高三生物教案：《植物對水分的吸收和利用》教學(xué)設(shè)計

　　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

　　1．識記植物細(xì)胞吸水和失水的原理。

　　2．識記水分在植物體內(nèi)的運輸、利用和散失。

　　3．知道合理灌溉在生產(chǎn)和生活實踐中的應(yīng)用。

　　【學(xué)習(xí)障礙】

　　1．理解障礙

　　(1)如何理解原生質(zhì)與原生質(zhì)層、擴散與滲透、半透膜與選擇透過性膜等概念？

　　(2)如何理解滲透作用的原理以及植物細(xì)胞吸水和失水的條件？

　　2．解題障礙

　　(1)用滲透作用等概念分析解釋某些現(xiàn)象。

　　(2)用植物吸水和失水的原理解決生產(chǎn)實際問題。

　　【學(xué)習(xí)策略】

　　1．理解障礙的突破

　　(1)用“并列比較法”理解半透膜與選擇透過性膜、原生質(zhì)與原生質(zhì)層、擴散與滲透的區(qū)別。

　�、侔胪改づc選擇透過性膜的區(qū)別

　　異中求同：二者都是限制性的透過膜。同中求異：半透膜是指某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜(如動物的膀胱膜、腸衣、雞蛋的卵殼膜、花生種皮等)。而選擇透過性膜主要是由于膜上具有一些運載物質(zhì)的載體，因為不同細(xì)胞膜上含有載體的種類和數(shù)量不同，即使同一細(xì)胞膜上含有的運載不同物質(zhì)載體的數(shù)量也不同，因而表現(xiàn)出細(xì)胞膜對物質(zhì)透過的高度選擇性。當(dāng)細(xì)胞死亡時，膜便失去選擇透過性成為全透性。因此，半透性與選擇透過性是兩個明顯不同的概念。

　�、谠�生質(zhì)與原生質(zhì)層的區(qū)別

　　異中求同：二者都是構(gòu)成細(xì)胞的有生命的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)。同中求異：原生質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)，可分化為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等部分，細(xì)胞壁不屬于原生質(zhì)。一個動物細(xì)胞可以看成是一團原生質(zhì)。成熟的植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)稱為原生質(zhì)層，可以看作是一層選擇透過性膜，它不包括細(xì)胞液這部分。

　�、圩杂蓴U散與滲透的區(qū)別

　　異中求同：二者都是物質(zhì)經(jīng)過膜擴散的方式。物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的運動稱為擴散，如O2由細(xì)胞外通過細(xì)胞膜進入細(xì)胞內(nèi)的過程，在細(xì)胞內(nèi)O2仍可進一步擴散，與過膜與否無關(guān)。同中求異：自由擴散是小分子物質(zhì)過膜的一種方式。滲透是水等溶劑分子從低濃度溶液一方通過半透膜(或選擇透過性膜)進入高濃度溶液一方的過程，是擴散的一種特殊方式，進行擴散的物質(zhì)僅限于“溶劑分子”，還必須通過半透膜(或選擇透過性膜或原生質(zhì)層)。

　　(2)用“實驗分析法”理解滲透作用的原理以及植物細(xì)胞吸水和失水的條件。

　　通過人工滲透作用的實驗裝置可以看出：滲透作用發(fā)生的兩個條件，一是具有半透膜；二是半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差。通過實驗我們不難發(fā)現(xiàn)一個成熟的植物細(xì)胞具備發(fā)生滲透作用的條件，由此可以說一個成熟的植物細(xì)胞就是一個活的滲透系統(tǒng)。植物細(xì)胞的吸水和失水遵循滲透作用的原理。

　　①半透膜只允許水或其他溶劑分子通過，而溶質(zhì)分子難以通過；滲透是水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散，因此半透膜兩邊的濃度差是滲透作用的前提，它決定了水分子的滲透方向和數(shù)量。

　　②滲透作用為什么能使水分子從低濃度向高濃度轉(zhuǎn)移呢?一般講的濃度是溶質(zhì)的濃度，而滲透的物質(zhì)是溶劑分子。溶質(zhì)的濃度越高(實驗裝置的漏斗內(nèi)的溶質(zhì))，相對地說單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)越少；反之溶液濃度越低(實驗裝置的燒杯內(nèi)的溶液)，相對地說單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)越多。溶劑分子在滲透過程中由單位體積分子數(shù)多的地方向分子數(shù)少的地方擴散。因此，就一般所講的濃度而言，滲透作用中的溶劑分子(例如水分子)從低濃度向高濃度滲透。

