1、第五章 第4節 能量之源光與光合作用一、教學目標1.知識目標：簡述葉綠體中色素的種類和作用，描述葉綠體的結構和功能。（）說明光合作用以及對它的認識過程。（）比較光反應與暗反應的區別和聯系。（）嘗試探究影響光合作用強度的環境因素。（）說出光合作用原理的應用。（）簡述化能合成作用。（）2.技能目標：正確使用實驗器材，完成“綠葉中色素的提取和分離”的實驗操作。3.情感目標：體驗前人探索光合作用的研究歷程，并作出相關的評價；關注農業生產中的實際問題，討論提高光合作用效率的意義。二、教學重點、難點分析：1.教學重點：葉綠體中色素的種類及其作用。光合作用的發現及研究歷史。光合作用的光反應、暗反應過程及相互

2、關系。影響光合作用強度的環境因素。 了解葉綠體中色素的種類和作用，有助于理解光合作用過程中能量的捕獲和轉化。光反應和暗反應是光合作用相互聯系、相互影響的兩個過程，弄清其中物質和能量的轉化，才能算是真正理解了光合作用的原理，才能分析和討論哪些環境因素將對光合作用產生什么樣的影響。分析前人的研究歷程，評價他們的研究方法，得出對科學研究的一般規律性的認識，結合當代科學研究的成果，將所學的知識運用于對實際問題的探索和討論，對于鞏固所學的知識，培養理論聯系實際的能力有重要的意義。2.教學難點：光反應和暗反應的過程。探究影響光合作用強度的環境因素。 光反應和暗反應過程中物質和能量的變化，以及光照強度、溫度

3、、大氣中CO2含量、植物體內H2O的含量、葉齡、礦質元素、呼吸作用、蒸騰作用等等因素綜合在一起，都將對光合作用產生影響，要引導學生理解這其中的知識，并進行相關的討論，是教學中的一大難點。三、課時安排：4課時（其中1課時為本章練習、講評、復習）四、教學設計：（第1課時，實驗：綠葉中色素的提取和分離）學習活動教學說明(課堂時間安排)“問題探討”教材P97。一、捕獲光能的色素和結構太陽的光線中有能量，我們制造出太陽能電池板可以捕獲其中的能量并轉化為電能。綠色植物也思維熱身，引導學生從光的波長（質）和光的強度（量）兩個方面來認識光對植物光合作用的影響。（3）提出思考的問題。學習活動教學說明(課堂時間安

4、排)要捕獲并轉化太陽光中的能量，那么，綠葉中通過什么物質或結構捕獲并轉化光能呢？下面，我們來做一個實驗。實驗：綠葉中色素的提取和分離遠在1.5×1011m之遙的太陽發出的光到達地球表面時是混合光，其中的可見光束看起來是白色的，但它通過三棱鏡就會分成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫7色連續光譜，其波長在380760nm之間。我們看到的紅旗呈現紅色，桑葉呈現綠色，是由于光線照射到物體表面后，該物體又將這種顏色的光波反射出來（稱為反射光）而造成的，綠葉反射了絕大部分的綠色光，所以綠葉呈現出綠色。如果，你透過一片綠色的玻璃看天空，你看到的是透過綠色玻璃的綠色光（透射光），而其它波長的光或者被玻璃反

5、射，或者在透過綠色玻璃時基本上被綠色玻璃吸收了。我們做的這個實驗，主要目的是提取葉綠體中的色素，并設法將這些色素分離開。實驗原理：用有機溶劑無水乙醇提取綠葉中的色素。（因為綠葉中的色素能夠溶解在其中）利用層析液將提取的色素在濾紙上進行層析時把原本混雜在一起的色素分開。（不同的色素在層析液中的溶解度不同）方法步驟：1.提取綠葉中的色素。問題：加入SiO2和CaCO3的目的分別是什么？為什么要用棉塞將試管口塞嚴？2.制備濾紙條。3.畫濾液細線。問題：細線如果畫得過粗，對實驗結果有何影響？4.分離綠葉中的色素。講解相關的物理基礎知識，為后面做好輔墊。（3）弄懂方法和原理，不能為完成操作而做實驗。（2

