渗透作用实验设计说明
“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。
微型渗透创意实验设计
微型渗透创意实验设计作者：周芳来源：《科学导报·学术》2019年第25期一、渗透实验在教材中的作用渗透实验，是让学生通过观察分析渗透现象进而认识半透膜的作用，理解渗透作用的概念及其发生的条件，为讲述细胞的吸水和失水打好基础，本节内容无论是在医用化学教材或是中学生物教材中即是重点又是难点。
二、渗透实验设计的背景和思路学生没有感性认识，使知识较为抽象。
我又找来高中生物课本，第一册第四章细胞的输入和输出，第一节物质跨膜运输的实例。
按照课本中实验去做，即如图所示在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内往入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。
过一段时间后，会出现如左图所示现象。
按上述实验操作复杂如滴管往球型漏斗加液体困难。
玻璃纸不易固定在长颈漏斗上，易漏水。
由于球型漏斗内液体受到向下的重力。
所以实验时间长，现象不明显，成功率低。
后来我又查了很多资料，看了很多改进的渗透实验，如半透膜用鸡蛋膜代替，但鸡蛋膜易破。
用动物肠衣代替，动物肠衣较厚。
实验现象也不明显，并且没有渗透压的实验。
针对上述现象，我用生活中废旧用品设计了一个微型实验装置，可同时完成渗透及渗透压实验，现象明显，成功率高。
一、实验用品1、眼药水瓶（1个）2、1ml的注射器（1支）3、塑料杯子（1个）4、乳膠管（1节）5、橡皮筋6、鱼鳔（1个）7、食盐水（0.3g/ml）8、红墨水二、实验装置图如下所示三、实验过程1、先在眼药水瓶身处剪一小方口，然后用鱼鳔从瓶底包住至瓶口，并在瓶颈处用橡皮筋扎紧。
2、在注射器的尾部剪一小口，并把活塞拉到小口处，注射器头部用胶管与药瓶盖管口相连接。
3、打开瓶盖放入滴有红墨水的食盐水接近瓶口处，然后盖上注射器瓶盖，把安装好的眼药水瓶放入盛清水的小杯子中，注意杯中水的液面与眼药水管口盐水液面相平衡。
4、当水柱升到0.1刻度时，记下时间，3min后可观察到注射管内，水柱上升约0.2ml，随时间延长注射管内液体逐渐上升，5min上升到0.25ml，10min约上升到0.4ml，15min上升到0.52ml，并可记录下每分钟水柱上升的体积，渗透现象十分明显。
渗透率实验设计
渗透率 测定实验方案设计1 实验目的： 1.1 标准方法简介渗透率测试标准为SY/T5336-1996和SY/T5336-2006，理论基础是达西定律。
标准中包括的渗透率检测方法主要有：气体稳态轴向流测渗透率和液体稳态轴向流测渗透率。
1.2本次实验所针对的方法，研究对象 本次实验主要针对气体稳态轴向流测试渗透率 2 实验原理用加压气体（氮气）在岩心两端建立压力差，使气体在岩样中流动，当气体通过岩样的流动状态稳定后，测定岩心两端的进、出口压力p 1和p 2及在此压差下对应的流量Q 。
按下式计算渗透率值：()1222100102-⨯-=p p A L p Q K a μ 式中：K a —气测渗透率，μm 2； p 0—大气压，MPa ，Q 0—在大气压p 0下气体的体积流量，cm 3/s ； μ—气体的粘度，mPa·s; L —岩样长度，cm ； A —岩样的截面积，cm 2;p1、p2—岩样进出口压力，MPa。
3 实验方案设计3.1实验条件（1）环境因素环境温度：环境温度范围在20±5℃。
环境湿度：环境相对湿度85%以下。
环境压力（大气压）：无具体要求。
（2）实验因素注：此表根据自己所涉及的实验而定，如果确定了的数值可直接填入。
3.2实验场所的选择实验场所能够合理放置孔渗检联测仪的试验台、氮气瓶、烘箱和电脑等设备，并且环境符合：温度20±5℃，相对湿度85%以下，其它无特殊要求。