　�、鄢墒斓闹参锛�(xì)胞從結(jié)構(gòu)上看，細(xì)胞壁是全透性的，細(xì)胞膜、液泡膜是選擇透過性膜，加上兩膜之間的細(xì)胞質(zhì)所構(gòu)成的原生質(zhì)層，可以看成是一層選擇透過性膜，而液泡中含有有機酸、生物堿、糖類、無機鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，因此細(xì)胞液具有一定的濃度。由此可以看出植物細(xì)胞具備發(fā)生滲透作用的條件，所以植物細(xì)胞是一個滲透系統(tǒng)。當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時，即表現(xiàn)為滲透吸水，這是植物細(xì)胞吸水的主要方式。根據(jù)滲透吸水原理，我們可以用不同濃度的溶液處理植物細(xì)胞，判斷其吸水或是失水，可以通過質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗進行驗證和探索，并以此來進一步測定細(xì)胞的滲透壓或細(xì)胞液的濃度，判斷細(xì)胞的生活狀況是死是活等。

　　(3)理論聯(lián)系實際理解在移栽樹木時應(yīng)注意的問題。

　　在學(xué)習(xí)完水分的吸收和利用知識后，要應(yīng)用所學(xué)的知識來解決常見的生產(chǎn)實踐問題。在移栽樹木時，由于要損傷一些根，影響了對水分的吸收，因此，要采取措施盡量減少水分散失，以保持體內(nèi)水分平衡。這樣在移栽時要去掉部分枝葉，或在傍晚、陰雨天進行，以降低蒸騰作用；此外為了增加水分的吸收，要盡可能帶土移栽；以免損傷更多的幼根，促進水分的吸收。

　　2．解題障礙

　　(1)用“對號入座法”解有關(guān)滲透現(xiàn)象的題。

　　[例1]下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是

　　A．水分子通過細(xì)胞壁

　　B．氨基酸分子通過細(xì)胞膜

　　C．K＋通過原生質(zhì)層

　　D．水分子通過原生質(zhì)層

　　解析：用“對號入座法”解。滲透作用是指水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散，在供選答案中，水是溶劑分子，原生質(zhì)層可當(dāng)半透膜看待。K＋和氨基酸通過膜為主動運輸，細(xì)胞壁具有全透性，顯然也不是滲透作用。

　　答案：D

　　(2)用“類比分析法”解植物吸水和失水的原理及生產(chǎn)實際的問題。

　　[例2]如下圖所示，在U型管中部C處裝有半透膜，在 a側(cè)加入細(xì)胞色素C分子 (分子量為1.3萬道爾頓的蛋白質(zhì))水溶液(紅色)，b側(cè)加入清水，并使a、b兩側(cè)液面高度一致，經(jīng)一段時間后，實驗結(jié)果將是

　　A．a(chǎn)、b液面一致，b側(cè)無色

　　B．a(chǎn)、b液面一致，b側(cè)紅色

　　C．a(chǎn)液面低于b，b側(cè)紅色

　　D．a(chǎn)液面高于b，b側(cè)無色

　　解析：用“類比分析法”解。此題是以上述簡單的實驗情境模擬現(xiàn)實，全面考查了滲透作用原理。圖中已知條件有：c處為半透膜，半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差，且a側(cè)濃度>b側(cè)濃度，依據(jù)滲透作用原理，水分子總的滲透方向表現(xiàn)為b側(cè)至a側(cè)，故一段時間后，結(jié)果將是a側(cè)液面高于b側(cè)液面。另外，根據(jù)半透膜的性質(zhì)，水分子能通過，但大分子的細(xì)胞色素C分子不能通過，故b側(cè)仍為無色。所以，本題答案選D。

　　答案：D

　　點評：(1)對上題可以作這樣變形：a側(cè)細(xì)胞色素C分子溶液濃度為10%，b側(cè)不加入清水而是加入濃度為10％的蔗糖溶液，則一段時間后結(jié)果將是

　　A．a(chǎn)、b液面一致

　　B．a(chǎn)液面低于b液面

　　C．a(chǎn)液面高于b液面

　　D．無法確定

　　此題很容易誤選A，或選擇D答案。表面上看a、b兩側(cè)溶液濃度是相等的，但是由于兩側(cè)溶液溶質(zhì)分子大小不同，同質(zhì)量的兩種物質(zhì)的分子數(shù)就不同。水分子的滲透方向取決于半透膜兩側(cè)的溶液濃度，其本質(zhì)是取決于兩側(cè)水分子密度。選A錯誤在于機械地理解了溶液的濃度。由于細(xì)胞色素C分子遠(yuǎn)大于蔗糖分子，因此，相同體積溶液中的水分子在相同時間內(nèi)從a側(cè)向b側(cè)通過的水分子數(shù)多于b側(cè)向a側(cè)通過的水分子數(shù)，總之，水分子從密度高的一側(cè)向密度低一側(cè)擴散是總的趨勢，故應(yīng)選答案B。

