2019-2020年高一生物光合作用教學設計二 新課標 蘇教版必修.doc

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2019-2020年高一生物光合作用教學設計二 新課標 蘇教版必修 教學目標： 1、使學生了解光合作用的發(fā)現過程。 2、使學生了解葉綠體中色素的種類、顏色及其吸收的光譜；初步學習光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布。 3、掌握光合作用的概念、實質、總反應式、光反應、暗反應的具體過程、光反應與暗反應的區(qū)別與聯系及光合作用的意義。 4、應用所學的光合作用的知識，了解植物栽培與合理利用光能的關系。 教學重點：1、說出光合作用的發(fā)現過程 2、解釋發(fā)現光合作用實驗的原理 3、說明光合作用發(fā)現的意義 4、光合作用的過程 教學難點：闡明發(fā)現光合作用實驗的原理 光合作用的過程 教學過程： 引言：通過初中生物課的學習，我們已經知道，光合作用與我們的日常生活聯系非常密切。請同學們觀察以下圖片，說說看光合作用與我們的哪些生活有密切聯系？ 　　提問：那么，什么是光合作用呢？ 　?。ù穑汗夂献饔檬侵妇G色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。） 　　提問：那么，如果我們將綠葉比喻為綠色工廠，其中的廠房、動力、原料和產物各是什么？ 　?。ù穑簭S房是葉綠體，動力是光能，原料是二氧化碳和水，產物是有機物和氧。） 　　講述：我們可以將光合作用的生理過程總結成這樣一個化學反應式（板書化學式）。同學們是否想過，這個生理過程到底是怎樣進行的呢？這就是我們今天要學習的內容。 　　在自然界中綠色植物隨處可見，但是哪位同學曾觀察到光合作用是怎樣進行的呢？沒有。那么，科學家們到底是怎樣發(fā)現光合作用這一生理過程的呢？ 這要追溯到很久很久以前。過去，人們一直以為，小小的種子之所以能夠長成參天大樹，完全依靠于土壤。事情果真是這樣？1648年，一位比利時的科學家海爾蒙特對此產生了懷疑，于是他設計了這樣一個實驗：他把一棵重2．5kg的柳樹苗栽種到一個木桶里，木桶里盛有事先稱過重量的土壤。以后，他每天只用純凈的雨水澆灌樹苗。為防止灰塵落入，他還專門制作了桶蓋。五年以后，柳樹增重80多千克，而土壤卻只減少了100g，你認為植物增重的主要原因是什么？海爾蒙特的觀點正確嗎？為什么？（海爾蒙特為此提出了建造植物體的原料是水分這一觀點，但是當時他卻沒有考慮到空氣的作用。） 是誰首先想到植物的生長與空氣的作用有關的呢？是一位英國科學家普利斯特利。介紹普利斯特利小白鼠實驗過程。 　　提問：很好，請同學們思考一下，蠟燭燃燒和小白鼠呼吸需要的是什么氣體呢？（答：氧氣。）僅用一組實驗能說明問題嗎？一定要用玻璃罩嗎？那么，這個實驗說明了什么問題呢？ 　　（答：綠色植物在光照下吸收了二氧化碳，產生了氧氣。） 講述：很好，但是當時由于科學發(fā)展水平的限制，普利斯特利僅僅聯想到植物可以更新空氣，但不知道是空氣中的哪種成分在起作用，也沒有認識到光在其中的關鍵作用。 1779年，荷蘭的英格豪斯把帶葉的枝條放到水里。這些葉在陽光下產生氧氣，在暗處并不產生氧氣。請同學們思考：將帶葉枝條放到水里的目的是什么？該實驗能說明什么？ 1884年，薩克斯實驗：將盆栽天竺葵放到黑暗處一晝夜，然后讓一個葉片一半暴光，另一半遮光。