核酸的结构与功能习题(精选7篇)
结构特异性核酸酶FEN-1的功能和结构
FEN-1(flap endo/exonuclease)是一种结构特异性核酸酶,它能识别特定的DNA分叉结构,并切除含有游离5′端的.单链核酸. 在DNA复制过程中,FEN-1通过其外切酶、内切酶活力去除了冈崎片段前端RNA引物的最后一个核糖核苷.在DNA修复中,FEN-1以其内切酶活力参与了损伤碱基的修复过程.FEN-1基因含有两个保守区和一个PCNA结合区.
作 者:石斌山 余应年 SHI Bin-Shan YU Ying-Nian 作者单位:浙江大学医学院病理生理教研室,杭州,310031刊 名:生物化学与生物物理进展 ISTIC SCI PKU英文刊名:PROGRESS IN BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS年,卷(期):27(2)分类号:Q785关键词:结构特异性核酸酶 DNA复制 DNA修复
任务驱动型教学是指通过设计一系列的任务,并将教学内容巧妙融入一个个的任务中,让学生在完成任务的过程中,达成建构知识的目标的教学。在任务驱动型教学中,教师应创设合适的情境,根据教学内容设计教学目标和任务。这样一来,学生要想完成学习任务,就必须先想方设法地去发现问题并提出问题,否则将不知从何处入手。提出待解决的问题之后,学生充分利用教师所提供的资源,分析和设计完成教学任务的方案,并以小组合作的形式主动探究,积极交流。因为教学目标已经融入教学任务,所以在完成教学任务的同时,也实现了教学目标。
二、任务驱动型教学的应用
1. 新课引入———创设合适情境,营造良好氛围
在新课引入环节中,教师可先展示成龙与其儿子房祖名的照片,并设问:“请大家看看这张照片,你们认识他们吗?”得到学生肯定的答复后,教师紧接着问:“他们长得很像,大家知道他们长得像的原因吗?”学生很自然地想到遗传的问题,教师顺势引出课题:“今天我们就一起来学习一种与遗传有关的生物大分子———核酸。”
点评:通过学生熟悉的明星照引入新课,能引起学生的好奇,激发学生的学习欲望。
2. 任务一———小组合作交流,分享讨论结果
教师在设计与教学内容有关的教学任务时,要充分分析学生已有的社会经验和兴趣爱好,巧妙设计问题和活动,使学生顺利完成任务,从而实现教学目标。
例如,本节课中教师在设计任务时,要特别注意开放性,首先出示任务一:“现在大家亲手制作的‘核苷酸’已经贴到黑板上,请同学们仔细观察,充分发挥你的想象力,想一想如何能把核苷酸的示意图记住。组内交流讨论,比比哪一组想出的办法好。”
学生通过小组合作讨论,说出了很多精彩的答案,如核苷酸的示意图就像一只螃蟹,扛着两个大钳子;像一个人,一只手拿着一个锅,另一只手拿着一个勺子;中间的五碳糖像一间红色的小房子,左边的黄色磷酸像一个太阳,右边的碱基像院子中一个蓝色的游泳池(因为展示的图片是有颜色的)。
教师趁机补充:“同学们的想法都非常好,受你们的启发,老师也有了一个想法。我们可以把一个核苷酸看成一个人,右手握成拳头,代表磷酸,屈臂举起;左臂向左伸展开,代表碱基。(教师边描述边做出相应的姿势)这样,老师身体的躯干部分就代表五碳糖,五个碳原子的部位分别是头部,两个肩膀的部位和腰部的左右两侧。”这样进行任务设置为下一个任务做好了铺垫。
点评:这样的问题是开放的,学生只要充分展开想象,都会有话可说,这也要求教师给予学生足够的信任,只要给学生充分讨论和思考的时间,就会收到意想不到的课堂效果。另外,让学生在课上展示他们的学习成果,可以增强他们学习的内驱力。
3. 任务二———游戏驱动任务,展示探究成效
在任务驱动型教学过程中,最核心的环节就是将教学内容天衣无缝地嵌入教学活动中,而不是为了活动而活动。
本节课的第二个任务是以游戏的形式进行设计的。教师在学生学习了DNA的平面结构之后,出示任务二:下面我们一起来做个游戏,每个人扮演一个核苷酸,每个小组成员组合成一个DNA分子。注意小组分工合作,并积极展示。
学生热情高涨,有序分配好角色,并排成两排,一个一个连起来,手掌上的碱基也进行了互补配对。学生在游戏的过程中很好地掌握了碱基互补配对、磷酸二酯键的形成以及DNA双链的反向平行等问题。
点评:这一次的任务是比较难的,但是学生经过讨论探究,完成得非常好。我们看到了学生智慧火花在课堂上闪耀,整个课堂和谐、融洽,学生在自由、民主的氛围中得到了不同程度的发展。
4. 课堂拓展———再现科学历程,升华思想情感
在高中生物课堂教学中,教师要不失时机地进行情感教育。比如,教师可展示DNA双螺旋模型的发现的漫长历程和多位科学家的不懈努力,让学生说出自己的感受和想法。通过这个活动,让学生畅谈他们的想法,引导学生学习科学家的精神,从而达成情感教育目标。
总之,在高中生物课堂教学中应用任务驱动型教学,不仅有利于激发学生学习生物的兴趣,而且能培养学生自主学习和交流合作的能力,这些能力都将成为学生一生的财富。
摘要:任务驱动型教学是指通过设计一系列的任务,并将教学内容巧妙融入一个个的任务中,让学生在完成任务的过程中,达成建构知识的目标的教学。为了发挥任务驱动型教学的作用,以《核酸的结构和功能》为例,着重探讨任务驱动型教学在高中生物教学中的实践应用。
一、细胞膜的成分组成与结构特点
1.成分组成
例1 从细胞膜上提取了某种成分,用非酶法处理后,加入双缩脲试剂处理出现紫色,若加入斐林或班氏试剂并加热,出现砖红色,该成分是( )
A.糖脂 B.磷脂
C.糖蛋白 D.脂蛋白
解析 生物膜在成分上具有相似性,主要成分是脂质和蛋白质,脂质中磷脂最为丰富,还含有少量糖类,下面列举几类物质的分布和作用。
磷脂:磷脂双分子层是生物膜的基本支架。磷脂是一类疏水性大于亲水性的两亲分子,其两亲性质决定其在膜上的排布方式:头部朝外,尾部朝内,总具有疏水性使磷脂双分子层与周围的水环境相分离,使生物膜成为一独立的结构。
