3.2.2 光合作用(单元任务驱动课件）-【大单元教学】2024-2025学年七年级生物下册同步备课系列（人教版2024）

即将上课，请做好学习准备！ 1 植物在生命活动中吸收的水大部分会通过蒸腾作用散失。那么,在海尔蒙特的柳树生长实验中，柳树质量增加了70多千克，增加的主要是什么物质呢? 想一想·议一议：海尔蒙特实验中柳树质量增加的主要是什么物质呢？ 沐浴着阳光，植物能够利用简单的无机物合成复杂的有机物，不仅满足自身生命活动的需要，还养活了地球上几乎所有的生物。创造这一奇迹的奥秘，就隐藏在那漫山遍野、郁郁葱葱的绿叶之中。 2 义务教育教科书生物学七年级下册（人教2024年版） 第三单元 植物的生活 第二章 植物体内的物质与能量变化 第二节 光合作用 3 CONTENTS 目 录 01 绿叶在光下制造有机物 02 光合作用吸收二氧化碳释放氧气 03 光合作用的实质 05 光合作用原理在农业生产上的应用 06 科学·技术·社会：人工合成淀粉 07 概念梳理·总结转化 08 拓展应用·能力提升 04 有机物的运输及其作用 4 核心素养目标 生命 观念 形成物质和能量的统一、结构与功能相适应、生物与环境相适应的生物学观念。 科学 思维 在探究绿叶在光下制造淀粉的实验，设计光合作用的验证实验的过程中，严谨求实，辩证分析，培养学生理性思维、质疑包容、勇于探究的科学精神。 探究 实践 运用实验法检验绿叶在光下制造淀粉；明确绿色植物制造的有机物不仅用于构建植物体，而且养育了生物圈中的其他生物。通过一系列的实验，探究光合作用的过程；明确光合作用的概念、实质、和意义；举例说明光合作用的原理在农业生产上的应用。 态度 责任 认同绿色植物制造有机物对于生物圈的意义，关注光合作用的原理在农业生产上的应用。 5 01 绿叶在光下制造有机物 6 1.1 【实验目的】①检验绿叶在光下制造的有机物是淀粉吗？②探究光是绿叶制造有机物不可缺少的条件吗?【材料用具】盆栽的天竺葵、酒精、碘液、清水、黑纸片、曲别针、小烧杯、培养皿、水浴锅、镊子等。 【方法步骤】 ①将盆栽的天竺葵在黑暗处放置一昼夜。 ②用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，然后将盆栽植物移到阳光下照射。 ③几小时后，摘下叶片，去掉遮光的黑纸片。 ④将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，再将小烧杯置于水浴锅中加热，使叶片含有的叶绿素溶解在酒精中，叶片变成黄白色。 ⑤用清水漂洗叶片，再将叶片放到培养皿里，向叶片滴加碘液。 ⑥稍停片刻，用清水冲掉碘液，观察叶片颜色的变化。 实验·探究：探究绿叶在光下制造有机物（德国植物学家萨克斯，1864年） ①暗（饥饿）处理 ②叶片遮光在光下照射 （设置对照实验） ⑤清水漂洗后滴加碘液 ③取下叶片去掉遮光纸片 ④叶片放入酒精中 隔水加热脱色处理 ⑥冲去碘液观察现象 7 1.1 【解析】 ①将天竺葵提前在黑暗处放置一昼夜是为了让叶片中原有的淀粉运走耗尽。 ②用黑纸片把叶片的一部分遮盖起来是为了形成遮光部分和见光部分对照。 ③将叶片漂洗后滴加碘液，叶片的见光部分变蓝色，遮光部分没有变蓝色。遇碘变蓝是淀粉的特性，这说明叶片的见光部分产生了淀粉，进而说明，淀粉是光合作用的产物。在实验中，叶片的见光部分产生了淀粉，遮光部分没有产生淀粉，这说明，光是植物制造淀粉(有机物)不可缺少的条件。 【分组讨论】①为什么要将天竺葵提前在黑暗处放置一昼夜？②为什么要用黑纸片把叶片的一部分遮盖起来？③比较叶片的见光部分与被黑纸片遮盖部分滴加碘液后的实验结果，你们小组能得出什么结论？ 实验·探究：探究绿叶在光下制造有机物 8 1.2 【进一步探究】如果将叶片变色的部分制作成叶片横切面的临时切片，并用显微镜观察，蓝色颗粒会出现在叶肉细胞的什么结构中? 观察·思考：光合作用进行的场所 【解析】将叶片变蓝色的部分制作成叶片横切面的临时切片，并用显微镜观察，蓝色淀粉颗粒会出现在叶肉细胞的叶绿体中，因为叶绿体是进行光合作用的场所。 【原理】植物进行光合作用的主要部位是叶片，这是因为叶片的细胞中含有叶绿体，叶绿体中含有的叶绿素等色素能捕获太阳光。植物利用光能，在叶绿体中合成淀粉等有机物，并把光能转变为化学能，储存在有机物中。