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

消耗能量,这些能量从哪来呢?对啦,离不开呼吸作用。而呼吸作用的顺利进行,与肺内气体交换紧密相关。我们每时每刻都在呼吸,那吸入的空气究竟是如何进入肺,在肺里又经历了哪些奇妙变化呢?这就是我们今天要探究的课题 —— 发生在肺内的气体交换。(板书:发生在肺内的气体交换) 二、肺与外界的气体交换 (一)体验呼吸运动 来,同学们,调整坐姿,闭上眼睛,将注意力集中在呼吸上。慢慢吸气,再缓缓呼气,感受身体的细微变化。好,睁开眼睛,和小组同学分享自己的感受。(学生小组讨论,教师巡视) 好,讨论结束。哪个小组先来分享?第一组代表,请发言。(学生发言)嗯,你们观察得十分细致,吸气时胸部向外扩张,呼气时胸部收缩回去。还有其他小组补充吗?第三组代表,请讲。(学生发言)对,肚子也会随呼吸一鼓一瘪。实际上,呼吸时胸廓容积会发生变化。那么,是胸廓容积变化导致呼吸,还是呼吸导致胸廓容积变化呢?这就是我们接下来要探究的问题。 (二)模拟实验 - 探究呼吸运动原理 老师给大家准备了模拟实验装置。(展示装置:玻璃钟罩模拟胸廓,气球模拟肺,橡胶膜模拟膈肌)现在,老师操作装置,大家仔细观察。(向上拉动橡胶膜,气球膨胀;向下按压橡胶膜,气球收缩) 同学们,看到了什么现象?这位同学,手举得最快,请你描述一下。(学生描述)你描述得很准确,拉动橡胶膜,气球变大,像吸气;按压橡胶膜,气球变小,像呼气。那大家思考,橡胶膜运动如何影响气球内气体进出?小组讨论一下。(学生小组讨论) 好,哪个小组分享讨论结果?第五组代表,请说。(学生发言)嗯,分析得非常棒!橡胶膜上拉,钟罩内空间变大,气压变小,外界空气进入气球,如同吸气;橡胶膜下压,钟罩内空间变小,气压变大,气球内气体被挤出,如同呼气。在人体中,膈肌就相当于橡胶膜。膈肌收缩,膈顶部下降,胸廓上下径增大,胸廓容积扩大,肺随之扩张,肺内气压低于外界大气压,外界气体进入肺,这就是吸气过程;膈肌舒张,膈顶部回升,胸廓上下径缩小,胸廓容积缩小,肺随之回缩,肺内气压高于外界大气压,肺内气体排出体外,这就是呼气过程。 (三)胸廓变化与呼吸关系讲解 同学们,除膈肌运动外,胸廓变化还有一个关键因素 —— 肋骨间的肌肉。当肋骨间的肌肉收缩,肋骨向上向外运动,胸廓前后径和左右径增大,胸廓容积进一步扩大,协助完成吸气;当肋骨间的肌肉舒张,肋骨向下向内运动,胸廓前后径和左右径缩小,胸廓容积减小,帮助完成呼气。也就是说,呼吸运动由呼吸肌(膈肌和肋骨间的肌肉)的收缩和舒张引起胸廓容积变化,进而导致肺内气压与外界大气压产生压力差,实现肺与外界的气体交换。 为了让大家更好理解,老师打个比方。把胸廓想象成一个可变大变小的箱子,肺就是箱子里的气球。箱子变大(胸廓容积扩大),气球被拉伸,里面气压变小,外界空气被吸入;箱子变小(胸廓容积缩小),气球被挤压,里面气压变大,气体被挤出。这样是不是就好理解了? (四)知识拓展与趣味讨论 同学们,了解了呼吸运动原理,大家想想,生活中哪些行为会影响呼吸运动?比如剧烈运动后,呼吸会有什么变化?又是什么原因导致的?小组讨论一下。(学生小组讨论) 好,哪个小组分享讨论结果?第二组代表,请讲。(学生发言)嗯,分析得很到位。剧烈运动后,身体需氧量增加,为满足需求,呼吸肌会加快收缩和舒张,导致呼吸频率加快、深度加深。还有其他小组有不同观点吗?第四组代表,请说。(学生发言)你从气体交换效率角度分析,很有创意。 三、肺泡与血液的气体交换 (一)肺泡结构特点 同学们,我们知道了肺与外界的气体交换过程,那进入肺内的气体如何在肺泡和血液间交换呢?这得从肺泡的结构特点说起。肺泡数量极其庞大,大大增加了气体交换面积。肺泡外包绕着丰富的毛细血管,肺泡壁和毛细血管壁都很薄,仅由一层扁平的上皮细胞构成。大家思考,这样的结构有什么优势? 这位同学,手举得高高的,请你回答。(学生回答)嗯,回答正确。肺泡和毛细血管壁都只有一层细胞,气体扩散距离短,能让氧气和二氧化碳更高效地交换。