《光合作用》教案

1《光合作用》教案一、教学三维目标知识技能目标：1.简述叶绿体的结构和功能。2.说明科学家对光合作用原理的认识过程。3.说明光合作用的原理和应用。4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。过程方法目标：1.通过对相关实验的探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。2.通过对相关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达的能力以及分享信息的能力。情感态度与价值观目标：1.通过研究科学家对光合作用原理的探究历程，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的。2.认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。二、教学重点和难点教学重点：1.绿叶中色素的种类和作用。2.光合作用的发现及研究历史。3.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。4.影响光合作用强度的环境因素。教学难点：1.光反应和暗反应的过程。2.通过对相关实验的探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。三、教学方法任务驱动教学法、问题情境教学法、演示法、讲解法四、课时安排三节课五、教学过程21.情境创设：一片小小的绿叶，在我们的生活中似乎司空见惯，科学家门也是在两个世纪前才开始关注这小小的叶片。经过几代科学家的不断探索，才慢慢的揭示出这小小的叶片上进行的光合作用竟然是地球的“巨型能量转换站”！同学们，这是不是太神奇啦！那就让我们乘着时空的快车一同跟随伟大的科学家们去探索小小绿叶的大奥秘吧！2.导入相关预备知识：在开始介绍光合作用过程之前，首先让学生们了解光合作用的探究历史，注意让学生以教材中展现的光合作用研究历史中的重要事件为线索，遵循科学家的探索思路，总结出光合作用的探究历程。因为教材上介绍的历史非常经典，所介绍的都是在光合作用探索历程中所出现的问题和解决的方法，学生认真了解其重要过程，等于沿着科学家的发现思路作了一次思维的探究，这对于学生认识和掌握光合作用的具体过程是有必要的。并且通过展示科学家们所做的经典实验，使学生们仔细观察科学家门是如何控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验的重要技能。3.任务驱动一：任务内容：再次观察普利斯特利实验、英格豪斯实验、萨克斯实验及鲁宾卡门实验等，用自己的话总结一下光合作用的定义。此任务旨在让学生带着问题去学习，然后总结归纳出科学家们的研究成果，为下一步的知识的学习做铺垫。任务解决：通过让学生们小组讨论，并随机抽取每个小组的一名同学阐述该小组的讨论结果，最后总结出光合作用的定义。4.光合作用各要素的讲解：（1）捕获光能的色素和结构：叶绿体的结构：叶绿体内囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。【叶绿体立体结构示意图】色素的种类：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可用于光合作用。因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。叶绿体的功能：介绍恩格尔曼实验讨论：1.恩格尔曼实验的结论是什么？明确：.恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？明确：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的3黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。3.在类囊体和基质中含有多种进行光合作用所必需的酶，你可以得出什么推论吗？明确：叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。（2）光合作用过程：化学反应式：CO2+H2O(CH2O)+O2光反应阶段：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能，有两个方面用途：一是将水分解成氧和[H]，氧直接以分子的形式释放出去，[H]则被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到暗反应阶段的化学反应中去；二是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。这样，光能就转变为储存在ATP中的化学能。这些ATP将参与光合作用第二个阶段的化学反应。暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。在暗反应阶段中，绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，不能直接被[H]还原。它必须首先与植物体内的C5（一种五碳化合物）结合，这个过程叫做二氧化碳的固定。一个二氧化碳分子被一一个C5分子固定以后，很快形成两个C3（一种三碳化合物）分子。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原。