2.1.2 植物的光合作用（教学设计）生物北京版2024七年级上册

第一章 生物所需的营养 第2节　植物的光合作用 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第2节　植物的光合作用 教材分析 本节“植物的光合作用”选自北京版七年级上册生物第二单元第一章，是初中生物核心概念之一。作为“生物所需的营养”章节的关键内容，本节在教材体系中承前启后：学生已初步了解植物器官结构（如根、茎），本节则聚焦叶的功能，为后续学习呼吸作用、生态系统能量流动奠定基础。教材通过三个经典实验（海尔蒙特实验、气体检测实验、淀粉验证实验）层层递进，引导学生从现象观察（叶的结构）到本质探究（光合作用过程），逐步建构“绿色植物通过光合作用制造有机物”的科学概念。 内容编排突出实证思维：先观察叶片结构（表皮、叶肉、叶脉），明确光合作用场所为叶绿体；再通过对照实验验证原料（二氧化碳）和产物（氧气、淀粉）；最终归纳概念本质（无机物→有机物、光能→化学能）。这种设计不仅强化“结构与功能相适应”的生命观念，更渗透科学探究方法。同时，教材联系农业生产（合理密植），体现知识应用价值，引导学生理解光合作用对维持生态平衡（碳氧循环）和人类生存的基础作用。 教学目标 【知识目标】 1.说出绿色植物叶片的结构功能及光合作用的场所； 2.阐明光合作用的原料和产物，理解光合作用的实质； 3.归纳光合作用的实质（概念）举例说明光合作用在农业生产上的应用。 【素养目标】 1.生命观念 构建"结构-功能"观：通过分析叶片栅栏组织与海绵组织的差异，理解叶肉细胞结构（叶绿体分布）与光合效率的关联性。 2.科学思维 证据推理能力：基于海尔蒙特实验及溴麝香草酚蓝溶液变色现象，推导"光合作用消耗二氧化碳"的结论；通过碘液显色实验分析绿叶产淀粉的条件。 3.探究实践 规范操作技能：独立完成徒手切片制作、临时装片观察及叶片脱色等实验操作。 设计对照实验：以"银边天竺葵遮光实验"为例，分析单一变量（光照/叶绿体）对结果的影响。 4.态度责任 生态意识培养：结合温室效应现象，讨论光合作用在维持碳-氧平衡中的意义，提出保护植被的具体行动建议。 教学重、难点 【教学重点】 1.绿色植物叶片的结构和功能； 2.光合作用的场所、原料、产物和实质； 3.光合作用的概念及在农业生产上的应用。 【教学难点】 1.理解光合作用的实质； 2.分析光合作用相关实验的原理和结果。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 展示参天大树枝繁叶茂和纤纤小草茁壮成长的图片，引导学生观察。 问题引入与初步引导 展示图片后提问 无论是参天大树，还是纤纤小草，一般都具有叶。那么叶都有哪些结构呢？ 进一步引导 虽然不同植物叶的形态多种多样，但它们的结构相似。植物的叶到底是由哪些部分组成的呢？不同植物叶的组成有什么共同特点呢？ 再次引导 “植物的叶片为什么是绿色的？叶片对植物有什么重要作用呢？这和我们接下来要学习的内容有着密切的关系，大家可以大胆想象一下。” 总结与过渡 “大家都有很多独特的想法，接下来我们就一起深入探究植物叶的结构以及和它紧密相关的光合作用的知识。” 认真观察图片，思考回答问题多。 新知探究 一、光合作用的主要器官是叶 我们都知道植物一般都有叶，不同植物叶的形态多种多样，但结构相似，那么叶都有哪些结构呢？不同结构又具有什么样的功能？植物的叶片为什么是绿色的？叶片对植物有什么重要作用呢？ 讲解叶肉结构 展示叶肉的结构示意图， 叶片的主要结构是叶肉，属于栅栏组织和海绵组织，主要功能是进行光合作用。