渗透作用(M)

渗透作用 的理论分析与实验验证张国宁１㊀张㊀琪２(１.南京师范大学附属中学ꎬ江苏南京２１０００３ꎻ２.南京外国语学校ꎬ江苏南京２１０００８)摘㊀要:本文从一道渗透作用例题出发ꎬ讨论了渗透作用的原理ꎬ以及渗透达到平衡后改变实验条件ꎬ最终漏斗内的液面与烧杯中的液面差如何变化的问题.在理论分析的基础上ꎬ利用教材提供的渗透装置ꎬ通过实验证实了理论分析的正确性.关键词:渗透作用ꎻ理论分析ꎻ实验验证ꎻ高中生物中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２４)０４－０１４３－０３收稿日期:２０２３－１１－０５作者简介:张国宁(１９９４.１２－)ꎬ男ꎬ山东省聊城人ꎬ硕士ꎬ从事高中生物教学研究ꎻ张琪(１９９６.１－)ꎬ女ꎬ山东省潍坊人ꎬ博士ꎬ从事生物教学研究.㊀㊀ 渗透作用 是人教版高中生物必修一第四章第一节被动运输中的概念.生活中的许多现象与渗透作用相关ꎬ如输液用的生理盐水是０.９％的ＮａＣｌ㊁撒盐腌制萝卜时会出水㊁失水萎蔫的芹菜泡水之后可以变得坚挺等.理解渗透作用是学习 质壁分离与复原 的基础ꎬ也有助于学生理解细胞质膜的选择透过性.倒置的长颈漏斗和Ｕ型管这两种装置ꎬ常作为考查学生对渗透理解的情境.此类题目对思维能力的要求比较高ꎬ中学生往往不能透彻理解.下面以一道典型例题分析渗透现象ꎬ并通过实验对理论分析加以验证.１典型例题分析例㊀如图１是平衡时的渗透装置ꎬ烧杯的液面高度为ａꎬ漏斗的液面高度为ｂꎬ液面差ｍ＝ｂ－ａꎬ在此基础上继续实验ꎬ以渗透平衡时液面差为观测指标ꎬ下列叙述正确的是(㊀㊀).Ａ.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液ꎬ再次平衡时ｍ增大Ｂ.若向漏斗中滴入清水ꎬ平衡时ｍ将减小Ｃ.若向烧杯中加入适量清水ꎬ平衡时ｍ将增大Ｄ.若向漏斗中加入适量与平衡时浓度相同的蔗糖溶液ꎬ平衡时ｍ不变图１㊀已平衡的渗透㊀㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀处理后再平衡的装置示意图渗透装置示意图分析㊀水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散ꎬ称为渗透作用[１].人们把施于溶液液面阻止纯溶剂通过半透膜向溶液渗透的压力称为渗透压ꎬ渗透压可以由渗透压公式计算:π＝ｃＲＴꎬ其中π为渗透压ꎬｃ为非电解质稀溶液的浓度(ｍｏｌ Ｌ－１)ꎬＲ为摩尔气体常数ꎬＴ为热力学温度[２].根据渗透压公式不难得出ꎬ在一定条件下溶液的渗透压与溶液３４１浓度成正比.图１所示的渗透装置ꎬ长颈漏斗内蔗糖溶液渗透压大于清水的渗透压ꎬ水分子的总移动趋势为由烧杯中进入漏斗内.