2018-2019学年高一生物人教版必修1第5章 第4节 能量之源—光与光合作用 细胞的能量供应和利用 第2课时
第五章 第4节 能量之源--光与光合作用2
光合作用过程
光合作用一系列化学反应中根据是否需要光能，可以概括 为为光反应和暗反应两个阶段。 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。 暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有光无 光都可以进行。
光合作用过程
H2O
水在光下分解
O2
[H] ATP 酶
ADP+Pi
光反应示意图解
英格豪斯
R.梅耶 萨克斯
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉
1880
1939 20世纪40年代
恩格尔曼
鲁宾 卡门 卡尔文
氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。 光合产物中有机物的碳来自CO2
分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？
第五章
细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源--光与光合作用
光合作用概念： 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
产 物
光合作用的实质：合成有机物，储存能量
光合作用的探究历程
1771年，英国普利斯特利（J.Priestly)
１、完成课本后练习Ｐ106 ２、预习Ｐ110－－Ｐ114页
矿质营养对光合作用影响
Mg离子是叶绿素的组成元素 K离子参与光合作用产物的运输等 N元素是组成蛋白质的原料，参与光合作用酶的合成。 P元素是ATP的组成元素，也是光合膜的组成元素
探究环境因素对光合作用的影响
实验原理： 利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使 叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由 于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉 的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的 强弱。 实验步骤：
高一生物必修1 第五章第4节 能量之源——光与光合作用
高一生物必修1 第五章第4节能量之源——光与光合作用一、教学目标1.知识目标：①简述叶绿体中色素的种类和作用，描述叶绿体的结构和功能。
（Ⅰ）②说明光合作用以及对它的认识过程。
（Ⅱ）③比较光反应与暗反应的区别和联系。
（Ⅱ）④尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
（Ⅲ）⑤说出光合作用原理的应用。
（Ⅰ）⑥简述化能合成作用。
（Ⅰ）2.技能目标：正确使用实验器材，完成“绿叶中色素的提取和分离”的实验操作。
3.情感目标：体验前人探索光合作用的研究历程，并作出相关的评价；关注农业生产中的实际问题，讨论提高光合作用效率的意义。
二、教学重点、难点分析：1.教学重点：①叶绿体中色素的种类及其作用。
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。
了解叶绿体中色素的种类和作用，有助于理解光合作用过程中能量的捕获和转化。
光反应和暗反应是光合作用相互联系、相互影响的两个过程，弄清其中物质和能量的转化，才能算是真正理解了光合作用的原理，才能分析和讨论哪些环境因素将对光合作用产生什么样的影响。
分析前人的研究历程，评价他们的研究方法，得出对科学研究的一般规律性的认识，结合当代科学研究的成果，将所学的知识运用于对实际问题的探索和讨论，对于巩固所学的知识，培养理论联系实际的能力有重要的意义。
2.教学难点：①光反应和暗反应的过程。
②探究影响光合作用强度的环境因素。
光反应和暗反应过程中物质和能量的变化，以及光照强度、温度、大气中CO2含量、植物体内H2O的含量、叶龄、矿质元素、呼吸作用、蒸腾作用等等因素综合在一起，都将对光合作用产生影响，要引导学生理解这其中的知识，并进行相关的讨论，是教学中的一大难点。
三、课时安排：4课时（其中1课时为本章练习、讲评、复习）四、教学设计：（第1课时，实验：绿叶中色素的提取和分离）问题：如果层析液加入过多，淹没了滤纸条上的滤液细线，对实验结果有何影响？5.观察与记录。
2019版生物人教版必修1课件：第5章 第4节 能量之源——光与光合作用
题型一 题型二
反思领悟分析C3、C5、[H]和ATP含量的升降时,应注意以下几 点:①明确环境条件的变化对光照强度或CO2浓度的影响;②作出光 反应和暗反应的简图,比较被分析物质的产生和消耗速率,确定其 含量的升降(注意:产生或消耗的速率变化暂时不确定时,视为不 变);③C3和C5的含量变化一般相反。
第4节 能量之源——光与光合作用
