“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

范建新

摘要：“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)可有效幫助學(xué)生理解植物吸水和失水的知識(shí)。本文的“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)利用蛋殼內(nèi)膜作為半透膜，改變蔗糖濃度和溶液溫度作為新條件，同時(shí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置。這樣，不僅拓寬了高中生物學(xué)半透膜材料的選擇范圍，而且方法便捷，實(shí)驗(yàn)成功率高，現(xiàn)象明顯，所用的時(shí)間縮短。

關(guān)鍵詞：滲透作用;半透膜;新實(shí)驗(yàn)條件;實(shí)驗(yàn)裝置

“滲透作用”實(shí)驗(yàn)在人教版高中《生物》（第一冊(cè)）中是一個(gè)比較重要的演示實(shí)驗(yàn)，是教師進(jìn)行“滲透作用”原理教學(xué)時(shí)不可缺少的演示實(shí)驗(yàn)。但該實(shí)驗(yàn)若按照教材來進(jìn)行，半透膜很難找到（該實(shí)驗(yàn)教材中以玻璃紙又叫賽璐玢，是一種半透膜），而經(jīng)常使用的一些半透膜材料，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，難以制作，比較費(fèi)時(shí)、繁鎖，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在下課以后才能出現(xiàn)，這樣就不能體現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中的重要作用。

1“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)原理

水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為滲透作用。漏斗內(nèi)的蔗糖溶液稱為內(nèi)液，把燒杯內(nèi)的溶液稱為外液，這樣整個(gè)裝置就由內(nèi)液、半透膜、外液構(gòu)成了一個(gè)完整的滲透系統(tǒng)。在這個(gè)滲透系統(tǒng)中，由于半透膜的兩側(cè)的溶液存在著濃度差，而兩邊的水分子是可以自由通過半透膜的，水分向哪邊移動(dòng)，決定于半透膜兩邊溶液中能夠自由運(yùn)動(dòng)的水分子數(shù)目多少，即水勢(shì)的高低。在單位表面積上，純水能進(jìn)行自由運(yùn)動(dòng)的水分子數(shù)比蔗糖溶液的多，因此，在單位時(shí)間、單位面積上，從外液通過半透膜進(jìn)入內(nèi)液的水分子數(shù)，顯然比從內(nèi)液通過半透膜進(jìn)入外液的水分子數(shù)要多，一段時(shí)間后，內(nèi)液的液面就會(huì)明顯的上升，上升的最后高度為這個(gè)高度產(chǎn)生的靜水壓等于兩邊溶液的水勢(shì)差。

2實(shí)驗(yàn)條件的選擇

從上述實(shí)驗(yàn)原理可以看出只要提高蔗糖溶液的濃度，就可以使?jié)B透作用加快，從而使內(nèi)液的液面上升速度加快，內(nèi)液的液面上升高度提高。在教材中以蔗糖溶液濃度為0.3g/mL，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，內(nèi)液的液面上升速度很慢，內(nèi)液的液面上升高度很矮。本人在相同的溫度下，應(yīng)用相同的實(shí)驗(yàn)裝置，利用不相同的蔗糖溶液的濃度進(jìn)行了該實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示蔗糖溶液的濃度越高，內(nèi)液的液面上升的迅度越快，上升的高度也越高。當(dāng)然蔗糖溶液的濃度不是越高越好，因?yàn)檎崽侨芤旱臐舛仍礁呷芤旱恼承栽綇?qiáng)，蔗糖溶液就越難放入長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)，因此，在實(shí)驗(yàn)中我選擇了0.5g/mL的蔗糖溶液，作為改進(jìn)的一個(gè)新實(shí)驗(yàn)條件。

在常溫下，該實(shí)驗(yàn)的內(nèi)液液面上升速度很慢。因此，本人還在不同的溫度下，利用相同的蔗糖溶液濃度，相同的實(shí)驗(yàn)裝置，做了該實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示適當(dāng)?shù)靥岣邔?shí)驗(yàn)溫度，如采用溫水，可以使內(nèi)液的液面上升的迅度加快，而且可以使蔗糖溶液的粘性降低，蔗糖溶液也就很容易放入長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)。所以適當(dāng)?shù)奶岣邔?shí)驗(yàn)裝置的溫度，也可以作為改進(jìn)的另一個(gè)新實(shí)驗(yàn)條件。

