滲透作用的演示實驗,是讓學(xué)生通過分析滲透現(xiàn)象進而認(rèn)識半透膜的作用,概括出滲透作用的概念和發(fā)生滲透作用的兩個條件。為后面講述動物細(xì)胞的細(xì)胞膜和植物細(xì)胞的原生質(zhì)層都相當(dāng)于一層半透膜打基礎(chǔ)。所以從人教版的高中必修生物第一冊到新課標(biāo)高中生物1——《分子與細(xì)胞》一直沿用。教材所用的實驗裝置如圖,在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上玻璃紙,往漏斗口注入蔗糖溶液,將漏斗浸入盛有清水的燒杯中,使漏斗管內(nèi)外的液面高度相等,然后觀察漏斗管液面的變化。
各地教師在具體操作本實驗過程中遇到很多困難,也進行了不少改進。我們通過網(wǎng)絡(luò)搜集了發(fā)表在不同雜志中的文章,并進行了不全面的統(tǒng)計。
時間、雜志
標(biāo)題
主要改進
03年生物學(xué)教學(xué)第9期
血壓計式滲透演示儀的制作
把長頸漏斗的長頸部拉細(xì)成1mm
04年生物學(xué)教學(xué)第2期
滲透作用演示實驗的改進
破損的膠頭滴管替代長頸漏斗;魚鰾替代玻璃紙。
04年生物學(xué)教學(xué)第5期
滲透作用演示實驗的改進
長頸漏斗倒轉(zhuǎn)系上雞蛋膜;雞蛋膜替代玻璃紙。
06年生物學(xué)教學(xué)第8期
七種半透膜材料“滲透現(xiàn)象”的實驗研究
卵殼膜>膀朧膜>植物葉片>魚縹膜;玻璃紙>纖維濾紙>蠟紙。
01年生物學(xué)通報第12期
滲透作用演示實驗的改進
變演示實驗為探索性實驗
06年生物學(xué)通報第9期
對“滲透現(xiàn)象”演示實驗的改進
長頸漏斗倒轉(zhuǎn)系上雞蛋膜;雞蛋膜替代玻璃紙。
07年生物學(xué)通報第1期
“滲透作用”實驗的改進
長頸漏斗改用一次性注射器和輸液用的針頭細(xì)管制成;雞蛋膜替代玻璃紙。
通過分析我們不難看出上述改進主要分為以下幾類:1、裝置改進;2、半透膜的材料改進;3、變演示實驗為探究性實驗;而且他們普遍認(rèn)為按課本上的滲透裝置進行實驗,液面上升速度非常慢,且在實驗材料的制備上也有諸多不便;筆者通過反復(fù)地進行實驗,對本實驗從實驗裝置和半透膜材料兩個方面進行了實驗改進。
一、實驗裝置分析及改進
1、教材裝置的缺陷分析
缺陷一 教材裝置的長頸漏斗長頸內(nèi)徑一般為5mm,注入蔗糖溶液較麻煩,長頸漏斗的容積為50—100mL,動作嫻熟的老師可以用燒杯直接緩慢的向長頸漏斗倒入蔗糖溶液(易溢出),一般老師只能用滴管一管一管的注入,大概需40—80滴管。
缺陷二 用細(xì)線或橡皮筋固定半透膜后,氣密性不好,有的老師先涂凡士林再固定,解決氣密性問題。
缺陷三 教材裝置中最大的缺陷是半透膜有一定彈性,且隨半透膜面積增大其彈性表現(xiàn)得越發(fā)明顯。在注入蔗糖溶液后,因膜有彈性而下墜,浸入盛有清水的燒杯中后又受水浮力的影響,一是很難控制漏斗管內(nèi)外的液面平衡,二是當(dāng)燒杯中的清水通過滲透作用進入漏斗,由于膜的彈性致使漏斗管液面很難出現(xiàn)上升現(xiàn)象,即使實驗前將膜繃緊也還是受其彈性的影響,上升現(xiàn)象不明顯且所用實驗時間較長。
通過反復(fù)實驗,選用鴨子或雞的嗉囊做半透膜,把兩個基本一樣的處理好的嗉囊固定在漏斗口徑分別為4cm和5cm的兩個長頸漏斗上作對比實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn),開始的30 min內(nèi),液面都基本不上升,30 min后開始緩慢上升,2個小時后可上升6cm高度。這說明開始一段時間發(fā)生滲透使里面的液體增加而導(dǎo)致半透膜下墜,液面基本不上升,造成不發(fā)生滲透作用的假象。