1.说出绿叶中色素的种类和作用,并提取和分离绿叶中的色素。 2.说出叶绿体的结构和功能。 3.用图解表示光反应和暗反应的过程及其联系。 4.说出光合作用的概念以及对它的认识过程。 5.探究影响光合作用速率的环境因素。
一二
一、捕获光能的色素和结构 1.捕获光能的色素 (1)绿叶中色素的提取和分离 ①提取的原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中,因此可用 无水乙醇提取绿叶中的色素。 ②分离的原理:绿叶中不同的色素在层析液中的溶解度不同,溶 解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。 ③实验结果:滤纸条上呈现四条色素带,自上而下颜色依次是橙 黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。其中色素带最宽的颜色呈蓝绿色, 最窄的颜色呈橙黄色。
一二
二、光合作用的原理和应用 1.光合作用的概念 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。 2.光合作用的探究历程 (1)直到18世纪中期,人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造 自身的原料。 (2)1771年,英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气。 (3)1779年,荷兰的英格豪斯证明了光照和绿叶在更新空气中不可 缺少。 (4)1864年,德国科学家萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧 气外还有淀粉。
新教材高中生物第五章第4节 能量之源—光与光合作用
5、光合作用过程的正确顺序是（Ｄ）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能
④水的光解⑤三碳化合物被还原
A.④③②⑤①
B.④②③⑤①
C. ③②④①⑤
D.③④②①⑤
6、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（Ｂ ）
Ａ．三碳化合物 Ｂ．五碳化合物
Ｃ．［Ｈ］
Ｄ．氧气
2H2O O2
2C3
酶
吸收
4[H]
固定
14CO2 → 14C3 → (14CH2O) 14C5
H2O
O2
请分析光下的植物突然停止光照后，其 体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？
请分析光下的植物突然停止CO2的供应后， 其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？
停止 光照
光反应 停止
停止CO2 供应
固定 受阻
[H]
ATP
还原 继续
鲁宾和卡门的实验
（同位素标记法）
CO2
18O2
C18O2
O2
光照射下的 小球藻悬液
H218O
H2O
证明： 光合作用所释放的氧气来自水。
鲁宾和卡门的实验
同位素标记法：用放射性同位素标记 的化合物，化学性质不会改变。科学家 通过追踪放射性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。
体薄膜
酶
叶绿体
O2
4[H]
ATP 供能 酶
ADP+Pi
叶绿体基质
CO2
2C3
还
固
原
定
C5
(CH2O)
光反应 类囊体薄膜上
暗反应 叶绿体基质
2.暗反应阶段
概念： 光合作用的第二个阶段中的化学反应，
人教版高中生物必修一第五章第4节《能量之源---光与光合作用》 教案
能量之源--光与光合作用一、教材分析本节是人教版高中生物必修1：《分子与细胞》第5章第4节的内容。
在此前章节中，我们已经学习了细胞中的有机物、细胞的结构和细胞器等知识。
这为本节知识的学习打下基础。
绿色植物通过光合作用合成有机物，为地球上多姿多彩的生命提供了氧气和养料。
因此，光合作用是细胞能量代谢中的重要学习内容，在高中生物知识体系中占有重要地位。
二、教学目标1、知识与能力阐述光合作用的基本过程分析影响光合作用的因素2、过程与方法通过探究活动不断提升获取信息、理解信息、分析、推理、评价及实验探究的能力3、情感态度价值观通过对光合作用影响因素的分析，形成把理论付诸实践，用知识服务社会的意识三、重难点1、重点植物光合作用的基本过程2、难点对影响光合作用因素的分析四、教法学法教师提供问题情境，引导学生自主思考后，小组成员讨论完善。
小组代表展学，其他成员补充完善。
注意利用典型例题即时强化巩固。
五、教学过程（一）导入1、据估计，地球上的自养植物一年中通过光合作用合成约4--5千亿吨有机物。
2、这些有机物中所含能量相当于10，000，000亿千瓦时的电能。
3、三峡电站2012年的发电量为1000亿千瓦时。
（通过数据，吸引学生兴趣，突出光合作用的重要性，引起学生对本节知识的重视）（二）光合作用的定义绿色植物通过_____，利用_____，把_________________转化成储存能量的_______，并释放出_______的过程。