3“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)的半透膜制作

3.1半透膜的定義和種類

半透膜是指一類可以讓小分子物質(zhì)透過而大分子物質(zhì)不能通過的一類薄膜的總稱。小分子和大分子的界定依膜的種類不同而劃分范圍不同。

3.2半透膜制作

半透膜制作是該實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，半透膜的好壞是該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。而該實(shí)驗(yàn)，教材中以玻璃紙又叫賽璐玢，作為半透膜。而在實(shí)驗(yàn)室中又沒有配備，市場(chǎng)上也買不到。因此本人作了以下償式來制作半透膜，并選擇出方便制作，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種來制作半透膜。

3.2.1用大魚的鰾制作半透膜

大魚的鰾是制作半透膜最理想的滲透材料。此材料的優(yōu)點(diǎn)是：材料現(xiàn)成、易取，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。使用也較方便，實(shí)驗(yàn)成功率高達(dá)100%。

3.2.2用豬膀胱制作半透膜

膀胱膜是指用豬的膀胱制成的半透膜。制作方法：取新鮮膀胱一只，先將膀胱內(nèi)外用自來水沖洗干凈，在250ml燒杯中倒入食用醋，再將膀胱放入燒杯中，浸泡5分鐘左右取出，放入清水中將食用醋沖洗干凈，將水分滴干后，把膀胱內(nèi)面翻到外面，用竹筷把膀胱刮到只剩下薄薄一層膀胱膜為止，再用清水沖洗干凈。最后，用打氣筒打氣，使薄膜鼓起，用棉線扎緊，放在室內(nèi)晾干，這樣，就可以使用了。

3.2.3用蛋殼內(nèi)膜制作半透膜

蛋殼內(nèi)膜也是較理想的滲透材料，制作方法較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。使用方法也較簡(jiǎn)單，把蛋殼內(nèi)膜封在長(zhǎng)頸漏斗口上，用橡皮筋扎緊，這樣就可以做滲透實(shí)驗(yàn)了。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：取材方便，材料易得，成功率高達(dá)100%。缺點(diǎn)：不易保存，需要現(xiàn)做，而且容易破損。

4“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

“滲透作用”原實(shí)驗(yàn)裝置，長(zhǎng)頸漏斗的斗口向下，致使裝置中半透膜的面積是固定，半透膜在捆扎到長(zhǎng)頸漏斗的斗口時(shí)很難將其捆牢，即使捆牢了也容易將半透膜弄破;庶糖溶液從長(zhǎng)頸漏斗的頸方向長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入，而長(zhǎng)頸漏斗頸方向口很小，這樣就很難將庶糖溶液注入長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)。

因此本人將“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，將半透膜捆扎在長(zhǎng)頸漏斗上的部位改在入長(zhǎng)頸漏斗長(zhǎng)頸上，長(zhǎng)頸漏斗的斗口向上，長(zhǎng)頸漏斗的頸在下方。

5改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

第一，所用時(shí)間明顯縮短，做完實(shí)驗(yàn)大約需要5分鐘。為課堂節(jié)約了時(shí)間，提高了課堂效率。

第二，實(shí)驗(yàn)材料本著實(shí)用、高效、經(jīng)濟(jì)、合理的原則，因時(shí)因地選擇。我選擇用蛋殼內(nèi)膜制成的半透膜。既克服了豬的膀胱和大魚的鰾過厚水不易透過的缺點(diǎn)，又發(fā)揚(yáng)了蛋殼內(nèi)膜容易制作的優(yōu)點(diǎn)。

第三，捆扎半透膜變得比較容易，而且捆扎得較為牢固，半透膜不容易脫落和破損。

第四，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)探索過程也有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

總之本文中新的實(shí)驗(yàn)條件，新的半透膜膜材料，可以使該演示實(shí)驗(yàn)取材容易、操作簡(jiǎn)單、容易準(zhǔn)備，而且實(shí)驗(yàn)時(shí)間短、見效快、成功率高、現(xiàn)象明顯，符合演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中所占的時(shí)間和比例，真正體現(xiàn)了演示實(shí)驗(yàn)為教學(xué)服務(wù)宗旨。

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