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第3节　植物与土壤（3课时）
教学目标：1、区分直根系与须根系
　　　　　2、理解根尖的基本结构特点以及
3、知道根吸水的主要部位和吸水、失水的条件
　　　　　4、了解植物缺乏氮、磷、钾的病症
　　　　　5、知道水体富营养化污染的基本症状
　　　　　6、初步学习数据处理能力――干扰数据的辨别和删除
　　　　　7、初步学习“实验方案”的优劣性比较
重点难点：根尖的结构、细胞的吸水和失水
教学过程：
　　　　　　　　　　　　　第　一　课　时
课堂引入：植物是通过根来吸收土壤中的营养物质的，你知道根的结构吗？
1、 植物的根系
学生活动：观察带根和小麦和大豆根的什么不同，并填写观察表格。
小麦 大豆
根的数目
是否有明显发达的根
你知道还有哪些植物具有这样的根？
1、根的功能：植物的根有两项基本功能――固定和吸收。土壤的水分和无机盐是通过根吸收进入植物体的。
2、植物的根系
①直根系：主根比较长而粗，侧根比较短而细，主根与侧根有明显的区别。
一般地说，双子叶植物的根系都是直根系（如菜豆的根系）。
②须根系：主根不发达，须根系主要是由不定根组成的。
一般地说，单子叶植物的根系都有是须根系（如小麦的根系）。
【举例】常见的作物中，哪些是直根系，哪些是须根系？
3、根系的分布
①植物的根在土壤中分布与土壤的结构、肥力、通气状况和水分状况有关。
　②【探究】植物根系（同种植物的根系）的分布与地下水位的高低的关系
提出问题：根系的分布和地下水位高低的关系如何？
建立假设：（1）地下水位高，植物根系分布浅。
（2）地下水位低，植物根系分布浅。
（3）地下水位的高低与植物根系分布无关。
实验方案：1、野外调查
2、野外栽培
3、实验室栽培。
学生活动：1、讨论哪一种方案比较好？三种方案的优劣在哪儿？
⑴组织野外观察较难，还要强调安全问题。虽然观察条件不是任何学校所在地都能满足，但是一旦观察到，则实验成功率就较大；
⑵野外栽培，可控性增强，但实验条件也不是任何学校都能满足的；
⑶实验室栽培，虽然可控性较强，但模拟地下水位的高低不大容易做到
　2、你还能改进或设计更好的方案吗？
3、实验数据的收集和处理。一株植物根系的长度是根系所有根的平均长度－－所有植物根的长度之和除以根的总数（多次测量取平均值）。数据处理时，应该去掉无效数据。
4、实验结论：一般地说，地下水位越高，根系的平均长度会越短，根系分布浅。
关于本节探究活动的教学建议：
1、在本节“植物根系分布和地下水位高低的关系”的探究活动中，教科书设计了让学生面对复杂自然界，进行探究所需的必要科学方法和技能的训练。在本次探究活动中，教师要格外关注学生以下的科学方法和技能培养：假设的技能、提出多种方案的技能、数据处理的技能、减小误差的方法，探究活动最好能根据实际情况进行必要的实践。
2、如果课堂中学生提出了很多题外话：如特别长或特别短的根及其原因等，教师可让这些追问的学生去进行综合的分析，教师如果没法回答，也不要紧，此时，“留下问题”也许比“问题解决”更有利于学生的发展。
3、在“根系的平均长度”中，应注意渗透“多次测量取平均值减小误差”的科学思想。
课后练习：作业本
第　二　课　时
2、 植物细胞的吸水和失水
情景展示：大雨过后，光秃的山坡常常冲下大量的泥土，有树有草的山坡就不是这样。这是什么原因？
案例分析：将一棵植物的根从土壤中挖掘出来，仔细观察就会发现，根系在土壤中总是向土壤深处生长，并且向四周扩展。原来，根具有向地生长的特性。根系的入土深度一般都大于地上部分的主茎高度，根系的扩展范围一般都大于地上部分的扩展范围。因此，在栽培植物的生长期间，要经常耕松土壤。疏松的土壤，不仅空气充足，有利于根的呼吸，而且阻力比较小，有利于根系在土壤中延伸。根系不但固定了植物体，而且牢牢地“抓住”土壤。人们在山坡、沙地上造林和种草，就是利用根系分布的这个特点来保持水土的。植物都有发达的根系，植物根的各个部位都能吸水吗？
实验观察：①选取两株生长旺盛、带有绿叶和根系的小麦幼苗。将一株小麦植株的所有根的前端都剪去3～5毫米，并在伤口涂上石蜡，另一株不做任何处理。
　　 ②将两株小麦幼苗分别放在土壤浸出液中培养，观察其生长情况，哪一株先出现萎蔫现象？
