高中生物渗透作用实验探析
“渗透作用”的理论分析与实验验证
渗透作用 的理论分析与实验验证张国宁1㊀张㊀琪2(1.南京师范大学附属中学ꎬ江苏南京210003ꎻ2.南京外国语学校ꎬ江苏南京210008)摘㊀要:本文从一道渗透作用例题出发ꎬ讨论了渗透作用的原理ꎬ以及渗透达到平衡后改变实验条件ꎬ最终漏斗内的液面与烧杯中的液面差如何变化的问题.在理论分析的基础上ꎬ利用教材提供的渗透装置ꎬ通过实验证实了理论分析的正确性.关键词:渗透作用ꎻ理论分析ꎻ实验验证ꎻ高中生物中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2024)04-0143-03收稿日期:2023-11-05作者简介:张国宁(1994.12-)ꎬ男ꎬ山东省聊城人ꎬ硕士ꎬ从事高中生物教学研究ꎻ张琪(1996.1-)ꎬ女ꎬ山东省潍坊人ꎬ博士ꎬ从事生物教学研究.㊀㊀ 渗透作用 是人教版高中生物必修一第四章第一节被动运输中的概念.生活中的许多现象与渗透作用相关ꎬ如输液用的生理盐水是0.9%的NaCl㊁撒盐腌制萝卜时会出水㊁失水萎蔫的芹菜泡水之后可以变得坚挺等.理解渗透作用是学习 质壁分离与复原 的基础ꎬ也有助于学生理解细胞质膜的选择透过性.倒置的长颈漏斗和U型管这两种装置ꎬ常作为考查学生对渗透理解的情境.此类题目对思维能力的要求比较高ꎬ中学生往往不能透彻理解.下面以一道典型例题分析渗透现象ꎬ并通过实验对理论分析加以验证.1典型例题分析例㊀如图1是平衡时的渗透装置ꎬ烧杯的液面高度为aꎬ漏斗的液面高度为bꎬ液面差m=b-aꎬ在此基础上继续实验ꎬ以渗透平衡时液面差为观测指标ꎬ下列叙述正确的是(㊀㊀).A.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液ꎬ再次平衡时m增大B.若向漏斗中滴入清水ꎬ平衡时m将减小C.若向烧杯中加入适量清水ꎬ平衡时m将增大D.若向漏斗中加入适量与平衡时浓度相同的蔗糖溶液ꎬ平衡时m不变图1㊀已平衡的渗透㊀㊀㊀㊀㊀㊀图2㊀处理后再平衡的装置示意图渗透装置示意图分析㊀水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散ꎬ称为渗透作用[1].人们把施于溶液液面阻止纯溶剂通过半透膜向溶液渗透的压力称为渗透压ꎬ渗透压可以由渗透压公式计算:π=cRTꎬ其中π为渗透压ꎬc为非电解质稀溶液的浓度(mol L-1)ꎬR为摩尔气体常数ꎬT为热力学温度[2].根据渗透压公式不难得出ꎬ在一定条件下溶液的渗透压与溶液341浓度成正比.图1所示的渗透装置ꎬ长颈漏斗内蔗糖溶液渗透压大于清水的渗透压ꎬ水分子的总移动趋势为由烧杯中进入漏斗内.因此ꎬ漏斗内液面升高.随着漏斗内液面升高ꎬ半透膜两侧的压强差增大ꎬ同时漏斗内的蔗糖溶液被稀释ꎬ渗透压降低.当渗透压与压强差相抵消ꎬ水分子进出半透膜达到平衡时ꎬ漏斗内的液面不再升高.A选项ꎬ吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液后ꎬ漏斗内仍为蔗糖溶液ꎬ烧杯中的水会进入漏斗内ꎬ导致液面升高.在此过程中漏斗内的蔗糖溶液被稀释ꎬ最终液面稳定时蔗糖浓度小于开始时的蔗糖浓度.此时溶液渗透压小于最初溶液的渗透压ꎬ与渗透压相抵消的压强差必然也减小ꎬ即m会变小.B选项ꎬ向漏斗中滴入清水后ꎬ液面上升压强差增大ꎬ同时蔗糖溶液被稀释ꎬ渗透压减小.漏斗内的水必然向烧杯中转移ꎬ液面下降.液面下降到哪儿ꎬ最终的液面差如何?是学生思考时的难点.可以这样分析:漏斗中的水流到烧杯中时漏斗中液面下降ꎬ烧杯中液面上升.假设再次达到平衡时ꎬ烧杯中液面高度为aᶄꎬ漏斗中液面高度为bᶄ最终液面差仍为m(如图2所示).这时漏斗内蔗糖溶液相较于第一次平衡时浓度变低ꎬ渗透压不能抵消压强差ꎬ所以最终液面差小于m.C选项ꎬ向烧杯中加入适量清水ꎬ烧杯中液面上升ꎬ这时压强差减小ꎬ而漏斗内渗透压不变ꎬ水会进入漏斗内.同样假设渗透平衡时ꎬ烧杯液面高度为aᶄꎬ漏斗中液面高度为bᶄꎬ液面差仍为m(如图2所示).与B选项的分析一致ꎬ漏斗内渗透压减小ꎬ不足以维持m的压强差ꎬ因此最终的液面差也小于m.通过对B㊁C选项的分析ꎬ可以总结如下:由于半透膜对水分子的通透没有选择性ꎬ向漏斗或者烧杯中加清水效果是一致的.用同样的方法还可以进一步分析ꎬ在不向装置中添加清水的情况下ꎬ如果将漏斗向下移ꎬ最终的液面差也应该小于m.如果将漏斗上移ꎬ最终液面差应该大于m.D选项ꎬ向漏斗中加入适量与平衡时浓度相同的蔗糖溶液后ꎬ漏斗中蔗糖溶液浓度不变ꎬ渗透压也不变ꎬ该蔗糖浓度仍能维持m的液面差.但漏斗中液面升高导致压强差增大ꎬ因此漏斗中液面会下降ꎬ随着产生的是漏斗内渗透压升高ꎬ同时烧杯中液面升高.假设渗透达到平衡时ꎬ烧杯液面到aᶄꎬ漏斗中液面到bᶄꎬ液面差仍为m(如图2所示).此时渗透压的作用大于压强差ꎬ所以最终的液面差应大于m.将D选项改编为 若向漏斗中加入适量小于平衡时浓度的蔗糖溶液后ꎬ最终的液面差如何呢? 如果继续采用上面的假设法进行分析:加入低浓度蔗糖溶液后ꎬ漏斗内蔗糖溶液浓度将变小ꎬ渗透压降低ꎬ但漏斗内的液面升高ꎬ压强差变大.此时压强差大于渗透压差ꎬ将导致漏斗内液面下降ꎬ漏斗内蔗糖溶液的渗透压升高的同时烧杯液面升高ꎬ假设平衡时液面差仍为mꎬ此时无法将压强差与渗透压进行比较.还可以用另一种思维方式:将加入的蔗糖溶液分解为加入一定量的蔗糖和一定量的清水.分析如下:单加蔗糖时ꎬm会增大ꎬ这很容易分析.单加清水时m会减小ꎬ这也容易分析.同时施加两种因素ꎬ则最终的结果不能确定ꎬ要考虑添加的水和蔗糖的比例ꎬ因此结论应该是m可能增大ꎬ可能不变ꎬ也可能减小.2利用渗透装置进行实验验证用玻璃纸封闭长颈漏斗的一端ꎬ向漏斗内加入滴加了少量红墨水的5%的蔗糖溶液ꎬ烧杯中加入清水ꎬ组成渗透装置.根据上文中的分析ꎬ设计两个实验加以验证.2.1烧杯中加水实验渗透开始时长颈漏斗与烧杯中液面差为3.5cm(如图3Aꎻ见表1)ꎬ5h后液面差为8.2cm(见表1)ꎬ10h后渗透达到平衡ꎬ液面差为11.4cm(如图3Bꎻ表1).