第五章 绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡
第一节 光合作用吸收二氧化碳释放氧气
一、教学目标
1.知识与技能
(1)阐明光合作用的概念。
(2)归纳总结出光合作用过程的表达式。
(3)说明二氧化碳是光合作用必需的原料。
2.过程与方法
(1)通过对普利斯特利实验的解读和进行演示实验,提高学生的观察能力和分析问题的能力。
(2)运用实验法独立设计并完成“二氧化碳是光合作用必需的原料吗?”的探究活动。
3.情感、态度与价值观
(1)在独立完成探究活动的设计和实施实验的过程中,培养学生的创新意识。
(2)认同绿色植物的光合作用对生物圈有重要意义,增强爱护绿色植物的意识。
二、教学重难点
1.教学重点:光合作用的概念和过程表达式;举例说明光合作用原理在农业生产上的应用;运用实验法独立设计并完成“二氧化碳是光合作用必需的原料吗?”的探究活动。
2.教学难点:光合作用的概念和过程表达式;运用实验法独立设计并完成“二氧化碳是光合作用必需的原料吗?”的探究活动。
三、教学准备
多媒体教学课件,普利斯特利的实验的过程图,动物呼吸和燃料燃烧的图片,玻璃罩、装有质量分数为25%的氢氧化钠溶液的玻璃槽、装有清水的玻璃槽、广口瓶、装有清水和天竺葵(提前放在黑暗处一昼夜)的小烧杯、一组对照实验装置(光照几小时后)等材料用具,设计实验装置的提示图例,“检验光合作用需要二氧化碳”的实验视频,金鱼藻、玻璃杯、试管、漏斗、水、卫生香等材料用具,氧气消耗的统计数据。
四、教学过程
(一)导入新课
展示动物和物质燃烧的图片。空气中氧气所占的比例仅为21%左右,而各种生物的呼吸和燃料的燃烧时时刻刻都在消耗着大气中的氧气,同时排出大量的二氧化碳,那么大气中的氧气会不会越来越少,二氧化碳会不会越来越多呢?
(二)互动授课
1.指导学生阅读教材第121页的“想一想,议一议”。组织学生小组讨论自行解决问题。
(1)分析实验前后柳树苗和土壤的重量发生了怎样的变化?海尔蒙特是怎样解释这种现象的?
学生:实验后,柳树苗的质量增加了80多千克,而土壤只减少了不到100克。海尔蒙特认为这是因为柳树除吸收了土壤中少量无机盐外,还吸收了大量的水,水是合成柳树体内有机物的原料。
(2)海尔蒙特所做的实验与植物的光合作用有什么联系呢?
学生:光和水是光合作用必需的条件。
(3)想一想,水是对实验产生作用的唯一因素吗?海尔蒙特是否忽略了什么?
学生:不是。海尔蒙特忽略了空气的作用。
2.展示普利斯特利的实验的过程图。组织学生小组讨论自行解决问题。
(1)我们看到,普利斯特利的实验其实是由四个小的实验构成的,试着分析这样设计的意图是什么?
学生:控制变量唯一,确保每个实验的结果都是由氧气引起的。
(2)思考在实验中,密闭装置中蜡烛熄灭和小鼠死亡的原因是什么?为什么放入植物后,蜡烛可以继续燃烧,小鼠可以存活呢?
学生:缺少氧气。因为绿色植物在阳光下释放出的氧气可供蜡烛燃烧和小鼠呼吸。
(3)如果你是普利斯特利的话,根据实验现象可以得出什么结论?
学生: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。
教师根据学生的回答简单讲述:由于受到科技水平的限制,当时的人们并不清楚气体的成分。直到多年后,经过科学家们的不断努力,才证实了使空气变污浊的气体是二氧化碳,它是植物进行光合作用必需的原料。我们一起通过探究实验来验证吧!
3.指导学生阅读教材第122~123页的“探究”,特别注意要认真阅读提示部分的内容。引导学生针对探究内容提出问题,并作出假设。
学生:提出问题——二氧化碳是光合作用必需的原料吗?作出假设——二氧化碳是光合作用必需的原料。
4.指导学生对实验装置进行设计。
(1)教师可对提供的实验材料、用具进行简单的介绍,强调注意事项。
(2)展示设计实验装置的提示图例,组织学生进行实验装置的设计。教师进行适当的指导。
教师要强调:实验过程中要保证对照实验中只有二氧化碳一个变量。
5.指导学生制订具体的实验操作步骤,完成探究方案的整体设计。
(1)教师可对提供的实验材料、用具(提前放在黑暗处一昼夜的天竺葵等)进行简单的介绍,强调注意事项。
(2)播放“检验光合作用需要二氧化碳”的实验视频,引导学生制订实验操作步骤。
6.指导学生实施计划,进行“二氧化碳是光合作用必需的原料吗?”的探究实验。
在学生进行实验的过程中,教师要适时强调实验中应该注意的问题。巡视学生的实验情况,指导学生通过实验进行探究。
7.在实验完毕后,组织学生小组讨论自行解决问题。
(1)这一探究中的变量是什么?
学生:二氧化碳。
(2)为保证实验中只有一个变量,可以怎么做?
学生:在装置甲内放入氢氧化钠溶液,吸收二氧化碳;在装置乙内放入等量的清水,作为对照。为了防止空气的流动,可以用密闭的玻璃罩把两株相同的天竺葵罩起来。
(3)怎样证明对照实验中的植物是否进行了光合作用?
学生:植物进行光合作用能产生淀粉等有机物。分别摘取装置甲、乙中的叶片,在酒精中隔水加热,脱去叶绿素,漂洗叶片后,滴加碘液检测叶片中是否有淀粉产生。如果有淀粉产生,则证明植物进行了光合作用,否则就说明植物没有进行光合作用。
(4)根据实验结果,得出实验结论。
学生:二氧化碳是光合作用必需的原料。
教师补充说明:绿色植物进行光合作用的原料除了二氧化碳,还有水。
8.过渡:既然生物的呼吸和物质的燃烧都会消耗大量的氧气,为什么我们没有感觉到缺氧呢?
讲课前一天,教师组织学生按照教材第123页的“演示实验”的图示组装实验装置,收集光合作用产生的气体。
教师先引导学生观察装置内的金鱼藻是否产生了气泡,这些气泡的移动方向是怎样的。然后引导学生说出:若想验证这些气体是不是氧气,应该如何做。最后,教师用拇指按住试管口(试管中的水已被气体排出1/2左右),取出试管,并迅速将快要熄灭的卫生香伸进试管口内,与此同时,提醒学生注意观察卫生香的燃烧情况。
演示实验完成后,先请学生描述一下实验现象和实验结果。
教师可做进一步的说明:氧气有助燃的特性,这个实验如果在黑暗中进行,则看不到这一现象,说明金鱼藻在光下能产生氧气。可见,光合作用还能产生氧气。
师生共同归纳出光合作用的概念:光合作用实质上是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转换成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程。光合作用过程的表达式:二氧化碳+水 有机物+氧气
9.引导学生分析教材第125页“技能训练”表中的数据。组织学生小组讨论自行解决问题。
(1)金鱼藻和光源的距离远近与其产生的气泡数目之间有什么关系?从中可以得出什么结论?
学生:从表中的数据可以看出,植物离光源越近,产生的气泡越多,反之则相反。因为气泡是植物进行光合作用产生的,气泡越多,说明光合作用越强。可以得出结论:光照越强,光合作用也就越强。
(2)如果将这个试管放在黑暗中,你能预测出实验结果吗?
学生:如果将这个试管放在黑暗中,试管中将没有气泡冒出。因为金鱼藻在黑暗中无法进行光合作用。
教师根据学生的回答讲解:在农业生产上,要保证作物有效地进行光合作用的各种条件,尤其是光。例如,要想让作物茁壮成长,就必须让作物的叶片充分地接受光照。如果种植过稀,会因作物没有充分利用单位面积上的光照而造成浪费;如果种植过密,植株叶片互相遮挡,会影响植物的光合作用。因此,种植农作物时,既不能过稀,也不能过密,应该合理密植。
教师还可以适当补充一些农业上采取各种措施来充分利用光照、提高产量的实例。
10.展示氧气消耗的统计数据,与植被遭到破坏的情况形成强烈反差。提示学生:绿色植物的光合作用是地球上一切生物生存、繁殖、发展的根本保障。
五、板书设计
六、布置作业与教学反思