“能量之源——光与光合作用”学情分析
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5.4 能量之源——光与光合作用
CO2 + H2O
叶绿体
（CH2O） + O2
一、光合作用的探究历程
CO2+H2
光合作用 的实质
O*
光能 （CH2O）+O*2 叶绿体
物质 上把CO2和H2O转变成有机物、释放O2
能量 上把光能转变成有机物中的化学能
最基本的物质代谢和能量代谢
一、光合作用的探究历程
1939年，[美]鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen)
光照强度
光合作用强度
O
10 12
14
一天的时间
夏天一天中日照强度与光合作用强度的关系
光合作用原理的应用
合理利用光能
套种（轮种）：延长光合作用时间 间种、合理密植：增加光合作用面积 补充人工光照 适当增加CO2浓度 控制温度、PH 合理施肥，浇水
棉花与草莓间种
练习
1. 光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表 面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ） A、水分产生的[H]数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少
叶绿体是光合作用的主要场所。
三、光合作用的过程
根据是否需要光能，光合作用的过程可以分为两个阶段： 光反应（light reaction）进行部位: 叶绿体的类囊体薄膜 暗反应 （dark reaction）进行部位： 叶绿体基质 叶绿体
三、光合作用的过程
三、光合作用的过程
2H2O
光解 吸收
CO2
光合作用与呼吸作用的联系
光合作用 场所 条件 物质转变 能量转变 联系
主要在绿色植物的叶绿体中 光照，色素，光合作用有关的酶 无机物 有机物
生物学③必修5.4 《能量之源──光与光合作用》(新人教版-必修3)PPT课件_Hooker
光能转变为ATP中活泼 的化学能
ATP
酶
ADP+Pi
ATP中活泼的化学能转化为糖 类等有机物中稳定的化学能
1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H] 和ATP 2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成 ATP的原料ADP和Pi 3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系
叶绿素b（黄绿色）
（含量约占叶绿 素的1/4）
慢
思考：叶片为什么呈现绿色？
4
分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片 金黄呢？
由于叶绿素的含量大大 超过类胡萝卜素，而使 类胡萝卜素的颜色被掩 盖，只显示出叶绿素的 绿色
5
由于叶绿素比类胡萝卜 素易受到低温的破坏， 秋季低温使叶绿素大量 破坏，而使类胡萝卜素 的颜色显示出来
3、光合作用化学反应式：
CO2 + H2O*
4、光合作用过程 光反应阶段 暗反应阶段
光能 叶绿体
（CH2O)+O2*
光合作用的过程
2H2O
光解 吸收
O2 4[H]
酶
2C3
固定
可见光
叶绿体中的 色素分子
CO2
ATP 酶 ADP+Pi
还 原
能
多种酶 C5
(CH2O)
光反应 类囊体薄膜
暗反应 叶绿体的基质
植物只有在光下才能更新空气，
植物体只有绿叶才能更新污浊的空气
1864年，萨克斯(Julius von Sachs)
绿叶在光合作用中产生了淀粉
1、为什么对天竺葵先进行暗处理？ 2、为什么让叶片的一半曝光，另一 半遮光呢？
1880年，恩吉尔曼(C.Engelmann)
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
ATP
酶
ADP+Pi
ATP中活泼的化学能转化为糖 类等有机物中稳定的化学能
1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H] 和ATP 2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成 ATP的原料ADP和Pi 3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系
叶绿素b（黄绿色）
（含量约占叶绿 素的1/4）
慢
思考：叶片为什么呈现绿色？
4
分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片 金黄呢？
由于叶绿素的含量大大 超过类胡萝卜素，而使 类胡萝卜素的颜色被掩 盖，只显示出叶绿素的 绿色
5
由于叶绿素比类胡萝卜 素易受到低温的破坏， 秋季低温使叶绿素大量 破坏，而使类胡萝卜素 的颜色显示出来
3、光合作用化学反应式：
CO2 + H2O*
4、光合作用过程 光反应阶段 暗反应阶段
光能 叶绿体
（CH2O)+O2*
光合作用的过程
2H2O
光解 吸收
O2 4[H]
酶
2C3
固定
可见光
叶绿体中的 色素分子
CO2
ATP 酶 ADP+Pi
还 原
能
多种酶 C5
(CH2O)
光反应 类囊体薄膜
暗反应 叶绿体的基质
植物只有在光下才能更新空气，
植物体只有绿叶才能更新污浊的空气
1864年，萨克斯(Julius von Sachs)
绿叶在光合作用中产生了淀粉
1、为什么对天竺葵先进行暗处理？ 2、为什么让叶片的一半曝光，另一 半遮光呢？
1880年，恩吉尔曼(C.Engelmann)
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
第五章 第4节 能量之源--光与光合作用2
光合作用过程
光合作用一系列化学反应中根据是否需要光能，可以概括 为为光反应和暗反应两个阶段。 光反应阶段：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有 光才能进行。 暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有光无 光都可以进行。
光合作用过程
H2O
水在光下分解
O2
[H] ATP 酶
ADP+Pi
光反应示意图解
英格豪斯
R.梅耶 萨克斯
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉
1880
1939 20世纪40年代
恩格尔曼
鲁宾 卡门 卡尔文
氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。 光合产物中有机物的碳来自CO2
分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？
第五章
细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源--光与光合作用
光合作用概念： 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水 转化成储存着能量的有机物，并且
产 物
光合作用的实质：合成有机物，储存能量
光合作用的探究历程
1771年，英国普利斯特利（J.Priestly)
１、完成课本后练习Ｐ106 ２、预习Ｐ110－－Ｐ114页
矿质营养对光合作用影响
Mg离子是叶绿素的组成元素 K离子参与光合作用产物的运输等 N元素是组成蛋白质的原料，参与光合作用酶的合成。 P元素是ATP的组成元素，也是光合膜的组成元素
探究环境因素对光合作用的影响
实验原理： 利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使 叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由 于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉 的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的 强弱。 实验步骤：
能量之源-光与光合作用-捕获光能的色素和结构
第 3 页 共 4 页 第 4页 共4页【学以致用】1.右图是叶绿体的结构简图，有关叙述错误的是（ ） A ．①和②是选择透过性膜B ．与光合作用有关的色素分布在③上C ．③基粒是由一个个圆饼拳的囊状结构堆叠而成D ．与光合作用有关的酶只分布在③上 2.关于叶绿素的叙述，错误的是 A ．叶绿素a 和叶绿素b 都含有镁元素 B ．被叶绿素吸收的光可用于光合作用C ．叶绿素a 和叶绿素b 在红光区的吸收峰值不同D ．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光3. 关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作，正确的是 （ ） A. 使用定性滤纸过滤研磨液B. 将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C. 在划出一条滤液细线后紧接着重复划线 2 ~ 3 次D. 研磨叶片时,用体积分数为70%的乙醇溶解色素4.某同学提取得到叶绿体色素溶液后，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一 滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散得到右图结果， 则1、2、3、4四条色带依次表示（ ） A ．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 、叶绿素b B ．叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a 、叶绿素b C ．叶绿素a 、叶绿素b 、胡萝卜素、叶黄素 D ．叶绿素b 、叶绿素a 、胡萝卜素、叶黄素5．在一定时间内，同一株绿色植物在哪种光的照射下，放出的氧气最多（ ）A ．红光和绿光B ．红光和蓝紫光C ．蓝紫光和绿光D ．蓝紫光和橙光6.下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是（ ） 色 素 含 量甲乙丙丁 扩散距离A ．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发B ．水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是（甲+乙）<（丙+丁）C ．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大D ．四种色素中，丙和丁主要吸收红光7.某同学用韭黄研磨后的提取液进行色素分离，在滤纸条上将出现几条明显的色素带（ ） A.0条 B.1条 C.2条 D.4条8.某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48 h 后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。