之后向烧杯中加入清水ꎬ此时液面差为9.6cm(如图3Cꎻ见表1).10h后渗透达到平衡ꎬ液面差为10.9cm(如图3Dꎻ见表1)ꎬ从而证明了向烧441杯中加入清水后液面差会减小.图3㊀烧杯中加水实验说明:A为渗透开始ꎬB为渗透达到平衡ꎬC为向烧杯中加入清水ꎬD为再次达到平衡表1㊀烧杯中加水实验不同时刻漏斗与烧杯液面差时间渗透开始5h后10h后渗透平衡加水后加水平衡后漏斗内液面高度/cm10.214.917.919.120.2烧杯液面高度/cm6.76.76.59.59.3液面高度差/cm3.58.211.49.610.92.2长颈漏斗下移实验图4㊀长颈漏斗下移实验说明:A为渗透开始ꎬB为渗透达到平衡ꎬC将漏斗向下移动ꎬD为再次达到平衡渗透开始时半透膜距离烧杯底部5.3cmꎬ此时液面差为4cm(如图4A所示)ꎬ5h后液面差为9cm(见表2)ꎬ10h后渗透达到平衡ꎬ液面差为15.6cm(如图4Bꎻ见表2).将长颈漏斗下移至半透膜距离烧杯底部1.5cmꎬ此时液面差为11.8cm(如图4Cꎻ见表2).10h后渗透再次达到平衡ꎬ液面差为14cm(如图4Dꎻ见表2)ꎬ从而证明了将漏斗下移后液面差会减小.表2㊀长颈漏斗下移实验不同时刻漏斗与烧杯液面差时间渗透开始5h后10h后渗透平衡加水后加水平衡后漏斗内液面高度/cm11.716.723.120.322.2烧杯液面高度/cm7.77.77.58.58.4液面高度差/cm4915.611.813.83结束语本文详解了一道渗透作用例题ꎬ这部分内容是学生思考中的难点ꎬ笔者提出的运用假设以及条件转化的分析方法可以很好地解决长颈漏斗或者U型管等渗透装置的问题.通过长颈漏斗这一简单的装置验证了理论分析的正确性ꎬ烧杯中加水以及长颈漏斗的上下移实验也可以作为教材中该实验的拓展ꎬ加深学生对渗透现象的理解ꎬ激发学生的学习兴趣.参考文献:[1]朱正威.普通高中教科书 生物学[M].北京:人民教育出版社ꎬ2019.[2]北京师范大学ꎬ华中师范大学ꎬ南京师范大学.无机化学(上册)[M].北京:高等教育出版社ꎬ2020.[责任编辑:季春阳]541。
高中生物实验课堂中“立德树人”的渗透策略
高中生物实验课堂中“立德树人”的渗透策略摘要:随着我国新课改,带动了我国素质教育的提升。
现阶段,实验课是高中生物课程的重要组成部分,学生可以在实验中提高动手能力,也能够通过动手实践明白事物发展的原理,帮助学生理解细胞机理,遵循生物学科规律。
当下,素质教育不断深入推进,教师要积极应对教育变革,创新教学思路、教学方法,坚持“以德育人”教育理念。
德育教育是实施“五育并举”的重要基础,是学生成才和发展的安身立命之本。
关键词:高中生物实验;“立德树人”;策略引言生物实验是生命科学形成和发展的基础,对于提升学生学习思考的主动性和实践探究能力有重要作用。
在新高考模式的改革背景下,要认识到当前高中生物实验教学中存在的困难,积极探索高中生物实验教学的有效措施,进一步培养学生的实验能力和科学探究素养,推进高中生物实验教学的顺利实施。
1高中生物实验教学现状作为一门自然科学,实验天然就是生物学的基础。
《普通高中生物学课程标准(2020年修订版)》指出:“实验教学是生物学课程的特点,也是生物学教学的基本形式之一。
课程内容中教学提示部分所列的教学活动有一部分就是实验教学。
实验教学是促成学生达成生物学学科核心素养的重要支撑。
”当前,高中生物实验教学更加重视学生主动学习和探究性学习,掌握生物绘图、实验材料处理及实验操作等技能,要求学生关注科技发展及社会动态,强调学生课外资料收集能力及兴趣的培养。
在这样的背景下,各地普通高中都加大了实验设施设备的投入,并在教学方法上寻求革新。
2高中生物实验课“立德树人”的渗透策略2.1加强小组合作,培养团结意识小组合作是当前比较流行的一种学习模式,学生通过与同学之间的合作交流完成学习任务,主动地将自己不懂的知识点和掌握较好的同学进行探讨分享,这种合作的模式响应了我国课程改革的要求,能够帮助学生提高表达能力和交流能力,也能够让学生取长补短,共同进步,提高学习效率。
因此,教师应当学会通过小组合作的教学模式对高中学生进行合作竞争理念的灌输。
关于高中生物实验中“渗透装置”材料创新的研究及教学实践
关于高中生物实验中“渗透装置”材料创新的研究及教学实践摘要在高中生物必修1第4章“物质的输入和输出”教学活动中,“渗透装置”及其应用是教学难点,通过针对装置材料的创新研究,可以克服传统的渗透装置材料“渗透速度慢、材料易老化、费用高”等诸多不利因素,既可提高实验效率,又可激发学生兴趣,还能有效帮助学生理解渗透现象及其原理,实现提质增效的教研目标。
关键词渗透装置;材料创新;高中生物实验;教学效果1、引言渗透现象是高中生物学课程中的重要内容之一,通过渗透实验,学生可以直观地了解水分在细胞间的运输过程,加深对渗透原理的理解。
传统的渗透装置一般用玻璃漏斗和玻璃纸等,但这些材料存在渗透速度慢、易老化等问题,影响了实验效果和学生兴趣。
部分老师借助课件视频进行演示,学生缺少实际体验,影响渗透原理的深入理解。
因此,探索新型渗透装置材料的创新应用具有重要意义。
2、材料和装置2.1材料选择本实验以家中常见的鸡蛋和一些废旧物品为制作材料,这些材料每个家庭中都能找到,可以达到废品的重新利用,一方面取材方便,一方面可以充分的调动学生的动手操作能力。
具有良好的渗透性能和稳定性,适用于高中生物实验。
具体的材料如下:鸡蛋、透明的塑料杯、剪刀、注射器、透明的塑料吸管、一次性筷子、镊子、热熔胶枪、蒸馏水等如下图。
2.2装置组装2.2.1打孔选择表面光滑干净的鸡蛋,在鸡蛋的锐短用镊子轻轻的敲击直径为5毫米的小圆孔。
2.2.2吸取内容物用注射器将鸡蛋中的内容物吸出,用注射器吸上清水,注入小圆孔反复多次直至将鸡蛋中的内容物清洗干净为止,最后用蒸馏水加以清洗。
