第五章细胞的能量供应和利用

第4节 光合作用与能量转化

一、教学目标

知识方面：

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、说出光合作用以及对它的认识过程。

4、说出光合作用原理的应用。

5、简述化能合成作用。

能力方面：尝试探究影响光合作用强度的环境因素。

情感态度价值观：通过研究科学家对光合作用原理的探究过程，认同科学是在不断地观察、实验、探索和争论中前进的；认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。

二、教学重点、难点及解决方法

1、教学重点：

⑴ 绿叶中色素的种类和作用。

⑵ 光合作用的发现及研究历史。

⑶ 光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。

⑷ 影响光合作用强度的环境因素。

解决方法：

⑴ 通过色素提取和分离实验，让学生仔细观察分离出的不同色带，色带的颜色、分布顺序和宽窄，思考其原因及作用。

⑵ 让学生从化学反应的角度看光合作用的过程，明确每一个物质变化的来龙去脉和相应的能量转化的过程。

⑶ 让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。

2、教学难点：

⑴ 光反应和暗反应的过程。

⑵ 探究影响光作用强度的环境因素。

解决方法：

⑴ 通过由浅入深的讲解，让学生理解光反应和暗反应的过程，区别和联系。

⑵ 通过探究活动——环境因素对光合作用强度的影响，让学生掌握光合作用原理在农业生产中的应用。

三、课时安排：3课时

四、教学方法：讲解、实验法。

五、教具准备：课件

六、学生活动

1、指导学生阅读教材，找出需了解的知识点。

2、让学生讨论认识叶绿体的结构，这种结构有哪些适于进行光合作用的特点；光合作用的过程，影响因素等。

七、教学程序

第1课时

[问题探讨]结合教材讨论：

1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？

2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？

导言：追根溯源，对绝大多数生物来说，能量的最终来源是光能。将光能转换成化学能要靠光合作用，进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能，那么捕获光能的色素有哪些呢？

一、捕获光能的色素。

探究绿叶中色素的种类：教师指导学生完成实验。教师可让学生带着下列问题去做实验：

1、加入SiO₂、CaCO₃的作用是什么？

2、研磨时为什么要迅速而充分？

3、将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？

4、滤纸条一端为什么要剪去两角？

5、画滤液细线时应注意什么？

6、为什么不能让滤液细线触及层析液？

7、滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？

三、总结

重点总结捕获光能的色素有哪些，叶绿体的结构，其结构上有哪些特点适用于进行光合作用。

四、作业布置

五、板书设计

第4节光合作用和能量转化

一、捕获光能的色素和结构

4、功能

第2课时

导言：我们知道，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。人们得出这一认识经历了漫长的探索历程。让我们重温一下这段历程吧！

一、探索光合作用原理部分实验

教师列表呈现相关内容，学生讨论回答问题。

年代	科学家	实验	结论
19世纪末			结论？
1928年			结论？
1937年	希尔	希尔反应	结论？
1941年	美国的鲁宾和卡门	采用同位素标记法分别标记H2O和CO2，进行两组光合作用的实验。第一组向绿色植物提供H218O和CO2；第二组提供H2O和C18O2。	结论？
1954	阿尔农

讨论：1、从人类对光合作用探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么联系？2、人类对光合作用的探究过程，你还有哪些感悟？

二、光合作用的过程。

三、总结

人类认识光合作用的历程和光合作用的过程。

四、布置作业

P106 练习

五、板书设计

二、光合作用的原理和应用

一、光合作用的探究过程

1、普利斯特利的实验

2、英格豪斯的实验

3、梅耶的实验

4、萨克斯的实验

5、鲁宾和卡门的实验

6、卡尔文的实验

二、光合作用的过程

1、总反应式

2、过程

3、实质

第3课时

导言：上节课我们学习了光合作用的具体过程。在农业生产上为了增加农作物的产量，可采用提高光合作用的强度的措施。那么哪些环境因素能影响光合作用的强度呢？先让我们来做个实验。

一、光合作用原理的应用。

教师指导学生完成P₁₀₅的实验。

因素	对光合使用的影响	在生产上的应用
光	1、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。 2、光质不同影响光合速率，白光为复色光，光合作用能力最强。单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。 3、日变化，光合速率在一天中有变化，一般与太阳辐射进程相符。	1、适当提高光照强度。 2、延长光合作用时间。 3、增加光合作用面积——合理密植。 4、对温室大棚用无色透明玻璃。 5、若要降低光合作用则用有色玻璃，如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱，但较其他单色光强。
温度	光合作用的光反应和暗反应是酶促反应，温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。温度过高，还会影响植物叶片气孔开度，影响CO2供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率。	1、适时播种。 2、温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。 3、植物“午休”现象的原因之一。
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CO2的浓度，如施放一定量的干冰或多施农家肥。
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）。K、P、B对光合作用产生间接影响。	合理施肥
水	水分是光合作用原料之一，缺少时光合速率下降。	合理灌溉

二、化能合成作用

学生阅读P₁₀₅回答：1、什么是自养生物？什么是异养生物？2、自养生物与异养生物的本质区别是什么？3、自养生物有哪些类型？它们的主要区别是什么？

教师归纳：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，如硝化细菌。

2NH₃＋3O₂→2HNO₂＋2H₂O＋能量

2HNO₂＋O₂→2HNO₃＋能量

6CO₂＋6H₂O→C₆H₁₂O₆＋6O₂

三、总结

重点小结光合作用受哪些外界因素的影响及化能合成作用。

四、作业布置：P₁₀₆练习二

五、板书设计

一、光合作用原理的应用

1、提高光合作用强度的措施

2、探究环境因素对光合作用强度的影响

二、化学合成作用

1、自养生物、异养生物概念、区别

2、化能合成作用概念、与光合作用的区别