下面我们来填表比较叶肉中的栅栏层和海绵层的特点。 引导观察气孔 展示气孔的结构图片， 提问：“气孔在叶片的结构中有什么作用呢？” 总结叶片各部分结构特点及功能 总结：“叶片由表皮、叶肉、叶脉组成，植物光合作用的场所是叶绿体，虽然植物体内含有叶绿体的细胞都可以进行光合作用，但叶是光合作用的主要器官。” 引导学生观察并思考，比较栅栏层和海绵层在位置、细胞形状、细胞排列、含叶绿体多少等方面的特点。 【针对练习】 用显微镜观察迎春叶横切永久装片（如图），下列叙述错误的是（ ） A．叶片的结构包括：表皮、叶肉和叶脉 B．叶片的上、下表皮细胞排列紧密 C．与②处相比，①处含有的叶绿体数目更多 D．叶脉只由具有支撑作用的机械组织构成 答案：D 解析：A. 叶片的结构包括表皮、叶肉和叶脉，A正确；B. 叶片的上、下表皮细胞排列紧密，具有保护作用，B正确；C. ①处是栅栏层，②处是海绵层，栅栏层含有的叶绿体数目更多，C正确；D. 叶脉中含有输导组织和机械组织，不只是由具有支撑作用的机械组织构成，D错误。故选D。   巩固所学知识 二、光合作用 光合作用需要二氧化碳并产生氧气 海尔蒙特做了柳树实验，那么这个实验结果说明了什么？他认为柳树质量的增加来自水，这样判断的依据是什么？光合作用过程中有气体参与，如何验证植物在光照下能从环境中吸收二氧化碳，产生氧气呢？ 柳苗生长所需要的物质，并不是由土壤直接转化的，水才是使植物增重的物质。 因为实验中只给柳树浇水，土壤的质量变化很小，所以他认为水是使植物增重的物质。 引导思考气体参与情况 讲解 人们后来发现，除了土壤和水之外，植物的生长还要依赖空气。光合作用过程中有气体参与——吸收二氧化碳，产生氧气。如何验证呢？下面我们来进行实验探究。 介绍实验目的和材料器具 展示实验所需的材料器具，讲解实验目的 检测植物在光照下能从环境中吸收二氧化碳，产生氧气。 指导实验操作并提问 在学生进行实验过程中，提问 瓶中溶液颜色发生了哪些变化？分析出现这些变化的可能原因。 瓶中溶液颜色变浅，可能是因为植物吸收了二氧化碳，使溶液中的二氧化碳减少。 继续提问 将带火星的卫生香伸入瓶中气体处时，出现了什么现象？分析出现该现象的原因。带火星的卫生香复燃，说明瓶中产生了氧气。 总结实验结论 总结： 植物在光照的条件下，会吸收环境中的二氧化碳，释放氧气。科学研究进一步证实，光合作用所需的原料有二氧化碳，光合作用的产物有氧气。 光合作用产生淀粉 如何通过实验验证绿叶在光下能产生淀粉呢？实验中的暗处理、叶片遮光、隔水加热除去叶绿素对最后的实验结果分别有什么影响？ 介绍实验目的和材料器具 展示实验所需的材料器具，讲解实验目的：1. 认识光是光合作用的条件。2. 认识绿叶在光下产生淀粉。 指导实验步骤并提问 在学生进行实验过程中，提问：漂洗后的叶片滴加碘液后出现了什么现象？如何解释这种现象？叶片的绿色部分变蓝，说明叶片的绿色部分在光照条件下产生了淀粉，淀粉遇到碘液会变为蓝色。 继续提问 实验中的暗处理、叶片遮光、隔水加热除去叶绿素对最后的实验结果分别有什么影响？暗处理是为了消耗叶片中原有淀粉；叶片遮光可以形成对照，证明光是光合作用的条件；隔水加热除去叶绿素是为了避免酒精燃烧，同时使叶片脱色，便于观察淀粉遇碘液的颜色变化。 总结实验结论 总结：植物叶片的绿色部分在光照条件下可以进行光合作用，产生淀粉。有些植物的叶片有非绿色的部分，这些部分与植物体的根等其他非绿色器官一样，无法进行光合作用。 光合作用是生物生存的基础 什么是光合作用？光合作用的实质是什么？光合作用对生物生存有什么重要意义呢？ 