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高中生物第五章细胞的能量供应和利用第4节能量之源——光与光合作用一捕获光能的色素和结构教案设计

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这是一份高中生物第五章细胞的能量供应和利用第4节能量之源——光与光合作用一捕获光能的色素和结构教案设计，共4页。

第五章细胞的能量供应和利用

第四节能量之源——光与光合作用（3课时）

教学目标

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.简述化能合成作用。

教学重点

（1）绿叶中色素的种类和作用。

（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。

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。

教学过程

教学内容

教师活动

学生活动

引入

光合作用对自然界的意义：生成氧气，进而紧接形成地球的臭氧层；直接或间接为其他生物提供能源；促进碳的循环。

光合色素

[问题探讨]结合教材P97图讨论：1、用这种方法有什么好处？不用颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？2、为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源？

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？

实验：探究光合色素的的种类

讲述光合色素的种类、吸收光谱

光合作用色素

A. 色素分布：色素分布在内囊体的薄膜上，

色素可以吸收、传递、转化光能

B. 色素种类：叶绿素a（3/4）（蓝绿色）

叶绿素（3/4）

类囊体薄膜叶绿素b（1/4）（黄绿色）

上的色素红光、篮紫光

叶黄素（2/3）（黄色）

类胡萝卜素（1/4）

胡萝卜素（1/3）（橙黄色）

蓝紫光

问题探讨

1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。

2.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。

学生通过实验总结

叶绿体的结构

通过图片和问题的引导，讲述叶绿体的结构及其适应光合作用的特点。

1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，但当时并不清楚叶绿素分布于何处？1865年德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。

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二、叶绿体的结构

结合P99图示讲解叶绿体的结构，教师归纳：

外膜

叶绿体内膜

基粒：由两个以上的类囊体组成，含色素和酶

基质：含酶

[资料分析]叶绿体的功能。结合P100 恩格尔曼的实验讨论下列问题；

1、恩格尔曼实验的结论是什么？

2、恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？

资料分析

1.恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

2.提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。

3.叶绿体是进行光合作用的场所。

对恩格尔曼的两个实验进行讨论，并进行表达交流

光合作用的探究历程

利用学生初中学过的关于光合作用的反应式，利用填空的方式，展示光合作用的定义。

引导学生对几个主要的探索历程资料进行阅读，并找出相关阶段的研究成果或观点。特别讲述用同位素追踪氧元素走向和碳元素走向的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	思考
1771年	英国的普利斯特利	将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不易窒息而亡。	结论？	为什么有人认为植物也能使空气变污浊？
1779后	荷兰的英格豪斯	将普利斯特利所做的实验装置分别放在光下和黑暗中做	结论？	与前人相比，实验做了什么改进？
1864年	德国的萨克斯		结论？	1、为什么要把绿叶先在暗处放置几小时？2、谁是实验组，谁是对照组？
1880年	美国的恩格尔曼	上一节课已讲
1939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？	二位科学家采用了什么研究手段？
20世纪40年代	美国的卡尔文	用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用。

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？

旁栏思考题

提示：持这种观点的人，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。

（五）思考与讨论1

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：

CO2 + H2O (CH2O) + O2

2.提示：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。

学生思考

探究

第一小节练习

基础题

1.（1）×；（2）√。

2.B。

3.结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。

拓展题

1.植物体吸收光能的色素，还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中。

2.提示：是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。