　　 ③实验现象：被剪去根的前端的小麦先出现萎焉现象。
④实验结论：根尖是植物吸收水分的主要部位
【讨论】在农业生产中，移栽作物幼苗是时为什么要带土移栽？－－免于损伤幼嫩的根尖，使根尖在适应“新环境”以前，仍旧在一段时间内可以从被夹带的土壤中获取水分和营养物质。
学生讨论：小丽想要移栽一株月季花，她应该怎样做呢？（　　）
　A、将月季花小心地连根拔起后移载
　　　　　B、将月季花小心地连根拔起后，将根洗净后移载
　　　　　C、小心地将月季花连根带土的挖起后移载，尽量不要损伤根系
　　　　　D、以上方法均可以
1、根尖是植物吸收水分的主要部位
【问题】为什么根尖能从土壤中吸收水分呢？
实验观察：组织学生完成根毛和根尖的结构的观察。
(1)肉眼观察植物的幼根，讲解根尖的定义，及根尖占根的比例。
(2)用放大镜观察根尖的颜色及形态，以及根尖可分为几部分。（从外形特征上看，一般可确定出根冠、成熟区、以及二者之间的部分。但可以不给出具体名称，只要求学生能说出形态特征即可。）
（3）指导学生在显微镜下观察根尖的永久纵切片，并对照课本内容学习根尖各部分的细胞结构特征及功能。或使用根尖的模型进行讲解。
（4）指导学生列表总结并完成书上填空。
（5）指导学生重点分析成熟区（根毛区）的结构特点与其功能之间的关系：
介绍：根毛是根端根毛区表皮细胞的外壁向外突起而形成的细毛（单细胞毛）。 每个根毛由一个细胞形成，细胞壁薄、质少、核小、液泡大；根毛寿命一般10～20天。根毛的数量很多，如玉米每平方毫米的根毛区有根毛425根、豌豆有230根。有人统计：正在抽穗的一株黑麦的根系具有1381万条根和140多根亿条根毛。如此众多的根毛，大大增加了植物根部与土壤的接触面积，使植物根部与土壤微粒紧密结合，是植物根部吸收水分和无机盐的主要部分。一般而言，凡陆地土壤中生长的植物它们的根尖都长有根毛。
（6）利用录像或动画课件展示根尖动态的生长变化，指导学生认识根的生长过程与细胞的分裂、生长和分化的结果。
继续让学生观察植物的幼根，指导学生观察根尖以上的部分。
讲解： 根毛区以上的部分，根毛脱落，失去吸收能力。其中部一些细胞的细胞质和细胞核逐渐消失，上下细胞失去细胞壁形成中空的导管。通过显微投影或图片，让学生观察不同的导管。（讲解导管是由死细胞构成，与茎和叶中的导管相连。讲解目的是为物质运输打下伏笔。）
2、根尖结构：
根的长度能够不断地增加，就是因为分生区的细胞能够分裂和伸长区细胞能够伸长的缘故。
【问题】植物的根是否在如何情况下，都能从土壤中吸收水分呢？
实例：当作物施了过多的肥料时，作物反而发生萎焉现象。这表明作物体内的水分减少了。为什么？
【实验】植物细胞失水的实验
实验现象：在清水中的青菜没有出现萎焉现象，在浓盐水中的植物出现了萎焉现象。
结论：植物细胞细胞液的浓度只有在高于土壤溶液的浓度时，植物的根才能吸水。
【思考】有无其它方法证明根毛确实必须在土壤浓度小于细胞液浓度时才能吸水？
腌制青菜时，青菜失水；海水漫入农田，作物萎焉等。
正常情况下，植物根毛细胞的细胞液中营养物质的质量分数一般高于土壤溶液的质量分数，因此它能从土壤中吸收水分。若施肥过多，土壤溶液的质量分数会超过根毛细胞液内的质量分数，细胞就会失水过多而发生“烧苗”现象。
3、植物细胞的吸水和失水：
（1）根毛吸水的原理：当土壤溶液的浓度高于细胞液的浓度时，植物细胞失水；当土壤溶液的浓度低于细胞液的浓度时，植物细胞吸水。
（2）水分进入根的途径是：土壤溶液→根毛细胞→内各层细胞→导管。
实验猜测：在两个大小相似的萝卜中各挖一个大小相等的洞，向甲、乙萝卜的洞中分别注入等量的清水和浓盐水，各用一个装有玻璃管的橡皮塞塞住洞口，
记下玻璃管内液面的高度（如图）。放置一段时间，分析
会出现的变化：
⑴甲玻璃管内液面高度将（　　），乙玻璃管内液面高度
将（　　）A、上升　　　B、下降　　C、不变
⑵用手捏萝卜的感觉甲＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，
　乙＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑶通过该实验，你能得出什么结论？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
