2022年人教版高中生物必修1 5-4能量之源-光與光合作用 教案1

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1、2022年人教版高中生物必修1 5-4能量之源-光與光合作用 教案1教學(xué)目標(biāo)1.了解光合作用的探究歷程2.理解光合作用的過程和原理教學(xué)重點(diǎn)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程教學(xué)難點(diǎn)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程教學(xué)過程(一)、引入新課 有些蔬菜大棚用紅色或藍(lán)色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色的燈管。1.用這種方法有什么好處？這樣做對(duì)光合作用有影響嗎？2.為什么是用紅色或藍(lán)色的呢？用綠色的可以嗎？能量最終來源于光能。光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被細(xì)胞所吸收的過程稱為光合作用。葉綠體中的色素對(duì)植物起著非常重要的作用。葉綠體中含有哪些色素呢?（二） 、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離1、實(shí)驗(yàn)原理提取色素的原理是什么？

2、提?。荷啬苋芙庠诒蚓凭扔袡C(jī)溶劑中，所以可用無水乙醇提取色素。分離色素的原理是什么？各種色素都能溶解層析液中，且溶解度不同溶解度大，擴(kuò)散速度快溶解度小，擴(kuò)散速度慢2、實(shí)驗(yàn)步驟用自己的話對(duì)于實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行描述今天我們就來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究綠葉中含有幾種色素和學(xué)習(xí)對(duì)色素進(jìn)行提取和分離的方法。問題：我們已經(jīng)推測(cè)色素在葉綠體中，而葉綠體又在葉片中，那怎么把色素提取出來呢？（答：磨碎葉片，再過濾，色素在濾液中）問題：怎么能保證色素一定存在于濾液中？（答：用能溶解色素的溶劑，也就是有機(jī)溶劑）問題：常用的有機(jī)溶劑是什么？（答：無水乙醇）其實(shí)，還有其他有機(jī)溶劑也可以，例如丙酮、石油醚、苯、汽油等都可以。我

3、們今天是用無水乙醇。問題：得到色素的濾液后，如何讓各種色素分離開來呢？（答：因?yàn)樯卦趯游鲆褐械娜芙舛炔煌矣捎谌芙舛炔煌鴮?dǎo)致隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的速度 不同，這樣，一段時(shí)間后，色素就會(huì)在濾紙上分離開來）料是綠葉，大紅花（朱槿）葉；藥品有無水乙醇、層析液、還有二氧化硅和碳酸鈣。后兩種藥品有什么作用呢？（答：二氧化硅可以加快研磨，而碳酸鈣的作用是保護(hù)色素）在研磨過程中，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如何變化了？（答：破碎了）所以，液泡里面的有機(jī)酸也就出來了，而葉綠素在酸性環(huán)境下很容易被破壞，所以碳酸鈣的作用是（答：中和酸性），也就可以保護(hù)色素了。實(shí)驗(yàn)步驟：現(xiàn)在就來學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的步驟了。第一步，提取色素。剛才已經(jīng)了

4、解了提取的主要步驟是研磨和過濾。但還有什么細(xì)節(jié)需要注意的？提取主要分為這幾步：碎葉，加入藥品，研磨，過濾，得濾液。加入哪些藥品？（學(xué)生回答）是不是加得越多越好？研磨的速度應(yīng)該快還是慢？得到的濾液對(duì)著光觀察是什么顏色？帶著這些問題大家開始第一部分的實(shí)驗(yàn)吧!（學(xué)生開始“色素的提取”實(shí)驗(yàn)，老師隨堂指導(dǎo)）實(shí)驗(yàn)討論：色素提取液的顏色應(yīng)該是綠色；研磨過程應(yīng)該較快；藥品應(yīng)加得適量。實(shí)驗(yàn)的第二階段是分離色素，怎么分離呢？我們剛才學(xué)習(xí)了，應(yīng)該是讓色素隨層析液在濾紙上進(jìn)行擴(kuò)散。所以我們應(yīng)該在濾紙上劃一條濾液細(xì)線，再放入層析液中進(jìn)行層析分離?，F(xiàn)在有一個(gè)問題希望大家能想辦法解決，就是怎樣在濾紙上劃一條又細(xì)又直，色素含

