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人教版必修1

该高中生物学导学案围绕《光合作用与能量转化》展开，涵盖绿叶中色素提取分离实验、色素种类作用、叶绿体结构功能、光合作用过程及影响因素等核心知识。通过实验步骤填空、表格梳理色素信息、过程对比等学习支架，引导学生从实验操作过渡到原理理解，构建“结构-功能-过程-应用”的连贯知识脉络。 资料亮点在于注重科学思维与探究实践，课堂探究设计光合作用过程分析（如光照或CO₂变化对C₃、C₅含量的影响）和数据解读（光照强度与光合速率关系），培养学生基于证据的逻辑分析能力。结合课堂检测与课后绘图任务，强化生命观念中的物质与能量观，同时便于教师评估学习效果，提升教学效率。

形成天才的决定性因素是勤奋。 课 题 5.4 《光合作用与能量转化》（导学案） 课 型 新授课 课 时 主备教师 学习目标 1. 说出绿叶中色素的种类和作用，阐明叶绿体的结构和功能。 2. 描述光合作用的探索历程，说明光合作用的光反应和暗反应过程。 3. 比较光反应和暗反应的区别与联系，理解能量在光合作用中的转化过程。 4. 探讨环境因素对光合作用强度的影响，分析光合作用原理的应用。 教学重点 1. 绿叶中色素的种类、颜色和吸收光谱。 2. 光合作用的过程，特别是光反应和暗反应的物质变化和能量转化。 3. 影响光合作用强度的环境因素及其应用。 教学难点 1. 光合作用中物质变化和能量转化的具体过程。 2. 光反应与暗反应的联系与区别。 3. 环境因素对光合作用影响的机理分析。 一、知识梳理 （一）捕获光能的色素和结构 1. 绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理： ①提取原理：色素能溶解在______中。 ②分离原理：不同色素在层析液中的______不同。 （2）实验步骤： ① 提取色素：称取5g绿色叶片，剪碎，放入研钵中，加入少量______、和10mL无水乙醇，迅速充分研磨 ② 制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成长6cm、宽1cm的滤纸条，一端剪去两角，并在距这一端______处用铅笔画一条细的横线 ③ 画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，在滤纸条上的横线处均匀地画一条细线，待滤液干后，再画一两次 ④ 分离色素：将适量层析液倒入试管中，将滤纸条轻轻插入层析液中，注意不要让滤液细线触及______。 （3）实验结果： 从上到下依次为：（橙黄色）、（黄色）、（蓝绿色）、（黄绿色） 2. 色素的种类和作用 色素种类 颜色 吸收光谱 功能 叶绿素a 蓝绿色 ______ 转化光能 叶绿素b 黄绿色 红光和蓝紫光 ______ 胡萝卜素 橙黄色 ______ 传递光能 叶黄素 黄色 蓝紫光 传递光能 3. 叶绿体的结构和功能 （1）结构： ①外膜和内膜：______ ②基粒：由______堆叠而成，增大了膜面积 ③基质：含有与______有关的酶 （2）功能：______的场所 （二）光合作用的原理和应用 1. 光合作用的探索历程 （1）1771年，英国普利斯特利：植物可以______ （2）1779年，荷兰英格豪斯：植物只有在______下才能更新空气 （3）1845年，德国梅耶：光能转化成______储存起来 （4）1864年，德国萨克斯：光合作用产生______ （5）1939年，美国鲁宾和卡门：光合作用释放的氧气来自______ （6）20世纪40年代，美国卡尔文：探明CO2中的碳转化成有机物中碳的途径——______ 2. 光合作用的过程 （1）总反应式：______ + ______ → ______ + ______ （2）光反应阶段： ①场所：______ ②条件：______、色素、酶 ③物质变化：______ → [H] +，ADP + Pi → ______ ④能量变化：______能 → ______中活跃的化学能 （3）暗反应阶段： ①场所：______ ②条件：______、酶 ③物质变化： + → 2，2 → （） + ④能量变化：ATP中活跃的化学能 → ______中稳定的化学能 3. 影响光合作用的环境因素 （1）光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的______ （2）CO2浓度：在一定范围内，光合速率随CO2浓度的______ （3）温度：通过影响______的活性来影响光合作用 （4）水分：水是光合作用的______，缺水会直接影响光合作用 （三）化能合成作用 1. 