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高一生物必修1 课型：新授第五章第4节光合作用与能量转化第2课时光合作用的原理【教学目标】1、通过思考与讨论，了解探索光合作用原理的部分实验2、通过阅读课本，理解并掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。
【教学重、难点】光合作用过程中的物质变化和能量变化。
【教学流程】一、导入新课、板书课题上节课，我们学习了捕获光能的色素和结构，这节课我们来学习光合作用的原理。
二、出示目标、明确任务1、了解探索光合作用原理的几个实验2、掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。
三、学生自学、独立思考自学课本P102P104，把知识点、重难点和疑难点作出标记，限时2min。
四、自学指导、紧扣教材自学课本P102P104，限时5分钟，画出重点字词、标出疑惑，思考下列问题：自学指导1探索光合作用原理的实验1.什么是光合作用？其发生场所是哪里？其化学反应式怎么写？2.希尔实验说明水的光解产生氧气，是否说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？3.希尔的实验是否说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应？4.鲁宾和卡门用了什么科学方法？此方法有什么好处？它们的实验是如何操作的？结论是什么？5.阿尔农的发现是什么？自学指导2分析总结光合作用的过程。
1.光合作用分为哪两个阶段？依据是什么？2.光反应阶段需要什么条件？在什么位置进行？有哪些反应？物质如何变化？能量如何变化？3.暗反应阶段需要什么条件？在什么位置进行？有哪些反应？物质如何变化？能量如何变化？4.光反应和暗反应之间的关系是什么？五、自学展示、精讲点拨（一）学生展示（二）点拨1.光合作用反应式的书写。
2.光反应阶段和暗反应阶段以表格的形式进行比较3.不同条件下叶绿体内各种物质的动态变化规律六、课堂小结、构建知识树一．探索光合作用原理的实验1.希尔反应2.鲁宾和卡门实验3.阿尔农实验二．光合作用的过程1.光反应阶段（1）反应发生的场所（2）反应过程2.暗反应阶段（1）反应发生的场所（2）反应过程七、整理知识、背诵记忆光合作用的过程八、当堂训练、巩固运用课本P106练习与应用九、板书设计（同思维导图）十、教学反思。
《光合作用与能量转化》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解光合作用的概念和过程，包括光反应、暗反应等。
2. 掌握光合作用与能量转化的关系，理解绿色植物在能量转化过程中的重要地位。
3. 学会分析光合作用与能量转化相关的实验，能够进行简单的实验设计。
二、教学重难点1. 教学重点：理解光合作用的过程，掌握光合作用与能量转化的关系。
2. 教学难点：实验设计，尤其是对光合作用相关现象的观察和分析。
三、教学准备1. 准备教学PPT，包括相关图片、视频和案例。
2. 准备实验器材，如显微镜、叶绿体模型等。
3. 准备相关资料，包括绿色植物在能量转化中的重要性的资料。
4. 设计一些互动环节，鼓励学生积极参与讨论和思考。
四、教学过程：本节课我们将从以下几个方面展开教学：1. 导入新课：通过展示绿色植物的光合作用图片，引导学生思考植物如何利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，并储存能量。
同时，通过问题引导，激发学生探索光合作用与能量转化的兴趣。
2. 讲解光合作用的过程：通过PPT和视频，详细介绍光合作用中的光反应、暗反应两个阶段，让学生了解这个复杂过程的具体细节。
3. 讲解能量转化：在光合作用过程中，能量是如何转化的？引导学生思考这个问题，并通过PPT展示相关的科学研究成果。
4. 实验演示：通过演示绿叶在光照条件下释放氧气的实验，让学生直观感受光合作用的过程。
5. 学生讨论：让学生分组讨论光合作用对生态系统的重要性，以及光合作用过程中的能量转化对生物体和环境的影响。
6. 教师总结：教师对学生的学习情况进行总结，强调光合作用的重要性和意义，以及在能量转化过程中所涉及的科学原理。
同时，鼓励学生在日常生活中注意观察周围环境，关注绿色植物在生态系统中的作用。
7. 课后作业：让学生通过网络或图书馆资源收集有关光合作用和能量转化的知识，进一步加深对这一主题的理解。
通过网络或图书馆资源，学生可以了解到光合作用的详细过程，包括光合色素的吸收和传递，二氧化碳的固定，以及能量转化是如何从光能转化为化学能的。
5.4 光合作用与能量转化课题 5.4 光合作用与能量转化—光合作用的原理和应用第1课时学科生物学段高中年级高一教材人教版2019教学目标1. 让学生基于科学家的证据和逻辑，进行科学思维的训练，建构光合作用过程的概念；2.通过光合作用过程的理解，提升物质和能量观。
教学重点、难点教学重点：光合作用的光反应和暗反应原理。
说出光合作用原理中的物质和能量变化。
教学难点：光合作用的光反应和暗反应原理。
教学方法和手段教学方法：讲述法、演示法、讨论法教学准备：提前准备好课件和练习题教学过程教学主要教学活动设置意图环节创回顾所学：捕获光能的色素和结构复习提设问题情境引入新课①双层膜,内有与光合作用有关的酶②类囊体增大膜面积的结构③有少量的DNA和RNA问上节课所讲的叶绿体的结构，为后面的教学进行铺垫新知学习一光合作用的概念布置学生阅读教材，找到光合作用的相关概念。
提问与光合作用有关的原料、产物、场所、条件，呈现光合作用的总反应式。
概念：，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氧气的过程。