5、量又多的濾液細(xì)線？（學(xué)生討論）現(xiàn)在提供給大家的用具有毛細(xì)吸管和蓋玻片。想到辦法了嗎？（答：用毛細(xì)吸管吸取濾液，再劃到濾紙上或是用蓋玻片蘸取少量濾液，再印到濾紙上，劃或印都要重復(fù)多次）好，同一組兩位同學(xué)相互比較一下，看哪一種方法效果更好。劃好濾液細(xì)線后，就可以將濾紙條放入層析管中，等待層析。有兩點(diǎn)要特別注意的：一是試管口要塞好棉花，二是層析液的液面與濾液細(xì)線的關(guān)系如何？層析液的液面不能超過濾液細(xì)線。好，現(xiàn)在我們就開始做色素的分離。（學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師隨堂指導(dǎo)）好，在等待層析結(jié)果的過程中，我們來分析一下步驟中的某些要點(diǎn)，第一，為什么要塞好試管口的棉塞？（答：防止層析液揮發(fā)，層析液還有一定的毒性）第

6、二，為什么層析液的液面不能超過濾液細(xì)線？（答：如果超過，色素會(huì)溶解在層析液中，就不會(huì)在濾紙上擴(kuò)散開來，實(shí)驗(yàn)就會(huì)失敗。）實(shí)驗(yàn)最后的結(jié)果并不是最重要的，重要的是大家在實(shí)驗(yàn)的過程中，是不是真的學(xué)到了應(yīng)該學(xué)到的知識(shí)和應(yīng)該得到鍛煉的能力?，F(xiàn)在大家把實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)表中有關(guān)實(shí)驗(yàn)過程的部分給自己做個(gè)比較中肯的評(píng)價(jià)。如果成功了，要知道自己成功在哪里才是真正的成功。如果失敗了，只要知道了自己失敗在哪里，也是成功。后面實(shí)驗(yàn)結(jié)果及進(jìn)一步探究部分請(qǐng)大家課后完成。再收回，我也會(huì)給大家一個(gè)評(píng)價(jià)?，F(xiàn)在我們來看看大家的結(jié)果，濾紙條上出現(xiàn)了幾種顏色的色帶？排序如何？（答：四種，從上到下依次為橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色）色帶的寬窄如

7、何？（答：藍(lán)綠色的最寬，橙黃色的最窄）排序體現(xiàn)什么？（答：色素?cái)U(kuò)散的速度）寬窄體現(xiàn)了什么？（答：色素的含量）（三）綠葉中色素的種類和作用從剛才的實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可知，綠葉中的色素主要有四種，它們的名稱分別應(yīng)該是什么呢？（答：橙黃色的是胡蘿卜素，黃色的為葉黃素，藍(lán)綠色的為葉綠素a，黃綠色的為葉綠素b）由于結(jié)構(gòu)上的相似性，它們可以被分為兩大類，即胡蘿卜素和葉黃素共歸為類胡蘿卜素，葉綠素a和葉綠素b共歸為葉綠素。類胡蘿卜素總體上呈黃色，葉綠素總體上呈綠色，使葉片呈現(xiàn)許多美麗的顏色。那為什么葉片多數(shù)為綠色的呢？（答：葉綠素的含量比類胡蘿卜素多）那為什么許多植物到了秋天葉子就變黃了？（答：秋天氣溫低，葉綠素

8、不穩(wěn)定，容易分解，這樣黃色就呈現(xiàn)出來了。）你知道還有哪些因素可能影響葉綠素的結(jié)構(gòu)？（提示：碳酸鈣的作用pH值，無機(jī)鹽（Mg2+）的作用等）楓葉為什么是紅色的呢？（楓葉的顏色不是由于葉綠體中的色素，而是由于液泡中的花青素的作用）這些就是綠葉中的色素的種類，它們都能捕獲光能，那么它們倒底吸收哪些顏色的光呢？我們給大家介紹一個(gè)實(shí)驗(yàn)。介紹實(shí)驗(yàn)裝置將色素的提取液放于光源與三棱鏡之間，觀察光屏上顏色的變化。為什么這樣能夠確定色素吸收哪些光呢？我們給大家介紹一下原理。所有的可見光（答：即白光）通過三棱鏡會(huì)發(fā)生什么變化？（答：形成七色光的一個(gè)連續(xù)光譜）如果我在各種色光前進(jìn)的途中放入色素溶液，又假設(shè)色素能吸收黃