6、）問題可由學生發現并提出，其他小組回答或修正，老師給予修改、評價。（3）學習活動教學說明(課堂時間安排)問題：如果層析液加入過多，淹沒了濾紙條上的濾液細線，對實驗結果有何影響？5.觀察與記錄。注意色素帶的顏色、寬窄、間距。分別能說明什么問題。 學生進行實驗操作。學生展示實驗結果，并進行問題探討。（與教材P98的歸納的4種色素結合學習）接下來再加兩個演示操作。將各小組試管中剩余的濾液收集到一起，取一個50ml的小燒杯，量取10ml濾液，加入5ml無水乙醇稀釋，混均后，量取10ml加入一支大試管中，試管口加棉塞，備用。演示1：調整好分光三棱鏡，在投射屏上出現七色光譜，如下圖：在入射光路上置入綠葉色

7、素提取液試管，再引導學生仔細觀察投射屏上的光譜。如圖：這一現象說明了什么？提醒觀察的內容和注意的對象。教師巡視、指導，參與某些小組的實驗和問題探討。收集實驗情況。引導學生分析實驗結果和現象，總結經驗。（12）增加兩個演示實驗，能夠更好地說明綠葉中的色素具有捕獲光能的作用。（5）引導學生觀察，解釋現象。（說明白光是混合光，通過三棱鏡分光后可以分為七色可見光的連續光譜。）這是要觀察的重要現象，結束教材P99圖510，引導學生對可見光譜中明顯的暗帶進行分析說明。說明了：綠葉中的色素能夠捕獲光能。不同波長的光被吸收的情況有所不同：紅光和藍紫光被吸收得多，而綠光被吸收得最少。（與教材P99第一、二行黑體

8、字結合學習）學習活動教學說明(課堂時間安排)演示2：取出預先準備好的兩個小紙盒及手電筒，如下圖進行演示：（紙盒開孔處可透光，其余部分均不透光）現象1：入射光：白色 透射光：綠色（紙盒開孔處可透光，其余部分均不透光）現象2：入射光：白色 “反射光”：暗紅色引導分析：如果綠葉中色素的提取液的“反射光”看起來和綠色玻璃的反射光看起來是一樣的綠色，那么綠葉中的色素也就沒有什么特殊之處了。暗紅色的“反射光”究竟說明了什么？根據科學研究，綠葉中的色素分子吸收光線中的能量，某些色素分子從基態上升到激發態，而激發態由于含有較高的能量，不穩定，又要以光的形式輻射出能量返回到基態，輻射出的能量由于有所損耗，因此輻

9、射的光波變長，成為暗紅色的光線， 看到的透射光是綠色，這就好比前面說到的透過一片綠色的玻璃看天空，看到的是透過綠色玻璃的綠色光（透射光）。（2）看到的“反射光”是暗紅色的。綠色的玻璃反射的是綠色光，但是綠色的提取液的“反射光”看起來卻不是綠色的？這是為什么呢？這里激發學生產生一個求知的欲望。（3）讓學生展開想象的翅膀，大膽設想，哪怕是聽起來毫無根據的“亂想”，只要學生敢想、能想，總比一潭死水要好得多呀！（2）學習活動教學說明(課堂時間安排)這就是我們看到暗紅色的“反射光”，但實際上不能算是純粹的反射光，人們稱之為熒光現象。熒光現象的存在，證明了綠葉中的色素能夠捕獲光能。衍生出的問題：現象1中不

10、存在熒光現象？（現象1中也存在熒光現象，只是由于入射光線較強，掩蓋了熒光現象，憑肉眼無法觀察到）為什么要在“暗盒”中才能看到熒光現象？（因為熒光較弱，如果有其它較強光線的干擾，用肉眼就觀察不到熒光現象，所以要用在如圖的“暗盒”中才能看到熒光現象）如果將一片綠葉置于同樣的“暗盒”中，代替裝有色素提取液的試管，能否看到熒光現象？（結構完好的綠葉中，色素捕獲光能后，輻射出的能量，大部分用于后續的反應，最終將能量儲存在有機產物中，因此，綠葉的熒光現象只有用很靈敏的科學儀器才能檢測出來，用肉眼無法觀察到。而試管中提取液里的色素捕獲光能后，由于進行光合作用的結構已被破壞，輻射出的能量無法被吸收和傳遞，只能

11、以熒光的形式散發出去，所以熒光現象相對較強，用肉眼就能觀察到。）從上述討論中，我們認識到，光合作用應該在一定的結構中進行，這一結構必須保持完好，色素按一定的方式存在，能量按一定的途徑傳遞，反應按一定的順序進行，才能合成最終的有機產物。結合學習教材P99“葉綠體的結構”作業：完成“資料分析葉綠體的功能”完成教材P100課后練習。 以表格的形式總結葉綠體的結構特點。了解了這些知識，學生有些什么新的想法呢？鼓勵他們提出來，并嘗試著進行解釋，活躍思維。（5）口頭討論時，并不要求答案多么的嚴密，只要不悖離科學道理就行。總結，引申。（4）（第2課時）學習活動教學說明復習上節課內容。引入本節課學習的主題。二