(1)光合作用的实质：合成有机物，储存能量。
(2)光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？原料：二氧化碳，水产物：有机物(糖类)，氧气场所：叶绿体条件：光能，多种酶二、光合作用的原理问题教材P102设问：（1）叶绿体如何将光能转化为化学能？（2）如何将化学能储存在糖类等有机物中？（3）光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？探索光合作用原理的部分实验【资料1】19世纪末甲醛→糖基于学生已有的知识基础入手，以问题串过渡到高中光合作用的知识。
培养学生信息提取和科学分析的 CO2 + H2O (CH2O) + O2光能叶绿体19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。
甲醛对植物有毒害作用。
甲醛不能通过光合作用转化成糖【资料2】1937年，希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
光合作用与能量转化教学设计教学目标1.能说出叶绿体色素的种类、颜色、含量和吸收光谱（生命观念）；2.利用比较法掌握叶绿体色素的种类、颜色、含量和吸收光谱（科学思维）；3.掌握提取、分离色素的实验方法（科学方法）；4.能够运用色素解释生产生活中的相关现象（社会责任）。
教学重点能说出叶绿体色素的种类、颜色、含量和吸收光谱。
教学难点提取、分离色素的实验方法。
教学过程教学环节教学活动设计意图导入新课展示正常玉米幼苗和白化苗图片。
白化苗由于缺少色素，不能进行光合作用，在种子中养料耗尽后就会死亡。
可见光合作用与细胞中的色素有关。
引出问题：绿叶中的色素有哪些？它们的含量怎样？颜色有何区别？吸收光谱情况如何？通过生活情境，导入新课，引发学生思考，激发学生兴趣和探究欲讲授新课一、探究·实验绿叶中色素的提取和分离1、实验原理（1）提取色素的原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
（2）分离色素的原理绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度就越快，反之则慢。
学会提取、分离叶绿体中色素的方法；2、材料试剂新鲜菠菜、无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙3、方法步骤（1）提取色素①取材：5g新鲜绿叶，剪去主叶脉，剪碎，置研钵中；②研磨：加入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10ml无水乙醇。
二氧化硅的作用是有助于研磨的充分，碳酸钙的作用是防止研磨中色素被破坏，无水乙醇的作用是溶解色素、提取色素。
③过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中(单层尼龙布)进行过滤，获取色素滤液。
④收集：塞上棉塞，防止无水乙醇挥发和色素被氧化。
（2）制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成能放入小烧杯的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。
（3）画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画一条细线，等滤液干后再重复画线一到两次。
第4节光合作用与能量转化知识点一绿叶中色素的提取和分离[新知导学]1．提取绿叶中的色素(1)原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
(2)步骤：2．分离绿叶中的色素(1)原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
(2)实验步骤：3．叶绿体中的色素和吸收光谱1．实验操作时，为什么要将滤纸条的一端剪去两角？画滤液细线的要求是细、直、齐，且要在干燥后重复画一两次，请分析这样做的原因是什么？提示：①剪去两角的目的是防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快。
②滤液细线要细、直、齐是使分离的色素不重叠，重复画线的目的是增加色素含量使分离的色素带清晰，便于观察。
2．实验结束后，某同学的滤纸条上没有出现色素带，请探讨其实验失败的可能原因。
提示：①忘记画滤液细线。
②层析时滤液细线触及层析液。
[重难探究]1．提取色素的材料、试剂及关键步骤2.分离色素的关键步骤3.滤纸条上色素的分布和对光的吸收(1)从色素带的位置可知，各种色素在层析液中溶解度的高低为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。
(记忆口诀：胡、黄、a、b)(2)从色素带的宽度可知，各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
(1)分离色素的原理是利用色素在层析液中的溶解度不同，而不是色素含量的多少，溶解度高的色素含量不一定多。
(2)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等几乎不吸收。
[典题演练]1．学生利用新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。
