5.1 植物的光合作用 第1课时（教学设计）生物沪教版2024七年级上册

该初中生物学教学设计聚焦植物光合作用的产物（淀粉、氧气）与条件（光照），通过普利斯特利实验现象（蜡烛复燃、小鼠存活）引导学生推测植物更新空气，结合生活中植物光下生长现象，搭建从观察到探究的学习支架，梳理萨克斯实验（暗处理-遮光对照-碘液显色）与普利斯特利实验的科学发现脉络。 以科学史实验为核心，融合科学思维与探究实践。萨克斯实验通过遮光对照培养单一变量控制思维，设计铝箔包裹叶片方案提升探究能力，结合城市绿化释氧数据落实态度责任。强调水浴加热等安全操作，配套针对练习与分层作业，助学生夯实基础，为教师提供清晰教学流程与评价工具。

第五章 植物的生命活动与碳氧平衡 第1节　植物的光合作用 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第1节　植物的光合作用（第一课时） 教材分析 本节课选自初中生物学核心章节"光合作用"，聚焦科学史经典实验与探究实践的结合。教材通过萨克斯的淀粉验证实验和普利斯特利的气体更新实验，系统呈现光合作用条件（光照）、产物（淀粉、氧气）及能量转化本质的科学发现脉络。萨克斯实验通过"暗处理-遮光对照-碘液检测"逻辑链，揭示光合作用需光且产生淀粉；普利斯特利实验则建立植物更新空气的认知，为氧气发现奠基。配套的"探究光合作用条件与产物""检验光合作用气体"学生实验，强调酒精脱色、水浴加热等操作规范，深化对照设计思想。此内容衔接植物代谢与生态系统能量流动，既巩固有机物合成概念，又为理解"光能→化学能"转化提供实证支撑，是培养学生科学思维与实验能力的关键载体。 教学目标 【知识目标】 1.阐明萨克斯实验结论： 说出暗处理目的（消耗原有淀粉） 解释遮光部分对照的作用 描述碘液显色原理（淀粉遇碘变蓝→证明光合产物为淀粉） 2.解析普利斯特利实验： 归纳植物更新空气的现象（蜡烛复燃/小鼠存活） 指出更新气体为氧气 3.掌握实验操作要点： 说明酒精脱色的目的（去除叶绿素干扰） 明确水浴加热的必要性（安全、均匀受热） 操作带火星线香复燃检验氧气 【素养目标】 1.科学思维： 对比萨克斯实验中遮光/曝光组现象，归纳单一变量（光照）的控制逻辑 通过普利斯特利多组实验现象，演绎"植物→气体更新→氧气"的推理链条 2.探究实践： 设计简易方案验证"无光条件下植物不产生淀粉"（如用铝箔包裹叶片） 评估酒精直接明火加热的风险，强化实验室安全意识 3.态度责任： 结合光合作用产氧数据分析城市绿化价值（如每平方米绿地日均释氧量） 探讨现代农业中"间作套种"对光能利用率提升的实践意义 > 注：严格依据课件内容聚焦淀粉、氧气产物及光照条件验证，未延伸光反应/暗反应等高中知识点。实验操作要求符合初中生动手能力水平（如酒精灯使用、显色观察）。 教学重、难点 【教学重点】 1.光合作用的产物、条件以及能量转化过程； 2.验证光合作用产生淀粉和氧气的实验原理与过程 【教学难点】 1.理解萨克斯实验中暗处理、部分遮光等操作的目的； 2.掌握酒精水浴加热的原因及作用； 3.领会光合作用中光能到化学能的能量转化意义 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 同学们，大家先想象这样一个场景，在一个封闭的小房间里，点燃一支蜡烛，过一会儿蜡烛就会熄灭；如果放一只活的小白鼠在里面，小白鼠不久也会死亡。但是，如果在这个房间里再放上一盆植物，神奇的事情发生了，蜡烛能正常燃烧，小白鼠也能正常生活。这是为什么呢？今天我们就一起来探索其中的奥秘。 问题引入与初步引导 展示普利斯特利的实验图片（点燃的蜡烛、活的小白鼠分别在有植物和无植物的封闭环境中的实验），提问 从这些实验现象中，大家能推测出植物可能起到了什么作用吗？ 植物可能能让空气变得更适合蜡烛燃烧和小白鼠生存。 进一步引导 那这种让空气变得更适合的作用，可能和植物的什么生理过程有关呢？结合我们生活中植物在有光的环境下生长得更好，大家大胆猜测一下。 深入引导 植物在这个过程中，到底改变了空气的什么成分呢？