高三生物教案:《植物的矿质营养学案2》教学设计.docx
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1、高三生物教案:植物的矿质营养学案2教学设计高三生物教案:植物的水分代谢与矿质养分教学设计 植物的水分代谢与矿质养分 【本章学问框架】 【疑难精讲】 1理解吸胀吸水和渗透吸水 吸胀吸水是指细胞在形成液泡之前的主要吸水方式,其原理是吸胀作用。当大分子的淀粉粒和蛋白质等处于凝胶状态时,这些大分子之间有大大小小的缝隙。水分子会快速地以扩散作用或毛细管作用等形式进入凝胶内部,具有极性的水分子与亲水凝胶结合起来,使其膨胀,这种现象叫吸胀作用。原生质凝胶吸胀作用的大小与该物质的亲水性大小有关,蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减。因此大豆种子(含蛋白质多)比玉米种子(含蛋白质相对少)的吸胀作用要大。干燥的种
2、子吸胀作用的力气相当大,人们用大豆等种子填入岩石裂缝中,灌水以后,大豆的吸胀力可使岩石崩裂;将大豆从枕骨大孔装入颅腔内,加水后利用大豆的吸胀作用可将头骨分开。 植物细胞形成液泡以后主要靠渗透作用吸水,这是因为成熟的植物细胞是一个渗透系统:细胞膜和液泡膜(原生质层)是选择透过性膜;细胞液和外界的土壤溶液有浓度差,细胞液就通过细胞膜和液泡膜与土壤溶液构成渗透系统,因而成熟的植物细胞主要靠渗透吸水。这二种吸水方式及其改变是考点之一,如小麦根尖四部分结构:根冠(具液泡)、分生区(液泡尚未形成),伸长区(液泡由小变大,由多变少),成熟区(具液泡,具根毛汲取面积大),其主要吸水方式依次为:渗透吸水、吸胀吸
3、水、以吸胀为主以渗透为主、渗透吸水。 2正确理解扩散与渗透的区分 物质从高浓度到低浓度的运动叫扩散。如气体从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,溶质分子在溶剂中的运动(如蔗糖放入清水后的运动)等。例如:下图甲、乙两个容器内都盛有清水,若把蔗糖(溶质分子)从甲图的A侧放入,过一段时间后,整个溶液成为肯定浓度的蔗糖水溶液,这就是蔗糖在水中的扩散作用。乙装置中,在C处加一半透膜,再从A处放入蔗糖,则由于半透膜不允许蔗糖分子通过,使A、C侧溶液的浓度高,C、B侧溶液的浓度低,产生渗透压,由于水分子可以自由通过半透膜,水分子从C、B侧向A、C侧扩散得多,故一段时间后,A、C侧的液面上升(丙图),C、B侧的液
4、面下降。水及其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫渗透。由此我们可以看出,渗透与扩散的不同在于渗透必需有半透膜。据此,动物细胞的细胞膜亦是选择透过性膜,也可以发生渗透作用。 3矿质元素与代谢过程 矿质元素也称为灰分元素,把植物体烘干充分燃烧,植物体中的碳、氢、氧、氮等元素以CO2、H2O、分子态氮和氮的氧化物等形式跑掉了,剩下的就是矿质元素。矿质元素以氧化物形式存于灰分中,因氮元素也是植物从土壤中以无机盐形式汲取来的,所以矿质元素是指除C、H、O以外的,由根汲取来的元素。矿质元素是否是植物的必需元素,须要做缺某种元素的栽培试验来证明。 矿质元素的汲取和利用也是重要考点,矿质元素汲取原理是主动运输,因此
5、该过程与根细胞的呼吸作用亲密相关:根呼吸作用为矿质元素的汲取供应了ATP,因此,土壤板结等缺氧环境造成植物汲取矿质元素的实力下降,影响植物生长发育。 进入植物体内的矿质元素离子,因在细胞内的存在形式不同(离子状态、不稳定化合物状态、稳定化合物状态),记住N、P、K、Mg四种可重复利用的元素,重复利用的矿质元素离子在植物生长过程中可以由苍老组织向幼嫩组织转移,不重复利用的矿质元素不能转移。因此要分清植物缺乏什么元素时,苍老和幼嫩两种组织谁先受到损害的问题。 4根汲取矿质元素离子与汲取水分的关系 这是两个显著不同又亲密联系的生理过程。首先,二者存在明显的差别,一是汲取方式不同:根细胞以渗透和扩散方
