4.3.2 发生在肺内的气体交换 导学案-2024-2025学年人教版生物七年级下册

4.3.2 发生在肺内的气体交换 导学案 【学习目标】 1. 了解发生在肺内的气体交换的相关知识，包括肺与外界的气体交换过程、肺泡与血液的气体交换过程，以及它们具体的原理、机制和影响因素。 2. 理解这些气体交换过程对人体呼吸作用的重要性，分析它们在为人体提供氧气、排出二氧化碳，维持人体正常生理功能等方面所起的作用。 3. 通过对发生在肺内的气体交换的学习，认识到人体呼吸系统的精妙结构和生理机制，体会人体生命活动的奥秘，增强对生命科学的探索兴趣和对自身健康的关注。 【课前预习】 一、肺与外界的气体交换 人体的胸廓由脊柱、肋骨、胸骨和肋间肌组成，底部由膈封闭。胸廓有节律地扩大和缩小，从而完成肺与外界的气体交换。 当肋间肌和膈肌收缩时，胸廓的前后径、左右径和上下径都增大，胸廓容积增大，肺随之扩张，肺内气压低于外界大气压，外界气体就被吸入肺；当肋间肌和膈肌舒张时，胸廓的前后径、左右径和上下径都缩小，胸廓容积缩小，肺随之回缩，肺内气压高于外界大气压，肺内的气体就被呼出。 二、肺泡与血液的气体交换 肺是呼吸系统的主要器官，是气体交换的场所。肺泡是肺结构和功能的基本单位，肺泡数量很多，外面缠绕着丰富的毛细血管和弹性纤维。肺泡壁和毛细血管壁都很薄，只由一层上皮细胞构成。 当空气中的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液时，同时血液中的二氧化碳也透过这两层壁进入肺泡，然后随着呼气的过程排出体外。这样，血液由含氧较少、颜色暗红的静脉血，变成了含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。 【知识框架】 发生在肺内的气体交换 （一）肺与外界的气体交换 1. 胸廓结构：脊柱、肋骨、胸骨、肋间肌、膈。 2. 呼吸运动：肋间肌和膈肌收缩与舒张引起胸廓容积变化，导致肺内气压改变，实现吸气和呼气。 3. 影响：实现肺与外界环境之间的气体交换，为肺泡与血液的气体交换提供基础。 （二）肺泡与血液的气体交换 1. 肺泡特点：数量多、有丰富毛细血管和弹性纤维、壁薄（仅一层上皮细胞）。 2. 交换过程：氧气从肺泡进入血液，二氧化碳从血液进入肺泡。 3. 结果：血液由静脉血变为动脉血，为组织细胞提供氧气，维持生命活动。 【课中探究】 探究一：如何理解肺与外界气体交换的原理和过程？ （从呼吸运动时胸廓容积、肺内气压的变化，以及它们之间的相互关系分析原理，详细阐述吸气和呼气的具体过程） 探究二：肺泡有哪些结构特点与其气体交换功能相适应？ （从肺泡的数量、肺泡壁的结构、周围的血管等方面进行分析） 探究三：肺泡与血液的气体交换是如何进行的？这种交换对人体生理活动有什么重要意义？ （分析气体交换的动力、过程，探讨其在为组织细胞提供氧气、排出二氧化碳，维持人体正常生理功能等方面的意义） 【课后检测】 一、选择题 1. 人体进行呼吸时，胸廓容积的变化是由于（ ） A. 肋间肌和膈肌的收缩和舒张 B. 肋骨的运动 C. 胸骨的运动 D. 肺部的扩张和回缩 2. 当我们吸气时，下列叙述正确的是（ ） A. 肋间肌收缩，膈肌舒张 B. 肋间肌舒张，膈肌收缩 C. 肋间肌和膈肌都收缩 D. 肋间肌和膈肌都舒张 3. 肺泡与血液之间进行气体交换的原理是（ ） A. 呼吸运动 B. 气体扩散 C. 肺的扩张 D. 胸廓的运动 4. 肺泡有利于气体交换的特点是（ ） ①肺泡数目多 ②肺泡壁外缠绕着弹性纤维 ③肺泡壁由一层上皮细胞构成 ④肺泡壁外缠绕着丰富的毛细血管 A. ①②③ B. ①②③④ C. ②③④ D. ①③④ 5. 血液流经肺部毛细血管后，血液的变化是（ ） A. 由动脉血变成静脉血 B. 由静脉血变成动脉血 C. 血液中二氧化碳含量增多 D. 血液中氧气含量减少 6. 下列关于呼吸运动的叙述，错误的是（ ） A. 吸气时，肋骨间的肌肉收缩，胸廓的前后径和左右径增大 B. 吸气时，膈肌收缩，膈顶部下降，胸廓的上下径增大 C. 