蛋白质:与脂质分子通过多种相互作用吸引在一起,其分布有三种方式:镶在表面,嵌入其中,贯穿全部。蛋白质是生命活动的主要承担者,对于生物膜也不例外,膜上蛋白质的种类和数量是决定膜的功能复杂程度的主要因素。
糖类:主要存在与细胞膜上,与蛋白质或脂质相互作用结合,形成糖蛋白和糖脂,在细胞间的信息交流中起主要作用。在体液调节,神经调节和免疫调节中提到的“受体”,主要是位于细胞膜表面的糖蛋白,其与信号分子特异性结合后,将信号进一步传递至细胞内,引起细胞生理活动变化。
答案 C
2.结构特点
例2 下图是神经细胞的细胞膜结构模式图,正确的是( )
[亲水性成水性]
解析 生物膜主要的结构特点是具有一定的流动性,是生物膜行使功能的基础。下面列举几种膜的流动性对膜行使功能起作用的例子:载体蛋白的流动性便于其与被转运物质的结合;膜的流动性使膜能发生较大程度的形变有利于大分子的胞吞、胞吐;膜的流动性使两细胞在特定条件下发生融合。
答案 A
二、细胞膜的功能
1.细胞膜的形态变化
例3 对某动物细胞进行荧光标记实验,如下示意图所示,其基本过程:(1)用某种荧光染料标记该动物细胞,细胞表面出现荧光斑点;(2)用激光束照射该细胞表现的某一区域,该区域荧光淬灭(消失);(3)停止激光束照射一段时间后,该区域的荧光逐渐恢复,即又出现了斑点。
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上述实验不能说明的是( )
A.细胞膜具有流动性
B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C.根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
解析 本题考查细胞膜的流动性,消失的荧光由周围带荧光的分子运动过来而重新产生,体现膜的流动性,荧光标记的原理为将带有荧光的分子与膜上的物质结合在一起使膜带上荧光,荧光的恢复只能反映膜物质的流动速度。除此之外,细胞膜的功能还包括:(1)将细胞与外界环境分隔开;(2)控制物质进出细胞;(3)进行细胞间的信息交流;(4)细胞膜广阔的膜面积为多种酶提供附着位点,有利化学反应的进行;(5)细胞膜与细胞内部的其它生物膜一起将细胞分成许多小的区室,使细胞内多种化学反应同时进行,不相互干扰。
答案 C
2.细胞膜的物质运输功能
选择透过性是细胞膜功能上的主要特点,细胞需要吸收或排出的物质易通过细胞膜,不需要的物质则不易通过。
例4 甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞,如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜,并维持其它条件不变,则( )
A.甲运输被促进B.乙运输被促进
C.甲运输被抑制D.乙运输被抑制
解析 本题考查自由扩散和协助扩散的区别,协助扩散需要载体蛋白的协助,无蛋白的膜不能完成协助扩散。体积很小,疏水性较强的分子主要进行自由扩散(通过磷脂分子层之间的间隙或与磷脂分子溶解在一起),例如H2O、CO2、O2、乙醇、甘油、脂肪酸、尿素等;体积较大,疏水性较弱的分子主要进行协助扩散(需要借助载体蛋白转运),例如葡萄糖,氨基酸,核苷酸等。
答案 D
例5 图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式,下列表述正确的是( )
[a][b][被转运分子的浓度][转运速率]
A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
解析 本题考查几种物质运输方式的区别:是否需要载体蛋白的参与。由于细胞膜上载体蛋白分子的数目有限,所以当被转运分子的浓度达到一定值时,由载体蛋白参与的物质运输的速率不能继续增加(即具有饱和现象),图中b曲线为载体参与的运输,a曲线为自由扩散。
不同物质转运方式的比较如下:
[
方式
项目&自由
扩散&协助
扩散&主动
运输&胞吞
胞吐&是否依赖浓度梯度&是&是&否&否&是否借助载体蛋白&否&是&是&否&是否消耗ATP&否&否&是&是&]
答案 C
例6 新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP,可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是( )
A.主动运输、主动运输
B.胞吞、主动运输
C.主动运输、胞吞
D.被动运输、主动运输
解析 本题考查细胞转运大分子和小分子的方式的区别,免疫球蛋白是大分子物质,不易穿膜,需要经细胞胞吞吸收,而半乳糖为小分子,且吸收要消耗ATP,为主动运输。
胞吞和胞吐,是指当需要运输的物质体积过大,不易穿过细胞膜时,借助细胞膜流动性发生的较大形变转运。例如分泌蛋白,病原体等。神经递质虽然是小分子,但也需要通过胞吐释放。
答案 B
3.生物膜的联系
例7 原尿中葡萄糖、氨基酸等物质的浓度与血浆中的基本相同。原尿经肾小管上皮细胞的选择性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情况下尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液。回答问题:
(1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度 (高于、低于、等于)组织液中的。
(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是 ,需要 的参与。
(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是 ,原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是 。