6、式汲取水分,而汲取矿质元素离子则通过主动运输的方式;二是汲取动力不同:汲取水分的动力是蒸腾拉力和根细胞与环境之间的溶液浓度差构成的渗透压,汲取矿质元素离子的动力主要是根细胞呼吸作用产生的ATP、载体消耗能量做功。三是汲取数量与外界浓度的关系不同:能否从外界吸水是由细胞液与外界溶液的相对浓度确定的,当细胞液浓度高于外界溶液的浓度时细胞就吸水,反之则失水;而汲取矿质元素离子的多少,是由细胞膜上载体的种类和数量确定的,某种载体多,汲取它所运载的矿质元素离子就多,否则就少。其次,两个汲取过程紧密联系,不行分割。一是汲取器官是相同的,即汲取的主要器官都是根,而且最活跃的部位均是成熟区的细胞(表皮细胞)。
7、二是矿质元素离子一般先溶于水呈离子状态,以离子状态被汲取;而且矿质元素离子进入植物体后也是随着水分被运输到植物体的各个器官、组织。三是矿质元素离子被细胞汲取后,又会影响到细胞内外溶液的浓度,从而影响根细胞的吸水量。因此,根汲取矿质元素离子与汲取水分是两个相对独立的生理过程。 5关于有机物和无机物的运输 植物体从土壤中汲取的水分和矿质元素是通过导管向上运输到植物的各个部分,其中运输的主要动力是植物的蒸腾作用。植物体光合作用制造的有机物主要通过筛管向下运输到植物的相对部位。 【学法指导】 本部分可支配23课时完成。 本部分学问主要分析植物吸水与失水的原理和矿质元素的汲取过程,老师可以通过提纲,联系
8、化学学问和学生一起探讨、分析并弄清晰渗透与扩散的区分,分析成熟植物细胞的结构特点,明确植物细胞是一个渗透系统,根细胞汲取矿质元素离子的过程、矿质元素离子的汲取与呼吸作用的关系等有关问题,大约须要一课时的时间。 第2课时可支配学生试验,以教材中的试验为基础,进行试验设计,如设计一个试验验证某种植物细胞液的浓度(为了缩短试验时间,可将标本分别放入不同浓度的溶液中,一段时间后进行镜检),或试验分析。试验分析和试验设计题目可由老师自己编写或事先向学生征集,提高学生参加教学过程的主动性,从学生中选取具有肯定代表性的试验设计,同学生一起进行试验分析。 第3课时可处理有关习题,进行反馈矫正。 单纯的考查水分
9、代谢和矿质代谢的试题较少,往往是和植物的其他生理活动结合来考查,如:和光合作用联系,和呼吸作用联系,和生产中的现实问题联系(如无土栽培中对水分、矿质元素的须要及与呼吸和光合作用的联系分析)。因此,在复习该学问时要留意和相关学问的联系。 【典型例题精讲】 例1(2022年上海春季高考题)家庭养花,一次施肥过浓,引起花卉萎蔫,可实行的措施是 加强光照 改善空气流通 适当浇灌清水 更换盆中泥土 A B C D 【解析】一次施肥过多,使根细胞四周的土壤溶液浓度高于植物细胞液的浓度,使细胞失水造成萎蔫,此时应设法降低土壤溶液的浓度,使细胞液浓度小于外界溶液的浓度,植物才能吸水,在题目给出的措施中,只有D
10、组合可以达到此目的。【答案】D 例2(2000年广东高考题)将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统,主要缘由是 A液泡膜内外溶液的浓度差 B细胞内原生质层可看作一层选择透过性膜 C细胞壁是全透性的 D水分可以自由出入细胞 【解析】要构成一个渗透系统。必需具备两个条件:一是具有半透膜,二是半透膜的两侧要有溶液的浓度差。一个成熟的植物细胞的原生质层可以看作是一层半透膜,细胞液和外界溶液可以看作是原生质层(半透膜)两侧的溶液浓度,二者存在浓度差时,就会发生渗透作用。题中的C、D两项明显是不符合题意。依据结构确定功能的特点,构成一个渗透系统的主要缘由应是B项。A项的说法本身也不合理,精确的说法应
