能量之源-光與光合作用(公開課課件)

袁隆平和他的雜交水稻超級(jí)水稻標(biāo)準(zhǔn)株型記者：您說自己現(xiàn)在最主要的工作就是第三期超級(jí)雜交水稻的攻關(guān)，到2010年要實(shí)現(xiàn)平均畝產(chǎn)900公斤。這個(gè)數(shù)字還有潛力嗎？袁隆平：應(yīng)該還能往上漲。按照光能利用率3%的理論產(chǎn)量打個(gè)對(duì)折，長沙地區(qū)一季稻的最高產(chǎn)量應(yīng)該可以達(dá)到1500公斤。當(dāng)代神農(nóng)氏袁隆平科研攻關(guān)的主要方向就是如何提高水稻的光能利用效率。俗話說：萬物生長靠太陽，為什么這樣說呢？請(qǐng)同學(xué)們看下面的數(shù)據(jù)。袁隆平和他的雜交水稻超級(jí)水稻記者：您說自己現(xiàn)在最主要的工作就11.地球表面上的綠色植物每年大約制造了4400億噸有機(jī)物！2.地球表面上的綠色植物每年儲(chǔ)存的能量約為7.11×1018KJ，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于24萬個(gè)三峽電站每年所發(fā)出的電力，相當(dāng)于人類在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活和食物營養(yǎng)上所需能量的100倍！請(qǐng)看下面的數(shù)據(jù)：1.地球表面上的綠色植物每年大約2.地球表面上的綠色植物每年2由此可見：對(duì)絕大多數(shù)生物來說，活細(xì)胞所需能量的最終源頭來自太陽的光能。

太陽的光能通過什么途徑進(jìn)入植物體內(nèi)呢？第4節(jié)能量之源由此可見：對(duì)絕大多數(shù)生物來說，活細(xì)3什么是光合作用？光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。場(chǎng)所條件產(chǎn)物原料什么是光合作用？光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把4一.光合作用的探究歷程人們得出這一認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長的探索歷程，科學(xué)家們用了200多年的時(shí)間，經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)才對(duì)光合作用有了一個(gè)比較清楚的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在我們就沿著科學(xué)家們探尋的足跡，去體驗(yàn)他們認(rèn)識(shí)問題的思維過程和科學(xué)探索的樂趣。一.光合作用的探究歷程人們得出這一認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長的探索歷程，5植物為什么會(huì)生長？古希臘亞里士多德認(rèn)為根吸收土壤中的養(yǎng)分土壤減少的重量=植物增加的重量植物為什么會(huì)生長？古希臘亞里士多德認(rèn)為根吸收土壤中的養(yǎng)分6五年后1642年海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)柳樹增重74.47kg土壤只減少0.06kg結(jié)論：植物增重主要來自水分海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有什么不足的地方？五年后1642年海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)柳樹增重74.47kg結(jié)論：植71771年普利斯特利的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：綠色植物可以更新空氣1771年普利斯特利的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：綠色植物可以更新空氣8普利斯特利的的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗，可能的原因是什么？可能是在無光的條件下做的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)闊o光時(shí)，植物不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，所以沒有釋放氧氣，而是釋放二氧化碳，所以實(shí)驗(yàn)失??！1779年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯做了500多次植物更新空氣的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。1785年，法國科學(xué)家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。在這一過程中，光能哪里去了呢？1845年，德國科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲(chǔ)存于什么物質(zhì)中呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、釋放氧氣的過程中，還產(chǎn)生了什么物質(zhì)呢？普利斯特利的的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗，可能的原因是什么？可能9一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片1864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)暗處理光照酒精脫色結(jié)論:綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉碘蒸汽處理一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片1864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)10問題1：薩克斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?？問題2：為什么對(duì)植物進(jìn)行一晝夜的暗處理？問題3：為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？驗(yàn)證光合作用的產(chǎn)物為了將葉片中原有的淀粉運(yùn)走耗盡進(jìn)行對(duì)照問題1：薩克斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗繂栴}2：為什么對(duì)植物問題3：11光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用釋放的氧氣到底是來自二氧化碳還是來自水呢？隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)了放射性同位素，利用放射性同位素做示蹤原子，為解決氧氣是來自水還是二氧化碳提供了技術(shù)手段。1939年，美國的科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法,用18O做示蹤原子，對(duì)光合作用的產(chǎn)物氧氣中氧的來源進(jìn)行了探究。光合作用的原料有水和二氧化碳，隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)了放射12光合作用的探索歷程3.魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)：⑴用18O標(biāo)記H2O和CO2，使它們成為H218O和C18O2；⑵給第一組植物提供H2O和C18O2，給第二組植物提供H218O和CO2；結(jié)果：第一組釋放的氧氣全部是O2；第二組釋放的氧氣是18O2。結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來自于水光合作用的探索歷程3.魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)：⑴用18O標(biāo)記H13光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文利用放射性同位素14C標(biāo)記的14CO2做實(shí)驗(yàn)研究這一問題。最終探明CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。1961年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主光合作用產(chǎn)生的有機(jī)20世紀(jì)40年代，美國科1961年諾貝14光合作用的場(chǎng)所究竟在什么地方呢？早在100多年前美國科學(xué)家恩格爾曼就以水綿和好氧細(xì)菌為實(shí)驗(yàn)材料，很好地解答了這個(gè)問題！水綿是常見的淡水藻類每條水綿由許多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的長筒狀細(xì)胞連接而成。水綿很明顯的特點(diǎn)是：葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細(xì)胞里。光合作用的場(chǎng)所究早在100多年前美國科學(xué)家恩格爾水綿是常見的15恩格爾曼實(shí)驗(yàn)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？恩格爾曼實(shí)驗(yàn)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？16問題1：為什么選用水綿做為實(shí)驗(yàn)材料？因?yàn)樗d不僅有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且螺旋分布于細(xì)胞中，便于進(jìn)行觀察和分析研究

問題2.為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？為了排除實(shí)驗(yàn)前環(huán)境中光線和氧的影響，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性

光合作用的場(chǎng)所是葉綠體光合作用的產(chǎn)物有氧氣！結(jié)論:問題3．為什么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全暴露在光下？先選極細(xì)光束，用好氧細(xì)菌檢測(cè)，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之做對(duì)照，從而證明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的，并且氧是由葉綠體釋放出來的。

問題1：為什么選用水綿做為實(shí)驗(yàn)材料？因?yàn)樗d不僅有細(xì)而長的17小結(jié):薩克斯的實(shí)驗(yàn)說明光合作用的產(chǎn)物有淀粉，光合作用的條件需要光；魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)說明了光合作用的產(chǎn)物O2中的氧全部來自原料中的H2O；恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)說明了光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，光合作用的產(chǎn)物有O2！

自主探究：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用的過程中需要二氧化碳

小結(jié):薩克斯的實(shí)驗(yàn)說明光合作用18科學(xué)探究的一般過程提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表達(dá)與交流（光合作用需要二氧化碳嗎？）（光合作用需要二氧化碳）（設(shè)計(jì)方案、預(yù)期結(jié)果…）（按預(yù)定方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）（分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論……）（總結(jié)，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并適當(dāng)交流）科學(xué)探究的一般過程提