教師和各小組代表課前做好該實驗:燒杯中是清水,漏斗內(nèi)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(nèi)外的液面在同一水平面上,靜置2 h后,漏斗內(nèi)的液面上升。
③由于單位體積內(nèi),清水中的水分子數(shù)量多,蔗糖溶液中的水分子數(shù)量少,所以在單位時間內(nèi),由燒杯通過半透膜進入漏斗的水分子數(shù)量多于由漏斗通過半透膜進入燒杯的水分子數(shù)量。
教師點評:給學生適當?shù)墓膭睢?/div>
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。
讓學生思考:漏斗內(nèi)的液面是否無限升高?
教師總結分析
接著小組討論另兩個問題,總結滲透作用的發(fā)生必需的條件有哪些?
問題②如果用一層紗布代替玻璃紙,漏斗管內(nèi)的液面還會升高嗎?
問題③如果燒杯中不是清水,而是同樣濃度的蔗糖溶液,結果會怎樣?
學生回答:(略)
師生共同總結滲透作用條件:
a要有半透膜;b半透膜兩側的溶液存在濃度差。
2、細胞的吸水和失水
(1)動物細胞的吸水和失水
從生活中的例子引出動物細胞的吸水和失水。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?為什么? 有什么辦法解決?
學生回答:(略)
教師歸納:這些現(xiàn)象說明動物細胞的吸水和失水。
圖片展示:哺乳動物紅細胞吸水和失水
小組討論:什么情況下,哺乳動物紅細胞膨脹,皺縮或形態(tài)不變?
小組代表發(fā)言,教師補充完整:
當細胞內(nèi)液濃度 ﹥外界溶液濃度,細胞吸水
當細胞內(nèi)液濃度 ﹤外界溶液濃度,細胞失水
當細胞內(nèi)液濃度 = 外界溶液濃度,細胞形態(tài)不變
教師引導學生思考:水分進出細胞與細胞內(nèi)液的濃度和外界溶液是否存在濃度差有關。細胞膜是否相當于一層半透膜?
師生共同: 細胞膜能讓水分子通過,而血紅蛋白(大分子物質)不能通過,符合半透膜的特性,所以細胞膜相當于一層半透膜。
教師總結:動物細胞相當于一個滲透裝置。
(2)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是怎么樣?
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(jīng)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,例如,牛頓從蘋果掉下來的現(xiàn)象中提出地球引力的問題;細菌學家弗萊明從一個長了青霉的細菌培養(yǎng)皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用,從而提取出青霉素的;當然這要求我們要有敏銳的觀察能力和敏捷的思維。愛因斯坦曾經(jīng)說過:“提出一個問題比解決一個問題更重要”??梢?,提出一個有價值的問題,是創(chuàng)造發(fā)明的良好開端。
教師:好,提出了一個有價值的問題以后,我們?nèi)绾稳パ芯克?這是高中生物第一個探究實驗,這節(jié)課我們主要學習探究問題的一般方法和步驟。
●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?
從賣菜的阿姨的做法等現(xiàn)象,我們發(fā)現(xiàn)問題──“植物細胞也能吸水和失水,”;“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?”等。
提出探究問題:植物細胞是不是一個滲透系統(tǒng),哪些結構相當于半透膜?
●作出假設
⑴作出假設:當一個問題提出后,我們必須結合已有的知識或經(jīng)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(nèi)的液體環(huán)境主要考慮液泡中的細胞液。
②細胞壁的特點:全透性的,伸縮性較小。
③細胞膜、液泡膜相當于半透膜。
④原生質層: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: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,質壁分離;
當細胞液濃度 ﹤外界溶液濃度,細胞失水,質壁分離復原
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。
教師聯(lián)系上述動物細胞吸水情況,追問:植物細胞會不會像動物細胞一樣,不斷的吸水最后漲破呢?
學生回答。(略)
●設計實驗
教師引導學生考慮這個實驗設計上的一些細節(jié)問題,例如:
①實驗材料、試劑、用具的選擇
材料的選擇:有顏色的還是沒有顏色的,細胞小的還是相對比較大的,為什么?
試劑的選擇:糖水、酒精、醋酸、鹽水?
實驗用具的選擇:植物細胞的吸水和失水是一個微觀的過程,必須通過什么工具來觀察?
教師提示:洋蔥表皮細胞有紫色液泡,而且表皮容易撕取獲得。實驗過程中細胞應處于生活狀態(tài)。
②實驗步驟
教師:實驗材料、試劑、用具選好了,接下來要考慮整個實驗具體的操作步驟。該如何具體操作? 是先把洋蔥泡在蔗糖溶液中,10 min后取出做成裝片,顯微鏡下觀察;還是先做好裝片,再想辦法往里加入試劑呢?
(先做裝片再加試劑好,這樣可以在顯微鏡下觀察細胞失水的變化過程。)
實驗要點提示:
第一步:用清水制作洋蔥鱗片葉表皮的臨時裝片,先用低倍鏡觀察。
教師:如何使洋蔥鱗片葉表皮細胞處于失水狀態(tài)?
第二步:嘗試用不同濃度梯度的蔗糖溶液(質量分數(shù)為10%、20%、30%、40%、50%)使洋蔥表皮細胞發(fā)生質壁分離。
教師:如何使它們復原?
第三步:使洋蔥表皮細胞浸潤于清水中,觀察質壁分離的復原。
③設計結果記錄表
●進行實驗
●記錄結果
●分析結果,得出結論
做完實驗后,我們要對實驗結果進行分析,實驗結果是否與預期相吻合?是否支持了我們最初的假設?當實驗結果與預期不符時,我們要多思考,也不要急于認定假設不成立,要考慮會不會是因為實驗操作的不正確導致不能達到預期結果的?會不會有什么干擾因素呢?
例如這個實驗中,如果開始使用了0.6 g/mL的蔗糖溶液,很快就觀察到了質壁分離,但后來加清水怎么也不能使細胞發(fā)生質壁分離復原,能否斷定當外界濃度低的時候細胞不能吸水呢?為什么?
(不能,因為蔗糖濃度過高了,導致細胞失水過快而死亡。)
教師:所以無論實驗成功也好,失敗也好,都要認真分析。
3課堂小結
這節(jié)課通過滲透作用的實驗現(xiàn)象,了解滲透作用的原理以及滲透作用發(fā)生必需的兩個條件;從生活中的現(xiàn)象我們發(fā)現(xiàn)動植物細胞都能吸水和失水,重點學習實驗探究的一般方法和基本步驟:提出問題→作出假設→設計實驗→進行實驗→分析結果,得出結論→表達與交流→進一步探究。下節(jié)課我們就到實驗室來完成這個實驗。
4布置作業(yè):小組合作完成,針對探究的問題,以小組為單位設計一份實驗方案;預習其他物質跨膜運輸內(nèi)容。