二光能的转换——光合作用

光合作用的探究历程,地球上，每时每刻都在进行着一项巨大的工程，它年合成糖51011吨，够全中国人民吃上1000年；它年转化31018KJ的能量，约相当于8000座三峡水电站的年转化量；它每年能产生5.351011吨的氧气，被称为“自动的空气净化器”，它就是。,课题引入,光合作用,回眸历史解开光合作用之谜,一切才开始改变,2000多年前，古希腊的亚里士多德认为植物生长发育所需原料完全来自土壤。,问题：植物为什么会生长？,2.5kg,100kg,种植,五年后,称重,1642年（比）赫尔蒙特著名的柳树实验,76.97kg,99.94kg,五年后,柳树增重74.47kg土壤减少0.06kg,结论：植物增重来自水分,水分是建造植物的原料。,海尔蒙特的实验设计有什么不足的地方？,启发探究,1771年，（英）普里斯特利实验,问题：植物的生长有没有从空气中吸收气体？,1、根据以上实验，你能得出什么结论呢？,(植物可以更新因蜡烛燃烧而变污浊的空气),2、在已知密闭环境能使蜡烛熄灭的情况下，去掉第一组的实验，可以吗？,(不可以，通过两组对比可以使结论更令人信服),3、他的实验有时成功，有时失败，你能分析一下可能的原因吗？,(因为没有发现光在其中的关键作用，所以有光时做是成功的，无光时做则失败),教师点拨,教师点拨,设置对照实验，是实验设计中一个重要的原则，该实验中未放置植物的即为对照组。因为两组实验中只存在植物有无这一变量，所以两组实验结果的差异便与这唯一的变量之间建立了因果关系，这在实验设计中叫做单一变量原则，由实验者控制的变量也就称为实验变量,由此可见，实验中除实验变量外，还有其它的因素或条件会影响实验现象或结果，因其不作为实验的研究对象，所以称为无关变量。实验过程中要尽可能避免无关变量的干扰。,启发探究,若以小白鼠为实验材料，按照普里斯特利的实验思路，证明植物更新空气需要光照。如何设计？,1779年英格豪斯（荷兰）实验,英格豪斯用了三个月时间做了500多次实验终于找到了普利斯特里实验中将坏空气转变成好空气的关键因素是“光”。,实验结论：植物只有在阳光照射下才能更新空气,1775年法国化学家拉瓦锡制得并命名这种气体为氧气（Oxygene）,1875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cO2,吸收的是O2,1845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，把光能转化成化学能储存起来。那么，这种化学能到底贮存于什么物质中呢？也就是植物在吸收水和二氧化碳，释放氧气的过程中，还产生了什么能储存能量的物质,问题：光能到哪儿去了？,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,1864年，（德）萨克斯(JuliusvonSachs)的实验,问题1：萨克斯的实验目的是什么？,问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？,问题3：为什么选同一叶片的一半曝光，另一半遮光呢？,验证光合作用的产物,为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽(这也是为了消除原有营养物质这一无关变量的影响）,进行对照这遵循了对照原则，光照与否便是该实验的实验变量,问题5：实验现象说明了什么？,绿叶在光照下产生了淀粉。,问题4：叶片用酒精进行脱色处理。有进行的必要吗？,有，脱色后，可使最后的实验结果更清晰，这同样是为了消除无关变量的影响。,教师点拨,正是因为设置了巧妙的对照，所以才得出了以上的实验结论。在设置对照时一定要遵循单一变量原则。,NaOH溶液,NaHCO3溶液,检测无淀粉生成,检测有淀粉生成,结论：,二氧化碳是光合作用的原料,在以花叶冷水（该植物叶片白色部分叶肉细胞无叶绿体）为实验材料进行实验时，发现叶片曝光一半的白色部分，经碘液处理后不变蓝，这样的结果意味着什么呢？能不能说明光合作用的场所就是叶绿体呢？,（能说明光合作用的进行与叶绿体有关，但不能直接证明叶绿体就是光合作用的场所。）,怎样才能直接证明光合作用的场所是叶绿体呢？,水绵结构,1880年，(德)恩格尔曼的实验,问题：光合作用的场所是叶绿体吗？产生的气体是氧气吗？,结论,氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物光合作用的场所。,光合作用的反应式：,CO2+H2O,叶绿体,光能,糖类,(CH2O)+O2,光合作用的概念：,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。,问题：光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？,C18O2,O2,CO2,18O2,H2O,H218O,光照射下的小球藻悬液,O2,18O2,H2O,H218O,结论：,光合作用释放的氧全部来自于水。,1939年，（美）鲁宾和卡门小球藻实验,20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin),用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。,卡尔文循环：CO2C3(CH2O),光合作用发现过程,发现内容,发现年代,公元前3世纪,植物生长所需物质来自土壤（古希腊：亚里士多德）,植物生长需要的物质是水H2O（比利时：海尔蒙特）,1629年,植物可以更新空气（英国：普里斯特利,1771年,植物更新空气需要光照（荷兰:英格豪斯）,1773年,绿色植物通过光合作用吸收CO2释放O2（瑞士：塞尼比尔）,1782年,绿色植物通过光合作用制造了淀粉（德国：萨克斯）,1864年,叶绿体是光合作用的场所（美国：恩格尔曼）,1880年,光合作用释放的O2全部来自H2O（美国：鲁宾和卡门）,1923年,光合作用的发现史,1、选水绵和好氧细菌为实验材料有什么优点？,2、本实验中有哪些无关变量？,3、恩格尔曼设置了怎样的对照实验？本实验的实验变量是什么？,（水绵细长的叶绿体螺旋状地分布