解析 本题考查细胞内外葡萄糖的浓度高低关系变化时细胞转运葡萄糖的方式的变化,以及葡萄糖与水分运输方式的区别。(1)正常情况下尿液中不含葡萄糖,即可被肾小管上皮细胞吸收至浓度为0,则表明葡萄糖进入肾小管上皮细胞的方式为主动运输;被动运输依赖于物质浓度梯度,则肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液。(2)水分的吸收原理为渗透作用,依赖于半透膜两侧的溶液浓度,葡萄糖未完全吸收使原尿的浓度升高,减少了水分的吸收量,尿量增加。各种膜结构关系如下图:
[直接相连:核外膜 内质网膜 细胞膜
间接相连:内质网 高尔基体 细胞膜][溶酶体] [线粒体]
不同生物膜的功能不完全相同,其原因是膜上的物质种类和含量不相同,尤其是蛋白质。
答案 (1)高于 (2)主动运输;载体和酶 (3)渗透作用;葡萄糖要带走部分水分
【练习】
1.下列过程中,不直接依赖细胞膜的流动性就能完成的是( )
A.植物体细胞杂交中原生质体融合
B.mRNA与游离核糖体的结合
C.胰岛B细胞分泌胰岛素
D.吞噬细胞对抗原的摄取
2.关于动物细胞膜的叙述,错误的是( )
A.细胞膜含有糖脂和糖蛋白
B.细胞融合与细胞膜的流动性有关
C.ATP为CO2分子通过细胞膜提供能量
D.细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的
3.将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间,撕取外表皮,先用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理,细胞发生质壁分离后,立即将外表皮放入蒸馏水中,直到细胞中的水分不再增加。在该实验中,蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲,细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙,则甲、乙的关系,以及实验过程中水分进出细胞的方式为( )
A.甲<乙,被动运输
B.甲>乙,被动运输
C.甲>乙,主动运输
D.甲=乙,主动运输
4.下列关于物质跨膜运输的叙述,错误的是( )
A.主动运输过程中,需要载体蛋白质协助和ATP提供能量
B.在静息状态下,神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输
C.质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内渗透压升高
D.抗体分泌过程中,囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
5.下列有关生物膜结构和功能的描述,不正确的是( )
A.植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性
B.合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达
C.分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成
D.生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新
6.下图为物质出入细胞膜的示意图,请据图回答:
(1)A代表 分子;
B代表 ;
D代表 。
(2)细胞膜从功能上来说,它是一层 膜。
(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有 。
(4)在a-e的五种过程中,代表被动转运的是 。
(5)可能代表氧气转运过程的是图中编号 ;葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号 。
(6)如果此为神经细胞膜,则当其受刺激后发生兴奋时,Na+的流动过程是编号 。
【参考答案】1~5 BCBBB
6.(1)蛋白质 磷脂双分子层 多糖(2)选择透过性 (3)半流动性
关键词:题型扩展;新课标;基础性;选择性;时代性
文章编号:1005-6629(2007)11-0001-04中图分类号:G633.8 文献标识码:B
在中学化学教学改革工作的研究过程中,课程标准(或大纲)和教材被当成重中之重,吸引了广大专家学者和教师的注意力,这是无可厚非的,但是作为教学环节之一的习题,却没有得到应有的重视,不能不认为是一个遗漏。即使课程标准得到全面贯彻,学生的学习方式实现了多样化和自主化,习题仍然是不可或缺的学习和复习手段之一。因此,提高习题质量和扩大习题功能的研究,应当成为教学改革研究的重要课题之一,而且应该鼓励广大师生和关心中学教育的社会各界人士参与这个课题的研究。
1发挥习题的潜在功能
原来的习题功能,着眼于帮助学生更好地掌握相关课程的重点和强化对某些基本概念或原理的记忆或理解(或基本技能的掌握和训练),在新的教学形势下,这些功能显然过于局限和单一,没有充分发挥出它所具有的、潜在的其他教育功能。由于人们(包括学生)在日常生活、生产和其它社会活动中不可避免地会遇到许多“问题”或者“困惑”,如对实际事件中问题的确定、分析和解决问题思路的提出;对信息真伪的分辨和合理内核的把握;对有关资料的收集、整理和综合等,以及在和他人进行交往时如何做到恰如其分的提问和相互沟通,或如何恰当地表达个人意见或提出建议等等,都可以看成广义的“习题”。在解答这些“习题”时,所涉及的就不再局限于书本上的、仅与本学科相关的某个或某几个知识点了,除去文字或语言表述能力外,将涉及到一个人的文化和科学技术水平。人们在此过程中的综合表现,大致与和人们常说的能力、水平或素质相当。我们也可以把这些活动过程简化为一种“解题过程”,因为同样经历着“审题”、形成对问题的认识和解题的基本思路、设计解题的方案和步骤、实践和不断地修改以及及时地改变解题方案等过程。所以课程习题虽然形式和内容都比较简单,而且要求和课程知识点相配合,却包含了分析解决“问题”时所必须经历的主要过程及一些常用的方法。为了更好地落实新课标出的把过程方法、情感态度价值观和知识技能并列为教育目标的教育理念,研究并开发习题的新功能的工作应当引起教育界和社会各界的关注,并以此来代替并摒弃目前泛滥于市场的那些集旧题、偏题、怪题和耗费师生大量精力的重复训练题于一身的所谓辅导材料。所以,发挥习题在素质教育中的作用是一项具有创新意义的新课题。
