教案【一】
教學準備
教學目標
1.知識目標
(1)說出細胞在什么情況下吸水和失水。
(2)舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
2.能力目標
(1)嘗試提出問題,作出假設。
(2)設計關于植物細胞吸水和失水的實驗。
3.情感目標
認同細胞膜和其他生物膜具有選擇透過性
教學重難點
1.教學重點
(1)滲透作用的原理。
(2)細胞與外界環(huán)境一起可以構成一個滲透系統(tǒng)。
(3)舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
2.教學難點
細胞吸水和失水的原理。
教學過程
【導入】滲透作用
在第二章我們學習了組成細胞的分子,通過學習,可以得出這樣一個結論:各種生物體的一切生命活動都離不開水。通過第三章的學習,我們又知道:水分子進出細胞必須經過細胞的邊界——細胞膜,那么水分子是怎樣進出細胞的呢?帶著這個問題讓我們來學習第四章第一節(jié)的內容——物質跨膜運輸?shù)膶嵗?板書:4.1物質跨膜運輸?shù)膶嵗?
【Flash演示滲透作用】介紹滲透裝置:取一個長頸漏斗,在它的漏斗口外密封上一層半透膜,這個半透膜有種特性,就是水分子可以透過,而其他物質不能透過。密封好后往漏斗內注入蔗糖溶液,然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中,使漏斗管內外的液面高度相等。你會發(fā)現(xiàn),隨著時間的推移,漏斗管內液面高度逐漸上升,直至一定高度。
引導分析:水分子的擴散方向是怎樣的?
換句話說,就是從低濃度一側向高濃度一側擴散。(歸納并板書:一、滲透作用1.概念:水分子通過半透膜從低濃度溶液向高濃度溶液擴散的現(xiàn)象。)這是否與我們通常所說的物質由高濃度向低濃度擴散矛盾呢?為什么?
由此可以看出,在這里濃度是指的什么性質的濃度?質量濃度還是物質的量濃度?
在水分子由清水擴散至蔗糖溶液的過程中,有沒有水分子由蔗糖溶液擴散至清水中呢?
在起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)它們雙向擴散的速度是怎樣的呢?我們用V1代表水分子由清水擴散至蔗糖溶液中的速度,用V2代表水分子由蔗糖溶液擴散至清水中的速度,在起始狀態(tài)時兩者的大小關系是怎樣的?平衡狀態(tài)時呢?
正是由于開始時V1>V2,才使得漏斗管內液面升高。好,現(xiàn)在我把這個裝置改動一下,把半透膜換成紗布,漏斗內液面還會升高嗎?若是保留半透膜,而把燒杯中的清水替換成同樣濃度的蔗糖溶液,漏斗內液面還會升高嗎?由此可以看出,要發(fā)生滲透作用需要哪些條件?(歸納并板書:滲透作用2.發(fā)生條件:①半透膜;②半透膜兩側存在濃度差)
是否具備了這兩個條件之后就一定會發(fā)生滲透作用呢?答案是不一定,我們可以看一看,在平衡狀態(tài)時,半透膜兩側的濃度相等嗎?那為什么滲透作用停止了呢?在這里我們就需要用到物理的相關知識了,隨著漏斗內液面高度的升高,會對水分子產生一個向下的壓力,我們用F1來表示,而與此同時,兩種溶液又存在濃度差,這個濃度差會對水分子產生一個向上的壓力,我們用F2來表示,在平衡狀態(tài)時,F1=F2,受力平衡,滲透作用停止。由此可以看出,有半透膜、濃度差后,不一定發(fā)生滲透作用,但要發(fā)生滲透作用必須要有半透膜和濃度差。
【講授】細胞的吸水和失水
水分進出細胞其實就跟我們這里說的滲透作用的原理密切相關,我們一起來看一看。首先,我們來看動物細胞的吸水和失水。
對于動物細胞來講是否所有的物質都可進出細胞?為什么?
沒錯,只有動物細胞需要的營養(yǎng)物質才可以進入,不需要或有害的物質則不容易進入,這是由細胞膜的選擇透過性決定的,因此,對于動物細胞來講,它的細胞膜就相當于滲透裝置中的半透膜。若是動物細胞的細胞質的濃度與外界溶液的濃度存在濃度差,它就具備了發(fā)生滲透作用的條件,動物細胞就會發(fā)生滲透作用。
若是讓動物細胞吸水,你應該采取什么措施?
分析細胞吸水的原因。
若是想讓動物細胞失水,又該怎么做?
分析細胞失水的原因。
若是動物細胞內外溶液的濃度相等,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?
分析原因。
小結:當外界溶液濃度大于細胞質濃度時,動物細胞失水皺縮;當外界溶液濃度小于細胞質濃度時,動物細胞吸水膨脹;當外界溶液濃度等于細胞質濃度時,達到動態(tài)平衡。
在細胞的吸水和失水問題上,植物細胞與動物細胞應該相近嗎?如果相近,植物細胞又有什么與動物細胞的不同之處呢?
