3.5.1 光合作用吸收二氧化碳释放氧气 教案

第一节 光合作用吸收二氧化碳释放氧气
一、教学目标
知识和技能：
1.光合作用的原料和产物。
2.说明光合作用的实质。
3.光合作用的原理在农业生产上有怎样的应用。
过程与方法：
1.通过演示实验，锻炼学生的观察能力和推理能力。
2.通过技能训练，培养学生分析数据的能力。
情感、态度、价值观：
1.阐明绿色植物在生物圈中还是氧的制造者，培养学生爱护绿色植物，热爱大自然，保护环境的美好感情。
2.通过光合作用的发现过程，学习科学家的探索精神。
二、教学重难点
重点：
光合作用的概念、实质、反应式、场所、意义及光合作用的原料、产物。
难点：
运用实验法独立设计并完成本章的探究活动。
三、教学方法
实验法、比较法、讲授法。
四、教学过程
【新课导入】
教师：生物的呼吸作用和燃料燃烧需要消耗大量的氧气，放出二氧化碳，可我们并没有感到缺氧。为什么？
进而引出本节学习内容——光合作用吸收二氧化碳释放氧气。
【新课讲授】
（一）光合作用的发现
教师：植物在生长的过程当中需要营养成分的吸收，那这些营养成分都来自于哪里呢？
学生：土壤、光、水、空气。
教师：我们能否用一个实验来证明一下植物的生长是需要从哪里吸收营养物质的呢？
（带领学生阅读教材P121页，自主学习，了解光合作用的发现历程）
教师：回首光合作用发现之旅，光合作用的发现经历了一个漫长曲折的历史发展过程。咱们就来一起穿越到2000年前，追随历代科学家的足迹，回首光合发现之旅吧。（谁站起来给大家读一读？）
学生：2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为“植物是由土壤汁构成的”，即植物生长所需的物质完全来自于土壤。
学生：1648年，荷兰科学家范·海尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了盆栽柳树称重实验。把一棵2.5千克的柳树苗种在木桶里，每天用雨水浇灌。5年后，柳树质量增加了80多千克，而土壤只减少了不到100克。海尔蒙特认为，柳树增加的质量主要来自雨水，而非土壤。
教师：这个实验中是否考虑的全面呢？
学生：不是，没有考虑到空气、无机盐和蒸腾作用散失的水。
教师：海尔蒙特实验虽有其局限性，但开启了光合作用的研究之旅。
总结：海尔蒙特认为水是合成植物体的原料，而不是土壤。
（展示叶片的立体结构图片，引导学生了解气孔的结构并初步认识气孔的作用）
教师：17世纪后期，由于显微镜的发明，人们发现植物叶片上有气孔，因而认为气孔是植物与外界交换气体的通道，后来科学家研究证实绿色植物通过光合作用制造有机物时，从外界吸收了二氧化碳，并释放氧气。
（二）光合作用利用二氧化碳作为原料
（组织学生阅读教材P122页图3-33 普利斯特利的实验，引导学生归纳普利斯特利实验的结论）
教师：1771年，英国科学家普利斯特利做了一个有名的实验。
实验1：在光照下，他把一支点燃的蜡烛放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了。
实验2：在光照下，他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死去了。
实验3：在同样条件下，他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物能够长时间地活着，蜡烛也没有熄灭。
实验4：在同样条件下，他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物和小白鼠都能够正常地活着。
（展示普利斯特利实验的实验装置，提出讨论问题，小组合作探讨，推测推测一下这个实验的结论）
问题探讨：
1.普利斯特利的实验由四个小实验构成，试着分析这样设计的意图？
2.是什么更新了蜡烛燃烧或小白鼠呼吸变得污浊的空气？
3.普利斯特利的实验能得出什么结论？
学生：自主学习，小组合作，讨论交流，回答问题，归纳实验结论。
提示：
1.对照。
2.绿色植物。
3.普利斯特利根据实验得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。
教师：受当时化学水平的限制，并不知道植物体吸收了什么、释放了什么气体。他这个实验忽略了那些事情呢？
学生：回答问题。
（1）光在植物更新空气中的作用。
（2）限于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体是什么。
教师：1779年，荷兰科学家英恩豪斯进一步证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用，而其他所有器官即使在白天也会使空气变坏。1782年，瑞士牧师谢尼伯实验证明：在阳光作用下，植物靠着二氧化碳营养，排出氧气。后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸排出的二氧化碳，消耗氧气，植物的光合作用消耗二氧化碳。除水外，二氧化碳也是绿色植物光合作用的原料。我们可不可以设计一个简单实验来证明二氧化碳是光合作用的原料呢？
【探究实验：二氧化碳是光合作用必须的原料吗？】
提出问题：二氧化碳是光合作用的原料吗？
做出假设：二氧化碳是光合作用的原料。
制定方案：
材料用具：两个玻璃皿、两个广口瓶、两个烧杯、两枝带叶子的枝条、氢氧化钠溶液、清水、
实验装置：我们可以学两株长相相似，生长情况相同的两个植株分别在两株植物旁边放置氢氧化钠或者是水溶液，然后用玻璃罩加植株与其旁边的溶液扣在一起，观察实验现象。
（组织学生观察实验装置，观察和分析实验现象，小组讨论交流，回答下列问题）
讨论：
1.从实验装置一和二中各取一片叶，分别用碘液处理，你认为哪个装置中叶片不变蓝？
2.光合作用和二氧化碳有无关系？
学生：小组讨论，回答问题。
提示：1.装置二中的淀粉不变蓝。2.二氧化碳是光合作用的原料。
结论：二氧化碳是光合作用的原料。
（三）光合作用还能产生氧气
提出问题：光合作用的产物是什么呢？光合作用产生什么气体？
学生：光合作用产生了氧气。
教师：下面的实验能够让你更真切的看到光合作用产生了氧气。
【科学探究：光合作用吸收二氧化碳释放氧气吗？】
（小组合作制订实验方案、全班交流完善实验方案）
实验原理：碳酸氢钠在20℃时，分解释放二氧化碳。
实验步骤：（利用动画视频演示操作步骤）
1.制备叶圆片；
2.真空排气；
3.配制溶液；
4.光照；
5.观察并记录。
结论：光合作用吸收二氧化碳释放了氧气。
教师：1864年，德国科学家萨克斯采用碘液检验淀粉的方法，确定绿叶在光下产生了淀粉。展示萨克斯实验的实验装置，组织学生自主学习，推测萨克斯实验的结论。
结论：绿叶在光下可以产生淀粉。
（展示光合作用示意图）
教师：1880年，德国科学家恩吉尔曼的水绵实验证实：叶绿体在光下可以产生氧气。到此，你可以用一个式子来表示光合作用的过程吗？请在作业本上构建出光合作用的反应式。请一名同学到黑板上来借用卡片构建光合作用的反应式。
学生：构建光合作用反应式。
教师提问：如果把绿叶比喻成工厂，光合作用的原料、产物、条件、场所分别是什么？
学生：回答问题。
原料：二氧化碳和水。
产物：有机物和氧气。
条件：需要光。
场所：叶绿体。
教师补充：可见，光合作用实质上是发生了两方面的转化（PPT展示）。物质的变化往往伴随着能量的变化，所以，在书写反应式时千万别漏了有机物里储存着能量。依据我们的分析，看着光合作用的反应式，你能描述一下光合作用实质上是一个什么样的过程吗？我们大家再来一起描述一遍光合作用的概念。（PPT展示）
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。
教师：回顾光合作用发现史，期待同学们感悟科学精神，领悟科学态度，以史为鉴，努力学习科学文化知识，为祖国的繁荣富强贡献力量！
（四）光合作用原理在农业生产上的应用
（展示光合作用在农业生产上应用的实例，引导学生归纳概括光合作用原理在农业生产上的应用）
教师：既然光合作用能够帮助植物生长并且产生植物生长所需要的有机物，所以我们就可以依据不同作物对光的叙述要求的不同。将他们种在一起，合理的利用土地的面积来增大种植效果。
学生归纳：
1.合理密植。
2.间种、套种和轮种。
3.光合作用参与生物圈中的碳—氧平衡。1公顷的树林的叶片的总面积约为50000—70000平方米，每天能能吸收150—500千克的二氧化碳，放出60—400千克的氧气。
教师提问：什么是碳—氧平衡呢？
总结：绿色植物在光合作用中制造氧，超过了自身呼吸作用对氧的需要，其余的氧都以气体的形式排到了大气中；绿色植物还通过光合作用，不断消耗大气中的二氧化碳，这就维持了生物圈中二氧化碳与氧气的相对平衡，简称碳—氧平衡。
【课堂练习】
1.进行光合作用时，植物不需要的外界条件是（ ）
A.二氧化碳 B.水 C.高温 D.光
答案：C
解析：光合作用的外界的条件是二氧化碳、水、光和适当的温度
2.植物光合作用的实质是（ ）
A.合成有机物，释放能量 B.合成有机物，贮存能量
C.分解有机物，贮存能量 D.分解有机物，释放能量
答案：B
解析：光合作用是利用二氧化碳和水制造有机物，储存能量
3.要保证城市居民每天都能得到新鲜氧气，可以采取的措施是（ ）
A.多盖高楼，居住在高层 B.扩大居住面积
C.美化环境 D.多植草坪多种树
答案：D
解析：绿色植物可以利用光合作用制造有机物和氧气。所以可以多种绿色植被。
【课堂小结】
光合作用的意义：
（1）满足植物自身生长、发育、繁殖的需要。
（2）氧气和食物的来源。
（3）维持生物圈的碳——氧平衡。
【作业布置】
完成配套作业。
五、板书设计
第一节 光合作用吸收二氧化碳释放氧气
（一）光合作用的发现
（二）光合作用利用二氧化碳作为原料
（三）光合作用还能产生氧气
1.光合作用的反应式
2.光合作用的原料
3.光合作用的产物
4.光合作用的条件
5.光合作用的场所
6.光合作用的概念
（四）光合作用原理在农业生产中的应用
合理密植、间种、套种、轮种
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