第三章 第2节 任务1 水分的吸收和利用(课件）-《生物学全一册》（人民教育出版社）同步精品课堂

第三章 第二节 任务1 水分的吸收和利用 生物学全一册 同步精品课堂 人民教育出版社 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 1、理解植物细胞渗透吸水的原理（水势、半透膜、渗透作用）。 2、掌握质壁分离与复原的实验现象及其生物学意义。 3、阐述蒸腾作用的过程、意义及与植物水分吸收运输的关系。 4、了解合理灌溉的原理及实践应用。 知识目标： 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 1、能通过实验观察分析植物细胞的质壁分离与复原现象，理解渗透作用的动态过程。 2、能用水势概念解释植物细胞与环境溶液之间的水分流动规律。 3、能结合实例说明蒸腾作用对植物生存和生态系统的影响。 技能目标： 教学重难点 二 1、渗透作用的原理（半透膜、水势差）。 2、质壁分离与复原的实验现象及意义（验证原生质层的半透性）。 3、蒸腾作用的意义（蒸腾拉力、降温、无机盐运输）。 4、合理灌溉的科学依据（植物需水量差异与生长阶段的关系）。 教学重点： 教学重难点 二 1、水势概念的抽象理解（水分子能量与溶液浓度的关系）。 2、根压与蒸腾拉力的区别与联系（植物吸水的主要动力分析）。 3、质壁分离实验中动态平衡的解析（细胞液与外界溶液的动态交换）。 教学难点： 导入新课 三 同学们，为什么给植物浇水后，叶片会变得挺立？而如果忘记浇水，植物会萎蔫？这背后是植物细胞如何‘喝水’和‘保水’的奥秘。 今天我们将通过实验和理论，探索植物细胞的水分世界，揭开蒸腾作用的‘隐形力量’！ 新知讲授 四 绿色植物在生活中，一方面不断从外界环境中吸收水分和矿质元素等，并且利用这些物质合成有机物和储存能量；另一方面还要不断分解体内的一部分有机物，释放出其中的能量，以维持自身的各项生命活动。上述的生理作用，构成了绿色植物新陈代谢的基本过程。 新知讲授 四 绿色植物吸收水分的主要器官是根。根吸收水分最活跃的部位是根尖成熟区的表皮细胞(图见实验内容)。那么,这些植物细胞是怎样吸收水分的呢? 一、分裂间期二、前期三、中期 四、后期五、六、末期 图28 植物细胞的有丝分裂示意图 新知讲授 四 植物细胞吸水的原理 植物细胞形成中央液泡后，主要靠渗透作用吸水。什么是渗透作用呢?下面通过实验来说明。 一、分裂间期二、前期三、中期 四、后期五、六、末期 图28 植物细胞的有丝分裂示意图 新知讲授 四 演示实验：水势与水分流动的关系 右图中长颈漏斗的漏斗口处密封着一层半透膜①,漏斗内盛有蔗糖溶液，烧杯内盛有清水，并且漏斗管内蔗糖溶液的液面与杯内清水的液面等高。 几分钟后，观察漏斗管内液面的高低是否发生了变化。想一想，这是为什么? ① 半透膜是指某些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜。例如，蚕豆种皮就是一种 半透膜，水分子可以透过蚕豆种皮，而蔗糖分子则不能。不同半透膜的半透性不同。 新知讲授 四 实验开始后，漏斗管内的液面开始上升，这说明烧杯内的水分子透过这层半透膜，向漏斗内的蔗糖溶液中扩散。水分子为什么能够透过半透膜进行扩散?这与半透膜两侧水势的高低有关系。 实验总结： 新知讲授 四 我们知道，水分子总是在不停地运动着。水分子的运动与水分子的能量大小有密切关 系，水势就是指水分子运动时能量的大小。水分子运动时能量越大，水势就越高；反之，水势就越低。同水溶液相比，清水中水分子运动的能量最大，也就是说，清水的水势最高，科学家们将它的数值规定为0。对于水溶液来说，由于溶质分子的阻碍，水分子运动的能量减少了，所以，任何浓度的水溶液的水势都比清水低，都是负值，而且溶液越浓，水势越低。实验表明，水分总是由水势高的地方向水势低的地方流动。所以，只要半透膜两侧的水溶液存在着水势差，水分就会从水势高的一侧，透过半透膜向水势低的一侧流动。 实验总结： 新知讲授 四 在上述实验中，由于清水的水势比蔗糖溶液的水势高，水分就从烧杯内透过半透膜向 漏斗内流动，结果使漏斗管内的液面上升了。这种水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜的扩散，就叫作渗透作用，而靠渗透作用吸收水分的过程，则叫作渗透吸水。 