資源簡(jiǎn)介

北師大版初中生物七年級(jí)下冊(cè)第十章第一節(jié)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：檢驗(yàn)人體
呼出氣體成分的變化
一、使用教材
北師大版生物學(xué)七年級(jí)下冊(cè)第十章第一節(jié)食物中能量的釋放中的演示實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)人體呼出氣體成分的變化
二、實(shí)驗(yàn)器材
（1）實(shí)驗(yàn)器材：六個(gè)500毫升的空玻璃瓶（500毫升的礦泉水瓶也可以），吸管4根，電子稱(chēng)，小勺兩個(gè)，30毫升注射器，500毫升量筒一個(gè)，500毫升燒杯一個(gè)，玻璃棒一根，打孔器一個(gè)，秒表六個(gè)
（2）實(shí)驗(yàn)材料：固體氫氧化鈉，固體酚酞，純凈水，一塊蘋(píng)果
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)
切開(kāi)的蘋(píng)果遇到氧氣變色，在生活中很常見(jiàn)，將生活中看到的現(xiàn)象引入實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生將生活與學(xué)習(xí)結(jié)合；酚酞加入氫氧化鈉溶液顯紅色，二氧化碳可以使溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色，將生物學(xué)與化學(xué)相結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)科融合，也是舊知推理用于探究新知，操作更方便，更安全，現(xiàn)象也更明顯。
四、實(shí)驗(yàn)原理
蘋(píng)果內(nèi)含有酚類(lèi)物質(zhì)，酚類(lèi)物質(zhì)與氧發(fā)生反應(yīng)變成醌類(lèi)物質(zhì)顯褐色，氧含量濃度越高變色越快，變色也更深；酚酞在PH＞8.2堿性溶液中顯紅色，在PH＜8.2溶液中是無(wú)色的，氫氧化鈉溶液是堿性PH＞8.2，加入酚酞后溶液顯紅色，當(dāng)遇到二氧化碳時(shí)，二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)而改變?nèi)芤核釅A度，當(dāng)二氧化碳含量達(dá)到一定量時(shí)與溶液中的氫氧化鈉完全反應(yīng)可以使溶液PH＜8.2，溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
（1）生命觀：通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，意識(shí)到生物與環(huán)境息息相關(guān)，樹(shù)立起健康生活的生命觀。
（2）探究實(shí)踐：以好奇心為基礎(chǔ)，通過(guò)提問(wèn)、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、分析、交流等過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)探究的能力與品格。
（3）科學(xué)思維：基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，辯證分析問(wèn)題，培育學(xué)生的理性思維。
（4）責(zé)任態(tài)度：通過(guò)實(shí)證認(rèn)識(shí)急救人工呼吸的重要意義，承擔(dān)起相應(yīng)的社會(huì)責(zé)任。
六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
（1）用蘋(píng)果檢測(cè)人體吸入氣體與呼出氣體中氧氣含量的變化
（2）用加有酚酞的氫氧化鈉溶液檢測(cè)人體吸入氣體與呼出氣體中二氧化碳含量的變化
（3）用加有酚酞的氫氧化鈉溶液探究人體呼出氣體與吸入氣體的二氧化碳含量的差別有多大
（4）用加有酚酞的氫氧化鈉溶液探究人體運(yùn)動(dòng)前后呼出氣體二氧化碳含量的差異
七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程