　　(2)對上題又可作這樣變形：a側(cè)不加細(xì)胞色素C分子溶液而加入濃度為10%葡萄糖溶液，b側(cè)仍然加入濃度為10%的蔗糖溶液，(半透膜c允許溶劑和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過)，則開始和一段時間后液面的情況是

　　A．先a液面高于b液面，后a液面高于b液面

　　B．先b液面高于a液面，后b液面高于a液面

　　C．先a液面高于b液面，后b液面高于a液面

　　D．先b液面高于a液面，后a液面高于b液面

　　此題包括兩種分子的擴散，一是水分子的擴散，二是葡萄糖分子的擴散。由于蔗糖分子大于葡萄糖分子，因此，相同體積溶液中的水分子在相同時間內(nèi)從b側(cè)向a側(cè)通過的水分子數(shù)多于a側(cè)向b側(cè)通過的水分子數(shù)，實際上，a側(cè)的葡萄糖分子同時也向b側(cè)擴散，但由于葡萄糖分子比水分子大，其擴散速度就稍慢一些，所以先a液面高于b液面，后b液面高于a液面，故應(yīng)選答案C。

　　可見，對滲透作用原理的理解，應(yīng)抓住其兩個基本條件作必要的延伸和拓展。

　　?【同步達綱練習(xí)】

　　1．能夠稱之為滲透作用的是

　　A．鉀通過原生質(zhì)層

　　B．氧氣通過細(xì)胞壁

　　C．水通過原生質(zhì)層

　　D．水分子通過細(xì)胞壁

　　2．下圖表示某植物相鄰的3個細(xì)胞，其細(xì)胞液濃度依次為A>B>C，正確表示它們之間水分子滲透方向的是

　　3．下圖中E、F、G為三個用半透膜制成的小袋，E、F體積相同，G體積較大。開始時3個小玻璃管內(nèi)的液面高度相同，且三種溶液的濃度關(guān)系為溶液甲<溶液乙<溶液丙，則：

　　(1)1小時后，管e和管f的液面升降變化是

　　參考答案

　　【同步達綱練習(xí)】

　　1．解析：用“對號入座法”來解。

　　答案：C

　　2．解析：用“直接判斷法”來解。

　　答案：C

　　3．解析：用“圖文轉(zhuǎn)換法”和“類比分析法”來解。首先要讀懂圖中的信息。依據(jù)滲透作用原理，不難得出題①答案應(yīng)為A。而題②條件是袋F和袋G內(nèi)外溶液濃度差相等，并且都是溶液乙和丙。首先應(yīng)判斷兩者液面上升還是下降，根據(jù)濃度關(guān)系，顯然都是下降，即為A或B曲線。而此題的難點在于兩者下降速率的快慢比較，由于G半透膜面積明顯大于F，因此在單位時間內(nèi)G失水的總量應(yīng)大于F，再則玻璃管f和g相同，所以g內(nèi)液面下降比f快，應(yīng)選答案B。

　　答案：(1)A  (2)B

　　4．解析：用“圖文轉(zhuǎn)換法”和“類比分析法”來解。首先要讀懂圖中的信息。此題通過坐標(biāo)曲線描述了原生質(zhì)體體積的變化，顯然這種體積的變化是由于細(xì)胞滲透作用吸水或失水造成的。兩條曲線的區(qū)別說明分離后能否自動復(fù)原，因此該題的主要知識障礙應(yīng)是蔗糖分子或乙二醇分子能否通過半透膜(原生質(zhì)層)而進入細(xì)胞，從曲線可知乙二醇能進入細(xì)胞，而蔗糖分子則不能。

　　答案：(1)外滲  變大  (2)不變  蔗糖溶液  清水中  (3)乙二醇分子  變大

　　點評：我們還可進一步思考應(yīng)用滲透作用原理解釋解決實際問題，如用質(zhì)壁分離實驗測定細(xì)胞液的濃度，應(yīng)用滲透作用判斷兩種溶液濃度大小，應(yīng)怎樣設(shè)計實驗等