14.2 呼吸运动与气体交换（导学案）生物沪教版2024八年级上册

14.2呼吸运动与气体交换（教学设计） ( 学习目标 ) 知识目标 1.准确描述呼吸运动过程，阐明吸气时膈肌收缩（膈顶下降）、肋间肌收缩（肋骨上提）导致胸廓扩大；呼气时膈肌舒张（膈顶回升）、肋间肌舒张（肋骨下降）导致胸廓缩小。 2.清晰解释胸廓容积与呼吸的关系，建立“胸廓扩大→肺扩张→肺内压降低→吸气”以及“胸廓缩小→肺收缩→肺内压升高→呼气”的因果链。 3.深入分析气体交换过程，说明肺泡与血液间气体交换是氧气由肺泡扩散入血，二氧化碳由血扩散入肺泡；血液与组织细胞间气体交换是氧气由血扩散入细胞，二氧化碳由细胞扩散入血。 4.归纳气体交换的意义，明确氧气供应对细胞呼吸作用（能量释放）的必要性，指出二氧化碳及时排出对维持内环境稳态的作用。 素养目标 1.生命观念 通过分析肺泡薄壁结构（单层上皮细胞 + 丰富毛细血管），深刻理解“结构与功能相适应”的生物学观点，建立“呼吸 - 循环 - 代谢”系统的整体观，认识多系统协作维持生命活动的本质。 2.科学思维 基于气体扩散原理（浓度梯度驱动），合理演绎推理肺泡与血液间的气体交换方向，通过对比吸入/呼出气体成分差异（如氧气含量变化），形成证据支持结论的实证意识。 3.科学探究 通过“模拟胸腔容积变化”实验，精心设计对照，准确归纳呼吸运动规律，结合生活案例（如游泳时水压对呼吸的影响），提出可验证的生物学问题并合理解释现象。 4.社会责任 运用“海姆立克急救法”原理，充分说明急救措施对维持呼吸功能的必要性，密切关注空气污染对呼吸系统的危害，形成保护呼吸健康的科学行为习惯。 ( 重点难点 ) 教学重点 1.胸廓容积变化与呼吸的关系。 2.呼吸运动的过程。 教学难点 1.肺与外界、肺泡与血液的气体交换过程。 2.理解气体交换中浓度差导致的气体扩散原理。 ( 课前预习 ) 一、呼吸运动 1. 胸腔的大部分空间被____占据。呼吸时，胸廓起伏，这是胸腔容积变化的外在表现。 2. 正常情况下，吸气时，肋间肌____致胸廓上抬，同时膈肌____使其在胸腔中的位置下降。这些运动使胸腔和肺容积____，肺内的气体压强____于大气压，气压差迫使空气进入肺部，导致肺内气体量____。呼气时，肋间肌____使胸廓回落，膈肌____后向上拱起，胸腔容积____，气体排出肺部，肺内气体量____。这种主要由膈肌与肋间肌运动引发胸腔容积变化，进而导致气体有规律进出肺的过程，称为____。 二、气体交换 1. 气体分子具有从____浓度向____浓度扩散的特点。 2. 人体的气体交换过程包括____与____之间的气体交换、____与____之间的气体交换。 3. 吸气时，肺泡中气体含氧气的浓度比入肺毛细血管血液内的更____，肺泡中的氧气____进入血液；同理，血液中浓度较高的二氧化碳____到肺泡内。富含氧气的血液从肺部流回心脏，并由心脏泵向全身，供机体组织细胞的生命活动所需。与此同时，组织细胞不断消耗氧气，产生的二氧化碳进入周围毛细血管，这些含二氧化碳量高的血液经体静脉流回心脏，再由心脏泵向肺部。组织细胞与毛细血管之间的气体交换同样因气体分子由____浓度向____浓度扩散所致。 ( 课堂探究 ) 一、新课导入 问题思考 1.