2.2.3 准备导管将透明的塑料吸管一段用剪刀,竖着剪5毫米长的4个裂缝,然后将这4瓣向外翻。
2.2.4 粘连导管将准备好的塑料吸管(有4瓣)的一端正对5毫米的小孔,用热熔胶枪将制备好的塑料吸管和鸡蛋(5毫米小孔一侧)粘连。
粘连好了以后为了保证气密性,先可以用注射器通过吸管注入一定量的清水,然后吸管朝下鸡蛋朝上,大拇指按住吸管的一侧。
浅谈高中生物学教学中渗透生命教育的意义
浅谈高中生物学教学中渗透生命教育的意义摘要:生物学作为自然科学中的一门基础学科,是帮助学生探索生命现象和生命活动规律的科学。
生物学研究的范围较广,从生物圈到单细胞生物等都属于生物学研究的范畴。
生物学科的学习对学生发展有极为关键的作用,如今在生物教学阶段,教师未能把握教学要点,使得学生在生物知识探究方面的个人学习潜能相对较大。
高中生物教学阶段,教师渗透生命教育理念,能够突出生物教学要点,对培养学生兴趣,以及强化学生生物学习基础有重要意义。
因此,高中生物教师,要结合生物教学实际,探索渗透生命教育的有效方法。
关键词:高中生物;生命教育;策略引言:生命教育更注重对学生的意识态度的引导,教师要帮助学生尊重自己以及他人,在教育教学阶段,教师始终能够帮助学生,树立良好的学习观念,并确立相应的世界观、人生观、价值观等。
这样学生才能在生命教育的过程中,感受人与人之间的温馨。
教师在生物教学阶段,突出生命教育理念的价值,并优化课程教学目标,能够为高中生的全面发展,创造良好条件。
本文结合实践具体分析如下:一、高中生物教学渗透生命教育的重要意义(一)培养学生核心素养在高中生物教学阶段,教师要明确生物核心素养教育理念的要求,结合学生的发展实际,将生命教育作为学生培育引导的重要环节,让学生树立自尊自爱、互敬互爱的基本态度,那么在品格教育的基础上,教师能够突出生命教育的重点,在培养学生核心素养方面,教师也能有新的思路。
(二)帮助学生实现身心健康成长在当今社会背景之下,学生能够接触各类知识的机会较多,通过各种途径接触知识,这对于高中生来讲有利有弊。
学生的思辨能力以及分析能力不足,可能会出现判断错误的情形[1]。
教师要承担引导学生身心健康发展的基本责任。
教师做好生命教育,能够避免学生陷入拜金主义状态,或者受享乐主义的侵蚀等,并且在生命教育过程中学生能够对自我成长、发展有正确的认识,也有助于进一步提升高中生物学习效率。
(三)构建良好氛围,提升教学和谐性教师在渗透生命教育相关理念期间,要从书本知识入手,帮助学生不断地拓展以及深入探索。
高中生物教学中渗透德育的实施研究
高中生物教学中渗透德育的实施研究【摘要】“德育为先”已经成为当前中小学教育大纲的基础。
作为高中教育的一员,高中生物教师应深刻理解自己的教育责任,努力掌握课本教材中所包含的生物科学知识,了解学科的发展历程,并认真学习和理解生物这一学科所蕴含的道德教育精神。
在高中阶段,学生们的精神世界尚未完善,他们的身体状况与思维方式均尚待完善。
因此,高级中学的生物课程强调的道德教育,就是要深入挖掘学生的潜能,充分运用其学术优势,让道德教育的理念悄然地融入他们的日常教育之中,确保他们在获取专业知识的过程中,培养出积极的伦理价值观,实现全方位的个性化提升,塑造出能适应社会、对社会有贡献的新一代青年。
【关键词】高中生物;德育;研究引言:生物学的发展,无疑是基于其他学科的基础而构筑的。
在高中的生物教育过程中,我们需要深入地融入德育的理念,这也正好体现了我们对“新课标”改革的赞同与接纳。
作为一名高中的生物老师,我们需要精准掌握并运用高中生物的全部知识,并进一步拓宽其与日常生活的联系,使得德育的理念像滋养小草一样悄然地植入到教材里,使得高中生们不只能够通过教材获取生物的相关知识,也能深刻体验到隐藏于知识之下的更深远的道德理念,协助学子建构高尚的逻辑观。
一、高中生物教学中渗透德育的重要性(一)符合培养道德品质的教学宗旨德育的融入是高中生物教学的关键,它与我国的立德树人的教育理念相吻合。
新的课程改革为教学设定了更高的标准,老师们需要在讲解过程中,除了传递学科内容,也需要培养学生的道德素养,以此来促使他们德智体全面的成长。
只有当一个人的文化修养达到一定的标准,他的道德修养也必须优秀,这样他才能在社会主义的发展中发挥最大的作用。
(二)有利于提升学生个人品质将生物教学与德育工作结合起来有利于提升学生的个人品质。
生物教材中蕴含了许多与德育相关的内容,教师可以通过日常渗透德育元素,逐步引导高中生形成正确的思想观念和良好的道德品质,培养他们的正确价值观。
【高中生物】第二单元-第8讲
第8讲物质跨膜运输的实例[考纲要求] 1.实验:通过模拟实验探究膜的透性。
2.实验:观察植物细胞的质壁分离和复原。
一、细胞的吸水和失水1.渗透作用(1)概念:指水分子(或者其他溶剂分子)透过半透膜,从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
(2)渗透作用发生的条件①具有半透膜;②半透膜两侧的溶液存在浓度差。
2.细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水①细胞膜相当于半透膜;浓度差由外界溶液浓度与细胞质的浓度来体现。
②细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。
(2)植物细胞的吸水和失水①原生质层相当于半透膜;细胞液与外界溶液之间存在浓度差。
②植物细胞吸水和失水的原理如下:[判一判]1.K+通过细胞膜属于渗透作用(×) 2.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成,相当于半透膜(×) 3.细胞液就是细胞内的液体(×) 4.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞就会发生质壁分离(×) 提示有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离。