人教版教学课件能量之源-光和光合作用
1880年，美国科学家恩吉尔曼实验
2009-12-01
湖南省桃江县第四中学
李孟贤
25
2009-12-01
湖南省桃江县第四中学
李孟贤
26
思考
1:为什么选用水绵做为实验材料？
水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。
2:实验一为什么要在黑暗且没有空气的环境中进行？
排除氧气和光的干扰
3:为什么先用极细光束照射水绵？而后又让水绵完全暴露 在光下的目的是？
2009-12-01
湖南省桃江县第四中学
李孟贤
41
3、下图是利用小球藻进行光合作用实验的 示意图，图中A物质和B物质的相对分子 质量比是（C）
A．1∶2
B．2∶1 C．8∶9
D．9∶8
2009-12-01
湖南省桃江县第四中学
李孟贤
42
• 4、生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块， 抽去叶内气体，做下列处理（见图），这四 个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的 A 是（ ）。
第四节 能量之源——光与光合作用
第一课时
俗话说：万物生长靠太阳。为什么这样说呢？
2009-12-01 湖南省桃江县第四中学 李孟贤 1
请看下面的数据：
1.地球表面上的绿色植物每年大约 制造了4400亿吨有机物！ 2.地球表面上的绿色植物每年储存 的能量约为7.11×1018KJ，这个 数字相当于24万个三峡电站每年 所发出的电力。
3、总反应式： CO2+H2O
2009-12-01
光能
叶绿体
湖南省桃江县第四中学
(CH2O)+O2
糖类
李孟贤 34
4、光合作用的本质：
• 物质转化： CO2 + H2O （CH2O）+ O2 • 能量转化： 光能 ATP （CH2O）
人教版教学课件第五章 第四节 能量之源—光与光合作用(共73张PPT)
3、 光合作用的原理和应用
（1）、光合作用的概念
指绿色植物通过叶绿体，利用光能， 把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
由概念可知：光合作用的原料、产 物、动力、场所分别是什么？
（2）、光合作用探索历程
经典实验
结论：植物可以更新空气
有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结 果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？
2、溶解度最大的是？溶解度最小的是？ 叶绿素ｂ 胡萝卜素 3、按照含量由多到少排序是？ 叶ａ＞叶ｂ＞叶黄素＞胡萝卜素 4、色素带中相邻间隔最大的是？相邻间隔最小的是？ 叶绿素ａ和叶绿素ｂ 胡萝卜素和叶黄素 胡萝卜素和叶ｂ 最小的是？ 5、色素带间隔最大的是？ 6、将叶绿体中的色素滴在滤纸上， 叶绿素ａ和叶绿素ｂ 由中心向四周圆环依次是？
恩吉尔曼实验
如何验证：不同波长的可见光引起的光合作用强度是不同的。
该实验的巧妙之处：
1．实验材料选用水绵和好氧性细菌。 因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察， 用好氧性细菌可确定释放氧气的部位。 2．选用黑暗并且没有空气的环境。 排除了氧气和光的干扰。 3．先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全 曝露在光下。 先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和光照少 的部位，相当于一组对比实验；用好氧细菌检测， 能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。而后用完 全曝光的水绵与之做对照，从而再一次证明实验 结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放 出来的。
第4节
思考：白化苗能光合作用 吗？为什么？ 捕获光能与细胞中的色素 有关。 思考：细胞中哪里有色素？ 都是什么色素呢？ 液泡：花青素
叶绿体：多种色素
只有叶绿体中的色素可以 捕获光能。
实验——绿叶中色素的提取和分离
《能量之源——光与光合作用》
C
A．绿色罩 罩 B．黑色罩 C．无色罩 D．蓝紫色
场所： 叶绿体 动力：
光能
原料： 水、二 氧化碳
光能 CO2+H2 O (CH2O)+O2 叶绿体
产物： 有机物、 氧气
一、光合作用的发现
背景：公元前3世纪，古希腊学 者亚里士多德观点——植物生长 在土壤中，土壤是植物体的唯 一“食物”来源
1、海尔蒙特(1648年） 建造植物体的原料是水
CO2
浓 度
0 CO2的含量
生器等. 3.大田中还要注 意通风透气.
