4.1被动运输（第1课时）教学设计-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第一节 被动运输 年级 高一 课题 被动运输 课时 1课时（第1课时） 授课教师 一、教学目标 1.知识与技能 阐明渗透作用发生的条件及原理，理解溶液渗透压的概念。 说明动物细胞吸水和失水的原理及现象。 说出植物细胞吸水和失水的原理，并理解原生质层相当于半透膜。 掌握“探究植物细胞的吸水和失水”实验的原理、步骤和结果分析。 2.过程与方法 通过分析渗透装置和动物细胞吸失水现象，培养科学思维和归纳概括能力。 通过设计并实施“探究植物细胞的吸水和失水”实验，体验科学探究的一般过程，提升实验操作和分析能力。 3.情感态度与价值观 认同细胞膜等生物膜具有选择透过性，树立结构与功能相适应的生命观念。 通过探究实验，培养严谨求实的科学态度和团队合作精神。 关注渗透作用原理在生产生活中的应用，如临床输液、农业生产等。 二、教学重难点 1.重点 渗透作用的原理和条件。 探究植物细胞的吸水和失水实验。 2.难点 理解渗透作用的原理，特别是渗透平衡时液面差与浓度差的关系。 理解植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 三、教学准备 教师准备：多媒体课件（渗透作用演示动画、动物细胞吸水和失水示意图、植物细胞质壁分离及复原过程图、实验步骤流程图）、渗透作用演示装置、紫色洋葱鳞片叶、质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、显微镜、载玻片、盖玻片、刀片、镊子、滴管、吸水纸等。 学生准备：预习教材内容，复习细胞膜的结构和功能，思考水分子是如何进出细胞的。 四、教学过程 (一) 导入新课 情境设问：展示一个渗透作用装置（漏斗内为蔗糖溶液，烧杯内为清水，中间用半透膜隔开）。提出问题——一段时间后，漏斗管内的液面为什么会升高？ 引出课题：引导学生分析，水分子从清水一侧透过半透膜进入了蔗糖溶液一侧。这种水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用。细胞的生命活动离不开水，水是如何进出细胞的呢？由此引出本节课的主题——被动运输（第1课时），重点探讨渗透作用的原理以及水进出细胞的机制。 (二) 新知讲授 1. 渗透作用的原理 概念辨析： 半透膜：指一类可以让小分子物质（如水分子）通过，而大分子物质（如蔗糖分子）不能通过的多孔性薄膜。例如：玻璃纸、动物膀胱、鱼鳔等。 渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。它是一种特殊的扩散。 溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液浓度越高，渗透压越大。 原理分析： 条件：发生渗透作用必须具备两个条件：①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液具有浓度差。 方向：水分子总的运输方向是从低浓度溶液（水分子相对含量高）流向高浓度溶液（水分子相对含量低）。 易错提醒： 水分子是双向运动的，液面变化是双向运动差异导致的。 当液面不再升高时，渗透达到平衡，但水分子仍在进出，只是进出速率相等。 达到渗透平衡后，若存在液面差，则半透膜两侧溶液浓度不相等，液面高的一侧浓度更高（其渗透压与液柱产生的静水压相平衡）。 2. 水进出动物细胞的原理 原理类比：动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。细胞质与外界溶液之间存在浓度差，因此水进出动物细胞也是通过渗透作用。 现象分析： 外界溶液浓度 < 细胞质浓度（低渗溶液）：细胞吸水膨胀，甚至涨破。 外界溶液浓度 > 细胞质浓度（高渗溶液）：细胞失水皱缩。 外界溶液浓度 = 细胞质浓度（等渗溶液）：水分进出平衡，细胞形态不变。 联系实际： 思考：临床上输液为什么要用0.9%的生理盐水？ 分析：因为生理盐水的浓度与人体血浆浓度基本一致，可以维持血细胞正常的形态和功能，防止细胞因过度吸水或失水而受损。 3. 探究实践：探究植物细胞的吸水和失水 提出问题：水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？植物细胞的哪一部分结构相当于半透膜？ 作出假设：水分进出植物细胞是通过渗透作用，原生质层相当于一层半透膜。 实验原理： 原生质层：由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成。它具有选择透过性，伸缩性大，相当于一层半透膜。 细胞壁：具有全透性，伸缩性小。 质壁分离：当外界溶液浓度 > 细胞液浓度时，细胞失水，原生质层与细胞壁分离。 质壁分离复原：当外界溶液浓度 < 细胞液浓度时，细胞吸水，原生质层恢复原状。 材料用具：紫色洋葱鳞片叶外表皮（液泡呈紫色，便于观察）、0.3g/mL蔗糖溶液、清水、显微镜等。 方法步骤： 制片观察：制作洋葱外表皮临时装片，在低倍镜下观察正常细胞状态（原生质层紧贴细胞壁）。 诱导质壁分离：在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次。低倍镜下观察现象（液泡变小，颜色变深，原生质层与细胞壁分离）。 诱导质壁分离复原：在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，重复几次。低倍镜下观察现象（液泡变大，颜色变浅，原生质层恢复原状）。 实验结论： 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 植物细胞通过渗透作用吸水和失水。 拓展应用： 判断植物细胞的死活（死细胞原生质层失去选择透过性，不发生质壁分离）。 测定细胞液的浓度范围。 鉴别不同种类的溶液（如蔗糖溶液只引起质壁分离，而KNO₃溶液会引起质壁分离后自动复原）。 (三) 课堂小结 依托板书梳理本节课知识脉络：渗透作用是水分子透过半透膜的扩散，其发生需要半透膜和浓度差两个条件。动物细胞的细胞膜和植物细胞的原生质层都相当于半透膜，因此水进出细胞的方式主要是渗透作用。通过探究植物细胞的吸水和失水实验，我们验证了原生质层的功能，并理解了质壁分离及其复原的原理。 总结：细胞膜等生物膜的选择透过性是细胞进行正常生命活动的基础，体现了结构与功能相适应的生命观念。 五、板书设计 第四章 第1节 被动运输（第1课时） 一、渗透作用 条件：① 半透膜 ② 膜两侧有浓度差 方向：低浓度溶液 → 高浓度溶液（水分子相对含量多 → 少） 平衡：水分子进出速率相等，但两侧浓度不一定相等 二、水进出动物细胞 结构基础：细胞膜 ≈ 半透膜 现象： 外界浓度 < 细胞质浓度 → 吸水膨胀 外界浓度 > 细胞质浓度 → 失水皱缩 三、探究：植物细胞的吸水和失水 结构基础：原生质层（细胞膜+液泡膜+细胞质）≈ 半透膜 现象： 外界浓度 > 细胞液浓度 → 质壁分离（失水） 外界浓度 < 细胞液浓度 → 质壁分离复原（吸水） 学科网（北京）股份有限公司 $