9、色光，那么光屏上原來黃光的位置會(huì)發(fā)生什么變化？（答：沒有光了，即表現(xiàn)為暗帶）所以我們只需觀察光屏上哪一位置出現(xiàn)暗帶，即意味著什么？（答：意味著那種色光被吸收了）現(xiàn)在我們回過頭去看看實(shí)驗(yàn)情況。當(dāng)把色素提取液放于光源與三棱鏡之間，光屏上發(fā)生了什么現(xiàn)象？（答：紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)出現(xiàn)了暗帶）說明什么？（答：葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。）如果想知道各種色素吸收色光的不同，可以用不同色素的溶液分別做這個(gè)實(shí)驗(yàn)就行了。但這種方法只能大概測(cè)定色光，具體的吸收量就不能測(cè)定了?，F(xiàn)在有更好的儀器可以用來測(cè)定，就是分光儀。它的原理與剛才的裝置非常相似。介紹分光儀。通過分光儀及相關(guān)儀器的檢測(cè)，我們可以得到各種色素的

10、吸收光譜。如：葉綠素a，從圖中可以看出葉綠素a主要吸收的光是哪些光？（答：紅光和藍(lán)紫光）吸收最少的是？（答：綠光）與此類似，其他色素的吸收光譜是這樣的，我們請(qǐng)同學(xué)來分別歸納一下各種色素吸收光的情況。（答：葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光）這就是色素吸收光能的情況。根據(jù)你剛剛學(xué)習(xí)的內(nèi)容，判斷一下，溫室的頂棚用紅色玻璃還是綠色玻璃好？（答：紅色玻璃好。因?yàn)樘柟饣蛘哒f白光通過紅色玻璃后只剩下紅光，植物吸收紅光能進(jìn)行較強(qiáng)的光合作用；如果用綠色玻璃只剩下綠光，而植物吸收綠光很少，幾乎得不到光能，不能正常進(jìn)行光合作用）（四）葉綠體的結(jié)構(gòu)和作用色素存在于細(xì)胞中的哪一結(jié)構(gòu)呢？（答

11、：葉綠體，這是由薩克斯通過光學(xué)顯微鏡發(fā)現(xiàn)的）那么把葉綠體放到電子顯微鏡下又會(huì)觀察到什么樣的結(jié)構(gòu)呢？展示圖片：葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)所謂亞顯微結(jié)構(gòu)就是指在電子顯微鏡下看到的結(jié)構(gòu)?？梢钥吹饺~綠體大概分為四個(gè)部分，你能說出它們的名稱嗎？（答：1是內(nèi)膜，2是外膜，3是基質(zhì)，4是基粒）對(duì)。哪里是綠色的呢？（答：基粒）基粒又是怎樣的結(jié)構(gòu)呢？（展示圖片：基粒的結(jié)構(gòu)）可以看到基粒是由一個(gè)個(gè)小圓餅堆疊而成。每一個(gè)小圓餅其實(shí)是一個(gè)囊狀結(jié)構(gòu)，我們稱之為類囊體?；Ｊ蔷G色是因?yàn)轭惸殷w是綠色的，類囊體是綠色又是由于什么物質(zhì)的存在呢？（答：色素就存在于類囊體的膜上）現(xiàn)在我們學(xué)到的葉綠體比前面在第三章學(xué)的更微觀。正是由于葉綠體

12、中含有色素，所以葉綠體能夠吸收光能。那么葉綠體就只能吸收光能了嗎？有沒有其他功能呢？還有第二個(gè)資料，葉綠體的基質(zhì)和基粒上都含有進(jìn)行光合作用必需的酶。說明什么？（答：葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所）現(xiàn)在我們來總結(jié)一下，葉綠體有哪些功能？（答：吸收光能，進(jìn)行光合作用）具有這些功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么？（葉綠體的基粒的類囊體的膜上有色素，基粒和基質(zhì)中都含有光合作用所必需的酶）葉綠體有什么適于分布酶和色素的結(jié)構(gòu)？（答：基粒及其類囊體形成巨大的膜結(jié)構(gòu)，為色素和酶的分布提供了附著位點(diǎn)）這就是實(shí)驗(yàn)的原理。今天我們用的材（五）、光合作用的原理有很多科學(xué)家也對(duì)此產(chǎn)生了疑問，并且通過自己的思考、實(shí)驗(yàn)得出一些結(jié)論。我們來學(xué)