3.3实验仪器与试剂设备和用品有：烘箱、干燥器皿、氮气气瓶、孔渗联测仪、电脑、书写用品、手套等。
3.4样品的制备钻取直径为Φ25mm，长度为25～80mm的岩样，再按照SY/T 5336-2006要求进行洗油、烘干。
3.5样品的选择钻取的岩样经过洗油、烘干后，选取岩样规则，两端面平整且与岩样轴向垂直，即可进行渗透率测试。
3.6实验步骤（1）仪器检漏，检测各接头与阀门及管线、岩心夹持器是否泄漏，具体检测方法详见化验中心《渗透率作业指导书》。
渗透作用
渗透装置一、渗透装置成立的条件：渗透装置是演示渗透现象的一个实验装置，这个渗透装置是由球形漏斗、烧杯、半透膜和内外不同溶液组成的，如图所示。
这个装置要完成最后的渗透过程，使得漏斗中的液面上升，必须要符合两个条件：⑴漏斗内外溶液要有浓度差，漏斗内的液体（图中2）浓度要高于漏斗外的液体（图中1）浓度；⑵封闭漏斗口的膜要是半透膜（图中3）。
符合这两个条件的渗透装置中漏斗内的液面才会上升。
当然，这个装置高度差如果要保持，还需要一个隐含条件，漏斗内溶液的溶质分子要较大，不能透过半透膜。
二、渗透装置的原理：对于一个渗透装置中当需要的条件都能符合时，漏斗中液面为什么会上升？其实从微观来看半透膜两侧情况，半透膜外水分子在不断向内扩散，同时，半透膜内的水分子也在不断向外扩散，由于蔗糖分子无法扩散到半透膜外，因此单位时间内水分子穿过半透膜向内的数量多于向外的数量，因此漏斗中水逐渐增多，漏斗中液面上升。
随着液面的上升，漏斗中水柱的升高，对半透膜内侧的压强越来越大，单位时间内水分子向外扩散数目的逐渐增加，当单位时间内水分子向内、向外扩散的相对速率相等时，漏斗中的液面就不再上升了。
此时半透膜处水分子向内和向外扩散处于的动态平衡状态。
三、知识巩固：1．右图是渗透装置示意图，请依图说明：⑴典型的渗透装置必须：具有[ ]______________；在其两侧的溶液具有_________。
⑵图中所示，溶液浓度[ ]＞[ ]。
⑶假如[1]为清水，[2]为稀淀粉糊，[1]与[2]的液面相同。
过一段时间后，[1]的液面高度比[2]的__________；若分别向[1]与[2]中各滴3滴碘液，则[1]显____色，[2]显_____色。
⑷在成熟的植物细胞中，充当[3]结构的是________，其两侧的液体分别是______和细胞外液，当该成熟植物细胞渗透失水时会发生__________现象；立即放回清水中又会发生_______现象。
解析：该题考查的就是渗透装置的基本条件及该装置模拟的细胞吸水或失水的现象。
渗透现象实验设计与研究
渗透现象实验设计与研究
渗透现象是一种自然现象，它描述的是在两种不同的介质之间的物质流动的过程，其中一种介质为液体，另一种介质为固体。
渗透现象具有广泛的应用，可以用于土壤和水体的污染检测、细胞的营养物运输和植物的蒸腾和渗漏等。
因此，实验设计和研究是理解渗透现象的关键。
在实验设计中，首先要考虑渗透现象的主要因素，包括周围介质的物理性质、物质的类型和浓度等。
此外，还需要考虑实验的时间范围、渗透速率的测量方法、实验方法的重复性等。
在实验设计的基础上，要建立适当的实验模型，以探究和分析渗透现象的机理。
其次，要根据实验设计的要求，进行实验研究。
首先要仔细制备实验样品，确保实验条件的一致性，控制实验变量。
然后要对实验结果进行分析，绘制实验曲线，并建立理论模型，以描述渗透现象的特征。
此外，还可以进行一些改进性的实验，以进一步探究和分析渗透现象的机理。
例如，可以改变实验条件，检测渗透速率的变化规律，以及物质在介质中的扩散轨迹；还可以采用不同的实验方法，如汽提实验、振荡实验等，以进一步探究介质的渗透特性。
总之，渗透现象实验设计和研究是一个复杂的过程，需要仔细分析和研究，以便更好地理解渗透现象的机理和规律。
正确的实验设计和有效的实验研究，有助于更好地应用渗透现象，以满足工业和科研领域的需求。
初中化学渗透作用教案课件
