1.2.1种群数量的变化（第一课时）课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

该高中生物学课件聚焦种群数量变化，以细菌繁殖问题导入，通过建构数学模型引出“J”形、“S”形增长及波动，结合实例（如大熊猫保护、渔业捕捞）解析环境容纳量等核心概念，形成“问题-建模-应用”的连贯知识脉络，辅以表格对比、公式推导等支架帮助学生逐步深化理解。 其亮点在于以科学思维为核心，通过数学模型建构（如Nt=N0λ^t推导）和探究实践（如培养液中酵母菌种群数量变化），培养学生建模与分析能力。融入生态观（如K值与环境保护），采用先学后教、当堂达标等环节，学生能提升解决实际问题的能力，教师可借助清晰结构与丰富实例提高教学效率。

辅助环节 自学环节 精讲环节 达标环节 问题导入 我们手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过二分裂繁殖一代。 1.细菌的生殖方式是怎样的？2.计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表 时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分裂次数 0 数量（个） 1 2 4 8 16 32 64 128 256 1 2 3 4 5 6 7 8 9 512 21 22 23 24 25 26 27 28 29 20 设细菌初始数量为N0，则第n代的数量表示为 。 Nn=N0·2n 第 1 页 成人成才同步教育 辅助环节 自学环节 精讲环节 达标环节 种群数量的变化 第二章第二节 第 1 页 成人成才同步教育 辅助环节 自学环节 精讲环节 达标环节 学习目标 1.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况(重、难点)。 2.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。 第 1 页 成人成才同步教育 自学环节 辅助环节 精讲环节 达标环节 自学指导：建构种群增长模型的方法 请大家用五分钟时间阅读课本p7-p8内容，完成导学案第一次先学后教 第一次先学后教 第 1 页 成人成才同步教育 1.数学模型：用来描述一个系统或它的性质的__________。 2.建构方法(以某种细菌种群的增长模型为例) 项目 研究方法 研究实例 提出问题 观察研究对象，提出问题 细菌每20 min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的 数量？ 合理假设 提出合理的假设 在________________没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 数学形式 资源和生存空间 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 项目 研究方法 研究实例 建立模型 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型 ①数学方程式(科学、准确，但不够直观)：Nn＝2n(N代表__________，n表示________) ②数学模型(直观，但不够精确) 检验修正 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 ____________细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正 细菌数量 第几代 观察、统计 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 微思考 在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照数学模型描述的趋势增长吗？为什么？ 提示：不会；因为培养瓶中的营养物质和空间都是有限的。 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 3.建构数学模型的目的 描述、解释和预测种群数量的变化。 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 4.步骤： 观察分析 提出问题 作出假设 建立 数学模型 对模型进行检验修正 研究方法 研究实例 细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？ 在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 Nn=2n N代表细菌数量，n表示第几代 观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 物理模型 数学模型 概念模型 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。 第 1 页 成人成才同步教育 自学环节 辅助环节 精讲环节 达标环节 自学指导：种群的“J”形增长 请大家用五分钟时间阅读课本p8-p9内容，完成导学案第二次先学后教 第二次先学后教 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 【资料1】1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。 24只 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 【资料二】20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5年内， 1937—1942年期间该种群数量的增长如左图所示 1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。 2.种群出现这种增长的原因是什么？ 食物充足、缺少天敌等。 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 不能，因食物和空间有限 第 1 页 成人成才同步教育 1.种群数量的变化——“J”形增长 (1)含义：在______条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。 (2)数学模型 ①模型假设 a.条件：____________条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。 理想 食物和空间 *注意： 该曲线的起点不是原点。 ①实验室条件下； ②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 b.数量变化：种群的数量每年以____________增长，第二年的数量是第一年的λ倍。 ②建立模型：t年后种群数量表达式为Nt＝_____。 ③各参数的含义：N0为该种群的__________，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示__________________________________。 