5.4光合作用与能量转化（第二课时）教学设计
课题
5.4光合作用与能量转化（第二课时）
单元
必修1
学科
生物
年级
高中
教材分析
本节课的主要内容、重点内容是光合作用的原理。对于光反应阶段，教材通过三个实验循序渐进地说明水在光照条件下利用叶绿体水解成氧气，并引出了同位素追踪法。卡尔文循环则是利用同位素追踪的方法得出二氧化碳形成有机物途径的结论。根据光合作用的公式推导影响光合作用的因素。学习本节课需要在理解酶的功能、ATP作用的基础上进行。
教学目标及核心素养
生命观念：绿色植物可通过光形成有机物
科学思维：利用同位素追踪法可追踪某一物质元素的去向
科学探究：分析相关实验，理解光合作用的过程
社会责任：认识光合作用对地球生命有重要意义
重点
1.光合作用的光反应、暗反应的过程及相互作用
2.领悟实验方法——同位素追踪法
难点
光合作用的过程
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
教师：同学们，上节课我们学习到什么生物能发生光合作用？（绿色植物）光合作用发生在哪里？（叶绿体）光合作用的条件是什么？（光照）光合作用的原料是什么？（二氧化碳和水）光合作用的产物是什么？（有机物和氧气）
回忆上节课内容，回答问题。
创设情境，回忆相关知识为学习本节课内容打下知识基础。
讲授新课
1.光合作用概念
教师：所以你能根据这些条件说出光合作用的概念吗？（绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。）那你能通过化学反应式表达光合作用吗？（水和二氧化碳在光照条件、叶绿体中合成有机物和氧气）
2.光反应阶段
设疑：那么光合作用产生的有机物中的碳、氢、氧原子和氧气中的氧元素来自哪里呢？
为了解开疑问，科学家们做了以下几个实验：①英国植物学家希尔通过实验发现将离体叶绿体放置在没有二氧化碳的光照环境中，有氧气产生。这个实验的现象也被叫做希尔反应。通过这个实验我们可以得出一个简单的结论：水的光解产生氧气，那么讨论一下，这是否能说明光合作用中氧气中的氧元素全部来自水？（不能。因光合作用中水不是唯一的氧源。）②为了进一步探究氧气的来源，来自美国的科学家鲁宾和卡门运用了一种实验方法——同位素追踪法。【放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化过程。用放射性同位素标记的化合物，其化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物可以弄清化学反应的详细过程，这种方法叫做同位素标记法。】请同学们仔细阅读课本102页思考-讨论第三段，思考如何运用化学反应式表达出其实验结果。（提问学生，写在黑板作答）通过该实验，你能得出什么结论？（光合作用产生的氧气来源于水中的氧元素。）③美国科学家阿尔农还通过实验发现叶绿体能产生ATP，而ATP需要伴随着水的光解才能产生。
通过这三个实验，你能把ATP合成与希尔反应的关系在黑板上的示意图填空表示出来吗？提问：那么水的光解产生的氢离子去了哪里？（和氧化性的乙酰辅酶II结合形成还原性乙酰辅酶II）通过光解作用，把光能转化为ATP、NADPH，实现了光能转化为活跃化学能。以上就是光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行的反应叫光反应，在类囊体薄膜上进行。
3.暗反应阶段
二氧化碳如何转变变成糖类？请同学们阅读104页第二、三段，写出二氧化碳转化为糖类的化学反应式。这一个过程是光合作用第二个阶段的化学反应，有无光都能进行，叫暗反应阶段，也叫卡尔文循环。
提问：能把暗反应阶段的物质关系在黑板上的示意图填空表示出来吗？
4.光反应和暗反应的比较与联系
提问：通过以上学习，你能填写表格内容吗？
光反应
暗反应
场所
条件
物质变化
能量变化
产物
通过表格和黑板上的光合作用示意图，可以知道：光反应为暗反应提供能量，而NADPH又可为有机物合成提供氢元素。
5.影响光合作用的原因
那么怎么检验某一因素会影响光合作用呢？我们通过一个实验视频来看一看，看视频的过程中请思考①使叶片上升的是什么气体？②通过该实验，你能得出什么结论？（播放视频后公布答案）
通过光合作用的反应式，可以从中找到影响光合作用的因素
