5.4光合作用与能量转化导学案-2025-2026学年高一上学期生物学人教版必修1

该高中生物学导学案聚焦光合作用与能量转化，通过“人工合成淀粉是否依赖植物”的问题探讨导入，衔接细胞能量供应的前序知识。以课前基础梳理（概念、探究历程）、课堂科学史分析与过程比较为支架，引导学生掌握光合作用的阶段、场所及原理应用。 资料突出科学思维培养，通过普利斯特利等实验分析及光反应与暗反应比较，渗透证据与逻辑推理。设计模型构建、农业实例分析等探究实践活动，辅以分层检测题与课后反思，助力学生形成物质能量观，提升科学探究能力与社会责任意识。

第五章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化 导学案 班级： 姓名： 学号： 【一、学习目标】 知识与技能： 1.说明光合作用的概念、反应式、阶段和场所。 2.简述光合作用的探究历程，体验科学研究的思路和方法。 3.阐明光合作用的光反应和暗反应过程，以及两者之间的区别和联系。 4.举例说明光合作用原理的应用。 过程与方法： 1.通过分析科学史实验，学习科学家设计实验的技能和严谨的科学思维。 2.通过比较光反应和暗反应，学习运用比较、归纳的方法。 情感态度与价值观： 1.认同科学是在不断的观察、实验和探索中前进的。 2.关注光合作用原理在农业生产和环境保护中的应用，形成科学服务于社会的意识。 【二、学习重难点】 重点：光合作用的光反应和暗反应过程及相互关系；光合作用的探究历程。 难点：光反应和暗反应过程中物质和能量的变化；科学史实验的分析。 【三、课前预习·自主探究】 一、问题探讨（阅读课本P97“问题探讨”） 用这种方法合成的淀粉与普通淀粉一样，可以作为人类的食物。这能说明人类有可能不需要依赖植物吗？________，因为____________________________________________________________________。 二、基础梳理 1.光合作用的概念 指绿色植物通过________，利用________，把________和________转化成储存着能量的________，并且释放出________的过程。 2.光合作用的探究历程（阅读课本P102-104） （1）1771年，普利斯特利：植物可以________________。 （2）1779年，英格豪斯：植物更新空气需要________。 （3）1845年，梅耶：植物在进行光合作用时把________能转化成________能。 （4）1864年，萨克斯：叶片光合作用产生________。 （5）1880年，恩格尔曼：光合作用的场所是________，________是光合作用的必要条件。 （6）1941年，鲁宾和卡门：采用________法证明光合作用释放的O2来自________。 （7）20世纪40年代，卡尔文：探明了CO2中的碳如何转化为有机物中的碳，即________途径。 3.光合作用的过程 （1）总反应式：________________________________________。 （2）光反应阶段 ①场所：________________。 ②条件：________、________、________。 ③物质变化：水的光解：________________；ATP的合成：________________。 ④能量变化：________能 → ________中活跃的化学能。 （3）暗反应阶段（卡尔文循环） ①场所：________________。 ②条件：________、________、________。 ③物质变化：CO2的固定：________________；C3的还原：________________。 ④能量变化：________中活跃的化学能 → ________中稳定的化学能。 【四、课堂探究·合作学习】 探究一：光合作用的探究历程 1.科学史分析：完成下表，总结经典实验的结论。 科学家 实验结论 普利斯特利 英格豪斯 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾和卡门 2.讨论：萨克斯的实验为什么需要对叶片进行遮光处理？________________________________________________________________________________________________________________________________。 探究二：光合作用的过程 1.过程比较：完成下表，比较光反应和暗反应。 比较项目 光反应 暗反应 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 2.模型构建：请用文字和箭头画出光反应与暗反应之间物质和能量联系的示意图。（提示：包括H₂O、O₂、[H]、ATP、ADP+Pi、CO₂、(CH₂O)等） 探究三：光合作用原理的应用 分析实例：请解释以下农业生产措施所依据的光合作用原理。 （1）合理密植：________________________________________。 （2）间作套种：________________________________________。 （3）施用有机肥：________________________________________。 （4）温室大棚中延长光照、增加CO₂浓度：________________________________________________________。 【五、课堂小结·知识体系】 （请用概念图的形式，构建本节的知识体系） 【六、当堂检测·巩固提升】 一、选择题 1.下列关于光合作用过程的叙述，正确的是（ ） A.光反应阶段不需要酶，暗反应阶段需要酶 B.光反应阶段产生ATP，暗反应阶段消耗ATP C.光反应阶段在叶绿体基质中进行，暗反应阶段在类囊体薄膜上进行 D.暗反应阶段有O₂的释放，光反应阶段有CO₂的固定 2.如图表示夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光合作用强度变化曲线。下列相关描述错误的是（ ） A.ab段光合作用强度变化的主要原因是光照强度 B.bc段光合作用强度下降是因为部分气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，暗反应速率下降 C.de段光合作用强度变化的主要原因是温度 D.从图中可以推断限制光合作用的因素有光照强度、温度和CO2浓度 二、填空题 1.恩格尔曼的水绵实验证明：光合作用的场所是________________。 2.鲁宾和卡门用________________法证明光合作用释放的O2全部来自________________。 三、简答题 图1表示光合作用部分过程的图解；图2表示改变光照后，与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线。据图回答下面的问题： （1）图1中c表示的物质是_____，它由水在光下分解产生，其作用主要是______。 （2）图1中ATP形成所需的能量最终来自________。①②代表的反应过程分别是_______、________。 （3）图2中曲线a表示的化合物是________。曲线b表示的化合物是_______，在无光照时，其含量下降的原因是________。 【七、课后反思】 1.光合作用的探究历程中，我最佩服的科学思维是：_________________________________________________________________________。 2.我对“光反应为暗反应提供能量和还原剂”这句话的理解是：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 参考答案 【三、课前预习·自主探究】 一、1.不能；人类生存所需的氧气、有机物以及稳定的环境仍需依赖植物的光合作用 二、1.叶绿体；光能；二氧化碳；水；有机物；氧气 2.更新空气；光；光；化学；淀粉；叶绿体；光；同位素标记；水；卡尔文 3.CO₂+H₂O→(CH₂O)+O₂（需注明条件：光、叶绿体）；类囊体薄膜；光；色素；酶；H₂O→[H]+O₂；ADP+Pi+能量→ATP；光；ATP；叶绿体基质；[H]；ATP；酶；CO₂+C₅→2C₃；C₃+[H]→(CH₂O)+C₅；ATP；有机物 【四、课堂探究·合作学习】 探究一：1. 科学家 实验结论 普利斯特利 植物可以更新空气 英格豪斯 植物更新空气需要光 萨克斯 光合作用产生淀粉 恩格尔曼 叶绿体是光合作用的场所，氧由叶绿体释放 鲁宾和卡门 光合作用释放的O2来自于水 2.形成对照，证明淀粉的产生需要光（是光合作用的产物）。 探究二：1. 比较项目 光反应 暗反应 场所 类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 需光、色素、酶 需酶、[H]、ATP、CO2 物质变化 水的光解、ATP合成 CO2的固定、C3的还原 能量变化 光能→ATP中活跃化学能 ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能 联系 光反应为暗反应提供[H]和ATP 暗反应消耗光反应产生的[H]和ATP，并为光反应提供ADP和Pi 2. 探究三：（1）提高光能利用率（2）提高光能利用率（如高矮作物搭配）（3）有机肥被微生物分解后产生CO2，为光合作用提供原料（4）提高光合作用强度，增加有机物积累 【六、当堂检测·巩固提升】 一、1.B 2.C 二、1.叶绿体 2.同位素标记；水 三、（1）NADPH；为C3还原提供还原剂和能量 （2）太阳能；CO2的固定；C3的还原 （3）C3；C5；短时间内C5与CO2结合形成C3速率不变，而C3的还原减弱 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $