2.2細(xì)胞中的無機(jī)物教案課題2.2細(xì)胞中的無機(jī)物單元必修1學(xué)科生物年級(jí)高一教材分析在第二章第一節(jié)中，習(xí)得細(xì)胞是由多種元素和化合物組成的，并用實(shí)驗(yàn)證明了有機(jī)物存在于細(xì)胞中，在此章節(jié)中則需要說明無機(jī)物在細(xì)胞中的存在方式和作用，此為承前作用。講解好此節(jié)內(nèi)容對(duì)于往后學(xué)習(xí)理解細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸過程、呼吸作用與光合作用的原理、神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞等內(nèi)容都有很大幫助，此為啟后作用。教學(xué)目標(biāo)及核心素養(yǎng)目標(biāo)1.生命觀念：通過對(duì)組成細(xì)胞的水和無機(jī)鹽的學(xué)習(xí)，認(rèn)同無機(jī)鹽對(duì)生物體的重要性，建立生命物質(zhì)性的觀點(diǎn)。2.科學(xué)思維：構(gòu)建水分子的結(jié)構(gòu)模型，利用模型描述水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的視角說明水在細(xì)胞中的存在形式和作用；認(rèn)同水在生命活動(dòng)中具有重要作用。運(yùn)用歸納與概括的思維方式，能舉例說出無機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式與功能。3.科學(xué)探究：通過探究無機(jī)鹽功能的技能培訓(xùn)培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。4.社會(huì)責(zé)任：從生物學(xué)角度解釋日常生活中常見的生命現(xiàn)象，滲透節(jié)水環(huán)保理念和健康生活意識(shí)，形成珍愛生命、人與自然和諧共處的觀念。重點(diǎn)水和無機(jī)鹽在細(xì)胞中的作用。難點(diǎn)結(jié)合水的概念和無機(jī)鹽的作用。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課教師引導(dǎo)學(xué)生想象在長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)后身體會(huì)有什么感覺？并展示某運(yùn)動(dòng)品牌飲料的化學(xué)成分表，提問學(xué)生“問題探討”中的問題。問題探討：右側(cè)是某種運(yùn)動(dòng)員飲料的化學(xué)成分表。請(qǐng)回憶初中所學(xué)知識(shí)，結(jié)合此表討論以下問題。1.喝飲料主要是給身體補(bǔ)充水。水在細(xì)胞中起什么作用？2.表中哪些成分屬于無機(jī)鹽？為什么要在運(yùn)動(dòng)員喝的飲料中添加無機(jī)鹽？無機(jī)鹽在細(xì)胞的生活中起什么作用？水是生命活動(dòng)的第一要素，正常情況下，一個(gè)人一天需要2千克水。當(dāng)人體失去6%的水分時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)口渴、尿少和發(fā)燒等癥狀；當(dāng)人體失水10%～20%時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)幻覺，甚至死亡。水是生命的源泉，任何生物體都離不開水。水和無機(jī)鹽與細(xì)胞生命活動(dòng)之間關(guān)系密切。進(jìn)而引出本節(jié)課的主題——細(xì)胞中的無機(jī)物。結(jié)合自身生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)基礎(chǔ)，討論并回答問題。答案提示：1.①水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分；②水是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑；③細(xì)胞內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)需要有水參與；④作為大多數(shù)細(xì)胞生活的環(huán)境；⑤細(xì)胞代謝中起運(yùn)輸作用。2.氯化鈉、氯化鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、碳酸氫鈉等都屬于無機(jī)鹽，它們?cè)陲嬃现幸噪x子的形式存在。