13、習(xí)一下他們的成果。1、光合作用探索過程薩克斯實(shí)驗(yàn)安排學(xué)生閱讀課本：P102第一自然段，巡回指導(dǎo)學(xué)生閱讀，思考并討論問題：本實(shí)驗(yàn)共有幾個(gè)處理過程？本實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？演示多媒體課件：薩克斯實(shí)驗(yàn)的步驟恩格爾曼（GEngelmann）實(shí)驗(yàn)演示多媒體課件：“恩格爾曼實(shí)驗(yàn)”動(dòng)畫過程教師引導(dǎo)、師生共同討論：課本P100“資料分析1”，指導(dǎo)回答有關(guān)問題：（1）恩格爾曼實(shí)驗(yàn)方法的巧妙之處（見PPT）（2）恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：氧氣是釋放出來的，光合作用的場(chǎng)所是。抽問學(xué)生回答，及時(shí)評(píng)正資料一，恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)。展示水綿結(jié)構(gòu)圖，介紹其葉綠體。恩格爾曼設(shè)計(jì)了一個(gè)非常巧妙的實(shí)驗(yàn)。大家閱讀一下資料一，思考兩個(gè)問題，

14、一是從實(shí)驗(yàn)中可以得出什么結(jié)論？二是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的巧妙之處在哪里？我們知道，一項(xiàng)科學(xué)研究的成功，離不開一定的技術(shù)手段，但在科技水平有限時(shí)，如果有科學(xué)、巧妙的方法，也能達(dá)到同樣的效果。恩格爾曼的成功當(dāng)然也離不開前人的經(jīng)驗(yàn)，在下一節(jié)課我們會(huì)和大家一起來學(xué)習(xí)光合作用探索的歷史。這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)一下這一部分，著重學(xué)習(xí)科學(xué)家是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如何得出恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論的。魯賓（SRuben）和卡門（MKamen）的實(shí)驗(yàn)提出問題：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，并且釋放氧氣，那么光合作用產(chǎn)生的氧氣到底是來自水還是二氧化碳呢？ 聯(lián)系前學(xué)知識(shí)，介紹同位素標(biāo)記法的應(yīng)用引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方案演示多媒

15、體課件：實(shí)驗(yàn)探究用“同位素標(biāo)記法”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（1）提出問題：探究光合作用釋放的氧氣到底來自二氧化碳還是水？（2）作出假設(shè)：假設(shè)一：光合作用釋放的氧氣來自。（第一組）假設(shè)二：光合作用釋放的氧氣來自。（第二組）（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作：第一組：向植物提供和；第二組：向同種植物提供和。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第一組釋放的氧氣全都是， 第二組釋放的氧氣全都是。（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來自?？栁模∕Calvin）實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)學(xué)生閱讀：課本P102第四自然段，分析卡爾文采用的實(shí)驗(yàn)方法是什么？ 得出了什么結(jié)論？爾文等人用了十多年的時(shí)間得出的，又叫“卡爾文循環(huán)”它揭示了綠色植物利用無機(jī)物制造有機(jī)物的機(jī)理，但至今我

16、們不能把它應(yīng)用于實(shí)踐；如果以后我們能利用現(xiàn)代生物工程的手段人工模擬光合作用的過程，相信糧食就會(huì)在工廠中生產(chǎn)出來了。卡爾文等人是利用放射性同位素跟蹤測(cè)試的方法研究光合作用的。什么是同位素呢？因它具有放射性，我們可以用儀器檢測(cè)到它在化學(xué)反應(yīng)中的變化。如果用18O標(biāo)志反應(yīng)物H2O中的氧，經(jīng)過光合作用，這個(gè)18O將位于那種產(chǎn)物中呢？讓我們來比較光合作用的兩個(gè)階段：這兩個(gè)階段，分別在葉綠體的什么部位進(jìn)行？光反應(yīng)階段有哪些物質(zhì)變化？暗反應(yīng)階段有哪些物質(zhì)變化？光反應(yīng)階段能量是怎樣變化的？暗反應(yīng)階段能量是怎樣變化的？光反應(yīng)階段產(chǎn)生了哪幾種物質(zhì)，它們的去向如何？2、光合作用的過程光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng) 所基粒片層結(jié)構(gòu)薄