随后，一些接受能量并被还原的C3经过一系列变化，形成糖类；另一些接受能量并被还原的C3则经过一系列的化学变化，又形成C5，从而使暗反应阶段的化学反应持续地进行下去。（3）光、暗反应的比较：任务驱动二：任务内容：从所需条件、进行场所、物质变化、能量转换、联系等方面对光反应与暗反应进行比较。光能叶绿体4提供人类及全部动物所需要的食物提供某些工业原料此任务旨在培养学生综合分析、归纳的能力，区别比较不同概念的异同。任务解决：让每个人用一张图表总结出光反应与暗反应的异同。光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中必要条件光、叶绿体光合色素、酶多种酶物质变化H2O分解成O2和［H］；ADP和Pi合成ATP。二氧化碳被固定；C3被［H］还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi。能量转换光能转变为化学能，储存在ATP中。ATP中活跃的化学能转化为糖类中储存的化学能。联系为暗反应顺利进行准备了[H]和能量ATP。酶的作用下，接受[H]和ATP，将二氧化碳还原成葡萄糖。（4）光合作用的意义：物质的转变和能量的转化在自然界中所走的作用物质合成全球自养植物每年同化碳素约2×1011t(吨)，相当于（4～5）×1011t糖类是“绿色工厂”能量转化每年转化太阳能3×1018kJ(1970年全球的能耗3×1017kJ,是光合作用能量转化的1/10)是“巨型能量转换站”环境保护每年放氧5.35×1011t。这既补充了大气中的氧，又清除了大气中过多的二氧化碳是“自动空气净化器”（5）影响光合速率的环境因素：对光合作用的影响在生产上的应用光光合作用是光化学反应，所以光合作用随着光照强度的变化而变化。光照弱，光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随着加快；但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波长也影响光合作用速延长光合作用时间：通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间；5度，通常在红光下光合作用最快，蓝、紫光次之，绿光最差。增加光合作用面积：合理密植。温度℃光合作用的暗反应是酶促反应，温度低，酶促反应慢，光合速率降低，随着温度提高，光合作用加快；温度过高时会影响酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最适温度在25-30℃之间。适时播种：温室栽培植物时，可以适当提高室内温度。二氧化碳浓度二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，产物必然增加，大气中的二氧化碳含量是0.03%，如果浓度提高到0.1%，产量可提高一倍。如果浓度提高到一定程度后，产量不再提高。如果二氧化碳浓度降低到0.005%，光合作用就不能正常进行。施用有机肥：温室栽培植物时，可以适当提高室内的二氧化碳浓度。5.作业（以卷子的形式）1、用黄豆发芽1千克黄豆可长出5千克黄豆芽，在这过程中有机物（）A、减少B、增多C、不变D、先少后多2、把新鲜的叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中最强的吸收区在（）A、绿光部分B、红光和蓝紫光部分C、蓝紫光部分D、黄橙光部分3、在做植物实验的暗室中，为了尽可地降低植物光合作用的台强度，最好安装（）A、红光灯B、紫光灯C、白炽灯D、绿光灯4、用14C标记参加光合作用的CO2，可以了解光合作用的哪一过程。（）A、光反应必须在有光条件下进行B、暗反应不需要光C、CO2方被还原为葡萄糖的过程D、光合作用过程中能量的转移过程5、要测定绿色植物是否进行了光反应，最好是检查（）。A、葡萄糖的生成B、ATP的合成C、氧的释放D、二氧化碳的吸收66、光合作用由光反应和暗反应两个过程构成，其大致过程如下图所示：若将某种绿色植物的叶片置于特定实验装置中，研究在分别给予不同时间长度的光照后，光合作用产物出现的顺序。其结果如下：（1）写出光合作用的反应式：（2）在供给C18O2经历了时间T1后，除了糖类物质含有18O以外，从另一种光合产物_______中也应当能够检测到18O。（3）在供给C18O2经历了时间T2后，光合产物中能够检测出18O的物质种类又所增加，此时能够检测出的物质分别是糖类、和。（4）光合作用要经历光反应和暗反应两个阶段，上述实验结果说明光反应所经历的时间长度是（请用包含T1、T2的代数式表示时间长度）。7、不同的藻类植物在海水中的分布有分层现象。如绿藻一般生长在海水的浅层，而红藻类可以生活在20-30米较深的海水中。已知红藻中有藻红蛋白和类胡萝卜素等光合色素，绿藻中含有叶绿素等光合色素。图1是太阳光的光谱示意图；图2中A是藻红蛋白的吸收光谱示意图。请利用物理学和生物学知识解释绿藻和红藻在海水中出现这种分布的原因？7图1图2参考答案1、A2、B3、D4、C5、C6、（1）略（2）水（3）水氧气（4）T2-T17、光子能量E=hυ，光速c=λυ，则：υ=c/λ，从而E=（hc）/λ，即波长越短，光子的能量越高。由此可知，水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即水深层的光线相对富于短波长的光。所以含叶绿素，吸收红光较多的绿色开花植物分布于海水的浅层；含藻红蛋白和类胡萝卜素，吸收由蓝紫光和绿色光较多的红藻分布于海水深的地方。（这是植物在演化过程中，对于深水中光谱成分发生变化的一种生理适应。）