解析：植物细胞可以吸水，也可以失水。植物细胞吸水或失水，主要取决于细胞周围水溶液的浓度和细胞液的浓度的大小：当周围水溶液的浓度小于细胞液的浓度时，细胞就吸水；当周围水溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞就失水。
学生讨论：请设计一个实验，粗略地测定萝卜细胞的细胞质浓度。（配制不同浓度的盐水，装置如上图所示，观察到玻璃管内液面变化不大，则该溶液的浓度就约为萝卜细胞细胞质的浓度）
关于本节实验的说明：
1、在证明“根的主要吸水部位”的实验中，必须以同种植物为实验对象，所选植物生长越旺盛，实验效果越明显，“萎蔫”现象就越易被观察到。
2、青菜浸在清水中的实验现象也十分明显，生活中学生也可能有制作咸菜的经验，教学中可充分借助于这些生活经验来说明问题。
介绍：合理灌溉：
教师提供资料，引导学生共同讨论，植物的需水量是否一致。
讲解：
1、植物在一生中，需要不断地从土壤中吸收水分，当土壤缺水到一定程度时，就要进行灌溉。
2、不同植物的一生中消耗的水量是不同的，同一种植物在不同的生长期，消耗的水量也是不同的。
课堂练习：
1、用两个烧杯（一杯装清水，另一杯装浓盐水），各放入一个同样大小的萝卜条。过一段时间，观察到甲、乙两个杯里的萝卜条的形态如下图所示。则：下列判断中，正确的是（　　）
A、甲杯装的是清水，泡在清水里的萝卜条变得软缩
B、甲杯装的是清水，泡在清水里的萝卜条更加硬挺
C、甲杯装的是浓盐水，泡在盐水里的萝卜条软缩，
D、乙杯装的是浓盐水，泡在浓盐水里的萝卜条更加硬挺
2、根尖分生区细胞的特点是 （ 　）
　A、细胞体积小、排列紧密、细胞核大、分裂迅速
　B、细胞体积大、排列不够整齐
　C、细胞迅速伸长，内有较大液泡
　D、细胞体积小、排列紧密、细胞核小、分裂迅速
课后练习：作业本
　
第　三　课　时
三、植物生长需要无机盐
1、植物的生长除了从土壤中吸收水分外，还需要无机盐
课堂引入：植物生长除了要从土壤中吸收水分外，还需要吸收无机盐。
实验观察：①配制四种营养液，其中一种按科学标准配制，另外三种分别缺氮、磷、钾等元素，将它们分别倒入四只三角烧瓶内，并用标签注明“正常、缺氮、缺磷、缺钾”等字样。
②选取生长旺盛的植物幼苗4株，小心洗去其根部附着物，最后用蒸馏水将其洗净，分别置于四瓶中。
　　　　　 ③记录四种植物生长的基本状况，如发现异常，在相应的培养液中分别标准添加含氮、磷、钾等元素的化合物，再观察植物生长状况。
④植物生长需要无机盐。
⑤三类无机盐在植物的生活中各有不同的作用
2、无机盐在植物生活中的作用：
无机盐 作用 缺乏时的症状
含氮的无机盐（如硝酸铵） 促进细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂 植株矮小瘦弱，叶片发黄，严重时叶脉呈淡棕色
含磷的无机盐（如过磷酸钙） 促进幼苗的发育和花的开放，使果实、种子的成熟提早 植株特别矮小，叶片呈暗绿色，并出现紫色
含钾的无机盐（如氯化钾） 使茎秆健壮，促进淀粉的形成 茎秆软弱，容易倒伏，叶片的边缘和尖端呈褐色，并逐渐焦枯
讨论：植物的枯枝、落叶及死亡的植物体对土壤有什么作用？农业生产中的秸秆如何处理比较有科学性？（植物的枯枝、落叶及死亡的植物体经土壤微生物分解后营养物质可进入土壤，使土壤中的有机质积累，所以，农业生产中收获后的农作物秸秆还田，可增强土壤肥力。）
3、植物和土壤的相互关系
（1）土壤为植物生长提供水和无机盐
（2）植物可以帮助土壤积累有机物
4、合理施肥：要使植物生长良好，就要适时适量地给土壤施用肥料。不同的无机盐对植物生长会起不同的作用。
①提出问题：请根据不同无机盐在植物生活中的作用，判断不同植物需要增加哪一类无机盐，如：小麦、白菜、马铃薯等。
②组织学生讨论。
③讲解：
（1）土壤中的无机盐，特别是氮、磷、钾等，不断被植物大量吸收，必须补充才能保持土壤的肥沃度。
（2）不同植物的各类无机盐的需要量是不同的，同一种植物随着生长期的不同，对无机盐的需要量也不同。人们对各种植物的需求部分不一样，对无机盐的需求种类也不一样，因为不同的无机盐对植物所起的作用也不一样。
（3）肥料分为化学肥料和农家肥料。但分别具有不同的优缺点，在施肥时应当以农家肥为主，配合施用化学肥料。