讲解光合作用的概念 展示光合作用的公式， 植物通过叶绿体，利用阳光提供的能量，将二氧化碳和水合成为淀粉等有机物，同时把光能转变为化学能储存在有机物中，并且释放出氧气的过程，称为光合作用。 总结光合作用的实质 光合作用的实质是无机物转化为有机物，光能转化为化学能。 引导思考光合作用的意义 提问 光合作用对生物生存有什么重要意义呢？有机物运输至植物全身，供生长发育所需，同时也是人和动物的食物来源；贮存的能量是植物、动物和人生命活动的能量来源；对于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定起着极其重要的作用；地球上不断进行着光合作用的能量获取、物质合成过程，生命才得以繁衍生息。 光合作用原理在生产中有广泛应用  光合作用原理在农业生产上有哪些应用呢？ 引导思考应用实例 提问：结合生活实际，思考光合作用原理在农业生产上有哪些应用？ 合理密植、增加二氧化碳浓度、延长光照时间等。 讲解应用原理 讲解 合理密植可以充分利用阳光，提高农作物单位面积的产量；增加二氧化碳浓度可以为光合作用提供更多的原料，促进光合作用的进行；延长光照时间可以增加光合作用的时间，提高有机物的积累量。 认真分析海尔蒙特的柳树实验的结果说明了什么，观察实验现象思考问题 【针对练习】 1.某生物小组为了探究温度对金鱼藻光合作用的影响，设计了实验装置，在阳光下进行了相关实验，如下图所示。下列说法错误的是（　　） A．金鱼藻释放出的气体为氧气 B．金鱼藻吸收池水中的二氧化碳 C．甲组光合作用强度大于乙组 D．还可以用碘液检测淀粉的生成 答案：C 解析：A. 金鱼藻在光合作用过程中释放出的气体为氧气，A正确；B. 金鱼藻进行光合作用需要吸收二氧化碳，所以会吸收池水中的二氧化碳，B正确；C. 乙组温度高，光合作用强度应该大于甲组，C错误；D. 光合作用会产生淀粉，所以还可以用碘液检测淀粉的生成，D正确。故选C。 2.如图表示“探究绿叶在光下制造有机物”的实验。下列叙述错误的是（ ） A. ①的目的是消耗叶片中原有淀粉 B. ②中a区域和b区域可形成对照 C. ③可将叶片中的叶绿素溶解到生理盐水中 D. ④向叶片滴加碘液，观察叶片颜色变化  答案：C  解析：把天竺葵放到黑暗处一昼夜，目的是让叶片内原有的淀粉运走耗尽，避免对实验结果产生干扰，A选项正确；②中用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，然后移到阳光下照射，这样a区域见光，b区域遮光，二者形成以光照为变量的对照实验，B选项正确；酒精能溶解叶绿素，把叶片放在酒精中隔水加热，使叶片含有的叶绿素溶解到酒精中，而不是生理盐水中，C选项错误；淀粉遇碘变蓝色，向漂洗后的叶片滴加碘液，是为了检验叶片中是否产生了淀粉，观察叶片颜色变化，D选项正确。 3.某生物小组为了探究温度对金鱼藻光合作用的影响，设计了实验装置，在阳光下进行了相关实验，如下图所示。下列说法错误的是（　　）A．金鱼藻释放出的气体为氧气 B．金鱼藻吸收池水中的二氧化碳 C．甲组光合作用强度大于乙组 D．还可以用碘液检测淀粉的生成 答案：C 解析：A. 金鱼藻在光合作用过程中释放出的气体为氧气，A正确；B. 金鱼藻进行光合作用需要吸收二氧化碳，所以会吸收池水中的二氧化碳，B正确；C. 乙组温度高，光合作用强度应该大于甲组，C错误；D. 光合作用会产生淀粉，所以还可以用碘液检测淀粉的生成，D正确。故选C。 4.香甜的红薯是植株的块根，关于其中糖类物质主要来源的叙述，正确的是（ ） A. 由叶片光合作用制造 B. 由气孔从空气中吸收 C. 由导管从叶运输而来 D. 