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视频课题：人教版高一年级必修一第4章第1节《物质跨膜运输的实例》四川省优课
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人教版高一年级必修一第4章第1节《物质跨膜运输的实例》四川省优课
人教版必修一 第4章 第1节 第四章 第1节 物质跨膜运输的实例
教学设计
一、教学背景分析 1.教材分析
《物质跨膜运输的实例》是人教版必修1《分子与细胞》中第4章第1节的内容。教材利用一些具体例子和资料，介绍了两方面的内容：水分子是顺相对含量的梯度跨膜运输的，一些离子的跨膜运输并不是顺着离子的相对含量进行的，最后总结出细胞膜是选择透过性膜。其中，“水分的跨膜运输”具有重要的教学价值，这是一个探究实验，也是学生在高中阶段第一次真正全面接触探究实验，通过对植物细胞失水和吸水的探究，培养学生学会探究问题的一般方法和步骤。 2.学情分析
学生在初中做过或见过这样的实验：泡在盐水中的萝卜条会软缩，泡在清水中的萝卜条会更加硬挺。学生也有这样的生活经验：做菜馅时加入一些盐，蔬菜中的水分会大量渗出；对农作物施肥过多会造成“烧苗”现象等，这些生活经验对学习本节内容都有帮助。而本节内容需要学生从微观水平上理解细胞吸水、失水的过程，理解细胞膜是选择透过性膜，内容本身较抽象，难以理解，学生学习起来会有一定困难。另外，学生在初中曾经接触到科学研究的一般步骤，但在如何提出问题、作出假设和设计实验等环节都还缺乏训练。 二、目标表述 1.知识与技能
（1）说出细胞在什么情况下吸水和失水。 （2）举例说出细胞膜是选择透过性膜。 （3）熟练制作临时装片和操作显微镜。 2.过程与方法
（1）尝试从生活现象中提出问题，作出假设。 （2）进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。 3.情感态度和价值观
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。 三、教学重难点
教学重点
1.说明探究实验的基本方法和一般过程。
2.让学生知道细胞与外界溶液一起可以构成一个渗透系统。 3.举例说出细胞膜是选择透过性膜。 教学难点
1.如何提出问题，做出假设。
2.如何设计实验过程（材料、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测等）。 3.理解细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。 四、教学设计思路
本节课首先由“问题探讨”引入，从“扩散”迁移到“渗透”。在生物小组课前完成渗透作用探究实验的基础上，由学生分析实验现象，总结出渗透作用发生的条件，体现“学生是学习的主体”。
然后由渗透装置类比联想到细胞，分析教材给出的“水分进出哺乳动物红细胞的状况”，认识动物细胞的吸水和失水是通过渗透作用完成的。在细胞的吸水和失水问题上，植物细胞和动物细胞相似吗？如果相似，植物细胞又有什么与动物细胞不同之处呢？引出探究活动。探究植物细胞的吸水和失水重在做好引导，训练学生提出问题、作出假设和实验设计的能力，归纳出科学探究的一般步骤，进一步通过动手实验，锻炼学生的操作能力。
通过动植物细胞吸水和失水问题的分析，学生认识到水分子是可以自由进出细胞膜的，并且是顺相对含量的梯度进行的。教材的资料分析提供的素材是无机盐的吸收情况，通过分析讨论，引导学生归纳出：细胞对物质的吸收不一定都是顺相对含量的梯度进行的；细胞吸收物质是有选择的，说明细胞膜具有选择透过性。
本设计遵循的新课程理念是面向全体学生，提高生物科学素养，倡导探究性学习。依据“自主学习”的原则，以探究式教学方法为主线，以学习小组为单位，利用多种教学资源引导学生自主学习，让学生在讨论、探究、交流中相互启迪，获得新知，形成良好的学习习惯和学习方法；在学生自我监控、自我评价、自我发展中培养学生独立思考习惯和创新意识，培养学生的探究能力、分析比较和表达能力以及合作精神。 五、教学过程
教学内容、过程安排
设计意图
第1课时
【创设情境，导入新课 】
引言：展示花瓶中插着的鲜花，以水养花，可维持花枝一段时间的活力，若无水就会很快失水、萎焉，说明水分能够通过一定的方式进入细胞，维持活性，水分又是如何通过细胞膜进入细胞的呢？
今天，我们共同探究水分是怎样通过细胞膜进出细胞，并以水为始，展开对其他物质如何进出细胞膜以及细胞膜结构的探究和学习。
【问题探讨】
1.学生演示实验：渗透作用的实验现象
教师和各实验小组代表课前做好该实验，实验的内容设置如下： A组烧杯内盛清水，漏斗中盛蔗糖溶液： 甲漏斗口密封玻璃纸/蛋壳膜 乙漏斗口密封塑料布
丙漏斗口密封纱布
B组：漏斗口密封半透膜： 甲漏斗内盛蔗糖溶液，烧杯内盛清水
乙漏斗和烧杯内盛相同浓度的蔗糖溶液
由实验可得：
（1）渗透作用概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用。
（2）渗透作用条件：具有半透膜；半透膜两侧具有浓度差 2.提出讨论问题【探究1】
问题1.液面为什么升高？
答：水分子通过半透膜扩散进入长颈漏斗。 问题2：水为什么会通过半透膜进去？ 答：因为存在浓度差
创设情境，从生活现象入手，联系生活实际，贴近日常生活，激起学生的学习欲望，学以致用。