11、是“原生质层内外溶液有浓度差”。 【答案】B 例3(2022年上海高考题)人红细胞的渗透压与x浓度的食盐水相当。而浸在y浓度食盐水中的红细胞裂开;浸在z浓度食盐水中的红细胞收缩。则这三种食盐水的浓度大小依次为 Axyz Byxz Czyx Dzxy 【解析】此题主要考查细胞吸水和失水的条件。溶液的渗透压越大,其溶液的浓度越大。红细胞在y浓度的食盐水中裂开,证明红细胞吸水,说明红细胞内液的浓度大于y食盐水的浓度,因此x食盐水的浓度大于y食盐水的浓度;相反,红细胞在z食盐水中皱缩,证明红细胞失水,说明红细胞内液的浓度小于z食盐水的浓度,因此x食盐水的浓度小于z食盐水的浓度。【答案】D 例4夏季,高
12、大的乔木从土壤中汲取水分并运输到整个植物体的主要动力来自 A细胞内大分子亲水物质 B呼吸作用生成的ATP C细胞液的渗透压 D植物的蒸腾作用 【解析】此题考查植物蒸腾作用的重要意义。植物体内的水分,主要以水蒸气的形式通过叶片的气孔散失到大气中,这就是蒸腾作用。根汲取的水分有95%99%左右都由于蒸腾作用而散失掉了,只有1%5%左右保留在植物体内,参加光合作用和其他的代谢过程。植物通过蒸腾作用散失大量的水分并不是一种奢侈,而对于植物体正常生命活动的维持有着多方面的重要意义,其中最突出的一个方面是:植物通过蒸腾作用散失水分,是植物汲取水分和促使水分在体内运输的主要动力。高大的树木,假如没有蒸腾作用
13、通过散失水分所产生的拉力,水分就不能达到树冠。 【答案】D 例5为确定某种元素是否为植物所必需,用缺少该元素的“完全养分液”进行培育,应当 A以土壤为基质盆栽,加上述养分液 B大田种植,浇上述养分液 C以沙土为基质,加上述养分液 D只用上述养分液,不用基质 【解析】本题考查学生在驾驭矿质养分基本学问的基础上的分析问题的实力。教材中没有干脆提到确定某种元素是否为植物所必需的方法,但教材中指出,植物体内一旦缺乏某一种必需的矿质元素,植物体就会表现出相应的病症。所以,要确定某种元素是否为植物所必需,就应当在培育液中去掉该种元素,视察植物是否有病症的出现。为了试验的精确性,必需保证明验中运用的培育液、
14、容器和基质中都不会有该元素存在。A选项以土壤为基质,而土壤中含有各种元素,因此不能采纳;B选项事实上与A选项是一样的,大田种植就是以土壤为基质;C选项以沙土为基质,沙土是一种含沙较多的土壤,也是不能采纳的。正确的应当是D选项,只用上述养分液培育,不用任何基质,以确保试验的精确性。【答案】D 例6有些地区用燃烧的方法处理农田中的大量秸秆。请填空回答: (1)秸秆在燃烧时放出的热能最终来源于_。秸秆中的能量是作物通过_过程贮存起来的。 (2)秸秆燃烧后只留下少量的灰分。这些灰分是作物在生长过程中从_中汲取的_。 (3)除了灰分以外,构成秸秆的其他物质,在燃烧过程中以_等气体形式散失到_中。 【解析
15、】考查学生对绿色植物光合作用和矿质代谢等基础学问的理解和应用。绿色植物体内含有的有机物主要是植物体通过光合作用合成的糖类,还有由糖类进一步转化而来的脂类和蛋白质。作物秸秆燃烧时放出的热能就是糖类等有机物贮存的能量,这些能量是植物通过光合作用过程,将光能转变成化学能后贮存其中的,所以说,秸秆燃烧时放出的热能最终来源于太阳光能,是作物通过光合作用过程贮存起来的。 作物秸秆燃烧时,秸秆内主要由C、H、O、N等元素构成的各种有机物经过燃烧,产生出大量的二氧化碳、水蒸气、分子态氮和氮的氧化物等气体,这些气体散失到大气中。余下的一些不能挥发的残渣,叫做灰分。灰分的主要成分是各种矿质元素的氧化物,所以矿质元
16、素也叫做灰分元素。这些灰分元素是作物在生长过程中主要由根系从土壤中汲取而来的。此题还涉及到肯定的化学学问。 【答案】(1)太阳能 光合作用(2)土壤 矿质元素(3)二氧化碳、水蒸气、氮氧化物、分子态氮大气 例7(2022年全国春季高考题)取簇新的马铃薯块茎,去皮后切取两个相同大小的立方块,一块放在浓盐水中,另一块放在清水中(如下图所示)。请推断一段时间后它们的改变,并说明其缘由。 (1)图(a)中马铃薯块_(收缩,不变,膨胀)。 说明缘由:_。 (2)图(b)中马铃薯块_(收缩,不变,膨胀)。 说明缘由:_。 【解析】此题考查植物细胞吸水和失水的缘由。簇新的马铃薯块茎细胞内具有液泡,将它放到清
