被逼出来的“渗透压”

被逼出来的“渗透压”物质跨膜运输的实例》案例佛山三中

刘闻邮政编码528000电逼出来的“渗透压”——《物质跨膜运输的实例》案例背景：在学习新教材《物质跨膜运输的实例》一节有关水分运输的内容时，先通过学生做《质壁分离与复原》的实验，然后对实验现象进行分析与进一步探究，使学生对水分的吸收与运输的有关知识理解更深刻。主题：通过实例分析进行思维探究活动是探究性学习的一种，在课堂上得到普通应用。充分利用实例由浅入深，由现象到本质，层层深入，最后找到问题的解决办法，在解决问题的过程中提高了学生探究问题的兴趣，锻炼了学生的想象能力和思维能力，在原来的教学目标基础上生成新的教学目标，以至于出现一些意想不到的效果。细节：在学生做了洋葱表皮细胞的失水与吸水的实验后，再分析植物细胞出现质壁分离与复原的原因：1）当植物细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞发生渗透失水，以致出现质壁分离的现象；2）当植物细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞发生渗透吸水，已出现质壁分离的细胞逐步复原；3）当植物细胞液浓度等于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水与渗透失水达到动态平衡。最后师生共同小结：水是从浓度低的一边向浓度高的一边运输。回顾扩散作用：物质从高浓度一边向低浓度的一边运动。紧接着老师问道：“渗透作用符合扩散作用的原理吗？为什么？”“不符合！扩散作用是指物质从高浓度一边向低浓度的一边运动，而渗透作用则是从低浓度一边向高浓度的一边运动。”有同学回答道。“符合！扩散作用是指物质从高浓度一边向低浓度的一边运动，但对象是溶质；而渗透作用虽然是指物质从低浓度一边向高浓度的一边运动，其对象是溶剂，是水。”有同学反驳道。“对！如果把水看成溶质，渗透作用就是指水从水的高浓度一边向低浓度的一边运动。”有同学补充道。看来后者的观点逐渐占了上风。于是老师和同学们一起小结：“扩散作用是指扩散的对象从多的一边向少的一边运动，渗透作用是指水多的一边向水少的一边运动， 渗透作用指溶剂的扩散作用，主要指水的扩散作用。”“渗透作用是否需要消耗能量？为什么？”老师紧接着就问。“不需要，因为渗透作用属于扩散，而扩散不需要消耗能量。 ”同学们很快就回答道。为了更清楚地让同学们了解扩散作用与渗透作用的原理，老师画图再做一个实例分析：左边A溶液是30%的蔗糖溶液，右边B溶液是10%的蔗糖溶液，中间M是一种膜，1）如果M是一种不透的膜：A、B的高度和浓度各怎样？M2）如果M是一种全透的膜：A、B的高度和浓度各怎样？AB3）如果M是一种半透的膜：A、B的高度和浓度各怎样？————————很快同学们的答案出来了：——— 1） A、B的高度和浓度都无变化，因为水和蔗糖都不能扩散；2） A、B的高度不变，但A的浓度降低，B的浓度升高，最后都为20%。原因学生分析得清楚：蔗糖分子从A向B扩散，水分子从B向A渗透，至到水与蔗糖分子都均匀分布。3） 学生也分析得清楚：蔗糖分子A不能向B扩散，B也不能向A扩散；而水分子从B向A渗透。故A的高度增加、浓度降低，B的高度下降、浓度升高。老师对同学们的回答很满意，看来同学们基本掌握了渗透作用和扩散作用，以及半透膜的有关知识。但这时有同学开始提出疑问：“A的高度增加、B的高度下降后，A这一边的压力比B这一边要大，水又会被压向B这一边，A的高度下降、B的高度增加，不达到A与B一样高了吗？”这种情况是否会发生呢？老师就此让全班同学展开讨论。“既然A与B存在压力差，水一定会被压向B这一边！”开始提出疑问的那位同学大声回答。“水一定会被压向B这一边，是不是一定会出现A与B一样高呢？”老师接着问。“如果真的出现A与B一样高之后，又会出现什么情况呢？”老师进一步问道。“如果达到A与B一样高之后，又会出现题目刚开始的情况！”有同学惊讶地答道。“再然后呢？”老师紧紧追问道。“A的高度又增加、B的高度又下降！”大多数同学回答。“A的高度增加、B的高度下降；达到一样高后A的高度再下降、B的高度再增加！”老师一边重复一边用左右手一上一下重复地打着手势。“永动机就可以实现了！”马上有同学大声说道，同学们此时都非常兴奋，教室的气氛异常激烈。“永动机是不可能实现的，请大家再按渗透作用的原理仔细分析。”“按渗透作用的原理，A一定要渗透吸水，A的高度一定要增加、B的高度一定要下降。”大家又从头开始分析道。“总有一个时候会静止下来。”老师强调这一点。“静止下来时就达到一种动态平衡，即水分子从A到B的扩散和从B到A的扩散速率相等。”老师解释道。“此时A的高度和B的高度怎样？”老师又开始问。“A的高度一定高于B!”同学们的观点较一致。“此时A的浓度和B的浓度怎样？”有同学迫不急待地问。老师请大家讨论，并要求讲出理由。“一样的！因为水分子左右扩散速率相等。”有同学马上回答。“不一样！A的浓度一定高于B，因为A的高度一定高于B。”同学们争执不下，但又都没有更充足的理由说服对方。于是老师此时开始用物理的方法对半透膜两边进行分析：A的高度增加、B的高度下降后，半透膜两边的压力不一样，A大于B，压力差为△Pa-b=Pa-Pb，方向指向B，而此时半透膜两边的压力应该是相等的，哪里来的压力平衡厶Pa-b呢？“看来物理的方法已经到头，只能用化学的方法了。”老师笑着说，于是不得不提出“渗透压”这个课本以外的概念了。“任何溶液都存在渗透压，浓度越高，渗透压越大，但渗透压是负值，即方向是指向溶液的。这里A溶液的渗透压大，B溶液的渗透压小。”“那渗透压可以衡量溶液吸水的能力。”有同学补充说。“是的，很好！溶液浓度越高，吸水力越强。”“这里A溶液的渗透压为P'a,B溶液的渗透压为P'b，渗透压的差值P'A-B=P'a-P'b，方向指向A，此时A与B的压力差厶Pa-b就等于渗透压差△P'A-B，但方向相反，半透膜两边达到平衡。”老师最后分析道。此时，同学们恍然大悟。最后师生概括出1、渗透作用的条件：1）有半透膜；2）半透膜两边有浓度差。2、渗透作用的原理：溶剂通过半透膜从浓度低的一边向浓度高的一边运输。结果和后记：原来的教学计划中没有“渗透压”这个课本以外的较难的知识点，但在教学过程中，学生的思维好似一匹脱了缰绳的野马，一定要追根求源，老师也很高兴学生有这样的探究精神，虽然没有按照老师预定的教学目标，但此时老师并没有以超课本的理由抑制学生的好奇心