就好比两个邻居,中间只隔了一层薄薄的墙,传递东西自然又方便又快。 (二)气体交换过程讲解 下面,我们详细了解肺泡与血液间的气体交换过程。(结合文字描述讲解)当吸入的空气进入肺泡,肺泡内氧气含量比血液高,二氧化碳含量比血液低。根据气体扩散原理,气体总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。因此,肺泡中的氧气会透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液,与红细胞中的血红蛋白结合,被运输到全身各处;同时,血液中的二氧化碳会透过毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡,随呼气排出体外。经过肺泡与血液的气体交换,血液由含氧较少、颜色暗红的静脉血变成含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。 老师再打个比方,在一个房间里,这边氧气多,那边氧气少,氧气就会从多的地方往少的地方跑;二氧化碳在血液里多,在肺泡里少,二氧化碳就会从血液跑到肺泡。大家理解了吗? (三)课堂互动 - 分析气体含量变化 老师这里有一个表格,展示了吸入气体、呼出气体以及肺泡内气体和血液中氧气和二氧化碳的含量变化。大家仔细观察表格,思考为什么会有这些变化。小组内交流讨论,推选一名代表分享小组分析结果。(展示表格,学生观察、讨论)。 好,哪个小组先来分享?第二组代表,请发言。(学生发言)嗯,你们小组分析得很全面。因为肺泡与血液进行了气体交换,氧气从肺泡进入血液,所以肺泡内氧气含量降低,血液中氧气含量升高;二氧化碳从血液进入肺泡,所以血液中二氧化碳含量降低,肺泡内二氧化碳含量升高,非常棒!还有其他小组有不同见解吗?第四组代表,请讲。(学生发言)你们补充得很好,吸入气体和呼出气体成分的变化,也是因为在肺内发生了气体交换,呼出气体中氧气含量减少,二氧化碳含量增加。 老师再出几道关于肺泡与血液气体交换的题。(展示题目) 肺泡内的气体进入血液,需要经过( ) A. 一层细胞 B. 两层细胞 C. 三层细胞 D. 四层细胞 经过肺泡与血液的气体交换后,血液成分的变化是( ) A. 氧气增多,二氧化碳减少,由动脉血变成静脉血 B. 氧气增多,二氧化碳减少,由静脉血变成动脉血 C. 氧气减少,二氧化碳增多,由动脉血变成静脉血 D. 氧气减少,二氧化碳增多,由静脉血变成动脉血 肺泡适于气体交换的特点不包括( ) A. 肺泡数量多 B. 肺泡壁和毛细血管壁都很薄 C. 肺泡外包绕着丰富的毛细血管 D. 肺泡能进行呼吸作用 (学生回答后,讲解答案)第一题选 B,肺泡内的气体进入血液要经过肺泡壁和毛细血管壁,这两层壁都由一层上皮细胞构成,所以要经过两层细胞。第二题选 B,肺泡与血液交换后,氧气进入血液,二氧化碳排出,血液由静脉血变成动脉血。第三题选 D,肺泡适于气体交换的特点是肺泡数量多、肺泡壁和毛细血管壁薄、肺泡外包绕着丰富的毛细血管,肺泡不能进行呼吸作用,呼吸作用在组织细胞中进行。 (四)案例分析与思考 同学们,老师给大家讲个案例。小明在高原地区旅游时,出现了呼吸困难的症状。大家结合今天所学知识,分析一下可能的原因。小组讨论。(学生小组讨论) 好,哪个小组分享分析结果?第三组代表,请说。(学生发言)嗯,分析得有道理。高原地区空气稀薄,氧气含量低,小明吸入的氧气减少,肺泡与血液间的气体交换不能满足身体需求,从而导致呼吸困难。还有其他小组有补充吗?第五组代表,请讲。(学生发言)你从身体适应机制角度分析,很有深度。 四、总结与课后作业 同学们,今天我们学习了发生在肺内的气体交换,包括肺与外界的气体交换以及肺泡与血液的气体交换。肺与外界的气体交换通过呼吸运动实现,呼吸肌的收缩和舒张引起胸廓容积变化,完成吸气和呼气;肺泡与血液的气体交换基于肺泡的结构特点,通过气体扩散原理进