人教版高中生物必修一第四章第1节《物质跨膜运输的实例》教学设计

/第四章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例三维目标知识与技能:1.通过模拟实验探究膜的透性。2.尝试提出问题、作出假设,进行探究活动设计。3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。即观察植物细胞的质壁别离和复原过程与方法：比拟、认识、动手实践情感态度与价值观: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。教学用具：ppt幻灯片重点和难点：渗透作用和观察植物细胞的质壁别离和复原课时安排：2课时具体过程：第1节物质跨膜运输的实例引言：问：与正常萝卜比拟,腌制的萝卜为什么形态上会发生这样的变化？〔观看多媒体课件〕从而引出教材60页课题,进而研究问题探讨,即渗透作用多媒体展示渗透现象,引导同学们在渗透作用探究实验的根底上,由学生分析实验现象,总结出渗透作用发生的条件,表达“学生是学习的主体〞。一、渗透作用问：1、漏斗内的液面为什么会升高？〔1〕从结构上看,半透膜能否使蔗糖分子和水分子都能通过？〔2〕两边的水分子都在运动吗？〔3〕两边水分子通过半透膜的数量一样吗？〔4〕从整体看,水分子从哪里运动到哪里？学生相互讨论,答复略2、如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗？学生答复,并归纳出渗透作用的条件一3、如果烧杯中不是清水,而是相同浓度的蔗糖溶液,漏斗管内的液面还会升高吗？学生答复,并归纳出渗透作用的条件二归纳并板书：渗透作用原理：1、发生条件〔1〕半透膜〔2〕膜两侧溶液的浓度差2、概念：溶剂分子透过半透膜,从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散,叫渗透作用二、细胞的吸水与失水1、动物细胞的吸水与失水：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,连续嗑带盐的瓜子,你的口腔会有什么感觉?引出动物细胞的吸水和失水。作出假设：动物细胞是一个渗透系统。设计实验,验证假设〔学生课前自己完成〕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。问：1、红细胞内的血红蛋白能穿过细胞膜吗？2、红细胞的细胞膜是不是相当于半透膜？3、外界溶液的浓度低时,红细胞一定会由于吸水而涨破吗？4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？归纳：动物细胞的吸水与失水1〕细胞膜相当于一层半透膜2〕细胞质与外界溶液构成浓度差2、植物细胞的吸水与失水：探究植物细胞的吸水和失水比照教材46页动植物细胞图问：植物细胞吸水和失水的情况又怎样呢？从生活中的例子,入手例如夏天家里做凉伴黄瓜时有水出现,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。引导：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,并且作出尝试性的答复,这种尝试性的答复称为“作出假设〞。通过多媒体展示：“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别离开来,也就发生质壁别离。将发生质壁别离的细胞放入清水中时,会发生质壁别离复原。作出的假设是否正确呢？就需要通过设计实验来验证。归纳：一、二、探究实验：1、提出问题〔原生质层是一层半透膜吗？〕2、作出假设〔原生质层相当于一层半透膜〕3、设计实验〔设计方案、预期结果…〕4、进行实验〔按预定方案进行实验〕5、分析结果〔分析实验结果,得出结论：……〕6、表达与交流〔总结,写实验报告并适当交流〕●设计实验教师引导学生考虑实验设计上的一些细节问题,例如：①实验材料、试剂、用具的选择材料的选择：有颜色的还是没有颜色的,细胞小的还是相比照拟大的,为什么？试剂的选择：糖水、酒精、醋酸、盐水？〔试剂的浓度必须是好控制的,试剂是容易获得的,对细胞是没有伤害的〕实验用具的选择：植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程,必须通过什么工具来观察？教师提示：洋葱表皮细胞有紫色液泡,而且表皮容易撕取获得。实验过程中细胞应处于生活状态。②实验步骤教师：实验材料、试剂、用具选好了,接下来要考虑整个实验具体的操作步骤。该如何具体操作?

