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新华师版科学九年下 课时教学设计
课题 自然界的碳循环和氧循环 章 三 学科 科学 年级 九
学习目标 1.理解自然界中碳循环、氧循环的主要过程。2.能举例说明人类活动对碳循环和氧循环的影响。
重点 自然界中碳循环、氧循环的主要过程
难点 人类活动对碳循环和氧循环的影响
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 下图中质量达几吨的大树是从一粒仅有几克的种子长成的。那么，大树是由什么物质转化而来的呢？【大树在成长过程中吸收了周围环境中的物质，制成了自己的“食物”—葡萄糖，同时放出氧气。这个过程就是我们之前讲过的光合作用。】我们已经知道光合作用的能量源泉是太阳，那么光合作用中的二氧化碳和水是如何获得的呢？它正是通过自然界中碳和氧的循环而获得的。 利用原有知识分析解答 引入新课
讲授新课 碳和氧是生物体中最基本的元素。氧又是地壳里含量最多、分布最广的元素。碳循环和氧循环与我们的生活密切相关。一、碳循环我们观察钟罩内的两个实验现象。【A钟罩内蜡烛熄灭得快，B钟罩内蜡烛熄灭得慢。】可见，氧为蜡烛燃烧所消耗，并产生二氧化碳，二氧化碳又为植物光合作用所利用，并放出氧气，这里涉及到的反应是光合作用。6CO2+6H2OC6H12O6+6O2碳的存在碳是地球上拥有化合物数量最多的元素。碳分布于大气、海洋、地壳岩石和生物体中，并循环不止。碳是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素，也是构成煤、石油、天然气的主要元素。自然界中的碳可以是单质或化合物的形式存在，在大气中二氧化碳占空气总体积的0.03%，碳在自然界中的循环是通过二氧化碳来完成的。观察图解，我们寻找含碳物质之间转化原例子，你能到哪些？【略】视频：碳循环到此，我们归纳一下，什么是碳循环。【大气中的二氧化碳通过植物光合作用被消耗，又随动植物的呼吸作用、有机物的燃烧以及腐烂分解等过程，源源不断地重新释放出来，结果使大气中的二氧化碳的数量与重新释放出的数量大至相等。】碳循环与生命活动紧密相联。亿万年来，在地球的生物圈和大气圈中，碳通过生物的物质与能量的交换，往复循环、生生不息观察书中的图解：碳循环可以看到，碳循环它主要可分为三种形式：第一种形式是绿色植物经光合作用将大气中的二氧化碳和水化合成碳水化合物（糖类）；在植物呼吸过程中，吸入氧气呼出二氧化碳，使二氧化碳返回大气中被植物再度利用。第二种形式是植物被动物或人采食后，碳水化合物（糖类）经食物链传递，被人或动物吸收，又成为人、动物和细菌等其他生物体的一部分，在体内氧化生成二氧化碳，并通过动物或人的呼吸释放回到大气中又可被植物利用。第三种形式是煤、石油、天然气等燃烧时，生成二氧化碳，它返回大气中后重新进入生态系统的碳循环。我们用简图的形式可以表示为：碳平衡的破坏自然界自发进行的碳循环，在很长的时期内始终处于一种平衡的状态，使地球的环境基本保持不变。然而人类的行为却在很短的时间内打破了这种平衡。尤其是近二百年来，人类对煤、石油和天然气等含碳能源的大量开采利用，致使更多的二氧化碳被排入大气。大气中二氧化碳浓度的增长，使全球气候发生变化，从而给人类社会带来了深远的影响。分析：1.现代工业迅速发展，人类大量燃烧煤和石油等燃料，这对碳循环会带来怎样的影响？【增加了大气中二氧化碳的量，从而破坏了碳在自然界的平衡，致使大气温室效应增强，从而导致全球气候变暖并引起一系列的后果。】2.温室效应对地球所带来什么负后果？【1.“温室效应”加剧导致地球表面温度上升，因而地球两极冰山和冰川开始融化，会使海平面上升，最终可能会使沿海城市和农田被淹没。2.