呼气时，肋骨间的肌肉舒张，胸廓的前后径和左右径缩小 D. 呼气时，膈肌舒张，膈顶部下降，胸廓的上下径缩小 7. 与吸入的空气相比，人呼出气体中氧含量减少，二氧化碳含量增加，其根本原因是（ ） A. 肺泡与外界的气体交换 B. 肺泡内的气体交换 C. 组织里的气体交换 D. 细胞消耗氧，产生二氧化碳 8. 当膈肌和肋间外肌收缩时，外界、肺泡、气管处的气压大小关系为（ ） A. 外界＞肺泡＞气管 B. 气管＞肺泡＞外界 C. 外界＞气管＞肺泡 D. 肺泡＞气管＞外界 9. 人在平静状态下完成呼气过程，胸廓容积和肺内气压的变化是（ ） A. 容积缩小、气压升高 B. 容积缩小、气压下降 C. 容积增大、气压升高 D. 容积增大、气压下降 10. 肺泡与血液进行气体交换后，血液中气体含量的变化是（ ） A. 氧气和二氧化碳都增多 B. 氧气减少，二氧化碳增多 C. 氧气和二氧化碳都减少 D. 氧气增多，二氧化碳减少 二、材料分析题 11. 阅读下列材料，回答问题。 材料一：人体的呼吸运动是由呼吸肌的收缩和舒张引起的。呼吸肌主要包括肋间肌和膈肌。当肋间肌和膈肌收缩时，胸廓扩大，肺随之扩张，外界气体进入肺；当肋间肌和膈肌舒张时，胸廓缩小，肺随之回缩，肺内气体排出体外。 材料二：肺泡是肺进行气体交换的主要部位，肺泡数量众多，外面缠绕着丰富的毛细血管和弹性纤维。肺泡壁和毛细血管壁都很薄，只由一层上皮细胞构成。这样的结构特点有利于肺泡与血液之间进行气体交换。 （1）根据材料一，简述呼吸运动的过程。 （2）根据材料二，说明肺泡的结构特点对气体交换的意义。 （3）结合所学知识，分析为什么说肺是气体交换的主要场所。 【答案及解析】 探究问题答案 探究一：如何理解肺与外界气体交换的原理和过程？ 参考答案： 原理：呼吸运动时，肋间肌和膈肌的收缩与舒张会引起胸廓容积的变化，胸廓容积的变化又会导致肺内气压的改变。当胸廓容积增大时，肺随之扩张，肺内气压低于外界大气压，气体就被吸入；当胸廓容积缩小时，肺随之回缩，肺内气压高于外界大气压，气体就被呼出。 过程： 吸气：肋间肌收缩，肋骨向上向外运动，胸廓的前后径和左右径增大；同时膈肌收缩，膈顶部下降，胸廓的上下径增大，胸廓容积增大。肺随之扩张，肺内气压低于外界大气压，外界气体通过呼吸道进入肺。 呼气：肋间肌舒张，肋骨向下向内运动，胸廓的前后径和左右径缩小；同时膈肌舒张，膈顶部回升，胸廓的上下径缩小，胸廓容积缩小。肺随之回缩，肺内气压高于外界大气压，肺内气体通过呼吸道排出体外。 探究二：肺泡有哪些结构特点与其气体交换功能相适应？ 参考答案： 肺泡数量很多，增大了气体交换的面积；肺泡壁非常薄，只由一层上皮细胞构成，有利于气体的扩散；肺泡外面缠绕着丰富的毛细血管和弹性纤维，毛细血管壁也很薄，只由一层上皮细胞构成，有利于肺泡与血液之间进行气体交换；弹性纤维使肺泡具有弹性，能随着呼吸运动而扩张和回缩，保证气体交换的顺利进行。 探究三：肺泡与血液的气体交换是如何进行的？这种交换对人体生理活动有什么重要意义？ 参考答案： 交换过程：由于肺泡内氧气的浓度高于血液中氧气的浓度，血液中二氧化碳的浓度高于肺泡内二氧化碳的浓度，根据气体扩散原理，氧气由肺泡扩散进入血液，二氧化碳由血液扩散进入肺泡。 重要意义：通过肺泡与血液的气体交换，血液中的氧气含量增加，二氧化碳含量减少，使血液由含氧较少的静脉血变成含氧丰富的动脉血。这些富含氧气的血液通过血液循环输送到全身各处的组织细胞，为组织细胞的呼吸作用提供氧气，同时把组织细胞产生的二氧化碳排出体外，维持人体正常的生理活动。 课后检测答案 1. A 【详解】人体进行呼吸时，胸廓容积的变化是由于肋间肌和膈肌的收缩和舒张引起的。肋间肌和膈肌的活动改变胸廓的大小，从而导致肺内气压变化，实现气体进出肺。肋骨、胸骨的运动是呼吸运动的表现，肺部的扩张和回缩是胸廓容积变化的结果。所以答案选A。 2. C 【详解】当我们吸气时，肋间肌和膈肌都收缩。肋间肌收缩使肋骨向上向外运动，胸廓的前后径和左右径增大；膈肌收缩使膈顶部下降，胸廓的上下径增大，胸廓容积增大，肺内气压降低，外界气体进入肺。