對于一個植物細胞來講,它是不是一個滲透裝置呢?哪些結構相當于半透膜?為什么細胞壁不屬于原生質層?(展示植物細胞模式圖)
由于植物細胞的結構與動物細胞的結構有明顯的區(qū)別,因此植物細胞吸水和失水的情況有所差異,我們可以利用洋蔥外表皮細胞做以下的探究。首先取材,制成臨時裝片,拿到顯微鏡下觀察,可以看到原生質層與細胞壁緊密貼合在一起。然后取下裝片,用引流法,將細胞外溶液替換成濃度高于細胞液濃度的0.3g/ml的蔗糖溶液,拿到顯微鏡下觀察,可以看到什么現(xiàn)象?
為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?(引導學生分析原因)
當我們把發(fā)生質壁分離的細胞,再次用引流法,將外界溶液替換成水后,又會看到什么現(xiàn)象呢?
為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?(引導學生分析原因)
小結:當外界溶液的濃度高于細胞液的濃度時,植物細胞將——失水,發(fā)生——質壁分離;當外界溶液的濃度低于細胞液的濃度時,植物細胞將——吸水,已發(fā)生質壁分離的細胞將會發(fā)生——質壁分離復原;而當外界溶液的濃度等于細胞液的濃度時,將會達到——動態(tài)平衡。
【練習】鞏固提升
見PPT
課后小結
同桌之間相互說一說我們今天學習了什么內容。
今天我們從滲透作用著手,著重分析了動物細胞和植物細胞的吸水和失水。對于動物細胞來講,細胞膜就相當于半透膜,當外界溶液濃度大于細胞質濃度時,動物細胞將——失水皺縮;當外界溶液濃度小于細胞質濃度時,動物細胞將——吸水膨脹;當外界溶液濃度等于細胞質濃度時,將——達到動態(tài)平衡。
而對于植物細胞來講,原生質層就相當于半透膜,當外界溶液的濃度高于細胞液的濃度時,植物細胞將——失水,發(fā)生——質壁分離;當外界溶液的濃度低于細胞液的濃度時,植物細胞將——吸水,已發(fā)生質壁分離的細胞將會發(fā)生——質壁分離復原;而當外界溶液的濃度等于細胞液的濃度時,將會達到——動態(tài)平衡。
教案【二】
教學準備
教學目標
1、知識目標:1、舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。2、嘗試提出問題,作出假設。3、進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。
2、情感、態(tài)度和價值觀方面:體驗科學探究過程,培養(yǎng)學生質疑、求實、創(chuàng)新的科學態(tài)度和精神。激發(fā)學生的生物學興趣。
3、能力方面:嘗試提出問題,做出假設分析推理,進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作
教學重難點
教學重點
1、說明探究實驗的基本方法和一般過程。
2、讓學生知道細胞與外界溶液一起可以構成一個滲透系統(tǒng)。
3、舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
教學難點
1、如何提出問題,做出假設。
2、如何設計實驗過程(材料、實驗用具、試劑的選擇,實驗結果的預測等)。
3、理解細胞膜不僅是半透膜,還是選擇透過性膜。
教學過程
【導入】物質跨膜運輸?shù)膶嵗?/p>
引言:同學們回憶一下贊美蓮藕的詩句“出淤泥而不染,濯青蓮而不妖”。蓮藕生長在污濁的泥土中卻能從環(huán)境中獲取蓮藕細胞生命活動需要的營養(yǎng)物質,如水、氧氣、礦物質等,而蓮藕細胞不需要的物質分子則不能進入。到底是什么控制物質分子進出細胞?(細胞膜)物質分子是如何跨越細胞膜輸入和輸出細胞的?(引出本章課題)
今天,我們先以水分為例,共同探究水分是怎樣通過細胞膜進出細胞的。(引出本節(jié)課題)
【活動】“問題探討”
(1)演示實驗:一滴紅墨水滴入到清水中,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?
學生觀察并回答。
(2)提出探究問題:如果兩種不同的溶液被一層半透膜隔開,結果又會怎樣?
演示:滲透作用的實驗現(xiàn)象。
教師和各實驗小組代表課前做好該實驗,實驗的內容設置如下:
�、贌惺乔逅�,漏斗內是30%的蔗糖溶液,兩種不同的溶液被一層玻璃紙(半透膜)隔開,實驗開始時,漏斗內外的液面在同一水平面上,靜置2h后,漏斗內的液面有何變化?
�、谟靡粚蛹啿即姘胪改�,其它的均與①相同,漏斗內的液面有何變化?
③用一層塑料布代替半透膜,其它的也與①相同,漏斗內的液面會有什么變化?
�、苋袈┒穬韧饩峭瑵舛日崽侨芤�,情況又是怎樣的?若漏斗內外都是清水呢?