初中化学渗透作用教案课件
一、教学目标
1. 了解渗透作用的定义和原理。
2. 掌握渗透作用的类型和影响因素。
3. 能够运用渗透作用的知识进行解决实际问题。
二、教学内容
1. 渗透作用的定义和原理
2. 渗透作用的类型
3. 渗透作用的影响因素
4. 渗透作用在生活中的应用
三、教学重点及难点
重点：渗透作用的定义和类型。
难点：渗透作用的影响因素。
四、教学方法
1. 讲授教学法
2. 实验教学法
3. 互动问答法
五、教学过程
1. 引入（5分钟）
教师简要介绍渗透作用的定义和原理，引出本节课的教学内容。
2. 讲解（10分钟）
教师讲解渗透作用的类型和影响因素，并通过实例说明。
3. 实验（15分钟）
学生分组进行实验，观察不同溶液在半透膜上的渗透现象，记录实验结果。
4. 操练（10分钟）
学生根据实验结果进行讨论，总结渗透作用的规律。
5. 总结（5分钟）
教师对本节课进行总结，强调渗透作用在生活中的应用。
六、作业
1. 预习下节课内容。
2. 总结渗透作用在生活中的应用，并写一篇短文。
七、板书设计
渗透作用
- 定义和原理
- 类型
- 影响因素
- 应用
八、教学反思
本节课通过引入实验的方式让学生深入理解渗透作用的概念和规律，激发了学生的兴趣。
可以进一步加强渗透作用在生活中的应用，提高教学效果。
初中化学渗透作用教案设计
初中化学渗透作用教案设计一、教学目标：1. 了解渗透作用的基本概念2. 掌握渗透作用的表达式及计算方法3. 掌握渗透作用在不同环境中的应用二、教学重点与难点：重点：渗透作用的基本概念和计算方法难点：渗透作用在不同环境中的应用三、教学准备：1. 实验器材：渗透压计、不同浓度的蔗糖水溶液、薯片等2. 实验环境：实验室或者教室3. 教学资料：渗透作用的相关知识介绍、实验步骤及指导四、教学过程：1. 导入：通过实际生活中的例子引入渗透作用的概念，如植物吸水等。
2. 讲解：介绍渗透作用的概念，引出渗透压的概念及计算方法。
3. 实验：进行渗透作用实验，利用渗透压计测量不同浓度的蔗糖水溶液的渗透压，并观察薯片在不同浓度溶液中的变化。
4. 讨论：讨论实验结果，引导学生分析渗透作用在不同环境中的应用。
5. 知识巩固：通过练习题或者小组讨论的方式加深学生对渗透作用的理解。
6. 归纳总结：总结渗透作用的基本概念及应用，让学生掌握全面的知识。
五、教学反馈：1. 利用课堂小测验或者讨论的方式检查学生对渗透作用的掌握情况。
2. 鼓励学生提出问题，解答疑惑，帮助他们更好地理解渗透作用的相关知识。
六、教学扩展：1. 继续深入探讨渗透作用在植物体内的应用及意义。
2. 研究渗透作用与其他化学现象的关系，拓展学生的化学知识面。
七、教学反思：通过本次教学，我发现学生对渗透作用的理解普遍存在一定的难度，下一次教学中需要更加重点加强导入部分，让学生能够更好地理解渗透作用的相关概念及应用。
同时，在实验设计上也应该更加注重实际生活中的应用情景，让学生更好地理解渗透作用的实际意义。
渗透作用课程设计方案
渗透作用课程设计方案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解渗透作用的定义，掌握渗透现象的基本原理。
2. 学生能描述半透膜的特性，并解释水分子通过半透膜的过程。
3. 学生能运用渗透作用原理，分析日常生活中相关的现象。
技能目标：1. 学生能通过实验观察渗透现象，培养观察和思考能力。
2. 学生能运用所学知识，解决与渗透作用相关的问题，提高解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对渗透作用产生兴趣，激发探索自然现象的热情。
2. 学生认识到科学知识在生活中的应用，增强学以致用的意识。
3. 学生在实验和讨论过程中，培养合作精神和批判性思维。
课程性质：本课程为自然科学领域的一节实验课，旨在通过实验和观察，帮助学生深入理解渗透作用。