因此ꎬ漏斗内液面升高.随着漏斗内液面升高ꎬ半透膜两侧的压强差增大ꎬ同时漏斗内的蔗糖溶液被稀释ꎬ渗透压降低.当渗透压与压强差相抵消ꎬ水分子进出半透膜达到平衡时ꎬ漏斗内的液面不再升高.Ａ选项ꎬ吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液后ꎬ漏斗内仍为蔗糖溶液ꎬ烧杯中的水会进入漏斗内ꎬ导致液面升高.在此过程中漏斗内的蔗糖溶液被稀释ꎬ最终液面稳定时蔗糖浓度小于开始时的蔗糖浓度.此时溶液渗透压小于最初溶液的渗透压ꎬ与渗透压相抵消的压强差必然也减小ꎬ即ｍ会变小.Ｂ选项ꎬ向漏斗中滴入清水后ꎬ液面上升压强差增大ꎬ同时蔗糖溶液被稀释ꎬ渗透压减小.漏斗内的水必然向烧杯中转移ꎬ液面下降.液面下降到哪儿ꎬ最终的液面差如何?是学生思考时的难点.可以这样分析:漏斗中的水流到烧杯中时漏斗中液面下降ꎬ烧杯中液面上升.假设再次达到平衡时ꎬ烧杯中液面高度为ａᶄꎬ漏斗中液面高度为ｂᶄ最终液面差仍为ｍ(如图２所示).这时漏斗内蔗糖溶液相较于第一次平衡时浓度变低ꎬ渗透压不能抵消压强差ꎬ所以最终液面差小于ｍ.Ｃ选项ꎬ向烧杯中加入适量清水ꎬ烧杯中液面上升ꎬ这时压强差减小ꎬ而漏斗内渗透压不变ꎬ水会进入漏斗内.同样假设渗透平衡时ꎬ烧杯液面高度为ａᶄꎬ漏斗中液面高度为ｂᶄꎬ液面差仍为ｍ(如图２所示).与Ｂ选项的分析一致ꎬ漏斗内渗透压减小ꎬ不足以维持ｍ的压强差ꎬ因此最终的液面差也小于ｍ.通过对Ｂ㊁Ｃ选项的分析ꎬ可以总结如下:由于半透膜对水分子的通透没有选择性ꎬ向漏斗或者烧杯中加清水效果是一致的.用同样的方法还可以进一步分析ꎬ在不向装置中添加清水的情况下ꎬ如果将漏斗向下移ꎬ最终的液面差也应该小于ｍ.如果将漏斗上移ꎬ最终液面差应该大于ｍ.Ｄ选项ꎬ向漏斗中加入适量与平衡时浓度相同的蔗糖溶液后ꎬ漏斗中蔗糖溶液浓度不变ꎬ渗透压也不变ꎬ该蔗糖浓度仍能维持ｍ的液面差.但漏斗中液面升高导致压强差增大ꎬ因此漏斗中液面会下降ꎬ随着产生的是漏斗内渗透压升高ꎬ同时烧杯中液面升高.假设渗透达到平衡时ꎬ烧杯液面到ａᶄꎬ漏斗中液面到ｂᶄꎬ液面差仍为ｍ(如图２所示).此时渗透压的作用大于压强差ꎬ所以最终的液面差应大于ｍ.将Ｄ选项改编为 若向漏斗中加入适量小于平衡时浓度的蔗糖溶液后ꎬ最终的液面差如何呢? 如果继续采用上面的假设法进行分析:加入低浓度蔗糖溶液后ꎬ漏斗内蔗糖溶液浓度将变小ꎬ渗透压降低ꎬ但漏斗内的液面升高ꎬ压强差变大.此时压强差大于渗透压差ꎬ将导致漏斗内液面下降ꎬ漏斗内蔗糖溶液的渗透压升高的同时烧杯液面升高ꎬ假设平衡时液面差仍为ｍꎬ此时无法将压强差与渗透压进行比较.还可以用另一种思维方式:将加入的蔗糖溶液分解为加入一定量的蔗糖和一定量的清水.分析如下:单加蔗糖时ꎬｍ会增大ꎬ这很容易分析.单加清水时ｍ会减小ꎬ这也容易分析.