運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中會(huì)大量出汗，出汗時(shí)人體會(huì)排出大量無機(jī)鹽，所以要給他們補(bǔ)充無機(jī)鹽。無機(jī)鹽可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命活動(dòng)，也是許多有機(jī)物的重要組成成分。借助資料，感悟水和無機(jī)鹽與細(xì)胞生命活動(dòng)之間的密切關(guān)系，明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)主題。講授新課一、細(xì)胞中的水1.水的含量我們?cè)诔踔袝r(shí)學(xué)習(xí)過：生命起源于水環(huán)境中，那么水對(duì)生命有多重要呢？從以下生物的含水量中可窺探一二。教師引導(dǎo)學(xué)生分析圖表中數(shù)據(jù)，并回答問題。展示不同生物含水量表格提出問題：不同生物體含水量是否相同?水生和陸生生物相比，哪種生物體的含水量高?不同生物體水的含量由多到少依次是什么？同一生物不同器官的含水量是否相同？并能得出什么結(jié)論？教師總結(jié)：（1）水是活細(xì)胞含量最多的化合物。（2）不同生物含水量不同（水生＞兩棲類＞陸生）。（3）結(jié)論：同種生物在不同發(fā)育時(shí)期，含水量不同。（4）結(jié)論：同一生物不同器官的含水量不同。2.水在細(xì)胞中的存在形式教師組織學(xué)生閱讀教材P21頁正文部分，提出問題，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行回答。展示心臟和血液的圖片：思考：心臟和血液的含水量很接近，為何心臟呈固態(tài)而血液卻呈流動(dòng)的液態(tài)？這是什么原因呢？教師：在人體中某些器官組織的含水量相似，但形態(tài)卻不相同，說明生物體內(nèi)水的存在形式不同。請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本第三段了解水在細(xì)胞中的存在形式及作用。師生共同總結(jié)水的存在形式及其特點(diǎn)，學(xué)生初步理解自由水和結(jié)合水。（1）自由水：以游離的形式存在，可以自由流動(dòng)。（約95.5%）（2）結(jié)合水：與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)相結(jié)合的水。（約4.5%）3.水的生理功能提問：從同學(xué)們的回答和所舉的例子可知，同學(xué)們對(duì)于自由水的概念和作用已有很深的認(rèn)識(shí)，那么結(jié)合水的作用是否等同于自由水呢？總結(jié)水的生理功能。自由水：（1）是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑，許多物質(zhì)溶解在水中（如葡萄糖）；（2）運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或代謝廢物（如血液）（3）參與細(xì)胞內(nèi)的許多生化反應(yīng)（如光合作用、呼吸作用）；（4）為細(xì)胞提供液體環(huán)境，維持細(xì)胞的膨脹形態(tài)。結(jié)合水：組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。4.水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)水為什么能成為細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑呢?它又為什么具有支持生命的獨(dú)特性質(zhì)呢?這是由它的分子結(jié)構(gòu)所決定的。展示水分子之間靠氫鍵結(jié)合示意圖，帶領(lǐng)學(xué)生閱讀教材P21頁，自主學(xué)習(xí)課本內(nèi)容，思考并回答以下問題。教師請(qǐng)學(xué)生利用工具自行組裝水分子的結(jié)構(gòu)模型，并利用構(gòu)建的模型對(duì)上述問題進(jìn)行闡述。（1）水分子中的H、O原子的結(jié)合方式和帶電情況如何？為什么說水是一種良好的溶劑？提示：水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，氫原子以共用電子對(duì)與氧原子結(jié)合。由于氧具有比更的吸引共用電子的能力，使氧的一端帶負(fù)電荷，氫的一端帶正電荷。水分子的空間結(jié)構(gòu)及電子的不對(duì)稱分布，使得水分子成為一個(gè)極性分子。帶有正電荷或負(fù)電荷的分子(或離子)都容易與水結(jié)合，因此，水是良好的溶劑。