学生亲自实验，展示实验现象，分析比较实验结果，得出结论，验证理论现象。既锻炼了学生的动手操作能力，也提高了学生分析问题能力，更能激发学生学习、探究的积极性，使学生真正感受到课堂属于自己。通过演绎实验，引导学生总结学习渗透作用及渗透作用发生的条件。整个课时1的学习，也将通过归纳演绎法进行学习，充分体现学生的学习自主性。
多媒体课件直观演示，利于学生理解抽象的知识。具象微观理解渗透现象液面上升的原因，水分子运动扩散的原理。所设问题层层推进，由浅入深，由简到繁。通过引导学生自己得出结论并得出渗透作用发生的方向、速率等问题，将课堂的主动权交给学生。
问题3.膜哪侧的水分子多？ 答：膜外侧浓度低，水分子多 问题4.膜两侧的水流速度？
答：水流出的速度慢，水流进的速度快 问题5.水流方向？ 答：低浓度→高浓度
问题6.液面为什么不一直升高？ 答：水分子进出速率相等，达到动态平衡 3.小结
4.活学活用
典型例题如图中的渗透装置，开始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是B
【互动探究，新课教学】
1.动物细胞的吸水和失水
实验结果及分析，得出结论（课时2学生进行具体操作）：
巩固知识，加深印象， 现学现用，活学活用，让知识动起来。
让学生初步体会科学探究的一般步骤。将前面通过渗透装置演示
2.探究植物细胞的吸水和失水 （1）认识植物细胞结构
通过认识结构，获取信息：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。
实验所得的理论知识，运用到动植物细胞吸水和失水的学习当中，充分有效学习，是渗透装置实验的运用、拓展和延伸。
教给学生如何发现问题，提出问题，进而筛
选出有价值的研究问题。
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。 【探究2】 教师提出：
A.植物细胞吸水和失水的情况又怎样呢？ B.植物细胞在什么情况下会失水和吸水？
联系生活实际，作出假设夏天家里做凉伴黄瓜时有水出现，腌萝卜条时洒上一些盐会出水；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。
教师引导：我们要善于从生活中的现象发现新的问题，提出问题。许多科学家的发现并不都是从实验中得到，更多的是通过观察生活中的现象发现问题的。 C.植物细胞能否构成一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？ （课时2进行具体实验操作及验证）
（2）实验结果及分析，得出结论（讲解之前，展示动态动画过程，学生自我总结、归纳，老师精准点评） 探究实验p62页：
紫色洋葱鳞片叶：
液泡有颜色，体积变化明显，便于观察
通过问题的设置，使学生在思考领悟到选择合适实验材料、试剂的重要性。
小结：
质壁分离的原因：
【探究3：课后拓展思考】
①渗透装置的漏斗中溶液的浓度是否与漏斗外溶液浓度相等。 ②如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
答：不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水 ③如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？
答：高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可能发生质壁分离复原 ④如果滴加的是盐酸、酒精、醋酸等溶液，实验结果会有什么不同？ 答：盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。 ⑤如果滴加的是以植物细胞可吸收的物质作溶质(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)的溶液时实验结果会有什么不同？ 答：质壁分离后自动复原
⑥动植物细胞在吸水与失水方面的差异
从实验材料,方法的选择，实验过程，结果分析等一系列探究活动，使学生体验实验设计思路,提高学生的科学思维。
分发挥学生的主体地位，学生自己能做的事由学生自己完成，教师不要包办。
学生小结有助于知识的条理化、系统化。
探究3拓展思考，启下作用，拓展学生思维，提升学生自主思维能力，更好地开展第二个课时的关于动物细胞，植物细胞的失水和吸水验证实验，真正达到
答：动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁分离现象。植物细胞由于有细胞壁的限制和保护不会因持续吸水而涨破。 ⑦质壁分离与复原的应用 A.判断细胞的死活 B.测定细胞液浓度范围
C.测比较不同植物细胞的细胞液浓度 D.比较一系列溶液的浓度的大小
E.鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液) F.证明成熟植物细胞发生渗透作用；
【及时反馈，愉悦总结】
利用导学案，完成课前预习，课后及时检测，巩固训练，教师指导学生用概念图的形式进行课堂小结。
第2课时
进行实验，具体解决或验证探究3的思维拓展中的问题
理论与实际结合，训练生物科学思维。
将理论与实践相结合，提高学生的生物科学
思维和实验能力，进一步加深理解渗透作用的现象、条件和原理。
六、教学反思