2通过题型扩展强化习题的功能
在初等教育中,习题功能的扩展可以通过题型的更新和扩展来进行。在新题型的设计中,必须首先明确习题的改革在我国推行素质教育的教学改革中的作用,才能适当淡化按照学科、教材和课程标准中按知识要求级别拟定习题的传统做法,使师生的眼界扩展到整个社会和整个自然界,只有这样,“习题”才有可能走出新的路子来。例如,书面习作、动手制作解题用的参考模型、自己动手收集与问题有关的资料或通过试验取得数据、根据已知事件或资料提出问题或由学生自己拟定习题(包括复习题、自我检测题或讨论题等)、对伪科学事件的分析和批判、对科学技术新发明和新现象的简介和质疑等等(包括将习题进行中英互译并加以解答,学生自组阶段测验试卷等),都可以成为新的题型。
仅仅有了新的题型,还是不够的,必须按照学生的学段和本学科的教学目标来选择习题的主要内容。亦即化学习题仍然应当以与化学相关的内容、事件或技术为主。在题材的选择上,或以强化或巩固某个重要的概念或原理(包括学生已经学过的其他课程)为主;或以提高学生的兴趣为主,如选择一些贴近学生生活或贴近社会并与化学有关的知识或事件;或以有助于学生建立或增强资源概念、环境观念、是非观念的资料收集、信息分析和解析为主的实践活动、讨论或“论文”写作等等,都是过去重视得不够但却具有教育意义和价值的一些方面。当题型和学生寻求解答的方式得到扩展之后,课程标准所强调的基础性、时代性和选择性原则在习题环节上也将得以体现,将更加有利于模块式教材的教学设计和贴近学生的兴趣和学习要求。
教学改革是一个系统工程,不允许偏废任何一个方面,但是完成教学改革却要求认真研究和完善所有的教学环节。新课标中提倡的教育理念和新的教学环节固然需要我们花大力气去学习和实践,一些我们早已熟悉的教学环节,如课堂教学、习题、实验也需要我们进行探索和有效地改革。“熟悉”导致的“轻车熟路”有时会成为限制思维自由度的“包袱”或曰惯性。一旦克服了这种惯性,经验就会起着加速改革过程的作用,在习题改革的实践中(对于我们来说,同样是一次探究性学习的实践),反而能够做到事半功倍。
3扩展新题型的思路
本文所提出的新题型,和目前比较流行的服务于应试的题型分类有所不同。着眼于思维和常用解题方法的训练和实践,力图能够体现新课标中提出的三维教育目标和学以致用的原则。所列举的题型是不完备的,有待于不断补充和修改。文中附有部分样题,由于篇幅所限,所列样题未能覆盖所提出的所有新题型,但是可以比较具体地展示我们的基本认识和改革思路,希望能够起到抛砖引玉的作用。
编制题型的思路:
1.有明确的应用背景或可以动手实践者
2.有实际意义数据的整理、作图和分析
3.有助于扩展思维空间者
4.有助于加深对新技术的了解者
10.根据科学原理设计工作器件
11.设计实验(原理,机构或工作内容)用以展示原理、观察现象或验证设想
12.物质物性的推算或化学性质的推测
13.关于某些科技发明的讨论和建议
14.和运动和健康有关的卫生常识,如营养、医药(如可控释放)等
15.与能源、环境、信息技术有关的问题
16.对错误信息或伪科学事件的分析与评论
17.化学史中某些事件的分析讨论
4新题型化学习题22例(部分附有简单的解答)
1.CO和N2的总质子数和总电子数相同,称作同电子体系,CO2和CH4的同电子体系各是什么?
答:CO2的同电子体系有N2O、CNF等,CH4有NH3,H2O,HF等。
注1:这道题主要用来帮助学生熟悉元素周期系。
注2:在讨论同电子体系时,氢核可以不计在内,所以后一题答案中的同电子化合物的原子核数目并不相等,这是和CO2的情况不同之处。
2.冬天雪后,为了清除积雪,常用泼洒盐水的方法,为什么?据说对汽车底盘和下水道中的铸铁管都会产生不利的影响,这是为什么?
答:盐水结冰的温度远低于纯水,所以冰在同温度的盐水中将自动熔化。但是盐水中所含的氯离子对铁质或铜质的设备和零件有强烈的腐蚀作用。至少可以认为盐在铁器的电化学腐蚀中起了电解质的作用。
3.AgNO3稀溶液和NaCl的稀溶液反应时,生成的AgCl白色沉淀在日光照射下会变为黑色。如果两种溶液都非常稀薄时,有时看不到沉淀,见到的是黑色的浑浊液。有人认为这个现象可以用来理解照相过程,是这样的吗?
答:当AgNO3溶液和NaCl溶液都很稀时,生成的AgCl因为颗粒非常小,呈胶体状态,这时它的比表面很大,所以AgCl的光分解速度很快,在胶体凝聚成沉淀之前,就变黑了。照相过程正是利用了这种现象,亦即胶态AgCl的光敏感性远远高于微小的AgCl颗粒。
注:照相底版中的明胶是用来保持胶态AgCl的稳定性和均匀分散性,此外还要加入多种增感染料以加宽所吸收的光的波长范围,从而改善影像的对比度和反差。
5.维生素C(ascorbic acid抗坏血酸)被认为能够通过把亚硝酸根离子转变为NO气体而具有防止前者对胃所产生的致癌作用。它在这个作用中的角色是什么?已知反应为抗坏血酸变成去氢抗坏血酸,变化为:
C6H8O6→C6H6O6
请完成这个反应的反应式。
答:在这个反应里,抗坏血酸起的作用是还原剂。反应式为:
C6H8O6+[O]→C6H6O6+H2O
注:抗坏血酸是一种常用来清除人体内的活性氧的药剂。
6.某铝厂每年生产铝锭65000000kg,需要原料铝钒土多少吨?(2.1kg铝矾土矿石可以生产1kg氧化铝)。需要用去多少度电(1kg铝需要用电17kWh)?
