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五、教学过程设计

（一）教学情景

复习导入新课

    问题1：叶绿体的结构

    问题2：叶绿体中色素的种类及颜色

    问题3：色素的分离原理、提取原理、加入二氧化硅、碳酸钙的原因

    通过之前生物课的学习，我们已经知道，叶绿体是植物进行光和作用的场所，我们将它比喻为“能量转换站”、“养料制造车间”绿色植物生产有机物的过程是通过什么生理过程完成的呢？（光合作用）什么叫光合作用呢？

    让我们一起来学习今天的内容光合作用的原理和应用。科学家是通过哪些怎样的实验设计，去探索光合作用奥秘的呢？今天我们就一起来回眸光合作用研究的历史，去初步揭开光合作用之谜。

问题引领，知识探究

问题探讨一：光合作用的探究历程

材料一：亚里士多德(Aristotle)

结论：  构成植物 体的原料是土壤

        植物增加的重量=土壤减少的重量

材料二：海尔蒙特的实验

        展示实验过程

结论：  植物生长发育所需的养料主要来自水分

材料三：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：  植物可以更新空气

        后来科学家重复他的实验，发现有时候成功，有时候失败，失败的最可能原因是什么？

材料四：荷兰的英格豪斯的实验

    将普利斯特利所做的实验装置分别放在光下和黑暗中做，发现，在有光照时小鼠不死亡，置于黑暗环境时，小鼠死亡。

结论：  只有在光照下只有绿叶才可以更新空气

    1785年，发现了空气的组成，科学家才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳

材料五：德国的科学家梅耶

        根据能量守恒  光能转化为化学能

      到目前为止，人们已经知道植物进行光合作用吸收水分和二氧化碳、那么光能转化成的化学能储存在了什么物质中？

材料六：德国的萨克斯

结论：  植物光合作用的产物还有淀粉。

问题1：为什么要把绿叶先在暗处放置 几小时？

问题2：谁是 实验组，谁是对照组？

科学家到目前为止已经找到了有关光合作用的反应物和生成物，但是光合作用到底在哪里进行的呢？

材料七： 美国的恩格尔曼利用载有水绵和好氧细菌的临时装片寻找光合作用的场所

问题1：为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？

问题2：为什么选用黑暗并且没有空气的环境？

问题3：为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？

       恩格尔曼的实验已经证明叶绿体是光合作用的场所，并且释放氧气，那么光合作用产生的氧气到底是来自水还是二氧化碳呢？还是两者兼而有之？

材料八：美国鲁宾和卡门实验

        联系前学知识，介绍同位素标记法的应用

        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H₂¹⁸ O和CO₂；第二组提供H₂O和C¹⁸ O₂。

结论：  光合作用释放的氧来自水

材料九：卡尔文（M．Calvin）实验

        用 ¹⁴ C标记 ¹⁴ CO₂，供小球藻进行光合作用。

结论：  光合作用产物中的碳来反应中的二氧化碳

问题探究二：光合作用的概念

问题1：请根据所学知识总结光合作用的概念

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2：光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？你能用一个反应式表示出来吗?

问题探讨三：光合作用的过程

在光合作用过程中，CO2  和H2O是怎样转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气。让我们一起通过学习光合作用的过程来解开这些问题的答案。

人们常常根据反应过程是否需要光这个条件，将光合作用全过程分为光反应和暗反应两个阶段。

在进行讲解之前请同学先利用2分钟的时间找到以下问题的答案

问题1：光反应在白天可以进行吗？夜间呢？

问题2：暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？

问题3：光反应的场所在哪里？

问题4：光反应的条件是什么？

问题5：光反应中物质变化和能量变化是怎样？

问题6：暗反应的场所在何处？

问题7：暗反应的条件是什么？

    问题8：暗反应中物质变化和能量变化是怎样？

（一）光反应阶段

我们先一起来看一看光反应阶段发生了那些变化（动画展示光反应的过程，并让学生根据动画总结场所、条件、物质变化、能量变化这些重点内容）

（二）暗反应阶段

动画展示暗反应过程（并总结场所、条件、物质变化、能量变化这些重点内容）

问题1：整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？

        能量变化：光能转变成活跃的化学能储存在ATP中 ATP中活跃的化学能转变成稳定的化学能

      物质变化：无机物转变为有机物

问题2：观察光合作用的动画，并完成下列表格的相关内容

【变式训练1】图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：

①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。

②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于_________ 。

③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______

④图中G________,F是__________,J是_____________

⑤图中的H表示_______， I表示________，H为I提供__________

问题探究四：光合作用原理的应用

     上节课我们学习了光合作用的具体过程。同学们有没有思考过：我们为什么要研究光合作用呢？新疆的哈密瓜、葡萄的香甜和杂交水稻等果木和粮食的优质、高产，都离不开研究光合作用的原理及其应用。

     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？让我们一直走进光合作用原理的应用。

问题1：既然要农业生产中需要增加光合作用的强度，哪一些物质的变化是衡量光合作用强度的标准？

1.单位时间内光合作用产生有机物的量

2.单位时间内光合作用吸收CO2的量

3.单位时间内光合作用放出O2的量

问题2：请同学们根据光合作用的公式，尝试分析哪些因素会影响光合作用。

CO₂＋H₂O→（CH₂O）＋O₂ 

光、CO2、温度、水、矿质元素等

（一）二氧化碳浓度

      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。

应用：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

（二）水

问题1：干旱对光合作用有什么影响？

水分是光合作用原料之一，缺少时光合速率下降。

应用：合理灌溉

（三）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。  

应用：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

问题1：你知道新疆的水果含糖量普遍较高的原因吗？

问题2：请尝试画出温度与光合作用强度的曲线关系图。

（四）矿质元素

      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

应用：合理施肥

（五）光照强弱对光合作用强度的影响

    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。

在生产上的应用：

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。

【变式训练2】请根据图像尝试分析出各个阶段影响光合作用速率的因素

（六）试分析［H］、ATP、C3、C5相对含量的变化

（1）突然减弱光照强度（CO2不变）

（2）突然增强光照强度（CO2不变）

（3）突然减弱CO2浓度（光强不变）

（4）突然增强CO2浓度（光强不变）

问题探究五：化能合成作用

请同学们利用2分钟的时间，阅读课本P105并回答一下问题。

问题1：什么是自养生物？什么是异养生物？

问题2：自养生物与异养生物的本质区别是什么？

问题3: 自养生物有哪些类型？它们的主要区别是什么？

        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