1.2 种群的数量变化（第1课时）（教学设计）-2024-2025学年高二生物同步优质资源包（人教版2019选择性必修2）

《种群数量变化》第一课时教案 学科 高中生物 年级册别 选择性必修二 共2课时 教材 人教2019版 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容主要介绍了种群数量变化的模型，包括“J”型增长和“S”型增长。通过具体的实例和图表，帮助学生理解这些模型的建立方法和意义。教材通过细菌的繁殖、野兔的入侵等例子，展示了种群数量变化的不同模式，强调了资源和空间对种群增长的限制作用。本节内容不仅有助于学生建立生态学的基本概念，还能培养学生的科学探究能力和数据分析能力。 学情分析 学生在初中阶段已经初步接触过生态学的基本概念，对种群有一定的了解。但他们对种群数量变化的模型了解较少，对这些模型如何反映种群动态的理解还不够深入。在教学过程中，可以通过具体的实例和实践活动，进一步激发学生的学习兴趣，帮助他们更好地理解和掌握种群数量变化的模型。同时，需要注意学生在数据分析和逻辑推理方面的薄弱点，通过引导和示范，逐步提高他们的科学素养。 课时教学目标 知识目标 1. 理解建立种群增长模型的方法和意义。 2. 掌握“J”型增长和“S”型增长的模型假设、表达式及其特点。 3. 了解“J”型增长和“S”型增长的联系和区别。 素养目标 1. 培养学生的科学思维能力，能够分析种群数量变化的模型。 2. 提升学生的探究实践能力，能够设计简单的实验方案，验证种群增长模型。 3. 增强学生的环保意识，认识到保护生态环境的重要性。 教学重点、难点 重点 1. 建立种群增长模型的方法和意义。 2. “J”型增长和“S”型增长的模型假设、表达式及其特点。 3. “J”型增长和“S”型增长的联系和区别。 难点 1. 如何准确理解“J”型增长和“S”型增长的模型假设和表达式。 2. 如何通过实例和图表，理解“J”型增长和“S”型增长的特点。 教学环节 教师活动 学生活动 导入新课 情境导入 (1) 通过细菌繁殖的例子，引出种群数量变化的话题。 提问：细菌在理想条件下是如何繁殖的？ 引导学生讨论：在资源和空间有限的情况下，细菌的数量会如何变化？ 通过PPT展示细菌的繁殖过程和数量变化曲线。 (2) 引出本节课的主题：种群数量变化的数学模型。 1. 观察细菌繁殖的例子，回答问题。 2. 参与讨论，发表观点。 3. 了解本节课的主题。 讲授新知 建立种群增长模型的方法 (1) 介绍建立种群增长模型的意义：描述、解释和预测种群数量的变化。 (2) 通过细菌繁殖的例子，讲解建立种群增长模型的步骤：研究对象、提出问题、合理假设、数学表达、检验修正。 (3) 通过公式t年后种群的数量为 Nt=N0×λt ，讲解细菌繁殖n代后的数量计算方法。 (4) 引导学生理解数学模型的精确性和直观性。 (5) 通过曲线图，展示细菌数量的变化趋势。 (6) 引导学生思考：在实际情况下，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？ (7) 通过实例，让学生理解建立种群增长模型的必要性和方法。 (8) 引导学生分析自然界种群增长的实例，如野兔入侵和环颈雉的引入。 “J”型增长模型 (1) 介绍“J”型增长的模型假设：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种。 (2) 通过公式 Nt=N0×λt，讲解“J”型增长的表达式。 (3) 通过曲线图，展示“J”型增长的特点：种群数量以一定倍数增长，增长速率越来越快。 (4) 引导学生分析“J”型增长的条件和特点。 (5) 通过实例，让学生理解“J”型增长在理想条件下的表现。 (6) 引导学生思考：这种增长趋势能否一直持续下去？为什么？ (7) 通过练习题，巩固学生对“J”增长模型的理解。 (8) 引导学生讨论“J”型增长在实际中的应用。 “S”型增长模型 (1) 介绍“S”型增长的模型假设：资源和空间有限，天敌的制约等。 (2) 通过曲线图，展示“S”型增长的特点：种群数量先快速增长，达到K/2时增长最快，此后增长减缓，最终达到K值并维持稳定。 (3) 引导学生分析“S”型增长的条件和特点。 (4) 通过实例，让学生理解“S”型增长在实际条件下的表现。 (5) 引导学生思考：K值的含义及其在种群管理中的应用。 野生东北豹的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。 建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量，即K值升高。降低环境容纳量是防治有害生物的根本措施。 (6) 通过练习题，巩固学生对“S”型增长模型的理解。 1. 记录建立种群增长模型的方法和意义。 2. 了解细菌繁殖的计算方法和曲线图。 3. 参与讨论，分析细菌数量在实际情况下的变化。 4. 记录“J”型增长的模型假设和表达式。 5. 了解“J”型增长的特点和条件。 6. 参与讨论，分析“J”型增长在实际中的应用。 