又产生了什么物质呢？接下来我们就一起走进光合作用的发现历程来寻找答案。 引导学生深入思考，为后续讲解植物的光合作用原理做铺垫。 新知探究 一、 植物光合作用的探究 同学们，我们都知道植物能生长，那它们生长所需的物质和能量是从哪里来的呢？科学家们经过不断的探索和研究，逐步揭开了光合作用的神秘面纱。今天我们就先来了解德国科学家尤利乌斯·冯·萨克斯的实验，看看他是如何探究光合作用的产物的。 提问 萨克斯为什么要把绿色植物放在暗处几个小时呢？消耗叶片中原有的营养物质。 进一步引导 为什么要消耗原有的营养物质呢？不消耗会对实验有什么影响？如果不消耗，叶片中原有的淀粉可能会干扰实验结果，导致无法准确判断光合作用是否产生了淀粉。 展示实验中叶片部分遮光、部分暴露在光下的图片，提问 为什么叶片要部分遮光，部分暴露在光下？进行对照。对照的目的是什么呢？通过对照我们能得出什么结论？对照的目的是为了探究光是否是光合作用的必要条件。通过对照可以发现，有光的部分产生了淀粉，无光的部分没有产生淀粉，说明光合作用需要光。用碘蒸气处理叶片，为什么照光部分显示深蓝色？照光部分产生了淀粉，淀粉遇碘变蓝色。 总结 通过萨克斯的实验，我们可以得出光合作用的产物是淀粉，而且光对于光合作用是必不可少的条件。接下来我们自己动手做一个实验，来进一步探究光合作用的条件与产物。 提出问题 对天竺葵进行暗处理的目的是什么？消耗干净叶片中原有的淀粉。选1 - 2片生长健壮的叶片，用不透光纸从上下两面遮盖住叶片的一部分，为什么要这样做？形成对照。引导思考 这个对照和萨克斯实验中的对照有什么相同和不同之处呢？相同之处都是为了探究某一因素对光合作用的影响，不同之处在于这个实验是在我们自己操作的情况下进行的，而且更强调对我们自己动手能力的培养。 展示将实验材料置于光下的图片，提问 将上述实验材料置于光下，使部分遮光的叶片接受光照2 - 3小时后，接下来要进行酒精脱色，为什么要去除叶绿素呢？减少对淀粉显色反应的干扰。酒精的作用是什么？色素溶解到酒精中。 再问 为什么用酒精灯加热时要水浴加热？酒精的沸点比水低，如果直接放在火上加热，不仅酒精蒸发太快，造成浪费，导致溶解叶绿素的效果也不够好，对实验结果造成干扰，尤其容易引燃酒精发生危险。 展示叶片由绿色变成黄白色后的图片， 提问 接下来我们要对叶片进行碘液染色，染色后会出现什么现象呢？为什么会出现这样的现象？照光部分会变蓝，因为光合作用产生淀粉，淀粉遇碘变蓝色；未照光部分不变蓝，因为没有进行光合作用，无淀粉产生。 总结 经过光合作用，植物将光能转化为化学能贮藏在淀粉内。光能是生物界一切活动的不竭动力。大家想一想，我们人类和动物的能量最终来源于哪里呢？最终来源于植物的光合作用，植物通过光合作用将光能转化为化学能贮藏在淀粉内，我们人类和动物通过摄取植物或其他以植物为食的动物来获取能量。 学习探究植物光合作用的实验，思考并回答问题。 【针对练习】 1.在萨克斯探究光合作用的产物的实验中，把绿色植物放在暗处几个小时的目的是（ ） A.让叶片中的水分散失 B. 让叶片中的营养物质消耗掉 C. 让叶片中的氧气消耗掉 D. 让叶片中的二氧化碳消耗掉 答案：B 解析：萨克斯把绿色植物放在暗处几个小时，目的是消耗叶片中原有的营养物质，这样在后续实验中就可以避免叶片中原有的淀粉对实验结果产生干扰，从而更准确地判断光合作用是否产生了淀粉。所以答案选B。 2.在探究光合作用的条件与产物的实验中，用不透光纸遮盖叶片一部分的目的是（ ） A.防止水分蒸发 B. 便于观察 C. 形成对照 D. 降低温度 答案：C 解析：用不透光纸遮盖叶片一部分，使这部分叶片不能接受光照，而另一部分叶片暴露在光下可以接受光照，这样就形成了对照，通过对照可以探究光是否是光合作用的必要条件。所以答案选C。 3.在酒精脱色的过程中，酒精的作用是（ ） A.溶解叶绿素 B. 溶解淀粉 C. 消毒 D. 加热 答案：A 解析：酒精的作用是溶解叶片中的叶绿素，使叶片由绿色变成黄白色，这样在后续滴加碘液染色时，就可以减少叶绿素对淀粉显色反应的干扰，更清晰地观察到淀粉遇碘变蓝的现象。