学生特点：考虑到学生所在年级，已具备一定的观察和思考能力，但需加强对实验操作和理论知识的应用。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在实验过程中的参与和思考，鼓励学生提问和讨论，提高学生的科学素养。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容本节课教学内容主要围绕渗透作用的基本原理和实验操作展开，包括以下三个方面：1. 渗透作用基本概念：介绍渗透作用的定义、半透膜的概念及其特性，阐述渗透压的形成和作用。
教学内容：- 教材章节：第二章第三节“渗透作用与渗透压”- 内容列举：渗透作用的定义、半透膜的特性、渗透压的形成和作用2. 实验观察与分析：通过实验观察不同浓度溶液的渗透现象，分析渗透作用发生的条件及其影响因素。
教学内容：- 教材章节：第二章第四节“渗透作用的实验观察与分析”- 内容列举：实验操作步骤、渗透现象的观察、渗透作用条件的分析、影响渗透作用的因素3. 渗透作用在日常生活中的应用：介绍渗透作用在生活中的实际应用，激发学生的学以致用意识。
教学内容：- 教材章节：第二章第五节“渗透作用在日常生活中的应用”- 内容列举：植物吸水与失水、人体水分平衡、食品保存等生活中的渗透现象教学进度安排：本节课共计2课时，第一课时讲解渗透作用基本概念和实验操作，第二课时进行实验观察与分析，并探讨渗透作用在日常生活中的应用。
渗透作用及发生条件的实验教学设计
渗透作用及发生条件的实验教学设计作者：葛树侠来源：《读写算》2014年第21期摘要本节课是在实验室里配合flash动画及PPT文稿的基础上，从实验现象引出渗透作用的两个必要条件的解释，建立实验课堂结构，以目标作为驱动，带领学生合作探究，推理判断，归纳总结，从而完成新知识的获取。
关键词渗透作用发生条件渗透压浓度差教学设计一·教材分析任何一个生命系统都要与外界进行物质交换，而物质进出细胞的大门是细胞膜，所以本节与细胞膜有着密不可分的联系。
而第二章中我们学习了细胞膜的化学成分，知道蛋白质在细胞识别和信息传递中具有的重要功能。
本章主要介绍细胞膜在控制物质进出中发挥的作用，本节课则以水的跨膜运输为实例，说明渗透作用原理和发生条件，通过实验中原料的不同产生的现象不同，学会对比原因分析。
通过本节课学习，培养学生学会寻找实验条件差异而产生的结果差异，理解实验的可重复性原则第。
二·教学目标知识与技能 1.寻找实验中的变量差异。
总结半透膜是物理透过性膜，生物膜是选择透过性膜。
2.学会推理水进出细胞是溶质微粒对水产生的吸引力，得出渗透压的概念。
通过比较得出浓度差指的是单位体积中溶质微粒数量差。
3.运用物理原理解释液面上升和静止的原因。
方法与过程尝试从现象中提出问题，作出假设。
理解多学科知识的综合运用。
三·重难点分析重点：说明探究实验方法和过程。
判断原生质层相当于半透膜，举例说出细胞膜是选择透过性膜。
液面上升和静止的原因难点：如何设计实验过程，如何提出问题，做出假设。
浓度差的含义。
理解细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。
四·教学方法本节课遵循新课程教学理念，为提高生物科学素养，倡导探究性学习，依据“自主学习”原则，以学习小组为单位，以探究式学习方法为主线，利用实验、Flash、PPT等多种教学资源引导学生在讨论、、交流、探究中相互启迪，自主学习，使学生获得新知，形成良好的学习方法和学习习惯；在学生自我监控、发展与评价中培养探究、合作及分析比较和表达能力，培养创新意识和独立思考习惯。
实验5-通过模拟实验探究膜的透性
讨论：
较小的分子
1、什么样的分子能够通过脂双层？ 什么样的分子不能通过？
氧气、二氧化碳，氮气、苯等小 分子（苯还是脂溶性的）很容易 较大的有机分子 通过脂双层；