由根直接从土壤吸收  答案：A  解析：植物的光合作用是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物（主要是淀粉），释放出氧气的过程。叶片是光合作用的主要器官，红薯中的糖类物质主要是由叶片通过光合作用制造的，A选项正确；气孔是植物蒸腾失水的“门户”，也是气体交换的“窗口”，从空气中吸收的是二氧化碳，不能吸收糖类物质，B选项错误；导管运输水和无机盐，筛管运输有机物，叶片制造的有机物通过筛管运输到块根中，C选项错误；根从土壤中吸收的是水和无机盐，不能直接吸收糖类物质，D选项错误。 5.图是马铃薯植株示意图。它的食用部分是块茎，其中富含淀粉，这些淀粉主要由（　　） A.根从土壤中吸收积累 B. 块茎利用无机物合成 C. 叶片制造后运输而来 D. 花瓣分解有机物而来  答案：C  解析：根从土壤中吸收的是水和无机盐，不能吸收淀粉，A选项错误；块茎不能进行光合作用，不能利用无机物合成淀粉，B选项错误；叶片是光合作用的主要场所，叶片通过光合作用制造的有机物（主要是淀粉），通过筛管运输到块茎中储存起来，C选项正确；花瓣不能制造淀粉，也不能分解有机物为块茎提供淀粉，D选项错误。 6.今年李伯伯种植的南瓜喜获丰收，使南瓜增产的物质主要来自（　　） A.土壤中的水分和无机盐 B. 土壤中的水分和空气中的二氧化碳 C. 空气中的水分和二氧化碳 D. 空气中的二氧化碳和土壤中的有机物  答案：B  解析：光合作用的原料是二氧化碳和水，二氧化碳来自于空气，水是由根从土壤中吸收的。植物通过光合作用将二氧化碳和水合成有机物，使南瓜增产。土壤中的无机盐对植物的生长发育有重要作用，但不是使南瓜增产的主要物质；空气中的水分不能直接作为光合作用的原料；土壤中的有机物需要经过分解者的分解作用才能被植物吸收利用，也不是使南瓜增产的主要物质来源。所以使南瓜增产的物质主要来自土壤中的水分和空气中的二氧化碳，B选项正确。 7.为探究二氧化碳是否为光合作用的必需原料，某同学进行了相关实验，实验装置如下所示，下列说法错误的是（　　） A. 将两装置同时放在黑暗处24小时，然后一起移到阳光下 B. 甲组为对照组，乙为实验组 C. 氢氧化钠的目的是除去环境中的二氧化碳 D. 实验结论是：二氧化碳是光合作用的必需原料  答案：B  解析：将两装置同时放在黑暗处24小时，目的是让叶片内原有的淀粉运走耗尽，避免对实验结果产生干扰，然后一起移到阳光下进行光合作用，A选项正确；在该实验中，乙组装置中有氢氧化钠溶液，能吸收二氧化碳，使装置内没有二氧化碳，甲组装置中没有氢氧化钠溶液，有二氧化碳，所以乙组为实验组，甲组为对照组，B选项错误；氢氧化钠能与二氧化碳反应，所以其目的是除去环境中的二氧化碳，C选项正确；一段时间后，对两组叶片进行脱色、滴碘处理，甲组叶片变蓝，说明有淀粉生成，进行了光合作用；乙组叶片不变蓝，说明没有淀粉生成，没有进行光合作用，由此可以得出实验结论：二氧化碳是光合作用的必需原料，D选项正确。 8.合理密植有利于提高农作物单位面积的产量，最主要原因是（ ） A. 增加植株数目 B. 充分利用土壤肥力 C. 充分利用阳光 D. 充分利用土壤水分  答案：C  解析：合理密植是指在单位面积上，栽种作物或树木时密度要适当，行株距要合理。如果种植过密，植物叶片相互遮挡，不能充分进行光合作用，会影响产量；如果种植过稀，会浪费土地资源，光能得不到充分利用。所以合理密植有利于充分利用阳光，提高光合作用效率，从而提高农作物单位面积的产量，C选项正确。虽然合理密植也能在一定程度上利用土壤肥力和水分，但不是最主要的原因，增加植株数目不一定能提高产量，关键是要合理利用光照，A、B、D选项错误。 9.科学家希尔为了探究光合作用的奥秘，采摘生长旺盛的树叶做了如图所示的实验，下列说法正确的是（ ） A.A中产生的气体会使澄清的石灰水变浑浊 B. 增加光照，A中产生的气泡一定会增加 C. A和B对照，可以证明光照是光合作用的条件 D. B和C对照，可以证明光合作用场所是叶绿体  答案：C  解析：A中在光照条件下，叶绿体进行光合作用产生氧气，氧气不能使澄清的石灰水变浑浊，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，A选项错误；增加光照，在一定范围内，光合作用会增强，产生的气泡会增加，但如果光照过强，可能会导致气孔关闭，影响二氧化碳的吸收，光合作用反而会减弱，产生的气泡不一定会增加，B选项错误；A有光照，B无光照，其他条件相同，A和B对照，变量是光照，可以证明光照是光合作用的条件，C选项正确；B和C的变量不唯一，有光照和叶绿体两个变量，不能证明光合作用场所是叶绿体，D选项错误。 10.如图是探究“绿叶在光下产生淀粉”的部分实验步骤，请分析并回答问题：  （1）步骤③把天竺葵放到黑暗处一昼夜，目的是______，步骤④使叶片里的______溶解到酒精里。  （2）在⑤中，叶片银边部分______（填“变蓝”或“不变蓝”），叶片的b、c处为一组对照实验，叶片b处变蓝，说明______是光合作用的必需条件，______是光合作用的产物  答案：（1）消耗叶片中原有的淀粉；叶绿素；（2）不变蓝；光；淀粉  解析：（1）把天竺葵放到黑暗处一昼夜，目的是让叶片内原有的淀粉运走耗尽，避免对实验结果产生干扰；酒精能溶解叶绿素，把叶片放在酒精中隔水加热，使叶片含有的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成黄白色，便于观察淀粉遇碘变蓝的现象。（2）叶片的银边部分没有叶绿体，不能进行光合作用，所以滴加碘液后不变蓝；b处见光，c处遮光，二者形成以光照为变量的对照实验，b处变蓝，说明有淀粉生成，进行了光合作用，c处不变蓝，说明没有淀粉生成，没有进行光合作用，由此可以得出光照是光合作用的必需条件，淀粉是光合作用的产物。 检测学生课堂上的学习情况 课堂小结 本节课围绕植物的光合作用展开。首先介绍了光合作用的主要器官——叶，包括叶的组成（叶片、叶柄和托叶）、叶片结构（表皮、叶肉、叶脉）及各部分特点和功能，明确叶绿体是光合作用场所。接着通过海尔蒙特实验引出光合作用需二氧化碳并产生氧气，经实验验证得以证实。又通过实验证明光合作用产生淀粉，且光为必要条件。然后阐述光合作用的概念和实质，即无机物转化为有机物、光能转化为化学能。最后说明了光合作用对生物生存的重要意义及在农业生产中的应用。 板书设计 第2节 植物的光合作用 一、光合作用的主要器官——叶 叶的组成：叶片、叶柄、托叶 叶片结构 表皮 叶肉：栅栏层、海绵层 叶脉 光合作用场所：叶绿体 二、光合作用需要二氧化碳并产生氧气 海尔蒙特实验 实验验证 三、光合作用产生淀粉 实验过程 结论：光为条件，淀粉为产物 四、光合作用是生物生存的基础 概念 实质：无机物→有机物，光能→化学能 意义 五、光合作用原理在生产中的应用 课后作业 1．人们在种植黄瓜、豆角、葡萄时，往往会用竹竿搭架供其“攀爬”，最主要的目的是（　　） A．利于施肥、采摘等管理活动 B．防止地面上的昆虫啃食植物体 C．帮助植物有效利用光照 D．使田地更加整齐、美观 【答案】C 【解析】A．虽然搭架后施肥、采摘更加便利，但这是次要目的，并非植物生长的核心需求，不是最主要的目的，故A不符合题意。 B．