2019-2020年七年級生物《發(fā)生在肺內的氣體交換》教案.doc

2019-2020年七年級生物發(fā)生在肺內的氣體交換教案 教學目標 知識目標 1.說出氣體交換的原理。 2.通過測量胸圍差,概述肺與外界的氣體交換過程。 3.通過資料分析等概述肺泡與血液的氣體交換過程。 能力目標 1.通過測量胸圍差,培養(yǎng)學生動手能力、與人合作能力、科學探究能力和歸納總結能力。 2.能動手操作本節(jié)課實驗,并對現(xiàn)象進行分析,得出結論。 情感目標 通過了解自己的胸圍差,使學生能對自己的肺部呼吸功能有初步的了解,從而認識到體育鍛煉對呼吸系統(tǒng)的好處。 教學重點 1.肺與外界的氣體交換。 2.肺泡與血液的氣體交換。 3.通過測定胸圍差,培養(yǎng)學生的動手實驗能力、互助合作精神。 4.通過對資料的分析和觀察演示實驗,培養(yǎng)學生歸納概括、觀察、總結能力。 教學難點 1.正確掌握測量胸圍差的方法。 2.通過模擬實驗,找出胸廓容積的變化與呼吸的關系。 3.分析設計對照實驗的目的。 教學方法 實驗法、綜合法、講解法。 課時安排 2課時 課前準備 軟尺、多媒體、模擬實驗模型。 第一課時 教學過程 導入新課 教師:(提出問題,明確學習目的)外界的空氣經過呼吸道的處理后是如何進入肺部的?在肺中發(fā)生怎樣的變化?氣體又是如何達到全身各處的? 學生:(猜測并假設) (1)當肺變大時外界空氣就進去了;當肺變小時,肺內氣體就排出。 (2)當氣體到達肺后,通過血液循環(huán)運輸到全身各處。 教師:(對學生的回答不發(fā)表看法,設置懸念)同學們敢于大膽猜測和設想,這種精神很好,現(xiàn)在我們通過實驗來驗證你們的假設是否正確,我們這節(jié)課就來探討這個問題。(板書課題) 講授新課 教師:(出示多媒體畫面,讓學生觀看肺的動畫片)肺是呼吸系統(tǒng)的主要器官,位于胸腔內左右各一個,左肺有兩葉,右肺有三葉,肺有節(jié)奏地呼氣和吸氣,每分鐘大約呼吸16次。 教師:(讓學生自己體會感覺)現(xiàn)在請同學們用手按在胸部兩側,深深地吸氣,你會感覺到肋骨如何運動?胸廓如何變化? 學生:(讓學生看肺的動畫:肺有節(jié)奏地呼氣和吸氣,同時仔細體會感覺,研究討論后得出的結論)當深深地呼氣時,肋骨向上向外運動,胸廓擴大;當深深呼氣時肋骨向下向內運動,胸廓變小。 教師:剛才同學們僅憑感官感覺到的現(xiàn)象得出的結論是不是準確呢?是否與科學事實相符呢?我們可以采用什么方法借助什么工具進行準確的測量呢? 學生:(動腦筋,提出實驗辦法及方案,對自己的感覺充滿自信)用軟尺測量吸氣和呼氣時胸圍的長度。如果吸氣時長度變大,呼氣時長度變小,就說明我們的感覺是對的。 教師:好,同學們想的辦法很好。我們現(xiàn)在就可以通過測量胸圍來探究呼吸運動中胸廓容積是否發(fā)生變化。現(xiàn)在請同學們參照課文中的實驗方案,分組實驗。(提醒學生要注意實驗要領)1.測量時身體取自然站立姿勢,雙手自然下垂,不挺胸,不憋氣,呼吸要均勻。2.軟尺的位置要合適。3.軟尺不要有折轉。4.作好記錄數據:盡力深吸氣終了時的胸圍長度,盡力深呼氣終了時的胸圍長度;5.測三次記錄好數據并設計表格,算出平均值。 學生:實驗活動:根據實驗要求每34人一組(男女分開)。測三次后將胸圍差數據記錄在各小組設計的表格中,并算出平均值,各小組分別向老師匯報 教師:(組織學生對胸圍差數值進行分析,提出如下問題進行討論) 1.你的胸圍差明顯嗎?同年齡同性別的同學胸圍差有差別嗎?如果有差別,原因是什么? 2.胸圍差能完全代表胸腔容積的變化嗎?除胸廓前后徑、左右徑的變化外,還可能有什么變化影響胸廓的容積? 學生:(在教師的指導下,對實驗數據進行分析討論后得出) 1.我們的胸圍差(不)明顯。同學間的胸圍有差異,這與年齡、性別以及是否經常鍛煉有關。 2.胸圍差并不能全代表胸腔容積的變化。除胸廓前后徑、左右徑的變化外,隔肌的收縮和舒張也會影響胸廓的容積。 教師:很好。同學們剛才通過準確測量,認真計算,得出正確的結論和推測。 教師:(播放多媒體,演示肋間肌收縮和舒張,膈肌收縮和舒張。讓學生仔細觀察) 現(xiàn)在請同學們仔細觀察后討論:當吸入氣體和呼出氣體時肋間肌和膈肌是如何運動的?胸廓容積是如何變化的? 學生:(邊觀察邊討論,互相補充后做答)當呼氣時肋骨間的肌肉收縮,胸廓的前后徑、左右徑增大;同時膈肌收縮;膈頂部下降,使胸廓的上下徑也增大,胸腔容積變大;呼氣時正好相反。 教師:胸廓的變化與呼吸的關系是不是和同學們所描述的那樣?是由于吸氣后使胸廓擴大,還是由于胸廓擴大導致吸氣? 學生:(1)是由于吸氣后使胸廓擴大。 (2)是由于胸廓擴大導致吸氣。 教師:請會游泳的同學說說,剛下水時,如果水超過胸部。你有什么感覺?為什么? 學生:會感到呼吸困難(吃力),胸廓受到水的擠壓,胸廓擴張受到影響。 教師:古代有些女子將胸部和腰部束得很緊,以保持苗條身材,但是呼吸受到影響,體質下降。為什么? 學生:胸廓的擴張受到影響,吸氣受到影響,不能正常呼吸,體質下降。 教師:通過以上兩例,你能說出胸廓擴張和呼吸的關系嗎? 學生:胸廓擴張,胸腔容積變大,吸氣;胸廓受壓, 胸腔容積縮小,呼氣。 教師:同學們說的是否正確呢?我們通過模擬實驗來研究,(模擬膈肌的運動)你們從模型中看出兩氣球代表什么?橡皮膜代表什么?氣球在什么情況下漲大?在什么情況下回縮? 學生:兩氣球代表兩葉肺,橡皮膜代表膈肌;當橡皮膜收縮時,氣球脹大;當橡皮膜舒張時,氣球回縮。 課堂小結 教師:同學們觀察得很仔細。一個容器中的氣體,在溫度不變的情況下,如果氣體的總量沒有改變,當容器的容積增大時,氣體壓力就小;容積縮小時,氣體壓力就大。胸廓也是這樣,當氣體壓力低于外界壓力時空氣就被吸入;當氣體壓力高于外界壓力時,空氣就被壓出。 肺富有彈性,當肋骨間的肌肉和膈肌收縮使得胸腔容積擴大時,肺便擴張,肺內的氣體壓力相應縮小,于是氣體就被吸入。當肋骨間的肌肉和膈肌舒張使得胸腔容積縮小時,肺便收縮,肺內的氣體壓力相應增大,于是氣體就被排出。 鞏固知識 教師:現(xiàn)在我們共同回憶一下肺與外界進行氣體交換的原理及過程。 學生:回答(略) 板書設計 第二節(jié) 發(fā)生在肺內的氣體交換 活動與探究 課題:測量與計算肺的容積。 材料:圓氣球、軟尺。 