光和作用探究歷程公開課件

1、 俗話說俗話說“民以食為天民以食為天”，動(dòng)物需要，動(dòng)物需要以食物來維持生命，一粒種子萌發(fā)形成以食物來維持生命，一粒種子萌發(fā)形成幼苗，一棵小樹成長為參天大樹，整個(gè)幼苗，一棵小樹成長為參天大樹，整個(gè)過程中不斷有物質(zhì)的積累，其質(zhì)量也增過程中不斷有物質(zhì)的積累，其質(zhì)量也增加了幾百以至上千倍，它的食物是什么加了幾百以至上千倍，它的食物是什么呢？樹長那麼大需要多少養(yǎng)料呀！這些呢？樹長那麼大需要多少養(yǎng)料呀！這些養(yǎng)料又是從那里來的呢？養(yǎng)料又是從那里來的呢？“植物的根是一張嘴，植物的根是一張嘴，植物生活和生長所需植物生活和生長所需的一切物質(zhì)，都是通的一切物質(zhì)，都是通過根吸收了土壤汁得過根吸收了土壤汁得到的。到的。

2、”即植物生長即植物生長發(fā)育所需的物質(zhì)完全發(fā)育所需的物質(zhì)完全來自土壤。來自土壤。2400多年前多年前 Aristotle不足：未能通過實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)自己的理論。不足：未能通過實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)自己的理論。1.1.亞里士多德的推測(cè)亞里士多德的推測(cè)一、光合作用的發(fā)現(xiàn)過程一、光合作用的發(fā)現(xiàn)過程 真的來自真的來自“土壤土壤”嗎？嗎？2,16482,1648年年, ,比利時(shí)的范比利時(shí)的范海爾蒙特海爾蒙特(V.Helmont)(V.Helmont)16481648年年, ,比利時(shí)的范比利時(shí)的范海爾蒙特海爾蒙特(V.Helmont)(V.Helmont)柳樹柳樹土壤土壤82公斤公斤0.1公斤公斤木桶木桶問題討論問題討論(

3、1)根據(jù)這一事實(shí)海爾蒙特會(huì)提出什么觀點(diǎn)？根據(jù)這一事實(shí)海爾蒙特會(huì)提出什么觀點(diǎn)？ (2)據(jù)你了解該結(jié)論完全正確嗎？忽略了什么？據(jù)你了解該結(jié)論完全正確嗎？忽略了什么？結(jié)論：他認(rèn)為建造植物體的原料主要是結(jié)論：他認(rèn)為建造植物體的原料主要是, ,而不而不是土壤是土壤. .忽略了空氣的作用。忽略了空氣的作用。燃燒的蠟燭不易熄滅燃燒的蠟燭不易熄滅3 3、17711771年英國的普利斯特利年英國的普利斯特利(J(JPriestley)Priestley)小鼠不易窒息死亡小鼠不易窒息死亡實(shí)驗(yàn)證實(shí)：實(shí)驗(yàn)證實(shí)：植物可植物可蠟燭燃燒或小鼠呼吸而變污濁的蠟燭燃燒或小鼠呼吸而變污濁的。*要使實(shí)驗(yàn)更有說服力，還應(yīng)設(shè)置幾組實(shí)驗(yàn)

4、？要使實(shí)驗(yàn)更有說服力，還應(yīng)設(shè)置幾組實(shí)驗(yàn)？蠟燭很快熄滅蠟燭很快熄滅小鼠很快死亡小鼠很快死亡較長時(shí)間內(nèi)正常較長時(shí)間內(nèi)正常為什么？為什么？ 普利斯特利的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)卻失敗？普利斯特利的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)卻失?。?當(dāng)時(shí)有人重復(fù)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，卻得到當(dāng)時(shí)有人重復(fù)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，卻得到完全相反完全相反結(jié)論結(jié)論: :植物與動(dòng)物一樣能使空氣變污濁植物與動(dòng)物一樣能使空氣變污濁。蠟燭蠟燭燃燒時(shí)間更短燃燒時(shí)間更短蠟燭燃燒時(shí)間變長蠟燭燃燒時(shí)間變長4 4、17791779年，荷蘭英格豪斯年，荷蘭英格豪斯500500多次植物更新空氣實(shí)驗(yàn)多次植物更新空氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn): :普利斯特利實(shí)驗(yàn)普利斯特利實(shí)驗(yàn)只有在