是先把洋葱泡在蔗糖溶液中,10min后取出做成装片,显微镜下观察；还是先做好装片,再想方法往里参加试剂呢?〔先做装片再加试剂好,这样可以在显微镜下观察细胞失水的变化过程。〕实验要点提示：第一步：用清水制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片,先用低倍镜观察。教师：如何使洋葱鳞片叶表皮细胞处于失水状态？第二步：尝试用不同浓度梯度的蔗糖溶液〔质量分数为10％、20％、30％、40%、50%〕使洋葱表皮细胞发生质壁别离。教师：如何使它们复原？第三步：使洋葱表皮细胞浸润于清水中,观察质壁别离的复原。③设计结果记录表教师引导学生结合自己做出的预期,明确在实验中需要重点观察的内容：细胞壁的位置、原生质层的位置、中央液泡的大小、细胞的大小、细胞液颜色的深浅变化。试剂中央液泡的大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水要求学生针对探究的问题,以小组为单位设计一份实验方案。正常状态高浓度状态低浓度状态练习：1、鱼鳔是一种半透膜。假设向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气,扎紧开口,将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中,以下能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是()分析：溶剂的渗透方向应根据单位体积溶剂分子数多少判断,即溶剂分子从单位体积溶剂分子数多(溶质分子数少)的一侧向单位体积溶剂分子数少(溶质分子数多)的一侧扩散(对于溶质而言,只考虑溶质分子数目而不考虑溶质分子的体积)。假设半透膜两侧是同种溶液,根据质量分数或物质的量浓度判定都可以；假设半透膜两侧是不同的溶液,物质的量浓度才能表达溶质或溶剂的分子数多少,如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,葡萄糖溶液一侧单位体积葡萄糖分子数多(水分子数少),水分子由蔗糖溶液一侧透过半透膜向葡萄糖溶液一侧渗透。变式：2．以下现象属于渗透作用的是()①水分子通过植物细胞的细胞壁②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜③蔗糖分子通过细胞壁④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层A．①②③B．③④⑤C．②④⑤D．①③⑤课后作业：教材64页练习1、2、3第2课时〔实验〕学生动手操作实验1．实验原理(1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。(2)当细胞液浓度<外界溶液浓度时,细胞失水,发生质壁别离；当细胞液浓度>外界溶液浓度时,细胞吸水,发生质壁别离复原。2．实验流程做完实验后,我们要对实验结果进行分析,实验结果是否与预期相吻合?是否支持了我们最初的假设?当实验结果与预期不符时,我们要多思考,也不要急于认定假设不成立,要考虑会不会是因为实验操作的不正确导致不能到达预期结果的?会不会有什么干扰因素呢?各组展示各自的实验结果,描述所观察到的实验现象。教师及时引导学生思考实验中出现的问题：例如这个实验中,如果开始使用了0.6g/mL的蔗糖溶液,很快就观察到了质壁别离,但后来加清水怎么也不能使细胞发生质壁别离复原,能否断定当外界浓度低的时候细胞不能吸水呢?为什么？〔不能,因为蔗糖浓度过高了,导致细胞失水过快而死亡。〕教师：所以无论实验成功也好,失败也好,都要认真分析。根据实验结果得出实验结论,最终师生达成共识,植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。考前须知：1．用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料的原因紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素,使液泡中的细胞液呈紫色,有利于观察。2．本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂,假设浓度过高或过低对实验造成的影响是：选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂,既明显出现质壁别离,又不会杀死细胞。假设浓度过高,质壁别离速度快,细胞会因失水过多而死亡,不能再进行质壁别离复原；假设浓度过低,不能引起质壁别离或质壁别离速度太慢。3．发生质壁别离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析因为细胞壁是全透性的,所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。4．从细胞角度分析能否发生质壁别离及复原(1)死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁别离及复原现象。(2)具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁别离及复原现象。5．从溶液的角度分析：(1)在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁别离现象,不能自动复原。(2)在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁别离后自动复原现象。(3)在高浓度溶液中可发生质壁别离现象,但不会发生质壁别离复原现象。物质跨膜运输的其他实例细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。其他物质呢？资料分析：P64讨论：细胞对于物质的输入和输出有选择性。归纳：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。总结。练习：1．某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水〞实验时,在老师的帮助下,进行了一系列的创新实验,实验步骤和现象如下表所示：实验组5分钟后的现象再过5分钟滴加清水5分钟后①0.3g/mL的蔗糖溶液x无变化质壁别离复原②0.5g/mL的蔗糖溶液质壁别离y无变化③1mol/L的KNO3溶液质壁别离质壁别离复原z④1mol/L的醋酸溶液细胞大小无变化细胞大小无变化细胞大小无变化对上表的推断或解释不正确的选项是 ()A．x为质壁别离,因为细胞壁的伸缩性小于原生质层B．y为质壁别离,可能导致细胞失水过多而死亡C．z为细胞稍增大,细胞液颜色逐渐变浅D．④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量答案D2．如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中,三个漏斗颈的内径相等,漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液,且漏斗内液面高度相同,漏斗口均封以半透膜,置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同,如表所示。装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积TT2T图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。那么曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是 ()A．1—丙；2—甲；3—乙