叶绿体既是生产有机物的“车间”,也是将光能转变为化学能的“能量转换器”。 银边天竺葵在阳光下照射→取一片叶放入盛有酒精的小烧杯中，置于水浴锅里面加热，脱去叶片中的叶绿素→漂洗后滴加碘液→再次漂洗，观察现象：叶片绿色部分变蓝，银边部分未变蓝 叶绿体是 光合作用的场所 9 02 光合作用 吸收二氧化 碳释放氧气 10 2.1 普里斯特利根据实验得出了结论：植物能更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得“污浊”的空气。 后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸都会消耗氧气、产生二氧化碳，而植物的光合作用能够消耗二氧化碳、释放氧气。 18世纪70年代，英国化学家普里斯特利(J.Priestley)的实验 11 2.2 观察·思考：金鱼藻在光下释放氧气 【实验步骤】（1）在一个较大的烧杯中饲养金鱼藻（装满水），将一支锥形漏斗倒扣在金鱼藻上，将一支试管倒扣在漏斗上，将装置置于阳光下，注意观察实验装置里的金鱼藻，看它的叶片表面是否有气泡出现。（2）在气体充至试管容积的一半左右时，用拇指堵住试管口，将试管取出，然后迅速将快要熄灭的卫生香（或竹签）伸进试管口内，注意观察卫生香（或竹签）的燃烧情况。 【实验结论】氧气具有助燃的作用。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，说明这种气体是氧气。如果将这个实验装置放在黑暗中，就看不到这一现象，说明金鱼藻只有在光下才能产生氧气。由此可见，氧气也是光合作用的产物。 12 2.3 实验·探究：二氧化碳是光合作用必需的原料 【提出问题】二氧化碳是光合作用 必需的原料吗？ 【作出假设】二氧化碳是光合作用 必需的原料。 【制定计划、实施计划】 ●材料用具：玻璃钟罩、氢氧化钠溶液、盆栽的天竺葵、酒精、碘液、小烧杯、大烧杯、培养皿、水浴锅、镊子、清水 ●实验原理：氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳（氢氧化钠+二氧化碳→碳酸钠+水） ●实验步骤： ①将两盆生长状况、植株相似的盆栽天竺葵放在黑暗处一昼夜。 ②分别用玻璃钟罩将两盆天竺葵罩住，一个玻璃钟罩中放入25%的氢氧化钠溶液30mL，另一个玻璃钟罩中放入清水30mL。将两个装置同时放到阳光下照射3-4小时。（装置如图） 13 2.3 实验·探究：二氧化碳是光合作用必需的原料 ●实验步骤： ③分别取两个装置中天竺葵的叶片各一片，放入盛有酒精的小烧杯中，置于水浴锅中加热。 ④清水漂洗叶片，放入培养皿中，分别向两片叶片滴加碘液，过一会儿再用清水漂洗，观察叶片颜色变化。 ●实验现象：放置了氢氧化钠溶液的装置中叶片不变蓝色，未放置氢氧化钠溶液的装置中叶片变蓝色。 【得出结论】该实验中，一个小烧杯中放的是氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液可以吸收容器里的二氧化碳，没有二氧化碳，叶片就不能制造出淀粉；另一个小烧杯中放的是清水，清水不能吸收容器里的二氧化碳，叶片吸收了二氧化碳，就制造出了淀粉。由此可见，二氧化碳是植物进行光合作用的原料。 【表达交流】①如果你们的实验结论与假设不一致，请仔细分析原因，重新制定方案，实施探究活动。②与同学交流实验方案，分析该方案是否严谨、合理。③与同学交流推理过程，共同分析这个推理过程是否符合逻辑。 14 2.4 科学证明：水是光合作用的原料 根据海尔蒙特的柳树生长实验可以推测，水在柳树生长过程中参与制造了有机物。后来，科学家通过更加严谨的实验证明，水是光合作用的原料。 1939年,鲁宾和卡门（美国）利用同位素标记法对光合作用的原料进行了探究：用18O分别标记H2O和CO2，使他们分别成为H218O和C18O2→第一组提供H2O和C18O2，第二组提供H218O和CO2→在其他条件相同的情况下，分析两组实验释放的O2情况→现象：第一组产生的氧气全部是O2，第二组产生的氧气全部是18O2→结论：光合作用释放的氧气来自水，水是光合作用的原料。 