这节课，通过归纳-演绎法，既学习了理论知识，也让学生通过提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析实验现象等环节的学习训练，将知识掌握更加灵动。提高了学生的生命科学实验探究能力和科学素养，丰富了学生的学习方式，变单一的个体学习为接受与体验、研究、发现相结合的小组合作式的学习，培养学生的合作互助意识，形成学习与交流的合作技能，激发学生积极研究实际生活中的生物现象的热情，逐步形成实事求是、锲而不舍、探索创新的科学态度。探究课程也对教师的教育技能提出了新的更高的要求，因而课堂设问，及时精准的点评等更显重要。多种教学方式结合，动静结合，使课堂更有灵性，更加活跃，张弛有度，提高教学效果。
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例
一、选择题
1．将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中制成装片,放在显微镜下观察,有3种状态的细胞。如下图，你认为这3个细胞（均为正常的活细胞）在未发生上述情况之前,其细胞液的浓度依次是
A．A﹥B>C B．A<B<C C．B>A>C D．B<A<C
2．放在0.3 g／mL的蔗糖溶液中，不会发生质壁分离的一组细胞是
①洋葱根尖生长点细胞 ②洋葱表皮细胞 ③人的口腔上皮细胞
④蛙卵细胞 ⑤干种子细胞 ⑥洋葱根尖的根毛细胞
A．①②③④ B．②④⑤⑥ C．①④⑤⑥ D．①③④⑤
3．以紫色洋葱鳞片叶表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象,下列叙述错误的是
A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B．滴加质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液比质量浓度为0.2 g·mL-1的蔗糖溶液引起细胞质
壁分离所需时间短
C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原,说明细胞保持活性
D．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
4．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片,观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述,正确的是
A．将装片中的材料浸润在质量分数为8%的HCl溶液中,然后再观察质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴入解离液,细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用适当高于细胞液浓度的硝酸钾溶液处理细胞后,能观察到细胞质壁分离及自动复原
D．当质壁分离不能复原时,细胞仍具有正常生理功能
5．将同一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同、长为5 cm
的条,再将这4根马铃薯条分别放在不同浓度的KNO3
溶液中,30 min和4 h后测量每一根的长度,结果如右图
所示。下列结论错误的是
A．a马铃薯条细胞通过渗透作用吸水
B．b马铃薯条细胞质壁分离逐渐复原
C．c马铃薯条细胞质壁分离
D．d马铃薯条细胞浸泡液浓度增加
6．下图表示渗透作用装置图,其中半透膜为膀胱膜(蔗糖分子不能通过,水分子可以自由通
过)。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液,其浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示,且
MA>MB,Ma=Mb>MA。一段时间达到平衡后,甲装置、乙装置液面上升的高度分别为h1、h2,a、
b的浓度分别为M1、M2,则
A．h1>h2,M1<M2 B．h1<h2,M1=M2
C．h1>h2,M1>M2 D．h1<h2,M1>M2
7．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度是a>b>c,那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是
8.下图中甲是渗透装置示意图,乙、丙两曲线图的横坐标代表时间,下列叙述不正确的是
A．半透膜内溶液a的浓度变化可用曲线丙表示
B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示
C．玻璃管内的液面高度变化可用曲线丙表示
D．半透膜内外溶液的浓度差的变化可用曲线乙表示
9．在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中,某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞
正处于如下图所示状态。a、b表示该部位的溶液浓度,由此可推测
A．可能a>b,细胞渗透吸水 B．a=b,渗透系统保持动态平衡
C．a<b,细胞渗透失水 D．上述三种情况都有可能
二、非选择题
10．用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞,观察质壁分离现
象,得到其原生质体体积的变化情况如下图所示。请据图完成下列问题。
（1）原生质体体积在A→B段的变化说明在该段时间内水分从原生质体 ,细胞液浓度 。
