4.3.2 发生在肺内的气体交换（第2课时）

人教版七年级下册 第四单元 人体的生理与健康（一） 第三章 人体的呼吸 第二节 发生在肺内的气体交换（第2课时） 情境导入：肺与外界发生气体交换 说一说：外界中的氧气到达肺，肺内的二氧化碳排出肺，是通过什么过程实现的。你认为是吸气和呼气导致胸廓扩大和缩小，还是胸廓扩大和缩小导致吸气和呼气？ 氧气 二氧化碳 呼吸运动 一、模拟膈肌的收缩和舒张与呼吸的关系 观察和分析：结合教材和下图，认识膈的运动与呼吸的关系，并思考问题。 玻璃管 分支玻璃管 气球 玻璃罩 橡皮膜 1 模拟 2 3 4 5 模拟 模拟 模拟 模拟 气管 支气管 肺 胸廓 膈 观察和分析：结合实验，说说吸气和呼气导致胸廓扩大和缩小，还是胸廓扩大和缩小导致吸气和呼气？ 一、模拟膈肌的收缩和舒张与呼吸的关系 模拟：膈肌 ，膈 运动，此时在 。 舒张 向上 呼气 模拟：膈肌 ，膈 运动，此时在 。 收缩 向下 吸气 1 2 呼气 吸气 胸廓扩大→吸气；胸廓缩小→呼气 肋间肌、膈肌收缩 肋骨向上向外运动，膈向下运动 胸廓扩大 肺扩大 肺内气压小于大气压 一、模拟膈肌的收缩和舒张与呼吸的关系 思考：结合模拟实验和下图，完成填空并说说肺与外界能发生气体交换的原因是什么。 变化→肋骨和膈的 → 变化→ 变化→肺内 变化→吸气和呼气 肋间肌和膈肌 胸廓 肺 气压 肋间肌、膈肌舒张 肋骨向下向内运动，膈向上运动 胸廓缩小 肺缩小 肺内气压大于大气压 吸气 呼气 运动 二、肺泡和血液发生气体交换 观察和分析：氧气从外界经过呼吸道进入肺，在肺内，氧气如何进入血液呢？ 氧气 氧气 1 2 3 肺泡 支气管 3 毛细血管 二、肺泡和血液发生气体交换 观察和分析：观察下图中的肺泡和毛细血管，思考它们的结构有什么特点？在肺内，氧气如何进入血液呢？ 氧气 二氧化碳 1 2 3 4 肺泡 毛细血管 肺泡壁 毛细血管壁 该结构的特点是什么？ 一层上皮细胞构成 肺泡 血液 5 6 氧气 氧气 二氧化碳 氧气 二氧化碳 二氧化碳 肺泡壁 毛细血管壁 二、肺泡和血液发生气体交换 观察和分析：结合下图以及对肺的认识，思考肺有哪些结构特点使其适合进行气体交换？ 1.肺有许多肺泡组成。增加了气体交换的面积。 2.肺泡外有丰富的毛细血管。有利于肺泡内的气体和血液进行气体交换。 3.肺泡壁和毛细血管壁都是一层上皮细胞。有利于气体的进出。 实现原理 二、肺泡和血液发生气体交换 观察和分析：观察下图，比较肺泡内和毛细血管内氧气和二氧化碳的多少。 肺泡内的气体情况：二氧化碳含量 ，氧气含量 ； 毛细血管内的气体情况：二氧化碳含量 ，氧气含量 ； 少 多 多 少 肺泡与血液的气体交换原理：扩散作用（物质会由高浓度扩散到低浓度的地方）。 血液变化 二、肺泡和血液发生气体交换 观察和分析：结合下图中肺泡和血液发生的气体交换过程，思考A处的血液成分和B处的血液成分有什么区别？（从氧气和二氧化碳的多少比较） A B A处的血液：二氧化碳含量 ，氧气含量 ； B处的血液：二氧化碳含量 ，氧气含量 ； 多 少 少 多 静脉血 动脉血 鲜红 暗红 静脉血 动脉血 三、血液与细胞发生气体交换 观察和分析：氧气随着血液循环运输到全身的细胞，那血液中的氧气如何进入细胞，细胞内的二氧化碳如何进入血液？ 比较血液和细胞内的气体多少情况： 血液：氧气含量 ，二氧化碳含量 ； 细胞：氧气含量 ，二氧化碳含量 ； 多 少 少 多 血液与细胞的气体交换原理：扩散作用（物质会由高浓度扩散到低浓度的地方）。 三、血液与细胞发生气体交换 观察和分析：氧气随着血液循环运输到全身的细胞，那血液中的氧气如何进入细胞，细胞内的二氧化碳如何进入血液？ C D 1 2 1.根据血液和细胞内的气体情况，判断图中1和2分别是什么气体？ 氧气 二氧化碳 3 4 毛细血管壁 细胞膜 2.辨认图中3和4的结构，并分析血液和细胞的气体交换过程是什么？ 血液 5 6 细胞内 氧气 氧气 氧气 二氧化碳 二氧化碳 二氧化碳 毛细血管壁 细胞膜 三、血液与细胞发生气体交换 观察和分析：结合血液与细胞发生的气体交换过程，思考C处的血液与D处的血液成分有什么不同？（氧气和二氧化碳的多少） C D 1 2 氧气 二氧化碳 3 4 毛细血管壁 细胞膜 C处的血液：二氧化碳含量 ，氧气含量 ； D处的血液：二氧化碳含量 ，氧气含量 ； 多 少 多 少 C血液 细胞 D血液 动脉血 静脉血 三、血液与细胞发生气体交换 观察和分析：观察“视频：肺泡与血液以及血液与细胞的气体交换过程”，思考以下问题。 