播放flash动画，展示“光合作用的过程”（学生通过动画在头脑中形成整体印象，为分析过程打下基础）（三）光合作用的过程学生完成导学案“探究一光合作用的过程”相应内容1．完善光合作用的图解2．辨析光反应和暗反应过程光反应暗反应图解条件场所物质转化能量转化联系小组代表展示学习成果，其他成员进行补充、完善课后作业：结合光合作用的基本过程分析C3、C5、ATP、[H]在不同条件下的含量变化。
高中生物必修一第五章第四节能量之源-光与光合作用
第四节能量之源-光与光合作用一、捕获光能的色素1.实验：绿叶中色素的提取和分离①绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
②色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
③实验过程中加入少许的二氧化硅和碳酸钙，二氧化硅有助于充分研磨，碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。
2.分类叶绿素a（蓝绿色）叶绿素（含量约占3/4）绿叶中的色素叶绿素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）①最上层的是：胡萝卜素；②最下层是：叶绿素b；③最宽的色素带是：叶绿素a；3.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，叶绿素主要存在于叶绿体中。
【习题一】下列关于光合色素的叙述，错误的是（）A．叶绿素a和叶绿素b都含镁元素B．胡萝卜素在层析液中的溶解度最大C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【分析】1、叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，是光合作用的场所．主要由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，其中类囊体包括基粒类囊体和基质类囊体．光合色素都存在于叶绿体的类囊体膜上．2、叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg．类胡萝卜素不含Mg．3、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢．滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b．【解答】解：A、叶绿素a和叶绿素b都含镁元素，类胡萝卜素不含Mg．A正确；B、胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散的最快，B正确；C、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；D、植物呈现绿色是由于，叶绿素几乎不吸收绿光，绿光被反射回来的缘故，D 错误。
故选：D。
【习题二】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）．下列叙述正确的是（）A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是I＜Ⅱ＜Ⅲ＜ⅣD．色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间【分析】析题图：滤纸条从上到下依次是：Ⅰ胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a（最宽）、Ⅳ叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关．强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照．【解答】解：A、根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；B、强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；C、四种色素在层析液中溶解度大小是I＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，C错误；D、素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液，D错误。
人教版生物必修一第5章-第4节-能量之源光和光合作用(二)(课文填空)
第4节能量之源—光与光合作用二光合作用的原理和应用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。
一、光合作用的探究历程1.很可能是在无光条件下做的这个实验。
无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。
（对应教材“旁栏思考题”）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。
2.教材“思考与讨论”(1)光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。