2、實驗裝置的改進 (如圖所示)
1.用空橡膠泥盒替代長頸漏斗。實驗室中常見的長頸漏斗的漏斗口徑為4cm 5cm,而空橡膠泥盒的直徑有7.5cm,可進一步增大半透膜的面積。
2.空橡膠泥盒蓋氣密性好。將半透膜覆蓋在盒口后,蓋上蓋子就不會漏氣,操作簡單方便。
3.空橡膠泥盒蓋上打許多密集的小孔,保證清水與半透膜接觸,蓋子很好的解決內(nèi)部裝入蔗糖溶液后半透膜下墜的現(xiàn)象。
4.空橡膠泥盒的底部打兩孔,中央的孔用膠塞固定一個小型的長頸漏斗,便于快速的注入蔗糖溶液,同時旁邊的孔設(shè)置排氣管,讓內(nèi)部的空氣及時排除,排氣口上設(shè)置密封蓋。
二、半透膜材料對比及改進
1、各種半透膜材料的對比
教材所用的玻璃紙實在難求,筆者所在地也是一個地級市,但跑了所有化工店都沒有買到,聯(lián)系了幾家專門供應(yīng)打印紙商家也沒有,只是在網(wǎng)上能搜索到。各種資料也反映玻璃紙在市場上難以購買,有關(guān)滲透作用的實驗改進選用了多種半透膜材料,歸納起來可大致可分為動物材料、植物材料和化工材料三種,動物材料有嗉囊、腸衣、魚膘、雞蛋的卵殼膜、動物的膀朧等,植物材料有闊葉植物的葉片、洋蔥表皮等,化工材料像火棉膠、玻璃紙等。
半透膜材料
季節(jié)
限制
地域
限制
成本
材料特點
膜的制備
化工
玻璃紙
無
很難買到
低
膜面積足夠大
直接使用
動物材料
動物嗉囊
腸衣、魚膘
無
無
有時較高
膜面積大、彈性大
需撕取、刮、清洗
雞(鴨鵝)
蛋膜
無
無
低
膜面積小,且容易破裂
酸液浸泡較長時間
植物材料
洋蔥內(nèi)表皮
農(nóng)村有限制,但城市超市四季有賣
低
膜面積小、易破裂
需小心撕取
闊葉植物葉片
有
有
低
膜面積較大,但韌性較差易破裂
水煮
2、半透膜的改進材料──海帶
優(yōu)點:
1、不受地域和季節(jié)的限制,一年四季在任何偏遠(yuǎn)的農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)商店都能買到,且價格低廉;
2、海帶取材方便,不需任何處理就可直接使用,且其膜面積大,寬葉海帶的寬度一般在26cm左右,長度更長,可制作直徑20多 cm的半透膜;
3、海帶具有較強的韌性,不容易破裂,可反復(fù)使用多次。
使用方法:選擇海帶的尾部,較薄,無破損部分直接使用。用完晾干留待下次使用,下次使用時先用清水浸泡1 min,待海帶變?nèi)彳浨冶容^薄即可。
三、新裝置、新半透膜的實驗步驟及結(jié)果
(一)實驗步驟
1、選取海帶的尾部,較薄,無破損部分進行固定。
2、放入水中浸泡使得海帶吸水膨脹并檢查氣密性。
3、灌注蔗糖(紅糖)溶液,灌注完畢后密封排氣口。
4、觀察實驗現(xiàn)象。
5、打開排氣口的密封蓋,倒置裝置回收蔗糖溶液。
(二)實驗現(xiàn)象及結(jié)果分析
結(jié)果分析:從圖1的2:21到圖6的6:54總歷時4分33秒,液面上升高度約為1.3 cm,學(xué)生在5 min以內(nèi)就可以觀察到明顯的實驗現(xiàn)象,適合課堂上向?qū)W生當(dāng)堂演示。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/174534.html
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