12、、光合作用的原理和應用（一）光合作用的探究歷程讓學生閱讀教材P101P102的內容，自己設計表格，總結比較前人探究光合作用實驗。（下面給出樣例）1.英國科學家普利斯特利（J.Priestley）的實驗：實驗時間1771年實驗方法把點燃的蠟燭與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內將小鼠與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內實驗現象蠟燭不容易熄滅小鼠不容易因窒息而死亡實驗說明的問題植物可以更新空氣未解決的問題不知道植物更新了空氣中的哪種成分。沒有發現光在這個過程中所起的關鍵作用。你對該實驗的看法2.荷蘭科學家英格豪斯（J.Ingen-housz）的實驗實驗時間1779年實驗內容做了500多次植物更新空

13、氣的實驗。新發現普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功。植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。未解決的問題依然沒弄清植物吸收和釋放的究竟是什么氣體。光能哪里去了？起什么作用？后續補充直到1785年，由于發現了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳你對該實驗的看法按小組進行閱讀，設計表格（全部內容）。教師巡視，參與某些小組的活動。每個實驗的總結選某個小組匯報，別的小組進行補充、修正。自己設計表格，自己總結比較，讓學生體驗前人的探索歷程和方法，感悟科學探索的一般方法。最初的探究在現在看起來是低層次的，但是人類對科學的探索正是從看似簡單的問題入手。提出問題：你認為應該如何設

14、計實驗，才能有這兩個發現？學習活動教學說明3. 德國科學家梅耶（R.Mayer）的推論時間1845年內容植物在進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來科學依據能量轉換和守恒定律存在的問題光能轉換成化學能儲存于什么物質中？你對這一推論的看法4.德國植物學家薩克斯（J.von Sachs）的實驗實驗時間1864年實驗方法將綠色植株放在暗處幾個小時，目的是消耗掉葉片中的營養物質。選定葉片，對葉片的一半進行遮光處理，另一半曝光。光照一段時間。用碘蒸氣處理該葉片實驗現象曝光的一半呈深藍色，遮光的一半沒有顏色變化實驗結論證明光合作用的產物除氧氣外還有淀粉你對該實驗的看法5.美國科學家魯賓（S.Ruben

15、）和卡門（M.Kamen）的實驗實驗時間1939年實驗方法利用同位素標記法進行探究。用18O分別標記H2O和CO2，使它們分別成為H218O和C18O2，分兩組進行實驗：第一組實驗的原料第二組實驗的原料H2O和C18O2H218O和CO2其他實驗條件都相同。實驗結果光合作用釋放的氧氣全部是O2。光合作用釋放的氧氣全部是18O2。實驗結論光合作用釋放的氧氣來自水你對該實驗的看法體會科學家的思維。學習實驗設計的方法簡要介紹同位素標記法。學習活動教學說明至此，人們對光合作用的研究似乎已經很深入了，但是仍然有懸而未決的問題，是什么呢？那就是光合作用的具體過程是如何進行的？有機物是如何合成的。我們將在下

16、一節課來學習這一內容。通過以上的總結比較，我們不難得出這樣一個認識，技術手段的進步能夠促進科學的發展，而發展了的科學理論又能進一步指導技術手段的更新，兩者相互促進。同樣，科學的各門學科之間也是相輔相成的，互相促進，共同發展。作業：完成教材P103思考與討論的內容。 用本節課的方法，自己設計表格，總結卡爾文的實驗。總結引申提高認識（第3課時） 學習活動教學說明(課堂時間安排)二、光合作用的原理和應用展示部分學生總結的卡爾文實驗。6.美國科學家卡爾文（M.Calvin）的實驗實驗時間20世紀40年代，卡爾文用了十年時間研究發現的實驗方法利用同位素標記法進行探究。用14C標記的14CO2，供小球藻進

17、行光合作用，然后追蹤檢測其放射性出現在哪些部分、哪種物質中實驗結果最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環。（1961年12月10日獲第61屆諾貝爾化學獎）你對該實驗的看法（二）光合作用的過程光合作用的過程是十分復雜的，根據是否需要光能，將這些化學反應概括地分為光反應和暗反應兩個階段。小組研討學習教材P103P104光合作用過程的知識，并總結歸納出知識結構表。A.請某些小組派代表展示學習所得，介紹光反應和暗反應的過程。B.請某些小組派代表闡述光反應和暗反應的聯系。并分別分析下列情況：如果光照強度減弱，如果CO2的攝入量減少，如果光照過強、溫度過高導致植物