制定計劃: 得出結論: 第二課時 教學過程 導入新課 教師:上節(jié)課我們學習了人體吸入氣體的過程及原理,那么氣體到達肺部以后發(fā)生什么變化?又是如何到達全身各處的呢?今天我們就來研究這方面的內容。(板書:肺泡與血液的氣體交換) 講授新課 氣體擴散的原理: 教師:媽媽在廚房里炒菜,我們在外面就能聞到炒菜的香味,為什么?說明了什么? 學生:在外面能聞到炒菜的香味,是菜的香味從廚房里飄到外面的緣故,說明了香味能由近及遠地飄,即由濃度高的地方向濃度低的地方擴散。 教師:很好。人體內的氣體交換是通過氣體的擴散作用來實現(xiàn)的。氧氣和二氧化碳總是由多的地方向少的地方擴散,直到平衡為止,在肺泡和血液之間氧氣和二氧化碳也是通過氣體擴散的原理來進行交換的。 肺泡與血液之間的氣體交換: 教師:(組織指導學生自學閱讀“資料分析”,一方面引導學生分析“資料分析”的目的和要說明的問題。另一方面引導學生對比分析第50頁表格中的數據,讓學生分析討論以下問題) 1.甲、乙瓶中石灰水的渾濁程度不同說明了什么? 2.在實驗裝置中,為什么要設置甲瓶? 3.人體呼出的氣體和環(huán)境中的氣體有什么差別?為什么會有這樣的差別? 學生:(學生認真閱讀“資料分析”,分析討論實驗數據,分組思考、討論、互相補充后作答) 1.甲瓶中石灰水的渾濁程度小,說明空氣中的二氧化碳的含量較少;乙瓶中石灰水的渾濁程度大,說明人呼出的氣體中含有較多的二氧化碳。 2.在實驗中,甲瓶是這個實驗的對照組,起到對比的作用。 3.從數據表中看出:人體吸入的空氣中,二氧化碳的含量較少,氧氣的含量較多;呼出的氣體中,二氧化碳的含量較多,氧氣含量較少。由此可以推測,在人體內也發(fā)生了類似植物呼吸作用一樣的過程。根據對呼吸道和肺的結構的分析,可以推斷這一變化發(fā)生在肺部。 教師:同學們分析得很好。為什么會在肺部發(fā)生這樣的變化?這種變化是怎樣發(fā)生的呢? 學生:可能是肺具有一定的結構特點適合氣體的擴散作用吧。 教師:那我們現(xiàn)在就來看一下肺的結構特點吧。(播放多媒體展示肺泡的結構,讓學生仔細觀察肺泡有哪些結構特點適合進行氣體交換) 教師:肺泡的數量很多,肺泡外包繞著豐富的毛細血管,肺泡壁和毛細血管壁都很薄,都是一層扁平的上皮細胞,肺泡這樣的特點很適合與血液之間進行氣體交換。 教師:(播放多媒體,展示“肺泡與血液之間的氣體交換”動畫圖)現(xiàn)在我們來看一下肺部的氣體變化是否是因為氣體的擴散作用。 學生:(認真觀看“肺泡與血液之間的氣體交換”動畫圖,經過討論補充,得出結論)吸入肺泡內的空氣中,氧的含量比靜脈血中的多,而二氧化碳的含量比靜脈血中的少,因此靜脈血流經肺泡外的毛細血管時,肺泡內的氧便透過肺泡壁、毛細血管壁擴散到血液里;同時靜脈血里的二氧化碳透過毛細血管壁、肺泡壁擴散到肺泡中,然后隨著呼氣的過程排出體外。 教師:同學們說得非常好。那么由肺泡擴散到血液里的氧,怎樣到達全身各處的組織細胞里? 學生:進入血液中的氧,通過血液循環(huán)輸送到全身各處的組織細胞。 教師:氧最后是在細胞中的什么部位被利用的?(播放多媒體,演示血液流到全身各組織器官的毛細血管網時,血液中的氧和各組織器官進行新陳代謝時產生的二氧化碳相互擴散的過程,讓學生觀察、分析后作答) 學生:(通過觀察、思考、分析得出結論)氧最后是在組織器官中的毛細血管被利用的。 