水、甘油、乙醇等较小的分子也 可以通过；
离子 合成的脂双层
氨基酸、葡萄糖等较大的有机分 子和带电荷的离子则不能通过合 成的脂双层。
（二）分析右图实验结果：（必修一P70“问题探讨”）
半透膜
①若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数
多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情
况相反，外观上表现为S1液面下降。 ②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍 大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会
阻止 溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
归纳提升
1.验证渗透作用发生条件的方法 (1)具有半透膜
能通过； ④__袋__外_液__体__变__蓝__，_袋__内__液__体__不_变__蓝__，__表__明_碘__不__能__通过，淀粉能
通过。
1.渗透作用 (1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过
知识梳理
的半扩透散膜过程。
(2)发生渗透作用的条件：一是具有
，二是半透膜两侧的溶
液具有
。
(3)常见渗透装置图分浓析度差
发生什么？
如果动物细胞吸水胀破
则说明细胞也能渗透吸
水、细胞膜相当
于
半。透膜
植物细胞的吸水和失水
类比学习
细胞液 1
原 液泡膜 2
?生 质
细胞质
3
层 细胞膜
4
细胞壁5 （全透性）
清水
细胞膜和液泡膜以及两
渗透作用创新教学五例
“渗透作用”创新教学五例“渗透作用”是高中生物学教学中一个较为重要的演示实验，其产生必须具备两个条件：一是半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
在教学中，为了巩固渗透原理，可采用以下五种尝试，旨在培养学生的创新精神和实践能力。
一、通过渗析，纯化胶体如欲除去淀粉胶体溶液中混有的氯化钠，可将不纯的胶体放进用半透膜制成的一个小袋中，用线把半透膜袋的上口缚好，系在玻璃棒上，并把它悬挂在盛有蒸馏水的烧杯里（如图1所示）。
由于氯离子、钠离子小，可以透过半透膜的微孔，而淀粉胶体的微粒大，不能透过半透膜，故通过透析，氯离子、钠离子便从淀粉胶体溶液里分离进入蒸馏水中，从而纯化胶体。
二、观察细胞内的寄生物如欲观察寄生在人体红细胞内的微丝蚴，可把红细胞置于蒸馏水中制成装片观察。
这是因为在体外，细胞处在渗透压过低的溶液中，则发生渗透吸水，水分进入细胞，引起膨胀以致破裂，造成溶血现象，此时微丝蚴便直接暴露出来，便于观察。
三、判断植物细胞的死活如欲判断洋葱鳞片叶表皮细胞的死活，可把洋葱表皮置于质量浓度为0．3g/mL的蔗糖溶液中制成装片观察。
这是因为表皮细胞其原生质层在生活状态具有选择透过性，相当于半透膜，外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞会渗透失水，发生质壁分离现象。
如果细胞死亡，原生质层便失去选择透过性，变为全透性，细胞不会发生质壁分离。
四、测定植物细胞液浓度的范围如欲测定洋葱鳞片叶表皮细胞液浓度的范围，可运用渗透原理，操作步骤设计如下：①配制具有一系列浓度梯度的蔗糖溶液；②分别用上述浓度的蔗糖溶液制作洋葱表皮细胞装片；③用显微镜逐个观察装片。
结论：该洋葱表皮细胞液的浓度是介于能引起与不能引起细胞质壁分离的两种相邻蔗糖溶液的浓度之间。