光合作用的反应式是：.（对应教材“思考与讨论”第1题）(2)从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。
例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。
又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。
（对应教材“思考与讨论”第2题）二、光合作用的过程光合作用的过程，可以用化学反应式：来概括，其中的（CH2O）表示糖类。
光合作用的过程包括一系列化学反应。
根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
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。
人教版高中生物必修一：1-5-4 能量之源——光与光合作用 课件 (共31张ppt)
二、光合作用的探究历程
我们现在已经知道，
绿色植物通过 叶绿体 ，利用 光能 ，把 CO2和H2O 转 化成储存能量的 有机物，并释放出 O2 的过程。
这一个看似简单的光合反应过程，却是科 学家经过几个世纪的不懈研究才得到的。
17世纪40年代， (比利时)海尔蒙特的g； 土壤减少0.1kg
原料和产物的对应关系： C CO2 H （CH2O） H2O 能量的转移途径：
光能 ATP中活跃 的化学能
CO2 H 2O
O
O2
(CH2O)中稳定 的化学能
光合作用原理的应用
光合作用强度
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的 数量衡量光合作用强度的指标----光合作用 速率
以一定时间内CO2 的消耗或O2 , （CH2O）等产物的生成数量来表示。
光合作用原理的应用
影响光合作用强度的因素？
光照的长短与强弱；
光的成分；
CO2的浓度；
温度的高低；
必需矿物质元素（N、P、Mg）、水分等。
角色扮演
• 假如你在美国有20亩的水稻田与50亩的葡 萄园，你的农庄年产值要达到20万及100万 以上，你该如何提高产量？
增加农作物产量的几点做法
• • • • • • 1、适当提高CO2的浓度（温室大棚）； 2、增加光照时间和光照强度； 3、白天适当增加温度，夜间适当降低温度； 4、农作物间距合理，选择适当的光源等； 5、合理施肥，提供必要的矿物质元素； 6、合理灌溉，提供适当水分。
铅 笔 线
③画滤液细线
画滤液细线的要求是什么？
④分离绿叶中的色素
滤液细线为什么不能触 及层析液？
细、直、齐 重复2—3次
⑤观察与记录
滤纸条上有几条不同 颜色的色素带？排序？宽 窄说明了什么问题？
2018-2019学年高一生物人教版必修一课件：第5章 第4节 能量之源──光与光合作
(3)物质变化：
2C3 a．CO2的固定：C5＋CO2→__________ ； C6H12O6 。 b.C 的还原：C ＋[H]＋ATP→__________
3 3
有机物中稳定的化学能 。 (4)能量变化：ATP中活跃的化学能转变为________________________
四、光合作用的过程及应用 1．光反应 类囊体薄膜 上。 (1)场所：叶绿体的____________ 光照 、色素、酶等。 (2)条件：________ [H]和O2 ，将ADP和Pi合成ATP。 (3)物质变化：将水分解为__________ 活跃的化学能 。 (4)能量变化：光能转变为_______________
五、化能合成作用 1．化能合成作用
无机物的氧化 能量来源：______________ (1)概念 无机物→有机物 物质变化：______________
NH3、HNO2 释 放 的 化 学 能 将 (2) 实 例 ： 硝 化 细 菌 ， 能 利 用 氧 化 ______________ CO2和H2O 合成为糖类，供自身利用。 ______________
二、叶绿体的结构和功能
双层膜 ，内部有基粒和 1．结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表具__________ 类囊体 基质 ________ ， 基 粒 是 由 __________ 堆叠而成。吸收光能的色素分布于 类囊体薄膜 ，与光合作用有关的酶分布在________________________ 叶绿体基粒上和基质中 。 ____________
铅笔画线 在____________________ 距去角的一端1 cm 处用铅笔画一条细的横线
人教版高一生物必修一第五章第4节 能量之源——光与光合作用教案
因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。
将光能转换成化学那么捕获光能的色素有结论：植物可以更新污浊的空气问题：为什么要把绿叶放在黑暗处放置一昼夜？答：防治绿叶原本存在的淀粉的影响实验结果。
提问：由此得出什么结论？结论：植物在光下产生了淀粉结论：光合作用产生的氧气全部来自水三、光合作用1.概念：绿色植物利用光能将水和二氧化碳转变成储存能量的有机物，并且释放氧气的过程。
2.光合作用的过程：）光照强度：光合作用随光照强度的变化而变化。