課堂小結 教師:(播放多媒體畫面展示這兩節(jié)課所學的內容)現(xiàn)在請同學們回憶“發(fā)生在肺內的氣體交換”所有內容。 學生:互評和檢查這兩節(jié)課的學習情況,是否已經達到了學習目標。 教師:對學生的表現(xiàn)給以評價和鼓勵。 指導學生討論課后練習,給予點撥、幫助、引導。 鞏固練習 1.測定胸圍差時,被測者要自然站立,雙手自然下垂,均勻呼吸,還要做到( ) A.不挺胸、不屏氣 B.挺胸、不屏氣 C.挺胸、屏氣 D.不挺胸、屏氣 答案:A 2.氧氣進入人體最終要到達( ) A.肺 B.血液 C.細胞 D.心臟 答案:C 3.做人工呼吸進行口對口吹氣時,每分鐘吹氣的次數應是( ) A.1214次 B.1618次 C.6070次 D.100次以上 答案:B 4.在學校體檢中,強強同學的肺活量三次測試結果分別為:3100毫升、3800毫升、3600毫升。請問強強的肺活量應是( ) A.3100毫升 B.3500毫升 C.3600毫升 D.3800毫升 答案:D 5.肺泡中的氧氣進入肺泡周圍毛細血管的血液中,至少通過的細胞層數為( ) A.1層 B.2層 C.3層 D.4層 答案:B 6.人在劇烈運動后,呼出的氣體比吸入的氣體中含量增加最多的是( ) A.氧氣 B.二氧化碳 C.氮氣 D.水蒸氣 答案:B 7.人在溺水時,受阻礙的生理活動是_;煤氣中毒時,受阻礙的生理活動是_( ) A.肺與外界的氣體交換 B.肺泡與血液之間的氣體交換 C.氣體在血液中的運輸 D.血液與組織細胞之間的氣體交換 答案:A C 8.某夫婦被懷疑害死了一女嬰,法醫(yī)在鑒定時將死嬰的肺部剪下一塊,投入水中,結果肺塊下沉,法醫(yī)判斷嬰兒為產前死亡,這對夫婦無罪。法醫(yī)判定的理由是( ) A.肺泡內充滿了痰液 B.肺會吸水呈海面狀 C.肺泡充滿了血液 D.肺未吸入空氣呈實體狀 答案:D 9.適應于肺泡與外界空氣之間進行氣體交換的結構是( ) A.鼻腔內有鼻毛 B.氣管、支氣管都有軟骨支架 C.肺泡壁有一層上皮細胞構成 D.肺泡外包繞著豐富的毛細血管 答案:B 10.體育課進行100米賽跑后,同學們出現(xiàn)的現(xiàn)象是( ) A.呼吸深度和呼吸頻率都不變 B.呼吸深度和呼吸頻率都增加 C.呼吸比較深,呼吸頻率不變 D.呼吸比較淺,呼吸頻率增加 答案:B 板書設計 第二節(jié) 發(fā)生在肺內的氣體交換 氣體交換的原理:氣體的擴散作用(一種氣體總是由多的地方向少的地方擴散) 活動與探究 1.內容:如何采集空氣中的塵埃粒子? 材料:凡士林、載玻片 制定計劃: 2.調查親屬和周圍人群中吸煙的人數及呼吸系統(tǒng)疾病與空氣質量的關系的有關資料。 備課資料 一、吸入氣、呼出氣和肺泡氣 人體吸入的空氣中,氣體的種類很多,但主要的是氧(O2)、二氧化碳(CO2)、氮(N2)三種,具有生理作用的只有O2 和CO2。N2所占的容積百分比雖然很大,但是由于它對人體既無用也無害,在討論氣體交換時可以暫不考慮?