渗透作用实验的简便性改进和数字化测量研究

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1、渗透作用实验的简便性改进和数字化测量研究　　1问题的提出　　渗透作用实验是高中生物的传统经典实验，该实验在学生理解渗透作用原理中有不可替代的作用。　　通常完成此实验装置需用到铁架台、烧杯、漏斗、玻璃纸（赛璐玢）等器材，其教学实验的可操作性比较差，成功率不高，现象也不理想。许多教师对实验用具、材料进行了探索，对实验流程做了改进，甚至还发明了替代实验装置，但实验结果始终不太理想。　　实验装置应该具备准备简单，成功率高，效果明显，操作时简便易行等特点。　　2研究内容与方法　　2.1实验材料、用具的选择　　用作半透膜的材料有很多，理想的半透膜材料，需具备简便易得、不易破裂的特

2、性。　　目前使用的半透膜材料有肠衣、鱼鳔、鸡蛋的卵壳膜、动物的膀胱等生物材料，或者是火棉胶、玻璃纸（赛璐玢）等非生物材料。用膀胱膜、肠衣、花生米皮作为半透膜，取材处理不太容易，而非生物材料学生不容易理解，故本次实验采用的是鸡蛋的卵壳膜作为半透膜。　　2.2研究方法　　2.2.1半透膜的制备方法6　　取一枚生鸡蛋，将鸡蛋用硬物的边沿碰裂，对半掰开鸡蛋，倒出蛋清和蛋黄，将蛋壳用缓慢的流水冲洗干净，置于食醋原液中浸泡，定期搅拌。一段时间后，用清水清洗干净，轻轻敲碎蛋壳边沿，撕取卵壳膜，用水清洗干净并置于清水中待用。　　在制备过程中，气室部分容易分离成两层并扩大，宜先用尖锐物

3、（牙签等）刺破再泡入醋酸中。　　制备流程可表示为：　　敲→掰→洗→泡→洗→敲→撕→洗→备用。　　2.2.2红色蔗糖溶液的配制　　用白糖分别配制0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL、0.7g/mL5个浓度梯度的蔗糖溶液，滴入等量红墨水，使之呈红色。　　2.2.3红糖溶液的配制　　用红糖分别配制0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL、0.7g/mL5个浓度梯度的红糖溶液，由于红糖自身带有颜色，无需另外加色。　　2.2.4实验分组方法　　本次实验中采用食醋原液分别浸泡鸡蛋壳5min、10min、15min，清洗干净后撕取卵壳

4、膜，做3个平行重复实验，最后取3次实验的平均值。分别用0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL、0.7g/mL5个浓度梯度的红色蔗糖溶液和红糖溶液进行渗透作用实验，每种溶液的每个浓度梯度做3个平行重复实验，最后取3次实验的平均值。　　3结果与分析　　3.1浸泡时间的选择6　　实验结果表明，在制取卵壳膜时，食醋浸泡的时间在5min是最适宜的。　　本次实验中采用总酸度大于9mg/mL的食醋原液分别浸泡鸡蛋壳5min、10min、15min，清洗干净后撕取卵壳膜，用0.5g/mL红色蔗糖溶液对卵壳膜做渗透作用实验。做3个平行重复实验，最后取3次实验的平

5、均值，实验结果见表1，实验分析如图2所示。　　从表1图2中的数据可以看出，食醋原液浸泡时间在5min的渗透作用高度差最大，效果比浸泡10min、15min的效果要好，可能是浸泡时间长，食醋对卵壳膜的结构或分子结构有破坏作用。从撕取卵壳膜的过程难易程度来看，基本无差别。因此，随后的实验中，均采用食醋原液浸泡鸡蛋壳5min来获取卵壳膜。　　3.2蔗粮溶液浓度的选择　　配制红色蔗糖溶液0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL、0.7g/mL5个浓度梯度，每个浓度梯度做3个平行重复实验，最后取3次实验的平均值。实验结果见表2，作图分析如图3所示。　　由图

6、3中曲线分析可知，5个浓度的蔗糖溶液在渗透装置中均有上升，以0.5g/mL上升最明显，速度最快。0.3～0.5g/mL浓度都可以选择，但以0.5g/mL浓度为最佳。0.6g/mL、0.7g/mL的实验效果与预想的却刚好相反，这很有可能是糖溶液浓度过高时，溶液几乎达到粘稠状，反而不利于水分子的进入。水溶解糖也是需要时间和能量的，因此在做渗透作用实验时，并非浓度越高实验效果越明显，其中高于0.6g/mL浓度溶液时渗透现象反而变弱的原理有待进一步探究。6　　3.3红糖溶液浓度的选择　　取红糖配制成溶液浓度为0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL、0.

7、7g/mL的5个梯度，每组做3个平行重复实验，再取平均值后得到数据结果见表3，数据分析图如图4所示。　　从图4中可以看出红糖溶液的实验效果总体是比较理想的，红糖配制成溶液呈棕色，不需要用红墨水进行染色，所以比用红墨水染色的蔗糖溶液配制更简单。从实验数据来看，红糖浓度为0.4g/mL时实验效果最好，45min后液面高度最高可以达到7cm，比初始液面上升1cm，方便观察。从时间来说，液面上升也比最快，所以红糖溶液选取的浓度在0.4g/mL最适宜。在高浓度的情况下出现了和红墨水蔗糖溶液实验中相同的情况，即糖溶液浓度过高时，渗透作用的高度和速度反而降低。这可