（2）水分子的氫鍵是怎樣形成的？為什么在常溫下水是液體狀態(tài)，具有流動(dòng)性？提示：由于水分子的極性，它們之間就形成氫鍵。氫鍵不斷地?cái)嗔?，又不斷地形成，使水在常溫下能夠維特液體狀態(tài)，具有流動(dòng)性。（3）為什么說水對(duì)于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要？提示：由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，水的這種特性，對(duì)于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要。自由水和結(jié)合水的概念：由于氫鍵的不穩(wěn)定性，絕大部分的水呈游離狀態(tài)，可以自由流動(dòng)，叫作自由水，如血液中的水；一部分水與細(xì)胞中的其他物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多糖相結(jié)合，失去流動(dòng)性和溶解性，叫作結(jié)合水。結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，賦予各種組織、器官一定形狀、硬度和彈性，如心臟中的水。5.自由水和結(jié)合水的關(guān)系提問：自由水具有多種多樣的功能，它與結(jié)合水存在什么樣的關(guān)系呢？（1）血液凝固時(shí)，血液中的（）轉(zhuǎn)變成（）。（2）雞蛋變臭時(shí)，蛋清中的（）轉(zhuǎn)變成（）。說明自由水和結(jié)合水可以自由轉(zhuǎn)換。請(qǐng)同學(xué)回想一下在家里打雞蛋的情形新鮮的雞蛋清呈液態(tài)膠狀，臭雞蛋清相對(duì)更“稀”的液體，水狀。為什么會(huì)這樣呢？那是因?yàn)樵谛迈r的雞蛋清中的水與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成液態(tài)膠體，這時(shí)的水為結(jié)合水，只是細(xì)胞和生物體的組成成分；而臭雞蛋中的蛋白質(zhì)被微生物分解成小分子物質(zhì)，使這部分結(jié)合水釋放出來，轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤?。由水的作用，可知與生物體的新陳代謝有密切的關(guān)系的主要是自由水。因此，生物體內(nèi)水的含量及水的存在形式的改變都影響著新陳代謝。探究：自由水與結(jié)合水比值對(duì)生物的影響提出問題：①通過你的生活經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合初中種子實(shí)驗(yàn)，想想新鮮種子和干燥種子相比哪個(gè)新陳代謝更旺盛？（生活經(jīng)驗(yàn)可知：新鮮種子比干燥種子更易發(fā)芽，發(fā)芽需要經(jīng)過新陳代謝，說明新鮮種子新陳代謝更旺盛。）提示：新鮮種子的自由水與結(jié)合水的比例比干燥種子大，請(qǐng)結(jié)合自由水與結(jié)合水的生理功能思考。②干燥種子和新鮮種子置放在寒冷環(huán)境中哪個(gè)抗逆性更強(qiáng)？（新鮮種子比干燥種子在相同環(huán)境中更易腐爛，自由水含量較多，細(xì)胞新陳代謝更旺盛，有機(jī)物消耗更多，導(dǎo)致新鮮種子抗逆性較弱。）提示：抗逆性指植物具有抵抗不利環(huán)境的某些性狀。歸納總結(jié)：思考水對(duì)生物體的重要性。分析表格數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。回答問題。答案提示：不同生物體含水量不同；水母的含水量最高；幾種不同生物體水的含量由多到少依次是：水母＞藻類＞魚類＞蛙＞哺乳動(dòng)物＞高等植物。學(xué)生閱讀教材并回答問題。學(xué)生合理假設(shè)并通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證假設(shè)同時(shí)思考水的結(jié)構(gòu)和形態(tài)間的關(guān)系。思考、比較、分析后回答血液和心肌的含水量相似，但形態(tài)卻不相同，說明生物體內(nèi)水的存在形式不同。思考并回答問題。學(xué)生閱讀課本，提煉相關(guān)概念，請(qǐng)同學(xué)們舉例說明，并歸納水的作用。學(xué)生自主學(xué)習(xí)，思考并討論問題。描述水分子的結(jié)構(gòu)，思考討論，并回答問題。思考并回答問題。完成填空。（1）自由水結(jié)合水（2）結(jié)合水自由水學(xué)生以小組討論形式合作探究，歸納總結(jié)。聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，回憶初中知識(shí)，積極回答問題。通過分析和整理數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，同時(shí)合理設(shè)疑，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，列舉不同時(shí)期的生物含水量能更好理解水在生物體內(nèi)是可轉(zhuǎn)換的。鞏固應(yīng)用比較法，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)該解題方法的靈活應(yīng)用。鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力?？偨Y(jié)水的存在形式及其生理功能。模型建構(gòu)和展示環(huán)節(jié)，初步建立物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀念，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和語言表達(dá)能力。通過生活經(jīng)驗(yàn)中的感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)抽象概念（結(jié)合水）的理解。加深對(duì)結(jié)合水的認(rèn)識(shí)，更易理解結(jié)合水和自由水占細(xì)胞比例不同對(duì)生物的影響講授新課二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽提出疑問：將烘干的骨、小麥種子和植物秸稈等點(diǎn)燃燒盡，最終都會(huì)得到一些灰白色的灰燼，請(qǐng)問這些灰燼是什么呢？教師：是，所有生物體都由無機(jī)物和有機(jī)物構(gòu)成，有機(jī)物通過充分燃燒成為水和二氧化碳，水成為水蒸氣散發(fā)于空氣中。引出下部分學(xué)習(xí)內(nèi)容——細(xì)胞中的無機(jī)鹽。無機(jī)鹽是很常見的一種無機(jī)物，而初中所學(xué)的一些微量元素如鉀、鈣、鐵等就以無機(jī)鹽的形式存在于生物體中。帶領(lǐng)學(xué)生閱讀課本P21-22頁，利用PPT展示讓學(xué)生了解無機(jī)鹽的含量和存在形式，并請(qǐng)學(xué)生回答無機(jī)鹽的含量和存在形式。教師總結(jié)無機(jī)鹽的含量和存在形式。1.含量：1%～1.5%2.存在形式：細(xì)胞中大多數(shù)無機(jī)鹽以離子的形式存在。含量較多的陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。含量較多的陰離子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。3.無機(jī)鹽的作用教師：展示無機(jī)鹽功能相關(guān)的資料及問題，利用“思考?討論”引導(dǎo)學(xué)生觀察葉綠素分子與血紅蛋白分子局部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，進(jìn)而分析細(xì)胞中無機(jī)鹽的功能，以及從無機(jī)鹽與人體健康關(guān)系的角度，列舉各種事例，由此再引伸到人體發(fā)生的一些與無機(jī)鹽異常有關(guān)的疾病。通過對(duì)疾病的介紹與討論，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)無機(jī)鹽在細(xì)胞和生物體調(diào)節(jié)滲透壓和酸堿平衡等方面的功能。思考討論無機(jī)鹽的作用資料1下圖是一種葉綠素分子和血紅素分子局部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。資料2植物在缺乏N、P、K等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種癥狀，因此生產(chǎn)過程中常要給植物施肥。玉米在生長(zhǎng)過程中缺乏P，植株就會(huì)特別矮小，根系發(fā)育差，葉片小且呈暗綠偏紫色。討論：（1）植物體缺Mg會(huì)影響光合作用，為什么？（2）有一種貧血癥叫缺鐵性貧血癥，為什么缺Fe會(huì)導(dǎo)致貧血？（3）植物體缺p常表現(xiàn)為生長(zhǎng)發(fā)育不正常，這說明什么？分析為什么植物體缺p會(huì)影響其生長(zhǎng)發(fā)育。教師：學(xué)生以搶答的形式回答上述問題，并對(duì)回答正確的小組給以一定獎(jiǎng)勵(lì)。