5.动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离(√) 二、物质跨膜运输的其他实例1.不同物质的跨膜运输特点(1)水分子:顺相对含量梯度(高→低)。
(2)离子和小分子:依据细胞生命活动需要进行选择吸收。
2.水稻和番茄吸收不同离子的特点(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性,与其含有离子载体蛋白的种类和数量有关。
(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性。
3.生物膜的功能特性(1)细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜,水分子、一些离子和小分子可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
(2)生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。
考点聚焦渗透系统及其应用1.对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解原理水分子通过半透膜的扩散作用细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用水扩散的方向低浓度溶液→高浓度溶液2.渗透作用原理的拓展应用(1)比较不同溶液浓度大小漏斗内烧杯内溶液浓度M N现象及结论①若漏斗内液面上升,则M>N②若漏斗内液面不变,则M=N③若漏斗内液面下降,则M<N(2)验证渗透作用发生的条件(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜,而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜,而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜易错警示关于渗透系统中的3个“比较”(1)渗透平衡与溶液浓度的内涵发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态,既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。
“渗透作用”演示实验的改进及教学组织
溶液 , 烧杯内的溶液为清水 , 同的则是 A组用鱼鳔 不 膜 B组用 塑 料纸 隔 离糖 溶 液 和清 水 。设 置好 后 都 用 铁 架 台 固定 好 调 节好 两个 移 液 管 的液 面 在 同一 适 当 高度处 , 各作标记。教师可以请学生参考书本预习情 况 ,推理预期 图 1 两个装置最终液面的变动情况 , 并 分 析 原 因。 、
.
一
~
A C D
现, 可选用移液管 , 移液管的管径很细很小 , 在很短的 时间内, 液面迅速上升, 实验现象非常明显 , 适于课堂
演示 实验 。
3 教材 实验 中所用 的溶 液改进
蔗糖溶液和清水都是无色 ,实验现象不容易观
图 2 改进 后 的渗透 作 用实验对 比装 置 示意 C组 和 A组 的装 置是 一样 的 鱼鳔 膜 ,0 3%的 蔗糖
察, 分析后改进为蔗糖溶液 中滴少许红墨水 , 以增加 实验的直观性 , 实验现象清晰可见。 4 教材 中实验 方案 改进
溶液和清水 的摆放位置哈好相反 。 D组鱼鳔膜内外都 是 3%的蔗糖溶液 。设置好后同样 ( 0 下转第 6 页 ) 4
与评价 , 必须 自 始至终以具体学校和具体学生的独特 性与差异性为出发点和归宿 , 才能 凸显校本课程开发
校本课程教学 , 因地 、 应 因时、 因校循序渐进 , 量 力而行 。切忌盲 目照搬 , 必须正确评估 自 的优势与 身 劣势 , 要依据其 自身的特点 , 尽量突出学校的优势 , 以 提高校本课程开发的成功率 。 1 教 学规 范 - 3
基于科学探究的高中生物实验教学的设计与评价——以“渗透作用”的实验设计为例
教育界/ JIAOYUJIE2023年第26期(总第538期)课例研究▲基于科学探究的高中生物实验教学的设计与评价—以“渗透作用”的实验设计为例孙志妍 石智慧【摘要】文章以“渗透作用”的实验设计为例,探索高中生物实验教学的设计策略和评价路径,结合概念教学与探究式教学,旨在引导学生通过完成实验探究活动构建生物学概念。
教师通过对实验器材、实验试剂以及实验方案进行改进,将传统的演示实验转变为面向全体学生的探究实验,突出科学探究和思维训练,以宏观现象引导学生进行微观探究,巧用物理模型探究微观现象发生的原理,使学生在系列探究活动中理解并掌握渗透作用的概念。
【关键词】高中生物;实验教学;渗透作用;概念构建作者简介: 孙志妍(1984—),女,江苏省淮阴中学教育集团淮安市新淮高级中学。
石智慧(1993—),女,江苏省淮阴中学教育集团淮安市新淮高级中学。
基于科学探究的高中生物实验教学,是指立足具体的现实生活情境,挖掘具有探究价值的生物问题,在兼具启发性和引导性的课堂场景中,鼓励学生依托自身知识储备发现问题、分析问题、解决问题,依据生物问题的基本规律与属性,应用科学方法提出实验假设,并在论证中找到解决问题的正确策略与方法的实验模式[1]。
本文以“渗透作用”的实验设计为例,由点及面地探究基于科学探究的高中生物实验教学设计策略。
一、高中生物实验教学的设计策略(一)设计策略探究—实验教学思想的设计依据科学探究是生物学学科核心素养的重要内容之一,贯穿了生物学学科的学习、论证和拓展等环节,在高中生物实验教学中尤为突出。