某学生为了证明植物呼吸时放出二氧化碳，设计了如图的实验 装置，其中绿色植物生长旺盛。将装置在黑暗中放置24小时后 观察结果。试分析：
1、该装置放在黑暗中的作用是 使植物只进行光合作用 该实验除了必须在黑暗中完成外，还应注意 密闭，防止空气进入 2、在实验中有同学提出，需要同时进行另一组其他条件相同但 不放植物的实验。你认为有没有意义？ 有 简述原因 具有对照作用，说明石灰水 浑浊是绿色植物呼吸作用所 致。
叶绿体 中的色 素
供氢 [H] 酶 ATP 酶 ADP+Pi
O2
2C3
CO2
多种酶参 加催化 C5
（CH2O）
光反应阶段
暗反应阶段
类囊体膜
H2O
酶
[H]
光反应阶段
进入叶绿 体基质， 参与暗反 应
ATP 供暗反 Pi ＋ADP 应使用 场所： 叶绿体内的类囊体薄膜上 条件： 光、色素、酶 、水 光能 （还原剂） [H] + O2 水的光解：H2O 物质变化 酶 ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP ATP的合成： 能量变化 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
第五章 第4节 能量之源--光与光合作用1
1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素， 当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。 1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用 中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞 中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿 体。
资 料 分 析
图1
图2
结 论：氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合 作用的场所。 光合作用需要光照。
2、为什么是用红色或蓝色的呢？ 用绿色的可以吗？ 因为叶绿素对绿光吸收最少，所 以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色 光源。
实
验：绿叶中色素的提取和分离
原 理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以 用来提取色素。色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸 上的扩散速度有差别，可以 用来分离色素。 方法及步骤：１、提取色素：称取5g左右的鲜叶，剪碎， 放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml 无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。
7、一位科学家做了如下实验：将水绵（丝状绿藻）放在 暗处，一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上，这时 好氧性细菌将明显聚集在（ ）。 A、红光的投影区域内 B、红光和绿光的投影区域内 C、红光和蓝紫光的投影区域内 D、黄光和橙光的投影区域内 8、下列说法中错误的是（ ）。 A、光合作用所利用的光都是可见光 B、叶绿体中吸收光能的色素分布在类囊体膜上 C、每个类囊体至少含有 2 个以上基粒，多者可达 100 个以上 D、叶绿体基质中含有少量的 DNA
4、下列关于 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验描述中，不 属于实验要求的是（ ）。 A、提取高等植物叶绿体中的色素 B、用纸层析法分离色素 C、了解各种色素的吸收光谱 D、验证叶绿体中所含色素的种类 5、在进行 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验时，不能让层 析液没及滤液细线的原因是（ ）。 A、滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果 B、滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散 C、色素会溶解在层析液中而使结果不明显 D、滤纸条上的几种色素会混合起来。 6、将提取的绿叶中色素滤液装入试管中，一束白光穿过该滤液后 经三棱镜对光进行色散，哪条光谱的颜色明显减弱？（ ）。 A、绿光B. 黄光 C、红光、蓝紫光 D、紫外光
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“能量之源——光与光合作用”学情分析
1、学生已经通过著名的萨克斯实验了解了光合作用的部分本质如：绿色植物通过光合作用制造有机物。
这个实验在高中教材中也有详细介绍，因为有了基础，所以上课时可以让学生自习。
学生不知道的是光合作用的探索历程，这部分内容还是很有趣的，可以让学生体验探索科学知识的乐趣！
2、学生已经学习过光合作用的概念，反应式。
知道了反应所需的原料和产物，反应的场所，光合作用的化学本质以及意义等。
那这些在高中生物教学中也是学生必需掌握的主要内容，在讲解时也就不需要再重复详细的介绍。
学生不知道的是反应的详细过程，以及如何根据光合作用的原理在生产生活中进行实际的运用。
3、学生初中阶段关于本部分内容的学习方法主要是死记硬背的，是为了通过会考，学过很快会忘。
现在我们要教会学生学习的方法，体验到学习的乐趣，并且掌握相关的知识内容，对他在以后的生活有所帮助。