15 03 光合作用 的实质 16 3.1 光合作用的表达式、概念和实质 ●光合作用的概念：植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水合成为储存着能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程。 原料——二氧化碳、水 条件——光能 场所——叶绿体 产物——有机物（储能）、氧气 ●光合作用的实质：包括两方面的变化：一是物质转变，即二氧化碳和水等无机物合成为淀粉等有机物，并释放氧气；二是能量转化，即光能转化为储存在有机物中的化学能。 物质转化：简单的无机物（水、二氧化碳）→ 复杂的有机物（糖类、脂质、蛋白质、核酸等） 能量转化：光能→化学能 17 3.2 光合作用示意图 二氧化碳（CO2） 氧气（O2） 有机物 水（H2O） 18 04 有机物的运输 及其作用 19 4.1 有机物的运输及其作用 叶片通过光合作用制造了大量的有机物，这些有机物都去哪里了呢? 如果在杨树、柳树、葡萄等植物的茎上剥去一圈树皮，一段时间后，这株植物依然在生长，但切口处的树皮明显增厚，甚至会形成瘤状物（如图）。这是为什么呢？原来，运输有机物的通道——筛管就分布在树皮中。环割树皮后，有机物向下运输的通道被切断，造成局部营养过剩，再加上损伤的刺激等因素，引发细胞无序分裂，进而形成瘤状物。 筛管是被子植物中运输有机物的管状结构，由一系列长筒形的活细胞首尾连接而成（如图）。 叶片光合作用制造的有机物，经叶脉、叶柄、茎等结构中的筛管运输到植物体各处，为细胞的生命活动提供能量，并参与构建植物细胞，进而构成各种组织、器官和整个植物体。 20 05 光合作用原理 在农业生产中 的作用 21 5.1 光合作用原理在农业生产中的作用——合理密植 在农业生产上，为提高作物产量，需要采取多种措施保证作物有效地进行光合作用。例如，要想让作物茁壮生长，就必须让作物的叶片充分地接受光照。如果种植过密，作物就会因叶片互相遮挡等，影响自身的光合作用；如果种植过稀，作物就不能充分利用单位面积上的光照，会造成浪费。这两种情况都会影响作物的产量。因此，种植作物时，应合理密植。在我国某些地区的研究表明，通过优化种植密度可使玉米产量增加13%～20%。 22 5.2 光合作用原理在农业生产中的作用——提高光照强度 增加光照强度可以促进植物光合作用，加快光合作用速率，进而提高农作物的光合产物，并促进植物代谢过程。一些研究表明，增加光照强度可以使农作物的产量提高10%以上。增加光照强度的方法主要由以下几个： （1）增加日照时间：延长日照时间可以增加光照强度， 因此可以通过增设人工光源等手段，在晚上或早晨增加光照时间。 （2）增加光照强度：在生长期，可以使用日光灯等人工光源 增加光照强度，也可以选择移栽到阳光充足的地方进行生长。 （3）增加反射光：为了提高地面与作物间的反射率，可以在 作物周围播撒白色石灰、白色沙土等，从而增加作物的光照强度。 为了提高农作物产量，可以选择适当的增加光照强度。但需要注意的是，光照过强也会对植物造成伤害，因此应根据作物的不同特性和生长环境，制定适合的增加光照强度策略。 23 5.3 光合作用原理在农业生产中的作用——增加二氧化碳浓度 二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料之一。增加二氧化碳浓度可以为植物提供更多的“食物”，从而加速植物的生长速度。实验表明，在二氧化碳浓度较高的环境下，植物的叶片更加肥厚，茎秆更加粗壮，整体生长状况明显优于普通环境。增加二氧化碳浓度可以提高植物叶片中叶绿体的活性，使光合作用更加高效。这不仅有助于植物积累更多的有机物，还能增强植物的抗逆性，提高其对不良环境的适应能力。由于二氧化碳的加入促进了植物的生长和提高了光合作用效率，作物的产量也相应得到了提升。特别是在温室大棚等封闭环境中，通过合理调控二氧化碳浓度，可以实现作物的高产稳产。 24 06 科学·技术·社会 ——人工合成淀粉 25 6.1 科学·技术·社会：人工合成淀粉 米饭、面条、面包……你都爱吃吗？它们的主要成分都是淀粉。淀粉还是重要的工业原料，在造纸业、纺织业、食品加工业等领域有着广泛应用。 淀粉主要由植物通过光合作用产生，其产量受多种因素制约。一方面，作物的种植通常需要数月，而且需要大量的土地、淡水、肥料等资源；另一方面，光合作用中光能的理论利用效率不超过2%，涉及植物体内很多复杂的反应。