（1）知識(shí)準(zhǔn)備
復(fù)習(xí)七年級(jí)上冊(cè)第3章第3節(jié)中的建議活動(dòng)--研究細(xì)胞大小與物質(zhì)擴(kuò)散的關(guān)系，七年級(jí)上冊(cè)第5章第1節(jié)中的檢驗(yàn)光合作用需要二氧化碳實(shí)驗(yàn)，查閱生活中切開(kāi)蘋(píng)果變色的原因，氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的原理。
（2）已有的探究方法1
如圖1是教材上的已有的探究方法，A、B瓶充滿(mǎn)空氣，C、D瓶吹入人體呼出的氣體，檢驗(yàn)人體呼出氣體中氧氣含量的變化是用燃燒的蠟燭放入 A、C瓶，比較在兩瓶?jī)?nèi)燃燒時(shí)間的長(zhǎng)短；檢驗(yàn)人體呼出氣體中二氧化碳含量的變化是向B、D瓶加入等量的澄清石灰水，比較澄清石灰水變渾濁的程度。
（3）學(xué)生疑問(wèn)
1）檢測(cè)氧氣只能用火嗎？用火不安全。
2）空氣中含有二氧化碳嗎？B瓶沒(méi)有看到任何變化，色差不明顯。
（4）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新
1）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新亮點(diǎn)
①不涉及用火，操作更方便，更安全，現(xiàn)象更明顯直觀，提高學(xué)生探究的興趣。
②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)源于生活中的現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生將生活與學(xué)習(xí)知識(shí)聯(lián)系的能力。
③舊知推理用于探究新知，強(qiáng)化學(xué)科融合。
2）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的來(lái)源
①生活中看到切開(kāi)的蘋(píng)果放在空氣中會(huì)變色如圖2，查閱資料發(fā)現(xiàn)切開(kāi)的蘋(píng)果變色與氧氣有關(guān)，蘋(píng)果內(nèi)含有酚類(lèi)物質(zhì)，酚類(lèi)物質(zhì)與氧發(fā)生反應(yīng)變成醌類(lèi)物質(zhì)顯褐色，氧含量濃度越高變色越快，顏色越深，沒(méi)有氧氣是不會(huì)變色的。
②七年級(jí)上冊(cè)第3章第3節(jié)中的建議活動(dòng)，細(xì)胞大小與物質(zhì)擴(kuò)散的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)里瓊脂塊變色的原理如圖3中有講述，第5章第1節(jié)中的檢驗(yàn)光合作用需要二氧化碳實(shí)驗(yàn)如圖4，利用氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，查資料得知化學(xué)知識(shí)中二氧化碳易溶于水，易與氫氧化鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變氫氧化鈉溶液的酸堿度，使加有酚酞的氫氧化鈉溶液由紅色漸漸變?yōu)闊o(wú)色。2
3)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新探究過(guò)程
①實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新探究一:人體呼出氣體中氧氣含量的變化
本實(shí)驗(yàn)使用的器材與材料如圖5，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖6，A瓶中充滿(mǎn)的空氣，B瓶吹入人體呼出氣體，用打孔器取兩根同樣的蘋(píng)果條分別放入A、B瓶?jī)?nèi)圖7，計(jì)時(shí)觀察現(xiàn)象，圖8是蘋(píng)果條放入瓶中15秒的照片，圖9是3分鐘后的照片，兩瓶中的蘋(píng)果條都變色了，由現(xiàn)象得知人體呼出的氣體與吸入的氣體都含有氧氣，A瓶中的蘋(píng)果條比B瓶先變色，變色深一些，由此現(xiàn)象得知人體吸入的空氣含氧量比呼出氣體的高。（這個(gè)實(shí)驗(yàn)在不同環(huán)境溫度下進(jìn)行，蘋(píng)果條變色的時(shí)間不同，溫度高時(shí)間短）此實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生意識(shí)到急救人工呼吸是有意義的，保存新鮮的水果蔬菜應(yīng)該放在含氧量低的地方。
