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第五章第五章 绿色植物与生物圈中的绿色植物与生物圈中的碳碳氧平衡氧平衡第一节第一节光合作用吸收二氧化碳释放光合作用吸收二氧化碳释放氧气氧气 教学目标教学目标 1. 阐明光合作用的概念。 2. 运用实验的方法独立设计并完成探究活动“二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”。 3. 举例说明光合作用原理在农业生产上的应用。 教学重点教学重点 光合作用的概念。 教学难点教学难点 运用实验的方法独立设计并完成探究活动“二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”。 比利时科学家海尔蒙特比利时科学家海尔蒙特( (V. Helmont, 1579-1644) )曾经曾经做过一个著名的实脸，他把一棵做过一个著名的实脸，他把一棵2.5千克的柳树苗种在木千克的柳树苗种在木桶里，每天用雨水浇灌。桶里，每天用雨水浇灌。5年后，柳树质量增加了年后，柳树质量增加了80多千多千克，而土壤只减少了不到克，而土壤只减少了不到100克。海尔蒙特认为这是因为克。海尔蒙特认为这是因为柳树除吸收了土壤中少量无机盐外，还吸收了大量的水，柳树除吸收了土壤中少量无机盐外，还吸收了大量的水，水是合成柳树体内有机物的原料。想一想，他是否忽略水是合成柳树体内有机物的原料。想一想，他是否忽略了其他因素呢了其他因素呢? 答：忽略了空气的作用。答：忽略了空气的作用。想一想，议一议想一想，议一议 海尔蒙特的实验 海尔蒙特忽略了什么因素的作用呢？17世纪后叶，由于显微镜的发明，人们发现了植物叶片上的气孔，因而认为，正是通过这些气孔，植物与外界进行了气体交换。后来的科学研究证实，绿色植物通过光合作用制造有机物时，从外界吸收了二氧化碳并释放出氧气。光合作用利用二氧化碳作为原料光合作用利用二氧化碳作为原料 1773年，英国科学家普利斯特利做了一个经典的实验(下图)。普利斯特利的实验 普利斯特利根据实验得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。 后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸都会排出二氧化碳，消耗氧气，而植物的光合作用能够释放氧气，消耗二氧化碳。除水以外，二氧化碳也是绿色植物光合作用的原料。二氧化碳真的是绿色植物光合作用所必需的原料吗?探究探究二氧化碳是光合作用必需的原料吗？二氧化碳是光合作用必需的原料吗？ 请你设计实验，检验二氧化碳是否真的是光合作用必请你设计实验，检验二氧化碳是否真的是光合作用必需的原料。探究结束后，写出探究报告。需的原料。探究结束后，写出探究报告。提示提示 氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳。注意，氢氧化钠溶氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳。注意，氢氧化钠溶液有腐蚀性，不要让皮肤接触它。本实验的其他材料用具，液有腐蚀性，不要让皮肤接触它。本实验的其他材料用具，可以参考前面做过或课文中介绍过的实验来确定。例如，可以参考前面做过或课文中介绍过的实验来确定。例如，你可以借鉴普利斯特利实验中如何控制空气流动的方法，你可以借鉴普利斯特利实验中如何控制空气流动的方法，等等。等等。 为了保证实验中只有二氧化碳一个变量，你该怎样设为了保证实验中只有二氧化碳一个变量，你该怎样设计对照实验计对照实验? ?讨论讨论 1.1.如果你的实验结果与假设不一致，请仔细分析原因，如果你的实验结果与假设不一致，请仔细分析原因，然后在以下三种方案中做出选择然后在以下三种方案中做出选择:(1):(1)否定原来的假设，得否定原来的假设，得出与假设相反的结论；出与假设相反的结论；(2)(2)按照原来的实验方案重做一遍，按照原来的实验方案重做一遍，检验你的实验结果是不是可以重复的；检验你的实验结果是不是可以重复的；(3)(3)重新设计实验重新设计实验方案，并通过实验重新检验假设。方案，并通过实验重新检验假设。 2. 2.与同学交流实验设计方案，分析所设计的实验方案与同学交流实验设计方案，分析所设计的实验方案是否严谨、合理。是否严谨、合理。 3. 3.与同学交流从结果得出结论的推理过程，共同分析与同学交流从结果得出结论的推理过程，共同分析所做的推理是否符合逻辑。所做的推理是否符合逻辑。 主要科学家的实验和观点主要科学家的实验和观点时间时间( (年年) )国籍国籍科学家科学家主要实验主要实验主要观点主要观点17世纪世纪比利时比利时海尔蒙特海尔蒙特“柳树柳树”实验实验柳树除了吸收土壤中少量无机柳树除了吸收土壤中少量无机盐外盐外, ,还吸收了大量的水还吸收了大量的水, ,水是水是合成柳树体内有机物的原料合成柳树体内有机物的原料1771英国英国普利斯特利普利斯特利“植物植物蜡烛蜡烛小鼠小鼠”实验实验植物能够更新由于蜡烛或动物植物能够更新由于蜡烛或动物呼吸而变得污浊的空气呼吸而变得污浊的空气1779荷兰荷兰英格豪斯英格豪斯植物植物更新空气更新空气的的实验实验说明普利斯特利的实验只有在说明普利斯特利的实验只有在光下才能成功；植物体只有绿光下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气叶才能更新污浊的空气1864德国德国萨克斯萨克斯对绿叶进行暗处对绿叶进行暗处理，再做一般曝理，再做一般曝光，一半遮光的光，一半遮光的有关实验有关实验证明光合作用的产物除了有氧证明光合作用的产物除了有氧气外，还有淀粉气外，还有淀粉1880美国美国恩格尔曼恩格尔曼光束照射水绵，光束照射水绵，好氧细菌聚集在好氧细菌聚集在叶绿体处的实验叶绿体处的实验光合作用的放氧部位是叶绿体，光合作用的放氧部位是叶绿体，还证明叶绿体主要吸收红光和还证明叶绿体主要吸收红光和蓝紫光蓝紫光演示实验演示实验 光合作用还能产生氧气光合作用还能产生氧气 下面的实验能够让你更真切地看到光合作用产生了氧气。 