17、水或浓盐水中时,就会发生渗透作用。a中的马铃薯块处在浓盐水中,由于细胞液的浓度小于浓盐水的浓度,细胞失水而皱缩;相反,b中的马铃薯块处在清水中,由于细胞液具有肯定的浓度,细胞吸水而膨胀。 【答案】(1)收缩 盐水的浓度大于马铃薯细胞液的浓度,由于渗透作用使细胞内水格外渗 (2)膨胀 马铃薯细胞液有肯定浓度,由于渗透作用水分进入细胞 【达标训练】 一、选择题 1(2022年粤豫桂高考题)植物汲取矿质元素受内外因素的影响,下列叙述错误的是 A呼吸抑制剂可降低植物对矿质元素的汲取 B在肯定范围内,植物对矿质元素的汲取随温度的增加而增加 C根汲取水分和汲取矿质元素是没有关联的 D光合作用受阻肯定时期后
18、,有机物缺乏,影响根汲取矿质元素 【解析】此题考查影响植物汲取矿质元素的因素以及与水分汲取的关系。矿质元素的汲取是一个主动运输的过程,须要细胞呼吸作用供应能量。凡是影响到植物的呼吸作用的因素,都会影响到植物对矿质元素的汲取。呼吸抑制剂抑制了植物的呼吸作用,必定会降低植物对矿质元素的汲取;肯定范围内的温度提高,加强了植物的呼吸作用,有利于植物对矿质元素的汲取;光合作用受阻肯定时期后,有机物缺乏,降低了植物的呼吸作用过程;根主要汲取溶于土壤溶液中的矿质元素,尽管二者汲取的原理不同,矿质元素的运输是靠水分的运输而运输的,二者的汲取有肯定的联系。【答案】C 2为了提高移栽幼苗的成活率经常采纳根部带土和
19、去掉部分叶片的措施,目的是 A爱护根毛,削减蒸腾作用 B防止根部养分损失,增加呼吸 C促进根的发育,降低光合作用 D爱护幼根,提高植物体温度 【解析】植物体的蒸腾作用散失掉95%99%的水分。在农业生产上,移栽幼苗时,常实行的措施就是带土(爱护根毛,有利于水分的汲取)、剪去几片叶子或移栽后遮荫处理(降低蒸腾作用)。 【答案】A 3(2022年新课程理综高考题)植物叶片从幼到老的整个生命活动过程中 A有机物输出也输入,矿质元素只输入 B有机物只输出,矿质元素只输入 C有机物只输出,矿质元素输入也输出 D有机物与矿质元素都既输入,又输出 【解析】通过阅读题干分析本题问的是植物体“叶片”从幼到老的整
20、个生命活动过程中有机物与矿质元素的改变状况,而不是问整个“植物体”。植物的叶是由叶芽发育而来,首先叶芽须要经过细胞分裂、分化渐渐发育成熟。在这个过程中叶芽细胞首先要得到有机物才能保证细胞分裂、分化所须要的能源;等到叶芽渐渐发育成熟,叶肉细胞形成后,叶肉细胞通过光合作用制造有机物,不仅满意叶片细胞的须要,而且还可以将制造的有机物储存到根、茎或花、果中。矿质元素在叶片的发育过程中首先要输入,在苍老的过程中,K、P等元素要移动到幼嫩的器官;而Ca、Fe等元素往往不移动。 【答案】D 4下列细胞中依靠渗透吸水的是 A根生长点细胞 B茎形成层细胞 C失水的叶肉细胞 D干燥种子的细胞 【解析】成熟的植物细
21、胞靠渗透吸水,干种子、形成层、分生区细胞没有液泡,只靠吸胀吸水。 【答案】C 5将洋葱鳞片叶放在0.45mol蔗糖溶液中,细胞发生质壁分别;放在0.35mol的蔗糖溶液中,细胞有胀大趋势;放在0.4mol蔗糖溶液中,细胞好像不发生什么改变,这表明 A洋葱表皮细胞已经死亡 B细胞膜不允许水分子自由通过 C蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D细胞液浓度为0.4 mol左右 【解析】成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水,整个细胞有胀大的趋势;反之,细胞失水,出现质壁分别现象;当细胞液浓度等于外界溶液浓度时,细胞既不吸水也不失水(事实上,此时细
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