五、鉴别溶液浓度的大小如原有两瓶失去标鉴的蔗糖溶液，一瓶浓度为10％，另一瓶浓度为30％，现欲加于鉴别，也可运用渗透原理，设计装置如图2所示，操作步骤如下：①将一瓶中的溶液倒入烧杯中；②将另一瓶中的溶液装入由半透膜制成半透析袋中，刻度玻璃管插入袋内溶液里，用细线将袋口和玻璃管扎紧；③将插有玻璃管的透析袋放入有溶液的烧坏中，垂直固定在支架上，记录玻璃管液面的刻度；④一段时间后，观察液面的刻度是上升还是下降。
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。
《专题一 第三节 渗透现象和渗透压》教学设计教学反思
《渗透现象和渗透压》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识与技能：理解渗透现象，掌握渗透压的观点，能够进行渗透压的计算。
2. 过程与方法：通过实验观察渗透现象，分析渗透压的影响因素，提高实验操作和数据分析能力。
3. 情感态度价值观：理解渗透压在生活和工业生产中的应用，培养科学态度和探究精神。
二、教学重难点1. 教学重点：掌握渗透压的观点，理解渗透现象的形成原理。
2. 教学难点：运用所学知识分析渗透压的影响因素，进行渗透压的计算。
三、教学准备1. 实验器械：离心管、玻璃棒、浓度不同的蔗糖溶液、滴管、离心机。
2. 课件：渗透压相关图片和视频，渗透压计算例题。
3. 课前安置学生预习课实情关内容，了解渗透现象和渗透压的基本观点。
四、教学过程：（一）导入1. 复习提问：什么是渗透压？渗透压的大小与哪些因素有关？2. 回顾溶液渗透压与溶液浓度的干系。
3. 展示图片，引入课题：渗透现象和渗透压。
（二）新课教学1. 实验：渗透现象（1）准备两个装有等量水的漏斗，一个带有玻璃珠，另一个带有塑料珠。
（2）将等量的水分别倒入两个漏斗中，观察两个漏斗中液面高度的变化。
（3）将玻璃珠或塑料珠换成等量的不同浓度的溶液，再观察液面高度的变化。
（4）讨论：实验中观察到的现象说明了什么？（5）教师讲解渗透压的观点。
2. 渗透压的影响因素（1）教师介绍渗透压的定义和计算方法。
（2）讨论影响渗透压的因素，如温度、溶液浓度等。
（3）举例说明实际生活中的渗透现象，如食物在腌制过程中盐分的变化等。
3. 渗透压在生活和生产中的应用（1）介绍渗透压在医学上的应用，如输液、透析等。
（2）讨论渗透压在食品加工、化工生产等领域的应用。
（三）小结教师对本节课所学的渗透现象和渗透压的观点、影响因素和应用进行总结。
（四）作业安置1. 完成课后作业。
2. 搜集更多渗透现象和渗透压在实际生活中的应用案例。
3. 对自己生活中是否存在渗透现象或渗透压提出自己的见解和建议。
细粒土渗透实验报告
细粒土渗透实验报告实验目的本实验旨在通过对细粒土的渗透性能进行实验研究，了解细粒土在不同条件下的渗透性能，为岩土工程设计提供数据支持。
实验原理渗透性实验是通过模拟水在土体中的渗透过程，测量渗透液的流量和水头下降以评估土体的渗透性能。
本实验采用恒水头法进行研究，即固定水头并测量渗透液的流量。
实验装置和材料实验装置包括水桶、细粒土样、渗透仪、水头计和计时器等。
实验使用细粒土样，其颗粒直径小于0.075mm，按照标准规范进行取样和筛分。
实验步骤1. 准备细粒土样：将细粒土样收集后进行筛分，选择表观密度较大的细粒土样进行实验。
2. 准备土样：将细粒土样压实到规定的密度，并保持土样充分湿润。
3. 安装渗透仪：将已湿润的细粒土样装入渗透仪，并固定好。
4. 调整水头：通过调整水桶或水头计的高度，使得水头保持恒定。
（注：水头的选择根据所需的实验条件和设计要求确定）5. 测量水头和流量：开始实验后，方便测量水头和记录流量随时间的变化。
6. 实验数据处理：根据实验记录的数据，计算渗透速度、渗透系数等参数。
实验结果根据实验数据，我们得到了以下结果：时间（分钟）渗透液流量（mL）- -0 05 1010 2015 3020 3525 3830 40根据计算，我们得到了以下参数：- 渗透速度：渗透液流量随时间的变化速率。
- 渗透系数：标志土体渗透性能的参数。