所以答案选A。 检测学生课堂上的学习情况 二、 验证光合作用产生的气体  我们已经知道了光合作用的产物有淀粉，那光合作用还会产生其他物质吗？普利斯特利的实验给我们带来了新的启示，他发现植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气，那这种被更新的空气到底是什么气体呢？接下来我们就一起来探究一下。 介绍普利斯特利的生平事迹，展示他的相关实验图片， 提问 普利斯特利的实验说明了什么？植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。 引导思考 这种被更新的空气可能是什么气体呢？我们如何来验证它呢？可能是氧气，我们可以通过一些实验来检测是否有氧气产生。 展示检验光合作用产生的气体的实验器具材料，提问这些器具材料在实验中分别有什么作用呢？台灯提供光照，金鱼藻是进行光合作用的植物，烧杯、短颈漏斗、试管等用于收集气体，火柴、线香用于检测气体是否是氧气。 进行演示实验，在实验过程中提问 如何检测氧气呢？用带火星的线香，如果线香复燃，说明有氧气产生。展示实验结果图片，提问 实验结果带火星的线香复燃，这说明了什么？说明光合作用产生了氧气。 总结 通过普利斯特利的实验和我们的验证实验，我们可以得出植物在光合作用中会产生氧气。氧气对于生物的呼吸作用至关重要，它是生物生存所必需的气体。 学习普利斯特利的实验，思考光合作用产生的气体，并回答问题。 【针对练习】 1.普利斯特利的实验证明了（ ） A. 植物能够产生氧气 B. 植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气 C. 光合作用需要光 D. 光合作用产生淀粉 答案：B 解析：普利斯特利的实验中，他发现植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气，但当时他并没有明确指出这种被更新的空气就是氧气。所以答案选B。 2.在检验光合作用产生的气体的实验中，用带火星的线香来检测气体，这是利用了氧气的（ ） A.助燃性 B. 可燃性 C. 密度比空气大 D. 无色无味 答案：A 解析：氧气具有助燃性，带火星的线香在有氧气的环境中能够复燃，所以用带火星的线香来检测氧气是利用了氧气的助燃性。所以答案选A。 3.下列关于光合作用产生氧气的说法，错误的是（ ） A.氧气是光合作用的产物之一 B. 光合作用产生的氧气可以供动物和人类呼吸 C. 没有光合作用产生的氧气，地球上的生物将无法生存 D. 光合作用产生的氧气全部释放到大气中，不会被植物自身利用 答案：D 解析：光合作用产生的氧气一部分释放到大气中供动物和人类呼吸，另一部分植物自身在呼吸作用中也会利用。所以D选项的说法错误。答案选D。 检测学生课堂上的学习情况 课堂小结 本节课主要介绍了光合作用的发现历程。首先通过萨克斯的实验探究了光合作用的条件与产物，将绿色叶片暗处理后部分遮光、部分曝光，经酒精脱色、碘液染色后，发现照光部分产生淀粉，证明光合作用的产物有淀粉，且光能可转化为化学能贮藏在淀粉中。接着介绍普利斯特利的实验，其发现植物能更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而污浊的空气。最后通过实验验证光合作用产生的气体为氧气，带火星的线香复燃这一结果证明了该结论。光能是生物界一切活动的不竭动力。 板书设计 光合作用发现历程 一、植物光合作用的探究 1.萨克斯实验 过程：暗处理、部分遮光曝光、酒精脱色、碘液染色 结论：光合作用产物是淀粉，光能→化学能（淀粉） 2.实验目的：探究条件与产物 暗处理：消耗原有淀粉 遮光：形成对照 酒精脱色：减少对淀粉显色干扰 碘液染色：淀粉遇碘变蓝 二、验证光合作用产生的气体 1.普利斯特利实验 结论：植物更新污浊空气 2.实验验证 材料：金鱼藻等 结果：带火星线香复燃 结论：光合作用产生氧气 课后作业 1．光合作用过程中，能量的转变是（    ） A．光能转化为化学能 B．化学能转化为光能 C．化学能转化为热能 D．热能转化为化学能 【答案】A 【解析】A．在光合作用中，绿色植物的叶绿体利用光能，将二氧化碳和水合成有机物，这个过程中光能转化为化学能并储存在有机物中，A正确。 B．光合作用是将光能转化为化学能，而不是化学能转化为光能，B错误。 C．光合作用主要是实现光能到化学能的转化，并非化学能转化为热能，C错误。 D．光合作用不是将热能转化为化学能，而是利用光能进行物质合成和能量转化，D错误。 故选A。 2．光合作用的产物是（    ） A．二氧化碳和水 B．有机物和氧气 C．二氧化碳和有机物 D．水和氧气 【答案】B 【解析】A．二氧化碳和水是光合作用的原料，而非产物，故A不符合题意。 B．有机物和氧气是光合作用的直接产物，故B符合题意。 C．二氧化碳是原料，有机物是产物，二者组合不符合产物定义，故C不符合题意。 D．水是原料，氧气是产物，二者组合不全面，故D不符合题意。 故选B。 3．兴趣小组的同学们在适宜的环境条件下，分别测定了强光和弱光下不同植物的光合作用量，结果如图所示。相关叙述错误的是（　　） A．可通过测量环境中氧气含量来体现光合作用量 B．在弱光条件下，图中小麦的光合作用量最小 C．光照强度是影响玉米光合作用量的重要因素 D．根据实验结果可推断所有植物在强光下生长得更好 【答案】D 【解析】A．植物可以通过光合作用释放氧气，因此，可通过测量环境中氧气含量来体现光合作用量，A正确。 B．由图示可知，在弱光条件下，图中小麦的光合作用量最小，玉米的光合作用量最多，B正确。 C．由题图可以看出，在不同光照强度下，玉米的光合作用量差距很大，可见光照强度是影响玉米光合作用量的重要因素，C正确。 D．本实验只选用了高粱、小麦、玉米三种植物，数量太少，存在偶然性，故不可推断所有植物在强光下才能生长得更好，D错误。 故选D。 4．关于光合作用的发现历程，以下说法错误的是（　　） A．海尔蒙特实验发现光合作用的原料是水和二氧化碳 B．英格豪斯通过实验证明绿色植物只有在光下可以净化空气 C．普利斯特利实验证明植物可以更新空气 D．萨克斯实验证明光合作用的产物是淀粉 【答案】A 【解析】A．海尔蒙特通过柳树实验得出植物增重主要来自水的结论，但未提及二氧化碳的作用，故A错误。 B．英格豪斯通过重复普利斯特利实验，发现光照是植物净化空气的必要条件，故B正确。 C．普利斯特利实验证实植物能更新因燃烧或动物呼吸而变浊的空气，故C正确。 D．萨克斯通过遮光实验证明光合作用产物为淀粉且需要光照，故D正确。 故选A。 5．有人喜欢养鱼，常会在鱼缸里放一些金鱼藻等藻类，这样做的主要目的是（    ） A．为鱼提供食物 B．为鱼提供一种颜色 C．为鱼提供氧气 D．美化鱼缸 【答案】C 【解析】A．金鱼藻虽可被少数鱼类少量摄食，但这并非人们在鱼缸中放置它的主要目的。鱼类的主要食物通常是人工饲料或专门的活体 / 冻体饵料（如鱼虫），藻类提供的食物有限，且非核心需求，故A不符合题意。 B．金鱼藻呈绿色，虽能为鱼缸增添自然色彩，但 “提供颜色” 是极次要的附加效果，并非基于生物学功能的主要目的，不符合养鱼时放置生物的核心需求（维持鱼缸生态），故B不符合题意。 C．吸收鱼缸水中的二氧化碳，释放氧气。而鱼类生存需要通过鳃呼吸水中的氧气，藻类产生的氧气可补充鱼缸水体中的氧含量，维持鱼类正常呼吸，符合鱼缸生态平衡的关键需求，故C符合题意。 D．与 “提供颜色” 类似，美化是视觉层面的次要作用，而非放置藻类的主要生物学目的，故D不符合题意。 故选C。 教学反思 在教学过程中，通过详细介绍光合作用的经典实验，学生能较好地理解光合作用的条件、产物和气体产生等知识。利用实验步骤的逐步讲解，有助于培养学生的科学思维和探究能力。但在教学中也发现，部分学生对酒精水浴加热的原理理解不够深入，后续可结合生活实例进一步解释。此外，对于普利斯特利等科学家的介绍可更加生动有趣，以提高学生的学习兴趣。在今后的教学中，要更加关注学生的理解程度，及时调整教学方法和策略。 / 学科网（北京）股份有限公司 $