1.肺泡与血液发生气体交换以及血液和细胞发生气体交换的实现原理都是什么？ 扩散作用 2.氧气从肺泡出发，到达细胞，需要穿过几层上皮细胞？几层细胞膜？ 3层上皮细胞（肺泡壁、毛细血管壁、毛细血管壁） 7层细胞膜 四、课外实践：测定肺活量 联系生活：你知道什么是肺活量？我们如何测定自己的肺活量呢？科学运动能提高人的肺活量、肺通气量等，你知道原因是什么吗？ 肺活量：一次深呼吸后能呼出的最大气体量。 仪器测定 气球测定 四、课外实践：测定肺活量 联系生活：你知道什么是肺活量？我们如何测定自己的肺活量呢？科学运动能提高人的肺活量、肺通气量等，你知道原因是什么吗？ 原因：科学运动通过持续深呼吸刺激肋间肌、膈肌等呼吸机群，使其收缩和舒张的能力提高，增强了胸廓的扩张，增加了氧气的摄入和二氧化碳的排出，增强了血液循环系统等等。 五、科学.技术.社会 联系生活：你知道当人体出现呼吸障碍等情况，医学如何进行处理？如果对一些呼吸衰竭危重症患者，医学又如何处理？ 呼吸障碍等情况使用呼吸机 五、科学.技术.社会 联系生活：你知道当人体出现呼吸障碍等情况，医学如何进行处理？如果对一些呼吸衰竭危重症患者，医学又如何处理？ 呼吸衰竭危重症患者使用ECMO（体外膜氧合器） 六、课堂总结 发生在肺内的气体交换 模拟膈肌的收缩和舒张与呼吸的关系：胸廓扩大和缩小导致吸气和呼气 肺泡和血液发生气体交换 肺适合气体交换的结构特点 实现方式：扩散作用 实现过程 血液与细胞发生气体交换 实现方式：扩散作用 实现过程 课外实践：测定肺活量 科学.技术.社会：呼吸机和ECMO 七、课堂练习 拓展应用：下面两幅曲线图表示一个人在两种状态下的呼吸情况。 (1)这两幅图的曲线所反映的呼吸 频率、呼吸深度有什么差别? (2)这两种状态可能各是什么状态? 曲线A的呼吸频率低于曲线B，曲线A的呼吸深度弱于曲线B 曲线A可能在平静状态下的呼吸情况；曲线B可能在运动下的呼吸情况。 $$你膈肌的收缩和舒张与呼吸的关系。用玻璃罩模拟胸廓。玻璃管模拟气管、支气管气球模拟费。橡皮膜模拟格。玻璃罩内部空间可看作胸腔。一只手拿着模型。另一只手向上推橡皮膜，橡皮膜舒张，瓶内容积缩小，气球体积缩小，放出气体。再放松橡皮膜，橡皮膜收缩瓶内容积，扩大气球体积，扩大吸入气体。 体内的气体交换包括肺泡内的气体交换和组织细胞处的气体交换。一、肺泡内的气体交换，即肺泡与肺毛细血管之间的气体交换。其过程如下，当吸入气体到达肺部以后，氧气会通过扩散作用进入肺泡，这就是发生在肺泡内的气体交换。当氧气进入肺泡之后，再通过肺泡进入血管，血管中氧气的浓度会增大，血管中的血液便发生了变化。我们把含氧量高、颜色鲜红的血液称为动脉血，把含氧量低、颜色暗红的血液成为静脉血。因此，当血液流经肺部以后，氧气进入血液，肺部气体交换完成，经肺静脉流出的血液就变成动脉血。2、组织处的气体交换，即组织细胞与组织毛细血管之间的气体交换，其过程如下，组织处的气体交换同样依靠气体扩散作用来完成，红细胞携带的氧气进入细胞供细胞利用。细胞排出的二氧化碳由红细胞携带进入肺泡后，经呼气过程排出体外。血液流经组织细胞处的毛细血管之后，氧含量明显变少，由动脉血变成静脉血。根据气体扩散的原理，气体总是从浓度高向浓度低的地方扩散，所以氧气浓度最高的部位是肺泡，而二氧化碳浓度最高的部位是组织细胞。 人工费究竟是做什么的？为何这么贵？体外膜肺氧和ECMO是一种急救设备，专门供给重症心肺功能衰竭患者使用，能临时替代患者的心肺功能，从而拯救患者生命。众所周知，心脏是人体循环系统中的核心器官，通过心脏的收缩和舒张，把富含营养和氧气的动脉血输送到全身各个组织器官，同时排出二氧化碳和代谢废物。而肺部正是完成氧气和二氧化碳交换的重要器官，通过肺静脉和心脏的主要形式实现气体的交换。如果一个人的心肺功能出现损坏，那么生命就会受到严重影响。而ECMO可以通过一种机械装置在人体体外实现人工心脏和人工肺的功能，以维持患者的生命体征。艾克姆的本质就是通过人工血管在体外模拟心脏的供血功能，维持全身血液循环，同时利用生物膜费实现氧气和二氧化碳的气体交换。 再说一说家用呼吸机的工作原理，它蹦出正压空气，注意这里蹦出来的不是氧气，而是空气。吸气时空气还要经过一个热湿交换器，这样富含氧气的空气可以被加热加湿到一个舒服的状态。最后空气经过一些过滤器来到肺部，呼气时呼吸机泵出的压力较小，不过也可以调大呼吸机的排气管道，打开富含二氧化碳的空气排出体外。以上就是呼吸机的基本工作原理。