答:需铝矾土65000000×2.1=1.37×108kg
需电力65000000×17=1.1×109kWh
7.一份巨无霸汉堡包可提供500kJ的能量。如果每步行1小时需要能量为170kJ,要走多久才能把这些能量消耗掉?
答:500kJ+170kJ/h=2.97h≈3h
8.1kg人体脂肪可存贮约3220kJ的能量。一般人每行走1km大约要消耗170kJ的能量。如果此人每天步行5km,1年中因此而消耗的脂肪大约是多少?
答:每年要消耗脂肪约5km/d×365d×170kJ/km÷32200kJ/kg=9.95kg≈10kg
9.为下列废物各选择一种你认为比较合适的处理方法。尽量有针对性,并且说明你的理由。
a)被铁盐污染了的盐酸;
b)苦味酸(一种炸药);
c)被PCBs污染了的豆油;
d)被生产青霉素时的残渣污染了的正戊烷。
答:a.利用蒸馏;通过强酸性阳离子交换树脂;或用熟石灰处理。
b.埋藏在潮湿的土壤中或焚烧(苦味酸需要用引爆剂引爆)。
c.焚烧。
d.过滤然后蒸馏分离出正戊烷。
10.第一个适用的蓄电池是Gaston Plante在1859年发明的。他的电池由两块用橡胶片隔开的铅板浸入10%的硫酸水溶液而组成。这样的铅蓄电池在现在行驶着的汽车和卡车里都可以见到。利用这个事实来描述铅和其他主族金属的活泼性的差别。
答:在主族金属中,铅处于IVA和第6周期。属于不很活泼的金属之一,它在金属电动次序表中虽然排在氢之前,但是在稀硫酸中由于生成的硫酸铅不溶于稀硫酸,并不会继续反应下去,而它的Pb+2在电解条件下可以分别在两极生成Pb和PbO2,却可以把电能储蓄下来。由于PbSO4、Pb和PbO2都是固体,可以附着在电极上,因此可以满足蓄电池的要求。
11.为什么铝用来制造罐头时,必须在金属表面上覆盖塑料以防止它因和食品中的酸接触而被溶解;而锡制的罐头就不必覆盖塑料膜?
答:这是利用了铝金属的延展性。但是铝与锡相比,前者是一种较活泼的金属,容易和食品中的酸发生作用,所以要覆盖一层塑料膜。而对于食品中所含的弱酸,锡不易发生作用,同时因为锡制的的罐头在锡镀膜下是铁基体,比锡要活泼,对锡可以起保护作用。此外,铁元素对于人体不算是有害元素。
12.孩子们经常认为金属例如铁在锈蚀后,重量会减少。请解释为什么他们会这样地想,并且为什么是错的。
答:孩子通常只注意到铁器在腐蚀后的损失,没有计入铁腐蚀后产生的氧化铁的质量。由于铁在腐蚀时结合了环境中的氧,所以总质量反而会增加。由反应式可以清楚地看出这一点。
4Fe+3O2→2Fe2O3
13.以前,自行车的气门芯是用部分硫化的橡胶制成的,我国现在自行车用的气门芯主要是用聚氯乙烯制成的。请解释为什么现在用的气门芯在夏天和冬天都比较容易损坏?
14.在设计家用的喷雾器罐时,要求能够承受400kPa的压力,如果气体是在25℃时充入的,当时的压力只有200kPa,试推算这个喷雾器罐在350℃时,是否有可能因为附近有一张点燃的纸而使它发生爆炸?
答:350℃时罐内的压力为:P=200kP×(350+273)÷(25+273)=418kPa
因为此时罐内的压力已经接近罐的耐压极限,有可能发生爆炸。
15.家用汽车和公交车相比,前者的耗油量大约是后者的1/5左右(按行驶每1km计)。假设前者和后者在行驶时所排出的污染物的比率大致也是1/5左右。如果后者载运乘客量平均为50人,前者平均为2人,请对比它们在燃料利用和污染环境方面是否各有优劣?
16.有些即使已经配平了的化学方程式也会使化学家陷入困惑,例如光合作用的化学反应式就是一例,6CO2+6H2O+hv→C6H12O6+6O2
从化学反应式来看,O2好像都来自CO2,可是实际上却与H2O有关。试对这个结论做出您自己能够的解释。
答:这是一道开放性习题,不必要求有唯一的答案。
提示:CO2是碳的最高氧化形式,变成葡萄糖要有一个还原过程,水分解后产生的氢可以起所要求的还原作用,所以必然有一半的氧来自水。
17. 35Cs用于标准时钟的校准,因而被称作铯原子钟。135Cs每秒发射的电磁波的周期数为9192631770±20,作为计时时的精度可以达到8/1014。试证明之。
18.公元2000年8月北京青年报报道,建国门的地下煤气管道由于地下杂散电流的多年作用,发生严重腐蚀,需要更换。请您根据这段消息,考虑以下几方面的问题,并试编成一些习题请您的同学来回答。
(1)电化学腐蚀机理和证明所提机理的实验;
(2)今后可以采用的防止或减缓腐蚀的方法;
(3)通过某种测量估算给定长度的地下钢管的腐蚀速度的简易方法。
19.下表是生产每吨工业用原材料时的平均能耗:
1.请画出一张柱状图来表示表中的数据。
2.下面是生产每1m3有关工业材料时的能耗(MJ)数据;
*括号内的数据表示可以从废塑料中回收的能量。
a.请把表中的数据也画成一张柱状图,比较这些材料在两张图中的位置并讨论出现不同的原因。
b.为什么生产铝的能耗如此之高?
c.铜比钢铁耗能少,为什么制造汽车的材料以钢铁为主?
d.为表中所列的每种材料各举一种用途,并简要解释为什么会有您所想到的用途?