结论通过实验我们得到了细粒土在不同条件下的渗透性能数据，并计算了相应的渗透速度和渗透系数。
根据实验结果可以得出以下结论：1. 随着时间的增加，渗透液流量逐渐增加，说明细粒土的渗透性能较好。
2. 渗透速度和渗透系数能够客观地反映细粒土的渗透性能，为岩土工程设计提供参考。
展望本实验的结果为进一步研究细粒土的渗透性能提供了基础。
未来的研究中可以通过改变细粒土的颗粒大小、湿润度等条件，并结合不同的实验方法，对细粒土的渗透性能进行更加详细和全面的研究。
参考文献1. [《岩土工程学》第三版](2. [《土工试验方法规程》](。
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。
初中生物渗透反应教案设计
初中生物渗透反应教案设计
年级：初中
时长：1 节课（45 分钟）
目标：
1. 理解生物渗透反应的概念；
2. 掌握渗透现象的基本知识；
3. 能够应用所学知识解决相关问题。
教学步骤：
一、导入（5 分钟）
1. 引导学生回顾细胞膜的结构和功能，引出渗透反应的概念。
2. 提出问题：你知道什么是渗透反应吗？它在生物体内有什么作用？
二、讲解（15 分钟）
1. 通过PPT或板书介绍渗透反应的定义和原理。
2. 解释溶液渗透压、渗透浓度的概念，并举例说明。
三、实验操作（15 分钟）
1. 搭建渗透实验装置，观察渗透现象。
2. 让学生进行实验操作，记录实验数据和观察现象。
四、讨论和总结（10 分钟）
1. 引导学生分析实验结果，解释观察到的现象。
2. 讨论生物体内渗透反应的重要性，及其在生物体内的应用。
五、作业布置（5 分钟）
1. 布置相关阅读任务，让学生进一步了解渗透反应的相关知识。
2. 准备小组讨论题目，让学生深入思考渗透反应在生物体内的机制。
教学反思：
通过这节课的设计和实践，学生能够在实验中亲自探索渗透反应的现象，增强他们的实践能力和动手能力。
同时，通过讨论和总结，培养学生的思辨能力和综合能力，帮助他们更好地理解渗透反应在生物体内的重要性和作用。
最后，通过在课后布置相关作业和任务，巩固学生对渗透反应的理解，并进一步拓展他们的知识面。
实验2：渗透试验
变水头试验
操作步骤 5. 待出水管有水流出后，开始测定试验数 据。记录t=t1时，上下游水位差h1；t=t2时， 上下游水位差h2。改变测压管中水位（由 进水管补充水），进行５～６次平行试验。 记录测压管内径ａ，量测渗透水温T℃；
6.按公式计算每次量测的水温T℃时的渗 透系数kTi； 7.按下式折算到20℃时的渗透系数k20；
基本知识
达西渗透定律
法国人达西，1855年提 出了达西定律 水在土中渗透的渗流量q 与渗流断面积A及水头差 △h 成正比，与断面间 距L成反比，
h qk A L
q h v k ki A L
试验原理
在试验装置中测出渗流量，不同点的水头高 度，从而计算出渗流速度和水力梯度，根据达西渗 流定律计算出渗透系数。由于土的渗透系数变化范 围很大，自大于10-1cm/s到小于10-7cm/s。实验室 内常用两种不同的试验装置进行试验：常水头试验 用来测定渗透系数k比较大的无粘性土（砂土）的 渗透系数；变水头试验用来测定渗透系数k较小的 粘土和粉土的渗透系数。
常水头试验
操作步骤 4.量测试样顶面至筒顶余高，计 算出试样高度。称量剩余土样， 计算出装入土（试样）质量，计 算试样干密度和孔隙比； 5.供水管向圆筒顶面供水，使水 面始终保持与渗透仪顶面齐平 （试验操作表明保持水位与溢水 孔面平齐较困难），同时降低调 节管高度，形成自上向下方向的 渗流。固定调节管在某一高度。 过一段时间以后，三个测压管水 位达到稳定值，表明形成稳定渗 流场；
按下式折算到20时的渗透系数k202020渗透试验几次平行试验测得的渗透系数采用表达式kti关于试验用水问题水中含气对渗透系数的影响主要由于水中气体分离形成气泡堵塞土的孔隙致使渗透系数逐渐降低因此试验中要求用无气水最好用实际作用于土中的天然水