同时施加两种因素ꎬ则最终的结果不能确定ꎬ要考虑添加的水和蔗糖的比例ꎬ因此结论应该是ｍ可能增大ꎬ可能不变ꎬ也可能减小.２利用渗透装置进行实验验证用玻璃纸封闭长颈漏斗的一端ꎬ向漏斗内加入滴加了少量红墨水的５％的蔗糖溶液ꎬ烧杯中加入清水ꎬ组成渗透装置.根据上文中的分析ꎬ设计两个实验加以验证.２.１烧杯中加水实验渗透开始时长颈漏斗与烧杯中液面差为３.５ｃｍ(如图３Ａꎻ见表１)ꎬ５ｈ后液面差为８.２ｃｍ(见表１)ꎬ１０ｈ后渗透达到平衡ꎬ液面差为１１.４ｃｍ(如图３Ｂꎻ表１).之后向烧杯中加入清水ꎬ此时液面差为９.６ｃｍ(如图３Ｃꎻ见表１).１０ｈ后渗透达到平衡ꎬ液面差为１０.９ｃｍ(如图３Ｄꎻ见表１)ꎬ从而证明了向烧４４１杯中加入清水后液面差会减小.图３㊀烧杯中加水实验说明:Ａ为渗透开始ꎬＢ为渗透达到平衡ꎬＣ为向烧杯中加入清水ꎬＤ为再次达到平衡表１㊀烧杯中加水实验不同时刻漏斗与烧杯液面差时间渗透开始５ｈ后１０ｈ后渗透平衡加水后加水平衡后漏斗内液面高度/ｃｍ１０.２１４.９１７.９１９.１２０.２烧杯液面高度/ｃｍ６.７６.７６.５９.５９.３液面高度差/ｃｍ３.５８.２１１.４９.６１０.９２.２长颈漏斗下移实验图４㊀长颈漏斗下移实验说明:Ａ为渗透开始ꎬＢ为渗透达到平衡ꎬＣ将漏斗向下移动ꎬＤ为再次达到平衡渗透开始时半透膜距离烧杯底部５.３ｃｍꎬ此时液面差为４ｃｍ(如图４Ａ所示)ꎬ５ｈ后液面差为９ｃｍ(见表２)ꎬ１０ｈ后渗透达到平衡ꎬ液面差为１５.６ｃｍ(如图４Ｂꎻ见表２).将长颈漏斗下移至半透膜距离烧杯底部１.５ｃｍꎬ此时液面差为１１.８ｃｍ(如图４Ｃꎻ见表２).１０ｈ后渗透再次达到平衡ꎬ液面差为１４ｃｍ(如图４Ｄꎻ见表２)ꎬ从而证明了将漏斗下移后液面差会减小.表２㊀长颈漏斗下移实验不同时刻漏斗与烧杯液面差时间渗透开始５ｈ后１０ｈ后渗透平衡加水后加水平衡后漏斗内液面高度/ｃｍ１１.７１６.７２３.１２０.３２２.２烧杯液面高度/ｃｍ７.７７.７７.５８.５８.４液面高度差/ｃｍ４９１５.６１１.８１３.８３结束语本文详解了一道渗透作用例题ꎬ这部分内容是学生思考中的难点ꎬ笔者提出的运用假设以及条件转化的分析方法可以很好地解决长颈漏斗或者Ｕ型管等渗透装置的问题.通过长颈漏斗这一简单的装置验证了理论分析的正确性ꎬ烧杯中加水以及长颈漏斗的上下移实验也可以作为教材中该实验的拓展ꎬ加深学生对渗透现象的理解ꎬ激发学生的学习兴趣.参考文献:[１]朱正威.普通高中教科书 生物学[Ｍ].北京:人民教育出版社ꎬ２０１９.[２]北京师范大学ꎬ华中师范大学ꎬ南京师范大学.无机化学(上册)[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２０２０.[责任编辑:季春阳]５４１。