下面是本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與結(jié)論3
編號(hào) 充滿(mǎn)的氣體 實(shí)驗(yàn)材料 現(xiàn)象
A 空氣 蘋(píng)果條 15秒開(kāi)始變色且顏色更深
B 人呼出的氣體 蘋(píng)果條 19秒開(kāi)始變色
結(jié)論 人體呼出氣體和空氣都含有氧氣，空氣含量更高。
②實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新探究二：人體呼出氣體中二氧化碳含量的變化
本實(shí)驗(yàn)使用的器材與材料如圖10，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖11，C瓶中充滿(mǎn)的空氣（打開(kāi)瓶塞在空氣中靜置3分鐘），D瓶吹入人體呼出氣體（用吸管往瓶?jī)?nèi)吹氣數(shù)次），用30毫升的注射器分別取20毫升酚酞?dú)溲趸c溶液加入C瓶和D瓶，再同時(shí)拿起C瓶和D瓶輕輕振蕩，觀察現(xiàn)象。圖12是剛加入溶液，圖13是振蕩6秒后的現(xiàn)象，D瓶?jī)?nèi)的溶液顏色變?yōu)闊o(wú)色，C瓶幾乎沒(méi)有變化，由現(xiàn)象可得D瓶二氧化碳含量高于C瓶，即人體呼出氣體二氧化碳含量高于吸入氣體。這里用的酚酞?dú)溲趸c溶液是稱(chēng)0.05克固體氫氧化鈉加入500毫升純凈水中，攪拌均勻成氫氧化鈉溶液（如果稱(chēng)0.1克固體氫氧化鈉加入100毫升純凈水中，配制的氫氧化鈉溶液就看不到明顯的顏色變化，濃度高了；如果稱(chēng)0.1克固體氫氧化鈉加入300毫升純凈水中，配制的氫氧化鈉溶液可以看到明顯的顏色變化，反應(yīng)時(shí)間要長(zhǎng)些），再稱(chēng)0.05克固體酚酞加入氫氧化鈉溶液中攪拌配制而成，加了酚酞的氫氧化鈉溶液變成紅色。注意：氫氧化鈉溶液是強(qiáng)堿，有腐蝕性，小心不要接觸皮膚和眼睛，更不能入口。
下面是本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與結(jié)論
編號(hào) 充滿(mǎn)的氣體 加有酚酞的氫氧化鈉溶液 現(xiàn)象
C 空氣 20毫升 不變色
D 人體呼出的氣體 20毫升 6秒變?yōu)闊o(wú)色
結(jié)論 人體呼出氣體含二氧化碳量比空氣高
③實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新探究三：人體呼出氣體與吸入氣體的二氧化碳含量的差別有多大4
本實(shí)驗(yàn)使用的器材與材料如圖14，A、B、C瓶?jī)?nèi)充滿(mǎn)空氣，D、E、F瓶吹入人體呼出氣體，用3毫升的注射器取1.5毫升、2毫升和3毫升的酚酞?dú)溲趸c溶液分別加入A瓶、B瓶和C瓶如圖15，用500毫升的量筒量取280毫升、290毫升和300毫升的酚酞?dú)溲趸c溶液分別加入D瓶、E瓶和F瓶如圖16，振蕩，觀察現(xiàn)象。圖17和圖18是20分鐘后的照片，A瓶的溶液3分55秒變?yōu)闊o(wú)色，B瓶的溶液20分鐘后變?yōu)闇\淺的紅色，接近無(wú)色，C瓶的20分鐘后變?yōu)闇\紅，D瓶的45秒后變?yōu)闊o(wú)色，E瓶的1分34秒后變?yōu)榻咏鼰o(wú)色，略帶紅色，F(xiàn)瓶的4分鐘后變?yōu)闇\紅。由A、B、C瓶的現(xiàn)象得知空氣中含有二氧化碳，只是含量很少，由D、E、F瓶的現(xiàn)象與A、B、C瓶的現(xiàn)象比較得知人體呼出氣體含二氧化碳量比吸入的空氣含二氧化碳量多很多。這里用的酚酞?dú)溲趸c溶液是稱(chēng)0.05克固體氫氧化鈉加入1000毫升純凈水中，攪拌均勻成氫氧化鈉溶液（為了能從現(xiàn)象看出空氣含二氧化碳，將氫氧化鈉溶液濃度減小），再稱(chēng)0.1克固體酚酞加入氫氧化鈉溶液中攪拌配制而成。做實(shí)驗(yàn)的人不同，D、E、F瓶消耗的溶液多少有差異，但不影響現(xiàn)象得出的結(jié)論。A、B、C瓶變色耗時(shí)長(zhǎng)與液體少空間大有關(guān)，瓶?jī)?nèi)空氣中的二氧化碳不能在短時(shí)間內(nèi)全與液體接觸。