20.公元2000年,有人合成了一种名为八硝基立方烷的炸药,其爆炸力据说是迄今已有的炸药中最强的一种。
1.请画出它的化学结构式。
2.通过与TNT或NH4NO3的比较,您能否对以上的说法提出自己的看法?
3.如果您同意以上的说法,那么您认为下一个超过八硝基立方烷的炸药,应当具有什么样的化学组成和结构式?
21.最近有人建议用液态氨作为一种清洁的汽车用燃料,请根据所知道的有关液氨的性质,提出对这个建议的可行性和可能出现的问题的看法。
提示:从储能密度(kJ/L)来看,烃燃料为2-3×104kJ/L,氨和氢则在1×104kJ/L左右。所以就汽车燃料而言,烃燃料有明显的优势,不仅如此,在供应,价格等方面都有其优势。不过,氢和氨的储能密度还是够用的,更重要的是,它们属于汽车用清洁燃料。
氨的氧化或燃烧反应中,与作为燃料相关的反应主要的有以下3个:
4NH3+3O2→2N2+6H2O (1)
4NH3+5O2→4NO+6H2O(2)
4NH3+6NO→5N2+6H2O(3)
22.如果把边长为1cm的立方形可燃固体分散成为边长为100nm(1nm=10-12m)的立方体,它的表面积将增大多少倍?如果这种固体的燃烧速率和它的表面积成比,请用您所得到的数据说明,为什么当某个不通风的空间内有大量可燃性粉尘存在时,遇到明火或电火花时极易发生爆炸。
以上的习题,大都选自国外的化学教材(有的做了适当的改编),仅供大家参考。有些题型是我们过去很少见到和想到的,但是读来颇有新鲜之感,饶有兴味。可惜至今题源仍然匮乏,如果广大老师们认同本文的基本观点并发挥自己的积极性和创造性,分出一部分精力用于新题型的开发和编制新习题,集思广益,将有助于解决题源问题。
关键词:高中物理;习题教学;功能分析
中图分类号:G633.7文献标识码:A文章编号:1009-010X(2007)09-0051-02
高中物理习题教学的功能从高考角度来看可以概括为培养考纲中所说的五种能力(理解能力、推理能力、实验能力、应用数学处理物理问题的能力、分析与综合能力)。从比较具体的教学功能分析可概括为:通过习题教学澄清学生对物理概念、规律题的模糊或不正确的认识;巩固知识、深化知识,形成符合学生心智的知识结构;掌握物理学解决问题的基本方法,强化方法应用的熟练程度,形成解决物理问题的方法结构;培养学生的科学自然观、实事求是的科学态度和良好的规范化思维习惯;培养学生实践意识,打破惯性思维,树立创新思维和创造能力;最大限度地培养学生的物理思维能力。思维能力包括:抽象思维能力、形象思维能力和直觉思维能力。抽象与形象思维互相补充拉动,其积累效应产生直觉思维。因此,在习题教学中要引起足够的重视和注意。下面分类分析习题的教学功能。
一、澄清学生对概念模糊和对规律的错误理解
普通高中“高速度”教学,即三年课,两年讲完,更有甚者,一年多点完成新授课。进入高考总复习阶段,很多学生对一些基本的物理知识认识模糊或存在错误认识。这些学生没有掌握或没有很好掌握高中物理的知识,这样,学生做物理习题就吃力。针对此,在物理教学中应认真选编一些对澄清糊涂认识和纠正错误理解有作用的例题和训练题进行教学。注意多选编对概念规律理解性强的多项选择题和定性问答题。
例1、关于惯性的说法正确的是()
A速度大冲劲大,说明惯性大
B惯性大的物体,运动状态难改变
C只有运动的物体才表现出惯性
D可运用m=F/a定量描述物体的惯性
例2、沿固定光滑斜面下滑的物体,下面判断正确的是()
A动量的增量是因为重力冲量所致
B动能的增加是因为重力做功和重力势能的减少
C加速度是由重力和物体质量两者决定的
D动量增量的方向沿斜面向下
二、促进巩固物理知识结构的形成,使学生头脑中零散的知识系统化、结构化,为形成物理学的方法结构奠定基础
形成物理学科的知识结构,是形成物理学科方法结构的基础。人们通过一定的科学方法,定义了物理概念,发现了物理规律,因此,概念、规律本身就蕴涵着物理学科方法。学习者通过有意识或者无意识将知识与方法有机结合,不断进行解题实践就形成了学科能力。
形成学科知识结构有多种有效形式或多种形式有机组合。通过对一道典型例题进行多角度多层次设问,可以使某部分知识甚至某一学科的知识形成知识链。
例3、一质量为M、长为L的长方形木板B放在光滑的水平地面上,在其左端放一质量为m(m<M)的小铁块A。现以地面为参考系,给A、B以大小相等、方向相反的初速度Vo,使物块A开始向右运动,木板B开始向左运动,最后铁块A刚好没有滑离木板B。物体A、B之间的动摩擦因数为uo。重力加速度为go:
(1)相对滑动过程中物体A、B的加速度;
(2)物体A、B相对运动的时间;
(3)物体A、B的最终速度;
(4)从地面上观察铁块A向右运动的最远距离;
(5)系统机械能的损失量。
一道题包容力学的所有重点知识,通过问题设计的有序性、整体性,对学生形成力学知识结构是有益的。如果通过类似的变式训练,对学生形成稳固的力学知识结构是不容置疑的。
在知识体系的统帅下编织功能强大的习题群,通过一定量的训练能够在学生头脑中很好形成科学的便于记忆的知识结构。
三、促进解题方法结构的形成
学习者常有这样的体验,一道物理习题摆在眼前,题意弄明白了,就是不会做或做不出来,其中原因是多方面的,但是其中重要原因之一是,没办法或办法少,找不到解决该问题的突破口。一些数理化教师强调学生要记住某些类型习题的解题方法是很有道理的。怎样牢记并灵活运用解题方法呢?就是使解题方法序列化、系统化,形成方法结构,才能长期在大脑中有效保存,提取时准、快、活,运用自如。
高考总复习阶段,师生应有意识总结、梳理解题方法。最具体、最有效的教学方法是在解具体的习题时使解题方法自然结构化。形成方法结构是通过学生的不断操作过程不断内化而形成的,不是教师在黑板上画画图能解决的。采用的教学形式之一是一题多解、多题一解;教学形式之二是例题习题按大的方法分类,如整体法、守恒法等。
