统编人教版高中必修第一册生物《第4节 光合作用与能量转化》集体备课教案教学设计

《光合作用与能量转化（第1课时）》教案

1．说出绿叶中色素的种类和作用。

2．说出叶绿体的结构和功能。

3．说明光合作用以及对它的认识过程。

4．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。

5．说出光合作用原理的应用。

6．通过光合作用发现史的学习，使学生受到科学家们崇高的精神境界的熏陶，并养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。

7．通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学，同时增强学生的社会责任意识。

【教学重点】

1．绿叶中色素的种类和作用。

2．光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。

3．影响光合作用的环境因素。

【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。

一、导入新课

万物生长靠太阳。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。植物是靠什么物质和结构捕获光能的呢？

二、讲授新课

教师展示正常玉米植株（绿色）和白化玉米植株（白色）的图片，玉米白化苗不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。

教师引导学生思考并得出结论：光合作用与细胞中的色素有关。

那么，绿叶中究竟有哪些色素呢？引出后面的探究实验。

（一）捕获光能的色素

（观看视频：绿叶中色素的提取和分离。）

1．绿叶中色素的提取和分离实验：纸层析法

（1）提取绿叶中的色素

①原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。

②过程：

a．取5 g新鲜绿叶→剪碎置于研钵中。

b．加入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10 mL无水乙醇，迅速、充分地进行研磨。

➢引导学生思考：研磨时加入的三种试剂有什么作用？

二氧化硅：研磨更充分。

碳酸钙：防止研磨中色素被破坏（主要是叶绿素）。

无水乙醇：溶解并提取色素。

➢引导学生思考：某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？

研磨不充分，色素未能充分提取出来；

称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；

未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

➢引导学生思考：为什么要充分、迅速研磨？

充分研磨：使叶绿体完全破裂，提取较多色素。

迅速研磨：叶绿素不稳定，易被分解。

c．将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤，收集滤液、用棉塞封口

（2）分离绿叶中的色素

①原理：色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快。

②过程：

a．制备滤纸条：取干燥过的定性滤纸，一端剪去两角，在距此端1厘米出画一条铅笔细线。

b．画滤液细线：要求细、齐、直。干后重复2~3次。

c．分离色素：将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液，用培养皿盖住小烧杯（防止层析液挥发）。

d．观察结果：滤纸条上色素带为：

教师引导学生思考：

➢制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？

使层析液同步到达滤液细线，防止色素带不整齐

色素分离时，为何要注意层析液不能没及滤液细线？

防止色素溶解于层析液中，不能分离。

➢画滤液细线为什么要求细、齐、直，且待干后重复2~3次？

画得细齐直：防止色素带重叠而影响分离效果。待干后重复两三次：积累更多色素，使分离后的色素带明显。

思维拓展

在滤纸的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？

色素：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b

颜色：橙、黄、蓝绿、黄绿

2．色素的作用和分布

（1）色素的功能：吸收、传递、转化光能

注意：光合作用中最有效的光：白光；光合作用中最无效的光：绿光

（2）分布：叶绿体的类囊体膜上

（二）叶绿体的结构适于进行光合作用

1．形态：扁平的椭球形或球形

2．结构双层膜

基粒：含色素、酶

基质：含酶

教师引导学生思考，叶绿体除了吸收光能外，还有什么功能呢？学生带着问题阅读课本P100~101恩格尔曼的两个实验，思考。

教师进行总结，恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。

结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。

三、课堂练习

1．下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验操作的叙述，正确的是（ D ）

A．叶绿体中色素提取的原理是色素能够溶解在层析液中

B．研磨后使用定性滤纸过滤研磨液

C．画出一条滤液细线后紧接着重复画线一到两次

D．不能让层析液触及滤液细线，以防止色素溶解在层析液中

2．关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（ C ）

A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中

B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收

C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中色素吸收用于光合作用

D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的

3．下图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是（C ）

A．①具有选择透过性

B．吸收光能的色素分布在②上

C．与光合作用有关的酶只分布在③中

D．叶绿体具有双层膜

四、课堂小结

教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。