，F(xiàn)將吸入氣、呼出氣和肺泡氣中各種氣體的容積百分比列表如下: 氣體成分 吸入氣 呼出氣 肺泡氣 O2 20.96 16.4 14.3 CO2 0.04 4.1 5.6 N2 79.00 79.5 80.1 合計 100.00 100.00 100.00 從表中可以看出,由肺內呼出的氣體,其種類與吸入的氣體相同,但各種其他的容積百分比已經改變,主要是O2減少而CO2增加。存在與肺泡內的氣體,其各種其他的容積百分比與呼出的氣體不同,O2的百分比更少,而CO2更多。在吸入氣體中,O2約占21%,而肺泡中的氧僅占14.3%,兩者比較,表明已有6.7%的 O2擴散入血液中,被組織細胞所利用。而在吸入的新鮮空氣中,CO2的容積僅占氣體總容積的萬分之四,幾乎可以忽略不計,但在肺泡氣中卻占5.6%,這表明這些CO2完全是由組織細胞所產生的。N2在呼吸過程中原無增減,但表中三種情況下的N2百分比不同,這是由于受其他兩種氣體的百分比的影響,只是相對地起了變化,其絕對值并無變動。至于呼出氣與肺泡氣的不同,是由于每次呼出氣中,開始的一部分是上次吸入的新鮮空氣存留在呼吸道中的,因此這種不同,實際上是呼吸道內存留的氣體和肺泡氣混合的結果。 二、氣體交換 氣體在肺泡處的交換是通過肺泡和毛細血管壁進行的。氣體在組織內的交換也通過毛細血管壁進行。氣體是怎樣進行交換的呢?氣體分子不論在氣體狀態(tài)或溶解在體液中,都在不斷地運動,具有擴散性。一種氣體總是由多的地方向少的地方擴散,即總是由濃度高的地方向濃度低的地方擴散,直到平衡為止。氣體的濃度與壓力有關,濃度高壓力越大,濃度低壓力越小。因此也可以說,氣體是由壓力高的地方向壓力低的地方擴散的。氣體在肺泡和在組織內的交換,都是通過這種擴散作用實現(xiàn)的。 三、氣體在血液中的運輸 氧和二氧化碳在血液中是以物理溶解和化學結合兩種形式運輸的。在正常氧分壓條件下,以物理溶解形式運輸的氧量是很少的。絕大部分的氧,先溶解于血漿,再擴散到紅細胞內,與血紅蛋白結合生成氧合血紅蛋白后才進行運輸的。氧的化學結合,就是指氧和血紅蛋白結合。以物理溶解形式運輸的二氧化碳也是很少的,大部分二氧化碳是靠化學結合進行運輸的。二氧化碳化學結合的形式包括碳酸氫鹽和氨基甲酸血紅蛋白(由二氧化碳與血紅蛋白結合而成)兩種,其中以碳酸氫鹽的形式為主。以碳酸氫鹽的形式運輸比較復雜,它包括許多化學反應,先簡述如下。 當二氧化碳進入血液,擴散到紅細胞里后,在紅細胞中的碳酸酐酶的作用下,和水生成碳酸。碳酸解離成碳酸氫根離子和氫離子,當紅細胞內的碳酸氫根離子濃度超過血漿中的碳酸氫根離子濃度時,碳酸氫根離子通過紅細胞的膜進入血漿,與血漿中的鈉離子結合成碳酸氫鈉(屬于碳酸氫鹽)。二氧化碳在血液中主要是以這樣的化學結合形成,即碳酸氫鹽的形式進行運輸的。 四、二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁 人體呼出的氣體中含有比較多的二氧化碳(CO2)。人們向澄清的石灰水Ca(OH)2內吹氣的時候,就會發(fā)生化學反應,使石灰水變渾濁,這是由于生成白色的碳酸鈣沉淀的緣故。碳酸鈣不溶于水,所以沉淀下來。 五、肺的通氣量 肺內氣體的容量隨著呼吸深度而不同。正常人平靜呼吸時每次吸入或呼出的氣體量約為500 mL,稱潮氣量。