一定的倍数 N0λt 起始数量 该种群数量是前一年种群数量的倍数 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 建立模型 曲线图： 时间(t) 种群数量Nt 种群数量每年以一定的倍数增长，这一年是前一年的 λ 倍． ——t年后种群数量表达式 假设：种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0, 求出t年后种群数量Nt的表达式？ t年后种群的数量为: 一年后种群的数量为: N1=N0λ 二年后种群的数量为: N2=N1·λ＝N0λ2 Nt=N0λt λ = 前一年种群数量 t 年后该种群的数量 种群的起始数量 每年增长倍数 时间 当年种群数量 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 项目 种群数量变化 年龄结构 λ>1     λ＝1     λ<1     λ＝0 增加 增长型 相对稳定 稳定型 减少 衰退型 【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 种群无繁殖，下一代将灭亡 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 λ =1.1 λ =1.2 λ =0.8 λ =1.0 种群数量 时间 0 Nt=N0 λt λ值的生物学意义 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数。 增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数×100％ 时间（t） 种群数量 种群数量曲线 Nt N0 增长率曲线 时间 增长率 Nt=N0 λt ＝ ×100％ Nt－Nt-1 Nt-1 增长率＝ 末数－初数 初数 ＝λ-1 增长特点 种群的增长率是一定的，种群数量没有上限。 增长率 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 增长速率 单位时间内新增加的个体数量 增长速率 =（现有个体数-原有个体数）/增长时间 时间（t） 种群数量 种群数量曲线 Nt N0 Nt=N0 λt 实质就是“J”形曲线的斜率 ＝ 增长速率＝ 末数－初数 单位时间 Nt－Nt-1(个) t(年) 时间（t） 增长速率 增长速率曲线 =（λ-1）N0λt-1 增长速率呈指数函数增长 第 1 页 成人成才同步教育 ×100%=10% 1100-1000 1000 增长速率为: =100个/年 1100-1000 1年 当堂达标 1.一个种群有1000个个体，一年后增加到1100，则该种群的增长率: 达标环节 辅助环节 自学环节 精讲环节 第 1 页 成人成才同步教育 当堂达标 1-4年，种群数量__________ 4-5年，种群数量__________ 5-9年，种群数量__________ 9-10年，种群数量_______ 10-11年，种群数量_____________ 11-13年，种群数量_____________________ 9-13年，种群数量第______年最低 呈“J”形增长 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 12 据图说出种群数量如何变化 达标环节 辅助环节 自学环节 精讲环节 第 1 页 成人成才同步教育 当堂达标 下列关于种群的“J”形增长曲线的叙述，错误的是（ ） A.条件是食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等 B.“J”形增长的种群，其数量达到最大值后恒定不变 C.数学方程式模型可表达为t年后种群数量：Nt＝N0λt D.“J”形增长曲线模型中λ的含义为该种群数量是前一年种群数量的倍数 √ 达标环节 辅助环节 自学环节 精讲环节 第 1 页 成人成才同步教育 自学环节 辅助环节 精讲环节 达标环节 自学指导：种群的“S”形增长 请大家用五分钟时间阅读课本p9-p10内容，完成导学案第二次先学后教 第三次先学后教 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 【实例】生态学家高斯的实验 1.大草履虫的数量在第几天增长较快？ 第二天和第三天 2.第几天以后基本维持在375个左右？ 第五天 3.为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？ 由于随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。 4.这种类型的种群增长称为什么？ 种群的“S”形增长 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈”J“形增长吗？ 第 1 页 成人成才同步教育 1.种群数量的变化——“S”形增长 (1)含义：种群经过一定时间的增长后，数量趋于______，增长曲线呈“S”形。 (2)数学模型 ①条件：自然界中的____________总是有限的。 ②假设：随种群数量的增多，生物对____________的竞争趋于激烈，导致出生率降低，死亡率升高。当出生率等于死亡率时，种群的增长会停止，有时会稳定在一定的水平。 稳定 资源和空间 食物和空间 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 ③建立模型 a.AB段：出生率______死亡率，种群数量增加。 b.B点(K/2)：出生率与死亡率差值最大，种群增长速率______。 c.BC段：出生率仍______死亡率，但差值在减小，种群增长速率下降。 d.C点(K值)：出生率等于死亡率，种群增长速率为0，种群数量达到______，趋于稳定。 大于 最大 大于 最大 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 2.环境容纳量 (1)概念：一定的环境条件所能____________________，又称K值。 (2)特点：同一种群的K值_______固定不变的，会随着环境条件的改变而 变化。K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量上下波动，动态平衡 K值不是种群数量的最大值. 维持的种群最大数量 不是 请据图分析： 该种群的K值为 。 不是一成不变的，K值会随着环境的改变而发生变化, 当环境遭受破坏时，K值会_____； 当环境条件改善时, K值会_____。 下降 上升 K2 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 (3)K值的应用(以大熊猫为例) ①大熊猫锐减的重要原因：大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其______会变小。 ②保护措施：建立____________，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。 K值 自然保护区 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 3.“S”曲线的分析： ab段： 种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；调整期 资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；加速期 资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；减速期 出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。 