7. 记录“S”型增长的模型假设和表达式。 8. 了解“S”型增长的特点和条件。 9. 参与讨论，分析“S”型增长在实际中的应用。 归纳总结 习题巩固 1．如图表示某种鼠迁入新环境后，种群增长速率（平均值）随时间的变化。下列有关叙述正确的是（    ） A．可用标记重捕法准确计算出该种鼠的种群密度 B．该种鼠在第9年达到此环境的环境容纳量 C．调查期内该种鼠在新环境中呈“S”型增长 D．第5年后该种鼠的年龄组成为衰退型，呈负增长 【答案】C 【分析】分析柱形图：根据种群数量增长速率先增大后下降说明该种群数量变化呈“S”型曲线；第5年种群的增长速率最大，说明处于K/2，第5年到第9年，种群的增长率下降，但数值是大于0，说明种群的数量仍在增加。 【详解】A、用标记重捕法只能估算出该种鼠的种群密度，A错误； B、第9年时，种群数量增长速率不为0，说明此时还没有到达K值，B错误； C、该种群数量的增长速率先增加后减少，说明该种鼠种群数量呈“S”型增长，C正确； D、第5年到第9年，种群的增长率下降，但数值是大于0，说明种群的数量仍在增加，D错误。 故选C。 2．科学工作者调查某高原生态系统中的一种鼠兔在1～7年之间，种群数量变化曲线如下图。下列相关叙述正确的是（    ） A．科学工作者可以采用样方法调查鼠兔的密度 B．鼠兔在第一年期间增长速率最大 C．在5～6年之间可能由于干旱导致鼠兔的死亡率大于出生率 D．鼠兔在第6年的数量最少 【答案】C 【分析】对于活动范围小，活动能力弱的动物，调查种群密度通常采用 样方法，关键随机取样；对于活动范围大，活动能力强的动物，调查种群密度通常采用标记重捕法。 【详解】A、鼠兔活动范围大，调查鼠兔的密度应采用标记重捕法，A错误； B、鼠兔在第一年期间增长率最大，B错误； C、从曲线可知，第5～6年期间鼠兔的数量大量减数，可能干旱导致植被减少，缺失食物导致鼠兔大量减少，λ小于1，死亡率大于出生率，C正确； D、鼠兔在第7年的数量最少，D错误。 故选C。 3．图中曲线乙表示某种群的数量变化曲线。下列叙述错误的是（    ） A．曲线乙显示该种群的数量增长方式为“S”形增长 B．若某条件引起该种群的数量发生曲线丙所示变化，则导致这一变化的原因最可能是该种群迁入了大量同种个体 C．一般情况下，气候是影响曲线乙中ab段波动的外界因素之一 D．若某条件引起该种群的数量发生曲线甲所示变化，则导致这一变化的原因可能是食物来源变少 【答案】B 【分析】种群波动是指处于平衡状态的种群，随时间发展其种群数量围绕某一饱和量上下波动的现象。环境条件变化可引起种群数量波动，如干旱、酷暑、严冬、流行疾病等因素可使种群减少数量；而温和、湿润、风调雨顺等年景会使种群数量增加等。此外种群自身特性也可引起种群大小波动。 【详解】A、由曲线乙可知，该种群的数量先增加，然后在一定程度保持相对稳定，符合“S”形曲线，A正确； B、如果某条件引起该种群的数量发生曲线丙所示的变化，即环境容纳量增大，最可能的原因是外界条件更适宜，如有了充足的食物和空间，B错误； C、一般情况下，气候是影响其波动的最大影响因素，C正确； D、若食物来源变少，该种群的数量会下降，D正确。 故选B。 4．下列与种群数量模型有关的叙述，错误的是（    ） A．数量增长曲线比数学公式更能直观反映种群数量的增长趋势 B．构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正 C．“J”形曲线的条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等 D．中的含义是种群增长率 【答案】D 【分析】1、数学模型指的是用来描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式，它将现实问题归结为相应的数学问题，并在此基础上利用数学的概念、方法和理论进行深入的分析和研究，从而从定性或定量的角度来刻画实际问题，并为解决现实问题提供精确的数据或可靠的指导。 2、影响种群数量的因素，自然因素：气候、食物、天敌、传染病等；人为因素：动物栖息地环境的破坏，生物资源的过度开发和利用，环境污染等；自身因素：出生率、死亡率。 【详解】A、数学公式能准确反映种群数量的变化但不够直观，而数量增长曲线图能更直观地反映种群数量的变化趋势但不够精确，故数量增长曲线比数学公式更能直观反映种群数量的增长趋势，A正确； B、构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正，如当数学公式这个模型构建出来后，可以进一步算出相关的具体数值，再绘制出坐标轴曲线图，曲线图可以更直观地反映出种群数量的变化趋势，B正确； C、“J”形曲线是在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下的数量增长，C正确； D、Nt=N0λt中入的含义是该种群数量是上一年种群数量的倍数，D错误。 故选D。 5、如图为种群数量增长曲线，下列有关叙述不正确的是（    ） A．