必修1 4.1被动运输(第1课时) 课件-2025-2026学年高一生物上学期人教版

该高中生物学课件聚焦被动运输核心内容，涵盖渗透作用条件、动植物细胞吸水失水原理及被动运输类型。通过实验演示（如扩散作用）、生活情境（白菜萎蔫）和类比推理（漏斗与细胞类比）导入，以任务驱动（任务1-3）构建“渗透作用条件→动物细胞吸水失水→植物细胞质壁分离”的递进知识链，形成问题链学习支架。 其亮点在于以探究实践为核心，通过“提出问题-设计实验-结果分析”完整流程（如植物细胞质壁分离实验）培养科学思维与探究能力，建构渗透系统模型、对比半透膜与选择透过性膜强化结构与功能观（生命观念）。典型例题与课堂检测结合，助力学生深化理解与实验操作能力提升，为教师提供系统教学资源，提升教学效率。

第1节 被动运输 1 2 3 分析渗透作用发生的条件 分析动物细胞吸水失水的条件 探究植物细胞的吸水和失水 4 课堂总结 课标定位 1.水进出细胞的原理 分析渗透现象、哺乳动物红细胞的吸水与失水现象。 2.探究植物细胞的吸水和失水 观察植物细胞的吸水和失水,增强感性认识,领悟科学探究的方法。 3.自由扩散和协助扩散 举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量,能区分自由扩散和协助扩散。 素养阐释 1.基于渗透现象、水进出哺乳动物红细胞的事实,归纳水进出动物细胞的原理;建构并运用渗透系统模型,结合成熟植物细胞的结构特点,解释植物细胞质壁分离和复原现象,归纳水进出植物细胞的原理,认同生物体结构和功能相适应的观点。 2.基于探究植物细胞的吸水和失水这一实验,体验科学探究的一般过程,提高动手操作的能力和设计实验的能力,并能运用到其他类似的科学探究活动中。 3.基于细胞吸水和失水的原理,理解被动运输的概念;基于细胞膜的结构特点,理解自由扩散、协助扩散;运用转运蛋白结构与功能相适应的观念,归纳被动运输的类型和特点。 1 分析渗透作用发生的条件 1.什么是扩散作用？ 扩散作用是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。扩散速度与温度有关，在一定范围内温度越高，扩散速度越快。 情境一 半透膜 一段 时间 2.如果在烧杯中间添加一块半透膜后会出现什么现象？ 3.什么是渗透作用呢？ 渗透作用 染料分子 水分子 半透膜： 一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的薄膜的总称。 情境一 观察渗透现象，分析原因： 情境一 (2)如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 (1)漏斗管内的液面为什么会升高? 根据教材P62 “问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题： 蔗糖分子 水分子 单位时间内从清水流入蔗糖溶液中的分子数大于从蔗糖溶液流入清水中的水分子数 不会,当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。 根据教材P62 “问题探讨”中的渗透现象示意图，回答下列问题： (3)如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 不会,因为纱布孔隙很大，蔗糖分子也可自由通过。 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 (4)如果烧杯内不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 不会，没有浓度差,水分子进出平衡,液面也不会升高。 条件一 ：半透膜 条件二：浓度差 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 (5)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度是否相同？ 不相同，仍是漏斗内的溶液浓度高于烧杯中清水的浓度。 注 意 渗透平衡后，液面不再升高，但液面仍存在高度差Δh，则液面高的一侧溶液浓度高，蔗糖溶液的浓度仍然大于烧杯清水的浓度，且高度差越大，两侧溶液的浓度差越大。 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 1.渗透作用的概念 水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散，称为渗透作用。 半透膜 半透膜 渗透作用特指水分子或其他溶剂分子的扩散，而且是通过半透膜的扩散。 图2 扩 散 图1 渗 透 从扩散和渗透作用的示意图中，可以看出两种方式有什么异同吗？ 2.渗透作用发生的条件 蔗糖溶液 清水 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 膜两侧具有________。 具有________。 浓度差 半透膜 3.渗透作用结果： 水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡。 两个条件 4.渗透作用中水的运输方向 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 溶液浓度： 渗透压： 溶液浓度高 渗透压高 含水量： 含水量低 半透膜 水（溶剂） 蔗糖（溶质） 渗透压：溶质微粒对水的吸引力 从溶质的角度分析： 低浓度溶液→高浓度溶液 从水分子自身的角度分析： 高含量一侧→低含量一侧 水分子是顺相对含量梯度跨膜运输 高 低 低 归纳小结 1.水分子的运动规律 (1) 半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是由水分子双向运动差异所导致的。 (2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。 2.渗透平衡 ≠ 浓度相等 渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 1.把体积与质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透膜(允许水分子和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)隔开(如图所示)，最终甲、乙两侧液面的情况及浓度关系是(　　) A.甲侧低于乙侧，且乙侧溶液浓度较高 B.甲侧高于乙侧，且乙侧溶液浓度较低 C.甲侧高于乙侧，且甲、乙两侧溶液浓度相等 D.甲侧低于乙侧，且甲、乙两侧溶液浓度相等 A 典型例题 2.如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断错误的是(　　) A.如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升 B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会上升，液面b会下降 C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等 D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等 D 典型例题 拓展应用 渗透装置的变形分析 如图为渗透作用的初始状态，其中半透膜只允许水分子通过(图中浓度为质量分数)。 ②加蔗糖酶后：一分子蔗糖被水解产生两分子单糖(葡萄糖和果糖)，导致左侧溶液浓度升高，水分子流向总趋势为10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液，则左侧液面升高。 (2)若将稳定后的U形管右侧液面高出的部分吸走，则右侧液面继续升高并达到新的平衡。 (1)往稳定后的U形管的左侧加入少量蔗糖酶 ①未加酶时：葡萄糖相对分子质量较小，10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度更大，水分子流向总趋势为10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液，右侧液面升高。 分析渗透作用及发生的条件 【任务1】 3.某兴趣小组用图甲研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是(　　) A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度 B.若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，则Δh最终将变小 C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同 D.若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，则Δh将先变大后变小 D 典型例题 半透膜和选择透过性膜 概念 特点 材料 半透膜 选择透过性膜 指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜 透过的依据是分子或离子的大小，不具有选择性 膜上的蛋白质决定了一些分子可以通过，另一些分子不能通过，具有选择透过性 玻璃纸、动物膀胱、鱼鳔、花生种皮等 细胞膜、液泡膜和由其构成的原生质层等 蔗糖分子 半透膜 水分子 指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜 2 分析动物细胞吸水失水的条件 类比推理 如果将装置中的漏斗换成细胞,细胞会吸水吗？原理一样吗？ 情境二 分析哺乳动物的成熟红细胞吸水失水的原理 【任务2】 清水 9%盐水 0.9%生理盐水 外界溶液浓度<细胞质浓度 细胞吸水膨胀 外界溶液浓度=细胞质浓度 细胞形态不变 细胞失水皱缩 外界溶液浓度>细胞质浓度 分析哺乳动物的成熟红细胞吸水失水的原理 【任务2】 思考•讨论 水进出不如动物红细胞的原理 1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于教材P62“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 血红蛋白是有机大分子物质，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 结合图4-1所示分析P63思考讨论的问题: 2.当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 取决于红细胞内外溶液的浓度差。 一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。 因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。 (3)红细胞吸水和失水取决于什么条件？ (4)想一想临床上输液为什么要用生理盐水？ 分析哺乳动物的成熟红细胞吸水失水的原理 【任务2】 思考•讨论 水进出不如动物红细胞的原理 分析哺乳动物的成熟红细胞吸水失水的原理 【任务2】 思考•讨论 水进出不如动物红细胞的原理 (5)基于红细胞的结构特点及图示结果，水进出红细胞的原理是？请说明原因。 ②动物细胞膜相当于： ①水进出的原理是： 渗透作用 现象 ①当外界溶液浓度＜细胞质浓度时 细胞吸水膨胀 ②当外界溶液浓度＞细胞质浓度时 细胞失水皱缩 ③当外界溶液浓度＝细胞质浓度时 细胞形态不变 一层半透膜 蔗糖溶液 细胞质 细胞膜 细胞外液 半透膜 清水 ③动物细胞内外存在： 浓度差 4. 若将人类的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如下图，依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，由高到低排列，正确的是（ ）                   A．a>b>c>d B．d>a>b>c C．a>d>b>c D．c>b>d>a D 典型例题 3 探究植物细胞的吸水和失水 情境三 联系生活 白菜放置时间长了会萎蔫；而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水，使青菜保持新鲜硬挺状态。 切好的酸木瓜常常要放一些盐，稍等一会儿可见有水分渗出。 （失水） （吸水） （失水） 对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 植物细胞也像动物细胞一样，会发生吸水或失水现象，吸水或失水同样与外界溶液的浓度有关。 水又是怎样进出植物细胞的呢？ 成熟的植物细胞模式图 细胞壁 细胞膜 细胞液 细胞质 液泡膜 原生质层 1.细胞内的液体环境主要指的是__________________ 2.________________________组成原生质层 3.水分子进出细胞主要指的是水分子通过________进出______ 细胞里面的细胞液 原生质层 液泡 (全透、伸缩性小) 半透、伸缩性大 细胞膜、细胞质、液泡膜 纤维素和果胶组成 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 植物细胞和动物细胞在结构上有何区别？什么是原生质层？ 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 水分进出细胞是通过渗透作用吗？ 原生质层是否相当于一层半透膜？ 原生质层相当于一层半透膜 提出问题 作出假设 实验设计 实验过程 实验结论 表达与交流 1.如果假设是正确的，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 ，液泡体积就会 。所以可以通过液泡体积的大小变化反映水分进出细胞的情况。 失水 缩小 吸水 增大 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验设计 提供蔗糖溶液使细胞外溶液浓度升高，提供清水使细胞外溶液浓度降低。 利用显微镜观察临时装片。 2.如何使细胞外溶液的浓度升高或降低？ 3.如何看到细胞，需要借助于什么材料和器具？ a.下列细胞中能发生质壁分离的是 。 