四、强化条件反射,最大限度提高解题的正确率和速度
根据所教学生实际将某单元知识所涉及的习题分成若干类型,将高中物理知识所涉及的习题分成若干大类,对某一类型习题进行专题强化就会形成较强解题的定势思维。例如,课前教师给学生留的预习作业为《牛顿定律结合整体、隔离法解决的力学问题》;课堂上师生又进行此专题的教学活动,课后又布置的是牛顿定律结合整体、隔离法解决力学问题的适量专题作业题。这样,只要师生共同研究的全面、深入,学生又做了大量该方面的习题,若在以后的各种考试的试卷中出现该方面的考题,在学生头脑中就会形成强烈的条件反射,靠已经形成的该方面的定势思维,一般学生就会准确高速完成该题的求解过程。有些同学物理学的较差,概念不清、规律不明往往形成定势思维的负迁移。习题教学实践证明,定势思维越深刻,达到自动化程度越高,解题的准确度、速度越高。即定势思维的正迁移越强。事实证明,人们青睐题海战术是有理论根据的,即不断强化定势思维,也就是说通过不断地大量解题的实践活动内化为学生的解题能力。题海战术是提高高考成绩的有效手段,但成本高,效率低,摧残师生的心理和生理系统。我们研究习题教学就是为了降成本、提高效率。
五、打破思维惯性,树立创新思维,培养创造性解题能力
高考物理试题中,大部分考题属于常规题、经典型,只要考生学会了高中物理知识,通过习题的强化训练,都能解答。但是每年高考物理试题中都有生题出现。例如,2000年的电路设计;2001年的水井问题;2002年的绳拉电荷问题;2003年的皮带传递问题;2004年的拉桌布问题i2005年联体弹簧问题;2006年的带电颗粒在电容器中的往复运动,这些试题仅靠定势思维、条件反射是做不出来的,需要考生具体问题具体分析,透过现象抓住本质,需要一定的创新思维能力以及创造性解题能力。下面给出培养学生创造性解决物理问题的若干道例题。
例4、一根长约3m的尼龙绳能承受的最大拉力可能在70~80N之间,为了较精确地测量出最大拉力,一同学到了力学实验室,实验室有:钩码2kg、0.5kg各一个,带毫米刻度的米尺一把;两个物理支架;一根长约1.5m的刚性直杆;软垫若干个;水平仪一个;弹簧秤两个量程均为50N。根据现有器材,完成以下任务。
(1)画出设计图形;
(2)简述实验的主要步骤;
(3)为了测量准确且安全,在实验操作过程中应注意哪些事项?
例5、试根据已学过的知识设计测量各种用电器(定值电阻、安培表、灵敏电流表、电压表、干电池、蓄电池等)电阻的实验方案。要求精度高、安全性强。
例6、从盛有放射性元素的放射源放射出来的粒子流,其成份往往是比较复杂的,为了让这些不同成份的粒子分开,你能设计出多少种方案?
以上这些例题,教师事先不要讲,要充分调动学生去进行独立思考、操作和反思;之后同学们之间可互相讨论,最大限度培养他们的创新思维和创造实践能力。有些问题教师布置了以后可以让学生用一周或更长时间完成,之后通过课题汇报讨论的形式在课堂上完成。
事实上,高中物理习题还有很多功能,物理老师及研究者应多编些有价值的习题。有些典型的老题依然生机勃勃,有些有利于培养学生实践能力和创新能力的习题在不断地诞生。如果老师们能花些时间研究物理习题的教学功能,充分发挥习题应有的作用,就能不断提高习题的教学质量。
在新课改背景下,情境习题大量涌现,习题的载体既贴近学生的生活实际也具有时代的气息,其背景大多来自于现实生活,也有的是虽经过加工但有现实生活原形。旨在引导学生关注生活,关注社会,对学生的情感与态度的发展起潜移默化的教育作用。
习题情境的教育性、培养性功能一般具体表现为“积累性功能”和“启迪性功能”两个大的方面。而且,它不在于知识含量的深浅,而是通过恰当的情境“包装”在不经意间传达某种具有拓展视野的、富有启迪性意义的信息。
一、积累性功能
例1:2006年5月18日,英美科学家公布了人类第一号染色体的基因测序图,这个染色体是人类“生命之书”中最长也是最后被破解的一章。据报道,第一号染色体中共有2.23亿个碱基对,2.23亿这个数用科学记数法可表示为( )
A 2.23×105B 2.23×106
C 2.23×107D 2.23×108
例2:据广东信息网消息,2006年第一季度,全省经济运行呈现平稳增长态势。初步核算,全省完成生产总值约为5206亿元,用科学记数法表示这个数为( )
A 5.206×102亿元B 0.5206×103亿元
C 5.206×103亿元D 0.5206×104亿元
例3:废电池是一种危害严重的污染源,一粒纽扣电池可以污染600000升水,请用科学记数法表示为 升水。
这几个例子所包含的都是最简单的科学记数法知识。但是,学生在解题的同时,可以了解到诸如“基因测序图”、“染色体”、“碱基对”、“激光测距”等等带有先进科技色彩的名词、了解到工业经济生产的成果、知道废电池严重污染的危害性……于是,巩固知识的同时也在积累着科技的常识,感知着知识的价值。这里体现的就是习题的积累性功能。
如果把它们的“包装”完全剥得干干净净,只用一些必要文字说明或数字,习题就会变为干巴巴的。
二、启迪性功能
例4:某水果店有200个菠萝,原计划以2.6元/千克的价格出售,现在为了满足市场需要,水果店决定将所有的菠萝去皮后出售,以下是随机抽取的5个菠萝去皮前后相应的质量统计表(略)(单位:千克)
(1)计算所抽取的5个菠萝去皮前的平均质量和去皮后的平均质量,并估计这200个菠萝去皮前的总质量和去皮后的总质量。
(2)根据(1)的结果,要使去皮后这200个菠萝的销售总额与原计划的销售总额相同,那么去皮后的菠萝的售价应是每千克多少元?