饱和期 种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；转折期 bc段： c点： de段： cd段： 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 请结合“S”形增长曲线及其斜率变化，研究种群增长速率变化规律，并完成填空。 种群数量 ＝N0，增长速率为___ <K/2，增长速率__________ ＝K/2，增长速率_____ >K/2，增长速率_________ ＝K，增长速率为___ 0 逐渐增大 最大 逐渐减小 0 3.“S”曲线的分析： 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 K/2 K 思考：以时间为横坐标，种群增长速率为纵坐标，画出种群“S”形增长的增长速率和增长率曲线。 ①增长速率先增大后减小，最后为0。 ②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。 S型曲线增长率曲线 增长率 0 t1 t2 时间 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 K/2 增长速率 时间 t0 t1 t2 K 出生率或死亡率 时间 t0 t1 t2 出生率 死亡率 K/2 K K 种群数量 时间 t0 t1 t2 K/2 个体百分比 时间 t0 K 出生率 死亡率 种群数量达到K值时， 种群——增长停止； 种群数量在 K/2值时， 种群——增长最快。 第 1 页 成人成才同步教育 4.K值与K/2的应用 ①K值 a.减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源； b.增大环境阻力→降低K值→防治有害生物； c.草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量。 ②K/2 a.渔业捕捞后的种群数量为K/2； b.K/2前防治有害生物，严防种群数量达到K/2。 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？ K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 ——“黄金开发点” 应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长速率最大。 渔业捕捞应在 。 K/2以后 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。 野生大熊猫种群数量锐减的最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 (3)“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？ (1)图中阴影部分表示什么？ 环境阻力。 环境阻力 食物不足 空间有限 种内竟争 天敌捕食 气候、传染病等 5.“J”形增长和“S”形增长的比较 (2)如何用自然选择学说内容解释环境阻力？ 生存斗争中被淘汰的个体数。 不等同，已经存在环境阻力。 第 1 页 成人成才同步教育 6.种群数量的波动 (1)影响因素 (2)数量变化 ①大多数生物的种群数量总是在______中； ②处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发； ③长久处于不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的______。 波动 下降 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。 周期性波动 任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等就可称之为周期性波动。 季节性波动 年间波动 非周期性波动 该东亚飞蝗的种群数量在1913—1961年一直处于不规则的波动状态 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等。 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏。 种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。 ▲对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。 种群的数量的研究有什么意义？ 第 1 页 成人成才同步教育 第一次小组讨论（5min）： 总结一下“J”型曲线和“S”型曲线的区别和联系（提示：可从形成过程、神经中枢、意义、持续时间、反射数量进行总结） 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 项目 “J”形增长 “S”形增长 前提条件 理想状态：①食物和空间条件充裕；②气候适宜；③没有天敌和竞争物种等条件 自然状态：①资源和空间有限；②种群密度增大时，种内竞争加剧 增长模型     第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 项目 “J”形增长 “S”形增长 种群增长率曲线     种群增长速率曲线     第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 项目 “J”形增长 “S”形增长 特点 种群数量以恒定倍数连续增长，Nt＝N0λt 种群数量增长经历慢→快→慢，最终达到K值后基本保持稳定 有无K值 无 有 二者联系   第 1 页 成人成才同步教育 达标环节 辅助环节 自学环节 精讲环节 当堂达标: 请参考类似案例，分析控制家鼠种群数量的思路和措施。 资料1　1976年科学家在某地区调查时发现，当年6～7月该地采用0.2%氟乙酰胺喷雾灭鼠，当年鼠种群密度由58.66只/公顷急剧下降为1.88只/公顷。但4年后，种群密度恢复为165只/公顷。 (1)以上资料中控制鼠数量的思路是 ，相应具体措施是 ，该控制方法效果 (填“持久”或“不持久”)。 增大死亡率 药物毒杀 不持久 第 1 页 成人成才同步教育 达标环节 辅助环节 自学环节 精讲环节 资料2　 (2)以上资料中控制害虫种群数量的思路是 ，具体措施是 ，该控制方法效果 (填“持久”或“不持久”)。 是防治有害生物的根本措施。 降低环境容纳量 (3)鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，可采取的措施有_________________________ _______________________________________________________________________ (答出两点)。 引进捕食者 持久 降低有害生物环境容纳量 安全储藏食物，断绝或减少 其食物来源；硬化地面，减少其挖巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌；搞好环境卫生 第 1 页 成人成才同步教育 精讲环节 辅助环节 自学环节 达标环节 课堂小结： 第 1 页 成人成才同步教育 课后作业 达标环节 辅助环节 自学环节 精讲环节 第 1 页 成人成才同步教育 $