第４節(jié)能量之源－光和光合作用全國公開課一等獎

《能量之源——光與光合作用》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)知識方面：1．說出綠葉中色素的種類和作用。2．說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。3．說出光合作用以及對它的認(rèn)識過程。4．說出光合作用原理的應(yīng)用。5．簡述化能合成作用。能力方面：嘗試探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。情感態(tài)度價值觀：通過研究科學(xué)家對光合作用原理的探究過程，認(rèn)同科學(xué)是在不斷地觀察、實驗、探索和爭論中前進(jìn)的；認(rèn)同科學(xué)家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意見中的合理成分，還要有質(zhì)疑、創(chuàng)新和勇于實踐的科學(xué)精神與態(tài)度。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方法1．教學(xué)重點(diǎn)：（1）綠葉中色素的種類和作用。（2）光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史。（3）光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。（4）影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。解決方法：（1）通過色素提取和分離實驗，讓學(xué)生仔細(xì)觀察分離出的不同色帶，色帶的顏色、分布順序和寬窄，思考其原因及作用。（2）讓學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)的角度看光合作用的過程，明確每一個物質(zhì)變化的來龍去脈和相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化的過程。（3）讓學(xué)生通過探究活動理解光合作用原理的應(yīng)用。二、教學(xué)難點(diǎn)（1）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程。（2）探究影響光作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。解決方法：（1）通過由淺入深的講解，讓學(xué)生理解光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程，區(qū)別和聯(lián)系。（2）通過探究活動——環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響，讓學(xué)生掌握光合作用原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。三、課時安排3課時四、教學(xué)方法講解、實驗法。五、教具準(zhǔn)備課件六、學(xué)生活動1．指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，找出需了解的知識點(diǎn)。2．讓學(xué)生討論認(rèn)識葉綠體的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有哪些適于進(jìn)行光合作用的特點(diǎn)；光合作用的過程，影響因素等。七、教學(xué)程序第1課時問題探討：結(jié)合教材P97圖討論：1．用這種方法有什么好處？不用顏色的光照對植物的光合作用會有影響嗎？2．為什么不使用發(fā)綠色光的燈管作補(bǔ)充光源？導(dǎo)言：追根溯源，對絕大多數(shù)生物來說，能量的最終來源是光能。將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能要靠光合作用，進(jìn)行光合作用的細(xì)胞，首先要能夠捕獲光能，那么捕獲光能的色素有哪些呢？一、捕獲光能的色素。探究綠葉中色素的種類：教師指導(dǎo)學(xué)生完成如P97——98的實驗。教師可讓學(xué)生帶著下列問題去做實驗：1．加入SiO2、CaCO3的作用是什么？2．研磨時為什么要迅速而充分？3．將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴(yán)？4．濾紙條一端為什么要剪去兩角？5．畫濾液細(xì)線時應(yīng)注意什么？6．為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？7．濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？教師歸納總結(jié)：葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素葉綠色b（黃綠色）綠葉中的色素胡蘿卜素（橙黃色）類胡蘿卜素葉黃素（黃色）教師演示相關(guān)實驗讓學(xué)生得知：葉綠素a和葉綠素b吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，并結(jié)合P99吸收光譜圖講解。1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，但當(dāng)時并不清楚葉綠素分布于何處？1865年德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細(xì)胞中，而是集中在一個個更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)結(jié)合P99圖示講解葉綠體的結(jié)構(gòu)，教師歸納：外膜葉綠體內(nèi)膜基粒：由兩個以上的類囊體組成，含色素和酶基質(zhì)：含酶資料分析：葉綠體的功能。結(jié)合P100恩格爾曼的實驗討論下列問題；1．恩格爾曼實驗的結(jié)論是什么？2．恩格爾曼的實驗方法有什么巧妙之處？三、總結(jié)重點(diǎn)總結(jié)捕獲光能的色素有哪些，葉綠體的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)上有哪些特點(diǎn)適用于進(jìn)行光合作用。四、作業(yè)布置P100練習(xí)五、板書設(shè)計第4節(jié)能量之源——光與光合作用一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1．捕獲光能的色素葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素（含量約占3/4）葉綠色b（黃綠色）綠葉中的色素胡蘿卜素（橙黃色）類胡蘿卜素含量約占1/4）葉黃素（黃色）葉綠體的結(jié)構(gòu)1．分布2．形態(tài)4．功能第2課時導(dǎo)言：我們知道，光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。人們得出這一認(rèn)識經(jīng)歷了漫長的探索歷程。