第4节 光合作用与能量转化
(新教材)统编人教版高中生物必修一第五章第4节《光合作用与能量转化》优质教案
(新教材）统编人教版高中生物必修一第五章第4节《光合作
用与能量转化》优质教案
一、教材分析
本课是人教版高中生物必修1第五章《细胞的能量供应和利用》第四节内容。
“光合作用与能量转化”是高中生物必修课程中的核心内容之一，是高中一年级学习的重点内容，属于必修模块一的组成部分。
细胞的能量供应和利用知识是生物学方面最基本的知识，是学习其他模块和章节的基础。
本课以问题探讨导入，分两小节讲解。
第一小节讲述捕获光能的色素和结构。
先通过探究实践活动讲解捕获光能的色素种类，又通过实验介绍了这些色素吸收的差别，然后讲解了这些色素的部位。
接下来讲解了叶绿体的结构适用于进行光合作用。
第二小节讲解光合作用的原理和应用。
先通过介绍科学家做过的一是实验，讲解了光合作用的原理；最后讲述了光合作用原理的应用。
通过本节课内容的学习，学生不仅需要将以前所学的知识由点构成线合理关联起来，更需要在掌握的事实性知识的基础上开始建构并逐步形成基本的科学自然观。
二、教学目标
1.说出绿叶中色素的种类、作用和部位；知道叶绿体的结构和功能。
2.理解光合作用的原理，知道光反应和暗反应的区别和联系，知道影响光合作用强度的环境因素、光合作用原理的应用。
三、核心素养
【生命观念】通过学习光合作用的原理知识，阐明生命活动不仅具有。
高中必修第一册统编人教版《第4节 光合作用与能量转化》优秀教学教案教学设计
《光合作用与能量转化（第3课时）》教案1．说出绿叶中色素的种类和作用。
2．说出叶绿体的结构和功能。
3．说明光合作用以及对它的认识过程。
4．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
5．说出光合作用原理的应用。
6．通过光合作用发现史的学习，使学生受到科学家们崇高的精神境界的熏陶，并养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
7．通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学，同时增强学生的社会责任意识。
【教学重点】1．绿叶中色素的种类和作用。
2．光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
3．影响光合作用的环境因素。
【教学难点】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。
一、导入新课复习导入：二、讲授新课（一）影响光合作用原理的应用教师引导学生根据光合作用反应式进行分析：影响光合作用的因素有哪些？光：光照强度、光质、光照时间CO2的浓度、H2O矿质元素温度1．探究光照强度对光合作用的影响自变量：光照强弱控制方法：相同瓦数台灯离实验装置的距离因变量：光合作用强度检测方法：相同时间小圆形叶片浮起的数量无关变量：要求相同且适宜。
温度等，用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰。
实验原理：叶片含有空气，上浮，抽气，叶片下沉；光合作用产生氧气充满细胞间隙，叶片上浮。
实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。
（二）影响光合作用的外界因素1．光照强度A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。
AB段：光照强度增大，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少（有一部分用于光合作用），此段细胞呼吸强度＞光合作用强度。
B点：光补偿点，即光合作用强度＝细胞呼吸强度（细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用）。
BC段：随着光照强度不断加强，光合作用不断加强，到C点不再加强，称C点对应的光照强度为光饱和点。
应用：①阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低。
《第4节 光合作用与能量转化》教学设计教学反思-2023-2024学年高中生物人教版必修1
《光合作用与能量转化》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解光合作用的概念和过程，掌握光合作用中能量转化的原理。
2. 能够分析光合作用与能量转化之间的关系，了解绿色植物在生态系统中的作用。
3. 培养学生的观察、分析和解决问题的能力，提高实验操作技能。
二、教学重难点1. 教学重点：光合作用的过程、物质转化和能量转化。
2. 教学难点：如何将复杂的生物过程转化为易于理解的语言，以及如何通过实验验证光合作用的原理。
三、教学准备1. 准备教学用具：PPT、模型、实验器材等。
2. 准备学生用具：笔记本、笔、实验器材等。
3. 准备教材和相关参考资料，以便教师备课和学生自学。
4. 安排实验课程，确保实验器材和场地的安全性和可用性。
四、教学过程：1. 导入新课可以通过展示一些图片和视频，让学生们感受到绿色植物的重要性，从而引出光合作用的概念。
也可以通过一些趣味性的小故事或者小游戏来吸引学生的注意力，激发他们的学习兴趣。
2. 讲授光合作用的过程在这一部分，可以通过一些简单的实验和图片来帮助学生理解光合作用的过程。
可以让学生们亲手操作一些简单的实验，例如利用绿叶进行光合作用实验，观察实验结果。
同时，可以给学生们讲解光合作用的各个阶段，包括光反应阶段、暗反应阶段等。
3. 能量转化与储存光合作用不仅能够将太阳能转化为化学能，而且能够将有机物中的化学能转化为生物体可以利用的能量。
在这一部分，可以通过一些实例和图片来帮助学生理解能量转化和储存的过程。
同时，也可以让学生们思考光合作用对于生物体的重要性，以及光合作用在生态系统中的作用。
4. 小组讨论与展示让学生们分成小组，针对光合作用在生态系统中的作用、光合作用与人类的关系等话题进行讨论。
学生们可以在小组内分享自己的想法和观点，也可以听取其他同学的看法。
讨论结束后，每个小组需要选派一名代表进行展示，分享小组的讨论成果。
5. 总结与作业在课程结束时，教师需要对本节课的内容进行总结，帮助学生梳理知识点。
生物-光合作用与能量转化
(CH2O)
CO2 C3
C5
②暗反应阶段 场所： 叶绿体的基质中
卡尔文循环：
条件： 物质
酶、ATP、NADPH CO2的固定：CO2＋C5 酶
2C3
CO2 → C3 → (CH2O)
变化
C3的还原：2C3
酶
(CH2O) 糖类
NADPH NADP+ ATP ADP+Pi
①光反应阶段
可见光 H2O 类囊体薄膜
类囊体膜
色 素酶
M
Pi ＋ADP
ATP
NAODPH 2 O2在类囊体腔内产生
H+ 蛋白M的作用: 运输H+
+ 催化ATP的合成
NADP+ 氧化型辅酶Ⅱ
场所：叶绿体内的类囊体薄膜上
NADPH 还原型辅酶Ⅱ
([H])
条物 变件质 化：光水、色的素光、解：酶NHA2DOPH光的能合成O2：+HH+++NADP还+ 原剂N、AD供P能H ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能) 酶 ATP
实验二：鲁宾和卡门实验 18O分别标记CO2和H2O ➢ 研究方法：同位素标记法（同位素示踪）
第
第
一
二
组
组
讨论
1.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于H2O ，而并不来源于CO2。
该实验采用了如何对照？ 自变量？因变量？
相互对照（即对比实验）； 18O标记的物质 氧气的相对分子质量
第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化
二、光合作用的原理和应用 （一）光合作用的概念 实质： 合成有机物，储存能量
5.4光合作用与能量转化(第4课时)课件-高一上学期生物人教版(2019)必修1
d点： 温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
e点： 下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
ef段： 光合作用强度小于细胞呼吸强度。
fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
bf段： 制造有机物的时间段。
ce段：积累有机物的时间段，积累有机物最多的点e点
一昼夜有机物的积累量＝S1－(S2＋S3)(S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积)。
量
⑷ 画出阴生植物对应曲线 A 上移，B左移，C左下移。
例5.将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓 度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表
D 示）,测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是（ ）
A. 如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移 B. 如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C. 如果光照强度适当增加，a点右移，b点右移 D. 如果光照强度适当增加，a点左移，b点右移
光合作用与细胞呼吸曲线的综合分析
植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析
1.自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线
a点： 凌晨，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。
