人教版高中必修一生物5.4.2《光合作用的原理和应用》导学案

《光合作用的原理和应用》学案
【学习目标】
1.说明光合作用以及对它的认识过程。
2.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
3.说出光合作用原理的应用。
【重点和难点】
重点：1.光合作用的发现及研究历史。
2.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
3.影响光合作用强度的环境因素。
难点：1.光反应和暗反应的过程。
2.探究影响光合作用强度的环境因素。
【课前预习】
一、光合作用的探究历程
1.光合作用是指绿色植物通过 ① ，利用 ② ，把 ③ 和 ④ 转化成储存能量的 ⑤ ，并且释放出 ⑥ 的过程。
2.直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的 ① 是植物建造自身的原料；1771年，英国的普利斯特利的实验证实了 ② 可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气；1779年，荷兰的英格豪斯证明了 ③ 在更新空气中不可缺少；1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出的气体是 ④ ，吸收的是 ⑤ ；1845年，德国科学家梅耶指出，植物在进行光合作用时，把 ⑥ 转换成 ⑦ 储存起来。1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物还有 ⑧ ；1939年，美国的鲁宾和卡门利用 ⑨ 法证明了光合作用释放氧气来自水；20世纪40年代，美国的卡尔文，用 ⑩ 标记的二氧化碳做实验，最终探明了CO2中的碳在光合作用转化成有机物中碳的途径。
二、光合作用的过程
1.光合作用的场所是 ① ，其化学反应式是 ② ，光合作用的过程包括 ③ 和 ④ 两个阶段。
2.光反应的部位是叶绿体 ① ，产物是 ② ，能量变化是 ③ ；暗反应的场所是叶绿体的 ④ 中，产物是
⑤ ，能量变化是 ⑥ 。
三、光合作用原理的应用
1.光合作用的强度是指植物在 ① 内通过光合作用制造 ② 的数量。可以用一定时间内 ③ 消耗或 ④ 生成的数量来定量表示。影响光合作用的因素有 ⑤ 、 ⑥ 、H2O含量、温度等。
2.探究光照强弱对光合作用强度影响的实验过程中，将叶圆片放入注射器中并拉动活塞的目的是 ① ，将经此处理的叶圆片均分为3组，分别放在用口吹过气的清水中，清水进行吹气处理的目的是 ② 。然后分别对3个装置进行 ③ 三种光照处理，观察同一时间段内各装置中叶圆片 ④ 。
四、化能合成作用
某些细菌能够利用体外环境中的某些 ① 氧化时所释放的能量来制造 ② 的合成作用叫做化能合成作用。如硝化细菌能利用 ③ 氧化时所释放的化学能，将 ④ 合成糖类。绿色植物和硝化细菌都能合成有机物，因此属于 ⑤ 生物，而人、动物、真菌及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物，属于 ⑥ 生物。
答案一、1.①叶绿体②光能③二氧化碳④水⑤有机物⑥氧气2.①水分②植物③阳光④氧气⑤二氧化碳⑥光能⑦化学能⑧淀粉⑨同位素标记⑩14C
二、1.①叶绿体② ③光反应④暗反应2.①类嚢体的薄膜上②O2、[H]、ATP③光能转变为活跃的化学能④基质⑤（CH2O）、C5⑥活跃的化学能转变为稳定的化学能
三、1.①单位时间②糖类③CO2④O2⑤光照强度⑥CO2浓度2.①使叶圆片内的气体逸出②增加清水中CO2含量③强、中、弱④浮起的数量
四、①无机物②有机物③氨（NH3）④二氧化碳和水⑤自养生物⑥异养生物
【课堂探究】
一、光合作用的探究历程
1.以下是普利斯特利的实验图解：A组是将燃烧的蜡烛或小白鼠放在密闭的玻璃罩内，一段时间后，蜡烛熄灭，小鼠死亡。B组是将绿色植物与燃烧的蜡烛或小白鼠共同放在密闭的玻璃罩内，蜡烛熄灭，小鼠不死亡。