胸廓的起伏与人体的呼吸运动有怎样的关系？ 2.呼吸系统获取的氧气是如何进入细胞的？ 二、呼吸运动 问题探究 1.利用气球、型塑料管、塑料瓶、橡皮筋、橡胶盖等材料制作简易胸腔模型，其中塑料瓶代表封闭的胸腔，型塑料管代表气管和支气管，两个气球分别代表左肺和右肺，橡胶盖代表胸腔与腹腔的隔断——膈。膈是一层将胸腔与腹腔隔开的膜状肌肉，膈肌舒张时会微微向上拱起。 实验步骤一：向上顶起橡胶盖，再慢慢松开，观察并描述气球容积的变化。 实验步骤二：保持橡胶盖向上顶起的状态，用洗耳球在导管开口处吹气，观察并描述气球容积的变化。 请分组进行实验，并记录好观察结果。 根据实验结果，思考当膈肌收缩和舒张时，胸廓、胸腔容积、肺分别会发生怎样的变化，对应的是吸气还是呼气过程？ 问题思考 1.小组内进行深呼吸感受活动，互相交流吸气和呼气时身体各部位的具体变化。 2.自己动手操作，模拟吸气和呼气过程，并向小组其他成员讲解其中的原理。 例题解析 1.我们每时每刻都在通过呼吸系统与空气进行气体交换。吸气时身体不会出现的是（　　） A. 膈肌收缩 B. 肋骨向外、向上运动 C. 胸腔容积扩大 D. 肺内气压高于大气压 三、气体交换 问题探究 1.呼吸系统获取的氧气是如何进入细胞的？请依据气体扩散原理（气体分子总是从高浓度的地方向低浓度扩散）进行分析。 2.为什么说氧气浓度：肺泡＞血液＞组织细胞；二氧化碳浓度：肺泡＜血液＜组织细胞 ？ 3.肺泡为什么能成为“气体交换站”？ 4.肺泡内的氧气需穿过几层细胞进入血液？ 问题思考 1.绘制气体交换的示意图，包括肺泡与血液、组织细胞与血液的气体交换过程，然后互相交流和讲解。 答案： 例题解析 1.呼吸时，胸廓扩大导致吸气，缩小导致呼气。下图哪种组合表示肺处于吸气状态（　　） A. 甲、丙 B. 甲、丁 C. 乙、丙 D. 乙、丁 ( 当堂检测 ) 一、选择题 1．某人在使用肺活量计测量肺活量时，三次测得结果分别是3300毫升、3800毫升和4000毫升，那么被测者的肺活量应记录为（　　） A．3300毫升 B．3800毫升 C．4000毫升 D．3700毫升 2．“食不言笑”是为了防止被噎住。而一旦发生异物阻塞食道，要立刻用“海姆立克急救法”（如图所示）进行救助。对被救助者快速挤压胸腔，发生的变化是（    ） A．膈顶部上升，胸腔缩小 B．膈顶部上升，胸腔扩大 C．膈顶部下降，胸腔扩大 D．膈顶部下降，胸腔缩小 3．下列不属于肺泡与血液之间适于进行气体交换结构特点的是（    ） A．肺泡数目多 B．肺泡壁外毛细血管丰富 C．气管比较长 D．肺泡壁和毛细血管壁薄 4．人体内的二氧化碳在下列哪项中浓度最高（    ） A．肺泡 B．肺泡外的毛细血管 C．组织细胞 D．血液 5．下图表示吸气和呼气时肺内气压与外界气压差的关系，据图分析，下列叙述错误的是（    ） A．AB段曲线代表吸气过程 B．BC段曲线代表呼气过程 C．B、C点时，肺内气压与外界气压相等 D．AB段的肺内气压大于外界气压，BC段的肺内气压小于外界气压 ( 课后拓展 ) 一、难点回顾与反思 1.为什么说气体交换是遵循浓度差导致的气体扩散原理？ 2.如何更好地理解肺与外界、肺泡与血液的气体交换过程？ 