光合作用的发现过程

2000多年前，亚里士多德认为 “植物的根是一张嘴，植物生 活和生长所需的一切物质，都
是通过根吸收了土壤汁得到
的。”
探索·发现
真的有“土壤 汁”吗？
17世纪，探索赫·发尔现 蒙特的实验
1.柳树增重的原因是什么呢? 水
柳树2.5千克
2.本实验的结论是什土壤么100千？克 植物生b长只需要水 柳树真的只需要水c 就能长大吗？你认为海尔蒙特忽视了哪些因素？
德国 萨克斯半叶实验 光合作用能产生淀粉
美国 恩格尔曼水绵实验 在光下叶绿体放出氧气
美国 鲁宾和卡门
氧气来自于水
美国
卡尔文
CO2的碳转化成有机物中的碳
探索·发现
科学是没有国界的，科学探索 也是无止境的，昨日的海尔蒙特、 卡尔文→今日的你→明日的？
探索·发现
课堂练习
1864年，德国科学家萨克斯将绿色 叶片放在暗处几小时，然后把此叶片 一半遮光，一半曝光。经过一段时间 后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。 请据此实验回答相关问题：
部位形成对照实验
探索·发现
光照
H2O
叶绿体
CO2
O2 (CH2O)
探索·发现
用放射性同位素标记法，探究光合作用过程中产 物的氧气的来源 几点提示：
1.实验要求：运用放射性同位素标记的实验方法 2.氧元素中18O具有放射性。 3.实验设计中坚持实验原则
探索·发现
实验 探究光合作用过程中产物氧气的来源
只有在光下植物才能更新空气。
探索·发现
植物究竟更新了空气中的什么成分？
直到1785年，由于发现了空气的组成，
人们才明确：在光下放出的是氧气，吸收 的是二氧化碳
探索·发现
光能哪里去了？
1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与 守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，
把光能转换成化学能储存起来。
植物究竟把化学能储存哪种物质内呢？
【解析】脱去叶片中的叶绿素。
叶绿体中的色素溶解于酒精，故可用酒精水浴加 热进行脱色。
酒精的沸点比水低，直接放在火上加热，酒精蒸 发太快，造成浪费，而且溶解叶绿素的效果也不 好，尤其容易引燃酒精发生危险。
探索·发现
课堂练习
⑸该实验除了证明“光合作用产生了淀粉” 外，还成功地证明了什么？
光合作用需要光照。
【解析】为了让天竺葵在黑暗中把叶片中的淀粉全部 转运和消耗，这样实验中用碘液检验的淀粉只可能 是叶片在实验过程中制造的，而不可能是叶片在实 验前贮存的。该实验中事先把叶片放在暗处几小时 的目的是让有机物（如淀粉）被彻底消耗，避免叶 片内原有淀粉对实验结果造成干扰。
探索·发现
课堂练习
⑶萨克斯对这个实验的设计具有很强的逻辑上的严
• C．用好氧性细菌起指示作用
• D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照条件
探索·发现
• 教学后记：
• 本堂课主要介绍光合作用的发现过程中的 经典实验，从一定程度上反映了科学探索 的一般方法，是培养学生科学素质的好素 材。为此，将这一部分内容安排一课时来 完成。本堂课在设计时希望把科学知识作 为培养学生科学精神和创新思维能力的载 体，从重复古代科学家的经典实验到课堂 上的交流讨论、发现探索，再到实验设计， 为学生搭设一个自主学习、发现探究的 “平台”。
D 密性，具体体现在 ( )
A．没有对照实验
B．本实验不需要设对照实验
C．曝光处作为对照实验
D．遮光处作为对照实验
探索·发现
课堂练习
⑷该实验中叶片内含有的叶绿素等色素，会对碘
液处理后表现出的蓝色造成干扰，影响实验现象 的观察，为增强实验效果，对叶片应做怎样的处 理？
在碘液处理之前，将叶片放入盛有酒精的小 烧杯中，隔水加热，使叶片内的色素溶解于酒精 中，再用清水漂洗叶片。
探索·发现
1864年,萨克斯的实验
假设？ 绿叶在光照下能产生淀粉
科学方法？
探索·发现
1880年恩格尔曼的水绵实验
小资料
水绵是常见的淡水藻类， 每条水绵有许多个结构相同 的长筒状细胞连接成的。水 绵很明显的特点是：叶绿体 呈带状，螺旋排列在细胞里。
探索·发现
恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
1.为什么用水绵---- 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 2.为什么用好氧细菌---- 可以确定释放氧气多的部位 3.为什么在没有空气的环境中---- 排除了氧气的干扰 4.为什么在黑暗环境中---- 排除了光的干扰 5.为什么用的是极细的光束---- 使叶绿体上可分为有光和无光
•未考虑空气和光照对植物生长的影响。
约 77千克
约99.94千克 5年后
只浇水
探索·发现
18世纪，普利斯特利的实验
植物可以更新由于小白鼠呼吸而变污浊的空气
探索·发现
当有的人重复普利斯特利的实验时,有的成 功，有的总是失败，这是什么原因呢?