实际上，半透膜两侧的水分子都可以自由地通过这层半透膜。由于清水的水势高，蔗 糖溶液的水势低，从清水进入蔗糖溶液中的水分子，比从蔗糖溶液进入清水中的水分子多，所以，漏斗管内的液面上升了。 这个实验还表明，进行渗透作用必须具备两个条件：一是要有一层半透膜；二是半透 膜两侧的溶液要有水势差。 实验总结： 新知讲授 四 我们知道，一个成熟的植物细胞，有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核等，细胞质里有一个大的中央液泡，液泡的表面是液泡膜。细胞壁主要由纤维素构成，是全透性的。细 胞膜和液泡膜与细胞壁不同，它们都是选择透过性膜。从整个细胞来看，我们可以把原生质层(包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质)看作一层半透膜，这层膜把液泡里 面的细胞液与外界溶液隔离开来。细胞液中含有许多溶解于水的物质，具有一定的水势。外界溶液同样也具有一定的水势。因此，当外界溶液的水势与细胞液的水势存在差别时，水分就会透过原生质层发生渗透作用。怎样才能证明这一点呢? 实验总结： 新知讲授 四 目的要求 1.观察植物细胞质壁分离和质壁分离复原的过程。 2.探究水分在植物细胞与外界溶液之间随着水势差而流动的情况。 材料用具 紫色的洋葱鳞片叶，刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜，质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液，清水。 演示实验：观察植物细胞的质壁分离和复原 新知讲授 四 方法步骤 一、制作洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片 二、观察洋葱鳞片叶外表皮细胞 用低倍显微镜观察，可以看到洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡，还可以看到原生质层紧紧贴着细胞壁。 三、观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离 1.在盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流，这样重复几次， 洋葱鳞片叶外表皮就浸润在蔗糖溶液中。 2.用低倍显微镜观察，可以看到细胞的中央液泡逐渐变小，原生质层与细胞壁逐渐分离开来。 演示实验：观察植物细胞的质壁分离和复原 新知讲授 四 方法步骤 四 、观察质壁分离的复原 1.在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。这样重复几次，洋葱鳞片叶外表皮又浸润在清水中。 2.用低倍显微镜观察，可以看到中央液泡逐渐变大， 原生质层又逐渐贴着细胞壁了。 五、绘图 根据你的观察结果，绘制一个质壁分离的细胞和一个质壁分离复原的细胞。 演示实验：观察植物细胞的质壁分离和复原 新知讲授 四 实验中的洋葱鳞片叶外表皮细胞，为什么会发生质壁分离和质壁分离的复原? 讨论 质壁分离的原因： 原生质层与细胞壁的差别：洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及之间的细胞质）具有一定的选择透过性，而细胞壁是全透性的。 外界溶液浓度高于细胞液：当细胞外的溶液浓度高于细胞液（如将细胞放入高浓度的蔗糖溶液中）时，水分子会通过细胞壁从细胞内部向外部流失，这一过程称为渗透。 细胞失水：由于水分子的外流，细胞内部的水分减少，导致细胞质与细胞壁之间的连接变得松弛。 质壁分离：随着细胞不断失水，液泡逐渐缩小，细胞质与细胞壁之间的连接最终断裂，细胞质与细胞壁分离，形成质壁分离现象。 新知讲授 四 实验中的洋葱鳞片叶外表皮细胞，为什么会发生质壁分离和质壁分离的复原? 讨论 质壁分离复原的原因： 改变外界溶液浓度：将已经发生质壁分离的细胞放入低浓度的溶液或纯水中，细胞外部的水分子浓度高于细胞内部。 细胞吸水：水分子通过细胞壁进入细胞内部，液泡逐渐恢复体积。 质壁重新连接：随着细胞吸水，细胞质逐渐膨胀，最终与细胞壁重新连接，质壁分离现象得到复原。 