导致全球气候变暖,从而造成生态平衡铁破坏。3.一些流行病发生和传播。】3.温室效应有什么利？【适度的温室效应能保证地球上的气温恒定，适于动植物生存。】我们可以采取哪些措施来防治“温室效应”的加剧？【①减少煤、石油、天然气等燃料的使用，提高能源利用率。②积极开发新能源(如太阳能、生物能、氢能、地热能等)以减少二氧化碳的排放。③保护森林、保护植被、禁止乱砍滥伐，植树造林，利用森林蓄养水源，调节气温。】许多科学家曾认为几乎所有工业产生的二氧化碳会被海洋吸收，但实际上海洋对二氧化碳的吸收率比人们认为的要低得多。因此，煤、石油和天然气等燃烧释放的大量二氧化碳，将在大气中滞留相当长的时间，这会对世界气候产生深远的影响。斯克里普斯海洋学研究所的在夏威夷的莫纳罗亚山顶设置了高精度的气体分析器对二氧化碳进行了连续测量。分析图：地球表面温度变化和二氧化碳在大气中的含量经过20年的观测，结果表明二氧化碳浓度有一个年周期，这一周期反映了绿色植物的季节变化。在生长季节，由于光合作用，大气中的二氧化碳有减少的趋向；在非生长季节，由于植物组织的氧化作用，二氧化碳又返回到大气中，大气中的二氧化碳有增大的趋向。另外，在消除季节变化因素之后，记录到的资料还表明，大气中的二氧化碳在被观测的20年中在当地有一个呈指数形式的增加趋势。活动：查阅有关资料，并进行讨论查找大气中二氧化碳的平衡与不平衡的原因，讨论如何来保持大气中二氧化碳的平衡？ 【自然原因：自然界的碳循环人为原因：大量使用煤、石油等燃料；大量砍伐森林措施：提倡植树造林，使用氢能、水能、太阳能等不产生二氧化碳的燃料等。】过渡：一个人平均每天消耗氧气0.8kg，地球上的人有70多亿，每天要消耗大量氧气，那么为什么我们没有感到缺氧呢？【植物通过光合作用吸收二氧化碳和水，制成糖类等有机物供人类和动物需要，并向大气释放氧气。】在自然界中，消耗氧气的途径主要有哪些？产生氧气的途径主要是什么？【动物呼吸新鲜空气，植物也要吸进O2，呼出CO2等】生物活动引起的氧循环是自然界中氧循环的一个重要方面。氧循环是什么？【自然界中氧气的含量会随着生物的呼吸和物质的燃烧等而减少，但又会随植物的光合作用而增加，周而复始地进行循环。】氧在大气圈和生物圈中主要是以水、二氧化碳和氧气的形式存在。在自然条件下，水中的氧很难分解成氧气，而二氧化碳中的氧则可以通过植物的光合作用而转化成氧气释放出来。因此，在生态系统中，氧循环与碳循环有着密切的联系。在大气中，氧气含量占21％（体积）。金属的锈蚀、食物的腐败、动植物尸体的分解等也需要O2大气中的氧可以渗透到生态系统的各个角落：动物的呼吸作用、植物非光合器官的呼吸作用和光合器官在夜间的呼吸作用，以及地表物质腐败氧化等过程不断消耗着大气中的氧。与此同时，绿色植物的光合作用大量吸收着大气中的二氧化碳并将释放出的氧气排入大气。如此生生不息，构成了生态系统的氧循环，并保持了大气中氧含量的恒定，维持了整个生态系统的平衡。设计图表模型来表示自然界氧循环过程。【略】自然界的氧循环：请说说制作生态球的原理。【因为只有在阳光照到的位置，球内的水草才能进行光合作用。球内的小鱼和水草能长期共同生存的原因是水草靠光合作用制造有机物，并释放出氧气，这些刚好能为小鱼提供食物和氧气，而小鱼产生的二氧化碳恰好是水草光合作用的原料，小鱼消化的排泄物又能为水草提供肥料，所以它们能长期共同生存。】分析：1.森林的大量砍伐，会对碳循环和氧循环产生什么影响？【森林和地球上其他绿色植物一起是自然界碳、氧循环的基础。森林的破坏，森林面积的减少,必然会使自然界的氧、碳平衡遭到破坏。】2.为什么动物和植物同处在一个空间里，动物和植物的生命活动均能维持较长的时间？【动物呼出的二氧化碳供给植物光合作用需要，植物光合作用产生的氧气供给动物呼吸，这样在一定时空内建立起了一种平衡，使动物和植物的生命活动能在较长一段时间内维持下去。】 分析实验了解碳的存在概括定义分析图示，了解碳循环的途径汇总概括了解人类活动对碳循环的影响分析理解知道碳不平衡所造成的影响及处理措施归纳氧循环的定义了解氧循环的存在设计学以致用 补充演示复习光合作用概述碳循环概括碳循环的途径人类对碳循环的影响探讨温室效应对环境的影响过渡到氧循环氧循环维持着碳—氧平衡拓展知识运用