過一段時間后，把這個葉片放入盛有酒精的小燒杯里，隔水加熱，除去葉片含有的葉綠素，再滴加碘酒，發(fā)現遮光部分無顏色變化，暴光一半則呈深藍色。 　　提問：很好，同學們思考三個問題：1．為什么對天竺葵先進行暗處理？ 2．為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？ 3．這個實驗的說明什么問題？ 　?。ù稹?．暗處理是為了將葉片內原有的淀粉運走耗盡。2．部分遮光部分曝光，是為了進行對照。3．碘遇淀粉變藍，結果證明綠葉在光下制造了淀粉。） 講述：這一實驗成功地證明了綠色葉片在光合作用中產生了淀粉。 　光合作用釋放的氧氣究竟來自水，還是二氧化碳,還是兩者兼而有之？ 　　20世紀30年代，美國科學家魯賓和卡門，利用同位素標記去成功地進行了另一個光合作用的實驗。介紹同位素標記法。這個實險的目的是為了弄清楚在光合作用中產生的氧到底是來自水還是二氧化碳？同學們考慮一下，應標記哪一種元素？如何設計這個實驗呢？ 　?。ㄒ龑W生討論，與學生共同完成實驗設計，同時演示幻燈片。幻燈片顯示：用氧的同位素18O分別標記 H2O和CO2，使它分別成為H218O和C18O2，然后進行兩組光合作用的實驗：第一組向綠色植物提供H218O和CO2；第二組向同種綠色植物提供H2O和 C18O2。在相同的條件下，對兩組光合作用實驗釋放出的氧進行分析，結果表明，第一組釋放的氧全部是18O2，第二組釋效的氧全部是O2。） 這個實驗證明了光合作用中釋放的氧全部來自水。 1948年，卡爾文實驗。 學生活動：1、把幾位科學家的實驗按時間先后順序排列。2、講一講每個實驗各自得出的結論。3、綜合各結論，想一想你知道了關于光合作用的哪些知識。4、由光合作用的發(fā)現歷程，你還想到了什么？ 由此可以看到。幾代科學家歷經二百多年，才對光合作用的生理過程有了比較清楚的認識。可見，科學的發(fā)展道路是很艱難，這里不僅包含著科學家們的艱辛勞動與智慧，還與社會科學技術的進步與發(fā)展密切相關。 　　過渡：前面我們已經了解了光合作用的發(fā)現過程，那么，在綠葉這個“綠色工廠”中，光合作用這一生理過程，到底是怎樣進廳的呢？ 　　在學習這個問題以前，我們還是先來認識一下它的“廠房”——葉綠體。 　　提問：我們在前面已經學習過葉綠體的有關知識，同學們回憶一下，葉綠體存在于植物的哪一個部位？它有什么功能？ 　　（答：主要存在于綠色植物的葉肉細胞中，是進行光合作用的細胞器。）” 　　我們曾經學習過葉綠體的結構，哪位同學能說一下葉綠體的結構是怎樣的？教師出示葉綠體結構投影片，引導同學復習。 　　（答：光鏡下，葉綠體呈扁平的棉球形或球形。電鏡下觀察有雙層膜，使葉綠體與細胞基質隔開，葉綠體的膜還可以控制物質的進出。葉綠體內部充滿了基質和綠色的基粒。） 　　我們在電子顯微鏡下觀察葉綠體的超薄切片，看到的葉綠體的基粒，是不是一個單純的圓柱體呢？（答：不是，是由一層一層的結構重疊而成的。） 　　講述：很好，這個圓柱體是由一個個囊狀的結構垛疊而成的。（取出一硬幣。）假如這就是一個由膜圍成的囊狀結構；將其一個個垛疊起來，就形成了一個圓柱體，也就是一個基粒。葉綠體內含有的幾個到幾十個基粒擴大了葉綠體內的膜面積，同學試想一想，這有什么作用呢？（答：有利于光合作用的一系列化學反應的進行。） 出示葉綠體色素提取濾紙帶，思考： 1、四種色素中含量最多和最少的分別是哪種？在濾紙條上擴散最快的是哪種？ 2、如果植物在缺鎂的土壤中生長，葉片顏色會有何變化？為什么？ 