下列分析不合理的是( C )A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2C．丙是正确操作得到的理想结果D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3解析：甲图中没有提取到任何色素，有可能是用蒸馏水作溶剂，而色素不溶于水；乙图中得到色素的比例是合适的，但量都较少，说明可能是没有加入SiO2，使研磨不够充分；丙图中提取色素的含量较高，但叶绿素的含量低于类胡萝卜素的含量，说明该材料有可能是发黄的叶片；丁图中有可能是破坏了叶绿素，导致叶绿素的含量下降。
人教版（2019）生物必修1：5.4 光合作用与能量转化 教案设计 1 / 10 光合作用与能量转化 【教学目标】 1．知识目标： （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）光反应和暗反应的过程 （4）影响光合作用强度的环境因素 （5）光合作用原理的应用 2．能力目标：进行实验和探究，学会提取、分离绿叶中的色素 3．情感目标：探究细胞光合作用在生产、生活实践中的应用 【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 【教学方法】
讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳 【教学过程】
第一课时 捕获光能的色素和结构 思考： 1．通常应该把花盆摆在向阳面还是背阴面，为什么？ 向阳面。让植物多接受光照，因为植物需要进行光合作用。 2．有些植物工厂内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。 （1）用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？ 人教版（2019）生物必修1：5.4 光合作用与能量转化 教案设计 2 / 10 用这种方法可以提高光合作用的强度，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。 因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿光作补充光源。 （一）捕获光能的色素和结构 我们在初中就已经知道植物能进行光合作用，是因为其细胞中含有一些能吸收光能的色素，植物幼苗如果缺乏色素，往往会呈现黄白色，这就是我们通常所说的“白化苗”。 思考：“白化苗”能持续正常地生长吗？ 不能，由于不能进行光合作用，待种子中储存的养分耗尽就会死亡。可见植物的生活确实需要色素，依靠色素来吸收光能进行光合作用。 我们先来学习“捕获光能的色素”这一内容。 1．捕获光能的色素 那么植物细胞一般含有哪些捕获光能的色素呢？它们分别又是什么颜色的？以及各种色素在绿叶中的含量是否相同呢？带着这些问题我们一起来看《绿叶中色素的提取与分离》实验。 实验原理：（1）无水乙醇提取绿叶中的色素 （2）分离：不同色素在层析液中的溶解度不同 目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类 材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等 方法步骤： （1）提取绿叶中的色素 ①称取5g左右的绿叶，洗净，去除粗叶脉，剪碎，放入研钵中。 ②向研钵中放入少许的二氧化硅和碳酸钙、10ml无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。 加入二氧化硅、碳酸钙的作用是什么？ 二氧化硅帮助充分磨碎叶片，液泡中含有酸性物质，碳酸钙中和酸性物质，防止色素被酸性物质破坏。 问：研磨时为什么要迅速而充分？ 答：防止无水乙醇的挥发 ③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗进行过滤，将滤液收集到试管，及时用棉塞将试管塞严。 （2）制备滤纸条 将干燥的定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。 （3）画滤液细线 人教版（2019）生物必修1：5.4 光合作用与能量转化 教案设计 3 / 10 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再画一两次。 画的细而直：为防止色素带重叠而影响分离效果。 画两三次：是为积累更多的色素，使分离后的色素带明显。 （4）分离绿叶中的色素 将3ml层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。 为什么要用棉塞塞住试管口？ 防止层析液中成分挥发，要注意本实验应在通风条件下进行，实验结束时及时用肥皂洗手。因为层析液中一些挥发性物质具有毒性。 （5）观察和记录 观察滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？ 胡萝卜素（橙黄色）——叶黄素（黄色）——叶绿素a（蓝绿色）——叶绿素b（黄绿色） 宽窄如何？说明了什么？ 叶绿素a色素带最宽，胡萝卜素色素带最窄。说明绿叶中四种色素的含量不同，叶绿素a最多，胡萝卜素最少。 那么，这4种色素主要吸收哪些波长的光呢？ 我们来看看课本99页的图5-12，叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。可以看到叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 练习： 1．在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是(D) ①未加石英砂，研磨不充分 ②一次加入大量的无水酒精提取 ③分次加入少量无水酒精提取 ④使用放置数天的菠菜叶 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 某同学在做完“叶绿体中色素的提取与分离实验”后画出了四种色素在滤纸条上分布的模式图，以此主要表示色素的含量及间隔距离的大小，其中比较能显示真实情况的是(A) 人教版（2019）生物必修1：5.4 光合作用与能量转化 教案设计 4 / 10 3．关于高等植物细胞内的色素的叙述中，错误的是(B) A．植物细胞内的色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素 B．所有植物细胞中都只有四种色素 C．叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收和传递光能 D．有的植物细胞的液泡中也含有一定的色素 问：现在我们已经知道绿叶中含有4种色素，那么这些色素分布在细胞中的哪些部位呢？ 答：直到1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。 2．叶绿体的结构 问：现在，大家仔细观察叶绿体的立体结构示意图，说说它是由哪些结构组成？ 答：它包括外膜、内膜、基粒和基质4个部分。 叶绿体的外表有双层膜，双层膜是一种透明膜，膜是透明的，有什么好处？有利于光线的透过且被色素吸收。 叶绿体内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满基质。每个基粒都是由一个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为囊状体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。 每个基粒都含有2个以上的类囊体，多者可达100个以上。据计算，1g菠菜叶片中类囊体的总面积竟达60平方米左右。 问：同学们思考一下，叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，有什么用？ 答：极大地扩展了受光的面积。 问：叶绿体的作用仅仅是吸收光能吗？ 答：1880年，美国科学家恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位几种；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 （1）恩格尔曼实验的结论是什么？ 人教版（2019）生物必修1：5.4 光合作用与能量转化 教案设计 5 / 10 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。叶绿体中的色素主要通过吸收红光和蓝紫光来进行光合作用． （2）恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？ ①实验材料选择水绵和好氧细菌。水绵的优点是叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；好氧细菌的优点是可确定释放氧气多的部位。 ②没有空气的黑暗环境排除了氧气和光干扰。 ③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。 ④临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 【板书设计】
能量之源——光与光合作用 捕获光能的色素和结构 1．捕获光能的色素
2．捕获光能的结构——叶绿体 （1）分布：主要在绿色植物的叶肉细胞 （2）形态：一般呈扁平的椭球形或球形
④功能：光合作用的场所 第二课时 光合作用的原理和应用 【教学过程】
一、光合作用的反应简式 反应式：CO2+H2O（CH2O）+O2
若要表示光合作用过程各元素的来源和去向，可用下式表示 叶绿体
光能人教版（2019）生物必修1：5.4 光合作用与能量转化 教案设计 6 / 10 1．光合作用的过程 ①光反应与暗反应是怎样划分的？根据反应是否需要光能 ②光反应与暗反应的比较与联系？ （1）光反应阶段 ①光能吸收和转化 叶绿体中的4种色素的功能不完全相同。绝大多数的叶绿体色素的功能是吸收太阳光能，这类色素又称为聚光色素。大多数叶绿素a和全部的叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素，都属于这类色素。另外，少数特殊状态的叶绿素a不仅能吸收光能，还能接受其他色素传递来的光能，通过一系列复杂过程，将光能转换成电能，这类色素又称为反应中心色素。 能量在色素之间的传递效率很高，类胡萝卜素所吸收的光能传递给叶绿素a的效率可达90%，叶绿素b吸收的光能传递给叶绿素a的效率接近100%，这样聚光色素就像透镜把光束集中到焦点一样，把大量的光能吸收、聚集，并迅速传递给反应中心色素，然后转换成电能。 ②水的分解 叶绿体中的色素吸收太阳光能，一方面将水分解成氢［H］和氧［O2］氧直接以分子形式
从叶气孔逸出，而［H］则与NADP+（辅酶Ⅱ）结合，形成NADPH（还原型辅酶Ⅱ），进入叶绿体基质中，作为还原剂参与暗反应。另一方面在有关酶和反应中心色素的作用下，光能进一步转化成活跃的化学能，暂时储存在ATP和NADPH中，为暗反应提供能量。 H2O2H++2e+O2 NADP++2e+H+NADPH ADP+Pi+能量ATP （2）暗反应阶段 ①CO2的固定：
植物通过叶片的气孔从外界吸收来的CO2先与植物体内的一种五碳化合物（C5）结合形成
三碳化合物。 CO2+C52C3 ②三碳化合物的还原： 三碳化合物在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放出来的能量并被NADPH还
光酶酶
酶
