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人教版高一生物必修一全册教案:5.4《能量之源—光与光合作用》.doc

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5.4 能量之源——光与光合作用
一、教材分析
本节中“绿叶中色素的提取和分离”采用探究性实验教学,教师利用教材中的问题探讨引入,让 学生讨论“为什么蔬菜大棚采用红色或蓝色的塑料薄膜而不用绿色的塑料薄膜”,激发学生的学习热 情,然后引导学生实验探究、观察思考,通过分析实验结果,由学生自己得出色素的种类和颜色,通 过色素对光能吸收的小实验过渡到色素对光能的吸收和叶绿体结构的学习,这样的教学不仅符合学生 由感性到理性的认知规律,也有利于学生的主动参与,利于培养学生科学的思维方法和研究方法,利 于提高学生的科学素养。在整个教学过程中精心设计问题,启迪学生的思维,最大程度地发挥学生的 主动性。捕获光能的色素和结构”是《分子与细胞》第 5 章第 4 节“能量之源――光与光合作用”的 教学内容之一,主要学习叶绿体的结构和色素的种类,掌握提取、分离色素的实验技巧,学习科学家 探索光合作用原理的科学思维和方法。
《光合作用的原理和应用》是人教版新课标必修一第五章第四节的第二部分内容,由旧教材的“光 合作用”变为了“光合作用的原理和应用”,重点强调“原理”和“应用”,体现了 STS 的教育理念。 本节是学生在学习初中生物光合作用及在学习本节第一部分捕获光能的色素和结构的基础上,分别从 光合作用的探究历程、光合作用的过程、原理及应用和化能合成作用等四个方面进行学习,其中光合 作用的原理和应用属于生命系统中的能量转化供应和利用的问题,把过去植物新陈代谢的问题提升到 生命系统的水平来研究。本节与现实生活联系密切,其中探究影响光合作用的环境因素,通过设计实 验方案可以提高学生的科学素养,培养学生的合作探究能力;体现了“倡导探究性学习”“自主性学 习”的课程理念。而光合作用的过程是教学的重点也是教学的难点,是以后学习生态系统的物质循环 和能量流动的基础,具有承上启下的作用,所以本节是必修一的重点内容,也是整个高中阶段的重要 内容之一。建议安排 2 课时完成,第一课时学习“光合作用的探究历程”和 “光合作用的过程”。第 二课时学习光合作用原理的应用和化能合成作用,其中还要完成探究“环境因素对光合作用强度的影 响”。
二、教学目标
1、说出绿叶中色素的种类和作用。 2、说出叶绿体的结构和功能。 3、说出光合作用以及对它的认识过程。 4、尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 5、说出光合作用原理的应用。 6、简述化能合成作用。
三、教学重点、难点及解决方法。
1、教学重点及解决方法 教学重点] ⑴绿叶中色素的种类和作用。⑵光合作用的发现及研究历史。
1

⑶光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。⑷影响光合作用强度的环境因素。

解决方法]

⑴通过色素提取和分离实验,让学生仔细观察分离出的不同色带,色带的颜色、分布顺序和宽窄,

思考其原因及作用。

⑵让学生从化学反应的角度看光合作用的过程,明确每一个物质变化和相应的能量转化的过程。

⑶让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。

2、教学难点及解决方法

教学难点]

⑴光反应和暗反应的过程。⑵探究影响光作用强度的环境因素。

解决方法]