結(jié)合該例子和課本22頁內(nèi)容與學(xué)生共同總結(jié)歸納出無機(jī)鹽的作用。歸納總結(jié)無機(jī)鹽的作用。（1）參與組成細(xì)胞中某些復(fù)雜的化合物①葉綠素的分子結(jié)構(gòu)中不能缺少的元素之一就是Mg，缺Mg時(shí)葉綠素的形成受阻，從而影響光合作用。②P是組成植物細(xì)胞的重要元素，細(xì)胞膜、細(xì)胞核中都含有P元素，P也是很多酶的組成部分，也參與了植物體內(nèi)很多重要的代謝過程，如光合作用、糖類的合成等。③血紅素是血紅蛋白的重要組成部分，而血紅素的結(jié)構(gòu)中不能缺少的一種元素就是Fe。（2）維持生物體正常的生命活動(dòng)①人體內(nèi)Na+缺乏會(huì)引起神經(jīng)、肌肉細(xì)胞的興奮性降低，最終引發(fā)肌肉酸痛、無力等②血液中Ca2+含量太低，動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)抽搐等癥狀（3）維持細(xì)胞的滲透壓①質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的氯化鈉溶液（4）維持細(xì)胞的酸堿平衡劇烈運(yùn)動(dòng)后會(huì)感到腰酸、膝蓋酸，原因是運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了乳酸，但血液的pH沒有太大變化，還是維持在7.35~7.45之間。什么原因呢？（5）部分離子的作用Mg2＋━━葉綠素成分Ca2＋━━維持生命活動(dòng)，牙齒和骨骼的重要成分Fe2＋━━血紅蛋白的成分I-━━甲狀腺激素成分N-━━蛋白質(zhì)、核酸等的成分P-━━核酸、磷脂等的成分Na＋K＋━━維持細(xì)胞外液的滲透壓，缺乏Na+會(huì)引起神經(jīng)、肌肉細(xì)胞的興奮性降低，最終引發(fā)肌肉酸痛、無力等B-━━促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管伸長(zhǎng)回答問題。答案提示：無機(jī)物?；卮饐栴}，指出無機(jī)鹽的含量很少，主要以離子的形式存在。根據(jù)資料思考并討論教師提出的問題，進(jìn)行交流?？偨Y(jié)歸納出無機(jī)鹽的作用。觀察課本22頁葉綠素分子和血紅素分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖，思考和討論。答案提示：（1）光合作用的正常進(jìn)行不能缺少葉綠素，而葉綠素的分子結(jié)構(gòu)中不能缺少的元素之就是Mg。Mg是葉綠素的組成元素之一，因此，它對(duì)于光合作用具有重要意義。缺Mg使葉綠素的形成受到阻礙，進(jìn)而影響光合作用。（2）人體內(nèi)血紅蛋白和紅細(xì)胞的減少都可以導(dǎo)致貧血。血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)不能缺少的—種元素就是Fe。缺Fe會(huì)導(dǎo)致血紅蛋白的合成障礙，從而引起貧血。缺鐵性貧血是一種常見的貧血癥。（3）這說明了P對(duì)于植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育是必不可少的。P作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量元素之一，是許多重要化合物（如核酸、ATP等）和生物膜等的重要組成成分，也在光合作用和呼吸作用等與能量代謝有關(guān)的反應(yīng)中扮演重要角色。當(dāng)P供應(yīng)不足時(shí)，核酸的合成會(huì)受到影響，并會(huì)波及蛋白質(zhì)的合成，還會(huì)影響體內(nèi)糖類的代謝。因此，缺乏P的植株會(huì)由于糖類代謝障礙而出現(xiàn)葉片顏色異常，并且長(zhǎng)得矮小、結(jié)實(shí)率低。勾起學(xué)生回憶初中學(xué)過的有關(guān)動(dòng)植物缺少某種微量元素會(huì)如何的知識(shí)。鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)自我檢驗(yàn)的能力。小組合作探究，熟悉資料分析的基本思路和方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。在探究中，樂于并善于團(tuán)隊(duì)合作，在此基礎(chǔ)上歸納形成概念。關(guān)于無機(jī)鹽的作用較難理解，通過列舉人體生活與健康中的各種實(shí)例來加深感性認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。課堂總結(jié)生物體中