3.7 自然界中的氧循环和碳循环（教学设计）-【上好课】八年级科学下册同步高效课堂（浙教版）

3.7 自然界中的氧循环和碳循环 （教学设计） 年级 八年级 授课时间 课题 3.7 自然界中的氧循环和碳循环 教学 目标 科学观念：了解自然界中氧循环的过程，认识到氧在自然界中的消耗与产生途径，明确氧循环对维持生态平衡的重要性； 科学思维：理解自然界中碳循环的过程，掌握碳在大气、生物、土壤及海洋等圈层之间的循环路径，知晓碳循环对地球生态系统的意义； 态度责任：知道大气层中臭氧层的作用，认识到保护臭氧层的重要性；了解温室效应的成因，能辩证分析温室效应的利弊。 教学 重难点 重点：碳氧平衡对地球生态系统的意义 难点：碳循环和氧循环的的消耗与产生途径 学情 分析 本节内容选自浙教版八下第三章第7节。学生在学习 “自然界中的氧循环和碳循环” 前，已对氧气、二氧化碳的性质及简单化学反应有所了解，例如蜡烛燃烧消耗氧气、产生二氧化碳等，这为理解氧循环和碳循环奠定了一定的知识基础。然而，循环过程涉及生物、化学、地理等多学科知识的融合，较为抽象复杂，学生在构建宏观循环体系概念时容易出现困难。他们可能难以将微观的分子、原子层面的反应与宏观的自然现象相联系，比如光合作用中二氧化碳和水转化为氧气和有机物的过程，以及呼吸作用、燃料燃烧等对碳氧平衡的影响。同时，学生在分析人类活动，如工业生产、化石燃料大量使用等对碳氧循环的破坏时，缺乏系统的思维和实际应用能力，难以准确理解其带来的环境问题及解决方案。此外，学生对知识的学习往往停留在表面记忆，缺乏主动探究和深入思考，对于循环中各环节的动态平衡关系理解不深刻。但初中学生好奇心强，对与生活实际紧密相关的环境问题兴趣浓厚，教师可以利用这一特点，通过案例分析、多媒体展示等方式，激发学生的学习热情，引导他们主动探索氧循环和碳循环的奥秘，逐步培养其综合分析和解决问题的能力 。 教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 在自然界中，生物不断地进行呼吸作用，消耗氧气，产生二氧化碳。 那么，空气中的二氧化碳是否会因此而增加，而氧气是否又会因此而减少呢？ 提问：空气中的二氧化碳是否会因此而增加，而氧气是否又会因此而减少呢？ 新 知 讲 授 一、自然界中的氧循环 蜡烛燃烧需要消耗氧气，如果得不到适当的补充，燃烧将无法继续。植物光合作用消耗二氧化碳，同样，如果二氧化碳得不到适当的补充，植物也将无法正常生存下去。 如果将燃烧着的蜡烛和植物放在一起，会出现什么情况呢？ 探索活动： 1．取A、B两个密闭的玻璃钟罩，如在A、B钟罩中分别放入植物和蜡烛，然后将两个钟罩放在阳光充足的地方。 2．比较蜡烛持续燃烧的时间：A钟罩小于B钟罩。 3．B钟罩内蜡烛燃烧所需的氧气是来自植物的光合作用，燃烧所产生的二氧化碳被植物吸收用于光合作用。 4．从实验结果你能得出的结论是什么？ B装置内存在着一个小范围内的氧循环。 思考与讨论： 为了让B钟罩内蜡烛能较长时间地燃烧下去，在设置实验时，应注意什么？ 选取茂盛的绿色植物，并将装置放在光照充足的地方，从而增加光合作用产生的氧气。 读图：大自然中，消耗氧气的途径主要有哪些？产生氧气的途径主要是什么？ 1、氧循环的含义 大自然中氧气的含量会由于生物的呼吸作用和物质的燃烧等减少，但又会随植物的光合作用而增加，周而复始地进行循环。 2、氧循环的途径 （1）产生途径：植物的光合作用 （2）消耗途径：生物的呼吸作用、微生物的分解作用、燃料的燃烧 思考与讨论：在我国北方的冬天，许多树的叶都掉光了，光合作用的能力大大下降。北方的人会有缺氧的感觉吗？ 不会，因为其他地方的绿色植物照样会进行光合作用，释放氧气的通过地球的大气循环在全球传播。 二、自然界中的碳循环 碳是构成生物的基本元素之一，自然界中的碳以单质或化合物的形式存在。