4.2光能的转化——光合作用.docx

第二节 能量的获得二 光能的转化光合作用一、教学内容分析1教材分析：光合作用的过程和机理是一个比较复杂的问题，从表面上看，光合作用的总反应式似乎是一个简单的氧化还原过程（二氧化碳被还原成糖类，水被氧化成氧气）。但实质上包括一系列的光化学步骤和物质、能量的转变问题。光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽象，又是理解光合作用实质、探究影响光合作用强度的环境因素的基础。因此，光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系是教学的重点和难点。2教学重点、难点重点：光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。难点：光反应、暗反应的过程。3教学策略通过呈现科学史上科学家的一些实验资料，通过问题驱动，引导学生深度参与学习，思考光合作用的具体过程中的物质变化和能量转换，最终得出光合作用是光反应和暗反应的综合过程。二、学情分析学生对光合作用的过程和机理从未涉及过，尤其是其中很多的化学变化。高一年级的学生在“有机化学知识”方面是近乎空白的，同时在物理的“能量转换和守衡”知识方面也没学过，要求我们授课时能够尽量运用浅显的语言、直观的图解、恰当的设问引导学生分析和解决问题，降低理解这部分知识的难度。通过学习不仅要让学生掌握光合作用的光反应和暗反应的机理，更重要的是培养学生善于思考的品质，在比较两个过程的学习中认识到光合作用是光反应和暗反应的综合过程。三、教学目标设计知识目标1掌握光合作用光反应和暗反应的具体物质变化和能量转换的过程，并对其进行比较。2更深入理解光合作用的总反应式与实质。能力目标在有关实验资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达的能力及分享信息的能力。情感目标通过本过程的学习，让学生逐步认识到生命世界是永恒变化与发展的。进一步提高学生科学思维的能力，为“认识辨证唯物主义”的自然观、科学观和世界观打下基础。四、教学媒体设计PPT课件、板书五、教学过程设计温故知新，引出课题：投影：叶绿体结构模式图。复习：叶绿体的结构。提问：色素存在于叶绿体的什么部位？酶呢？比较归纳，深度参与：（一）光合作用概述科学家对光合作用的探索经历了漫长的时间，我们首先来重温这段艰辛而伟大的岁月。年代科学家实验结论思考1643年比利时科学家海尔蒙特将重 2.3k的小树种在重90.8的土壤里，5年后小树重76.7kg ，土壤重90.7kg植物生长所需养料主要来自于水，而不是土壤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。植物可以更新污浊的空气。为什么有人认为植物也能使空气变污浊？1864年德国的萨克斯将已经进行及饥饿处理的天竺兰一半遮光、一半曝光，放到光下一天，再用碘蒸气处理，叶片遮光半分不变蓝，曝光半分变蓝植物叶在光下能产生淀粉，植物进行光合作用需要光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年美国的恩格尔曼水绵实验光合作用放出氧气；场所是叶绿体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：O2中的O来自H2O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。卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O)从以上科学家对光合作用的探索历程中，你得到什么启发？引导学生对实验现象的发生进行分析，从而得出光合作用的条件、原料、产物、场所。写一写：能否根据上述实验得出的结论尝试着写出光合作用的总反应式?CO2+H2OCH2O+O2说一说：依据总反应式说说光合作用的概念与实质。完善总结：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能量的有机物，并且释放氧气的过程。光合作用是将无机物转化成储存能量的有机物的过程。过渡：在叶绿体这个细胞器上是如何完成这样一个看似简单的氧化还原反应的呢？叶绿体中的色素在光合作用过程中有没有作用？有何作用？光如何起作用？物质如何转变？能量为何这么转变？带着这些问题，我们一起来学习光合作用的过程。（二）光合作用过程投影：1.光反应（1）水的光解 反应是从叶绿体色素吸收光能开始的。叶绿体中色素吸收光能并传递给部分叶绿素a，使叶绿素a射出高能电子，实现光能到电能的转变。由于叶绿体分子出现电子亏损，于是形成强烈的夺得电子的能力，导致水分子分解成O2和H+，电子传递给叶绿素a。(2)ATP的生成叶绿素a射出的高能电子，经过一系列的传递，最终与H+一起被受体接受，形成NADPH,在传递过程中，释放能量，并把ADP和Pi转变成ATP。这样就把电能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。归纳总结：光反应在叶绿体基粒上发生，把水分解为O2和H+；把光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。ATP和NADPH非常活跃，在叶绿体中不能大量积累，他们具有很强的还原能力，推动碳反应的进行。2.碳反应(1)CO2的固定 在酶的催化下，一分子CO2首先和C5结合，再分解为两分子C3。(2) C3的还原C3在ATP供能的情况下被NADPH还原变成C3。在此过程中把ATP中活跃的化学能转变成为稳定的化学能贮存在有机物质中。两个C3经过一系列复杂反应，一部分形成C5补充原消耗的C5，一部分最终形成葡萄糖等有机物。归纳总结：碳反应在叶绿体的基质中发生，需要多种酶催化进行，在光反应产生的NADPH和ATP的作用下，CO2被还原成有机物并储存稳定的化学能。(三)光反应与碳反应的区别和联系教师设疑：通过归纳总结光、碳反应的过程，同学们能否找到二者的区别与联系？总结归纳，目标巩固：投影光合作用过程流程图，检验学生学习效果。投影：光反应与暗反应对比表格，请学生填空。反馈练习：1.光合作用的暗反应阶段被氢直接还原的是 A. CO2 B. C3 化合物 C. C5 化合物 D. C6 化合物2.给一株正在进行光合作用的大豆供给14CO2 ，则一段时间后14C存在于 A. 淀粉 B. 脂肪 C. 蛋白质 D. 以上三项都有3.图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。根据图回答：（1）图1中A表示的物质是 ，它由 产生，其作用是 。（2）图1中ATP 形成所需的能量最终来自于 。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是 。（3）图2中曲线a表示的化合物是 ，在无光照时，其含量迅速上升的原因是 。（4）曲线b表示的化合物是 ，在无光照时，其含量下降的原因是： 。课后作业与思考：1.绘制：光合作用过程流程图2.设计并完成光反应、暗反应对比表格3.思考：你能利用光合作用的原理，提出在农业生产中提高农作物产量的具体措施吗？六、板书设计第二节