光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加。
在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。
A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放C02量表明此时的呼吸强）光照面积（如图所示）曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。
随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量（OC段）不断增加，所以干物质积累不断降低（BC适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。
）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CO的浓度，如施放一定量的干冰或多施农家肥。
（5）矿质元素：矿质元素直接或间接影响光合作用。
N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl 产生直接影响（N影响酶的含量，N、Mg、Fe、Mn影响叶绿素的组成或生物合成）。
应用：应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加C02，进一步提高光合速率。
必修一第五章第四节能量之源——光与光合作用
（二）光合作用过程
1、根据反应过程是否需要光能分为：
光反应： 有光才能进行
暗反应：有光、无光都能进行
2、光合作用的过程：
2H2O
光解
吸收
O2 4[H] ATP
酶
还 原 供能
2C3
固定
CO2
可见光
色素分子
多种酶 C5
(CH2O)
酶
ADP+Pi
光反应 实质：无机物（CO2和H2O）
光能 化学能。
暗反应
还原 受阻
C3 ↑ C5 ↓
思考与讨论：
2、光下的植物突然停止CO2的供应后，C5 化合物和C3化合物的含量如何变化？ATP和[H] 如何变化？
CO2+C5
酶
2C3
2C3
[H] 、ATP 酶
(CH2O)+C5
CO2 ↓
固定 停止
C3 ↓ C5 ↑
ATP↑
[H] ↑
增加
减少 减少
减少
增加 增加
减少或没有 减少或没有
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？
6、1941年，美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
CO2 第 一 组
18O 2
C18O2
2O
第 二 组
结论： 光合作用产生的O2来自于H2O。
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
7、20世纪40年，美国卡尔文
14CO 2
即：可以更新空气 的是O2 ，使空气 变污浊的是CO2
4、1845年，德国科学家 梅耶
化 光 光合 学 能 作用 能
储存在 什么物 质中？
5、1864年，德国科学家萨克斯
黑暗处理一昼夜 让一张叶片一半曝光 一半遮光
人教版高中生物必修一第5章第4节 能量之源---光与光合作用 课件
A．在Ⅲ曲线与时间轴交点c和e 时，光合作用吸收的CO2和呼吸 作用释放的CO2量相等 B．a点的形成是由夜间的低温造 成的 C．在从时间轴上的c点开始合成 有机物，到e点有机物的合成终 止 D．增大曲线Ⅲ与时间轴所围成 的正面积措施包括提高光照强度 ，CO2浓度和充足的水分供应
例：科学家研究CO2 浓度、光照 强度和温度对同一植物光合作用强 度的影响，得到实验结果如右图。 请据图判断下列叙述不正确的是
光合作用为细胞呼吸提供物质和能量；细胞呼吸为光合作用 提供原料；共同维持自然界的碳循环。
化能合成作用
光合作用
不 动力来源 体外无机物氧化释放
光能
同
的能量
点
代表生物 硝化细菌
主要为绿色植物，还有
蓝藻、光合细菌
相关反应 式
相 代谢类型
自养型
同 点
物质变化
将无机物（水和二氧化碳）合成储存能量的
有机物
代表生物 在生态中 的地位
场所
1939．美 S.Ruben M.Kamen
H218O 、CO2---释放18O2
向植物提供
光合作用释放的氧全部来自水
H2O C18O2---释放O2
20世纪40 年代 美 M.Calvin
用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪检测，发现了 CO2的碳在光合作用中转化成有机物中的碳途径，称卡尔文循环。
注意问题： 选材（叶片要新鲜，颜色要深绿）；研磨要 迅速、充分；画滤液细线要细、齐、直，并 重复；不能让层析液没及滤纸上的滤液细线。
光反应与暗反应的区别与联系
项 目 光反应
暗反应
场 所 基粒类囊体膜上
叶绿体基质
速度
快
人教版高中生物必修一件：第五章第4节《能量之源——光和光合作用》(共44张PPT)
➢ 1880年，恩格尔曼：氧气是叶绿体释放的，叶绿 体是光合作用的场所
1939，(美)鲁宾和卡门 同位素标记法
O2
O2
O2
18O2 18O2