名词解释：1.水势：在植物生理学中，水势（ψw ）就是每偏摩尔体积水的化学势。

即水溶液的化学势（μw ）与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势（μ0w ）之差（△μw ），除以水的偏摩尔体积（Vw，m ）所得的商。

2.压力势：指由于压力的存在而使体系水势改变的数值。

若加正压力，体系水势增加，加负压力，体系水势下降。

3.衬质势：由于衬质的存在引起体系水势降低的数值称为衬质势，以负值表示。

4.溶质势：指由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。

在标准压力下，纯水的溶质势为零，溶液的水势等于其溶质势，为负值。

溶质势又可称为渗透势。

渗透势与渗透压绝对值相同，符号相反。

5.束缚水：是指与细胞的组分紧密结合不易自由移动的水分。

其特点是不参与代谢，不能作溶剂，不易结冰。

6.自由水：是指不与细胞的组分紧密结合，易自由移动的水分。

其特点是与束缚水相反。

7.渗透作用：指溶液中的溶剂分子通过半透膜的扩散现象。

8.主动吸水：由根系代谢活动（呼吸作用）而引起的根系吸水过程称为主动吸水。

9.被动吸水：由蒸腾拉力引起的根系吸水称为被动吸水。

10.根压：由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力。

一般为0.05-0.5MPa 。

11.蒸腾作用：是指植物地上部分以气体状态的水向外界散失水分的过程。

12.蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量(g/m2h) 。

昼15-250，晚1-20。

13.蒸腾效率：又名蒸腾生产率，植物每消耗1kg的水所形成的干物质的g数。

野生1-8g/kg，作物2-10g/kg。

14.蒸腾系数：需水量，植物每制造1 g干物质所需水分的克数。

野生植物125-1000 ，作物为100-500。

15.水分临界期：是指需水量不一定多，但植物对水分不足最敏感，最易受害的时期。

16.必需元素：是指植物生长发育必不可少的元素17.主动吸收：利用呼吸释放的能量，逆电化学势梯度吸收矿质，这种过程称为主动吸收。

渗透作用的原理和发生的条件一、渗透作用的原理渗透作用是指水通过多孔介质自由流动或扩散的过程。

其原理主要涉及毛细作用和渗透压的影响。

1. 毛细作用毛细作用是液体和固体表面相互作用引起的一种现象。

当介质形成毛细孔时，毛细管内液体会受到毛细作用的影响，从而使得液体可以在毛细管内上升。

这种作用导致了水分子在土壤或其他多孔介质中被吸收和运输的过程。

2. 渗透压渗透压是指溶液溶质浓度梯度所致的液体渗透运动。

在渗透过程中，水分子会从低浓度处向高浓度处移动，以达到溶液间的平衡。

这种渗透作用使得水分子可以通过细胞膜等半透膜，进而影响细胞内外的水分平衡。

二、渗透作用发生的条件1. 渗透膜渗透作用的发生需要存在可渗透的膜或介质。

这些膜可以是细胞膜、土壤颗粒间隙或其他多孔介质，通过这些介质，水分子可以受毛细作用或渗透压的影响而发生渗透。

2. 溶质浓度梯度溶质浓度梯度是引起渗透作用的另一个重要条件。

当溶液中存在不同浓度的溶质时，就会形成浓度梯度，从而驱动水分子发生渗透运动。

3. 温度和压力温度和压力也会对渗透作用产生影响。

一般情况下，温度越高，渗透速率越快；而压力的增加则会加大渗透作用的程度。

这些因素相互作用，共同影响着渗透作用的发生和过程。

结语总的来说，渗透作用是水分子通过介质的过程，其原理主要涉及毛细作用和渗透压的影响。

在存在渗透膜、溶质浓度梯度、温度和压力等条件下，水分子会发生渗透运动，从而在生物体内外实现水分平衡的维持。

深入理解渗透作用的原理和发生条件，对于生态系统和生物体内水分运输等过程具有重要意义。

考点12渗透作用的原理及应用高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆ 超考点解弔 1. 渗透作用原理 (1) 发生渗透作用的条件 ① 具有半透膜。

② 膜两侧溶液具有浓度差。

(2) 渗透作用的实质：单位时间内由淸水进入蔗糖溶液中的水分子数红由蔗糖溶液进入淸水中的水分子 数，导致蔗糖溶液液面上升。

2. 动植物细胞的渗透吸水和失水(1)「细胞腹；相当于圭透膛细胞匿：有一定浓度，和外界溢滋发生渗透作用’当外界溢浓浓度＜细胞底溶淞浓度I 时〉细胞吸水膨胀，反之细胞失水皱缩⑵成熟植物细胞的吸水和失水「全透性:即水分子和溶解在水 里的物质均能通过＜伸缩性小 二31 ］原生质层(伸缩性大)相当于半透膜—细胞质丿① 当外界溶液浓度〉细胞液浓度时,细胞失水，发生质壁分离现象。

② 当外界溶液浓度＜细胞液浓度时,细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现彖。

3. 观察植物细胞的质壁分离和复原(1) 实验原理① 成熟的植物细胞的原生质层相当于一层主透膜。

② 细胞液具有一定的浓度,能渗透吸水和失水。

③ 原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。

(2) 实验步骤O 细胞壁特性z 、细胞液：液泡内的液体【答案】B【解析】仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液而将上升，由于实验初始 阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。

随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的 作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液而不再上升。

此时，水分子通过半 透膜的渗入与渗出达到平衡。

制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片① 有一个紫色的中央大液泡 ② 原生质层紧贴细胞壁吸水纸吸引 用低倍显微镜观察 盖玻片 0.3 g/mL的庶糊蹄用低倍显微h 观察卩中央液泡沁b •颜色竝盖玻片 I I ②原生质层与细胞堂逐渐分离清水用低倍显丽察燼勰翳细曾应重点考向.考向一渗透作用的发生賀是典例引领，1.某同学设汁了如图所示的渗透作用实验装宜，实验开始时长颈漏斗内外液而平齐，记为零液面。