第1小組學生介紹演示實驗①,展示實驗現(xiàn)象。
(3)提出討論問題
問題:為什么漏斗內的液面會上升?
多媒體動畫演示,引導學生思考。
師生總結:水分子從數(shù)量多的一側向水分子數(shù)量少的一側擴散,也就是說:水分子是順著相對濃度梯度跨膜運輸?shù)?這種現(xiàn)象稱為滲透作用。這個裝置叫滲透裝置。
第2、3小組學生介紹演示實驗②、③,展示實驗現(xiàn)象。
教師及時引導學生思考:比較①②③組我們可以得出什么結論?
第4小組學生介紹演示實驗④,展示實驗現(xiàn)象。
通過比較①④我們又可以得出什么結論?
學生總結上面兩個結論得出滲透作用發(fā)生的條件:
a要有半透膜;b半透膜兩側的溶液存在濃度差。
【講授】動物細胞的吸水和失水
類比滲透裝置與細胞,提出問題:細胞是一個滲透系統(tǒng)嗎?
從生活中的例子入手,例如,當我們吃比較咸的食物時,如腌制的咸菜、連續(xù)嗑帶鹽的瓜子等,你的口腔會有什么感覺?引出動物細胞的吸水和失水。
引導學生作出假設:動物細胞是一個滲透系統(tǒng)。
設計實驗,驗證假設(學生完成)。動物細胞的細胞膜相當于半透膜,動物細胞的細胞質是動物細胞內的液體環(huán)境。將哺乳動物的紅細胞分別放在濃鹽水、生理鹽水、清水中,觀察紅細胞的形態(tài)。
預期結果(學生完成):紅細胞在濃鹽水中失水皺縮,在生理鹽水中保持原有形態(tài),在清水中吸水膨脹。
圖片展示:水分進出哺乳動物紅細胞的狀況。
分析結果,得出結論(學生完成):
當細胞內溶液濃度﹥外界溶液濃度,細胞吸水
當細胞內溶液濃度﹤外界溶液濃度,細胞失水
當細胞內溶液濃度=外界溶液濃度,細胞形態(tài)不變
動物細胞是一個滲透系統(tǒng),水進出細胞是順相對含量的梯度,通過滲透作用進行的。
【講授】探究植物細胞的吸水和失水
教師提出:植物細胞吸水和失水的情況又怎樣呢?
例如,在日常生活里,夏天家里做涼伴黃瓜時有水出現(xiàn),腌蘿卜條時灑上一些鹽會出水;而賣菜的阿姨經常向青菜上灑水,青菜變得硬挺,說明植物細胞也會吸水和失水。
教師引導:我們要善于從生活中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)新的問題,提出問題。許多科學家的發(fā)現(xiàn)并不都是從實驗中得到,更多的是通過觀察生活中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題的。愛因斯坦曾經說過:“提出一個問題比解決一個問題更重要”。
●提出問題
教師:從生活中的現(xiàn)象,結合上面這些例子,你可以提出什么問題?
�、僦参锛毎芪褪畣�?
②植物細胞在什么情況下會吸水和失水?
�、壑参锛毎遣皇且粋�滲透系統(tǒng),哪些結構相當于半透膜?
篩選值得探究的問題:植物細胞在什么情況下會吸水和失水?植物細胞是不是一個滲透系統(tǒng),哪些結構相當于半透膜?
提出了一個有價值的問題后,我們如何去研究它呢?
●作出假設(以下以“探究植物細胞中哪些結構相當于半透膜”為例)
�、抛鞒黾僭O:當一個問題提出后,我們必須結合已有的知識或經驗(必要時還要查找資料)分析問題,并且作出嘗試性的回答,這種嘗試性的回答稱為“作出假設”。
教師圖片展示:“成熟植物細胞結構圖�！�
提供信息:①成熟植物細胞具有中央大液泡,占整個細胞很大比例,因此成熟植物細胞內的液體環(huán)境主要考慮液泡中的細胞液。
�、谠|層:包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
教師引導,學生作出假設:假設原生質層相當于半透膜,也可以假設細胞壁相當于原生質層,或者假設原生質層、細胞壁兩者都相當于半透膜。
各個小組可能會提出不同的假設,應引導學生講述理由,后確定一個較合理的假設:原生質層相當于半透膜。
⑵預測實驗結果:
當細胞液濃度﹥外界溶液濃度,細胞吸水;
當細胞液濃度﹤外界溶液濃度,細胞失水。
教師可以適當補充:細胞液中的水分流失,使細胞壁和原生質層都出現(xiàn)一定程度的收縮,但由于原生質層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大,當細胞不斷失水時,原生質就會與細胞壁分離開來,也就發(fā)生質壁分離。將發(fā)生質壁分離的細胞放入清水中時,會發(fā)生質壁分離復原。