大气中碳的气态化合物主要是二氧化碳，与氧一样，碳在自然界也是可以循环的。 读图：自然界中的碳循环主要有哪些途径？ 思考与讨论：现代工业发展迅速，人类大量燃烧煤和石油等燃料。这对碳循环会带来怎样的影响？ 大气中的二氧化碳浓度会大幅升高，破坏自然界的碳平衡。 1、碳循环的含义 大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过动植物的呼吸作用、微生物的分解和人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。 2、碳循环的途径 （1）消耗途径：植物的光合作用 （2）产生途径：生物的呼吸作用、微生物的氧化分解、燃料的燃烧 3、碳-氧平衡 在自然界中，氧循环与碳循环有着密切的联系。通过光合作用和呼吸作用，保持了大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，维持了整个生物圈中的碳—氧平衡。 三、温室效应 在正常情况下，碳的循环是平衡的，但由于现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油和天然气等化石燃料，地层中经过千百万年积存的、已经脱离碳循环的碳元素，在很短的时间内释放了出来。这就打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量迅速增加，进而导致气温上升，引起“温室效应”。 探索活动：取2只塑料杯，各装1/12清水，在1只盛水的塑料杯上盖一块玻璃片。把它们同时放在太阳光下晒1小时左右，然后分别测量水温：盖玻璃片的杯内的水温高。请分析其中的原因。 玻璃片既能让太阳光进入杯内，又能阻止热量散失，从而把热量贮存在水杯内。 1、温室的保温作用 太阳光透过温室的玻璃后，会使室内地面温度升高，而地面的辐射却很少能穿透玻璃，因此温室具有保温作用。 2、大气“温室效应” 大气中的二氧化碳具有与温室玻璃相似的作用，对地球起着保温的作用，从而产生“温室效应”。 3、温室气体 能造成“温室效应”的气体除二氧化碳外，还包括水蒸气（H2O）、臭氧（O3）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）、氯氟烃、全氟碳化物及六氟化硫等，统称为温室气体。 4、温室效应的利弊 （1）利 ①适度的“温室效应”能保证地球上的气温恒定，适于动植物生存。 ②能保持较高含量的二氧化碳，促进绿色植物的光合作用，增加农作物产量等。 （2）弊 ①“温室效应”加剧，在一定程度上导致全球性气候变暖，并引起一系列恶果。 ②气候反常、恶化，造成台风和飓风等灾害性天气频发。 思考与讨论：我们可以采取哪些措施来防治“温室效应”的加剧？ ①少开车，减少化石燃料的使用； ②开发利用新能源，如太阳能、风能、核能等； ③大力植树造林，严禁乱砍滥伐，退耕还林还草，减少纸张和一次性筷子的使用等； ④大力发展储能产业和制氢产业，减小电能浪费，争取到2030年达到碳达峰和碳中和。 将学生分成小组，每组发放一个生态瓶模型（包含小鱼、水草、水）和二氧化碳传感器。让学生先观察初始状态下生态瓶内的二氧化碳浓度数值，然后将生态瓶放在阳光下一段时间，再次测量并记录数据；接着将生态瓶置于黑暗环境中，同样观察数据变化。小组成员合作分析数据，讨论氧气和二氧化碳在生态瓶内的变化情况及原因。 展示碳循环的示意图，提供一些生活中的实例，如汽车尾气排放、树木砍伐、煤炭燃烧等。让学生分组讨论这些实例中碳元素的转移路径，尝试在纸上绘制出简易的碳循环流程图。各小组派代表上台展示并讲解，教师和其他小组进行点评和完善。 播放一段关于全球气候变暖的纪录片片段，组织学生进行小组辩论。辩题是 “人类活动对碳氧平衡的影响是利大于弊还是弊大于利”。