二、能力提升 1.设计一个简单的实验，模拟在不同海拔高度下呼吸运动的变化。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.2呼吸运动与气体交换（教学设计） ( 学习目标 ) 知识目标 1.准确描述呼吸运动过程，阐明吸气时膈肌收缩（膈顶下降）、肋间肌收缩（肋骨上提）导致胸廓扩大；呼气时膈肌舒张（膈顶回升）、肋间肌舒张（肋骨下降）导致胸廓缩小。 2.清晰解释胸廓容积与呼吸的关系，建立“胸廓扩大→肺扩张→肺内压降低→吸气”以及“胸廓缩小→肺收缩→肺内压升高→呼气”的因果链。 3.深入分析气体交换过程，说明肺泡与血液间气体交换是氧气由肺泡扩散入血，二氧化碳由血扩散入肺泡；血液与组织细胞间气体交换是氧气由血扩散入细胞，二氧化碳由细胞扩散入血。 4.归纳气体交换的意义，明确氧气供应对细胞呼吸作用（能量释放）的必要性，指出二氧化碳及时排出对维持内环境稳态的作用。 素养目标 1.生命观念 通过分析肺泡薄壁结构（单层上皮细胞 + 丰富毛细血管），深刻理解“结构与功能相适应”的生物学观点，建立“呼吸 - 循环 - 代谢”系统的整体观，认识多系统协作维持生命活动的本质。 2.科学思维 基于气体扩散原理（浓度梯度驱动），合理演绎推理肺泡与血液间的气体交换方向，通过对比吸入/呼出气体成分差异（如氧气含量变化），形成证据支持结论的实证意识。 3.科学探究 通过“模拟胸腔容积变化”实验，精心设计对照，准确归纳呼吸运动规律，结合生活案例（如游泳时水压对呼吸的影响），提出可验证的生物学问题并合理解释现象。 4.社会责任 运用“海姆立克急救法”原理，充分说明急救措施对维持呼吸功能的必要性，密切关注空气污染对呼吸系统的危害，形成保护呼吸健康的科学行为习惯。 ( 重点难点 ) 教学重点 1.胸廓容积变化与呼吸的关系。 2.呼吸运动的过程。 教学难点 1.肺与外界、肺泡与血液的气体交换过程。 2.理解气体交换中浓度差导致的气体扩散原理。 ( 课前预习 ) 一、呼吸运动 1. 胸腔的大部分空间被肺占据。呼吸时，胸廓起伏，这是胸腔容积变化的外在表现。 2. 正常情况下，吸气时，肋间肌收缩致胸廓上抬，同时膈肌收缩使其在胸腔中的位置下降。这些运动使胸腔和肺容积增加，肺内的气体压强低于大气压，气压差迫使空气进入肺部，导致肺内气体量增加。呼气时，肋间肌舒张使胸廓回落，膈肌舒张后向上拱起，胸腔容积减小，气体排出肺部，肺内气体量减少。这种主要由膈肌与肋间肌运动引发胸腔容积变化，进而导致气体有规律进出肺的过程，称为呼吸运动。 二、气体交换 1. 气体分子具有从高浓度向低浓度扩散的特点。 2. 人体的气体交换过程包括肺部毛细血管血液与外界空气之间的气体交换、组织细胞与毛细血管血液之间的气体交换。 3. 吸气时，肺泡中气体含氧气的浓度比入肺毛细血管血液内的更高，肺泡中的氧气扩散进入血液；同理，血液中浓度较高的二氧化碳扩散到肺泡内。富含氧气的血液从肺部流回心脏，并由心脏泵向全身，供机体组织细胞的生命活动所需。与此同时，组织细胞不断消耗氧气，产生的二氧化碳进入周围毛细血管，这些含二氧化碳量高的血液经体静脉流回心脏，再由心脏泵向肺部。组织细胞与毛细血管之间的气体交换同样因气体分子由高浓度向低浓度扩散所致。 ( 课堂探究 ) 一、新课导入 问题思考 1.胸廓的起伏与人体的呼吸运动有怎样的关系？ 2.呼吸系统获取的氧气是如何进入细胞的？ 二、呼吸运动 问题探究 1.利用气球、型塑料管、塑料瓶、橡皮筋、橡胶盖等材料制作简易胸腔模型，其中塑料瓶代表封闭的胸腔，型塑料管代表气管和支气管，两个气球分别代表左肺和右肺，橡胶盖代表胸腔与腹腔的隔断——膈。膈是一层将胸腔与腹腔隔开的膜状肌肉，膈肌舒张时会微微向上拱起。 实验步骤一：向上顶起橡胶盖，再慢慢松开，观察并描述气球容积的变化。 实验步骤二：保持橡胶盖向上顶起的状态，用洗耳球在导管开口处吹气，观察并描述气球容积的变化。 请分组进行实验，并记录好观察结果。 根据实验结果，思考当膈肌收缩和舒张时，胸廓、胸腔容积、肺分别会发生怎样的变化，对应的是吸气还是呼气过程？ 答案： 实验结果：向上顶起橡胶盖再松开，气球容积变小；用洗耳球吹气，气球容积变大。 当膈肌收缩时，膈顶部下降，胸廓扩大，胸腔容积扩大，肺扩张，此时是吸气过程；当膈肌舒张时，膈顶部上升，胸廓收缩，胸腔容积缩小，肺收缩，此时是呼气过程。由膈肌与肋间肌运动引发胸腔容积变化，进而导致气体有规律进出肺的过程，称为呼吸运动。 问题思考 1.小组内进行深呼吸感受活动，互相交流吸气和呼气时身体各部位的具体变化。 2.自己动手操作，模拟吸气和呼气过程，并向小组其他成员讲解其中的原理。 例题解析 1.我们每时每刻都在通过呼吸系统与空气进行气体交换。吸气时身体不会出现的是（　　） A. 膈肌收缩 B. 肋骨向外、向上运动 C. 胸腔容积扩大 D. 肺内气压高于大气压 答案：D 解析：吸气时，膈肌收缩，膈顶部下降，肋骨向外、向上运动，胸廓扩大，胸腔容积扩大，肺扩张，肺内气压低于外界大气压，气体进入肺部。所以选项错误。 三、气体交换 问题探究 1.呼吸系统获取的氧气是如何进入细胞的？请依据气体扩散原理（气体分子总是从高浓度的地方向低浓度扩散）进行分析。 答案：吸气时，肺泡中氧气的浓度比入肺毛细血管血液内的更高，肺泡中的氧气扩散进入血液；同理，血液中浓度较高的二氧化碳扩散到肺泡内。组织细胞不断消耗氧气，产生的二氧化碳进入周围毛细血管，这些含二氧化碳量高的血液经体静脉流回心脏，再由心脏泵向肺部。 2.为什么说氧气浓度：肺泡＞血液＞组织细胞；二氧化碳浓度：肺泡＜血液＜组织细胞 ？ 答案：肺泡与外界进行气体交换，不断吸入氧气，所以氧气浓度高；组织细胞进行呼吸作用不断消耗氧气，产生二氧化碳，所以氧气浓度低，二氧化碳浓度高；血液在肺泡处获得氧气，在组织细胞处释放氧气，获得二氧化碳，所以氧气和二氧化碳浓度处于中间状态。 3.肺泡为什么能成为“气体交换站”？ 答案：肺泡数量很多，与空气接触面大；肺泡外面包绕着丰富的毛细血管；肺泡壁和毛细血管壁都很薄，只由一层扁平上皮细胞构成。 4.肺泡内的氧气需穿过几层细胞进入血液？ 答案：肺泡内的氧气需穿过层细胞进入血液，即肺泡壁、毛细血管壁。 问题思考 1.绘制气体交换的示意图，包括肺泡与血液、组织细胞与血液的气体交换过程，然后互相交流和讲解。 答案： 例题解析 1.呼吸时，胸廓扩大导致吸气，缩小导致呼气。下图哪种组合表示肺处于吸气状态（　　） A. 甲、丙 B. 甲、丁 C. 乙、丙 D. 