18、氣孔關閉，如果植物體內H2O的供應量減少，（其他條件不變的情況下），短時間內下表中各物質的量將如何變化？ 條件HATPADPC5C3光強CO2氣孔關閉H2O（表示增加，表示減少）學生參與點評、補充。（5）開動腦筋進行學習，還要動手進行歸納總結，寫出知識結構表，加深理解和記憶。（15）學會的知識，要能講得出來，講得正確，那么掌握的情況一定不差。將學會的知識用于分解問題、解決問題，能進一步加深對知識內在聯系的理解，也能培養知識的運用能力。（表中各項答案紅色箭頭空缺，待學生討論回答后，教師對學生回答點撥、指正，再分步顯示答案）學習活動教學說明(課堂時間安排)結合教材P103圖515分析解決上述問題，

19、學會分析的方法。引導學生總結：1光反應（1）部位：葉綠體片層結構薄膜上。（2）條件：需要光、H2O、色素分子和酶。（3）物質變化：水的光解：2H2O4H+O2（4）能量轉換：光能ATP和NADPH中的活潑的化學能2暗反應：（1）部位：葉綠體基質中。（2）條件：需要光反應的產物ATP、NADPH、多種酶和CO2（3）物質變化：（4）能量轉換：ATP、NADPH中的活潑的化學能有機物中的穩定的化學能。光合作用的反應式：葉綠體光能好好地運用這張圖，充分地挖掘這張圖所蘊含的知識，可以解決光合作用的許多難題。（5）歸納、總結（5）將上述內容總結在一個表格中，便于比較、分析和記憶。內容光反應暗反應部位葉綠

20、體片層結構薄膜上葉綠體基質中條件光、H2O、色素分子和酶需要光反應的產物ATP、NADPH、多種酶和CO2物質變化水的光解：2H2O4H+O2能量轉換光能ATP和NADPH中的活潑的化學能有機物中的穩定的化學能聯系光反應為暗反應準備了還原劑H和能量ATP，暗反應是光反應的繼續，最終完成物質和能量的轉化。在光合作用過程中，光反應階段與暗反應階段既有區別又緊密聯系，是缺一不可的整體。學習活動教學說明(課堂時間安排)（三）光合作用原理的應用參照教材P104P105探究案例的思路，廣泛搜集資料，通過小組討論，確定并實施本小組的實驗方案，寫出實驗設計，待教師審閱后，與生物實驗室聯系，而后利用課余時間分別

21、安排各小組到生物實驗室完成本小組的實驗。提供一些思路供同學借鑒，當然還可以自己創出更有新意的實驗。光照強度的變化不同波長的光（紅光、綠光）不同的溫度（過度、適宜、過低）水分對植物光合作用強度的影響三、化能合成作用按小組學習教材中這部分的內容，提取這二個自然段中的主要內容，然后小組派代表說說從這部分內容中獲得些什么知識。講清：自養生物（光能自養、化能自養及區別），異養生物。結合上一節（第3節 細胞呼吸）的內容，全面劃分生物的代謝類型。理論聯系實際，研究影響光合作用速率的環境因素，關注農業生產（5）既是學習新知識，也是對已學過知識的提高（5）學習活動教學說明(課堂時間安排)課堂練習：嘗試將下列生物

22、按代謝類型畫連線：代謝類型生物自養需氧型異養需氧型異養厭氧型兼性厭氧型乳酸菌硝化細菌醋酸桿菌酵母菌小球藻西紅柿植株蛔蟲蚯蚓螢火蟲鯉魚人作業：完成教材P106的練習 學習教材P107的本章小結，并針對自己的情況進行本章的復習、總結。讓學生對具體的生物的代謝類型有一個認識，不能只停留在理論的層面上。（5）第4課時 本章小測及講評（附“第5章小測試題”）小測（20分鐘，講評順帶復習25分鐘）新課標·人教版·必修1·第五章 小測試題一、單項選擇：（11×555，每小題5分，共55分）1.酶是由活細胞產生的。下列關于酶的論述中，都正確的一組是（ A ）酶是一類具有