下面是本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)論
編號(hào) 充滿(mǎn)的氣體 加酚酞的氫氧化鈉溶液 現(xiàn)象
A 空氣 1.5毫升 3分55秒變?yōu)闊o(wú)色
B 空氣 2毫升 20分鐘后變?yōu)榻咏鼰o(wú)色
C 空氣 3毫升 20分鐘后變?yōu)闇\紅
D 人體呼出的氣體 280毫升 45秒后變?yōu)闊o(wú)色
E 人體呼出的氣體 290毫升 1分34秒后變?yōu)榻咏鼰o(wú)色
F 人體呼出的氣體 300毫升 4分鐘后變?yōu)闇\紅色
結(jié)論 空氣含有少量二氧化碳，人體呼出的氣體含二氧化碳量比空氣多得多。
④實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新探究四：人體運(yùn)動(dòng)前后呼出氣體二氧化碳含量的差異5
圖19是本實(shí)驗(yàn)用的器材和材料，這里用的酚酞?dú)溲趸c溶液是稱(chēng)0.1克固體氫氧化鈉加入1000毫升純凈水中，攪拌均勻成氫氧化鈉溶液，再稱(chēng)0.1克固體酚酞加入氫氧化鈉溶液中攪拌配制而成。學(xué)生運(yùn)動(dòng)前用吸管向A、B瓶?jī)?nèi)吹氣數(shù)次，A瓶?jī)?nèi)加入200毫升氫氧化鈉溶液，振蕩，2分55秒變?yōu)闊o(wú)色，B瓶?jī)?nèi)加入240毫升氫氧化鈉溶液，振蕩，5分鐘后顏色只變淺了一點(diǎn)，不再變色如圖20，學(xué)生跳繩4分鐘，立刻用吸管向C、D瓶?jī)?nèi)吹氣數(shù)次，向D瓶加入240毫升氫氧化鈉溶液，振蕩，1分55秒變?yōu)闊o(wú)色，C瓶?jī)?nèi)加入260毫升氫氧化鈉溶液，振蕩4分55秒后變?yōu)闇\紅如圖21，由現(xiàn)象可得人體運(yùn)動(dòng)后呼出氣體二氧化碳含量比運(yùn)動(dòng)前多。圖22和圖23是A、B、C、D瓶剛到入氫氧化鈉溶液的照片。本實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生意識(shí)到運(yùn)動(dòng)促進(jìn)新陳代謝，適量運(yùn)動(dòng)有利健康。
下面是本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)論
編號(hào) 吹氣體的時(shí)間 充滿(mǎn)的氣體 加酚酞?dú)溲趸c溶液的量 現(xiàn)象
A 運(yùn)動(dòng)前 人呼出氣體 200毫升 2分55秒變?yōu)闊o(wú)色
B 運(yùn)動(dòng)前 人呼出氣體 240毫升 5分鐘后變淺一點(diǎn)
D 運(yùn)動(dòng)后 人呼出氣體 240毫升 1分55秒變?yōu)闊o(wú)色
C 運(yùn)動(dòng)后 人呼出氣體 260毫升 4分55秒后變?yōu)闇\紅
結(jié)論 人體運(yùn)動(dòng)后呼出的氣體含二氧化碳量比運(yùn)動(dòng)前多。
八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)
優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)人體呼出氣體中氧氣含量的變化，不涉及用火，操作更方便，更安全，蘋(píng)果的氧化需要2分鐘左右，更利于學(xué)生觀察到現(xiàn)象；檢驗(yàn)人體呼出氣體中二氧化碳含量變化，加了酚酞的氫氧化鈉溶液顏色變化對(duì)比更明顯，更利于觀察現(xiàn)象，提高了學(xué)生探究的興趣。
缺點(diǎn)：探究人體呼出氣體與吸入氣體的二氧化碳含量的差別有多大，不能準(zhǔn)確定量，只能從現(xiàn)象給學(xué)生直觀感知兩者差別大致有多少；氫氧化鈉溶液的濃度有要求。
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