乙、丁 答案：B 解析:：吸气时胸廓容积扩大，气压降低，外界气体进入肺部，肺部扩张。所以甲、丁是正确的。 ( 当堂检测 ) 一、选择题 1．某人在使用肺活量计测量肺活量时，三次测得结果分别是3300毫升、3800毫升和4000毫升，那么被测者的肺活量应记录为（　　） A．3300毫升 B．3800毫升 C．4000毫升 D．3700毫升 【答案】C 【分析】肺活量是指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量。测量时通常取最大值，因为肺活量反映的是个体的最大呼吸能力，而非平均值或中间值。 【详解】测量肺活量时，为了减小误差一般测三次，取最大值，因为肺活量是肺的最大通气量。所以“某人在使用肺活量计测量肺活量时，三次测得结果分别是3300毫升、3800毫升和4000毫升”，那么被测者的肺活量应记录为4000毫升，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．“食不言笑”是为了防止被噎住。而一旦发生异物阻塞食道，要立刻用“海姆立克急救法”（如图所示）进行救助。对被救助者快速挤压胸腔，发生的变化是（    ） A．膈顶部上升，胸腔缩小 B．膈顶部上升，胸腔扩大 C．膈顶部下降，胸腔扩大 D．膈顶部下降，胸腔缩小 【答案】A 【分析】呼吸运动与胸腔容积变化密切相关。吸气时，肋间肌和膈肌收缩，膈顶部下降，胸腔容积扩大，肺扩张，外界气体进入肺；呼气时，肋间肌和膈肌舒张，膈顶部上升，胸腔容积缩小，肺回缩，肺内气体排出体外。 【详解】“海姆立克急救法”对被救助者快速挤压胸腔，类似人体呼气动作。呼气时，肋间肌和膈肌舒张，膈顶部上升，胸腔容积缩小，肺内气压增大，从而将肺内气体挤出，也可能将阻塞食道的异物挤出。所以对被救助者快速挤压胸腔，发生的变化是膈顶部上升，胸腔缩小，A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．下列不属于肺泡与血液之间适于进行气体交换结构特点的是（    ） A．肺泡数目多 B．肺泡壁外毛细血管丰富 C．气管比较长 D．肺泡壁和毛细血管壁薄 【答案】C 【分析】肺泡与血液之间的气体交换依赖于特定的结构特点，包括肺泡数目多、肺泡壁外毛细血管丰富、肺泡壁和毛细血管壁薄等，这些结构有助于提高气体交换效率。而气管属于呼吸道，其长度与气体交换无直接关系。 【详解】A．肺泡数目多，能增大气体交换的面积，使更多的肺泡与血液进行气体交换，属于肺泡与血液之间适于进行气体交换的结构特点，A不符合题意。 B．肺泡壁外毛细血管丰富，血液可以充分地与肺泡进行气体交换，属于肺泡与血液之间适于进行气体交换的结构特点，B不符合题意。 C．气管比较长与肺泡和血液之间的气体交换没有直接关系，气管主要是气体进出的通道，不属于肺泡与血液之间适于进行气体交换的结构特点，C符合题意。 D．肺泡壁和毛细血管壁薄，只由一层上皮细胞构成，有利于气体快速通过，进行气体交换，属于肺泡与血液之间适于进行气体交换的结构特点，D不符合题意。 故选C。 4．人体内的二氧化碳在下列哪项中浓度最高（    ） A．肺泡 B．肺泡外的毛细血管 C．组织细胞 D．