所以答案选C。 3. B 【详解】肺泡与血液之间进行气体交换的原理是气体扩散。气体总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到平衡为止。肺泡内氧气浓度高于血液，二氧化碳浓度低于血液，所以氧气扩散进入血液，二氧化碳扩散进入肺泡。呼吸运动实现肺与外界的气体交换，肺的扩张和胸廓的运动与肺泡和血液的气体交换原理无关。所以答案选B。 4. B 【详解】肺泡有利于气体交换的特点有：肺泡数目多，增大了气体交换的面积；肺泡壁外缠绕着弹性纤维，使肺泡能随着呼吸运动而扩张和回缩；肺泡壁由一层上皮细胞构成，有利于气体的扩散；肺泡壁外缠绕着丰富的毛细血管，有利于肺泡与血液之间进行气体交换。所以①②③④都正确，答案选B。 5. B 【详解】血液流经肺部毛细血管时，肺泡内的氧气扩散进入血液，血液中的二氧化碳扩散进入肺泡。这样，血液由含氧较少、颜色暗红的静脉血变成了含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。所以答案选B。 6. D 【详解】呼气时，膈肌舒张，膈顶部上升，胸廓的上下径缩小。而不是膈顶部下降。吸气时，肋间肌收缩，肋骨间的肌肉收缩，胸廓的前后径和左右径增大；吸气时，膈肌收缩，膈顶部下降，胸廓的上下径增大；呼气时，肋骨间的肌肉舒张，胸廓的前后径和左右径缩小，这些描述都是正确的。所以答案选D。 7. D 【详解】与吸入的空气相比，人呼出气体中氧含量减少，二氧化碳含量增加，其根本原因是细胞进行呼吸作用消耗氧，产生二氧化碳。肺泡与外界的气体交换只是实现了外界空气与肺内气体的交换；肺泡内的气体交换是氧气和二氧化碳在肺泡和血液之间的交换；组织里的气体交换是氧气和二氧化碳在血液和组织细胞之间的交换，但这些都不是呼出气体成分变化的根本原因。所以答案选D。 8. C 【详解】当膈肌和肋间外肌收缩时，胸廓容积增大，肺扩张，肺内气压降低，气体进入肺。此时外界气压大于气管内气压，气管内气压大于肺泡内气压，所以外界＞气管＞肺泡。答案选C。 9. A 【详解】人在平静状态下完成呼气过程，肋间肌和膈肌舒张，胸廓容积缩小，肺随之回缩，肺内气压升高，高于外界大气压，肺内气体排出体外。所以胸廓容积缩小、气压升高，答案选A。 10. D 【详解】肺泡与血液进行气体交换后，氧气从肺泡扩散进入血液，二氧化碳从血液扩散进入肺泡，所以血液中氧气增多，二氧化碳减少。答案选D。 11. （1）简述：呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。吸气时，肋间肌收缩，肋骨向上向外运动，胸廓的前后径和左右径增大；膈肌收缩，膈顶部下降，胸廓的上下径增大，胸廓容积增大，肺随之扩张，外界气体进入肺。呼气时，肋间肌舒张，肋骨向下向内运动，胸廓的前后径和左右径缩小；膈肌舒张，膈顶部回升，胸廓的上下径缩小，胸廓容积缩小，肺随之回缩，肺内气体排出体外。 【详解】根据材料一内容，详细阐述吸气和呼气时呼吸肌的活动、胸廓容积变化以及气体进出情况。 （2）意义：肺泡数量众多，增大了气体交换的面积；肺泡壁和毛细血管壁都很薄，只由一层上皮细胞构成，有利于气体的扩散；肺泡外面缠绕着丰富的毛细血管，有利于肺泡与血液之间进行气体交换；弹性纤维使肺泡能随着呼吸运动而扩张和回缩，保证气体交换的顺利进行。 【详解】结合材料二，从肺泡数量、壁的结构、周围血管以及弹性纤维等方面分析其对气体交换的意义。 （3）原因：肺是气体交换的主要场所，是因为肺由大量的肺泡组成，肺泡数量众多，增大了气体交换的面积；肺泡壁和毛细血管壁都很薄，只由一层上皮细胞构成，有利于气体的扩散；肺泡外面缠绕着丰富的毛细血管，为气体交换提供了良好的物质基础；呼吸运动使肺能有节律地与外界进行气体交换，从而保证了肺泡与血液之间的气体交换能够持续进行。 【详解】综合所学知识，从肺泡的结构特点、与外界的气体交换关系等方面分析肺成为气体交换主要场所的原因。 学科网（北京）股份有限公司 $$