《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》指出,教师在设计和组织教学活动时,应该围绕大概念和重要概念开展教学活动,促进学生对生物学概念的理解和应用[2]。
核心概念是位于学科中心的概念性知识,包括对概念、原理、理论等的基本解释,这些内容能够展现当代学科图景,是学科结构的主干部分[3]。
由大概念和核心概念延伸出来的一系列生物实验探究活动,能够引导学生发现和获取新的知识,构建对重要概念的认知。
高中生物教学中劳动教育的渗透策略研究
高中生物教学中劳动教育的渗透策略研究劳动教育在我国教育体系中占据着重要的地位,为帮助学生形成科学的劳动价值观念并锻炼学生创新能力,除了为学生开展劳动教育课程外,还应在学科教学中渗透劳动素养的培育。
目前高中生不重视劳动、不善于劳动的现象较为普遍,同时高中生物学教学中劳动素养培育在一定程度上也存在被淡化、被弱化倾向,基于此种情况,高中生物教学应该改变与劳动教育融合的方式,积极探索有效模式,制定有效策略。
1.高中生物教学中渗透劳动教育的意义1.1 加深学生对于生物教学的印象。
在生物学科教学之中,不乏一些实验性的教学,教师在教学中,要把握好课堂教学与实验教学的关联性,通过实验教学来推动学生对于课堂知识学习的巩固,通过课堂学习来加强学生在实验教学中的表现,让学生对于知识学习与实验步骤有更加深刻地了解。
在实验教学之中,渗透劳动技术教育,让学生将自己在课堂上学习到的知识点运用在劳动技术的实践过程中,深化学生的学习目标,提高学生对于生物课堂教学的印象。
1.2 培养和发展学生动手操作能力。
在现阶段一再强调素质教育的开展,而动手能力则是素质教育中最为关键的一步。
动手能力正是在实际锻炼之中培养出来的。
通过在生物教学中渗透劳动技术教育,让学生在实践操作的过程中培养良好的行为习惯和劳动方式,能够迅速提升学生的实践动手能力,而且还能够为学生积累相应的生活经验,让学生掌握独立生存、独立生活的能力。
2.高中生物教学对学生进行劳动教育的战略布局2.1 把握教学原则——基本构成。
在培育学生劳动素养的过程中,要把握住系统性、全面性、学科性、体验性、时代性等原则,才能使劳动素养的培育与学生的全面发展和时代的进步相一致。
要建立起学校、家庭、社会和教师四位一体的主体联动机制。
要建构整体教育观,使劳动教育成为促进学生全面发展的重要环节。
让学生面对真实的生活、生产和社会性情境,努力挖掘生物学教学中与劳动素养培育的结合点,使劳动教育的内容、方法在时代进步中不断迸发活力。
高中生物渗透作用实验探析
渗透作用实验探析教材中的实验:在一个长颈漏斗的漏斗口处密封一层玻璃纸(一种半透膜),往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中,使漏斗管内外液面相等,过一段时间,观察漏斗管内液面的高度是否发生了变化?如图所示:分子不能透过,且单位体积清水中水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多,所以单位时间内,水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量,多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量,即发生了渗透现象,因此,漏斗管内的液面上升。
在以上实验的基础上做以下探究,过程与分析如下:1若烧杯中注入蔗糖溶液,漏斗内注入清水,一段时间后,能否发生渗透作用?是否能看到漏斗内液面升降情况?分析:能发生渗透作用,但看不到漏斗内液面升降。
由于单位体积清水中水分子比单位体积蔗糖溶液的水分子多,所单位时间内,水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量多于由烧杯进入漏斗内的数量,即发生了渗透作用,所以漏斗内液面下降。
但由于外面有蔗糖液,所以无法看到漏斗内液面下降情况,又由于烧杯体积过大,所以烧杯内液面上升情况更不明显。
因此做演示实验时,内外液体不能互换。
2若烧杯内注入清水,漏斗内注入0.3g/ml葡萄糖液,一段时间后,能否发生渗透作用?是否能看到漏斗内液面升降情况?分析:能发生渗透作用,看到漏斗内的液面先上升然后下降,最后内外相等。
葡萄糖分子可以透过半透膜,但速度不及水分子快。
单位时间内从烧杯进入漏斗内的水分子多于从漏斗进入烧杯内的水分子,虽然也有葡萄糖分子不断从漏斗进入烧杯,但进入的速度远远不及水分子,所以漏斗内的液面上升。
随着时间的延长,水分子进入的速度减慢,而外界溶液的浓度却逐渐增大,水分子外出增多,液面下降,直至内外相等。
3若烧杯内注入0.3g/ml蔗糖溶液,漏斗内注入0.5g/ml蔗糖溶液,能否发生渗透作用?能否看到漏斗内液面升降情况?分析:能发生渗透作用,漏斗内液面上升。
蔗糖不能透过半透膜,单位时间内从烧杯扩散到漏斗内的水分子数多于从漏斗扩散到烧杯内的水分子数,因此漏斗内液面上升。
高中生物学科渗透健康教育的研究
高中生物学科渗透健康教育的研究1. 引言1.1 研究背景高中生物学科渗透健康教育的研究背景主要包括以下几个方面:随着社会经济的发展和人口结构的变化,健康问题日益凸显,尤其是青少年群体的健康问题愈发引起关注。
作为青少年的主要学习科目之一,生物学科不仅是培养学生科学素养和思维能力的重要途径,更是提高学生健康意识和自我保健能力的有效平台。
探究高中生物学科如何渗透健康教育,对于保护青少年健康、提升全民健康素养具有重要意义。
当前高中生物学科对健康教育的渗透程度存在不足之处。
一方面,部分高中生物教育课程过分注重理论知识的传授,忽视了将知识与实践相结合,缺乏对健康问题的深入挖掘和讨论;学校课程设计中缺乏针对性和系统性的健康教育内容,导致学生缺乏全面的健康知识。
有必要就如何提升高中生物学科的健康教育渗透度展开研究。