讓我們重溫一下這段歷程吧！一、光合作用的探究歷程教師列表呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生討論回答問題。年代科學(xué)家實驗結(jié)論思考1771年英國的普利斯特利將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭不容易熄滅；將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi)，小鼠也不易窒息而亡。結(jié)論？為什么有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？1779后荷蘭的英格豪斯將普利斯特利所做的實驗裝置分別放在光下和黑暗中做結(jié)論？與前人相比，實驗做了什么改進(jìn)？1845年德國的梅耶結(jié)論？梅耶得出結(jié)論的依據(jù)是什么？1864年德國的薩克斯結(jié)論？1、為什么要把綠葉先在暗處放置幾小時？2、誰是實驗組，誰是對照組？1880年美國的恩格爾曼上一節(jié)課已講1939年美國的魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法分別標(biāo)記H2O和CO2，進(jìn)行兩組光合作用的實驗。第一組向綠色植物提供H218O和CO2；第二組提供H2O和C18O2。結(jié)論？二位科學(xué)家采用了什么研究手段？20世紀(jì)40年代美國的卡爾文用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用。討論：1、從人類對光合作用探究歷程來看，生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)有什么聯(lián)系？與技術(shù)手段的進(jìn)步有什么聯(lián)系？2、人類對光合作用的探究過程，你還有哪些感悟？二、光合作用的過程。教師結(jié)合P103圖講解。光合作用總反應(yīng)式：CO2＋H2O→（CH2O）＋O2光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段部位類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中條件光、色素、水、酶H：、ATP、CO2、酶物質(zhì)變化①水的光解：2H2O→4H：＋O2②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量ATP①CO2的固定：CO2＋C52C3②2C3(CH2O)＋C5＋H2O能量變化光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲存在ATP中ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在各類有機(jī)物中。聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H：、ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。②光反應(yīng)與暗反應(yīng)是光合作用全過程的兩個階段。既有區(qū)別又有聯(lián)系，是缺一不可的整體。三、總結(jié)人類認(rèn)識光合作用的歷程和光合作用的過程。四、布置作業(yè)P106練習(xí)五、板書設(shè)計二、光合作用的原理和應(yīng)用一、光合作用的探究過程1．普利斯特利的實驗2．英格豪斯的實驗3．梅耶的實驗4．薩克斯的實驗5．魯賓和卡門的實驗6．卡爾文的實驗二、光合作用的過程1．總反應(yīng)式2．過程3．實質(zhì)第3課時導(dǎo)言：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了光合作用的具體過程。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上為了增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，可采用提高光合作用的強(qiáng)度的措施。那么哪些環(huán)境因素能影響光合作用的強(qiáng)度呢？先讓我們來做個實驗。一、光合作用原理的應(yīng)用。教師指導(dǎo)學(xué)生完成P104——105的實驗。因素對光合使用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)用光1．光照強(qiáng)度：光合作用隨光照強(qiáng)度的變化而變化。光照弱時光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時光合作用隨之加快，但是光照增強(qiáng)到一定程度，光合作用速度不再增加。2．光質(zhì)不同影響光合速率，白光為復(fù)色光，光合作用能力最強(qiáng)。單色光中紅光作用最快，藍(lán)紫光次之，綠光最差。3．日變化，光合速率在一天中有變化，一般與太陽輻射進(jìn)程相符。1．適當(dāng)提高光照強(qiáng)度。2．延長光合作用時間。3．增加光合作用面積——合理密植。4．對溫室大棚用無色透明玻璃。5．若要降低光合作用則用有色玻璃，如用紅色玻璃，則透紅光吸收其他波長的光，光合能力較白光弱，但較其他單色光強(qiáng)。溫度光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)，溫度直接影響酶的活性，從而影響光合速率。溫度過高，還會影響植物葉片氣孔開度，影響CO2供應(yīng)，進(jìn)而影響暗反應(yīng)，從而影響光合速率。1．適時播種。2．溫室栽培植物時，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降溫。3．植物“午休”現(xiàn)象的原因之一。二氧化碳濃度二氧化碳是光合作用的原料之一。環(huán)境中二氧化碳濃度的高低明顯影響光合速率。在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而增加，但到達(dá)一定程度時再增加CO2濃度，光合速率不再增加。溫室栽培植物時適當(dāng)提高室內(nèi)CO2的濃度，如施放一定量的干冰或多施農(nóng)家肥。礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl產(chǎn)生直接影響（N影響酶的含量，N、Mg、Fe、Mn影響葉綠素的組成或生物合成）。K、P、B對光合作用產(chǎn)生間接影響。合理施肥水水分是光合作用原料之一，缺少時光合速率下降。合理灌溉二、化能合成作用學(xué)生閱讀P105回答：1．什么是自養(yǎng)生物？什么是異養(yǎng)生物？2．自養(yǎng)生物與異養(yǎng)生物的本質(zhì)區(qū)別是什么？3．自養(yǎng)生物有哪些類型？它們的主要區(qū)別是什么？教師歸納：自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，但是能利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用，如硝