Строение, свойства и функции воды

Разделы: Биология, Конкурс «Презентация к уроку»

Класс: 10

Цель урока: сформировать представление о целостной картине мира на примере вещества воды, осуществив интеграцию знаний учащихся, полученных в курсах физики, химии и биологии.

Задачи урока:

  1. Образовательные: усвоение всеми учащимися стандартного минимума фактических сведений о строении и функциях воды на всех уровнях организации живого.
  2. Развивающие: совершенствование надпредметных умений сравнивать и анализировать, устанавливать причинно-следственные связи; переводить информацию в графический вид (таблицу), постановки и решения проблем; оперировать понятиями и связывать с ранее полученными знаниями в курсах ботаники, зоологии, анатомии; рассуждать по аналогии, развивать память, произвольное внимание.
  3. Воспитательные: развивать интерес к окружающим явлениям, умение работать в парах и в коллективе, вести диалог, слушать товарищей, оценивать себя и других, формировать культуру речи.

Планируемые результаты: умение характеризовать функции вещества на основе строения и свойств; обобщение полученных знаний о функциях воды на разных уровнях организации живого в форме таблицы.

Тип урока: изучение нового материала и первичное закрепление знаний.

Методы обучения: беседа, рассказ учителя, показ иллюстраций, презентации, индивидуальная работа с текстом, контроль знаний.

Формы организации учебной деятельности: работа в парах (составление обобщающей таблицы), индивидуальная, фронтальная, эксперимент.

Оборудование: фотографии, компьютер, мультимедийный проектор, на столах учащихся раздаточный материал для урока, демонстрационные опыты.

Ход урока

Организационный момент (2 мин.): поздороваться, представиться детям.

Введение (5 мин.):

Вода – самое распространенное и удивительное на Земле вещество (например, расширяется при охлаждении, замерзает уже при 0 0С, кипит при 100 0С, выполняет множество функций и даже может хранить информацию). Ею заполнены океаны, моря, озера и реки; пары воды входят и в состав воздуха. Вода содержится в клетках всех живых организмов (животных, растений, грибов, бактерий) в значительных количествах: организме млекопитающих массовая доля воды составляет примерно 70%, а в огурцах и арбузах ее около 90%, в костях человека – 45 %, а в мозге до 90 %.

Цели урока: почему воды больше всего в составе живых организмов? Почему вода покрывает большую часть суши? Как вода сохраняет информацию? На эти вопросы нам с вами предстоит ответить в конце урока.

Как будем работать: беседуем, я рассказываю, показываю иллюстрации и схемы (Презентация), в процессе объяснения заполняем пропущенные слова в распечатках (Приложение 1). В конце урока я проконтролирую, как вы меня поняли. Мы заполним обобщающую таблицу, а я оценю ваши старания.

Демонстрационные опыты:

Опыт № 1:

Цель опыта: доказать растворимость веществ в воде.

Ход опыта: насыпать в колбу с водой соль или сахар. Размешать.

Результат: соль (сахар) полностью растворились.

Вывод: вода – хороший растворитель.

Опыт № 2

Цель опыта: доказать способность воды передвигаться по сосудам стебля за счет корневого давления и присасывающей силы испарения.

Ход опыта: поставить на сутки укоренившийся побег бальзамина в раствор чернил.

Результат: стебель и некоторые листья бальзамина окрасились в синий цвет.

Вывод: вода передвигается по сосудам стебля за счет сил сцепления между молекулами при помощи корневого давления и присасывающей силы испарения..

Опыт № 3:

Цель опыта: доказать способность воды двигаться в область меньшей концентрации растворителя.

Ход опыта: в две чашки Петри поместить одинаковые кусочки картофеля. В одну чашку налить воду, в другую – концентрированный раствор соли.

Результат: картофель в простой воде набух, а в концентрированном растворе соли сморщился.

Вывод: молекулы воды двигаются в область меньшей концентрации растворителя.

Объяснение нового материала (20 мин.):

Проводится в форме беседы. Изучаем вещества по определенному плану (пишу на доске): строение – свойства – функции на системных уровнях организации живого.

Строение молекулы и межмолекулярные связи

Свойства

Молекула воды имеет угловую форму: атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный примерно 105 0. Поэтому молекула воды – диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород – отрицательно.

Вода – хороший растворитель. Растворы образуются путем взаимодействия растворенного вещества с частицами растворителя. Процесс растворения твердых веществ в жидкостях можно представить так: под влиянием растворителя от поверхности твердого вещества постепенно отрываются отдельные ионы или молекулы и равномерно распределяются по всему объему растворителя.
Опыты № 1 и № 3

 

Вода – реагент в реакциях гидролиза (разрушение сложных химических веществ под действием воды до более простых с новыми свойствами) и ряде других реакций
ферменты                                                
крахмал + вода      →    глюкоза

Водородные связи между молекулами воды

Растворы ряда веществ образуются за счет водородных связей между веществом и молекулами растворителя (сахара, газы)

Водородных связей  много, поэтому необходимо много энергии для их разрыва.

