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一、渗透作用

细胞的物质输入和输出 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散现象,方向由低浓度溶液向高浓度溶液。

从哪来 建立在“细胞膜(质膜)”具有选择透过性(即相当于半透膜)以及“蛋白质——生命活动的主要承担者”(膜上水通道蛋白等结构基础)之上。

为什么 渗透作用的本质是溶剂分子的扩散,其驱动力是两侧溶液的水势差(或自由能差)。 1. 微观机制:水分子做无规则热运动。当半透膜两侧溶质浓度不同时,低浓度侧单位体积内的水分子数多,高浓度侧单位体积内的水分子数少。 2. 净流动方向:虽然水分子双向穿过半透膜,但从低浓度侧进入高浓度侧的水分子数量多于反向流动的数量,宏观上表现为水从低浓度向高浓度净流动。 3. 平衡状态:随着高浓度侧液面升高,静水压增大,阻碍水分子继续进入,直到渗透压与静水压平衡,净流动停止。

适合类型:逻辑推理型、喜欢探究本质的学生** **讲法:粒子数密度法** 不要只背“水往浓度高的地方流”,要讲“粒子拥挤度”。 1. 想象半透膜两侧是两条车道,膜是单向闸机。 2. 左侧车道车少(低浓度),右侧车道车多(高浓度,溶质粒子多,占据空间,导致水粒子相对少)。 3. 因为左侧水粒子多,撞开闸机进入右侧的概率大;右侧水粒子少,撞开闸机进入左侧的概率小。 4. 结果:左侧车净流入右侧。 **核心逻辑
渗透不是水“喜欢”溶质,而是水粒子在低浓度侧“人多势众”,统计概率上净流入高浓度侧。
适合类型:形象思维型、对抽象概念困难的学生** **讲法:海绵吸水类比法** 1. 把高浓度溶液想象成一块干燥的海绵(吸水能力强,因为溶质粒子像海绵孔隙一样“抓”住水)。 2. 把低浓度溶液想象成一杯清水。 3. 半透膜就像一层只透水不透盐的纱窗。 4. 水分子就像调皮的孩子,总是往“更干渴”(更缺自由水)的地方跑。 5. 强调:不是水被“吸”过去,而是水自己跑过去,因为那边“更缺自由水”。 **核心逻辑
高浓度溶液自由水比例低,对水分子的“束缚”或“需求”更强,导致水分子净流向那边。
适合类型:实验操作型、喜欢动手验证的学生** **讲法:渗透装置动态演示法** 1. 展示一个长颈漏斗,下端扎上玻璃纸(半透膜),装入蔗糖溶液,放入清水烧杯中。 2. 观察现象:漏斗内液面上升,直到停止。 3. 提问:为什么液面会上升?为什么不会无限上升? 4. 引导分析: - 上升原因:膜内水分子进入量 > 膜外水分子进入量。 - 停止原因:液柱产生的重力压强(静水压)抵消了渗透压。 5. 变式实验:如果膜外也加蔗糖,但浓度低于膜内,液面还会上升吗?(会,但幅度小)如果膜外浓度更高呢?(液面下降) **核心逻辑
通过宏观现象反推微观机制,建立“浓度差→水流动→液面变化→压力平衡”的因果链。
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练一道
基础题
将装有0.3g/mL蔗糖溶液的长颈漏斗浸入0.1g/mL蔗糖溶液中,漏斗口用半透膜封住。一段时间后,漏斗内液面将如何变化?
变式
将装有0.3g/mL蔗糖溶液的长颈漏斗浸入0.3g/mL葡萄糖溶液中,漏斗口用半透膜封住(该膜只允许水分子通过,不允许蔗糖和葡萄糖通过)。一段时间后,漏斗内液面将如何变化?
看解答过程
1. 比较浓度:漏斗内0.3g/mL > 漏斗外0.1g/mL。 2. 判断方向:水分子从低浓度(外)向高浓度(内)净流动。 3. 结论:漏斗内液面上升。
试试手自己判
检测题
将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3g/mL蔗糖溶液中,观察到质壁分离现象。若随后将其置于清水中,细胞将发生什么变化?请解释原因。
看答案和判分标准
答案:细胞将发生质壁分离复原。
判对标准:
1. 答出“质壁分离复原”或“细胞吸水”得2分。
2. 解释原因:
- 指出原生质层相当于半透膜(1分)。
- 指出细胞液浓度 > 外界清水浓度(1分)。
- 指出水分子从外界进入细胞液,导致液泡体积增大,原生质层恢复原状(1分)。
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