引导学生讲述理由,最后确定一个较合理的假设:原生质层相当于半透膜。
⑵预测实验结果:
当细胞液浓度 ﹥外界溶液浓度,细胞吸水;
当细胞液浓度 ﹤外界溶液浓度,细胞失水。
教师可以适当补充:细胞液中的水分流失,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩,但由于原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,原生质就会与细胞壁分离开来,也就发生质壁分离。将发生质壁分离的细胞放入清水中时,会发生质壁分离复原。