讨论：过多施用含N、P、K的化学肥料对环境和土壤有什么危害？
植物可以帮助土壤积累有机物，农林业生产也会对土壤产生一些负面影响。
（1）过多施肥会使土壤板结，改变土壤的结构。
（2）“水华”现象介绍
水华 （water blooms）是淡水中的一种自然生态现象，只是仅由藻类引起的，如蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等，也就是水的富营养化。“水华”发生时，水一股呈蓝色或绿色。这种在自然界就有的“水华”现象，在我国古代历史上就有记载。在自然界中它们很快消失，并没有给水产动物和人类带来危害。
淡水中富营养化后，“水华”频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长。太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有“水华”，就连流动的河流，如长江最大支流----汉江下游汉口江段中也出现“水华”。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭昧。
5、水体的富营养化污染：水体中氮、磷等元素含量过高，导致水中藻类大量繁殖，会在淡水中出现“水华”现象，在海洋中出现“赤潮”。当这些藻类死亡后，由于细菌分解这些有机物需要消耗水体中大量的溶解氧，从而使水体中需氧生物大量死亡。此时，水体就会发黑发臭，水质严重恶化。
水体氮磷元素的来源：
（1）工业上排放的富有N、P及有机物的废水等；
（2）农业上过多使用氮肥和磷肥；
（3）生活上排放大量的污水
课堂讨论：
生活中是否可制造一些不含N、P的洗涤剂及日常化学用品？是否可以尽量少用含N、P的洗涤剂及化学用品？是否可以多使用有机肥，而少用化肥？
关于本节实验的说明：
1、在植物的矿质元素缺乏症中，实验可提前进行，在课堂上只要以实验报告的形式呈现。
2、营养液的配制过程，最好让学生共同参与，以便让学生对营养液的配制有一个基本了解。实验中一定要用蒸馏水。
本节教学建议：
1、教学中可补充：过多施用化肥造成土壤板结现象和过多使用有机肥改变土壤结构等内容。
2、在水体的富营养化的教学中，教师要抱着让学生在学习中积累保护环境的责任感比懂得一些相关知识更重要的教学思想，此处重在“体验”而不仅是“传授”。课堂讨论题则可尽可能地让学生发表自己的见解或提出一些具有建设性的建议。（至于是否可行则无关紧要）
课堂练习：
1、用甲、乙两个试管（甲管盛有肥沃土壤的浸出液，乙管盛有蒸馏水），各培养一棵大小相同的健壮幼苗。一段时间后，观察到用肥沃土壤浸出液培养的幼苗，生长健壮，颜色鲜绿；用蒸馏水培养的幼苗，生长瘦弱，颜色发黄。则下列说法中，正确的是（　　）
A、该实验表明：植物的生活需要无机盐
B、该实验表明：根吸收的是溶解在水中的无机盐
C、生长在土壤中的植物，所需要的无机盐则是由
根从土壤溶液中吸收来的
D、以上说法都正确
2、深层施肥有利于农作物根系伸向土壤深处，这说明根具有的特性之一是（　）
　A、向地生长 　　B、向水生长 　　C、向肥生长 　D、固定植物体
3、阅读短文，回答问题：
有一年春天，小明家的油菜长势很好，开满黄花，但收获时却没有油菜籽。小明想到科学中学过的知识，植物生长需要无机盐，油菜不结果实可能是缺少某种无机盐引起的。查阅资料后，他认为油菜开花结果需要硼元素。
小明思考：油菜开花时，施适量的含硼元素的化合物，油菜就一定会结出果实。
第二年春天，他让爸爸在同一地里种上油菜，开花时一半地里喷施硼砂，另一半不喷，发现喷硼砂的油菜籽籽粒饱满，而另一半与前一年相同，油菜只开花不结果。
（1）阅读上述短文，你可得出什么结论？（植物生长需要含硼元素的无机盐。）
（2）你认为这一结论在现实中有什么应用？请举一个应用的设想。（种植油菜、大豆等收获果实农作物时，在植物开花期应增施适量的硼肥，可使籽粒饱满，增产增收。）
（3）刚才你和小明在学习研究这一问题时，整个过程运用了怎样的学习程序？
（提出问题，猜想假设，实验探究，得出结论。）
课后练习：作业本
根尖
根 冠：保护
分生区：细胞具分裂能力
伸长区：细胞能不断伸长
根毛区：吸水的主要部位
须根系
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