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第五节 植物的矿质营养
生物学科 徐宏伟
教材分析
这一节教材重点介绍了“一个概念、二个过程、二个方法”，即矿质元素的概念、根对矿质元素的吸收过程、矿质元素的运输和利用的过程、确定某元素是植物必需矿质元素的方法及合理施肥的方法；其难点在于对根吸收矿质元素的过程及和根吸收水分是两个相对独立过程的理解。此节内容与教材中前后章节的知识联系密切（如组成生物体的化学元素、物质出入细胞膜的方式、水分代谢、光合作用、呼吸作用等）。
设计思路
本课题教学安排1个课时完成。思路设计如下：提出疑问→图片展示→逐步讲解(植物必需的矿质元素、根对矿质元素的吸收、矿质元素的运输和利用、合理施肥、无土栽培)→归纳小结。
教学目标
1．知识目标
（1）知道植物必需的矿质元素及其种类。
（2）识记植物对矿质元素的吸收过程以及矿质元素的运输和利用。
（3）知道合理施肥的原理。
2．能力方面
（1）培养学生分析、判断植物必需的矿质元素的能力。
（2）培养学生对根对矿质元素的吸收与吸水、呼吸作用之间的关系的分析、理解能力。
3．情感目标
通过学习，逐步渗透、培养学生的辨证观。
重点、落实方案
重点
植物必需的矿质元素及其种类。
根对矿质元素的吸收过程。
落实方案
学生提前阅读，初步了解。
以第一章中的组成生物体的化学元素的基础进行学习。
结合第四节植物对水分的吸收和利用对比学习。
对矿质离子的吸收与氧气浓度的关系图及不同植物在同一营养液中吸收矿质元素差异图分析讨论。
难点、突破策略
难点
根对矿质元素的吸收和对水分的吸收是两个相对独立的过程。
突破策略
1. 引导学生对课文中讲述的有关菜豆的实验进行分析和讨论。
2．对矿质离子的吸收与氧气浓度的关系图及不同植物在同一营养液中吸收矿质元素差异图分析讨论。
教具准备
植物体正常发育和缺乏N、P、K时发育的幼苗比较挂图，离体根的钾含量和氧浓度关系图，番茄和水稻对镁、硅元素吸收的差异图, 缺乏N、K、Fe时植物病变部位挂图。
教学方法
建议指导学生，与植物对水分的吸收和利用进行对比学习。从吸收的原理、过程、运输和利用等方面进行，深入理解其内在的本质。启发式、谈话法等。
课时安排
1课时
教学过程
【复习回顾】
复习上一节课植物对水分的吸收和利用的知识：细胞吸水、失水，水分在植物体内的运输，利用和散失过程等内容。
【导入新课】
根据学生复习的内容，提出以下问题，引发学生思考：
1．植物的生长离不开水，但只有水植物能正常的生长发育吗？
2．植物除了水以外还需要哪些物质来维持自身的生命活动？
（学生回答：不能正常生长，需一些矿质元素）
展示挂图：
教师总结：植物不仅要从外界吸收水分，而且还要吸收矿质元素才能正常生长和发育。
今天我们来学习 第五节 植物的矿质营养（板书）
【新课讲解】
教师介绍一些农谚，诸如“有收无收在于水，收多收少在于肥”、“有水无肥一半收，有肥无水看着丢”、“庄稼一枝花，全靠肥当家”等，说明矿质元素对植物体生长发育的重要性。激起学生学习这部分知识的兴趣。
提问：1．什么是矿质元素？
2．在土壤中的矿质元素有很多种，是否都是植物生活所必需的？
3．如何来鉴别哪些矿质元素是植物所必需的矿质元素？
（一）植物必需的矿质元素（板书）
1．矿质元素的概念：矿质元素是指除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。（板书）
2．植物必需的矿质元素（板书）
回顾组成生物体的化学元素：
大量元素：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl
哪些是植物必需的矿质元素，植物必需的矿质元素有14种（比较）：
大量矿质元素：N、P、K、S、Ca、Mg
微量矿质元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni （板书）
3． 如何确定植物必需的矿质元素：溶液培养法（板书）
溶液培养法：是指用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。具体地说，在人工配制的营养液中，除去或加入某一种矿质元素，然后观察植物在营养液中生长发育的状况，确定该种元素是否必需。如果除去某一种矿质元素，植物的生长发育正常，说明它不是植物必需的矿质元素；如果除去某一种矿质元素，植物不能正常的生长发育，加入这种矿质元素后，植物的生长发育恢复，说明它是植物必需的矿质元素。
（二）根对矿质元素的吸收（板书）
1．矿质元素的吸收形式：离子状态（板书）
2．矿质元素的吸收过程：（板书）
提问：根对水分的吸收过程我们已经清楚，那么根对水分的吸收和对矿质元素的吸收是否是同一个过程，吸水量和吸收矿质元素的量是否成正比？