A.大蒜根尖分生区细胞 B.人的口腔上皮细胞 C.菠菜叶肉细胞 D.蛙的红细胞 E.洋葱鳞片叶外表皮细胞 F.洋葱鳞片叶内表皮细胞 b.若该细胞代表紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，则有色区域在___(用图中数字表示)；若是黑藻叶肉细胞，则有色区域在 (用图中数字表示)；若是洋葱鳞片叶内表皮细胞做实验材料，为使实验结果方便观察，外界溶液中滴加了红墨水，则有色区域在 (用图中数字表示)。 CEF 7 5 6 4.实验材料的选择 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验设计 滴加0.3 g/L 蔗糖溶液 质壁分离：原生质层和细胞壁分离 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 将植物细胞放置于0.3 g/L蔗糖溶液中，会有怎样的变化？ H2O少 H2O多 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验设计 5.对实验结果作出预测：细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？ 滴加清水 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 将质壁分离的细胞放置于清水中，又会有怎样的变化？ 质壁分离复原：原生质层恢复原状，和细胞壁再次紧贴 H2O多 H2O少 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验设计 原生质层 5.对实验结果作出预测：细胞失水或吸水后可能出现哪些可观察的变化？ 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验过程 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验结果分析 观察 次数 观察现象 中央液泡 原生质层位置 细胞大小 第一次 第二次 第三次 有一个紫色的中央液泡 逐渐变小(紫色变深) 逐渐变大(紫色变浅) 紧贴细胞壁 与细胞壁逐渐分离 逐渐贴近细胞壁 质壁分离 质壁分离复原 不变 基本不变 基本不变 该实验过程共观察了3次，每一次是什么样的实验现象呢？ 第一次观察 滴加蔗糖溶液后观察 滴加清水后观察 植物细胞发生质壁分离与复原的原因： 外因： 原生质层相当于一层半透膜 原生质层的伸缩性 > 细胞壁的伸缩性 外界溶液浓度 > 细胞液浓度 (1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； (2)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 内因： 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 实验结论 1.有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现细胞发生了质壁分离，给临时装片滴加清水并引流后几乎没有观察到质壁分离复原现象，分析原因可能是什么？ 蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 2.要观察细胞发生质壁分离和复原，对材料有哪些要求？ ①成熟植物的活细胞（有细胞壁）； ②外界溶液与细胞液存在浓度差； ③有中央大液泡（颜色为深色或者有较明显的参照物） 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 绿色植物叶肉细胞 自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照 第一次对照 滴加蔗糖溶液 滴加清水 第二次对照 质壁分离 质壁分离复原 3.该实验有没有设置对照?是如何设置的? 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 探究植物细胞的吸水和失水 【任务3】 探究•实践 探究植物细胞的吸水和失水 因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 4.将0.3g/ml的蔗糖溶液换成适宜浓度的甘油\乙二醇溶液\尿素溶液\KNO3溶液(小分子能进入细胞)，实验结果会有什么不同？ 典型例题 5.如图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图。下列说法正确的是（ ） A.图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力减弱 B.图1所示结果只能在图2中C处观察到 C.增大蔗糖溶液的浓度会使第二次观察(D) 和第三次观察(F)实验效果更明显 D.该实验用显微镜主要观察原生质层的位 置、液泡的颜色和大小等 D 4 课堂总结 水分子进出细胞 实例： 动物细胞 植物细胞 实例： 红细胞 细胞膜 细胞质 半透膜 洋葱细胞 细胞膜 半透膜 细胞液 浓度差 浓度差 渗透作用原理 与细胞外液 与细胞外液 1. 如图为某紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。下列说法合理的是（ ） A．图中属于选择性透过膜的是②④ B．将该细胞浸入清水当中，③中的紫色会越来越浅 C．将该细胞浸入清水中时，液泡体积会增大，当其 不再增大时，细胞液浓度等于外界溶液中蔗糖的浓度 D．用黑藻叶片细胞替代图中细胞进行质壁分离实验 ，叶绿体的存在会影响观察 A 课堂检测 2. 观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原实验的操作过程中，对临时装片进行了三次观察，有关叙述中正确的是（ ） A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域 B．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头 C．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处 D．为了节约实验时间，可以省略第一次显微镜观察步骤 C 课堂检测 2 min后，不同于处于2 mol·L－1的蔗糖溶液中的细胞，处于2 mol·L－1的乙二醇溶液中的细胞自动发生了 现象，发生该现象的原因是_____________________________________________________________ _。 当质壁分离复原后，此时细胞液的浓度 外界溶液浓度。 3.用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)体积变化情况如图所示。请回答： 质壁分离复原 乙二醇分子进入细胞内，引起细胞液的浓度增大，细胞吸水使质壁分离自动复原 大于或等于 课堂检测 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 $