探索·发现
1779年，荷兰，英格豪斯
做了500多次植物更新空气的实验发现了其 中的秘密。
20世纪40年代，美国的科学家卡尔 文用同位素标记法，发现了卡尔文 循环，探明了二氧化碳转化成有机 物的途径
探索·发现
光合作用的概念
光合作用是 绿色植物 通过叶绿体利用
对象
场所
光能 ,把 二氧化碳和水转化成储存着能量
条件
原料
的 有机物 ，并且释放出 氧气 的过程。
产物
产物
小结 探索·发现
古代 古希腊 亚里士多德
探索·发现
俗话说“民以食为天”，动物需要以 食物来维持生命，一粒种子萌发形成幼 苗，一棵小树成长为参天大树，整个过 程中不断有物质的积累，其质量也增加 了几百以至上千倍，它的食物是什么呢？ 树长那麽大需要多少养料呀！这些养料 又是从那里来的呢？
探索·发现
指导者：翟广娟
探索·发现
亚里士多德的经验推测
【解析】根据单一变量原则，确定实验结果 的不同是由于自变量因素的不同所导致的。 该实验的自变量为光照的有无，故得到的 结论是光合作用需要光照。
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课堂练习
• 关于恩格尔曼的水绵实验装置的分析，错
误的是( A )
• A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜 将混合光分解成连续光谱
• B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境 中
17世纪 比利时 赫尔蒙特柳树实验
土壤减少的重量等于植物增加的重量
植物增重来自水
1771年
英国 普利斯特利钟罩实验
植物可以更新空气
1779年
1785年 1864年 1880年 1939年 1940年
荷兰 英格豪斯的重复试验 植物只有在光下绿色部分可以更新 空气（500多次实验）
由于发现了空气的组成
绿叶在光下放出氧气
你们研究的问题是：探究光合作用过程中产物氧气的来源 你们的假设是：氧气中的氧元素来自 你们的实验材料是：小球藻，反应物（水和二氧化碳），通气
管
你们设计的实验步骤是：
你们预测可能出现的实验现象是：
探索·发现
鲁宾和卡门做的同位素标记实验
这一实验证实了：
光合作用产生的氧气全部来自于水，
而不是来自CO2
探索·发现
ห้องสมุดไป่ตู้
探索·发现
课堂练习
C ⑴ 在该实验中，萨克斯看到的现象是（ ）
A. 叶片全变蓝
B．遮光一半变蓝
C．曝光一半变蓝 D．叶片全不变蓝
【解析】该实验通过检测淀粉的有无来说明 植物是否进行了光合作用，曝光处有淀粉 产生，经碘蒸气处理后将表现出蓝色，遮 光处不变色。
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课堂练习
B ⑵ 萨克斯将绿色叶片先放在暗处几小时的目的（ ） A．将叶片中的水分消耗掉 B．将叶片中原有的淀粉消耗掉 C．增加叶片的呼吸强度 D．提高叶片对光的敏感度