搭架无法完全阻止昆虫，且昆虫可能通过支架进行攀爬，照样会啃食植物体，此说法缺乏依据，不是最主要的目的，故B不符合题意。 C．植物通过光合作用制造有机物，搭架使叶片充分伸展，增加受光面积，帮助植物最大化地有效利用光照，提高光合作用效率，促进有机物积累，从而增加产量，这是最主要的目的，故C符合题意。 D．田地整齐美观，属于次要的视觉效果，与植物生长需求无关，不是最主要的目的，故D不符合题意。 故选C。 2．为参加学校组织的科技节活动，小琳尝试利用光合作用原理在植物叶片上画恐龙（如图）。在溶解叶片中的叶绿素时，她应选用（    ） A．碘液 B．生理盐水 C．酒精 D．氢氧化钠 【答案】C 【解析】A．碘液用于检测淀粉，不能溶解叶绿素，A不符合题意。 B．生理盐水维持动物细胞形态，与溶解叶绿素无关，B不符合题意。 C．叶绿素易溶于酒精，实验中常用酒精隔水加热溶解叶片中的叶绿素，C符合题意。 D．氢氧化钠吸收二氧化碳，用于控制实验变量，不溶解叶绿素，D不符合题意。 故选C。 3．下列各项中，可用于检验绿叶在光下是否产生氧气的是（    ） A．澄清石灰水 B．快要熄灭的竹签 C．清水 D．碘液 【答案】B 【解析】A．澄清石灰水用于检测二氧化碳（遇二氧化碳变浑浊），与氧气无关，故A不符合题意。 B．快要熄灭的竹签遇氧气会复燃，可直接验证氧气的存在，故B符合题意。 C．清水无检测氧气的作用，通常用于实验中的对照或溶解处理，故C不符合题意。 D．碘液用于检测淀粉（碘液遇淀粉变蓝），与氧气无关，故D不符合题意。 故选B。 4．如图是“探究绿叶在光下制造淀粉”实验的步骤，下列解释错误的是（　　）  A．步骤①是为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽 B．步骤②的处理是设置对照实验，变量是光 C．步骤③中的小烧杯里是清水，大烧杯是酒精 D．步骤④叶片见光部分滴加碘液后呈蓝色 【答案】C 【解析】A．选作实验的植物实验前已经进行了光合作用，里面储存了丰富的有机物（淀粉）。如不除去会对实验结果造成影响。所以步骤①暗处理一昼夜，是转运和耗尽叶片内原有的淀粉，故A正确。 B．步骤②选叶遮光处理，目的设置对照实验，遮光与见光部分形成了对照，变量是光，故B正确。 C．酒精能溶解叶绿素，而且酒精是易燃、易挥发的物质，直接加热容易引起燃烧发生危险。使用水对酒精进行加热，起到控温作用，以免酒精燃烧发生危险。因此“步骤③是对叶片进行脱色的装置”，图中小烧杯内的液体是酒精，大烧杯内的液体是清水，故C错误。 D．淀粉遇碘变蓝，步骤④叶片见光部分通过光合作用产生淀粉，遇到碘液变蓝紫色，遮光部分不能进行光合作用产生淀粉，遇到碘液不变蓝色，故D正确。 故选C。 5．光合作用的实质是分解有机物，释放能量。( ) 【答案】错误 【解析】绿色植物通过叶绿素捕获太阳光，利用光提供的能量，在叶绿体中合成淀粉等有机物，并且把光能转化为化学能，储存在有机物中，这个过程叫作光合作用。可见，光合作用的实质是：制造有机物，把光能转变为化学能储存在有机物中，故题干观点错误。 教学反思 在教学过程中，通过实验探究的方式讲解光合作用的相关知识，能有效激发学生的学习兴趣和主动性。学生对实验操作表现出较高的积极性，且在分析实验现象和结果时思维较为活跃。但在实验环节，部分学生操作不够熟练，导致实验进度较慢。在今后教学中，应加强对实验操作的指导和示范。此外，在讲解抽象的光合作用概念和实质时，部分学生理解存在困难，后续可结合更多实例和直观的图表进行讲解，以帮助学生更好地掌握。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$