课堂练习 1.关于温室效应，有下列说法：①温室效应有利也有弊； ②温室效应的加剧是大气层中臭氧层受到破坏引起的； ③温室效应的加剧主要是由于大气中的二氧化碳含量升高引起的； ④发展太阳能、水能以代替煤、石油等燃料，可以防止温室效应的加剧； ⑤适度的温室效应能保证地球上的气温衡定，适于动植物生存； ⑥森林被称为地球之肺，所以大力提倡植树造林，可以消除温室效应。其中正确的是（ B ）A.①②③④⑤⑥ B.①③④⑤C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑤2.根据氧循环的原理，在屋内可以用什么方法来使空气保持清新？【窗通风，白天放置绿色植物，晚上拿出室外】3.在塑料大棚里可以用什么方法使农作物增产 【人工补充二氧化碳，肥水管理，增强光照，夜间适当降温等。】 习题训练 知识应用与理解
课堂小结 碳循环：三种形式：第一种形式是绿色植物经光合作用将大气中的二氧化碳和水化合成碳水化合物（糖类）；在植物呼吸过程中，吸入氧气呼出二氧化碳，使二氧化碳返回大气中被植物再度利用。第二种形式是植物被动物或人采食后，碳水化合物（糖类）经食物链传递，被人或动物吸收，又成为人、动物和细菌等其他生物体的一部分，在体内氧化生成二氧化碳，并通过动物或人的呼吸释放回到大气中又可被植物利用。第三种形式是煤、石油、天然气等燃烧时，生成二氧化碳，它返回大气中后重新进入生态系统的碳循环。氧循环：动物的呼吸作用、植物非光合器官的呼吸作用和光合器官在夜间的呼吸作用，以及地表物质腐败氧化等过程不断消耗着大气中的氧。与此同时，绿色植物的光合作用大量吸收着大气中的二氧化碳并将释放出的氧气排入大气。 知识小结 总结概括
板书
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2.自然界的碳循环和氧循环
科学新华师版 九年级下
导入新知
质量达几吨的大树是从一粒仅有几克的种子长成的。那么，大树是由什么物质转化而来的呢？
大树在成长过程中吸收了周围环境中的物质，制成了自己的“食物”—葡萄糖，同时放出氧气
新知讲解
碳、氧是生物体中最基本的元素
A钟罩内蜡烛熄灭得快，
B钟罩内蜡烛熄灭得慢。
O2
CO2
植物光
合作用
蜡烛
燃烧
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
光照
A
B
氧又是地壳里含量最多、分布最广的元素。
新知讲解
碳循环
碳是地球上拥有化合物数量最多的元素。
碳分布于大气、海洋、地壳岩石和生物体中，并循环不止。
碳是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素，也是构成煤、石油、天然气的主要元素。
自然界中的碳可以是单质或化合物的形式存在，在大气中二氧化碳占空气总体积的0.03%，碳在自然界中的循环是通过二氧化碳来完成的。
碳的存在
新知讲解
活动：寻找含碳物质之间转化的例子
死亡的生物
腐败生物
水生植物
煤
石油和天然气
呼吸作用
呼吸
呼吸作用
光合作用
光合作用
CO2
CO2
CO2
新知讲解
碳循环
新知讲解
碳循环与生命活动紧密相联。
碳通过生物的物质与能量的交换，往复循环、生生不息
碳循环
大气中的二氧化碳通过植物光合作用被消耗，又随动植物的呼吸作用、有机物的燃烧以及腐烂分解等过程，源源不断地重新释放出来，结果使大气中的二氧化碳的数量与重新释放出的数量大至相等。
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新知讲解
碳循环
碳循环
新知讲解
碳循环主要通过二氧化碳来进行。
三种形式
第一种形式是绿色植物经光合作用将大气中的二氧化碳和水化合成碳水化合物（糖类）；在植物呼吸过程中，吸入氧气呼出二氧化碳，使二氧化碳返回大气中被植物再度利用。
新知讲解
第二种形式是植物被动物或人采食后，碳水化合物（糖类）经食物链传递，被人或动物吸收，又成为人、动物和细菌等其他生物体的一部分，在体内氧化生成二氧化碳，并通过动物或人的呼吸释放回到大气中又可被植物利用。
第三种形式是煤、石油、天然气等燃烧时，生成二氧化碳，它返回大气中后重新进入生态系统的碳循环。
新知讲解
碳循环途径
植物呼吸作用 →CO2
光
CO2
光合作用
有机物
光
CO2
光合作用
有机物
动植物吸收→体内氧化→ CO2
光
CO2
光合作用
有机
物
动植物残体→微生物分解作用→CO2
光
CO2
光合
作用
有机
物
动植物残体 →地下漫长反应→煤、石油、天然气→CO2
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新知讲解
自然界自发进行的碳循环，在很长的时期内始终处于一种平衡的状态，使地球的环境基本保持不变。然而人类的行为却在很短的时间内打破了这种平衡。
人类对煤、石油和天然气等含碳能源的大量开采利用，致使更多的二氧化碳被排入大气。
大气中二氧化碳浓度的增长，使全球气候发生变化，从而给人类社会带来了深远的影响。
碳平衡的破坏
新知讲解
现代工业迅速发展，人类大量燃烧煤和石油等燃料，这对碳循环会带来怎样的影响？
增加了大气中二氧化碳的量，从而破坏了碳在自然界的平衡，致使大气温室效应增强，从而导致全球气候变暖并引起一系列的后果。
新知讲解
温室效应对地球所带来什么负后果？
2.导致全球气候变暖,从而造成生态平衡铁破坏
1.“温室效应”加剧导致地球表面温度上升，因而地球两极冰山和冰川开始融化，会使海平面上升，最终可能会使沿海城市和农田被淹没
3.一些流行病发生和传播
新知讲解
温室效应有什么利？
适度的温室效应能保证地球上的气温恒定，适于动植物生存。
我们可以采取哪些措施来防治“温室效应”的加剧？
①减少煤、石油、天然气等燃料的使用，提高能源利用率。
②积极开发新能源(如太阳能、生物能、氢能、地热能等)以减少二氧化碳的排放。
③保护森林、保护植被、禁止乱砍滥伐，植树造林，利用森林蓄养水源，调节气温。
新知讲解
科学 技术 社会 环境
煤、石油和天然气等燃烧释放的大量二氧化碳，将在大气中滞留相当长的时间，这会对世界气候产生深远的影响。
CO2/%
年
年
平均值
地球表面温度变化
二氧化碳在大气中的含量
新知讲解
二氧化碳浓度有一个年周期，这一周期反映了绿色植物的季节变化。在生长季节，由于光合作用，大气中的二氧化碳有减少的趋向；在非生长季节，由于植物组织的氧化作用，二氧化碳又返回到大气中，大气中的二氧化碳有增大的趋向。另外，在消除季节变化因素之后，记录到的资料还表明，大气中的二氧化碳在被观测的20年中在当地有一个呈指数形式的增加趋势。
分析可得
新知讲解
活动查阅有关资料，并进行讨论
查找大气中二氧化碳的平衡与不平衡的原因，讨论如何来保持大气中二氧化碳的平衡？
自然原因：自然界的碳循环
人为原因：大量使用煤、石油等燃料；大量砍伐森林
措施：提倡植树造林，使用氢能、水能、太阳能等不产生二氧化碳的燃料等。
新知讲解
一个人平均每天消耗氧气0.8kg，地球上的人有70多亿，每天要消耗大量氧气，那么为什么我们没有感到缺氧呢？
