模拟探究细胞表面积与细胞体积的关系

模拟探究细胞表面积与细胞体积的关系一、学习任务分析《模拟探究细胞表面积与细胞体积的关系》是浙科版必修1第二章第一节中的活动内容，在实验的操作上看，本活动相对容易。本活动能使学生认识细胞体积的大小和物质扩散的关系，为细胞学说这课的学习增加实际操作上的理解。本活动将科学知识同实际操作相结合，使学生的具象思维能力和抽象思维能力共同得到培养。二、学习者分析本活动的授课对象是高二年级的学生。从知识起点上来看，学生通过上节课的学习已经知道了关于细胞的相关知识，他们自然会对“模拟探究细胞表面积与细胞体积的关系”的方法、过程以及原理产生兴趣，这正是促成学生进行本节活动的兴奋点。而从认知思维起点上看，高二学生的思维方式已经开始从具象思维转向抽象思维，具备了一定的理论分析能力和逻辑思维能力。所以本活动在实际操作的基础上加入理论分析和推理，引导学生积极思考，锻炼他们获取信息、从现象发掘本质、建构知识体系的能力。三、教学重难点1、教学重点：氢氧化钠在琼脂块中的扩散速度跟细胞体积大小与物质扩散的关系的类比。2、教学难点：细胞表面积与体积的关系与物质扩散的关系。四、教学目标1、知识与技能目标：(1)认识细胞体积的大小与物质扩散的关系；(2)明白细胞不能无限长大的原因。2、过程与方法目标：(1)学会收集和分析实验数据；(2)学会建立模型的方法。3、情感态度和价值观目标：体会建立模型是解决问题的科学方法之一。五、教学过程1、实验原理分析用琼脂块模拟细胞。琼脂块越小，其表面积越大，则其与外界效换物质的表面积越大，经交换进来的物质在琼脂块中扩散的速度越快。琼脂块中含有酚酞，与氢氧化钠相遇，呈紫红色，可显示物质（氢氧化钠）在琼脂块中的扩散速度。2、实验材料用具(1)材料：3cm×3cm×6cm的含酚酞的琼脂块。(2)用具：250mL的烧杯，纸巾，塑料刀，直尺，塑料勺。(3)试剂：0.1%的NaOH溶液。3、实验步骤(1)计算下表中正方形表面积与体积之比。边长（cm）表面积（cm2）体积（cm3）比值（表面积/体积）(2)用塑料刀将含酚酞的琼脂块切成3块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体。(3)将3块琼脂块放在烧杯内，加入0.1%的氢氧化钠溶液，将琼脂块淹没，浸泡10min。用塑料勺不时翻动琼脂块。(4)10min后，用塑料勺将琼脂块从氢氧化钠溶液中取出，放在纸巾上，用纸巾吸干琼脂块表面的NaOH溶液。(5)待琼脂块表面没有液体后，用塑料刀把琼脂块切成两半。仔细观察琼脂块切面的颜色变化，变成红色的部分代表氢氧化钠扩散的深度，用直尺测量每一块上氢氧化钠扩散的深度，并将测量结果记录在下表中。4、实验注意事项(1)为避免干扰实验结果，不要用勺子将琼脂块切开或挖动其表面。(2)氢氧化钠有腐蚀性，应避免氢氧化钠与皮肤和眼睛等接触。如泼洒出来，应立即用水冲洗泼洒处。(3)为避免干扰实验结果，每两次操作之间必须把刀擦干。5、实验相关知识(1)表面积与体积之比和琼脂块大小之间的关系，并找出规律。结论：琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小；氢氧化钠扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而减小。(2)当氢氧化钠与含酚酞的琼脂块相遇时，其中的酚酞变成紫红色，这是常用的检测氢氧化钠的方法，从琼脂块的颜色变化就知道氢氧化钠扩散到多远；在相同时间内，氢氧化钠在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明氢氧化钠在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。(3)根据球体的体积公式V=4/3πr3，表面积公式S=4πr2，计算结果如下表。六、形成性评价通过实验说明为什么大的生物体由许多细胞构成，而不是由一个或几个大的细胞构成。答：因为细胞越大，物质运输的效率越低。细胞越大，需要与外界环境交流的物质越多；但是细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了，所以物质运输的效率越低。所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由一个或几个大的细胞构成。3210.01边长（cm）琼脂块体积（cm3）变色的琼脂层厚度（mm）未变色的琼脂层厚度（mm）123细胞直径（μm）表面积（μm2）体积（μm3）比值（表面积/体积）20125641870.30302826141300.20