O2
HO2O2 O2OO2 O2OO222OO22
O2 O2 C18O2
O2
O2 O2 O2
若将一株绿色植物栽培在含H218O的完全培养液中， 给予充足的光照，经过较长时间后，可发现18O存在于下
列哪些物质中（ ）
①周围空气的氧气中 ②周围空气的二氧化碳中
③周围空气的水分子 ④光合作用生成的葡萄糖中
A、只有①是正确的
B、只有① ③是正确的
C、除④之外是正确的
D、① ② ③ ④都正确
★同位素18O示踪规律：
❖8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都 不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/162021/11/162021/11/162021/11/16
5、观察与记录
这些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。
1880年，恩格尔曼的实验
水绵和好氧 细菌的装片
隔绝空气
黑暗，用极细光束照射
完全暴露在光下
结论： 氧是由 叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的
场所。 光合作用需要光照。
➢叶绿体是进行光合作用的场所，它 内部巨大膜表面上，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。
距离
杯 （日光灯）
人教版高中生物必修一第五章第4节《能量之源光与光合作用》教学设计-2019年精选学习文档
《能量之源—光与光合作用》教学设计[教材分析]光合作用在绿色植物的新陈代谢以及整个生态系统的物质循环和能量流动中，都具有十分重要的意义。
教材这一节主要讲述了“光合作用的发现过程”、“叶绿体中的色素”（并且安排了叶绿体中色素的提取和分离的学生实验）、“光合作用的过程”、“光合作用的重要意义”以及“植物栽培与光能的合理利用”。
其中“光合作用的探究历程”这部分内容往往被许多老师在上课时一带而过，并未加以重视。
事实上，光合作用探究过程中的经典实验，从一定程度上反映了科学探究的一般方法，是培养学生科学精神、科学态度和科学研究方法的好素材，为后面众多的实验打下一个良好的感知基础，也为讲述光合作用的原理、过程做好知识铺垫。
因此，“光合作用的探究历程”这部分内容相当重要，不容忽视。
[学生分析]本节课面对的是高一学生，学生对绿色植物光合作用这一自然现象已有足够的感性认识，对叶绿体的结构也有了初步了解，并且具有一定的化学、物理等基础知识，为学习光合作用的反应过程、揭示其实质奠定了基础；学生有了一定的计算机操作能力，可以通过网络查阅相关资料并制作简单课件。
但实验设计能力有所欠缺，对光合作用早期研究的几个经典实验的设计思路不大理解。
[教学目标]知识目标：1．说出光合作用的探究历程。
2．初步掌握科学探究的一般方法。
技能目标：1．通过光合作用发现史的学习，培养学生实验探究的能力。
2.培养学生知识迁移能力，掌握知识的内涵和外延，培养分析综合能力。
情感目标：1．关注科学工作的方法和过程，形成严谨的科学态度及创新、合作的科学精神。
2．体验科学发现的艰难和科学家们的智慧力量，确立进行科学研究的欲望和信心。
[教学重点]1．光合作用的探究历程。
2．科学探究实验的基本方法。
[教学难点]真正领悟探究实验的科学原理和方法，并很好地运用到设计实验中。
[课时安排]1课时[教学手段]根据本课的教学内容、教学目标和学生的认识水平，课堂上采用以思、议为主，讲授为辅的教学方法。
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【教学目标】 1.遵循科学家的探索思路,能让学生总结出光合作用的探究历程,认同光 合作用的发现过程是不断探索的发现过程,并认同探索过程中开展合作 的必要性。[科学思维、科学探究] 2.通过分析光合作用的过程,使学生掌握光合作用光反应与暗反应的联系 与区别;通过分析光合作用过程中的物质变化和能量变化过程,使学生形 成物质与能量观。[生命观念、科学思维]
③由于当时科学发展水平的限制,没有明确植物更新气体的成分。 2.英格豪斯的实验
(1)500多次植物更新空气的实验。 (2)实验结论:植物只有绿叶在 阳光照射
下,才能更新污浊的空气。
(3)实验的不足之处:没有阐明植物吸收和释放气体的本质。
3.梅耶实验
根据能量转化和守恒定律明确指出,植物进行光合作用把 光 能转换成 化学 能储存起来。 4.萨克斯的实验 (1)实验过程及现象 黑暗中饥饿处理的绿叶
三、光合作用的过程
请仔细阅读教材第103~104页“光合作用的过程”,完成下面的问题。
1.光合作用过程图解
2.光反应和暗反应过程的比较
项目 场所 条件 膜上 光、色素、酶、水、 ADP、Pi ①水的光解: 4[H]+O2 2H O
2
光反应 叶绿体的 类囊体 薄
暗反应 叶绿体的 基质 中 多种酶、 [H]、ATP、 CO2、C5 ①CO2 的固定 : CO + C5 2C
①光合作用需要二氧化碳 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素
