5.4-二-光合作用的原理和应用教学设计20210406.docx

会宁县第五中学20202021学年度第二学期教学设计年 级： 高一 学 科： 生物 模 块： 必修1 备课组： 高一生物 主备人： 张永祥 审核签字： 单元（章）第5章 细胞的能量供应和利用总节/课数4/12课 题二 光合作用的原理和应用课型新授课课时第1课时/共2课时【素养目标定位】 1.说明光合作用以及对它的认识过程。 2.通过体验光合作用的探究历程，初步训练学生的实验设计能力，培养学生良好的思维品质。 3.通过体验光合作用的探究历程，初步学会科学研究的一般方法，锻炼学生的科学探究能力。【教学重点】通过“光合作用的探究历程”，培养学生“实事求是”的态度及创新精神。【教学难点】光合作用的发现及研究历史。【教法提示】探究法、讲述法、自主学习、合作学习【教学用具】1、制作多媒体课件。2、课前教师提供一份导学案，布置学生预习课本内容【新课引入】 （师）通过初中生物课的学习，大家已经知道，植物的每一片绿叶就好像一个“绿色工厂”，它能够源源不断地制造有机物,今天我们来学习“光合作用的原理和应用（第1课时）”。教师板书：二 光合作用的原理和应用（1） 本节课的学习目标请大家思考问题：教师板书：二 光合作用的原理及应用（1）问题1：绿色植物生产有机物的过程是通过什么生理过程来完成的呢?（生:光合作用） 板书：（一）光合作用问题2：那么,什么是光合作用呢?生: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。问题3：在初中我们将绿叶比喻为绿色工厂,从上述概念中我们能否得到光合作用的场所、条件、原料、产物、物质变化、能量变化各是什么吗? 生:场所是叶绿体，条件是光能，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气，物质变化是无机物转化为有机物，能量变化是太阳的光能转化为有机物中的化学能。 同学们是否想过，这个生理过程到底是怎样进行的呢?科学家对此问题的探索同样经历了一个开拓、继承、修正和发展的过程，今天让我们一起沿着科学家们探寻的足迹，去学习“光合作用的探究历程”，板书：（二）光合作用的探究历程板书：（二）光合作用的探究历程教师：这部分内容我们主要以合作学习为主，也可以前后桌，“三人行，必有我师”，请大家结合课本P101-P102的内容和导学案，回答相关问题。【新课教学】问题4：在自然界中绿色植物随处可见，我们能不能观察到光合作用是怎样进行的吗?（不能）师：那就需要通过一系列的实验来探究。实验一：过去，人们一直认为,一粒小小的种子之所以能够长成参天大树，完全依靠于土壤。事情果真是这样吗? 1648年，一位比利时的科学家海尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了这样一个实验:他把一棵重2.5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有100kg的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。而且为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重约80kg,而土壤却只减少了0.1kg。问题5:上述实验海尔蒙特认为植物建造自身的原料是什么呢？当时他考虑到空气的作用了吗？（海尔蒙特认为建造植物体的原料是水分；但是当时他却没有考虑到空气的作用。）问题6：是谁首先想到植物的生长与空气有关?（英国科学家普利斯特利）实验二：1771-1772年，英国科学家普利斯特利。他将一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到一个密闭的玻璃钟罩内，他看到蜡烛不久熄灭了，小白鼠也很快死去。他又将蜡烛、小白鼠分别与绿色植物一起放在玻璃钟罩内,他发现植物能生长很久，小白鼠不容易室息而死。问题7：请同学们思考一下，蜡烛燃烧和小白鼠的呼吸需要的是什么气体呢? （生:氧气。）问题8：那么，这个实验又说明了什么问题呢? （植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。）问题9：他的实验有时成功，有时失败，试想一下可能的原因是什么？（可能是在无光条件下做的这个实验。因为无光时，植物不进行光合作用，所以没有释放氧气，所以实验失败。）师:科学发展的水平限制了他的想象力，普利斯特利仅仅联想到植物可以更新空气，但不知道更新了空气中的哪种成分，更没想到光在其中的关键作用。问题10：谁发现了绿色植物只有在光下才能更新空气呢？（荷兰科学家英格豪斯）实验三：1779年，荷兰科学家英格豪斯经过500多次的植物更新空气的实验，结果发现：普利斯特利实验只有在光下才能成功。问题11：那么，光在光合作用过程中起什么作用?（普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。植物体只有在绿叶在光下才能更新污浊的空气。）师：由于当时化学发展水平的限制，人们尚不明确植物吸收和释放的究竟是什么气体？实验四：1785年，科学家发现了空气的组成。问题12：空气组分发现后，人们明确了绿叶在光下放出的气体是什么，吸收的气体是什么？（空气组分发现后，人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的气体是二氧化碳。）师：那么，在光合作用过程中，光能哪里去了？实验五:1845年，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律明确指出，植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。