 

 

Вода обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью. Вода медленно нагревается и медленно остывает.

Водородные связи слабые

Молекулы воды подвижны относительно друг друга

Силы межмолекулярного сцепления образуют пространства между молекулами

Вода практически не сжимается

Образование водородных связей между молекулами воды и других веществ

Вода характеризуется оптимальным для биологических систем значением силы поверхностного натяжения, текучесть воды         Опыт № 2

Вода замерзает при 0 0С, при замерзании образуется много водородных связей, возникают пространства между молекулами
Схема строения льда:  пространства             
между молекулами

Максимальная плотность воды при 4 С° равна 1 г/см3, лед  имеет меньшую плотность, и всплывает на ее поверхность.

Функции на системных уровнях организации живого

Вода обеспечивает диффузию  - пассивный транспорт веществ в клетку и из нее в область меньшей концентрации (осмос)  и пиноцитоз, а также транспорт веществ из клетки.
Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно, и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает. Образовавшиеся в результате распада веществ ионы быстро вступают в химические реакции, поэтому вода – основная среда всех биохимических процессов в организме (реакциях обмена веществ).
  1. Обеспечивает подготовительный этап окисления полимеров: гидролиз крахмала до глюкозы, белков до аминокислот.
  2. Вода – источник кислорода, выделяемого при фотосинтезе, и водорода, который используется для восстановления продуктов ассимиляции углекислого газа.
  3. Эндогенная вода, образующаяся при окислении органических веществ.

Гидрофильные вещества проникают внутрь клетки.
Гидрофобные вещества (белки, липиды) могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Из гидрофобных веществ состоит клеточная мембрана, которая сохраняет целостность клетки, но избирательно пропускает вещества; жироподобными веществами из копчиковой железы птицы смазывают перья.
Растворяя газы, вода обеспечивает возможность дыхания и фотосинтеза организмов водных экосистем. А сероводород, образующийся при разложении остатков организмов, делает водоем безжизненным.

Вода – терморегулятор.
1) Вода обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму. При изменении температуры окружающей среды, внутри клетки температура оказывается неизменной или ее колебания оказываются значительно меньшими, чем в окружающей среде, поэтому вода обеспечивает сохранение структуры клетки (чем активнее клетка, тем больше в ней воды).
2) Охлаждение организма (потоиспарение, испарение воды растениями) происходит при участии воды.
3) Вода – благоприятная среда обитания для многих живых организмов (непосредственно водная и полости, заполненные водой, в почве).
4) Водные бассейны регулируют температуру на нашей планете. Большая теплоемкость определяет климатическую роль океанов. Поэтому морской климат мягче континентального, погода подвержена меньшим колебаниям температуры

 «Смазочный материал» в суставах, плевральной полости и околосердечной сумке.

  1. Создается тургорное давление, которое определяет объем и упругость клеток и тканей.
  2. Гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.
  3. Околоплодный пузырь с жидкостью поддерживает и защищает плод млекопитающих.

Капиллярный кровоток, движение веществ в капиллярах почвы, восходящий и нисходящий ток растворов в растениях.
Поверхностное натяжение воды образует пленку – часть среды обитания некоторых животных (клоп-водомерка, личинки комаров).

Лед защищает водоемы от промерзания.
Обитатели водных экосистем остаются активными в зимний период.

Вода может хранить информацию (Приложение 2).

Закрепление (13 мин.):

Биологические задачи:

  1. Показать синюю или зеленую хризантему. Как создают такие растения? Являются ли они результатом селекционной работы?
  2. Почему кожа на пальцах при длительном купании сморщивается?
  3. Почему сморщивается яблоко, лежащее в тепле?

     Разделить класс на три группы (по рядам). Первая группа выписывает в тетрадь функции воды на уровне живой клетки. Вторая группа – на уровне живого организма. Третья группа – на уровне экосистем и биосферы. В конце работы оценить себя по количеству найденных функций. Работа ведется по парам.

Функции воды

В живой клетке В живом организме В экосистемах и биосфере

1. Транспорт веществ в клетке.

1. Охлаждение организмов.

1. Дыхание и фотосинтез водных организмов.

2. Основная среда всех биохимических процессов.

2. «Смазочный материал» в суставе, плевральной полости, околосердечной сумке, глазном яблоке.

2. Регуляция температуры на планете.

3. Участвует в ряде химических реакций.

3. Гидростатический скелет.

3. Благоприятная среда обитания для живых организмов.

4. Сохранение структуры клетки.

4. Защита плода млекопитающих.

4. Защита водоемов от промерзания.

5. Тургорное давление.

5. Капиллярный кровоток, нисходящий и восходящий ток в растениях.

5. Часть среды обитания животных.

 

 

6.  Подъем почвенных растворов по капиллярам почвы.

Подведение итогов урока, оценка работы (2 мин.)

Словарик (Приложение 2)