改善空间和资源条件有望使K值提高 B．影响B到C段种群数量增长的因素有食物、空间、天敌等 C．BC段种群增长速率逐渐下降，出生率小于死亡率 D．曲线b表明自然状态下种群在B点时其增长速率达到最大 【答案】C 【分析】题图分析，曲线a表示J型曲线，曲线b表示S型曲线。“J”型曲线呈指数增长，描述在食物充足，无限空间，无天敌的理想条件下生物无限增长的情况.。自然界的资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，这就使种群的出生率降低，死亡率增高，有时会稳定在一定的水平，形成“S”型增长曲线。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称为K值。 【详解】A、K值不是固定不变的，K值的大小取决于环境条件，所以改善空间和资源条件有望使K值提高，A正确； B、食物、空间、天敌等因素是影响种群数量变化的主要因素，因此，影响B到C段种群数量增长的因素有食物、空间、天敌等，B正确； C、BC段种群数量增长速率逐渐下降，但种群数量仍然在不断增多，所以BC段种群的出生率大于死亡率，C错误； D、曲线b为S型增长曲线，曲线上每一点切线的斜率代表该时间点的种群增长速率在B点时，曲线在该点的切线斜率最大，其增长速率达到最大，即种群数量在K/2时，种群的增长速率最大，D正确。 故选C。 6．下列关于环境容纳量（K值）的叙述，正确的是（   ） A．K值是种群的最大数量，种群数量任何时候都不可能超过K值 B．人为地一次性捕杀部分家鼠后，其K值迅速降低 C．改善空间和资源条件会使种群数量增加，但K值不变 D．建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的K值 【答案】D 【分析】“ S”型增长曲线   条件：资源和空间都是有限的，与密度有关 用N表示种群数量，当Ｎ＝Ｋ／２时，种群增长率最大，理论上最适合捕捞(图中C点) 　　Ｎ＞Ｋ／２时，种群增长率降低， 　　Ｎ＜Ｋ／２时，种群增长率增大 联系实际：保护珍贵动物及消灭害虫时，注意Ｋ值，即在保护（消灭）种群数量的同时还要扩大（减小）他们的环境容纳量。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值 【详解】A、种群数量可能超过环境容纳量，A错误； B、人为地一次性捕杀家鼠，不能使其环境容纳量降低，而是使种群数量降低，B错误； C、改善空间和资源条件会使种群数量增加，同时K值也会增加，C错误； D、建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量，D正确。 故选D。 7．生态学家做过这样一个实验：在0．5毫升培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24小时统计一次大草履虫的数量，经反复实验，得出图中所示结果，从图中可以看出： （1）在有限环境中，随着 密度的上升，个体间对有限的空间，食物和其他生活条件的种内斗争加剧，这就会使大草履虫的出生率 ，死亡率 ，从而使大草履虫种群数量增长速率 。 （2）当种群数量达到环境条件所允许的最大值(K)时，出生率与死亡率的关系 ，此时种群数量将停止增长，种群增长速率为 ，种群数量保持相对稳定，这种增长为 曲线增长。 （3）在自然界，影响种群数量的因素有很多，如 。因此，大多数种群的数量总是在波动中； ，种群数量还会急剧下降，甚至消亡。 【答案】 种群 下降 上升 下降 出生率等于死亡率 0 “S”型 气候、食物、天敌、传染病等 不利条件下 【分析】分析曲线图：图示为种群数量的“S”型增长曲线，种群数量开始时，种群的增长率为0；种群数量在0～K/2之间时，种群的增长率逐渐增大，种群数量增长速度加快；种群数量为K/2时，种群增长率最大，此时种群数量增长速度最快；种群数量在K/2～K之间时，受到环境阻力的影响，种群的增长率在减小，种群数量增长速度减慢；种群数量为K时，种群的增长率为0，种群数量到达最大值（K值）。 【详解】（1）在有限环境中，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间，食物和其他生活条件的种内斗争加剧，这就会使大草履虫的出生率下降，死亡率上升，从而使大草履虫群数量增长率下降，按S型曲线增长。 （2）当种群数量达到环境条件所允许的最大值（K）时，出生率和死亡率相等，种群数量将停止增长，种群增长速率为0，种群数量保持相对稳定，这种增长为“S”型曲线增长。 （3）在自然界，影响种群数量的因素有很多，如气候、食物、天敌、传染病等。因此，大多数种群的数量总是在波动中；而在不利条件下，种群数量还会急剧下降，甚至消亡。 【点睛】本题结合种群数量的“S”型增长曲线，考查种群数量的变化规律，要求考生掌握种群数量变化的“J”型和“S”型曲线，能根据曲线图，判断“S”型曲线种群数量增长率的变化规律，并能理论联系实际，运用所学的知识解释生活中的生物学问题。 学科网（北京）股份有限公司 $$