血液 【答案】C 【分析】二氧化碳是细胞呼吸作用的产物，主要在组织细胞的线粒体中产生，并通过扩散作用进入血液运输至肺泡排出。 【详解】A．肺泡是二氧化碳排出的场所，其浓度低于周围毛细血管，故A不符合题意。 B．肺泡外毛细血管中的二氧化碳会扩散到肺泡，浓度低于产生部位的组织细胞，故B不符合题意。 C．组织细胞通过呼吸作用持续产生二氧化碳，因此其内部二氧化碳浓度最高，故C符合题意。 D．血液负责运输二氧化碳，其浓度介于组织细胞和肺泡之间，故D不符合题意。 故选C。 5．下图表示吸气和呼气时肺内气压与外界气压差的关系，据图分析，下列叙述错误的是（    ） A．AB段曲线代表吸气过程 B．BC段曲线代表呼气过程 C．B、C点时，肺内气压与外界气压相等 D．AB段的肺内气压大于外界气压，BC段的肺内气压小于外界气压 【答案】D 【分析】呼吸运动包括吸气和呼气两个过程，吸气时，肋间肌和膈肌收缩，胸廓扩大，肺随之扩张，肺内气压低于外界气压，外界气体进入肺；呼气时，肋间肌和膈肌舒张，胸廓缩小，肺随之回缩，肺内气压高于外界气压，肺内气体排出肺。 【详解】A．AB段曲线中肺内气压与外界气压差为负值，这意味着肺内气压低于外界气压，根据呼吸运动原理，此时外界气体进入肺，代表吸气过程，A正确。 B．BC段曲线中肺内气压与外界气压差为正值，即肺内气压高于外界气压，此时肺内气体排出肺，代表呼气过程，B正确。 C．B、C点时，肺内气压与外界气压差的值为0，说明肺内气压与外界气压相等，C正确。 D．AB段是吸气过程，此时肺内气压小于外界气压，外界气体才能进入肺；BC段是呼气过程，此时肺内气压大于外界气压，肺内气体才能排出肺，D错误。 故选D。 ( 课后拓展 ) 一、难点回顾与反思 1.为什么说气体交换是遵循浓度差导致的气体扩散原理？ 答案：气体分子总是从高浓度的地方向低浓度扩散，在肺泡与血液的气体交换中，肺泡中氧气的浓度比入肺毛细血管血液内的更高，所以氧气从肺泡扩散进入血液；血液中浓度较高的二氧化碳扩散到肺泡内。在血液与组织细胞的气体交换中，组织细胞不断消耗氧气，产生二氧化碳，使得氧气浓度：肺泡＞血液＞组织细胞，二氧化碳浓度：肺泡＜血液＜组织细胞，气体也是从高浓度向低浓度扩散，所以气体交换遵循浓度差导致的气体扩散原理。 2.如何更好地理解肺与外界、肺泡与血液的气体交换过程？ 答案：可以结合生活实例来理解，比如吸气时就像给气球吹气，外界气体进入肺部；呼气时则相反。对于肺泡与血液的气体交换，可以想象成一个“物质交换站”，肺泡和血液之间进行氧气和二氧化碳的交换。还可以通过观看动画演示，更直观地观察气体交换的动态过程，加深对这一过程的理解。 二、能力提升 1.设计一个简单的实验，模拟在不同海拔高度下呼吸运动的变化。 分析：在不同海拔高度，大气压不同。可以利用一个密封的容器，通过改变容器内的气压来模拟不同海拔高度的环境。例如，用一个带阀门的塑料瓶，先将其密封，然后通过阀门抽出部分空气，模拟高海拔低气压环境，观察在这种情况下模拟胸腔模型（如课堂上制作的简易胸腔模型）的呼吸运动变化。记录实验现象并分析原因，重点思考气压变化对胸廓容积和气体进出的影响。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $