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《 能量流动和物质循环》教案
【教学目标】
1.知识与技能
（1）阐明生态系统中能量流动和物质循环的特点。
（2）掌握生态系统中的能量来源和去路。
2.过程与方法
通过小组合作探究，结合生活经验及观察，培养学生运用科学知识分析和解决实际问题等思维能力。
3.情感态度和价值观
通过学习生态系统中的能量流动和物质循环的特点，树立正确的资源利用观，提高资源利用率，培养生态环境的保护意识。21·世纪*教育网
【教学重点】
（1）生态系统的能量流动和物质循环的特点。
（2）生态系统中各种成分的能量关系。
【教学难点】
（1）生态系统的能量流动具有单向性和逐级递减的原因。
（2）生态系统的碳循环过程。
【教学方法】
自主学习、合作探究
【课前准备】
教师：多媒体课件
学生：学生课前预习
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、 创设情境，激趣导入
据《新疆日报》2012年6月23日报道：“农业部‘百万牧鸡牧鸭治蝗增收行动’在哈密启动”。新疆广大草原牧区推广应用牧鸡牧鸭方式治理蝗虫，蝗虫被鸡鸭啄食，成为鸡鸭良好的食物来源，鸡鸭的粪便又成为牧草的肥料，增加了草场的肥力，获得了经济效益和生态效益的双赢。www-2-1-cnjy-com
哈密启动的这种生物防治的措施既减少了环境污染，又获得了巨大的效率，具有很好的示范引领作用。在此过程中，鸡鸭以蝗虫为食物，通过生态系统中的食物链获得了能量。生物间的食物关系，不仅说明生物个体之间存在着斗争，也揭示了生态系统内部能量流动的基本规律。2-1-c-n-j-y
今天，我们就一起来学习探究生态系统的《能量流动和物质循环》。
二、 问题引导，探究质疑
（一）生态系统的能量流动
生物的生长发育和繁殖等各项生命活动所需要的能量都是贮存在有机物中的化学能。当某种生物摄取食物时，它就从中获得了能量，生态系统中的能量是通过食物链依次传递的。那么，在生态系统中，能量是怎样流动的呢？2·1·c·n·j·y
1.营养级
课件展示草→兔→狼食物链
（1）食物链上的每一个环节，叫做什么？
（2）图中“草→兔→狐”这条食物链中，第一营养级是______，第二营养级级是______，第三营养级是______。21cnjy.com
学生阅读课文，交流、反馈，明确：
（1）食物链上的每一个环节，叫做一个营养级。
（2）第一营养级是草，第二营养级是兔，第三营养级是狐。
2. 能量流动
（1）能量流动的过程
课件展示：生态系统能量流动示意图，观察思考：
① 指出每个营养级能量的来源和去向。
学生观察思考，讨论，反馈：
来源：植物——来自太阳能
动物——来自上一营养级
去向：
a. 自身通过呼吸作用分解一部分有机物，释放能量
b. 其他消费者利用（进入下一营养级）
c. 分解者利用
②能量的输入实际就是能量从无机环境到生物群落流动的过程。那么生态系统中能量的源头是什么？怎样输入生态系统的？能量流动的渠道是什么？www.21-cn-jy.com
学生观察、讨论，师生明确：
生态系统中能量的源头是太阳能。
强调：不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动，必须是输入到生态系统的第一营养级的能量才能开始在生态系统中流动。【来源：21·世纪·教育·网】
能量是生产者通过光合作用将光能转化为有机物中的化学能输入到生态系统的第一营养级。而生产者固定的太阳能总量就是流经这个生态系统的总能量。
能量流动的主渠道是：食物链和食物网。
③能量散失是能量从生物群落到无机环境流动的过程，参与能量散失的生物成分是哪些？应用的生理过程是什么？能量发生了怎样的变化？21*cnjy*com
生产者、消费者、分解者的呼吸作用；将有机物的化学能转化为热能散失。
④总结能量流动的过程
输入能量源头：太阳能
起点：生产者固定太阳能开始
输入总量：生产者固定的太阳能总量
传递途径(渠道）：食物链和食物网
传递形式（物质）：有机物中的化学能
能量散失：通过呼吸作用以热能形式散失
⑤ 能量流动的概念
课件展示：生态系统中能量输入、传递和散失的过程
小结：
生态系统中能量输入、传递和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
（2）能量流动的特点
（过渡）我们在能量流动示意图中，认识了能量流动的过程，仔细观察我们还会发现箭头全是单方向的。
①思考：生态系统中的能量能否逆向流动或者循环流动？
学生讨论、师生明确：
不能，因为生物之间的吃与被吃的关系是不能逆转的，因此能量传递的方向也是不可逆的。
小结：生态系统中的能量流动是单向流动的。
②设疑：在能量流动示意图中，我们还发现箭头由粗到细，方框从大到小，这说明了能量流动还有什么特点？
课件展示：生态系统中各营养级能量比较示意图，思考：
a.随着食物链的延伸，能量在各营养级上的含量有何特点？
b.图中各营养级能量传递的效率是多少？
c.为什么上一营养级的能量不能100%传给下一营养级？
学生讨论、思考、师生明确：
a.能量逐级递减。
b.10%
c.各营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量；各营养级总有一部分生物的能量未被下一个营养级的生物所利用；各营养级的尸体、粪便等被分解者利用。
结论：能量流动的另一个特点是：逐级递减（能量传递效率为10%~20%）。
③一般情况下，为什么营养级越高，生物的数量就越少？
学生讨论、反馈，师生明确：
由于能量在沿着食物链流动的过程中是逐级递减的，所以在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量也就越多，因此大多数的食物链只有3~4个营养级。
（3）学以致用
掌握了能量流动的特点，如果要经营一个农场， 请问应采用什么样的经营模式才能使能量持续高效地流向对人类最有益的部分？请同学们说出你的设计理念。
课件展示生态农业——桑基鱼塘
研究能量流动的实践意义：提高能量利用率，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
（二）生态系统的物质循环
1.物质循环的概念
学生阅读课文，反馈、明确：
在生态系统中，组成生物体的化学元素从无机环境开始，经生产者、消费者和分解者，又回到无机环境，就完成了一个循环过程，我们称之为生态系统的物质循环。
2. 碳循环
（过渡）生态系统中的能量流动伴随着物质循环，碳循环是一种非常重要的物质循环。组成生物体的化学元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，Fe、Mn等，其中C（碳）是最基本的化学元素。我们就以碳为例来认识物质循环。21教育网
（1）碳循环的特点
学生阅读P66资料和图6.2-10，思考，师生进行小结：
① 碳循环的形式：二氧化碳
② 碳在自然界中的存在形式：二氧化碳和碳酸盐等
③ 碳在生物体内的存在形式：含碳有机物
④ 碳进入生物体的途径：绿色植物的光合作用
⑤ 碳在生物体之间传递途径：食物链、食物网
⑥ 碳进入大气的途径：生物的呼吸作用；分解者的呼吸作用；化石燃料的燃烧
（2）知识拓展
碳循环与温室效应
① 温室效应
二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间散失，从而使地球表面温度升高的现象。21·cn·jy·com
② 温室效应的危害
极地冰川加速融化，沿海城市被淹没，农田减少，粮食减产等
③ 缓解温室效应的措施
保护植被，植树造林；减少化石燃料的燃烧；开发新能源
（3）描述碳循环的过程
二氧化碳中含有碳元素，有机物中也含有碳元素，无机环境中的二氧化碳通过生产者的光合作用转化成为有机物，消费者捕食生产者，从生产者体内获取有机物，生产者、消费者、分解者呼吸作用放出二氧化碳，化石燃料的燃烧也放出二氧化碳。这就构成了碳循环。
3.其他物质循环
欣赏：氮循环、水循环
4.物质循环的特点
（1）南极地区从未施用过DDT，但我国南极考察队却从企鹅体内测到一定浓度的DDT。
（2）地球上维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多物质，亿万年来却没有被生命活动所耗尽。【来源：21cnj*y.co*m】
这两种现象说明了什么问题？
说明物质循环具有全球性；物质循环是周而复始的。
5.总结能量流动和物质循环的区别和联系
三、总结收获，反思提升
本节课你还有什么疑问吗？把你学的知识梳理总结，看看你学到了什么？
四、挑战自我
1．肉食动物不可能是一条食物链中的第几营养级（ B ）
A．第五 B．第二 21世纪教育网版权所有
C．第三 D．第四
2．在生态系统中，有关食物链与能量流动的叙述，不正确的是（ C ）
A．能量沿食物链的流动是单向的
B．食物链越长，最高营 养级上的生物获得的能量越少
C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
D．生物种类越多，生态系统中的食物链越多
3．生态系统中，第一营养级的能量为10000千焦，第二营养级的能量为1000千焦，第四营养级的能量为10千焦，那么第三营养级的能量应为（ B ）【出处：21教育名师】
A．2000千焦 B．100千焦
C．500千焦 D．50千焦
4．在生物圈中，物质和能量流动的区别是（ C ）
A．物质流动和能量流动都是循环的
B．物质的流动是不循环的， 能量的流动也是不循环的
C．物质的流动是循环的，能量的流动是单向的不循环的
D．物质的流动是单向的不循环的，能量的流动是循环的
5．在生态系统碳循环中，既能使CO 进入生物群落，又能将其释放到大气中的生物是（ A ）
A．绿色植物 B．肉食动物
C．植食动物 D．分解者
6．对水稻→鼠→蛇→鹰这条食物链的描述，错误的是（ D ）
A.水稻是生产者 B.鼠是初级消费者
C.蛇是次级消费者 D.鹰属于第三营养级
【板书设计】
能量流动 ①单向流动
②逐级递减 （能量传递效率10%～20%）
周而复始
物质循环 无机环境 生物群落
【教学反思】
因本节课内容比较抽象，学生理解难度较大，所以在教学中充分利用示意图的直观手段，以及设计学生感兴趣有思考深度的问题，引导学生观察、分析、交流，积极参与教学活动，这样不仅活跃了课堂气氛，还能够解决本节课的重难点，课堂达标度较高。
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济南版八年级下册第六单元第一章第三节
能量流动和物质循环
激 趣 导 入
情境导入
哈密率先启动“百万牧鸡牧鸭治蝗增收行动”
据《新疆日报》2012年6月23日报道：“农业部‘百万牧鸡牧鸭治蝗增收行动’在哈密启动”。新疆广大草原牧区推广应用牧鸡牧鸭方式治理蝗虫，蝗虫被鸡鸭啄食，成为鸡鸭良好的食物来源，鸡鸭的粪便又成为牧草的肥料，增加了草场的肥力，获得了经济效益和生态效益的双赢。
鸡鸭以蝗虫为食物，通过生态系统中的食物链获得了能量。生物间的食物关系，不仅说明生物个体之间存在着斗争，也揭示了生态系统内部能量流动的基本规律。
今天，我们就一起来学习探究生态系统的《能量流动和物质循环》。
生态系统中的能量是通过食物链依次传递的。食物链上的每一个环节，叫做一个营养级。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
激 趣 导 入
探究质疑
一、生态系统的能量流动
1. 营养级
2. 能量流动
生态系统能量流动示意图
① 指出每个营养级能量的来源和去向。
来源：
植物——来自太阳能
动物——来自上一营养级
去向：
a. 自身通过呼吸作用分解一部分有机物，释放能量
b. 其他消费者利用（进入下一营养级）
c. 分解者利用
观察思考
来自太阳的能量
植物通过光合作用把光能转变为化学能
分解者利用
其他消费者利用
呼吸
兔体内的化学能
鹰体内的化学能
呼吸
呼吸
其他消费者、
分解者利用
其他消费者、
分解者利用
生产者
初级
消费者
次级
消费者
三级
消费者
…
呼 吸 作 用
（热能）
分 解 者
② 能量的输入实际就是能量从无机环境到生物群落流动的过程。那么生态系统中能量的源头是什么？怎样输入生态系统的？能量流动的渠道是什么？
生态系统中能量的源头：太阳能。
能量的输入：生产者通过光合作用将光能转化为有机物中的化学能输入到生态系统的第一营养级。而生产者固定的太阳能总量就是流经这个生态系统的总能量。
能量流动的主渠道：食物链和食物网。
小 结
③ 能量散失是能量从生物群落到无机环境流动的过程，参与能量散失的生物成分是哪些？应用的生理过程是什么？能量发生了怎样的变化？
生产者、消费者、分解者的呼吸作用；
将有机物的化学能转化为热能散失。
输入能量源头： 太阳能
起 点： 生产者固定太阳能开始
输入 总量： 生产者固定的太阳能总量
传递途径（渠道）：食物链和食物网
传递形式（物质）：有机物中的化学能
能量 散失： 通过呼吸作用以热能形式散失
总 结
④ 能量流动的过程
无机环境
生物群落
生态系统
热量
热量
热量
散失
输入
生产者
光能
消费者
分解者
传递
⑤ 能量流动的概念
生态系统中能量输入 、传递 和散失的过程
（2）能量流动的特点
① 生态系统中的能量能否逆向流动或者循环流动？
思 考
不能，因为生物之间的吃与被吃的关系是不能逆转的，因此能量传递的方向也是不可逆的。
生态系统中的能量流动是单向流动的。
小 结
②在能量流动示意图中，我们还发现箭头由粗到细，方框从大到小，这说明了能量流动还有什么特点？
生态系统中各营养级能量比较示意图
第四
营养级
第三
营养级
第二
营养级
第一
营养级
10千焦
100千焦
1000千焦
10000千焦
随着食物链的延伸，能量在各营养级上的含量有何特点？
能量逐级递减
b.图中各营养级能量传递的效率是多少？
10%
设 疑
c.为什么上一营养级的能量不能100%传给下一营养级？
各营养级的生物会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量；各营养级总有一部分生物的能量未被下一个营养级的生物所利用；各营养级的尸体、粪便等被分解者利用。
能量流动的另一个特点是：逐级递减。
（能量传递效率为10%~20%）
小 结
③ 一般情况下，为什么营养级越高，生物的数量就越少？
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
能量金字塔
由于能量在沿着食物链流动的过程中是逐级递减的，所以在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量也就越多，因此大多数的食物链只有3~4个营养级。
激 趣 导 入
学以致用
掌握了能量流动的特点，如果要经营一个农场， 请问应采用什么样的经营模式才能使能量持续高效地流向对人类最有益的部分？请同学们说出你的设计理念。
桑叶
桑树
桑叶
养蚕
蚕
田埂种桑
塘泥
塘泥肥桑
蚕沙
蚕沙喂鱼
池塘养鱼
桑基鱼塘
研究能量流动的实践意义：
提高能量利用率，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
现代生态农业
激 趣 导 入
探究质疑
二、生态系统的物质循环
1. 物质循环的概念
在生态系统中，组成生物体的化学元素从无机环境开始，经生产者、消费者和分解者，又回到无机环境，就完成了一个循环过程。
空气中的二氧化碳
食物
生态系统中的能量流动伴随着物质循环，碳循环是一种非常重要的物质循环。组成生物体的化学元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，Fe、Mn等，其中C（碳）是最基本的化学元素。
（1）碳循环的特点
2. 碳循环
大气中的二氧化碳
燃烧
化石燃料中的碳
如煤、石油、天然气
消费者体内的碳
初级消费者
次级消费者
三级消费者
摄食
摄食
摄食
生产者的碳
呼吸作用
光合作用
分解者的
呼吸作用
遗体
生态系统的碳循环示意图
（1）碳循环的形式：
（2）碳在自然界中的存在形式：
（3）碳在生物体内的存在形式：
（4）碳进入生物体的途径：
（5）碳在生物体之间传递途径：
（6）碳进入大气的途径：
二氧化碳
含碳有机物
绿色植物的光合作用
食物链、食物网
①生物的呼吸作用
②分解者的呼吸作用
③化石燃料的燃烧
碳循环的特点：
二氧化碳和碳酸盐等
小 结
激 趣 导 入
知识拓展
① 温室效应
二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间散失，从而使地球表面温度升高的现象。
碳循环与温室效应
② 温室效应的危害
极地冰川加速融化
冰川融化，沿海城市被淹没
农田减少，粮食减产
③ 缓解温室效应的措施
保护植被，植树造林
减少化石燃料的燃烧
开发新能源
大气中的CO 2
消费者
生产者
分解者
（3）描述碳循环的过程
二氧化碳中含有碳元素，有机物中也含有碳元素，无机环境中的二氧化碳通过生产者的光合作用转化成为有机物， 消费者捕食生产者，从生产者体内获取有机物，生产者、消费者、分解者呼吸作用放出二氧化碳，化石燃料的燃烧也放出二氧化碳。这就构成了碳循环。
植物中的氮化合物
动物中的氮化合物
大气中的氮
动植物遗体
泥土中的氮
硝酸盐
亚硝酸盐
氨
3.其他物质循环
氮 循 环
降 水
大气中
的水蒸气
凝 结
蒸腾作用
蒸发
蒸发
降水渗透
土壤水
吸水
地下水
河 川
湖沼
海洋
渗出
渗出
水 循 环
（1）南极地区从未施用过DDT，但我国南极考察队却从企鹅体内测到一定浓度的DDT。
（2）地球上维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多物质，亿万年来却没有被生命活动所耗尽。
4. 物质循环的特点
这两种现象说明了什么问题？
说明物质循环具有全球性；物质循环是周而复始的。
能量流动
物质循环
特点
主要以有机物形式
单向流动、逐级递减
生态系统的各营养级
组成生物体的化学元素在生物
与无机环境之间反复循环
周而复始
生物圈
能量流动和物质循环同时进行，密切相关，不可分割，
将生态系统的各个成分联系成一个统一的整体。
5. 总结能量流动和物质循环的区别和联系
联系
一、生态系统的能量流动
1.单方向的，不可逆的
从生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→……
2.能量流动是逐级递减的
传递效率一般只有10%～20%
二、生态系统的物质循环
二氧化碳等物质在生态系统中反复循环
激 趣 导 入
课堂总结
看看你学到了什么？
1．肉食动物不可能是一条食物链中的第几营养级（ ）
A．第五 B．第二
C．第三 D．第四
2．在生态系统中，有关食物链与能量流动的叙述，不正确的
是（ ）
A．能量沿食物链的流动是单向的
B．食物链越长，最高营养级上的生物获得的能量越少
C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
D．生物种类越多，生态系统中的食物链越多
激 趣 导 入
挑战自我
C
B
3．生态系统中，第一营养级的能量为10000千焦，第二营养级的能量为1000千焦，第四营养级的能量为10千焦，那么第三营养级的能量应为（ ）
A．200 0千焦 B．100千焦
C．500千焦 D．50千焦
4．在生物圈中，物质和能量流动的区别是（ ）
A．物质流动和能量流动都是循环的
B．物质的流动是不循环的， 能量的流动也是不循环的
C．物质的流动是循环的，能量的流动是单向的不循环的
D．物质的流动是单向的不循环的，能量的流动是循环的
B
C
5．在生态系统的碳循环中，既能使CO 进入生物群落，又能将其释放到大气中的生物是（ ）
A．绿色植物 B．肉食动物
C．植食动物 D．分解者
6．对水稻→鼠→蛇→鹰这条食物链的描述，错误的是（ ）
A.水稻是生产者 B.鼠是初级消费者
C.蛇是次级消费者 D.鹰属于第三营养级
A
D