随着信息技术的发展和教育改革的深化,高中生物学科渗透健康教育不仅可以通过多种方式和手段来实现,还可以为青少年的健康教育提供更加便捷、有效的途径。
开展关于高中生物学科渗透健康教育的研究具有重要的现实意义和发展价值。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨高中生物学科对健康教育的渗透方式及其效果,进一步探讨如何通过生物学科知识来促进学生的健康意识和行为改变。
具体来说,研究旨在分析高中生物学科在健康教育中的应用情况,探讨生物学知识是如何渗透到健康教育内容中的,以及这种渗透方式对学生健康水平的影响。
通过这些研究,可以为未来改进高中生物学科的教学内容和方法提供一定的参考,同时也可以为健康教育的实施提供新的思路和策略。
研究目的是为了提高高中生物学科在健康教育中的实际效果,促进学生身心健康的全面发展。
1.3 意义和价值高中生物学科渗透健康教育的意义和价值是多方面的。
健康是人类生活的首要需求,而高中生物学科在学生的健康知识和意识培养上起着至关重要的作用。
通过渗透健康教育,不仅可以提高学生对健康的认识和重视程度,还可以培养他们正确的生活方式和健康行为,帮助他们树立预防意识和健康责任感。
高中生物教学中学科交叉渗透的内容和途径探析
高中生物教学中学科交叉渗透的内容和途径探析作者:林瑞钦来源:《考试与评价》2018年第02期【摘要】如何做好高中生物教学中学科的交叉渗透是二十一新世纪以来我国教育行业关注的一个重要问题,目前我国高中生物教学主要是采取分科教学,各个学科没有进行交叉渗透,教师采取的是各不干涉的教学模式,一定程度上局限了学生的思维。
本文主要介绍了高中生物教学中学科交叉渗透的内容以及途径,提出一些建设性意见。
【关键词】高中生物教学学科交叉渗透内容途径探析众所周知,随着我国社会市场主义经济的高速发展,我国教育事业得到质的飞跃。
然而,“金无足赤人无完人”,高中教育在发展过程中不可避免地存在一些问题。
比如,高中各个学科教学的过程中各自为政,互不相干,从而不能够拓展学生的思维,打开学生的眼界,高中教学质量得不到保障。
今天,本文就以“高中生物教学”为主题,简要概述高中生物教学中学科交叉渗透的内容,并寻找高中生物教学中学科交叉渗透的途径。
一、高中生物教学中学科交叉渗透的内容为了促使学生在学习过程中能够做到“见到树木也见到森林”,教师在教学过程中应该重视学科之间的交叉渗透,确定教学目标,重视学科之间的知识交叉渗透、能力交叉渗透以及知识与能力交叉渗透交汇,如图一、图二、图三所示:而高中生物教学中学科交叉渗透的内容主要有以下几个方面:第一,与语文交叉渗透。
高中语文学科中的一个重要组成部分就是诗词,其实许多诗词中在表达诗人的情感时还蕴含着生物学。
比如,清代龚自珍的“落红不是无情物,化作春泥更护花”,这首诗蕴含有“微生物的分解作用”。
而叶绍翁的“春色满园关不住,一枝红杏出墙来”,这首诗蕴含有“植物的向光特征”;第二,与历史交叉渗透。
历史学科中的许多知识点就是生物学科将会进行教学的内容,将高中生物教学与历史学科有效交叉渗透,能够提高学生的生命科学素养,让学生从教材中学到正确的科学态度以及科学精神;第三,与化学交叉渗透。
正所谓:“生化不分家”,笔者通过查询相关数据发现,与高中生物教学中学科交叉渗透内容最多的一个学科就是高中化学学科,两个学科息息相关、紧密联系。
高中生物“渗透作用实验”的探索与改进
高中生物“渗透作用实验”的探索与改进作者:李晶来源:《中国科教创新导刊》2013年第24期摘要:“渗透作用演示实验”是普通高中人教版《生物》必修一教材中,细胞主要靠渗透作用吸收水分这一重要过程,设计了渗透作用与水分的流动演示实验。
通过多年教学实践对该实验进行了认真的研究探索和改进,并收到了很好的教学效果。
关键词:实验改进半透膜渗透作用中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(c)-0028-011 改进背景渗透现象是高中生物学新课程在讲述“水分子的跨膜运输”这一知识点时设置的演示实验。
设计了渗透作用与水分的流动演示实验,其具体方法是:在一个长颈漏斗的漏斗口处密封上一层玻璃纸,往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中,使漏斗管内液面与烧杯中清水的液面高度相等。
过一段时间,观察漏斗内液面的高度是否发生了变化。
想一想,这是为什么?该实验虽然设计简单,操作方便,但是仔细分析此实验,在一些实验设计方面存在一些不足之处。
其一,操作者不易向封闭的长颈漏斗内加入蔗糖溶液;其二,蔗糖溶液为透明的液体,实验现象不明显,特别是后排学生观察不到,实验效果不够理想;其三,做实验的关键材料——玻璃纸(又叫赛璐玢)有些中学不容易找到,以致实验不能正常进行。
针对这些情况,现将该实验进行探索与改进。
2 改进后的实验过程2.1 渗透作用的原理渗透作用:两种不同浓度的溶液隔以半透膜(允许溶剂分子通过,不允许溶质分子通过的膜),水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。
或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象。
渗透现象发生的条件:(1)有半透膜;(2)半透膜两侧有浓度差。
2.2 改进方法一2.2.1 实验材料及器材新鲜的生鸡蛋1枚、0.4 g/ml蔗糖溶液、蒸馏水、红墨水、100 ml烧杯1个、250 ml烧杯1个、盐酸(质量分数为20%)、10 ml量筒1只、直径10 cm圆形硬纸板一个、剪刀、圆规、锥形漏斗。
人教课标版高中生物必修1第4章溶液的渗透压
溶液的渗透压渗透作用是自然界的一种普遍现象,它对于人体保持正常的生理功能有着十分重要的意义。
下面讨论渗透作用的基本原理、渗透压及其在医学上的意义。