⑴通过由浅入深的讲解,让学生理解光反应和暗反应的过程,区别和联系。

⑵通过探究活动——环境因素对光合作用强度的影响,让学生掌握光合作用原理在农业生产中的

应用。

四、课时安排
3 课时。

五、教学方法
讲解、实验法。

教具准备: 课件、实验仪器、试剂、材料等。

六、学生活动
1、指导学生阅读教材,找出需了解的知识点。

2、让学生讨论认识叶绿体的结构,这种结构有哪些适于进行光合作用的特点;光合作用的过程,

影响因素等。

七、教学程序

第 1 课时 问题探讨]结合教材 P97 图讨论:1、用这种方法有什么好处?不用颜色的光照对植物的光合作用 会有影响吗?2、为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源? 导言:追根溯源,对绝大多数生物来说,能量的最终来源是光能。将光能转换成化学能要靠光合 作用,进行光合作用的细胞,首先要能够捕获光能,那么捕获光能的色素有哪些呢?
一、捕获光能的色素。
探究绿叶中色素的种类:教师指导学生完成如 P97——98 的实验。教师可让学生带着下列问题去做 实验:
1、加入 SiO2、CaCO3 的作用是什么? 2、研磨时为什么要迅速而充分? 3、将滤液收集到试管中后,为什么要用棉塞将试管口塞严? 4、滤纸条一端为什么要剪去两角? 5、画滤液细线时应注意什么?
2

6、为什么不能让滤液细线触及层析液?

7、滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么?

教师归纳总结:

叶绿素 a(蓝绿色)

叶绿素

绿叶中的色素

叶绿色 b(黄绿色)

胡萝卜素(橙黄色)

类胡萝卜素

叶黄素(黄色)

教师演示相关实验让学生得知:叶绿素 a 和叶绿素 b 吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要

吸收蓝紫光,并结合 P99 吸收光谱图讲解。

1817 年,两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素,但当时并不清楚叶绿素分布于何处?1865

年德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时,发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细

胞中,而是集中在一个个更小的结构里,后来人们称之为叶绿体。

二、叶绿体的结构
结合 P99 图示讲解叶绿体的结构,教师归纳:

外膜

叶绿体

内膜

基粒:由两个以上的类囊体组成,含色素和酶

基质:含酶

资料分析]叶绿体的功能。结合 P100 恩格尔曼的实验讨论下列问题;

1、恩格尔曼实验的结论是什么?

2、恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处?

三、总结
重点总结捕获光能的色素有哪些,叶绿体的结构,其结构上有哪些特点适用于进行光合作用。

四、作业布置
P100 练习

五、板书设计

第 4 节 能量之源——光与光合作用

一、捕获光能的色素和结构
1、捕获光能的色素

绿叶中的色素
3

叶绿素 (含量约占 3/4)

叶绿素 a(蓝绿色)
叶绿色 b(黄绿色) 胡萝卜素(橙黄色)

类胡萝卜素

(含量约占 1/4) 叶黄素(黄色)

2、叶绿体的结构

1、分布

2、形态

外膜

内膜

3、结构

基粒:由两个以上的类囊体组成,含色素和酶

基质:含酶

4、功能

第 2 课时

导言:我们知道,光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着

能量的有机物,并且释放出氧气的过程。人们得出这一认识经历了漫长的探索历程。让我们重温一下

这段历程吧!

一、光合作用的探究历程
教师列表呈现相关内容,学生讨论回答问题。

年代

科学家

实验

结论

思考

1771 年

英国的普 利斯特利

将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻 璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠与绿色植物 一起放在玻璃罩内,小鼠也不易窒息而亡。

结论?

为什么有人认 为植物也能使 空气变污浊?

1779 后

荷 兰 的 英 将普利斯特利所做的实验装置分别放在光下

结论?

格豪斯

和黑暗中做

与前人相比, 实验做了什么 改进?

1845 年

德国的梅 耶

结论?

梅耶得出结论 的依据是什 么?

1、为什么要把

绿叶先在暗处

1864 年

德国的萨 克斯

结论?

放置几小时? 2、谁是实验

组,谁是对照

组?

1880 年 美 国 的 恩 上一节课已讲

4

格尔曼

1939 年

美国的鲁 宾和卡门

采用同位素标记法分别标记 H2O 和 CO2,进行两 组光合作用的实验。第一组向绿色植物提供 H218O 和 CO2;第二组提供 H2O 和 C18O2。

结论?

二位科学家采 用了什么研究 手段?

20 世纪 40 美 国 的 卡 用 14C 标记 14CO2,供小球藻进行光合作用。
年代 尔文

讨论:1、从人类对光合作用探究历程来看,生物学的发展与物理学和化学有什么联系?与技术手段

的进步有什么联系?2、人类对光合作用的探究过程,你还有哪些感悟?