（1）该实验的实验组是 ① ，对照组是 ② ；自变量是 ③ ，因变量是 ④ ，无关变量有 ⑤ 等。
（2）普利斯特利得出的结论是 ① 。
（3）当时很多人重复普利斯特利的实验，有的成功，有的失败，失败的原因是 ①
。英格豪斯通过500多次更新空气的实验，发现复普利斯特利的实验只有在 ② 才能成功，植物体只有 ③ 才能更新空气。根据现有知识可知，绿色植物在光下能够吸收 ④ ，放出有 ⑤ ，从而更新空气。
2.以下是植物学家萨克斯的实验：





（1）将绿叶在暗处放置数小时的目的是 ① ，放在酒精中隔水加热的目的是 ② 。
（2）该实验的实验组是 ① ，对照组是 ② ，自变量是 ③ ，因变量是 ④ 。
（3）你预期碘处理后的叶片变蓝的一半是 ① 。该实验证明了 ② 是光合作用的产物之一。
3.右图是鲁宾和卡门的实验图解。
（1）图中物质A是 ① ，物质B是 ② ，物质A和物质B的相对分子质量的比是 ③ 。
（2）该实验的自变量是 ① ，因变量是 ② ，实验结论是 ③ 。
（3）鲁宾和卡门所利用的技术手段是 ① ，卡尔文利用 ② 法探明了CO2 中的碳在光合作用中的转移途径。
二、光合作用的过程
1.下图是光合作用过程的图解，请据图回答：





（1）绿色植物进行光合作用的场所是 ① ，参与光合作用的色素分布在 ② ，光合作用所需要的酶分布在 ③ 。
（2）H2O在光下分解产生[①] ① 释放到周围环境中，在A过程中完成的能量转换是 ② ，在B过程中完成的能量转换是 ③ ；能够为D过程提供能量的物质是[②] 和[③] 。
（3）图中C是 ① ；D是 ② 。
（4）图中④是 ① 。
(5)写出光合作用的反应式： ① 。。
2.比较光反应和暗反应的区别与联系
光反应 暗反应
进行部位 ① ②
条件 ③ ④
物质变化 ⑤ ⑥
产物 ⑦ ⑧
能量变化 ⑨ ⑩
联系 ⑾
三. 光合作用原理的应用
以下是探究光照强弱对光合作用强度影响的实验图解，据图分析：






（1）步骤A是用打孔器打出叶圆片后在叶片上留下的小孔，从中可以看出不正确的做法是
① 。步骤B在拉动活塞前要用手指 ② 。
（2）图C中叶圆片都沉到水底的原因是 ① ，D步骤的下一步操作是 ② 。
（3）该实验的自变量是 ① ，因变量是 ② ，观察指标是 ③ 。
四、化能合成作用
以下是硝化细菌化能合成作用：