概念： 某些细菌利用体外环境中的某些______氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。 2. 实例： 硝化细菌能利用______氧化成亚硝酸和硝酸时所释放的化学能，将CO2和H2O合成糖类。 二、课堂探究 探究一：光合作用过程分析 材料： 教材P103图5-14光合作用过程示意图。 问题： 1. 光反应阶段产生的[H]和ATP在暗反应中起什么作用？ 2. 如果突然停止光照，叶绿体中和的含量如何变化？为什么？ 3. 如果突然降低浓度，叶绿体中和的含量如何变化？为什么？ 探究二：影响光合作用的因素 材料： 某研究小组测定不同光照强度下植物的光合速率，结果如下表： 光照强度（klx） 0 2 4 6 8 10 12 14 光合速率（μmol/m²·s） -4 0 4 8 12 12 12 12 问题： 1. 当光照强度为0时，植物的光合速率为-4μmol/m²·s，这表示什么生理过程？ 2. 光饱和点是多少？此时限制光合作用的主要因素是什么？ 3. 在农业生产中，如何利用这一原理提高作物产量？ 三、课堂检测 （一）选择题 1. 提取绿叶中色素时，加入碳酸钙的目的是（ ） A. 使研磨更充分 B. 保护色素不被破坏 C. 溶解色素 D. 分离色素 2. 在叶绿体色素的分离实验中，扩散速度最快的色素是（ ） A. 叶绿素a B. 叶绿素b C. 胡萝卜素 D. 叶黄素 3. 光合作用中，水的光解发生在（ ） A. 暗反应 B. 光反应 C. 叶绿体基质 D. 细胞质基质 4. 暗反应进行的场所是（ ） A. 叶绿体内膜 B. 叶绿体基粒 C. 叶绿体基质 D. 细胞质基质 5. 下列关于光合作用的叙述，错误的是（ ） A. 光反应需要光，暗反应不需要光。 B. 光反应产生氧气，暗反应消耗氧气。 C. 光反应合成ATP，暗反应消耗ATP。 D. 光合作用将光能转化为化学能。 （二）材料分析题 材料： 在适宜的条件下，测定光照强度对植物光合速率的影响。图中表示实验组的光合速率，虚线表示对照组的光合速率。请分析回答： 问题： 1. 光照强度为0时，植物的光合速率为负值，说明此时植物进行什么生理活动？ 2. 随着光照强度的增加，光合速率逐渐增加，这一阶段限制光合作用的主要因素是什么？ 3. 当光照强度达到一定值后，光合速率不再增加，此时限制光合作用的主要因素有哪些？ 四、课堂小结 本节主要内容框架： 一、捕获光能的色素和结构 1. 色素提取和分离实验。 2. 四种色素的种类和作用。 3. 叶绿体的结构和功能。 二、光合作用的原理和应用 1. 探索历程的重要实验。 2. 光合作用的总反应式。 3. 光反应和暗反应的比较。 4. 影响光合作用的环境因素。 三、化能合成作用 1. 概念和实例 五、课后作业 1. 完成教材P106练习与应用。 2. 绘制光合作用过程示意图，标注物质变化和能量转化。 3. 整理影响光合作用因素的曲线图及其分析。 《参考答案》 （一）知识梳理答案 1. 绿叶中色素的提取和分离 （1）有机溶剂；溶解度 （2）①二氧化硅、碳酸钙；②1cm；④层析液 （3）胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 2. 色素的种类和作用 色素种类 颜色 吸收光谱 功能 叶绿素a 蓝绿色 红光和蓝紫光 转化光能 叶绿素b 黄绿色 红光和蓝紫光 吸收和传递光能 胡萝卜素 橙黄色 蓝紫光 传递光能 叶黄素 黄色 蓝紫光 传递光能 3. 叶绿体的结构和功能 （1）双层膜；类囊体；暗反应 （2）光合作用 1. 光合作用的探索历程 （1）更新空气 （2）光照 （3）化学能 （4）淀粉 （5）水 （6）卡尔文循环 2. 光合作用的过程 （1）6 + 6 → + 6 （2）类囊体薄膜；光；水的光解；ATP；光；ATP （3）叶绿体基质；[H]和ATP；有机物 3. 影响光合作用的环境因素 （1）增强而增强 （2）增大而增大 （3）酶 （4）原料 （三）1.无机物 2.氨（或NH₃） （二）课堂探究答案 探究一： 1. [H]作为还原剂还原C3，ATP为C3的还原提供能量 2. C3含量增加，C5含量减少。因为停止光照后，[H]和ATP减少，C3不能被还原，而CO2固定仍在进行 3. C3含量减少，C5含量增加。因为CO2减少，C5固定减少，而C3还原仍在消耗C3 探究二： 1. 表示植物的呼吸作用速率 2. 光饱和点是8klx，此时限制因素是CO2浓度、温度等 3. 合理密植、适当补充CO2、控制适宜温度等 （三）课堂检测答案 选择题： 1. B 2. C 3. B 4. C 5. B 材料分析题： 1. 此时光合作用停止，植物只进行呼吸作用 2. 光照强度 3. CO2浓度、温度、水分、矿质元素等 学科网（北京）股份有限公司 $