《光合作用的探究历程》 导学案

《光合作用的探究历程》导学案
一、学习目标
1、了解光合作用探究历程中的重要实验及结论。

2、理解科学家的研究思路和科学方法。

3、培养科学探究精神和创新思维。

二、学习重难点
1、重点
（1）光合作用探究历程中重要实验的设计思路和结论。

（2）光合作用的概念和反应式。

2、难点
（1）理解科学实验设计中的对照原则和单一变量原则。

（2）分析实验结果得出科学结论的思维过程。

三、知识链接
1、细胞呼吸：细胞通过一系列的氧化还原反应，将有机物中的化学能释放出来，生成 ATP 等物质，为生命活动提供能量。

2、叶绿体的结构：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，由外膜、内膜、基粒和基质组成，基粒由类囊体堆叠而成，其上分布着与
光合作用有关的色素和酶。

四、学习过程
（一）早期探索
1、 17 世纪，比利时的海尔蒙特做了一个著名的柳树实验。

他把一
棵重25kg 的柳树苗栽种到一个木桶里，桶里盛有事先称过重量的土壤。

此后，他只用纯净的雨水浇灌柳树。

5 年后，柳树增重了 80 多千克，
而土壤却只减少了不到 100g。

海尔蒙特由此得出结论：柳树的增重主
要来自水，而不是土壤。

思考与讨论：
（1）海尔蒙特的实验有什么不足之处？
（2）他忽略了哪些因素对柳树生长的影响？
2、 1771 年，英国的普利斯特利通过实验证实，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。

但他没有发现光在这个过程
中的关键作用。

思考与讨论：
（1）普利斯特利的实验设计有何巧妙之处？
（2）为什么他没有明确得出植物更新空气的条件？
（二）科学实验的发展
1、 1779 年，荷兰的英格豪斯做了 500 多次植物更新空气的实验，结果发现：只有在阳光照射下，植物才能更新空气；植物体只有绿叶才能更新空气。

思考与讨论：
（1）英格豪斯的实验对普利斯特利的实验有什么补充和完善？
（2）为什么英格豪斯要进行如此多次的实验？
2、 1845 年，德国的梅耶根据能量转化与守恒定律指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。

思考与讨论：
（1）梅耶的观点有何重要意义？
（2）他的观点是基于什么提出的？
（三）光合作用的化学分析
1、 1864 年，德国的萨克斯做了一个实验：他把绿叶先在暗处放置几小时，目的是消耗叶片中的营养物质。

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。

思考与讨论：
（1）萨克斯实验的目的是什么？
（2）该实验的自变量、因变量和对照组分别是什么？
（3）实验结果说明了什么？
2、 1880 年，美国的恩格尔曼用水绵和好氧细菌做了一个实验。

他
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。

通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶
绿体被光束照射到的部位附近；如果把上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。

思考与讨论：
（1）恩格尔曼实验的巧妙之处在哪里？
（2）该实验证明了什么？
（四）光合作用的反应式
1939 年，美国的鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究。

他们用氧的同位素 18O 分别标记 H2O 和 CO2，使它们分别成为 H218O 和
C18O2，然后进行两组实验：第一组向植物提供 H2O 和 C18O2；第二
组向同种植物提供 H218O 和 CO2。

在其他条件都相同的情况下，分析
两组实验释放的氧气。

结果表明，第一组释放的氧气都是 O2 ；第二组
释放的氧气都是 18O2 。

思考与讨论：
（1）鲁宾和卡门实验的思路是什么？
（2）该实验说明了什么？
基于以上一系列的实验研究，我们可以得出光合作用的总反应式：
CO2 ＋ H2O （CH2O）＋ O2
（五）光合作用的过程
光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。

1、光反应
（1）场所：叶绿体的类囊体薄膜上。

（2）条件：光、色素、酶。

（3）物质变化：水的光解，产生氧气和H；ATP 的合成。

（4）能量变化：光能转化为活跃的化学能，储存在 ATP 和H中。

2、暗反应
（1）场所：叶绿体基质。

（2）条件：酶、H、ATP。

（3）物质变化：CO2 的固定，C3 的还原。

（4）能量变化：ATP 中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。

思考与讨论：
（1）光反应和暗反应有什么联系？
（2）如果突然停止光照或停止 CO2 的供应，光合作用会受到怎样的影响？
五、课堂小结
通过对光合作用探究历程的学习，我们了解了科学家们是如何通过不断的实验和思考，逐步揭示光合作用的奥秘。

从海尔蒙特的柳树实验到鲁宾和卡门的同位素标记实验，每一个实验都为我们对光合作用的认识提供了重要的证据和思路。

同时，我们也学习了光合作用的过程，包括光反应和暗反应两个阶段，以及它们之间的相互关系。

六、课堂检测
1、光合作用的探究历程中，哪位科学家证明了光合作用产生的氧气来自水？（）
A 普利斯特利
B 萨克斯
C 恩格尔曼
D 鲁宾和卡门
2、萨克斯的实验中，叶片遮光部分与曝光部分形成对照，目的是证明（）
A 光合作用需要光
B 光合作用产生淀粉
C 光合作用需要叶绿体
D 光合作用产生氧气
3、光合作用的总反应式是（）
A CO2 ＋ H2O （CH2O）＋ O2
B 6CO2 ＋ 12H2O C6H12O6 ＋6O2 ＋ 6H2O
C C6H12O6 ＋ 6O2 ＋ 6H2O 6CO2 ＋ 12H2O
D 6CO2 ＋ 6H2O
C6H12O6 ＋ 6O2
4、光反应为暗反应提供的物质是（）
A H和 ATP
B O2 和 ATP
C H和 O2
D CO2 和H
5、下列关于光合作用的叙述，错误的是（）
A 光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行
B 暗反应在叶绿体基质中进行
C 光反应产生的有机物用于暗反应
D 暗反应不需要光，所以在黑暗中也能进行
七、课后拓展
1、查阅资料，了解最新的关于光合作用的研究成果。

2、思考光合作用在农业生产中的应用，以及如何提高农作物的光合作用效率。