观察老师做的演示实验，注意观察实验装置里的金鱼观察老师做的演示实验，注意观察实验装置里的金鱼藻，看它在阳光下是否放出了气泡。藻，看它在阳光下是否放出了气泡。 等气体充满试管容积的等气体充满试管容积的1/21/2左右时，老师会取出试管，左右时，老师会取出试管，迅速将快要熄灭的卫生香迅速将快要熄灭的卫生香( (或竹签或竹签) )伸进试管口内，这时请伸进试管口内，这时请你注意观察卫生香你注意观察卫生香( (或竹签或竹签) )的燃烧情况。的燃烧情况。讨论 光合作用产生了什么气体光合作用产生了什么气体? ? 答：光合作用产生了氧气。因为金鱼藻在光下放出的答：光合作用产生了氧气。因为金鱼藻在光下放出的气体可以促进燃烧，氧气有助燃作用。由此可以推断，绿气体可以促进燃烧，氧气有助燃作用。由此可以推断，绿色植物通过光合作用产生了氧气。色植物通过光合作用产生了氧气。 快要熄灭的卫生香(或竹签)，遇到金鱼藻在光下释放的气体，立刻燃烧起来。这是氧气助燃的特性。这个实验如果在黑暗中进行，则看不到这一现象。说明金鱼藻只有在光下才能够产生氧气。可见，光合作用的产物除了有机物外，还有氧气。 综上所述，光合作用实质上是绿色植物通过叶绿光合作用实质上是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能量的有体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物机物( (如淀粉如淀粉) )，并且释放出氧气的过程，并且释放出氧气的过程(下图)。 光合作用的过程，可以用下列式子表示：二氧化碳水 有机物氧气光能(储存着能量)叶绿体光合作用示意图 在农业生产上，要保证作物有效地进行光合作用的各种条件，尤其是光。 例如，要想让作物茁壮成长，就必须让作物的叶片充分地接受光照。如果种植过稀，会因作物没有充分利用单位面积上的光照而造成浪费；如果种植过密，植株叶片互相遮挡，会影响植物的光合作用。这两种情况，都会影响产量。因此，种植农作物时，既不能过稀，也不能过密，应该合理密植(下图)。如果你生活在农村，你知道农业上还采取哪些措施来充分利用光照、提高产量吗?光合作用原理在农业生产上的应用光合作用原理在农业生产上的应用技能训练技能训练 分析实验结果分析实验结果 只有对实验结果进行认真分析，才能得出正确的结论。只有对实验结果进行认真分析，才能得出正确的结论。 晚上，将金鱼藻放在盛有水的试管中，将试管先后放晚上，将金鱼藻放在盛有水的试管中，将试管先后放在离白炽灯不同距离处，观察试管中产生的气泡数目。这在离白炽灯不同距离处，观察试管中产生的气泡数目。这样收集到的数据如下表样收集到的数据如下表: :试管与灯的距离试管与灯的距离/ /厘米厘米每分钟产生的气泡数每分钟产生的气泡数/ /个个106020253010405请分析请分析 1. 1.金鱼藻和光源的距离远近与其产生的气泡数目之间金鱼藻和光源的距离远近与其产生的气泡数目之间有什么关系有什么关系? ?从中可以得出什么结论从中可以得出什么结论? ? 答：从表中的数据可以看出，植物和光源的距离远近答：从表中的数据可以看出，植物和光源的距离远近与其产生的气泡数目成反比，植物离光源越近，产生的气与其产生的气泡数目成反比，植物离光源越近，产生的气泡越多。因为气泡是植物进行光合作用产生的，气泡越多，泡越多。因为气泡是植物进行光合作用产生的，气泡越多，说明光合作用越强，因此可以得出结论：光照越强，光合说明光合作用越强，因此可以得出结论：光照越强，光合作用也就越强。作用也就越强。 2.2.如果将这个试管放在黑暗中，你能预测出实验结果如果将这个试管放在黑暗中，你能预测出实验结果吗吗? ? 答：如果将这个试管放在黑暗中，试管中将没有气泡答：如果将这个试管放在黑暗中，试管中将没有气泡冒出。因为金鱼藻在黑暗中无法进行光合作用，所以，试冒出。因为金鱼藻在黑暗中无法进行光合作用，所以，试管中将没有气泡冒出。管中将没有气泡冒出。练练 习习 判断下列说法是否正确。正确的画判断下列说法是否正确。正确的画“”，错误，错误的画的画“”。 （1 1）光合作用的原料是水和二氧化碳。（）光合作用的原料是水和二氧化碳。（ ） （2 2）植物的每个细胞都能进行光合作用。（）植物的每个细胞都能进行光合作用。（ ） （3 3）光合作用的实质是制造有机物，释放氧气，）光合作用的实质是制造有机物，释放氧气，把有机物里的能量全部释放出来。（把有机物里的能量全部释放出来。（ ） （4 4）合理密植可以保证作物的叶片都能充分地）合理密植可以保证作物的叶片都能充分地接受光照，又不互相遮挡。（接受光照，又不互相遮挡。（ ）
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