5、陽光照射下只有在陽光照射下才能成功才能成功; ;化學(xué)與生化學(xué)與生物學(xué)發(fā)展？物學(xué)發(fā)展？17851785年發(fā)現(xiàn)空氣組成后年發(fā)現(xiàn)空氣組成后, ,明確明確: :綠葉在光下綠葉在光下吸收吸收COCO2 2，同時(shí)，同時(shí)釋放出釋放出O O2 2學(xué)生活動(dòng)一學(xué)生活動(dòng)一：驗(yàn)證綠色植物的驗(yàn)證綠色植物的 光合作用釋光合作用釋放氧氣（小組展示）放氧氣（小組展示）材料：金魚藻（或黑藻等沉水植物）。玻璃漏斗材料：金魚藻（或黑藻等沉水植物）。玻璃漏斗一個(gè)，比漏斗直徑稍寬大的燒杯一個(gè)，直徑再大一個(gè)，比漏斗直徑稍寬大的燒杯一個(gè)，直徑再大一點(diǎn)的燒杯一個(gè)，試管一只，剪刀或刀片，火柴一點(diǎn)的燒杯一個(gè)，試管一只，剪刀或刀片，火柴一盒一盒

6、無色塑料礦泉水瓶、水綿、火柴、木條等無色塑料礦泉水瓶、水綿、火柴、木條等 他在實(shí)驗(yàn)中控制的單一變量是什么？他在實(shí)驗(yàn)中控制的單一變量是什么？英格豪斯知道植物更新了空氣中的什么成英格豪斯知道植物更新了空氣中的什么成分嗎？為什么？分嗎？為什么？把礦泉水瓶中加入約百分之九十五以上的水，保證了收集的氣體的量約十毫升左右，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不會(huì)太長把瓶?jī)?nèi)的空氣排空，迅速擰緊瓶蓋把瓶子倒放，此時(shí)注意觀察瓶蓋處有無漏水，防止了空氣由瓶口進(jìn)入5 5、18451845年德國梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律明確年德國梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律明確指出指出: : 植物進(jìn)行光合作用時(shí)把植物進(jìn)行光合作用時(shí)把儲(chǔ)儲(chǔ)存起來。存起來。在這一過程

7、中，光能哪里去了？在這一過程中，光能哪里去了？薩克斯，薩克斯，J.von Sachs (18321897) 4312黑暗處理黑暗處理一晝夜一晝夜讓一張葉片一半讓一張葉片一半曝光一半遮光曝光一半遮光碘液處理碘液處理結(jié)論：植物在結(jié)論：植物在光光下產(chǎn)生了下產(chǎn)生了 淀粉淀粉提醒：結(jié)合薩克斯等人的實(shí)驗(yàn)方法，考慮提醒：結(jié)合薩克斯等人的實(shí)驗(yàn)方法，考慮該實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無關(guān)變量是什該實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無關(guān)變量是什么？如何控制？么？如何控制？暗處理一晝夜實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組（無（無C C2 2O O） 對(duì)照組對(duì)照組（有（有C C2 2O O）清水清水NaNaOHOH光合作用在哪里進(jìn)行？光合作用在哪里進(jìn)行？7

8、7、18801880年，美國恩格爾曼年，美國恩格爾曼 100實(shí)驗(yàn)材料：水綿和好氧并能運(yùn)動(dòng)細(xì)菌實(shí)驗(yàn)材料：水綿和好氧并能運(yùn)動(dòng)細(xì)菌結(jié)論：結(jié)論：為什么選用水綿做為實(shí)驗(yàn)材料？為什么選用水綿做為實(shí)驗(yàn)材料？為什為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？為什為什么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全曝露在光下？好氧細(xì)菌集中于葉綠體完全曝露在光下？好氧細(xì)菌集中于葉綠體所有受光部位的周圍，這說明了什么問題所有受光部位的周圍，這說明了什么問題呢？呢？ 物理學(xué)與生物物理學(xué)與生物學(xué)發(fā)展？學(xué)發(fā)展？放射性同位素標(biāo)記法放射性同位素標(biāo)記法：科學(xué)家通過追蹤放射性同位素標(biāo)

9、記化合物，：科學(xué)家通過追蹤放射性同位素標(biāo)記化合物，可弄清化學(xué)反應(yīng)詳細(xì)過程的方法。放射性同位素標(biāo)記的化合物，化可弄清化學(xué)反應(yīng)詳細(xì)過程的方法。放射性同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變。學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變。同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一類原子的總稱。同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一類原子的總稱。8、1940年年,美國魯賓美國魯賓(S.Ruben)和卡門和卡門(M.Kamen)光合作用釋放氧到底來自光合作用釋放氧到底來自H H2 2O O，還是來自，還是來自COCO2 2呢？呢？光合作用釋放的氧到底來自光合作用釋放的氧到底來自H2O，還是來自還是來自CO2呢？呢？H2OCO2氧的同位素氧的同位

10、素 O18H2 O18 C O218提供的材料：小球藻懸液提供的材料：小球藻懸液CO218O2C18O2O2H218OH2O魯賓和卡門的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)魯賓和卡門的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)14CO214C3（14CH2O)2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代年代19411941年年18801880年年18641864年年18451845年年17791779年年17711771年年16481648年年2400多年前多年前亞里士亞里士多德多德植物根吸收了土壤汁得到的。植物根吸收了土壤汁得到的。16481648海爾蒙特海爾蒙特植物增重來自植物增重來自水水17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空氣植物可以更新空

