渗透作用的实验创新.doc

1、1 渗透实验新装置及一种新半透膜海带 湖南怀化市第五中学 石渊伟 陈红 渗透作用的演示实验，是让学生通过分析渗透现象进而认识半透 膜的作用，概括出渗透作用的概念和发生渗透作用的两个条件。为后 面讲述动物细胞的细胞膜和植物细胞的 原生质层都相当于一层半透膜打基础。 所以从人教版的高中必修生物第一册到 新课标高中生物 1分子与细胞一 直沿用。教材所用的实验装置如图，在一 个长颈漏斗的漏斗口外密封上玻璃纸， 往漏斗口注入蔗糖溶液，将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗管内 外的液面高度相等，然后观察漏斗管液面的变化。 各地教师在具体操作本实验过程中遇到很多困难，也进行了不 少改进。我 们通过网络搜集了发

2、表在不同杂志中的文章，并进行了不 全面的统计。 时间、杂志 标题 主要改进 03 年生物学教学第 9 期 血压计式渗透演示仪 的制作 把长颈漏斗的长颈部拉细成 1mm 04 年生物学教学第 2 期 渗透作用演示实验的 改进 破损的胶头滴管替代长颈漏斗；鱼鳔替 代玻璃纸。 04 年生物学教学第 5 期 渗透作用演示实验的 改进 长颈漏斗倒转系上鸡蛋膜；鸡蛋膜替代 玻璃纸。 06 年生物学教学第 8 期 七种半透膜材料“渗 透现象”的实验研究 卵壳膜膀胧膜植物叶片鱼缥膜；玻璃 纸纤维滤纸蜡纸。 01 年生物学通报第 12 期 渗透作用演示实验的 改进 变演示实验为探索性实验 06 年生物学通报第

3、9 期 对“渗透现象”演示 实验的改进 长颈漏斗倒转系上鸡蛋膜；鸡蛋膜替代 玻璃纸。 2 07 年生物学通报第 1 期 “渗透作用”实验的 改进 长颈漏斗改用一次性注射器和输液用的 针头细管制成；鸡蛋膜替代玻璃纸。 通过分析我们不难看出上述改进主要分为以下几类：1、装置改 进；2、半透膜的材料改进；3、变演示实验为探究性实验；而且他们普 遍认为按课本上的渗透装置进行实验，液面上升速度非常慢，且在实 验材料的制备上也有诸多不便；笔者通过反复地进行实验，对本实验 从实验装置和半透膜材料两个方面进行了实验改进。 一、实验装置分析及改进 1、教材装置的缺陷分析 缺陷一 教材装置的长颈漏斗长颈内径一般为

4、 5mm，注入蔗糖溶 液较麻烦， 长颈漏斗的容积为 50100mL，动作娴熟的老师可以用烧 杯直接缓慢的向长颈漏斗倒入蔗糖溶液（易溢出），一般老师只能用滴 管一管一管的注入，大概需 4080 滴管。 缺陷二 用细线或橡皮筋固定半透膜后，气密性不好，有的老师 先涂凡士林再固定，解决气密性问题。 缺陷三 教材装置中最大的缺陷是半透膜有一定弹性，且随半透 膜面积增大其弹性表现得越发明显。在注入蔗糖溶液后，因膜有弹性 而下坠，浸入盛有清水的烧杯中后又受水浮力的影响，一是很难控制 漏斗管内外的液面平衡，二是当烧杯中的清水通过渗透作用进入漏斗， 由于膜的弹性致使漏斗管液面很难出现上升现象，即使实验前将膜绷

5、 紧也还是受其弹性的影响，上升现象不明显且所用实验时间较长。 通过反复实验，选用鸭子或鸡的嗉囊做半透膜，把两个基本一样 的处理好的嗉囊固定在漏斗口径分别为 4cm 和 5cm 的两个长颈漏斗 3 上作对比实验。结果发现，开始的 30 分钟内，液面都基本不上升，30 分钟后开始缓慢上升，2 个小时后可上升 6cm 高度。这说明开始一段 时间发生渗透使里面的液体增加而导致半透膜下坠，液面基本不上升， 造成不发生渗透作用的假象。 2、实验装置的改进 （如图所示） 1.用空橡胶泥盒替代长颈漏斗。实验室中常见的长颈漏斗的漏斗口径 为 4cm 5cm，而空橡胶泥盒的直径有 7.5cm，可进一步增大半透膜

6、4 的面积。 2.空橡胶泥盒盖气密性好。将半透膜覆盖在盒口后，盖上盖子就 不会漏气，操作简单方便。 3.空橡胶泥盒盖上打许多密集的小孔，保证清水与半透膜接触， 盖子很好的解决内部装入蔗糖溶液后半透膜下坠的现象。 4.空橡胶泥盒的底部打两孔，中央的倒插入一个小型的长颈漏斗， 便于快速的注入蔗糖溶液，同时旁边的孔一定要插入一根排气管，让 内部的空气及时排除。 二、半透膜材料对比及改进 1、各种半透膜材料的对比 教材所用的玻璃纸实在难求，笔者所在地也是一个地级市，但跑了所 有化工店都没有买到，联系了几家专门供应打印纸商家也没有，只是 在网上能搜索到。各种资料也反映玻璃纸在市场上难以购买，有关渗 透作

7、用的实验改进选用了多种半透膜材料，归纳起来可大致可分为动 物材料、植物材料和化工材料三种，动物材料有嗉囊、肠衣、鱼膘、鸡 蛋的卵壳膜、动物的膀胧等，植物材料有阔叶植物的叶片、洋葱表皮 等，化工材料像火棉胶、玻璃纸等。 半透膜材料 季节 地域 成本 材料特点 膜的制备 5 限制 限制 化 工 玻璃纸 无 很难 买到 低 膜面积足够大 直接使用 动物嗉囊 肠衣、 鱼 膘 无 无 有时 较高 膜面积大、弹性 大 需撕取、 刮、清洗 动 物 材 料 鸡（鸭鹅） 蛋膜 无 无 低 膜面积小，且容 易破裂 酸液浸泡 较长时间 洋葱内表 皮 农村有限制， 但城市超市 四季有卖 低 膜面积小、易破 裂 需小心

8、撕 取 植 物 材 料 阔叶植物 叶片 有 有 低 膜面积较大，但 韧性较差易破裂 水煮 2、半透膜的改进材料海带 优点：1、不受地域和季节的限制，一年四季在任何偏远的农村乡 镇商店都能买到，且价格低廉；2、海带取材方便，不需任何处理就可 直接使用，且其膜面积大，宽叶海带的宽度一般在 26cm 左右，长度 更长，可制作直径 20 多厘米的半透膜；3、海带具有较强的韧性，不容 易破裂，可反复使用多次。 使用方法：选择海带的尾部，较薄，无破损部分直接使用。用完晾 干留待下次使用，下次使用时先用清水浸泡 1 分钟，待海带变柔软且 比较薄即可。 6 三、新装置、新半透膜的实验步骤及结果 （一）实验步骤 1、选取海带的尾部， 较薄，无破 损部分进行固定。 2、放入水中浸泡使得海带吸水膨胀并检查气密性。 3、灌注蔗糖（红糖）溶液，灌注完毕后密封排气口。 4、观察实验现象。 7 5、打开排气口的密封盖，倒置装置回收蔗糖溶液。 （二）实验现象及结果分析 8 结果分析：从图 1 的 2：21 到图 6 的 6：54 总历时 4 分 33 秒，液面上升 高度约为 1.3 厘米。