1、光合作用的原理和應(yīng)用（第一課時(shí)）高中生物 人教版必修一分子與細(xì)胞【適用對象】高一學(xué)生 【課標(biāo)要求】 細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)。植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量再二氧化碳和水轉(zhuǎn)變未糖與氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為湯分子中的化學(xué)能。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過自主構(gòu)建光合作用模型，能從物質(zhì)與能量觀的視角，闡明光合作用過程中物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化的過程，說明光合作用原理和意義。2.通過對光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程的比較歸納，及對光合作用過程的總結(jié)，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，體會(huì)人類對光合作用的認(rèn)識(shí)過程是逐步的、不斷發(fā)展的。3.從物質(zhì)與能量視角，探索光合作用，闡明光合作用過程中物質(zhì)與能量的變化。【學(xué)法建議】 1.本

2、節(jié)教材地位和作用光合作用的原理和應(yīng)用一課，主要介紹了光合作用的探究歷程，光合作用的過程和應(yīng)用等知識(shí)。教材介紹的與光合作用有關(guān)的幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生掌握生物科學(xué)的研究方法。光合作用的過程介紹了光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程中物質(zhì)和能量的變化，光合作用原理的應(yīng)用通過學(xué)習(xí)光合作用強(qiáng)度，引導(dǎo)學(xué)生探究環(huán)境因素對光合作用的影響，使知識(shí)得到遷移和應(yīng)用。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)本節(jié)的重點(diǎn)：（1）光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程中的物質(zhì)變化和能量變化分析（2）光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程的對比本節(jié)的難點(diǎn)：光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程中的物質(zhì)變化3.學(xué)法指導(dǎo)學(xué)生在初中時(shí)已接觸過光合作用內(nèi)容，但初中知識(shí)相對淺顯，相關(guān)生物學(xué)知識(shí)

3、支撐上比較薄弱。本課時(shí)通過光合作用原理探究歷史上的各類實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生初步尋找出光合作用的三個(gè)問題的答案：1.光合作用的氧氣當(dāng)中的氧原子來源是水還是二氧化碳？2.光合作用過程中的糖類等有機(jī)物是如何形成？3.光合作用過程中物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換是什么？【學(xué)習(xí)過程】 一、課前探索1.教師準(zhǔn)備不同的光合作用實(shí)驗(yàn)探究資料，分好學(xué)習(xí)小組，布置學(xué)習(xí)小組進(jìn)行自主預(yù)習(xí)。2.通過網(wǎng)絡(luò)和書籍搜集相關(guān)圖片和操作視頻。二、課中學(xué)習(xí)【創(chuàng)設(shè)問題情境，提出問題】課本“本節(jié)聚焦”，引出光合作用的定義及化學(xué)公式；針對定義，提出問題：光合作用的氧氣當(dāng)中的氧原子來源是水還是二氧化碳？光合作用過程中的糖類等有機(jī)物是如何形成？光合作用過程中

4、物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換是什么？【資料分析 提出問題 明晰過程】 問題1：光反應(yīng)過程中物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換是怎么的?氧氣的O來源是水還是二氧化碳？資料1：1937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)：在離體葉綠體的懸浮液（含H2O，不含CO2）中加入鐵鹽（Fe3+）或其他氧化劑，在光照下可釋放出O2，溶液顏色由黃色變?yōu)闇\綠色。1.該實(shí)驗(yàn)_（能/不能）說明植物光合作用產(chǎn)生的O2中的O全部都來自水。2.懸浮液由黃色變?yōu)闇\綠色，說明葉綠體在光照條件下生成了_ ，把Fe3+（黃色）還原成的Fe2+（淺綠色）。3.希爾的實(shí)驗(yàn) _（能/不能）說明水的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)。結(jié)論：離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，

5、產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)。資料2：1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來源，他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2 ，然后進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：結(jié)論：植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中全部都來自水。資料3：1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光照下葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是和水的光解相伴隨。活動(dòng)：嘗試用簡單的示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系回憶舊知：葉綠體的結(jié)構(gòu)活動(dòng)：根據(jù)資料1-3，總結(jié)光反應(yīng)過程中的物質(zhì)變化及能量變化，用示意圖形式呈現(xiàn)。【資料分析 提出問題 明晰過程】 問題2：暗反應(yīng)過程中的物

6、質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換是什么?糖類等有機(jī)物是如何形成？資料2：（卡爾文發(fā)現(xiàn)1）20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤放射性14C的去路。向反應(yīng)體系中加入一定量的14CO2 ，光照30秒后檢測產(chǎn)物，檢測到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。將光照時(shí)間逐漸縮短至幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。在5秒鐘的光照后，卡爾文等同時(shí)檢測到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6）。活動(dòng)：嘗試建立CO2、C3 、 C5和C6的轉(zhuǎn)化關(guān)系 資料2：（卡爾文發(fā)現(xiàn)2）在光照下C3、C5的濃度很快達(dá)到飽和并相對穩(wěn)定。通過改變實(shí)驗(yàn)條件，發(fā)現(xiàn)C5化合物呈

7、規(guī)律性變化：在光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C5就積累起來，C3的濃度急速降低；突然停止光照時(shí)，C3的濃度急速升高，同時(shí)C5的濃度急速降低。活動(dòng)：光反應(yīng)提供的NADPH、ATP用于暗反應(yīng)哪一步？用于C3轉(zhuǎn)化成C5和糖類活動(dòng)：構(gòu)建暗反應(yīng)過程示意圖活動(dòng)：構(gòu)建光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系示意圖【對比分析，光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的物質(zhì)變化與能量變化】課本思考討論：光反應(yīng)和暗反應(yīng)在所需條件、進(jìn)行場所、發(fā)生的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化等方面有什么區(qū)別？課本思考討論 2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)生成的ATP和 NADPH供暗反應(yīng)C3的還原，而暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+；能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。【列表比較】類別光反應(yīng)暗反應(yīng)場所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)換聯(lián)系【鞏固復(fù)習(xí)】1.葉綠體不同于線粒體的特點(diǎn)有 （ ）A.具有雙層選擇透過性膜B.利用水進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)C.能分解水產(chǎn)生氧氣和H+D.合成ATP為生命活動(dòng)供能2. 葉肉細(xì)胞中不能合成ATP的部位是 （ ）A.線粒體內(nèi)膜 B.葉綠體的類囊體膜C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) D.葉綠體基質(zhì)3.在我國西北地區(qū)，夏季日照時(shí)間長，晝夜 溫差大，那里出產(chǎn)的瓜果往往特別甜。這是因?yàn)?（ ）A.白天光合