植物对水分的吸收和利用

植物对水分的吸收和利用

    第五节 植物的矿质营养
    一、素质教育目标
    (一)知识教学点
    1.了解
    (1)植物需要的元素(大量元素、微量元素)。
    (2)矿质元素的概念。
    (3)矿质元素的作用。
    (4)植物对离子的选择吸收。
    (5)矿质元素的运输途径。
    (6)矿质元素的利用。
    2.理解
    (1)根吸收矿质元素的过程。
    (2)根吸收矿质元素离子与呼吸作用的关系。
    (二)能力训练点
    通过实验培养实验操作能力及对实验现象的观察能力。
    (三)德育渗透点
    1.通过根细胞的呼吸作用和它对矿质元素吸收的两个生理过程的联系以及矿质元素在植物体中存在形式和利用情况的对应关系,树立联系与统一的辩证观点。
    2.通过实验培养学生认真严谨的科学态度。
    (四)学科方法训练点
    1.通过对照实验培养科学实验、科学思维方法。
    2.理论联系实际的学习方法。
    二、教学重点、难点、疑点及解决办法
    1.重点:根对矿质元素的吸收过程。
    2.难点:土壤溶液中离子和根表皮细胞表面离子的交换吸附过程。
    3.疑点:根对矿质元素的吸收过程与根对水分的吸收是相对独立的过程。
    4.解决办法
    (1)利用投影或计算机辅助教学显示有关内容,帮助学生理解知识的前后联系,更好地学习新知识。
    (2)通过实验进一步加深对知识的理解。
    三、课时安排
    1课时。
    四、教学方法
    教师讲述,学生阅读、实验、讨论相结合。
    五、教具准备
    1.课件准备
    课时目标(文字),构成细胞的化合物(文字)、植物所需要的元素(文字)、正常状况下的大豆与缺N、缺P、缺K等状态下大豆生长状况的比较(彩图)、离子交换吸附过程(图解),对比实验的观察结果(表格)、矿质元素的利用(表格)。
    2.实验准备
    洋葱的根、小烧杯、剪刀、镊子、蒸馏水、亚甲基蓝的质量浓度为0.1mg/ml的CaCl2溶液。(学生每两人一组,每组四条洋葱根,一套上述仪器和药品。)
    六、学生活动设计
    1.观察电教媒体显示的内容,了解有关知识。
    2.动手操作实验,并与教师操作对照,规范各操作要领。
    3.阅读教材,理解有关知识。
    4.完成课堂练习,讨论教师提出问题,并解决问题。
    七、教学步骤
    (一)明确目标
    投影:显示本课时目标。
    (二)重点、难点的学习与目标完成过程
    1.了解植物生活需要的元素
    绿色植物的矿质代谢包括矿质元素的吸收、运输和利用过程。什么是矿质元素呢?首先看看植物的组成和生活需要哪些元素。
    投影:构成细胞的化合物(复习)
    提  问:这些化合物都是由什么组成的?
    学生回答:都是由化学元素组成的。
    提    问:植物的生活需要哪些元素呢?
    学生讨论:C.H、O、N、P……
    植物体内含有60多种元素,其中生活必需的元素有16种。
    投影:植物需要的元素:
    C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg;
    Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。
    根据这些元素在植物体内含量的多少,我们将其分为两大类:前九种含量较多称为大量元素,后七种称为微量元素。
    投影:C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg——大量元素
    Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl——微量元素