辩论前，学生有 5 分钟时间在小组内收集资料、整理观点。辩论过程中，教师作为裁判维持秩序，引导学生从科学的角度进行论证。辩论结束后，教师总结人类活动对碳氧平衡的影响，强调保护环境的重要性。 课 堂 练 习 【典例1】（2024八下·三门期末）自然界中碳循环和氧循环如图所示，下列叙述正确的是（　　） A．碳循环就是指二氧化碳的循环 B．氧气只有通过燃烧才能参与碳循环 C．碳、氧循环失衡不会影响人类的生存 D．植物的光合作用可以促进碳氧平衡 【答案】D 【解析】 A、碳循环是指碳元素在自然界的循环状态，而不是只有二氧化碳的循环，该选项叙述不正确； B、氧气不仅可通过燃烧参与碳循环，还可通过光合作用参与碳循环，该选项叙述不正确； C、空气中二氧化碳含量过高会引起温室效应，则碳、氧循环失衡会影响人类的生存，该选项叙述不正确； D、 光合作用是指绿色植物利用光能，在叶绿体里，把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，并把光能转化成化学能储存在制造的有机物中的过程。植物的光合作用可以促进碳氧平衡，该选项叙述正确。 【典例2】（2024八下·义乌期末）我国在2060年要实现“碳中和”的目标。即通过新能源开发利用、节能减排、植树造林等形式，减少人类生产生活中产生的二氧化碳，达到相对“零排放”的目的。下列措施有助于降低碳排放的是（　　） A．肆意焚烧田间秸秆 B．推广使用太阳能灶 C．使用大排量燃油车出行 D．直接排放工业废气 【答案】B 【解析】 A.露天焚烧农作物秸秆，燃烧的过程中会有二氧化碳生成，不利于环境的保护，不能实现“碳中和”目标，故A错误； B.推广使用太阳能等清洁能源，可以减少化石燃料的燃烧，可以减少二氧化碳排放量，有助于保护环境，可以实现“碳中和”目标，故B正确； C.使用大排量燃油车，增加了汽油的用量，增加了二氧化碳排放量，不能实现“碳中和”目标，故C错误； D.直接排放工业废气，会破坏环境，也不能实现“碳中和”目标，故D错误。 【典例3】（2024八下·浦江期末）“碳中和”是指某区域一定时间内二氧化碳排放总量与消耗总量相平衡．我国争取在2060年前实现“碳中和”目标．倡导“碳中和”有利于解决的环境问题是（　　） A．水土流失 B．温室效应 C．臭氧空洞 D．白色污染 【答案】B 【解析】 “碳中和”通过植树造林、节能减排等形式，实现二氧化碳“零排放“，有利于解决温室效应，故B符合题意，而A、C、D不合题意。 课 堂 小 结 一、自然界中的氧循环 1、氧循环的含义 2、氧循环的途径 （1）产生途径：植物的光合作用。 （2）消耗途径：生物的呼吸作用、微生物的分解作用、燃料的燃烧。 二、自然界中的碳循环 1、碳循环的途径 （1）产生途径：生物的呼吸作用、微生物的分解作用、燃料的燃烧。 （2）消耗途径：植物的光合作用。 2、碳—氧平衡 在自然界中，氧循环与碳循环有着密切的联系。通过光合作用和呼吸作用，保持了大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，维持了整个生物圈中的碳—氧平衡。 三、温室效应 1、温室效应 大气中的二氧化碳具有与温室玻璃相似的作用，对地球起着保温作用，大气中二氧化碳的含量增加，进而导致气温上升，引起“温室效应”。 2、“温室效应”加剧的原因：大量使用化石燃料；森林面积因乱砍滥伐而急剧减少等。 3、温室气体 能造成“温室效应”的气体除二氧化碳外，还包括水蒸气、臭氧、氧化亚氮、甲烷、氯氟烃、全氟碳化物及六氟化硫等，统称为温室气体。其中二氧化碳所占比例最大，约为55%。 板 书 设 计 作 业 设 计 反 思 评 价 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$