23、生物催化作用的蛋白質 酶的活性與pH有關酶的催化效率很高 酶的數量因參與化學反應而減少只要條件適宜，酶在生物體外也可催化相應的化學反應溫度過高和偏低對酶活性影響的原理相同A. B. C. D.2.下列關于ATP的敘述，不正確的是（ B ）ATP是新陳代謝所需能量的直接來源生物體內各種形式能量的轉變，都是以ATP為中心進行的ATP在生物體細胞中的含量是很多的ATP是生物體內唯一儲存能量的物質A. B. C. D.酶3.下列關于“ATP ADP Pi 能量”的反應敘述中，不正確的是（ B ）A.上述過程中存在著能量的儲存和釋放B.生物體內ADP轉變成ATP所需的能量均來自細胞的呼吸作用C.這一反應

24、并不是可逆反應D.這一過程保證了生命活動的順利進行4.葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，下面有關葉綠體的敘述正確的是（ B ）A.葉綠體中的色素分布在外膜和內膜上B.葉綠體中的色素都分布在囊狀結構的薄膜上C.光合作用的酶只分布在外膜、內膜和基粒上D.光合作用的酶只分布在葉綠體的基質中5.在煮過的和未煮過的土豆片上分別滴幾滴過氧化氫溶液。在土豆片X上出現泡沫，在土豆片Y上沒有泡沫，以下哪一項是正確的解釋（ C ）A.土豆片X是煮過的，因為過氧化氫只影響碳水化合物分解成單糖B.土豆片X是煮過的，因為沒煮過的土豆片中的酶能使過氧化氫不起作用C.土豆片X是沒煮過的，因為植物細胞中含有酶，促使過氧化氫的

25、分解，但酶會在高溫中失效D.土豆片X是沒煮過的，因為過氧化氫分解土豆片中的酶6.用含同位素18O的H2O來研究光合作用，對了解光合作用中哪項最有意義（ D ）A光合作用中色素的作用 B光合作用中水的形成C光合作用中糖類的形成過程 D光合作用中氧氣的形成過程7.正常人呼吸道內的破傷風桿菌不會使人致病，當深而窄的傷口內感染破傷風桿菌后，則能大量繁殖而致病。破傷風桿菌的代謝方式是（ D ）A.自養、需氧型 B.自養、厭氧型 C.異養、需氧型 D.異養、厭氧型a b c dxy8.圖示存放水果時，空氣中的氧氣濃度(x)與水果釋放的CO2相對量(y)之間的關系曲線，你認為儲存水果應選擇的最佳氧氣濃度是（

26、 B ）A. a B. b C. c D. d0 10 20 30 氧氣(%)abc2015105呼吸速率9.如圖表示氧氣濃度對培養液中草履蟲、乳酸菌、酵母菌的呼吸作用的影響。呼吸曲線a、b、c分別代表了（ A ）A.酵母菌、草履蟲、乳酸菌B.酵母菌、乳酸菌、草履蟲C.乳酸菌、酵母菌、草履蟲D.草履蟲、乳酸菌、酵母菌10.某種植物種子在適宜的萌發條件下鮮重的變化情況如下圖所示。據此判斷，下列有關種子萌發時的敘述正確的是（ D ）A.第階段有氧呼吸顯著增加B.第階段有氧呼吸開始顯著增加C.第、階段只有無氧呼吸D.第階段種子中有機物的總干重減少，而有機物的種類增加11.將某種綠色植物的葉片，放在特

27、定的實驗裝置中，研究在10、20的溫度條件下，分別置于5klx、10klx光照和黑暗條件下的光合作用和呼吸作用。結果如圖所示（橫軸的為時間，單位：小時）。以下分析正確的是，該葉片（ A ）呼吸速度在20下是10下的2倍在10、5klx的光照下，每小時光合作用產生的氧氣量是3mg在5klx光照下，10時積累的有機物比20時多在20、10klx光照下，每小時光合作用固定的CO2量約是6.9mgA. B. C. D.二、簡答題：(45分)12.（14分，每空2分）如圖，為某細胞器結構示意圖，請據圖回答：（1）該圖是_的結構示意圖，它是_的主要場所，從結構上看，它具有此功能的主要原因是_。（2）填寫圖中所指部位的名稱：1_，2_，3_，4_。13.（9分，每空3分）用小刀將數十只螢火蟲發光器割下，干燥后研成粉末狀，取兩等份分別裝入兩只小玻璃瓶中，各加入少量的水，使之混合，可見到玻璃瓶中有淡黃色熒光出現，約過15min熒光消失。這時，再將ATP溶液加入其中一只玻璃瓶中，將葡萄糖溶液加入另一只玻璃瓶中，可觀察到加ATP溶液的玻璃瓶中有熒光出現，而加葡萄糖溶液的瓶中沒有熒光出現，以上現象說明了：（1）_。（2）_。（3）_