（1）从图中可以看出，硝化细菌的化能合成作用与绿色植物光合作用的相同点是 ① ，不同点是 ② 。
（2）硝化细菌氧化氨的产物亚硝酸和硝酸在土壤中可以形成 ① ，被绿色植物吸收后可以合成 ② 等有机物。
（3）像硝化细菌、绿色植物等生物能够把 ① 合成 ② 并储存能量，这类生物属于 ③ 生物，而动物等异养生物则只能利用环境中 ④ 来维持自身的生命活动。
答案一、1.（1）①B组②A组③绿色植物的有无④蜡烛燃烧状况或小白鼠的生存状况⑤温度、密封状况、阳光等（2）①植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气（3）①没有在阳光下进行②阳光③绿叶④二氧化碳⑤氧气
2.（1）①消耗掉叶片中的营养物质②去除绿叶中色素（2）①遮光部分②曝光部分③光照④是否变蓝（3）①曝光部分②淀粉
3.（1）①O2 ②18O2 ③8：9（2）①标记物质（H218O 和C18O2 ）②O2的质量③光合作用释放的氧气来自水（3）①同位素标记法②放射性同位素标记法
二、1.（1）叶绿体；类囊体膜上；类囊体膜上及叶绿体基质中（2）O2 ；光能转为活泼的化学能；活泼的化学能转变热成稳定的化学能；[H]、ATP（3）CO2的固定；三碳化合物的还原（4）糖类等有机物 （5）
①叶绿体的类囊体膜上②叶绿体的基质中③需要光、色素和酶④不需要光、色素，需要多种酶⑤将水分解为氧和氢；将ADP和Pi合成ATP⑥CO2与C5结合形成C3；C3被[H]还原为糖类等⑦ATP、[H]、O2 ⑧五碳化合物、糖类等有机物⑨光能转化为活跃的化学能储存在ATP和[H]中⑩ATP和[H]中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能⑾光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi等
三、（1）①没有避开大的叶脉②注射器前端的小孔（2）①叶圆片内部的空气被抽出，细胞间隙充满了水②用强、中、弱三种光分别照射3只小烧杯（3）①光照的强弱②光合作用强度③观察单位时间内叶圆片上浮的数量
四、（1）①把无机物合成有机物②硝化细菌利用无机物氧化分解释放的化学能合成有机物，绿色植物利用光能合成有机物（2）①亚硝酸盐和硝酸盐②蛋白质、核酸（3）①无机物②有机物③自养④现场的有机物
【课堂巩固】
右图是光合作用过程图解，据图回答问题：
（1）图中的1是 ，2是 ，3是 ，4是 ，5是 ，6是 ，7是 。
（2）光反应的产物是 ，暗反应的产物是 。
（3）光合作用的原料是 ，场所是 ，动力是 ，产物是 。光合作用的实质是 。
（4）光合作用与化能合成作用主要的不同点是 。
答案（1）O2 ；[H]；ATP；CO2 ；五碳化合物；CO2的固定；三碳化合物的还原（2）[H]、O2和ATP ；糖类、五碳化合物等（3）CO2和 H2O ；叶绿体；光能；O2和糖类等有机物；将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能并储存在所合成的有机物中（4）利用的能量不同
【课后作业】
某科学家在研究光合作用时，做了如下实验：
实验前，他向一个密闭容器的溶液中加入ADP、磷酸盐、光合色素及有关酶等（如图1）。实验时，按图2的限制条件（光照、CO2等）进行，并不断测定有机物生成率。随时间的推移，绘出了曲线图（图2）。试分析回答：





（1）AB段平坦，是因为 ；这个阶段相当于光合作用的 阶段。
（2）写出AB段发生的与光合作用能量代谢相应的反应式 。
（3）BC段的反应是在黑暗条件下进行的，有有机物生成，是因为AB段的反应为其提供了 等，能用来 ，从而生成了糖类。
（4）CD段迅速下降的原因 。
（5）科学家设计的图1装置相当于植物的哪个结构？ 。
答案（1）光照条件下，虽然产生了一定量的氢和ATP，但由于未通入CO2，不能进行CO2的固定和还原；光反应（2）ADP+Pi+能量→ATP（3）氢、ATP；还原三碳化合物（4）因BC段的消耗，氢和ATP逐渐减少（5）叶绿体


CO2+H2O （CH2O）+ O2

光能
叶绿体

A组

B组



绿叶在暗处
放置数小时
A

绿叶一半曝光一半遮光
B

放在酒精中隔水加热
C

碘蒸气处理

D

H2O

C18O2 A

H218O

CO2 B

小球藻

叶绿体
色素

光能

H2O

①

水的光解

②
③

ATP+Pi

2C3

④

A B

C5

D C
多种酶

小孔

叶圆片

活塞

叶圆片

A B C D

NH3+O2 HNO2+H2O+能量

HNO2+O2 HNO3+能量

CO2+H2O （CH2O）+O2


硝化细菌

硝化细菌

能量

CO2+H2O （CH2O）+ O2

光能
叶绿体

类囊体

H2O

1

2 3

ADP+Pi

基质

7

糖类

4

6

三碳化合物

5



光照、无CO2 黑暗、有CO2

有机物合成速率

图2

时间

A B D

C

酶等

光合色素

溶液

取样阀

ADP+Pi CO2

图1

酶



PAGE / NUMPAGES