第5课时水进出细胞的原理课标要求阐明质膜具有选择透过性。

考点一动植物细胞的吸水和失水1．渗透作用(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。

(2)渗透作用产生的条件(3)渗透作用现象分析A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：①A图中渗透达到平衡，半透膜两侧有(填“有”或“没有”)水分子的进出。

②A图中Δh不变时，S1、S2溶液浓度的大小关系为：S1>S2(填“>”“<”或“＝”；S1、S2中溶质不能通过半透膜)。

③在B图所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。

初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。

a．一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。

(均填“升高”“降低”或“不变”)b．液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面下降，右管液面上升，最后稳定在一定高度。

归纳提升不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化1溶质不能通过半透膜的情况①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，表现为S1溶液液面上升。

②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，表现为S1溶液液面下降。

③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。

2溶质能通过半透膜的情况①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平。

②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。

2．细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水②现象(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)①原理②现象提醒当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。

第一章植物的水分代谢一、名词解释1．自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。

2．束缚水：靠近胶粒而被胶粒所束缚不易自由流动的水分。

3．渗透作用: 水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。

4．水势（ψw）：每偏摩尔体积水的化学势差。

符号：ψw。

5．渗透势即溶质势（ψπ）：由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值，符号ψπ。

用负值表示。

亦称溶质势（ψs）。

6．压力势（ψp）：由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。

一般为正值。

符号ψp。

初始质壁分离时，ψp为0，剧烈蒸腾时，ψp会呈负值。

7．衬质势（ψm）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值，以负值表示。

符号ψm 。

8．小孔扩散律：气体通过多孔表面的扩散速率，不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。

9．水分临界期：10．蒸腾作用：水分以气体状态通过植物体表面从体内散失到体外的现象。

11．根压：植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。

12．质壁分离:将植物细胞放到水势较低的浓溶液中，细胞渗透失水，细胞壁弹性有限，原生质体弹性较大，细胞继续失水造成细胞壁和细胞质分离的现象13．蒸腾速率：又称蒸腾强度，指植物在单位时间内，单位面积通过蒸腾作用而散失的水分量。

（g／dm2·h）14．蒸腾比率（效率）：植物每消耗l公斤水时所形成的干物质重量（克）。

15．蒸腾系数：植物制造 1克干物质所需的水分量（克），又称为需水量。

它是蒸腾比率的倒致。

16．内聚力学说：又称蒸腾流-内聚力-张力学说。

即以水分的内聚力解释水分沿导管上升原因的学说。

第二章植物的矿质营养一、名词解释1. 矿质元素:2．灰分元素：亦称矿质元素，将干燥植物材料燃烧后，剩余一些不能挥发的物质称为灰分元素。

3．大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之一以上的元素。

包括钙、镁、硫、氮、磷、钾、碳、氢、氧等9种元素（C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S）。

第1节被动运输知识清单一、水进出细胞的原理——渗透作用1．渗透作用的概念水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。

2．渗透作用具备的两个条件(1)具有③半透膜。

(2)膜两侧①②具有浓度差。

3．动物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。

(2)条件及现象过程条件现象吸水外界溶液的浓度＜细胞质的浓度失水外界溶液的浓度＞细胞质的浓度平衡外界溶液的浓度＝细胞质的浓度4.植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构(2)原理和现象①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，发生质壁分离现象。

②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，发生质壁分离复原现象。

二、植物细胞的质壁分离和复原1．实验原理成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。

2．实验步骤及现象3．发生质壁分离的原因(1)外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。

(2)内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。

三、自由扩散和协助扩散1．被动运输：物质以扩散方式进入细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨膜运输方式，包括自由扩散和协助扩散。

2．自由扩散和协助扩散自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散) 图示甲乙条件不需要转运蛋白，不消耗能量需要转运蛋白，不消耗能量运输方向高浓度一侧→低浓度一侧举例O2和CO2葡萄糖、氨基酸的顺浓度跨膜运输考点突破考点01渗透作用的原理及应用分析【典型例题】某学习小组设计了如图所示的渗透装置，U形管左右两侧的葡萄糖和麦芽糖质量浓度相等，膀胱膜不允许溶质分子通过，实验前左右两侧的液面平齐。