b点： 有微弱光照，植物开始进行光合作用。 bc段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
c点： 上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。 ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。
例7．(不定项)某密闭温室大棚内CO2浓度的变化如图所示，其中b、c
两点的温度相同。下列说法错误的是( ACD )
A．经一昼夜后大棚内植物有机物积累 量减少 B．经一昼夜后大棚内O2浓度增加 C．b、c两点时温室大棚中的光照强度相同 D．b、c两点时叶肉细胞的光合速率等于细胞呼吸的速率
生物人教版(2019)必修1 5.4光合作用与能量转化(共21张ppt)
光照不变
减少
增加
增加
减少
增加
增加
减少
增加
减少
增加
光照由弱到强， CO2供应不变
CO2供应由充足到不足， CO2供应由不足到充足，
光照不变
光照不变
04
光合作用原理的应用
NYDIA·C
四、光合作用原理的应用
B
C EF
D
G
A
光合作用
光合作用强度：指在单位时间内通过光合作用 制造糖类的数量
意义：直接关系农作物产量，研究影响光合作 用强度的因素很有现实意义
滤液细线的要求 细、齐、直、重复多次
层析液 20份石油醚 + 2份丙酮 + 1份苯
一、捕获光能的色素
绿叶中的色素
叶绿素（3/4）
叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色）
类胡萝卜素（1/4）
胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色）
异常现象分析
滤液中绿色颜色过浅 滤纸条色素带重叠
胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b
滤纸条看不到色素带
色素带位置和宽度分别有什么含义？
NYDIA·C
一、捕获光能的色素
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红 光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
NYDIA·C
一、捕获光能的色素
叶绿体的结构适于光合作用
NYDIA·C
02
探索光合作用的部分实验
NYDIA·C
二、探索光合作用的部分实验
实验材料选的好 01
实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿 体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌 可确定释放氧气多的部位
实验材料 选的好
02 排除干扰方法好
高中生物 人教版必修1第5章 第4节 光合作用与能量转化 影响光合作用的因素 总结
B
CO2
释 放 A’
量 A
C
阳生植物
阴生植物
光照强度
根据上表：阴生植物的光饱和点和 光补偿点低于阳生植物的原因？
阴生植物的叶绿素含量低，且叶绿素 a/b的值也低，导致光反应速率降低， 同时Rubp羧化酶含量也比阳生植物的 低，导致暗反应速率低，故阴生植物 的光饱和点和光补偿点均低。
13
练习
光照强度
光补偿点：植物达到光
合速率等于呼吸速率时， 所对应的光照强度。
总（真）
光合速率光饱和点：植物达到最
呼吸速率
大光合速率所需要的最
A
CO2 A:光合作用为0，只进行呼吸作用
小光照强度
释放
应用：①合理密植；
量
②阴雨天适当补充光
照，及时对大棚除霜消雾。 11
Ⅰ.影响光合作用强度的因素
CO2 吸收
量
C D
O
B
A
CO2 释放
量
E 光照强度
F
光照强度由O到E变化的过程中：
用面积表示
①细胞呼吸消耗的有机物是多少？
矩形SAOEF
②光合作用制造的有机物是多少？ ③此梯过形程SA中CDF积累的有机物是多少？
梯形SACDF－矩形SAOEF
即，梯形SDCBE－△SOBA
12
补充：阳生植物和阴生植物
CO2
吸
C’
2.如果光合强度用CO2的量表示，那么，“同化”、“固定”或“消 耗”CO2的量表示的是总光合强度，而“从环境（或容器）中吸收” 或“环境（或容器）中减少”CO2的量则指的是净光合强度。
3.如果光合强度用O2的量表示，那么“产生”或“制造”O2的量指 的是总光合强度，而“释放至容器（或环境）中”或“容器（或环 境）中增加”O2的量则指的是净光合强度。
新人教版生物必修一第五单元：光合作用与能量转化
2、色素的吸收萝卜素主要吸收蓝紫光
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
类叶 胡绿 萝素 卜： 素吸 ：收 吸蓝 收紫 蓝光 紫和 光红
光能转化为化学能被细胞所吸 收的过程称为光合作用。
太阳光中有能量，我 们制造出太阳能电池板 可以捕获其中的能量并 转化为电能。
绿色植物也能捕获 并转化太阳光中的能量， 那么，绿叶中通过什么 物质或结构捕获并转化 光能呢？
捕获光能的色素
• 我们知道，玉米中有时会出现白化苗。 白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮 存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细 胞中的色素有关。 今天，下面的这个实验，主要目的是探究
二、实验程序
实验结果：
讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？
宽窄如何？这说明了什么？
2022/12/26
9
胡萝卜素（橙黄色）
绿 叶
类胡萝卜素
中
（含量约1/4）
叶黄素（黄色）
的
色 素
叶绿素
叶绿素a（蓝绿色）
（含量约3/4）
叶绿素b（黄绿色）
三、实验关键
1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的 叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。
光
结论：
• 叶绿素a和合叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光， 胡萝卜素和叶红素主要吸收蓝紫光。
• 注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反 射回来，所以叶片才呈现绿色。
问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中 的什么部位？
3.叶绿体
• 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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
白化玉米 正常玉米
一 、捕获光能的色素和结构 1、捕获光能的色素
【探究·实践】绿叶中色素的提取与分离
①②提分取离：叶不绿同体的中色的素色在素层都析能液溶中解的于溶有解机度溶不剂同中。,溶所解以度 可高以的随用无层水析乙液醇在滤提纸取上叶绿扩体散中得的快色；素反。之则慢。
1937年，英国植物学家希尔在离体的叶绿体悬浮 液中加入铁氧或其他氧化剂（悬浮液中有H2O ，没有 CO2 ），在光照下可以放出O2 。
1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法， 研究了光合作用中O2的来源。用16O的同位素18O分 别标记H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：
1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶 绿体可以合成ATP。1光9照57下年的，他又发现合成ATP的 过程总是与水的光解相绿伴色随植物
二 、光合作用的原理和应用
2、光合作用原理的应用
影响光合作用 强度的因素
光照（强度、光质） CO2浓度 水分 →气孔开闭程度 →CO2吸收 温度 无机营养、病虫害
自养生物和异养生物
自养生物: 利用无机物吸收能量 有机物 光能：绿色植物 蓝细菌 化学能：硝化细菌
异养生物: 利用其他有机物→自身有机物
暗 Ⅱ暗反应（碳反应）阶段
NADPH 酶 ATP 酶
多种酶 催化
场所：叶绿体基质
太阳能 H2O
CO2
类囊体 O2
(CH2O)
叶绿体基质
①光合作用中能量的转化
光能
NADPH和ATP 中的化学能
(CH2O)中 的化学能
②光合作用总反应式
光能
CO2 +H2O 叶绿体 (CH2O)+O2
③光合作用概念
分离方法：纸层析法
①提取色素
②分离色素
色素的种类
类胡萝卜素 叶绿素
叶绿体中的 色素提取液
吸收 光谱
色素的吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡 萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
2、叶绿体的结构
基粒 基粒类囊体
膜间隙 类囊体腔
基质类囊体
二 、光合作用的原理和应用
CO212的19、、世C希希和纪尔尔O末的被的，实实分科验验开学是是，界否否O普2说被遍明释认水植放为的物，，光C在合解与光作与H2合用糖O作产的结生用合合的中成成O不，甲2 醛中是，的同然氧一后元个素化甲全学醛部反分来应子自缩？合H2成O？糖。
பைடு நூலகம்
二 、光合作用的原理和应用
1、光合作用的原理 H2O光→O2+H+
光 Ⅰ光反应阶段 NADP++H+→NADPH ADP+Pi→酶ATP
场所：类囊体的薄膜
CO2如何转变成糖类呢？
美 国 科 学 家 卡 尔 文 等 ， 用 经 过 14C 标 记 的 14CO2，供小球藻光合作用，追踪14C的去向， 最终探明了CO2中的C是如何转化为有机物中的 C的。