（2）在1 min后,处于2 mol/L蔗糖溶液中的细胞,其细胞液浓度将 ,此时在细胞壁与原生质层之间充满了 ,要使该细胞复原应将其置于 中。
（3）在1 min后,处于2 mol/L乙二醇溶液中的细胞,其原生质体体积的变化是由于 逐渐进入细胞内,引起细胞液浓度 。
（4）并不是该植物的所有生活细胞均可发生质壁分离,能发生质壁分离的细胞还必须具有 。
答案:（1）渗出 变大 （2）不再变化 2 mol·L-1的蔗糖溶液 清水
（3）乙二醇 升高 （4）大液泡
答案：
1.解析:质壁分离，细胞失水，C失水多于B，故C浓度大于B，B大于A。
答案:B
2.解析:发生渗透作用的两个基本条件:半透膜和其两侧溶液的浓度差,而且浓度差越大,渗透速度越快。高浓度的NaCl溶液浓度大于细胞液浓度,能引起细胞通过渗透作用失水而发生质壁分离。
答案:D
3.解析:本题考查观察植物细胞质壁分离与复原实验的操作和结果。实验过程中不需要对装片用质量分数为8%的HCl溶液处理,A项错。用适当高于细胞液浓度的KNO3溶液处理时,能观察到细胞发生质壁分离,而且一段时间后会自动复原。当质壁分离不能复原时,说明细胞因过度失水而死亡。
答案:C
4.解析:a马铃薯条长度持续增加,表明所用KNO3为低浓度溶液,为细胞通过渗透作用吸水所致。b、c、d马铃薯条30 min 时长度均变短,则表明所用KNO3为高浓度溶液,细胞通过渗透作用失水而发生了质壁分离。b马铃薯条4 h 后恢复原长,说明已发生质壁分离复原,这是由K+和N进入细胞内部使细胞液浓度增加造成的。c马铃薯条没有恢复到原长,说明仍处于质壁分离状态。d马铃薯条30 min和4 h时长度没有再发生变化,可能的原因是外界溶液浓度过高,细胞过度失水而死亡,那么,其细胞浸泡液浓度不会增加。
答案:D
5.解析:考查渗透原理的知识。膀胱膜内装的是高浓度的蔗糖溶液,且乙装置中膜内外溶液的浓度差较大,故乙中液面会上升得更高。因乙中吸水更多,故一段时间后M2<M1。
答案:D
6.解析:细胞液的浓度高,则吸水能力就强,a细胞液浓度最高,c细胞液浓度最低,b细胞液浓度介于a、c细胞液浓度之间。
答案:C
7.解析:由于半透膜内为质量分数为30%的淀粉溶液,膜外为蒸馏水,膜内浓度高于膜外浓度,水分子由膜外进入膜内,淀粉溶液浓度降低,可用曲线乙表示,A项错误。水分子进入半透膜内的速率由膜内外两侧溶液的浓度差决定。由于水分子不断进入半透膜内,两侧溶液的浓度差越来越小,水分子进入半透膜内的速率也逐渐下降,可用曲线乙表示,B、D两项正确。随着水分子的进入,玻璃管内的液面高度逐渐上升,可用曲线丙表示,C项正确。
答案:A
8.解析:图中所示的状态为细胞发生了质壁分离,可能正处于质壁分离过程中,也可能已经达到渗透平衡,还可能正处于质壁分离后的复原过程中,因此,a>b,a=b或者a<b均有可能。
答案:D
二、非选择题
9.解析:一定浓度的蔗糖溶液和乙二醇溶液都可以使植物细胞发生质壁分离,当细胞液中的水分向外渗出后,细胞液的浓度升高,反之,则降低。乙二醇可以进入植物细胞,使植物细胞出现质壁分离复原。
答案:（1）渗出 变大 （2）不再变化 2 mol·L-1的蔗糖溶液 清水
（3）乙二醇 升高 （4）大液泡
第四章 第1节 物质跨膜运输的实例
【学习目标】
1．举例说出半透膜的特点；
2．尝试提出问题，做出假设；
3．进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计。
【重难点】
1．举例说出细胞膜是选择透过性膜；
2．植物细胞质壁分离及复原实验和应用。
【自主预习】
（一）渗透系统
的组成分析及应用：
1．渗透系统的组成（如图）及特点：（1）半透膜，可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。（2）半透膜两侧的溶液具有浓度差。
2．渗透作用的发生：（1）若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数 S1→S2，外观上表现为S1液面 ；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面 。（2）在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度 S2。
3．渗透作用的应用：（1）比较不同溶液浓度大小
| 漏斗内 | 烧杯内 | |
| 溶液浓度 | M | N |
现象 及结论 |
①若漏斗内液面上升，则M N ②若漏斗内液面不变，则M N ③若漏斗内液面下降，则M N[来源:Zxxk.Com] |
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典型例题1 如下图中的渗透装置，开始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是 请写出数字所对应的结构：| 中央液泡大小 | 细胞大小 | 颜色变化 | 现象名称 | |
| 蔗糖溶液 | ||||
| 清水 |
5.下图中甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：（甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后达到平衡的状态，甲图中，①为水，②为30% 的蔗糖溶液）视频来源：优质课网 www.youzhik.com