指导学生看书后，植物根的吸水量和吸收矿质元素离子量并不都是成正比的关系，例如：科学家用菜豆做实验，发现菜豆的吸水量增加约一倍时，K＋、Ca２＋、NO3-和PO33-等矿质元素离子的吸收量同原来各自的吸收量相比，只增加0．1～0．7倍；又如，有不少实验甚至得出这样的结果：植物的吸水量少时，某些矿质元素离子的吸收量反而增多。可见，植物对水分的吸收和对矿质元素离子的吸收不是同一个过程。
用投影片，出示矿质离子的吸收与氧气浓度的关系图
由图2-5说明根细胞吸收矿质离子需要呼吸作用的支持
用投影片出示根对矿质离子选择性吸收示意图
分析图2-6，引导学生进一步联想，选择性吸收与细胞膜上载体有关。
结合上述两点，说明根对矿质离子的吸收需要能量和载体，那么，这种运输方式属于哪一种？
（学生回答：主动运输（板书））
3．植物矿质元素的吸收与水分吸收的关系：相对独立（板书）
水分吸收 矿质元素的吸收
区别 原理与过程不同 渗透作用 交换吸附和主动运输
吸收的动力不同 细胞内、外溶液的浓度差；蒸腾作用形成的蒸腾拉力 ATP 呼吸作用
运载工具 不需 细胞膜上运载离子的载体
联系 1、矿质元素一定要溶解在水中，才能被根部吸收
2、水参与完成交换吸附的离子的生成过程
3、矿质元素在植物体内的运输是随着水分的运输达到植物体的各部分
4、矿质元素被根细胞吸收后，又会影响细胞内外溶液的浓度，从而影响根对水分的渗透吸收
（三）矿质元素的运输和利用（板书）
1．运输：（板书）
根尖成熟区表皮细胞→根导管→茎、叶导管→植物各部分（板书）
2．利用：（板书）
展示缺乏N、K、Fe时植物病变部位挂图。启发学生，教师总结
正常生长 新叶正常 新叶正常 新叶受损
老叶受损 老叶受损 老叶正常
元素举例 K N P Mg Fe Ca
存在形式 离子 不稳定的化合物 稳定的化合物
移动情况 容易移动 可以转移 不能移动
利用情况 反复利用 多次利用 只用一次
集中部位 嫩叶 嫩叶 老叶
缺乏时病变部位 老叶 老叶 嫩叶
（四）合理施肥（板书）
指导学生看书，引导学生分析P66，图3—12、图3—13。
合理施肥：就是指导根据植物的需肥规律，适时适量地施肥，以便使植物体茁壮成长，并且获得少肥高效的结果。
（五）无土栽培（板书）
指导学生看书，说明无土栽培的优点及在我国农业上应用情况。
【习题训练】
1．用人工配制的植物培养液培植黄瓜，若过一段时间，营养液中缺少镁，颜色首先由绿变黄的是( )
A.茎尖 B.新生叶 C.植株中部叶片 D.植株下部叶片
2．种庄稼要耕松土,下列不能成立的理由( )
A.增强根细胞的呼吸作用
B.促进矿质养料在植物体内运输
C.促进根细胞吸收矿质元素
D.使土壤疏松，有利于水分、空气进入土壤，有利于植物生长
3.将等量的NH4+、PO43-、K+、Ca2+共同置于5000mL水中，再放入新鲜水稻根，几小时后测定混合液中上述四种离子和水的含量变化如下表。
项目 水 NH4+ K+ Ca2+ PO43-
减少量 0% 83% 72% 97% 84%
(1)上述四种离子减少的原因
(2) Ca2+比K+减少量明显大的原因
(3)离子大量减少而水却没有减少的现象说明了
4.“盐随水行”是土壤学的一条规律，但盐离子(即矿质元素离子)与水的吸收却是两个相对独立的过程，为什么？
【布置作业】
课后习题P65，海亮新题典P47-49
【小结】
通过对比水分和矿质元素代谢，进行小结，其重点放在吸收过程和矿质元素在植物体内的利用上。
板书设计
第五节 植物的矿质营养
（一）植物必需的矿质元素
1．矿质元素的概念：矿质元素是指除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。
2．植物必需的矿质元素
大量矿质元素：N、P、K、S、Ca、Mg
微量矿质元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni
3． 如何确定植物必需的矿质元素：溶液培养法
（二）根对矿质元素的吸收
1．矿质元素的吸收形式：离子状态
2．矿质元素的吸收过程：主动运输
3．植物矿质元素的吸收与水分吸收的关系：相对独立
（三）矿质元素的运输和利用
1．运输：
根尖成熟区表皮细胞→根导管→茎、叶导管→植物各部分
2．利用：
元素举例 K N P Mg Fe Ca
存在形式 离子 不稳定的化合物 稳定的化合物
移动情况 容易移动 可以转移 不能移动
利用情况 反复利用 多次利用 只用一次
集中部位 嫩叶 嫩叶 老叶
缺乏时病变部位 老叶 老叶 嫩叶
（四）合理施肥
适时适量 少肥高效
（五）无土栽培
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