一、渗透现象和渗透压在蔗糖浓溶液上小心加入一层清水,水分子即从上层渗入下层,蔗糖分子也由下层涌入上层,直到蔗糖溶液的浓度均匀为止。
一种物质的粒子自发地分布于另一种物质中的现象称为扩散。
如果将蔗糖水溶液与水用半透膜隔开(图1-2甲),使膜内和膜外液面相平,静置一段时间后,可以看到膜内溶液的液面不断上升(图1-2乙),说明水分子不断地透过半透膜进入溶液中。
溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程称为渗透现象。
不同浓度的两种溶液被半透膜隔开时都有渗透现象发生。
半透膜是一种只允许某些物质透过,而不允许另一些物质透过的薄膜。
上面实验中的半透膜只允许水分子透过,而蔗糖分子却不能透过。
细胞膜、膀胱膜、毛细血管壁等生物膜都具有半透膜的性质。
人工制造的火棉胶膜、玻璃纸等也具有半透膜的性质。
上述渗透现象产生的原因是蔗糖分子不能透过半透膜,而水分子却可以自由通过半透膜。
由于膜两侧单位体积内水分子数目不等,水分子在单位时间内从纯水(或稀溶液)进入蔗糖溶液的数目,要比蔗糖溶液中水分子在同一时间内进入纯水(或稀溶液)的数目多,因而产生了渗透现象。
渗透现象的产生必须具备两个条件:一是有半透膜存在,二是半透膜两侧必须是两种不同浓度的溶液。
图1-2是渗透过程的示意图,图中v入表示水分子进入半透膜内的速度,v出表示膜内水分子透出到膜外的速度。
甲表示渗透刚开始,乙表示渗透不断进行,管内液面不断上升。
但是液面的上升不是无止境的,而是达到某一高度时便不再上升(图1-2丙),此时,v入=v出,渗透达到平衡状态即渗透平衡。
阻止纯溶剂向溶液中渗透,在溶液液面上所施加的压力为该溶液的渗透压。
如果被半透膜隔开的是两种不同浓度的溶液,这时液柱产生的静液压,既不是浓溶液的渗透压,也不是稀溶液的渗透压,而是这两种溶液渗透压之差。
高中生物渗透现象实验教案
高中生物渗透现象实验教案
实验对象:高中生物学生
实验目的:通过本实验,让学生能够观察不同溶液中的渗透现象,理解渗透现象的原理和机制。
实验材料:
1. 鸡蛋(新鲜的)
2. 盐
3. 清水
4. 塑料容器
5. 尺子
实验步骤:
1. 将鸡蛋放入清水中,记录鸡蛋的尺寸。
2. 另外准备一个塑料容器,加入适量的盐和水,搅拌均匀。
3. 将鸡蛋放入盐水中,记录鸡蛋的尺寸。
4. 每隔一段时间观察鸡蛋的变化,并记录观察结果。
实验要求:
1. 实验中要保持实验环境清洁整洁。
2. 实验时要注意鸡蛋的处理,避免造成鸡蛋破裂。
3. 观察时要细心观察鸡蛋的变化,并准确记录实验数据。
实验结果与分析:
1. 在清水中浸泡的鸡蛋,慢慢会吸收水分,鸡蛋的尺寸会变大。
2. 在盐水中浸泡的鸡蛋,由于盐水中的浓度高于鸡蛋内部的浓度,所以鸡蛋会释放水分,尺寸会逐渐变小。
结论:
通过本实验的观察,可以发现渗透现象的原理是高浓度的溶液会使低浓度的溶液的水分向高浓度的方向转移,从而造成渗透现象的发生。
拓展实验:
1. 尝试使用不同浓度的盐水,观察鸡蛋的变化。
2. 尝试使用其他溶质,比如糖水,观察鸡蛋的变化。
实验总结:
通过本实验,学生可以直观地观察到渗透现象的发生,加深对渗透现象的理解。
通过实验数据的比较分析,学生可以更好地理解渗透现象的原理和机制。
有关渗透作用的实验教学探究
有关渗透作用的探究实验教学东台市新曹农场中学潘粉英摘要:结合多年的生物教学,对渗透作用这一节的实验教学作了一些总结本文从渗透装置的构成条件半透膜和半透膜两侧的溶液有浓度差,来寻找半透膜的最佳材料,对半透膜与生物膜进行比较;对半透膜两侧的溶液从溶质的组成、浓度来作进一步探究、分析渗透作用的实质。
从生产和生活实践中总结渗透作用的应用,解决实际问题。
关键词:渗透作用实验探究渗透作用的应用有关细胞的吸水和失水原理方面的知识是高中生物教学的重点和难点,在生产和生活实践中有着极其广泛的应用,经过十多年的高中生物教学,本人就这一节的教学作了一些探究并作出了一些总结。
一、渗透系统的组成:1、半透膜渗透作用是水分子通过半透膜从溶液浓度低扩散到溶液浓度高的过程,因此, 渗透装置的组成条件首先必须具备半透膜。
半透膜是一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。
小分子和大分子的界定依膜的种类不同而划分范围不同。
例如:对鸡蛋膜来说,葡萄糖分子就是大分子物质,而对透吸管来说葡萄糖是小分子物质;对肠衣来说,碘及葡萄糖是小分子物质,而淀粉是大分子物质。
在日常生活中,常见的半透膜有鸡蛋膜、鸡的嗦囊、鱼鳔、蚕豆种皮、玻璃纸、动物膀胱、肠衣、蛋白质胶囊,以及一些可从生物体上剥离的薄膜类物质。
笔者对常见膜材料进行了比较,寻找了最佳半透膜材料。
鸡卵壳膜盐酸溶去蛋壳后得膜非常高很高易是花生种皮温水泡胀花生仁外皮剥离非常高很高易否由上表可知在做渗透装置中鸡卵壳膜是我们选择的最佳半透膜材料。
半透膜与选择透过性膜有一定的区别。
半透膜是无生命的物理性膜,是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,物质能否通过取决于分子的大小,而选择透过性膜是具有生命的生物膜,载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。
细胞死亡或膜载体蛋白失活后,其选择透过性丧失。
在活细胞内的生物膜只允许水分子自由通过,它所选择的离子,小分子物质可以通过,而其他的离子、小分子和大分子不能透过,是选择透过性膜。
高中生物必修一教材经典实验分析
例;图1是科学家进行的蝾螈受精卵横缢实验。你认 为该图说明了什么?
A.细胞质控制着细胞的代谢 B.细胞核控制着细胞的代谢 c.细胞质是细胞遗传特性的控制中心 D.细胞核是细胞遗传特性的控制中心
实验组二 伞形帽伞藻 菊花形帽伞藻 菊花形帽
对照组二 伞形帽伞藻 伞形帽伞藻
伞形帽
伞藻实验分析有细胞质,伞藻的 “帽"的形状到底主要由谁来决定呢?