17、膜基 質(zhì)物質(zhì)變化水的光解 酶H2O1/2O2+2H 能量合成ATP 酶ADP+PiATP 能量CO2的固定 酶CO2+C52C3CO2的還原 酶2 C3C6H12O6 ATP*H能量變化光能活潑化學(xué)能（ATP）活潑化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能意義食源、能源、氧源 通過比較我們可以得出，從實(shí)質(zhì)上說光合作用包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容：物質(zhì)的變化：CO2和H2OC6H12O6能量的變化：光能化學(xué)能3、光合作用的實(shí)質(zhì)：能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)轉(zhuǎn)化4、光合作用的意義是什么？（1).生物界中有機(jī)物的來源（2).生物生命活動(dòng)所需能量的最終來源（3).調(diào)節(jié)大氣中氧氣和二氧化碳的含量（4).對(duì)生物的進(jìn)化有重要作用5、解題規(guī)律總結(jié)葉綠體四種

18、色素（1）在濾紙中從上到下的順序：（2）各色素的顏色，主要吸收什么光?（3）色素分布在：類囊體薄膜上光合作用的過程（1）光反應(yīng)的產(chǎn)物：O2、H、ATP，其中 HATP提供暗反應(yīng)所需。(2)光反應(yīng)與暗反應(yīng)關(guān)系: 光反應(yīng)要在類囊體膜上有光的條件下進(jìn)行,為暗反應(yīng) 提供H和ATP 暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中有光或無光下都能進(jìn)行，消耗了光反應(yīng)的產(chǎn)物,促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行3、光合作用量變分析公式: (1)如果停止光照：ATP減少,ADP增多,C3增多,C5減少(2)如果停止二氧化碳：C5增多,C3減少,ATP增多,ADP減少（六）、光合作用原理的應(yīng)用1、光對(duì)光合作用的影響光的波長(zhǎng)光照強(qiáng)度光照時(shí)間2、溫度溫度低，光合

19、速率低。隨著溫度升高，光合速率加快，溫度過高時(shí)會(huì)影響酶的活性，光合速率降低。與溫度影響酶的活性一致。3、CO2濃度在一定范圍內(nèi)，植物光合作用強(qiáng)度隨著CO2濃度的增加而增加，但達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度不再增加。 4、礦質(zhì)元素離子（無機(jī)鹽離子）（影響葉綠素的形成和酶的形成） 例如：N，P，K，Mg等5、提高農(nóng)作物光合速率的方法有： （1）、控制光照； （2)、控制溫度； (3)、提供適量的必需礦質(zhì)元素； （4）、提供適量的二氧化碳；自養(yǎng)生物:以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物）糖類中儲(chǔ)存著的能量。異養(yǎng)生物:只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動(dòng)。化能合成作用：能夠利用體外

20、環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用 例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌七、課堂總結(jié) 這節(jié)課主要學(xué)習(xí)葉綠體的結(jié)構(gòu)和色素的種類，掌握提取、分離色素的實(shí)驗(yàn)技巧，學(xué)習(xí)科學(xué)家探索光合作用原理的科學(xué)思維和科學(xué)方法。通過分析科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光合作用的幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，嘗試提出問題、做出假設(shè)，設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證假設(shè)。理解假設(shè)的提出要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，并通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。同時(shí)，理解實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。通過恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施，形成科學(xué)態(tài)度及創(chuàng)新、合作的科學(xué)精神。 借助葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系分析，形成普遍聯(lián)系的辨證唯物主義觀點(diǎn)和結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)。借助影響色素的環(huán)境因素的學(xué)習(xí)，形成生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)，從而學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際。八、板書設(shè)計(jì)第五章 第4節(jié)能量之源光與光合作用一、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離二、綠葉中色素的種類和作用三、葉綠體的結(jié)構(gòu)和作用四、光合作用原理五、光合作用原理的應(yīng)用