这一实验现象不仅展示了细胞膜的半透性，还体现了细胞在不同渗透压环境下的适应性和调节能力。通过观察质壁分离及其复原过程，可以加深我们对细胞结构和功能的基本理解。 新知讲授 四 上述实验表明：原生质层确实可以看作一层半透膜；细胞液和外界溶液通过原生质层确实发生了渗透作用。具体地说，当外界溶液的水势低于细胞液的水势时，植物细胞就通过渗透作用失水，发生质壁分离；当外界溶液的水势高于细胞液的水势时，植物细胞就通 过渗透作用吸水，发生质壁分离的复原。 实验总结： 新知讲授 四 根尖成熟区的表皮细胞上长有根毛，根毛分布在土壤颗粒之间，土壤颗粒之间含有土壤溶液。通常情况下，土壤溶液的水势比较高，根毛、表皮以内的各层细胞以及成熟区内导管的水势依次降低。这样，土壤溶液中的水分，就通过两条途径进入根内：一条途径是通过表皮以内各层细胞之间的间隙，最终进入根的导管中；另一条途径是通过表皮以内的各层细胞，最终进入根的导管中(如右图)。 水分由根毛进入导管 （根尖成熟区的横切面示意图，箭头表示水分流动的方向） 新知讲授 四 水分的运输、利用和散失 根吸收的水分通过根、茎、叶中的导管，运输到地上部分。其中，绝大部分水分都转化成水蒸气，通过叶片上的气孔散失到大气中(如右图)。植物体内的水分，以气体状态通过植物体(主要是叶片)的表面散失到体外的过程叫作蒸腾作用。实际上，根吸收的水分一般只有1%～5%保留在植物体内，参与光合作用和呼吸作用等各项生命活动，其余的都通过蒸腾作用散失了。 植物体内水分上升的途径 (从下到上的三个方图，分别表示放大的根毛、茎中的导管和叶片上的气孔。箭头表示水分流动的方向) 新知讲授 四 蒸腾作用是植物体不可缺少的一项生命活动。它的重要意义如下。 第一，蒸腾作用产生的蒸腾拉力，是植物体吸收和运输水分的主要动力。特别是高大树木，如果没有蒸腾拉力，水分就不能到达树冠。 第二，蒸腾作用促进了无机盐在植物体内的运输。溶解在水中的无机盐，随着水分在导管内的运输而分布到植物体的各器官。 第三，蒸腾作用中水分转变成水蒸气时，吸收体内的热量，从而降低了植物体特别是叶片的温度，使叶片等在强烈的阳光照射下，不至于因温度过高而遭到灼伤。 新知讲授 四 合理灌溉 植物一生中需要不断从土壤中吸收水分。合理灌溉是指根据植物的需水规律进行灌溉，从而用最少的水获得最大的收获。不同植物的需水量不同。例如，相比之下，水稻和豌豆的需水量较多；棉花和小麦的需水量次之；玉米和高粱的需水量较少。同种植物在不同的生长发育时期，需水量也不相同。灌溉时需要考虑到这些情况。 师生互动 五 1、植物细胞吸收水分的主要方式是什么？请简述其原理。 2、在渗透作用实验中，为什么漏斗管内的液面会上升？这说明了什么？ 3、洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原实验说明了什么？请简要解释。 4、蒸腾作用对植物体有哪些重要意义？为什么说蒸腾作用是植物体不可缺少的一项生命活动？ 随堂练习 六 一、选择题 1.绿色植物通过以下哪个过程从外界环境中吸收水分？（ ） A.渗透作用 B.光合作用 C.呼吸作用 D.蒸腾作用 答案：A 解析：绿色植物通过渗透作用从外界环境中吸收水分。 随堂练习 六 一、选择题 2.下列哪种物质的水势最高？（ ） A.蔗糖溶液 B.清水 C. 海水 D.盐水 答案：B 解析：清水中没有溶质分子，水分子运动的能量最大，因此水势最高。 随堂练习 六 一、选择题 3.当外界溶液的水势低于细胞液的水势时，植物细胞会发生什么现象？（ ） A. 渗透吸水 B. 质壁分离 C. 蒸腾作用 D. 光合作用 答案：B 解析： 当外界溶液的水势低于细胞液的水势时，植物细胞会通过渗透作用失水，发生质壁分离。 4.植物细胞中的哪个结构可以看作是一层半透膜？ （ ） A. 细胞壁 B. 细胞膜 C. 液泡膜 D. 原生质层 答案：D 解析：原生质层（包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质）可看作是一层半透膜。 随堂练习 六 二、判断题 1.植物细胞的水势高于外界溶液时，细胞会失水。（ ） 2.半透膜只允许水分子通过。（ ） 答案：错误 解析：：植物细胞的水势高于外界溶液时，细胞会吸水。 答案：错误 解析：半透膜允许水分子和其他溶剂分子通过，但不允许溶质分子通过。 课堂小结 七 谢谢 $$