    2.了解矿质元素的概念
    矿质元素一般指除了C、H、O以外,主要由根系从土壤中吸收的元素。
    注意强调C、H、O不是矿质元素,可结合分析组成细胞的各种化合物的化学元素中哪些是矿质元素,哪些不是矿质元素来强化这一点。
    3.了解矿质元素的作用
    投影:放大显示课本彩图五:正常的大豆与缺氮、缺磷、缺钾的大豆。
    学生观察:与正常的大豆相比,缺氮的大豆植株矮小瘦弱,叶片颜色发黄;缺磷的大豆植珠特别矮小,叶色暗绿;缺钾的大豆茎杆软弱,老叶出现黄斑,然后逐渐焦枯。
    可见,矿质元素对植物的生活是非常重要的,一旦缺乏某一种矿质元素,植物体就会表现出相应的病症。矿质元素有哪些作用呢?主要体现在两个方面:有些是组成植物体内的成分,有些则具有调节植物生命活动的功能。
    4.理解根吸收矿质元素的过程
    问:植物的根是如何吸收矿质元素的呢?是不是溶解在水中随水一起被吸收的呢?
    (学生思考、讨论)
    教师指出:各种矿质元素都是以离子状态被吸收的,这些离子有的存在于土壤溶液中,有的吸附在土壤颗粒上,但都能被根吸收。
    教师分析:水与离子通过细胞膜的方式不同,根吸水时是不能把矿质元素的离子带进去的。这些离子先从土壤溶液中到达根细胞表面,再进入细胞内。让学生思考:如何到达根细胞表面?
    通过板画、投影或CAI课件,分析:根细胞吸收土壤溶液中各种矿质元素的离子的过程,与根细胞的呼吸作用有密切的关系。根细胞呼吸作用产生CO2,CO2溶于水中生成H2CO3,它可以离解成H+和HCO3-。它们吸附在根细胞的细胞表面。土壤溶液中的矿质元素的离子如KNO3离解出的K+和NO3-可以分别与根细胞表面的H+和HCO3-发生交换,结果H+和HCO3-进入到土壤溶液中,而土壤溶液中的K+和NO3-就被吸附到根表皮细胞的细胞膜的表面上来。
    师生共同归纳交换吸附的概念:根细胞所吸附的H+和HCO3-与土壤溶液中的阳离子和阴离子发生交换的过程,叫交换吸附。
    注意强调H+与阳离子交换,HCO3-与阴离子交换。
    教师问:实际情况是否是这样呢?
    学生与教师对照同步完成实验:(每两个学生一组)教师在投影仪投影平台上操作,将课前准备好的4条洋葱的根从浸在蒸馏水中的表面皿中取出放在另一个玻璃皿中,滴几滴浓度为0.1mg/mL的亚甲基蓝的溶液,将根浸泡在其中。2分钟左右后,问学生观察到什么现象?学生发现根染成了蓝色。问:根为什么会染成蓝色?有学生会以为是沾上了亚甲基蓝溶液,因此可用蒸馏水洗掉根上的浮色并浸泡在蒸馏水中后再分析原因。
    原来亚甲基蓝在水中会离解成蓝色的亚甲基蓝的阳离子和无色的氯离子,根细胞膜表面的H+就会与蓝色的亚甲基蓝的阳离子发生交换吸附,根就被染成蓝色。引导学生得出结论:根被染色是交换吸附的结果。
    教师再在投影仪平台上演示,学生对照操作完成:将两条染成蓝色的根浸到盛有蒸馏水的小烧杯中,另两条浸泡到盛有等量CaCl2溶液的小烧杯中。
    学生一边观察一边完成教材P287表格。可以发现,浸泡在CaCl2溶液中的根的颜色逐渐褪去,而浸泡在蒸馏水中的根的颜色不发生变化。教师引导学生共同分析原因。CaCl2在水中离解成Ca2+和Cl-,Ca2+会与吸附在根细胞表面的亚甲基蓝的阳离子发生交换吸附。因此,CaCl2溶液中的根的颜色逐渐褪去,而溶液逐渐变成蓝色。在蒸馏水中,由于不发生离子的交换吸附,根和溶液的颜色均不变。引导学生分析归纳:说明根的颜色褪去也是交换吸附的结果。
    通过交换吸附,矿质元素的离子到达了根表皮细胞的细胞膜表面,但进入细胞内还有一个主动运输的过程。它需要消耗根细胞通过呼吸作用释放出的能量,也需要载体的协助。

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