下列有关分析正确的是（）A．实验开始后，左侧液面升高而右侧液面降低B．用纱布或滤纸取代膀胱膜会出现同样的实验现象C．实验过程中，水分子只能从右侧通过膀胱膜进入左侧D．实验达到平衡状态时，在两侧分别加入等量的麦芽糖酶，则两侧液面的高度差增大【答案】A【解析】A、若U形管左右两侧分别加入质量浓度相等的葡萄糖和麦芽糖溶液，且半透膜不允许溶质分子通过，由于葡萄糖的相对分子质量较小，葡萄糖溶液中单位体积内溶质分子较多，吸水力较大，则实验现象是左侧液面高于右侧，A 正确；B、用纱布或滤纸会允许溶质分子和水分子通过，因此二者取代膀胱膜不会出现同样的实验现象，B错误；C、实验过程中，水分子不仅能从右侧通过膀胱膜进入左侧，也能通过膀胱膜从左侧进入右侧，只不过刚开始进入左侧的水分子较多，进而导致左侧液面上升，C错误；D、实验达到平衡状态时，在两侧分别加入等量的麦芽糖酶，则随着麦芽糖被分解，右侧溶液吸水力增大，则两侧液面的高度差减小，D错误。

名词解释自由水:不被原生质胶体吸附的，能自由移动并起溶剂作用的水。

束缚水:被原生质胶粒紧密吸附的或存在于大分子结合空间的水，不能自由移动，也不起溶剂作用的水。

生理需水：直接满足植物生命活动的所需的水。

生态需水：通过改变栽培环境，特别是土壤条件，从而间接地对植物产生影响的水分。

水孔蛋白aquaporin, AQP是指细胞膜上能选择性地高效转运水分子的水通道蛋白水势：在相同温度、压力下，体系中水与纯水之间每mol体积水的自由能之差。

用ψw 表示，单位为帕（Pa）。

标准状态下，纯水水势=0渗透作用：osmosis水分子透过半透膜从水势高的系统向水势低的系统移动的作用称渗透作用。

渗透势ψs，是由于溶质的存在而引起水的自由能下降的值，为负值，ψS＝-iCRTψp：由于压力存在而增加的水势。

(在细胞中是细胞壁压力)一般压力势为正值，只有在特殊情况下如质壁分离时ψp=0，强烈蒸腾时ψp＜0。

ψm：(衬质势)：由于衬质存在而引起水势降低的数值。

一般为负值衬质：亲水层表面能吸附水的物质主动吸水——由于根系生理活动而引起的吸水过程叫主动吸水。

被动吸水：由于枝叶蒸腾引起的根部吸水，叫被动吸水。

被动吸水是植物吸水的主要方式蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量称为蒸腾拉力。

蒸腾拉力-内聚力-张力学说(内聚力学说): 由于水的内聚力大于张力，还由于水与输导组织间有强的附着力，所以水柱不会中断而使水分向上运输.蒸腾作用:水分以气态形式通过植物体表面散失到体外的过程。

蒸腾速率(蒸腾强度):单位时间单位叶面积蒸腾的水量蒸腾比率TR (蒸腾效率）表示指植物在一定生长期内所积累的干物质与蒸腾失水量之比。

常用g.kg-1表示。

蒸腾系数WUE又称为需水量。

植物在一定生长时期内的蒸腾失水量与积累的干物质量之比。

水分临界期critical period of water：作物一生中对水分缺乏最敏感、最易受害的时期称~。

渗透作用习题1．如图所示U型管中间被一种能允许水分子和单糖通过而二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入0.1 mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U型管右侧加入某种微量物质(不影响溶液浓度)，右侧液面高度先上升后下降，那么加入的这种微量物质最可能是A．右侧液面高度下降；胰岛素B．右侧液面高度下降；衣藻C．两侧液面高度不变；麦芽糖酶D．两侧液面高度不变；蒸馏水2. 如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜（蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过）。

图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，其浓度分别用M A、M B、M a、M b表示，且M A＞M B，M a=M b＞M A。

一段时间达到平衡后，甲装置、乙装置液面上升的高度分别为h1、h2，a、b的浓度分别为M1、M2，则A. h1＞h2，M1＜M2B. h1＜h2，M1=M2C. h1＞h2，M1＞M2D. h1＜h2，M1＞M23．在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如右图。

若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将A. 不变B. 增大C. 减小D. 先增后减4. 图为某种植物幼苗（大小、长势相同）均分为甲、乙两组后，在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况（其它条件相同且不变）。