1.通过教师引导说出光合作用概念，回答问题
2.产生疑惑，积极讨论，表达的观点，黑板写下答案。做好相关笔记。
3.带着问题阅读课本，回答问题。
4.根据所学知识完成填空，记录相关笔记。
5.观看视频，思考问题，回答问题。
1.引出光合作用概念，训练化学方程表达能力，加深记忆。
2.通过实验加深理解光反应过程。学生回答问题增加注意力，加强记忆。
3.增强自学能力、归纳能力。
4.检测本节课知识。表格归纳知识点简单明了。
5.直观了解检测某一因素影响光合作用的方法。
课堂总结
经过这一节课的学习，我们可以通过同位素标记法得知光合作用中水可被水解成氧气，二氧化碳和五碳化合物利用ATP和NADPH提供的能量和氢离子一步步还原成有机物，从而实现光能向能够稳定储存的化学能的转变。这些能量被包括人类在内的生命所利用，从而形成了生机勃勃的地球。
巩固提高
1.下列关于光合作用的叙述，正确的是（ ）
A.光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行
B.光反应需要光，不需要酶，暗反应不需要光，需要多种酶
C.对植物突然停止光照，暗反应也马上停止
D.光反应分解水生成02，暗反应消耗O2氧化C5
2.用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中碳原子的来龙去脉，下列结论错误的是 （ ）
A.有氧呼吸中碳原子直接由C6H12O6转移到CO2中
B.有氧呼吸的产物H20中的O全部来自原料中的02
C.光合作用的产物02中的O全部来自原料中的H20
D.光合作用的产物C2H12O6中的C全部来自原料中的C02
3.正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变条件后，发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则可能改变的条件是 （ ）
A.停止光照
B.停止光照并降低CO2浓度
C.升高CO2浓度
D.降低CO2浓度
4.如图表示某植物叶肉细胞内部分物质代谢途径，其中①~⑥表示过程。下列相关分析错误的是（ ）
A.①②产生的[H]不是同一种物质
B.③与④都发生在细胞器的膜结构上
C.只要⑤合成（CH2O）的量大于①消耗
的（CH2O）。植株就能正常生长
D.夜晚该细胞能进行的过程有①②③
作业布置
1.分别写出点A、B、C的含义
2.分别写出线段A0、OE、AE代表什么速率
板书设计
5.4光合作用与能量转化
课件28张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用人教版 必修1第4节 光合作用与能量转化(第二课时）新知导入什么生物能发生光合作用？绿色植物光合作用发生在哪里？叶绿体光合作用的条件是什么？二氧化碳和水光合作用的原料是什么？光照光合作用的产物是什么？有机物和氧气绿叶中的色素温故知新叶绿体双层膜基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质温故知新新知讲解光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。CO2+H2O光能叶绿体（CH2O)+O2 那么光合作用产生的有机物中的碳、氢、氧原子和氧气中的氧元素来自哪里呢？希尔反应：将离体叶绿体放置在没有二氧化碳的光照环境中，发现有氧气产生。实验一该实验说明了水的光解产生氧气。那么这是否能说明光合作用中氧气中的氧元素全部来自水？不能。因光合作用中水不是唯一的氧源。 放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化过程。用放射性同位素标记的化合物，其化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物可以弄清化学反应的详细过程，这种方法叫做同位素标记法。那么如何证明光合作用中氧气的氧元素来自于水呢？实验二???+H2OO2?+CO2?通过该实验，你能得出什么结论？光合作用产生的氧气来源于水中的氧元素。光能光能实验三叶绿体能产生ATP，而ATP需要伴随着水的光解产生通过这三个实验，你能把ATP合成与希尔反应的关系用示意图表示出来吗？水的光解产生的氢离子去了哪里？?+?还原性乙酰辅酶II（NADPH）光反应：光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行。
（类囊体薄膜上进行）ADP+PiATPNADP+NADPH光反应实现光能转化为活跃化学能二氧化碳如何转变变成糖类？+C5CO2酶2 C3（CO2的固定）+?C3酶（CH2O)能量①C3酶C5能量②暗反应（卡尔文循环）：光合作用第二个阶段的化学反应，有无光都能进行
（叶绿体基质中进行）光合作用的过程条件 停止光照
CO2供应不变
突然光照
CO2供应不变 光照不变
停止CO2供应 光照不变
CO2大量供应C3C5ATP和
NADPHCH2O
合成速率增加减少减少增加减少增加增加减少减少增加增加减少下降增加下降增加当条件改变时，C3、C5、ATP、NADPH含量变化光合作用的过程光反应和暗反应的比较与联系场所条件物质变化能量变化光反应暗反应基粒类囊体上基质中光、色素、酶多种酶水的光解CO2的固定、还原光能 活跃化学能产物O2
ATP NADPH糖类稳定的化学能 (CH2O)n
ADP+Pi NADP+ADP+Pi ATPNADP+ NADPH影响光合作用的原因探究环境因素对光合作用强度的影响（视频）使叶片上升的是什么气体？氧气。通过该实验，你能得出什么结论？光照强度影响光合作用强度。影响光合作用的原因(色素、酶）①Mg、N等矿质元素；
②酶的活性受温度等的影响。光照强度、光质、光照时间气体反应物①作为反应物和反应的媒介;
②水分→气孔关闭→CO2供应。化能合成作用（硝化细菌）CO2+H2O（CH2O)HN02HN03NH3HNO2能量课堂练习1.下列关于光照对植物的光合作用的影响的说法，不正确的是（ ）
A.光照越强，光合作用合成的有机物越多
B.轮种可延长光合作用时间
C.合理密植可提高光合作用对光能的利用
D.在一定范围内，光照强度越强光合作用强度越强A2.光合作用与化能合成作用的相似点是（ ）
A.都以太阳能作为能源
B.都需要环境中的物质氧化释放能量
C.都能将无机物转变成有机物
D.都是高等生物的代谢类型C拓展提高1.下列关于光合作用的叙述，正确的是（ ）
A.光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行
B.光反应需要光，不需要酶，暗反应不需要光，需要多种酶
C.对植物突然停止光照，暗反应也马上停止
D.光反应分解水生成02，暗反应消耗O2氧化C5A2.用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中碳原子的来龙去脉，下列结论错误的是 （ ）
A.有氧呼吸中碳原子直接由C6H12O6转移到CO2中
B.有氧呼吸的产物H20中的O全部来自原料中的02
C.光合作用的产物02中的O全部来自原料中的H20
D.光合作用的产物C2H12O6中的C全部来自原料中的C02A3.正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变条件后，发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则可能改变的条件是 （ ）
A.停止光照
B.停止光照并降低CO2浓度
C.升高CO2浓度
D.降低CO2浓度D4.如图表示某植物叶肉细胞内部分物质代谢途径，其中①~⑥表示过程。下列相关分析错误的是（ ）A.①②产生的[H]不是同一种物质
B.③与④都发生在细胞器的膜结构上
C.只要⑤合成（CH2O）的量大于①消耗
的（CH2O）。植株就能正常生长
D.夜晚该细胞能进行的过程有①②③D课堂总结经过这一节课的学习，我们可以通过同位素标记法得知光合作用中水可被水解成氧气，二氧化碳和五碳化合物利用ATP和NADPH提供的能量和氢离子一步步还原成有机物，从而实现光能向能够稳定储存的化学能的转变。这些能量被包括人类在内的生命所利用，从而形成了生机勃勃的地球。作业布置ED1.分别写出点A、B、C的含义
2.分别写出线段A0、OE、AE代表什么速率
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