小結：葉綠體中的色素分為兩大類：葉綠素和類胡蘿卜素。葉綠素又分為兩類：葉綠素a，呈藍綠色；葉綠素b，呈黃綠色。類胡蘿卜素也分為兩類：胡蘿卜素，呈橙黃色；葉黃素，呈黃色。 　　由于葉綠素含量約占總量的四分之三，而類胡蘿卜素僅占四分之一，所以通常植物的葉子總是翠綠醉人的。這是由于葉綠素掩蓋了類胡蘿卜素顏色的緣故。 　　但是，葉綠素很容易被破壞。秋天葉綠素會因為“忍受”不了氣溫下降等因素的影響而分解消失；胡蘿卜素和葉黃素則比較穩(wěn)定，終于在沒有葉綠素干擾時“重見天日”。（教師在這里可簡要介紹黃櫨、楓樹“霜葉紅于二月花”的原因，指出是由于葉綠素分解時，葉中的糖分大量轉變成紅色的花青素造成的。） 囊狀結構上存在的這些色素有什么作用呢？可以吸收、傳遞和轉化光能。 你知道光是什么嗎？光是一種電磁波?？梢姽獾牟ㄩL范圍，大約是390－760ｎｍ。不同波長的光，顏色不同。波長小于390nm的光是紫外光；波長大于760nm的光是紅外光。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。 葉綠體中色素接受何種波長的光?介紹恩吉爾曼的實驗。 　　葉綠體中4種色素的顏色是與它們吸收光的情況相關的，這可以通過下面的實驗來說明。我們可將提取出的葉綠體中的4種色素溶液分別放在可見光與三棱鏡之間，可以看到連續(xù)光譜中有些波長的光被吸收了。（演示色素吸收光譜幻燈片。） 　　提問：同學們觀察哪些波長的光吸收量大，哪些波長的光吸收量最少？ 　?。ù穑褐饕占t橙光和藍紫光，而對綠光吸收量最少。） 　　講述：色素吸收的光，都能用于光合作用。由于色素對綠光的吸收量最少，綠光會被反射出來，所以葉綠體才呈現出綠色。 　　很好，通過以上學習我們可以看到，葉綠體這個廠房，不僅為光合作用的進行在結構方面做好了準備，同時也為光合作用的進行做好了物質上的準備。當我們了解這一切時，不得不贊嘆大自然的神奇！ 　　今天這節(jié)課里，我們首先介紹了光合作用的發(fā)現歷程。對于這部分內容，同學們不要只記住結論，更重要的是理解科學家們的設計思想。同時，同學們應該從結構與功能相統(tǒng)一的觀點出發(fā)，掌握第二個大問題——葉綠體和其中的色素。 第二、三課時教學過程： 引入新課：前面的學習，我們已經知道：綠色植物可以利用光，通過光合作用將二氧化碳和水合成糖類等有機物，同時釋放出氧氣。 設疑：糖類是能源物質，而二氧化碳幾乎不含能量，這能量從何而來？水又為何能分解形成氧氣呢？ 帶著這些疑問，我們來學習光合作用的過程。 新課教學： 自主構建：學生自學課本63到64頁，帶著以下問題（10分鐘） 光合作用分為哪兩個階段？ 水為什么會裂解放出氧？氧和[H]的去向如何？ ATP被比為生物體細胞中的能量“通貨”，形成ATP的能量從哪兒來？這步反應需要酶嗎？如果需要，你認為有關酶存在于什么部位？ 三碳化合物是怎么形成的？這個過程需要酶嗎？如果需要，你認為有關酶存在于什么部位？ 三碳化合物的去向如何？在形成糖類的過程中除酶外還需要什么條件？這些條件由誰提供？ 光合作用形成的有機物僅為糖類嗎?這些物質內的能量究竟從哪兒來? 光合作用的兩個階段具體如何劃分? 共同探究：出示光合作用的過程動畫，一起對光合作用的過程進行探究。（針對以上問題） 體驗成功：出示光合作用的過程箭頭圖，填出其中的方框。 積極思維：光反應與暗反應是否一個在光下進行,一個在暗處進行? 光反應進行的場所是哪里?需要哪些條件?主要發(fā)生了哪些變化? 暗反應進行的場所是哪里?需要哪些條件?