11、氣17791779英格豪斯英格豪斯只有在只有在光照光照下只有綠葉才可以更下只有綠葉才可以更新空氣新空氣17851785科學(xué)家科學(xué)家發(fā)現(xiàn)空氣組成18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用時(shí)植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能了化學(xué)能儲(chǔ)存起來儲(chǔ)存起來18641864薩克斯薩克斯綠色葉片光合作用綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉產(chǎn)生淀粉18801880恩格爾曼恩格爾曼氧氧由葉綠體釋放出來。由葉綠體釋放出來。葉綠體葉綠體是是光合作用的場(chǎng)所。光合作用的場(chǎng)所。19391939魯賓魯賓 卡門卡門光合作用釋放的光合作用釋放的氧氧來自來自水水。2020世紀(jì)世紀(jì)4040代代卡爾文卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的光合

12、產(chǎn)物中有機(jī)物的碳碳來自來自COCO2 2二、光合作用的概念二、光合作用的概念 指綠色植物通過指綠色植物通過，利用，利用，把，把和和轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的，并，并且釋放出且釋放出的過程。的過程。廠房廠房動(dòng)力動(dòng)力原料原料產(chǎn)物產(chǎn)物葉綠體葉綠體光能光能二氧化碳二氧化碳水水有機(jī)物有機(jī)物氧氣氧氣淀淀 粉粉O O2 2 2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代年代19411941年年18801880年年18641864年年18451845年年17791779年年17711771年年16481648年年COCO2 2H H2 2O O展示材料部分興趣小組學(xué)生收集的近代科學(xué)展示材料部分興趣小組學(xué)生收集的近代科學(xué)家

13、對(duì)光合作用的研究、因光合作用的研究獲家對(duì)光合作用的研究、因光合作用的研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家。得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家。例如例如:1954年年D.I.阿爾農(nóng)的循環(huán)光合磷酸化阿爾農(nóng)的循環(huán)光合磷酸化的研究；英國的的研究；英國的R.希爾光反應(yīng)系統(tǒng)的研究；希爾光反應(yīng)系統(tǒng)的研究；1982年西德生化學(xué)家年西德生化學(xué)家H.米舍爾生物膜上的米舍爾生物膜上的色素復(fù)合體的成功分離；色素復(fù)合體的成功分離； 德國的蛋白質(zhì)晶德國的蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析專家體結(jié)構(gòu)分析專家R.休伯和休伯和J.戴維森這個(gè)復(fù)合戴維森這個(gè)復(fù)合體的復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的測(cè)定等。體的復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的測(cè)定等。了解光合作用的探究歷程，你有何感悟了解光合作用的探究歷

14、程，你有何感悟?u科學(xué)探究的一般過程？科學(xué)探究的一般過程？提提出出假假設(shè)設(shè)得出得出結(jié)果結(jié)果和結(jié)和結(jié)論論發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問問題題分析分析處理處理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證驗(yàn)證假設(shè)假設(shè)交交流流表表達(dá)達(dá)從人類對(duì)光合作用的探究歷程來看，生從人類對(duì)光合作用的探究歷程來看，生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)的研究進(jìn)展物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)的研究進(jìn)展有什么聯(lián)系？與技術(shù)手段的進(jìn)步有什么有什么聯(lián)系？與技術(shù)手段的進(jìn)步有什么聯(lián)系？試舉例說明。聯(lián)系？試舉例說明。2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代年代19411941年年18801880年年18641864年年18451845年年17791779年年17711771年年16481

15、648年年課后作業(yè)課后作業(yè)請(qǐng)學(xué)生思考有關(guān)光合作用的場(chǎng)所、動(dòng)力、原請(qǐng)學(xué)生思考有關(guān)光合作用的場(chǎng)所、動(dòng)力、原料、產(chǎn)物，是否還有需要研究的問題、如何料、產(chǎn)物，是否還有需要研究的問題、如何研究，并以小組合作的方式討論、設(shè)計(jì)、匯研究，并以小組合作的方式討論、設(shè)計(jì)、匯報(bào)、修正實(shí)驗(yàn)方案。報(bào)、修正實(shí)驗(yàn)方案。每個(gè)小組在課后交流、討論、修正的基礎(chǔ)上，每個(gè)小組在課后交流、討論、修正的基礎(chǔ)上，上交一份探究方案（包括探究的問題、作出上交一份探究方案（包括探究的問題、作出的假設(shè)、設(shè)計(jì)的探究過程等內(nèi)容）。的假設(shè)、設(shè)計(jì)的探究過程等內(nèi)容）。習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固1、請(qǐng)按時(shí)間先后順序排列下列事件、請(qǐng)按時(shí)間先后順序排列下列事件 ( )德國科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉德國科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉 英國英國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的氧氣全部來自參科學(xué)家魯賓和卡門用同位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的氧氣全部來自參加反應(yīng)的水加