二、光合作用的过程。
教师结合 P103 图讲解。光合作用总反应式:
CO2+H2O→(CH2O)+O2

光反应阶段

暗反应阶段

部位 类囊体的薄膜上

叶绿体的基质中

条件 光、色素、水、酶

H]、ATP、CO2、酶

物质 变化

①水的光解:2H2O→4H]+O2
②ATP 的形成:ADP+Pi+能量 ??酶? ATP

①CO2 的固定:CO2+C5 ??酶? 2C3 ②2C3 ??酶? (CH2O)+C5+H2O

能量 光能转变成活跃的化学能储存在 ATP 中
变化

ATP 中活跃的化学能转变成稳定的化学能 储存在各类有机物中。

①光反应为暗反应提供 H]、ATP,暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi。②光反应与暗反应是光合 联系
作用全过程的两个阶段。既有区别又有联系,是缺一不可的整体。

三、总结

人类认识光合作用的历程和光合作用的过程。

四、布置作业
P106 练习

五、板书设计 二、光合作用的原理和应用
一、光合作用的探究过程
1、普利斯特利的实验

2、英格豪斯的实验

3、梅耶的实验

4、萨克斯的实验

5、鲁宾和卡门的实验

6、卡尔文的实验

二、光合作用的过程
1、总反应式

5

2、过程 3、实质

第 3 课时

导言:上节课我们学习了光合作用的具体过程。在农业生产上为了增加农作物的产量,可采用提

高光合作用的强度的措施。那么哪些环境因素能影响光合作用的强度呢?先让我们来做个实验。

一、光合作用原理的应用。

教师指导学生完成 P104——105 的实验。

因素

对光合使用的影响

在生产上的应用

1、适当提高光照强度。

1、光照强度:光合作用随光照强度的变化而变化。光照弱 2、延长光合作用时间。

时光合作用减慢,光照逐步增强时光合作用随之加快,但是 3、增加光合作用面积——合理密

光照增强到一定程度,光合作用速度不再增加。

植。

光 2、光质不同影响光合速率,白光为复色光,光合作用能力 4、对温室大棚用无色透明玻璃。

最强。单色光中红光作用最快,蓝紫光次之,绿光最差。 5、若要降低光合作用则用有色玻

3、日变化,光合速率在一天中有变化,一般与太阳辐射进 璃,如用红色玻璃,则透红光吸

程相符。

收其他波长的光,光合能力较白

光弱,但较其他单色光强。

温度

光合作用的光反应和暗反应是酶促反应,温度直接影响酶的 活性,从而影响光合速率。温度过高,还会影响植物叶片气 孔开度,影响 CO2 供应,进而影响暗反应,从而影响光合速 率。

1、适时播种。 2、温室栽培植物时,白天适当提 高温度,晚上适当降温。 3、植物“午休”现象的原因之 一。

二氧 化碳 浓度

二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳浓度的高 低明显影响光合速率。在一定范围内,植物的光合速率是随 CO2 浓度增加而增加,但到达一定程度时再增加 CO2 浓度,光 合速率不再增加。

温室栽培植物时适当提高室内 CO2 的浓度,如施放一定量的干冰 或多施农家肥。

矿质元素直接或间接影响光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、

矿质 Cl 产生直接影响(N 影响酶的含量,N、Mg、Fe、Mn 影响叶 合理施肥
元素 绿素的组成或生物合成)。K、P、B 对光合作用产生间接影

响。

水 水分是光合作用原料之一,缺少时光合速率下降。

合理灌溉

二、化能合成作用

学生阅读 P105 回答:1、什么是自养生物?什么是异养生物?2、自养生物与异养生物的本质区别 是什么?3、自养生物有哪些类型?它们的主要区别是什么?
6

教师归纳:自然界中少数种类的细菌,虽然细胞内没有叶绿素,不能进行光合作用,但是能利用 体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用,叫做化能合成作用,如 硝化细菌。
2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2→2HNO3+能量 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2
三、总结
重点小结光合作用受哪些外界因素的影响及化能合成作用。
四、作业布置
P106 练习二
五、板书设计 一、光合作用原理的应用
1、 提高光合作用强度的措施 2、探究环境因素对光合作用强度的影响
二、化学合成作用
1、自养生物、异养生物概念、区别 化能合成作用概念、与光合作用的区别
7



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