植物通过光合作用吸收二氧化碳和水，制成糖类等有机物供人类和动物需要，并向大气释放氧气。
新知讲解
在自然界中，消耗氧气的途径主要有哪些？产生氧气的途径主要是什么？
动物呼吸新鲜空气
植物也要吸进O2，呼出CO2
新知讲解
生物活动引起的氧循环是自然界中氧循环的一个重要方面。
氧在大气圈和生物圈中主要是以水、二氧化碳和氧气的形式存在。
自然界中氧气的含量会随着生物的呼吸和物质的燃烧等而减少，但又会随植物的光合作用而增加，周而复始地进行循环。
氧循环
新知讲解
水中的氧很难分解成氧气，而二氧化碳中的氧则可以通过植物的光合作用而转化成氧气释放出来。
在生态系统中，氧循环与碳循环有着密切的联系。
煤、石油和天然气燃料燃烧时也需要O2
金属的锈蚀、食物的腐败、动植物尸体的分解等也需要O2
新知讲解
大气中的氧可以渗透到生态系统的各个角落：动物的呼吸作用、植物非光合器官的呼吸作用和光合器官在夜间的呼吸作用，以及地表物质腐败氧化等过程不断消耗着大气中的氧。与此同时，绿色植物的光合作用大量吸收着大气中的二氧化碳并将释放出的氧气排入大气。如此生生不息，构成了生态系统的氧循环，并保持了大气中氧含量的恒定，维持了整个生态系统的平衡。
新知讲解
设计图表模型来表示自然界氧循环过程。
大气中的O2
光合作用
O2
呼吸作用
CO2
物质燃烧
新知讲解
氧气
呼吸作用
二氧化碳
氧气
生物呼吸
物质燃烧
CO2
O2
自然界的氧循环
食物腐烂
……
光合作用
新知讲解
请说说制作生态球的原理。
因为只有在阳光照到的位置，球内的水草才能进行光合作用。球内的小鱼和水草能长期共同生存的原因是水草靠光合作用制造有机物，并释放出氧气，这些刚好能为小鱼提供食物和氧气，而小鱼产生的二氧化碳恰好是水草光合作用的原料，小鱼消化的排泄物又能为水草提供肥料，所以它们能长期共同生存。
新知讲解
1.森林的大量砍伐，会对碳循环和氧循环产生什么影响？
2.为什么动物和植物同处在一个空间里，动物和植物的生命活动均能维持较长的时间？
森林和地球上其他绿色植物一起是自然界碳、氧循环的基础。森林的破坏，森林面积的减少,必然会使自然界的氧、碳平衡遭到破坏。
动物呼出的二氧化碳供给植物光合作用需要，植物光合作用产生的氧气供给动物呼吸，这样在一定时空内建立起了一种平衡，使动物和植物的生命活动能在较长一段时间内维持下去。
巩固提升
1.关于温室效应，有下列说法：①温室效应有利也有弊； ②温室效应的加剧是大气层中臭氧层受到破坏引起的； ③温室效应的加剧主要是由于大气中的二氧化碳含量升高引起的； ④发展太阳能、水能以代替煤、石油等燃料，可以防止温室效应的加剧； ⑤适度的温室效应能保证地球上的气温衡定，适于动植物生存； ⑥森林被称为地球之肺，所以大力提倡植树造林，可以消除温室效应。其中正确的是（ ）
A.①②③④⑤⑥ B.①③④⑤
C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑤
B
巩固提升
2.根据氧循环的原理，在屋内可以用什么方法来使空气保持清新？
3.在塑料大棚里可以用什么方法使农作物增产
开窗通风，白天放置绿色植物，晚上拿出室外
人工补充二氧化碳，肥水管理，增强光照，夜间适当降温等。
课堂小结
生物呼吸
物质燃烧
植物光合作用
微生物分解有机物
O2
CO2
二、氧循环：
光合
作用
植物呼吸作用
动物吸收→体内氧化
动植物残体→微生物的分解
二氧化碳
有
机
物
地下漫长反应→煤、石油、天然气→燃烧
一、碳循环：
作业布置
1.完成P65练习。
2.探究温室效应的成因，了解温室效应的利弊，以及控制、防止过度温室效应的措施。
谢谢
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