④光合作用放出氧气 ⑤光合作用产生淀粉 A.①② B.③⑤ C.②⑤ D.①③
解析:光照一段时间,叶片裸露的部分进行光合作用,脱色后用碘液处理变
蓝,说明有淀粉生成;有锡箔覆盖的位置因无光照,不能进行光合作用,未产 生淀粉,用碘液处理不变蓝,说明光合作用需要光,没有光就不能进行光合
(2)实验分析 ①设置了自身对照,自变量为 光照 ,因变量是叶片颜色变化。 ②实验的关键是饥饿处理,以使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的 说服力。 ③本实验除证明了光合作用的产物有 淀粉 外,还证明了 光 是光合作 用的必要条件。
5.鲁宾和卡门的实验
(1)实验过程及结论:
(2)实验分析:设置了对照实验,自变量是标记物质(O和C18O2),因变量 是 O2的放射性 。 6.卡尔文实验 (1)实验过程:用 其放射性。 (2)实验结论:探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径, 即 卡尔文 循环。
能储存起来 D.鲁宾和卡门利用同位素标记法,证明光合作用释放的O2来自水
解析:萨克斯将叶片在暗处放置几小时,然后一半遮光、一半曝光处理,一段时间
后用碘蒸气处理叶片,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化,从而 得出光是光合作用的必要条件且光合作用的产物中有淀粉。
2.下图表示德国科学家萨克斯的实验,叶片光照24 h后,经脱色并用碘液处 理,结果有锡箔覆盖的部位不呈蓝色,而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。本 实验证明( C )
)
【典例 1】 下列关于光合作用探究历程的相关实验的叙述,正确的是( A.恩格尔曼的实验只能证明光合作用的场所是叶绿体 B.鲁宾和卡门利用 O 验证了光合作用释放的氧气来自水
C.萨克斯实验过程中将绿叶置于暗处的目的是消耗有机物 D.卡尔文的实验探明了光反应过程中的物质转化途径
解析:恩格尔曼的实验既能证明光合作用的场所是叶绿体,又能证明光合作用在光照条件下产 生了氧气;鲁宾和卡门利用 O 和 C18O2 验证了光合作用释放的氧气来自水;卡尔文利用同
请仔细阅读教材第101~102页“光合作用的探究历程”,完成下面的问题。
1.普利斯特利的实验 (1)实验过程及现象 密闭玻璃罩+绿色植物+ (2)实验结论:植物可以更新 空气 。
(3)实验的不足之处: ①缺少 空白对照 ,实验结果说服力不强,应将点燃的蜡烛和小鼠分别
空白对照 。 单独置于玻璃罩内,作为 ②没有认识到 光 在植物更新空气中的作用,而将空气的更新归因于 植物的生长。
2
物质 变化
3
②ATP 的形成 : ADP+Pi+ ATP 能 量
②C3 的还原 : 2C3
(CH2O)
+C5
能量 变化 相互 联系
光能转变成储存在
ATP 中活跃的化学能转变成储存 在(CH2O)中的
ATP中活跃的化学能
稳定的化学能
和能量;暗
光反应产生的 [H]、ATP 为暗反应提供
还原剂
反应产生的 ADP、Pi 为光反应形成 ATP 提供了原料
14C
标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪检测
〚判断〛 (1)叶绿体是光合作用的唯一场所。( × ) (2)萨克斯通过实验证明了光合作用的产物除了氧气外还有淀粉。( √ ) (3)鲁宾和卡门证明了光合作用产生的O2来自H2O。( √ ) (4)光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的“O”。( × )
自主学习 凝练素养
形成学科核心素养
自主学习
一、光合作用的概念
读教材·学基础
请仔细阅读教材第101页第一自然段,完成下面的问题。 1.场所:绿色植物的 叶绿体 。 2.物质转化:CO2和H2O →有机物+ O2 。 3.能量转化: 光能 →储存在有机物中的能量。
4.实质:合成有机物、储存能量。
二、光合作用的探究历程
位素标记实验探明了暗反应过程中 CO2 中的碳元素的转化途径。
答案:C
【题组演练】 1.下列关于光合作用的探究历程的叙述,不正确的是(
A )
A.德国植物学家萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放出O2 B.恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验,得出氧气是由叶绿体释放出 来的结论
C.梅耶根据能量转化和守恒定律,指出植物在进行光合作用时把光能转换成化学
3.光合作用反应式:
CO2+H2O
(CH2O)+O2
。
〚思考〛 结合光合作用过程分析,你认为早晨锻炼好还是傍晚锻炼好? 提示:傍晚锻炼好。因为植物在白天进行光合作用,吸收CO2产生O2;晚上 只进行细胞呼吸,吸收O2释放CO2,所以傍晚时空气中O2含量比早晨多。
凝练素养
主题一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解疑难·提能力
光合作用的探究历程
作用。
主题二
光合作用的过程分析 教师参考