这道题将统计问题与方程问题有机地结合起来,检查学生用样本估计总体思想、方程思想等核心的数学内容,情境是水果店出售菠萝。水果摊点,在城乡随处可见,菠萝的两种卖法,学生司空见惯,因而贴近学生生活实际,可其中竟然蕴含着数学知识,可以用数学知识指导我们的日常生活,学生可能还未必能思考,因而解答本题也有助于增强学生的数学应用意识,培养学生良好的数学观。
例5:三等分角的问题(题目略)。
“三等分角”是由尺规作图而产生的三大难题之一,即用直尺与圆规不能把一个角三等分,而数学家帕普斯借助函数给出的一种“三等分锐角”的方法把不可能转化为了可能,体现了数学的一个重要的思想方法——转化思想。把一个角三等分是一个几何问题,而函数知识是代数问题,用代数方法研究几何问题,把代数与几何有机结合起来也是数学思考问题的一种重要方法——数形结合。这对学生未来碰到类似问题思考某种创新性方案时,极有可能是潜在着的“灵感火种”。这里体现的就是习题的启迪性功能。
同样的知识,在不同的情境中运用,体现着不同的智慧。这种智慧的积累,对于学生未来创造性的影响,是不能用能否正确地求解题目本身来简单衡量的。笔者认为,在新课改背景下,我们观照习题的视野,要从单一的工具性层面拓展到多元的培养性层面,注重习题的教育功能。
但是,如果翻开一些习题集或分析一些中考试题,发现在习题的情境设计方面,值得推敲。常见的问题有:
1.不自然。就如课堂教学的情境设计一样,首先是自然,不要故作姿态,不要为了情境生搬硬套。
2.不适当。现在到处讲以人为本,习题的情境也不例外。不同学龄段的学生有其特定的经验、知识、认识的背景,如果情境离他们太远,过分超出他们的视野或是想象水平,反而会“雾里看花”。
3.不通俗。“自然”与“适当”都要求通俗。如果“自然”与“适当”主要是指选材方面,那么“通俗”就主要是指语言方面。有了好的情境选材,还要讲究描述情境的语言组织。语言要简练、形象、易懂、生动活泼。
食物中的核酸多与蛋白质结合为核蛋白,在胃中受胃酸的作用,或在小肠中受蛋白酶作用,分解为核酸和蛋白质。
食物中的DNA和RNA在小肠内分别被胰脱氧核糖核酸酶(DNase)和核糖核酸酶(RNase)水解为寡核苷酸(低级多核苷酸)和部分单核苷酸。
小肠黏膜分泌二酯酶和核苷酶,这些酶对底物都有一定的特异性,二酯酶将寡核苷酸水解成单核苷酸,核苷酸酶则进一步将核苷酸水解为核苷和磷酸。
核苷可以通过被动扩散方式吸收,但嘧啶核苷也被肠黏膜细胞生成的嘧啶核苷酶所水解,生成嘧啶碱基,由扩散方式或经特殊的运输方式吸收。次黄嘌呤和黄嘌呤则被黏膜细胞的黄嘌呤氧化酶氧化为尿酸,尿酸通过扩散或经载体转运被吸收。嘌呤分解的终产物是尿酸,经肾脏而随尿液排出。
核苷酸在体内可以由其他物质如某些氨基酸、核糖磷酸、二氧化碳、一碳基团等简单物质合成,此途径称“从头合成途径”,所以人类不需要依靠膳食供应核苷酸。但消化吸收而来的碱基在某些组织(如骨髓、脑、脾脏)内可以直接加以利用生成核苷酸,生物细胞再以核苷酸为原料合成核酸。
综上所述,外源核酸不可能直接被人体细胞吸收利用,人体细胞中的核酸都是自己合成的。
食物中的核酸都将被分解成核苷酸、核苷磷酸、核糖、碱基,然后或者用于合成核苷酸,或者参与其他代谢途径,或者降解排出体外。正常人不存在食用核酸太少的问题,即使食用核酸太少,也不影响人体细胞中核酸的合成,因为核苷酸有“从头合成途径”。服用的核酸太多,反而有可能导致血液、尿中尿酸太多,而对身体造成伤害。
所谓核酸营养保健品,是从一些生物体(包括各种植物、酵母和动物等)的细胞中提取的核酸。
实际上在我们日常生活中吃的各种食物就含有丰富的核酸,以及消化道内脱落的细胞,細菌释放的核酸,水解后产生大量的核苷酸等可被机体吸收。而核酸的合成不存在“必要元素”一说,不像氨基酸必须从体外摄取。
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