下列有关叙述，错误．．的是A．3h时，两组幼苗均已出现萎蔫现象，直接原因是蒸腾作用和根细胞失水B．6h时，甲组幼苗因根系开始吸收K+、NO—3，吸水能力增强，使鲜重逐渐提高C．12h后，若继续培养，甲组幼苗的鲜重可能超过处理前，乙组幼苗将死亡D．实验表明，该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程5．将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。

则有关各细胞液浓度的判断，正确的是①实验前B<A<C ②实验前B>A>C③实验后B≥A=C ④实验后B<A<CA.①③B.②③C.①④D.②④6．将新鲜的苔藓植物叶片放入有少量红墨水、含量为30%的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此时部位①②的颜色分别是A．①无色②绿色B．①红色②绿色C．①红色②无色D．①红色②红色7. 如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。

高中生物教案渗透作用
主题：渗透作用
科目：生物
年级：高中
时间：1课时
教学目标：
1. 了解渗透作用的概念和原理；
2. 掌握渗透作用在生物体内的应用；
3. 能够分析生物体内的渗透压平衡。

教学内容：
1. 渗透作用的定义和原理；
2. 渗透作用在细胞膜上的应用；
3. 生物体内的渗透压平衡。

教学过程：
1. 导入（5分钟）
老师通过引入一个实际例子，如植物细胞中水分进出的过程，引起学生对渗透作用的思考和兴趣。

2. 理论讲解（15分钟）
老师讲解渗透作用的概念和原理，解释渗透作用在生物体内的重要性和应用。

3. 讨论与实践（20分钟）
学生根据所学知识，以实验的形式观察并分析细胞内水分进出的过程，讨论渗透压平衡的重要性。

4. 总结（10分钟）
让学生总结渗透作用的原理和应用，并思考渗透作用在生物体内的意义。

5. 作业布置
布置作业，要求学生用所学知识解决一个相关问题。

教学评价：
1. 学生是否能理解渗透作用的概念和原理；
2. 学生是否能准确运用所学知识解决相关问题；
3. 学生是否能够灵活运用渗透作用在生物体内的应用。

【教学反思】
通过这堂课的教学，我发现学生对渗透作用的理解程度有待提高，需要更多的实践活动来加深他们的理解。

下一节课我会设置更多的案例讨论和实验操作，帮助学生更好地理解渗透作用的原理和应用。

专题2：渗透作用的原理及应用一、与渗透作用相关的实验探究（1）验证渗透作用发生的条件：（2）探究物质能否通过半透膜：例题：某同学做了如图实验，甲中液面持续上升，乙中液面先上升后下降。

请判断物质通过半透膜的情况（）A．淀粉不能通过，葡萄糖能通过B．淀粉能通过，葡萄糖不能通过C．淀粉能通过，葡萄糖能通过D．淀粉不能通过，葡萄糖不能通过（3）比较两种不同溶液的浓度大小：例题：如图的甲、乙、丙是三种不同浓度的蔗糖溶液，将2%的蔗糖溶液置于用半透膜做成的袋子中，绑紧后再分别置于甲、乙、丙三种蔗糖溶液中，一段时间后，观察其情形如图所示。

试推测甲、乙、丙溶液浓度的高低顺序为（）A．甲>乙>丙B．甲>丙>乙C．乙>甲>丙D．乙>丙>甲例题：如下图所示，溶液X中含有绿色染料，溶液Y中含有红色染料，溶液Z中含有蓝色染料。

实验开始时，两支漏斗中溶液液面的高度一样。

10 min后观察的结果是：溶液X液面上升，溶液Y液面下降；溶液X中只有绿色染料，溶液Y中含有了红色和蓝色染料，溶液Z中含有了绿色和蓝色染料。

下列有关描述中，正确的是（）A.溶液Z的浓度最高B.溶液Y的浓度最低C.溶液Y中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液X中D.溶液Z中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液X中例题：如图为渗透作用实验，开始时如图甲所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，过一段时间后结果如图乙，漏斗管内液面不再变化，h1、h2表示漏斗内液面与清水的液面差。

下列说法错误的是（）A. 图甲中B的浓度一定大于C的浓度B. 图乙中B的浓度一定等于C的浓度C. 图甲A中的水分子扩散到B的速度大于A中水分子扩散到C的速度D.图乙A中水分子扩散到B的速度等于B中水分子扩散到A的速度例题：某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。

他采用如图1所示的装置（示意图），对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行实验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线（如图2）。