细
胞
伞 藻
核
核
移
的
植
功
实
验
能
菊伞花形形帽帽伞伞藻藻
菊伞花形形帽帽伞伞藻藻
结论:伞藻顶帽的形状 是细胞核控制的。
1、植物细胞的质壁分离和质壁分离自 动复原现象 2、利用含叶绿体的细胞观察植物细胞 的吸 水和失水现象
2、实验步骤及预期结果:三次观察、两次对照
制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片
有紫色液泡 1、显微镜观察表皮细胞
原生质层紧贴细胞壁
0.3g/mL 蔗糖溶液 液泡体积变小、紫色变深
2、显微镜观察 原生质层与细胞壁逐渐分离
配置一系列浓度 梯度的蔗糖溶液
同一鳞片叶上取 材制作多个装片 ,分别浸润各种 浓度溶液中
观察质壁 分离情况
重复前三步, 浓度梯度变窄 ,进行多组平 行重复实验
预实验
正式实验
实验注意事项 1、实验材料的选择:必须选择有大液泡并有颜色的植 物细胞,便于在显微镜下观察现象。
2、不用高浓度蔗糖溶液(如0.5g/ml)做实验。虽然能 发生质壁分离但不能复原,因细胞过度失水而死亡。
细 胞 核 的 功 能
高中生物考点12 渗透作用的原理及应用
考点12 渗透作用的原理及应用高考频度:★★★☆☆难易程度:★★★☆☆1.渗透作用原理(1)发生渗透作用的条件①具有半透膜。
②膜两侧溶液具有浓度差。
(2)渗透作用的实质:单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数,导致蔗糖溶液液面上升。
2.动植物细胞的渗透吸水和失水(1)(2)成熟植物细胞的吸水和失水①当外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。
②当外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞吸水,失水的细胞发生质壁分离复原现象。
3.观察植物细胞的质壁分离和复原(1)实验原理①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②细胞液具有一定的浓度,能渗透吸水和失水。
③原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。
(2)实验步骤考向一渗透作用的发生1.某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记为零液面。
实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为【答案】B【解析】仔细观察图示,长颈漏斗内为蔗糖溶液,实验开始后长颈漏斗内部液面将上升,由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大,所以液面上升速率较大。
随着液面高度的增大,液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大,当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时,液面不再上升。
此时,水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。
易错警示走出渗透作用发生的“4”个误区(1)水分子的移动方向是双向移动,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。
(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化,但不能用烧杯液面变化作描述指标,因为现象不明显。
(3)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透压。
(4)如果溶质分子不能透过半透膜,在达到渗透平衡时,一般两侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
2.下图为研究渗透作用的实验装置,漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,水分子可以透过半透膜,而蔗糖分子则不能。
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渗透作用实验探析
教材中的实验:在一个长颈漏斗的漏斗口处密封一层玻璃纸(一种半透膜),往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中,使漏斗管内外液面相等,过一段时间,观察漏斗管内液面的高度是否发生了变化?如图所示:
分子不能透过,且单位体积清水中水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多,所以单位时间内,水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量,多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量,即发生了渗透现象,因此,漏斗管内的液面上升。
在以上实验的基础上做以下探究,过程与分析如下:
1若烧杯中注入蔗糖溶液,漏斗内注入清水,一段时间后,能否发生渗透作用?是否能看到漏斗内液面升降情况?
分析:能发生渗透作用,但看不到漏斗内液面升降。
由于单位体积清水中水分子比单位体积蔗糖溶液的水分子多,所单位时间内,水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量多于由烧杯进入漏斗内的数量,即发生了渗透作用,所以漏斗内液面下降。
但由于外面有蔗糖液,所以无法看到漏斗内液面下降情况,又由于烧杯体积过大,所以烧杯内液面上升情况更不明显。
因此做演示实验时,内外液体不能互换。
2若烧杯内注入清水,漏斗内注入0.3g/ml葡萄糖液,一段时间后,能否发生渗透作用?是否能看到漏斗内液面升降情况?
分析:能发生渗透作用,看到漏斗内的液面先上升然后下降,最后内外相等。
葡萄糖分子可以透过半透膜,但速度不及水分子快。
单位时间内从烧杯进入漏斗内的水分子多于从漏斗进入烧杯内的水分子,虽然也有葡萄糖分子不断从漏斗进入烧杯,但进入的速度远远不及水分子,所以漏斗内的液面上升。
随着时间的延长,水分子进入的速度减慢,而外界溶液的浓度却逐渐增大,水分子外出增多,液面下降,直至内外相等。
3若烧杯内注入0.3g/ml蔗糖溶液,漏斗内注入0.5g/ml蔗糖溶液,能否发生渗透作用?能否看到漏斗内液面升降情况?
分析:能发生渗透作用,漏斗内液面上升。
蔗糖不能透过半透膜,单位时间内从烧杯扩散到漏斗内的水分子数多于从漏斗扩散到烧杯内的水分子数,因此漏斗内液面上升。
4若烧杯内注入0.3g/ml葡萄糖液,漏斗内注入0.5g/ml葡萄糖液,能否发生渗透作用?能否看到漏斗内液面升降情况?
分析:液面先上升,而后下降,最后内外液面相等。
葡萄糖分子和水分子都可以透过半透膜,但单位时间内葡萄糖透过半透膜的速度小于水分子透过半透膜的速度。
开始时单位时间内,烧杯内水分子进入漏斗内的数量多于由漏斗进入烧杯内的数量,虽然这时单位时间内,由漏斗进入烧杯内的葡萄糖数量多于由烧杯进入漏斗的数量,但其外出的速度明显低于小分子进入的速度,因此可以看到漏斗内液面上升情况。
但随着漏斗内大量葡萄糖分子外出,其内浓度下降,水分子外出增多,漏斗内液面下降,直至内外液面相等。
5若烧杯内注入0.3g/ml葡萄糖液,漏斗注入0.3g/ml蔗糖液,能否发生渗透作用?
能否看到漏斗内液面升降情况?
分析:漏斗内液面先下降(但看不到),而后上升,高于烧杯内的液面。
蔗糖不能透过半透膜,,且相同质量分数的葡萄糖液与蔗糖液,其葡萄糖液的相对浓度大于蔗糖液。
由于单位时间内从漏斗扩散到烧杯的水分子数多于从烧杯扩散到漏斗内水分子数(葡萄糖进入烧杯的速度慢),所以漏斗内液面下降(但看不到),但随着葡萄糖分子不断进入漏斗,漏斗内溶液浓度增大,水分子进入相对增多,漏斗内液面又逐渐上升,直至高于烧杯内的液面
6 若烧杯内注入清水,漏斗内注入NaCl溶液,一段时间后,能否发生渗透作用?能否看到漏斗内液面升降情况?
分析:可以发生渗透作用,但看不到漏斗内液面上升情况。
NaCl电离后形成的Na+、Cl-也可以快速透过半透膜。
虽然单位时间内从烧杯进入漏斗内的水分子多于从漏斗扩散进入烧杯内的水分子数,但由于大量Na+、Cl-在短时间内外出进入烧杯,内外浓度差趋于减小,短时间内达到平衡,所以看不到漏斗内液面上升。