滲透作用演示裝置的改進

摘要 針對滲透作用演示實驗的不足，提出了一種改進裝置，既節(jié)省了演示時間，又使實驗效果直觀明顯。

關(guān)鍵詞 滲透作用 實驗裝置 實驗改進

中圖分類號G633.91

文獻標識碼B

普通高中課程標準實驗教科書生物必修1《分子與細胞》第四章“細胞的物質(zhì)輸入和輸出”第一節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗杏幸粋€滲透作用與水分流動的演示實驗裝置(圖1)，滲透作用是本節(jié)教學內(nèi)容的一個難點，做好滲透作用演示實驗是突破難點的重要教學手段。經(jīng)筆者多年教學，發(fā)現(xiàn)按照教材中滲透作用示意圖來做這個實驗，存在一些不足。

(1)用玻璃紙或膀胱膜作為半透膜，取材處理不太容易；

(2)長頸漏斗口的直徑較大，半透膜受到蔗糖溶液的壓力而下沉，影響液面高度的正常變化，效果不顯著；

(3)半透膜的固定和蔗糖溶液的加注也存在一定的麻煩；

(4)實驗裝置比較大而沉重且長頸漏斗無固定架，不便于巡回演示。

為使此裝置既能在短時間內(nèi)液面上升效果明顯，又能在課堂上邊授課邊演示，達到良好的教學效果。對此裝置在簡單易做的基礎(chǔ)上進行了改進，改進后的裝置(圖2)具有以下幾個優(yōu)點：

(1)取材容易：用雞蛋膜代替玻璃紙或膀胱膜，作為實驗中的半透膜。

(2)裝置簡潔，操作簡單，效果顯著：用橡皮管把玻璃管與長頸漏斗頸端相連，并固定在支架上來代替長頸漏斗等。由于玻璃管小，便于半透膜好固定，并連接了一個長頸漏斗頸端，便于蔗糖溶液的加注。玻璃管的口徑比較小(只有2～3mm)，有利于控制半透膜下沉現(xiàn)象的發(fā)生，并且擴大了半透膜的面積，滲透速度快，液面上升明顯，實驗效果明顯。

(3)可重復性強：當一個班演示完畢后，可將盛有清水的燒杯移走，松開橡皮夾，使兩邊的液面回到相等的位置。這樣，一個裝置可連續(xù)使用幾個班，節(jié)約了教師重復準備實驗裝置的時間，也節(jié)約了實驗材料等。另外，即使要更換蔗糖溶液也方便，可以用帶軟管的注射器從長頸漏斗頸端中抽出。

(4)便于巡回演示：實驗裝置有三部分構(gòu)成(即臘盤、燒杯和固定的支架)，比較小而輕，便于巡回演示。

改進后的儀器或特點及用途。

①特點：采用生化實驗器材制成的驗證生物膜兩側(cè)存在濃度差時產(chǎn)生滲透作用的裝置，取材方便，使演示現(xiàn)象直觀、明顯，效果顯著；可重復性強，便于巡回演示；兼具跨學科知識的綜合運用。

②用途：本裝置用于普通高中課程標準實驗教科書生物必修一第四章第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗敝袧B透作用與水分流動現(xiàn)象的演示。

改進后的實驗裝置的制作材料：

①“T”形玻璃管、②長頸漏斗頸端、③細內(nèi)徑玻璃管、④刻度尺、⑤半透膜、⑥橡皮夾、⑦燒杯、臘盤、大小合適的橡皮管、木板、圖釘、鐵絲、注射器等。

改進后的實驗裝置的制作方法：

①固定座架的制作：用長80cm×寬15cm×厚1cm木板作固定架，離底部10cm處的木板中間截一高10cm×8cm的空間(以便放燒杯)，其上部木板左側(cè)鉆一直徑2cm小洞(以放置橡皮夾)，底部右端再固定一棱臺木塊，以增加裝置的穩(wěn)定性，多余部分去掉。

②三路連通裝置的制作：取一“T”形玻璃管，選水平方向的兩路等距離在酒精噴燈下向上彎成直角，右端用橡皮管套上一長50cm左右的細內(nèi)經(jīng)玻璃管，左端用橡皮管連接長頸漏斗頸端(注：應注意連接部位的密封性)；另一路在距水平方向3cm處燒斷，套上橡皮管，以套緊半透膜(或用橡皮筋套緊半透膜)。

③三路連通裝置與座架的固定：把做好的三路連通裝置固定在固定架上，并且在細內(nèi)徑玻璃管旁的木板上裝一50cm長的刻度尺，以便測量滲透液面上升的高度(注：應注意三路連通裝置與固定座架的合適位置，以便更好地套半透膜)。

④制取半透膜：取新鮮的雞蛋，將雞蛋鈍端處的蛋殼輕輕敲裂，用針挑去破裂的蛋殼，再用尖剪刀剪去蛋殼，使之成為一個整齊的直徑2cm的小孔，然后用鈍玻璃棒輕輕攪拌雞蛋的蛋黃、蛋白，倒出蛋殼，并輕輕用水沖洗干凈，再將雞蛋放入10％～15％的HCl溶液中泡浸約2～3min，使卵殼上的CaC03溶解(反應原理是：CaCO₃+2HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂↑)，最后用針挑去破裂的蛋殼，讓完好的卵殼膜露出，洗凈放入清水中備用(注：①挑蛋殼時不要損壞卵殼膜；②為了加強實驗效果，卵殼膜最好隨制隨用，不宜放置過久)。

改進后的實驗裝置的使用方法：

①套膜和結(jié)扎。

在玻璃管的底部套上已制好的雞蛋殼膜，用橡皮筋(或橡皮管)扎住，注意松緊要程度，過松會漏水，過緊了會損壞卵殼膜，也會造成漏水。

②飽和蔗糖溶液的加注。

用注射器吸取飽和的蔗糖溶液，小心地注入到漏斗內(nèi)，然后打開橡皮夾使蔗糖溶液流入雞蛋殼膜內(nèi)，使兩邊的液面相等并達到有刻度的地方，夾住橡皮夾，并檢查蔗糖溶液是否漏出。

另外，可以在蔗糖溶液中加幾滴紅墨水，學生能清楚地看到玻璃管內(nèi)紅色液體(蔗糖溶液)沿玻璃管上升。

③演示實驗開始。

將裝置中雞蛋膜放入盛有清水的燒杯中，并讀取和記錄初始刻度，每隔一段時間再次讀取和記錄刻度，并分析比較，兩刻度之差，就直觀說明發(fā)生了滲透作用。

另外，裝置底部可用臘盤將總套裝置移動，便于巡回演示。