如在平靜吸氣之后再繼續(xù)用力吸氣,直至不能再吸為止,這時所增添的吸入氣量稱為補吸氣量,約為1500 mL。如在平靜呼氣之后再繼續(xù)用力呼氣直至不能再呼為止,這時所增添的呼出氣量,稱為補呼氣量,約為1500 mL。潮氣量、補吸氣量和補呼氣量三者之和,即盡力吸氣之后,再盡力呼氣所能呼出的氣體量,稱為肺活量,約為3500 mL。肺活量并不是肺能容納的氣體最大量,因為即使是盡最大力氣呼出氣體,肺內仍然存留一些氣體不能呼出,這部分氣體稱為余氣量,約為1500 mL。肺活量和余氣量之和稱為肺的總容量,即在最大吸氣完了時肺內氣體的總容量。不只是連體的肺,其肺泡內總含有一定量的氣體,即使是離體的完全坍陷的肺,肺泡中仍存留少量氣體,永遠不能排盡。這是因為,人出生經過第一次呼吸之后,肺中永遠存留著氣體,每次呼吸運動,只能把肺中氣體更新一部分。 每分肺吸入或呼出的氣體總量稱為肺的每分通氣量。肺每分通氣量等于潮氣量與呼吸頻率的乘積。成年人平靜時的潮氣量為500 mL,每分呼吸1618次,那么成年人在平靜時的每分通氣量為89 mL。在從事劇烈運動和體力勞動的時候,潮氣量和呼吸頻率都會大大增加。每分最大通氣量男子可達100110 mL,女子可達80 mL。最大通氣量反映單位時間內肺與外界的最大通氣功能。 每次呼吸時吸入的氣體并不能全部進入肺泡,其中有一部分氣體停留在鼻腔、咽、喉、器官、支氣管等處,不能與血液之間進行氣體交換,這部分氣體的容積一般約為150。因此,平靜呼吸時每次吸入到肺泡的氣體量只有350 mL(500 mL -150 mL=350 mL )。這是肺泡的一次通氣量。肺泡每分通氣量直接受呼吸頻率和潮氣量的影響,其中以潮氣量的影響更大。例如潮氣量為500而呼吸頻率為每分16次的人,與潮氣量為250 mL而呼吸頻率為每分32次的人比較,前者肺泡每分通氣量等于(500 mL -150 mL )16次,即5.6 L ;后者肺泡每分通氣量等于(250 mL-150 mL) 32次,即3.2 L。以上的例子表明,從氣體交換的效率來看,深而慢的呼吸比淺而快的呼吸更為有效。在運動中,呼吸頻率過高,呼吸深度表淺,往往是氧氣供應不足的重要因素之一。 六、你會呼吸嗎 長期端坐在辦公室的“白領階層”,習慣于“短暫呼吸”。因為他們長期正襟危坐,胸腔受到壓迫,吸入的新鮮空氣尚未深入肺葉下端時,便匆匆地呼氣了。 專家們強調,正確的呼吸方法應是心平氣和,于是較充足的氧氣便有可能深入到肺葉的所有角落。此外,在安靜時,每次呼氣的時間,應是吸氣時間的兩倍。同時,盡量少用嘴,而多用鼻來呼吸。實際上,一旦你改變了錯誤的呼吸方式,許多常見疾病,如哮喘、支氣管炎、高血壓、心臟病、頭痛病、憂郁癥等癥狀,都會有一定程度的減輕,甚至對一些無藥可治的疾病,如慢性疲勞、月經紊亂及各種過敏反應,都會有一定療效。 正確的呼吸還能調節(jié)情緒,當你與人爭論而不高興的時候,或正準備首次演講和演出而感到很緊張的時候,或正設法解決一個難題而感到焦慮的時候,建議你停下來,做幾次深呼吸,這樣就能促進血液循環(huán),增加體內供氧,增加肺活量,排出二氧化碳氣體。這時,你就會感到松弛,不那么緊張了, 你也不再皺眉頭、發(fā)脾氣了。