你还记得刚学过的光合作用吗？从原料到产物，看似简单，其实包含60多步的化学反应。 如何增加淀粉产量？能否在不依赖植物的条件下高效地生产淀粉呢？ 26 6.1 科学·技术·社会：人工合成淀粉 经过多年努力，我国科学家于2021年宣布，他们利用光能，以二氧化碳为原料，仅用11步就合成了淀粉。在理化性质上，这种人工合成的淀粉与从作物中提取出来的淀粉是一样的。这项技术大大地提高了光能的利用效率，从光能到淀粉中的化学能，转化效率是玉米的3.5倍，淀粉合成速率是玉米的8.5倍。从产量上看，理论上1立方米的生物反应器的淀粉年产量，就相当于，3300多平方米玉米田的淀粉年产量。 科学家表示，在解决了目前生产成本较高的问题后，这项技术有望投入工业化生产，在生产粮食的主要成分——淀粉的同时，还可以回收利用二氧化碳，减少碳排放；也能减少农药、化肥等对环境的负面影响，全面提高人类的粮食安全水平。 27 07 概念梳理 总结转化 28 7.1 《第二节 光合作用》知识概要 01 绿叶在光下制造有机物——淀粉是光合作用的产物、光是光合作用的条件 02 光合作用吸收二氧化碳释放氧气——二氧化碳是光合作用的原料、氧气是光合作用的产物 03 光合作用的表达式、概念、实质（物质转化、能量转化） 05 光合作用原理在农业生产上的应用——合理密植、提高光照强度、增加二氧化碳浓度 06 科学·技术·社会：人工合成淀粉——量产淀粉，减少碳排放，减小农药化肥的污染 04 有机物的运输及其作用——由筛管向下运输、为生命活动提供能量并构建细胞 29 08 拓展应用 能力提升 30 【教材P36页“练习与应用”】一、概念检测 D 1.请用恰当的形式总结光合作用的场所、原料、产物和条件。 2.将一株质量约0.2千克的柳树苗栽种在肥沃的土壤中，两年后连根挖出，脱水后称重达11千克。这株柳树增加的质量主要来源于 （ ） A.空气中的氧气 B.土壤中的无机盐 C.土壤中的无机盐和水 D.空气中的二氧化碳和土壤中的水 原料——二氧化碳、水 条件——光能 场所——叶绿体 产物——有机物（储能）、氧气 31 【教材P36页“练习与应用”】二、拓展应用 1.右图是某温室大棚中提高二氧化碳浓度的一种仪器，大棚中安装这种仪器的目的是什么？原理又是什么？ 【解析】温室大棚中安装这种仪器的目的是提高农作物的产量。要使温室大棚内农作物产量得到提高，就要提高农作物的光合作用的效率，二氧化碳是光合作用的原料之一，所以，向温室大棚中添加二氧化碳，就可以提高光合作用的效率，从而提高农作物产量。 32 【教材P36页“练习与应用”】二、拓展应用 2.将金鱼藻放在盛有质量分数为0.2%的 碳酸氢钠溶液（可提供二氧化碳）的试管中， 控制水温为25℃。将试管放在离白炽灯不同 距离处，观察试管中每分钟产生的气泡个数。 每个条件做三次重复实验，取平均值，数据 如下表所示。 请回答以下问题：（1）金鱼藻和光源的距离远近与产生的气泡数之间有什么关系？从中可以得出什么结论？（2）如果将这支试管放在黑暗处，实验结果会是怎样的？ 【解析】（1）金鱼藻和光源的距离远近与产生的气泡数之间的关系是金鱼藻离光源越近，产生的气泡数越多。由此可以得出的结论是：在一定范围内，光照越强，光合作用越强。（2）光是光合作用的条件，如果将这支试管放在黑暗处，金鱼藻不能进行光合作用，将不会产生气泡（氧气）。 试管与灯的距离/厘米 每分钟产生的气泡个数 10 161 20 122 30 113 40 101 33 【教材P36页“练习与应用”】二、拓展应用 3.光是植物进行光合作用必不可少的条件。光对植物的生活还有什么影响？你可以就“叶绿素的形成是否与光有关”这个问题进行探究。请写出你的实验方法、实验步骤及预期结果。 【提出问题】叶绿素的形成是否与光有关？ 【作出假设】叶绿素的形成与光有关。 【制定方案，实施方案】 1.随机选取生理状况相同的100株黄豆芽。 2.将豆芽随机分成数量相同的两组，分别为A组、B组。 3.将A组放在有光条件下培养，B组放在无光条件下培养，其余条件完全相同且适宜。 4.一段时时间后观察两组豆芽的变化。 【分析现象，得出结论】有光条件下的豆芽呈现绿色，无光条件下的豆芽为乳黄色，说明叶绿素的形成与光有关。 34 END 演示结束，请及时整理好课堂笔记！ 35 $$