主要發(fā)生了哪些變化? （列表比較） 夜晚植物能進行光反應、暗反應嗎？為什么? 白天放在無CO2的密閉玻璃罩內的植物能長期進行光反應、暗反應嗎？為什么？ 由此你可以看出光反應和暗反應之間有何關系？ 總結歸納：光合作用總反應式。 ?水是在 階段中裂解的。 ?氧氣是在 階段中形成的；氧氣中的O來自 。 ?二氧化碳和氧氣是通過葉片上的 結構進出植物體的。 ?葡萄糖是在 階段中形成的；糖類中的C來自 ，其轉移途徑為 。 光合作用的實質： ?將無機物合成為有機物并釋放O2 ?將太陽能轉化為有機物中的化學能 能力提升：將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足CO2條件下： Ⅰ當CO2濃度突然降至極低水平時，植物葉片中的C5化合物含量會突然上升，這是為什么？ Ⅱ如果其它條件不變，突然停止光照，則植物葉片中的C5化合物含量會有什么變化？ 目標鞏固：1、動動筆，寫出光合作用的總反應式。 2、同座之間互相說一說光合作用的完整過程，注意盡量準確地使用生物學詞匯。 3、光合作用的暗反應階段被氫直接還原的是 （ ） A. CO2 B. C3 化合物 C. C5 化合物 D. C6 化合物 4、給一株正在進行光合作用的大豆供給 14 CO2 ，則一段時間后14 C存在于 （ ） A. 淀粉 B. 脂肪 C. 蛋白質 D. 以上三項都有 5、光合作用過程中，能量流動的大致途徑是 （ ） A.光 色素 （CH2O） B.光 色素 ADP (CH2O) C.光 ATP (CH2O) D.光 ADP ATP (CH2O) 出示小資料：進入21世紀，人類正面臨著糧食、資源、和環(huán)境等迫切問題。我國農業(yè)也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。到2030年，我國的糧食總產量必須達到6.4億噸，才能滿足16億人口的需求。為了實現這一糧食總產量目標，單產必須比現在增加30%-40%。如果再考慮到耕地面積將進一步減少的不利因素，可能要求單產必須比現在增加50%左右。要實現糧食單產這樣大幅度的提高，必須充分挖掘農作物的生產潛力，不斷選育產量更高、光合作用效率更高的農作物新品種。這有賴于農作物高產高效，特別是光合作用效率調節(jié)控制理論研究上的重大突破。這無疑是一個復雜而艱苦的任務。 請學生談看完資料的感想。 歸納：光合作用的意義。 完成了自然界巨大規(guī)模的物質轉變：無機物有機物 完成了自然界巨大規(guī)模的能量轉變：光能化學能 維持大氣中二氧化碳含量的相對穩(wěn)定 對生物的進化具有重要作用 過渡：光合作用如此重要，研究自然條件下影響光合作用效率的一些主要因素，有助于更好地考慮如何改善植物進行光合作用的條件，增加農作物產量。哪些環(huán)境因素影響光合作用呢？ 引導分析：課本p64的積極思維。 歸納小結：光照強度：光照弱時光合作用減慢，光照逐步增強時光合作用隨之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。溫度：直接影響酶的活性，溫度過高，影響植物葉片氣孔開度，影響CO2供應。 CO2濃度：在一定范圍內，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而增加，但達到一定程度時，再增加CO2濃度，光合速率不再增加。 小結：光合作用的過程、意義、影響因素。 習題鞏固。（p65）