问题13：德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，能量是怎样变化的呢？（植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。） 梅耶得出这个结论的依据是什么？（依据是“能量的转换和守恒定律”）问题14：光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？也就是植物在吸收了水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？实验六：1864年,德国植物学家萨克斯做了一个实验:他把绿叶先在暗处放置几小时。然后，他让叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，他用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。生：光能转换成化学能，贮存在有机物质淀粉中，也就是植物在吸收了水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了有机物（淀粉）。问题15：他为什么要对绿叶先进行暗处理?(暗处理是为了将叶片内原有的淀粉消耗尽。)问题16：为什么让叶片的一半曝光,另一半遮光呢? 生:设置对照实验去证明绿叶在有光和无光的条件下对实验结果的影响。问题17：这个实验说明了什么问题?（说明了绿叶在光下制造了淀粉。这一实验成功地证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉）问题18：绿叶在进行光合作用时，其场所是哪儿呢？（光合作用的场所是叶绿体。）实验七：1880年，美国科学家恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。师：上述实验说明，光合作用的场所是叶绿体。问题19：同时他的实验也证明什么问题呢？（在光合作用过程中叶绿体产生了氧气。）师：至此，我们已经明确了光合作用的场所、条件、原料、产物等。问题20：那么，在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳?如何设计实验实验进行证明呢?（同位素标记法）什么是同位素标记法？请同学们阅读课本102页。同位素标记法：同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。问题21：同学们思考一下,该实验中应标记哪一种元素呢? （H218O或C18O2）实验八：1941年,美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法研究光合作用。用氧的同位素180分别标记H2O和CO2，使它分别成为H218O和C18O2。然后进行两组光合作用的实验：第一组向绿色植物提供H2O和C18O2；第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的条件下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧全部是O2,，第二组释放的氧全部是18O2。问题22：鲁宾和卡门实验主要要证明什么？鲁宾和卡门采用相互对照实验，实验的自变量与因变量分别是什么？（这个实验的目的是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳。自变量为标记物质（ H218O与C18O2），因变量为O2放射性）师:这个实验证明了光合作用中释放的氧全部来自水。问题23:那么，在光合作用的过程中原料二氧化碳中的碳最终到产物的哪一种物质中去了呢？是谁对此问题采用了什么方法进行了研究呢？（卡尔文利用同位素标记法）同学们讨论一下,应标记哪一种元素?（14CO2）人们把这一途径称为什么呢？（卡尔文循环）实验九：20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻(一种单细胞的绿藻)做实验:用14C标记的14CO2 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。师：光合作用过程中产生的有机物中的C来自二氧化碳，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。至此，人们基本了解了光合作用的大致过程，从整个探究过程可以看到，从1648年到20世纪40年代，几代科学家历经近300年，才对光合作用的生理过程有了比较清楚的认识。可见，科学的发展道路是漫长的、艰难的、曲折的，这里不仅包含着科学家们的艰辛劳动与智慧，还物理、化学等学科的发展以及科学技术的进步密切相关，这一切都有力地推动了生物科学的进一步发展。请同学们根据所学内容，把光合作用的过程用化学反应式表示出来：CO2 + H2O （CH2O）+ O2光能叶绿体 小结：这个反应式概括了光合作用的场所、条件、原料、产物那么，在每一个微小的叶绿体内,CO2和H2O究竞是怎样转化为氧气和碳水化合物的呢?更神奇的内容我们期待下一节课解决，请大家课后预习“光合作用的过程”。【课堂训练】1. 光合作用的实质是：把_ 和_转变为有机物，把_能转变成_能储存在有机物中。2. 在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（ ）A、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D、在植物体周围的空气中发现【板书设计】二、光合作用的原理及应用（第1课时）（1）光合作用的概念（2）光合作用的探究历程【作业布置】课本103页思考与讨论【教学反思】