师:同学们好。这节课我们一起学习第五章绿色植物的一生第三节——植物生长需要水和无机盐。本节课有三个学习目标:第一,说明植物细胞吸水和失水的原理;第二,举例说明植物生长需要的主要无机盐及其作用;第三,体验一种常见植物的栽培过程。
大家可能知道植物生长需要水,但知道为什么吗?请阅读教材72页第一段,了解水对植物的主要作用。通过阅读教材和结合生活经验可知,水是植物细胞的主要成分之一,植物体90%是水,它能维持植物体一定的姿态,缺水植物就会萎蔫。水还参与植物的各种生命活动,比如光合作用就需要水作为原料。
大家看,这盆微蔫的绿萝,怎么拯救它呢?对,浇水。我们通过视频看到,给微蔫的绿萝浇水后,它又变得硬挺起来。那为什么浇水要浇在植物根部呢?大家回顾一下,陆生植物吸水的主要器官是什么?吸水的主要部位在根的哪个部位?这个部位又有哪些特点适于吸水?之前我们学过,根的根尖成熟区表面有大量根毛,大大增加了与土壤接触的表面积,同时成熟植物细胞有大液泡,液泡中有细胞液。这些特点都与根细胞吸水或失水有关,我们可以通过实验探究外界溶液浓度大小对植物吸水的影响。
大家先猜测一下,植物吸水或失水可能和什么有关?有同学猜测与外界溶液浓度不同有关。那什么是溶液?溶液的浓度又指什么呢?像蔗糖溶解在水中形成的均一、稳定的液体,我们称之为溶液。这里有三个杯子,装有相同的清水,但放入的蔗糖量不同,全部溶解后,蔗糖放得越多,浓度越高;蔗糖放得越少,浓度越低,这就是三种不同浓度的蔗糖溶液。
课前,同学们已按照老师给的实验指导单,开展了探究外界溶液浓度大小是否影响根细胞吸水和失水的实验。我们一起来看同学们的探究过程。课前同学们用不同植物做实验,发现在浓盐水中,植物的茎和叶变得微蔫;而在清水中,植物的茎和叶是硬挺的。老师也做了一组实验,一小时后,放在清水中的绿色植物还是硬挺的,放在浓盐水中的绿色植物已经微蔫了。
这是什么原因呢?从同学们提交的实验报告分析来看,大家分析得很有道理。清水中的植物能硬挺,是因为通过根细胞吸收了水分;浓盐水中的绿色植物萎蔫,是因为通过根细胞失去水分。由此我们得出结论,外界溶液浓度影响根细胞的吸水或失水。
课堂上我们接着探究外界溶液浓度大小是否影响细胞吸水和失水。实验目的是说明外界溶液浓度对根细胞吸水和失水的影响。实验材料和器具:浓盐水、清水、两个小烧杯、大小相同的萝卜条若干、镊子、直尺。步骤如下:
一、用手摸一摸两个萝卜条的软硬度。
二、用尺子量一量已切好的粗细长短相同的两个萝卜条的长度,并记录在表格中。
三、将萝卜条分别放入装有等量浓盐水和清水的烧杯中,放置5分钟。由课前实验现象,请同学们预测放在浓盐水和清水的萝卜条会发生怎样的变化。同学们猜测浓盐水中的萝卜条变短,清水中的萝卜条变长,是不是这样呢?我们接着探究。
5分钟后:
四、用镊子将萝卜条分别从浓盐水和清水中取出。
五、用手再摸一摸,感受软硬度发生了怎样的变化。
六、用尺子分别再量一量浓盐水和清水中的萝卜条长度,并记录在表格中。
我们来看一组同学的实验记录,萝卜条所处环境是浓盐水和清水。萝卜条硬度变化,浓盐水中变软,清水中变硬。实验前浓盐水中的萝卜条是4.80厘米,清水中的萝卜条也是4.80厘米。实验后,浓盐水中的萝卜条是4.70厘米,清水中的萝卜条是4.86厘米,通过计算可知,浓盐水中的萝卜条变短,清水中的萝卜条变长。
是什么原因让浓盐水中的萝卜条变短,清水中的萝卜条变长呢?同学们分析得非常好,浓盐水中的萝卜条失水软缩变短,清水中的萝卜条吸水膨胀变长。由此我们再次得到实验结论,外界溶液浓度影响根细胞的吸水和失水。通过课前和课中的探究实验,我们知道外界溶液浓度大小影响根细胞的吸水和失水,即在浓盐水中根细胞失水,清水中吸水。那植物根细胞是如何吸水和失水的呢?我们从微观角度探究植物细胞吸水、失水的原理。
请观察,蓝色圆代表水,紫色三角形代表食盐。同学们比较一下,细胞液与土壤溶液哪个浓度大?对,细胞液的浓度大于土壤溶液浓度,所以水从外界进入细胞,细胞吸水。再观察,现在哪里浓度大呢?请你们说,土壤溶液浓度大于细胞液的浓度。请你来判断细胞是吸水还是失水呢?对,细胞失水。
学习兴趣小组的同学还做了这样的实践活动,进行模拟实验。用鸡蛋的卵壳膜模拟细胞膜,细胞膜是一种半透膜,可以控制物质进出。杯中装中浓度蔗糖溶液模拟细胞液,杯中装低浓度或高浓度蔗糖溶液模拟土壤溶液,将模拟的细胞上方插入细玻璃管固定好,并在液面处做好标记。将模拟细胞放入模拟低浓度土壤溶液中,3分钟后观察液面的变化,液面上升,由此判断当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水。将模拟细胞放入模拟高浓度土壤溶液中,3分钟后观察液面变化,液面下降,由此判断,当细胞液浓度小于外界溶液浓度时,细胞失水。
下面我们小结一下,当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水;当细胞液浓度小于外界溶液浓度时,细胞失水。请用已学知识解释农民给农作物施肥过多出现烧苗现象的原因。通过学习我们知道,因为施肥过多,土壤溶液的浓度大于植物细胞液的浓度,导致植物体失水过多,就出现了植物烧苗现象。
植物生长需要水,不同的植物需水量一样吗?我们来看水稻、玉米、仙人掌这三种植物,它们生长过程中需水量一样吗?我们知道水稻生长在稻田中,需水量较大;玉米生长在旱地,需水量较少;仙人掌生长在沙漠,需水量最少。由此可知不同植物生长需要的水量是不同的。
再看,分析这个柱状图,小麦的不同生长发育时期需水量相同吗?从柱状图分析可知,小麦的不同生长时期需水量不同,其中灌浆期需水量最多。不同生长时期平均每天需水量也有所不同,其中小麦的抽穗期平均每天需水量最高,每公顷47.8立方米。由此能得到什么结论呢?对,同一植物在不同的生长发育时期需水量也有很大差异。在生产实践中,我们可以根据植物需水特点采用不同的灌溉方式,例如喷灌、滴灌。合理灌溉既能满足植物对水的需求,又能节约用水。