渗透作用
例2．实验室有2瓶质量分数均是30％的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。由 于不慎丢失了瓶上粘贴的标签。请你用活细胞作材料设计一个鉴别的 方案。
问题：细胞是否会发生渗透作用呢？
（一）细胞的吸水和失水
疑问？红细胞是否也是发生渗透作用呢？
一 . 动物细胞的吸水和失水
（标出右装置划部分名称， 并找出两装置中构成上的相似性）
细胞质 2
?
1
细胞膜 人的红细胞
清水
生理 盐水
动物细胞的细胞膜是不是相当于一层半透膜？
假设：动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜
进行实验 分析结果，得出结论
1、a、b、c是三个相邻的动物细胞，已知a细胞液 浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能正 确表示水分在三者之间关系的是（ C）
a
a
b
A
c a
b
B a
c
b
c
b
c
C
D
2、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理 是（ D）
A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用
【拓展】
渗透作用：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过程。 思考：发生渗透作用的需要什么条件? 1．具有半透膜 2．半透膜两侧存在浓度差
【知识联想】
1．如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗？
不会。因为纱布是全透性的，不但水分子可以通过，蔗 糖分子也可以通过。 2．如果烧杯中的不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，液 面变化？原因？ 液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位 时间透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分 子数量，水分子的运动达到动态平衡，所以液面不会升高。
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“渗透现象”是高中生物学课程中的经典 演示实验。学生通过观察分析渗透现象认识半 透膜的作用，概括出渗透作用的概念和发生渗 透作用的两个条件，为了解植物细胞的吸水和
失水现象建立了良好的知识铺垫。
缺陷一 : 玻璃纸不是真实的生物材料，缺 乏一定的说服力，且很难买到。 缺陷二 : 长颈漏斗口直径较宽，捆扎玻璃 纸比较困难。漏斗颈口径较细，向 装置内加入蔗糖溶液也非常麻烦。
(3)装置简便 用自制木夹代替铁架台对漏斗进 行固定，轻巧简便、携带方便。 (4)现象明显 3分钟之内就有明显的液面上升 现象，能很好地激发学生的学习兴趣。
缺陷三: 用铁架台固定长颈漏斗，整个 装置繁杂笨重，演示时，携带不便。 缺陷四: 蔗糖溶液为透明液体，液面上 升时不容易观察，特别是后排的学 生观察不到。
• • • • • • •
牛奶溶液 新鲜的鸭蛋膜 盛有清水的烧杯 将漏斗颈伸入蛋膜内，用橡皮筋捆扎。
（3）往漏斗内注入牛奶溶液，将蛋膜浸入到盛 有清水的烧杯中，用自制木夹固定，同时用滴 管调节漏斗管内起始液面至标志环位置。 （4）观察渗透现象。
按改进后的渗透装置进行实验，有以下几个优点：
(1)取材方便 用鸭蛋膜代替了教材中玻璃纸， 感性直观、材料易得； (2)操作容易 将牛奶溶液直接从漏斗口注入， 操作简单，既避免浪费又节省了时间。