能量之源-光与光合作用(公开课课件)-.ppt

1、超级水稻超级水稻标准株型标准株型记者：您说自己现在最主要的工作就是记者：您说自己现在最主要的工作就是第三期超级杂交水稻的攻关，到第三期超级杂交水稻的攻关，到20192019年年要实现平均亩产要实现平均亩产900900公斤。这个数字还有公斤。这个数字还有潜力吗？潜力吗？袁隆平：应该还能往上涨。袁隆平：应该还能往上涨。按照光能利用按照光能利用率率3%3%的理论产量打个对折的理论产量打个对折，长沙地区一季，长沙地区一季稻的最高产量应该可以达到稻的最高产量应该可以达到15001500公斤公斤。当代神农氏袁隆平科研攻关的主要方向当代神农氏袁隆平科研攻关的主要方向就是就是如何提高水稻的光能利用效率如何提高

2、水稻的光能利用效率。俗话说：万物生长靠太阳，为什么这样俗话说：万物生长靠太阳，为什么这样说呢？请同学们看下面的数据。说呢？请同学们看下面的数据。1.1.地球表面上的绿色植物每年大约地球表面上的绿色植物每年大约制造了制造了44004400亿吨有机物！亿吨有机物！2.2.地球表面上的绿色植物每年储存地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为的能量约为7.117.111018KJ，这个数，这个数字相当于字相当于24万个三峡电站每年所发万个三峡电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需能量的日常生活和食物营养上所需能量的100倍倍！请看下面的数据：

3、请看下面的数据：由此可见：对绝大多数生物来说，活细由此可见：对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。太阳的光能通过什么太阳的光能通过什么途径进入植物体内呢？途径进入植物体内呢？什么是光合作用？什么是光合作用？光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶叶绿体绿体，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和水和水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机有机物物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。场所场所条件条件产物产物原料原料人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了科学家们

4、用了200多年的时间，经过无数多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。科学探索的乐趣。植物为什么会生长？植物为什么会生长？古希腊古希腊亚里士多德亚里士多德认为认为根吸收土壤中的养分根吸收土壤中的养分土壤减少的重量土壤减少的重量=植物增加的重量植物增加的重量五年后五年后16421642年海尔蒙特的实验年海尔蒙特的实验结论：植物增重主要来自水分结论：植物增重主要来自水分海尔蒙特的实验设海尔

5、蒙特的实验设计有什么不足的地方？计有什么不足的地方？17711771年普利斯特利的实验年普利斯特利的实验结论：绿色植物可以更新空气结论：绿色植物可以更新空气普利斯特利的普利斯特利的的实验有时成的实验有时成功，有时失败，功，有时失败，可能的原因是可能的原因是什么？什么？可能是在无光的条件下做的实验，因可能是在无光的条件下做的实验，因为无光时，植物不进行光合作用，只为无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，所以实验失败！而是释放二氧化碳，所以实验失败！17791779年，荷兰科学家英格豪斯做了年，荷兰科学家英格豪斯做了5005

6、00多次植物更新空气的实验，结多次植物更新空气的实验，结果发现：普利斯特利的实验只有在果发现：普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。绿叶才能更新污浊的空气。17851785年，法国科学家拉瓦锡发现了空年，法国科学家拉瓦锡发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。在这一过程中，光能哪里去了呢？在这一过程中，光能哪里去了呢？1845年，德国科学家梅耶根据能量年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在转化与守恒定律明确指出

7、，植物在进行光合作用时，把光能转化成化进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。学能储存起来。光能转化成化学能，储存于什么物光能转化成化学能，储存于什么物质中呢？也就是植物在吸收水分和质中呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？产生了什么物质呢？一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片在暗处放置几小的叶片18641864年萨克斯的实验年萨克斯的实验暗处理暗处理光照光照酒精酒精脱色脱色结论结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉绿色叶片在光合作用中产生了淀粉碘蒸汽处理碘蒸汽处理问题问题1 1：萨克斯的实验目的是什么？：

8、萨克斯的实验目的是什么？问题问题2 2：为什么对植物：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？进行一昼夜的暗处理？问题问题3 3：为什么让叶片的一：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？半曝光，另一半遮光呢？验证光合作用的产物验证光合作用的产物为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽进行对照进行对照光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是来自水呢？是来自二氧化碳还是来自水呢？随着技术的进步，人们发现了放射性随着技术的进步，人们发现了放射性同位素，利用放射性同位素做示踪原同位素，利用放射性同

9、位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。碳提供了技术手段。19391939年，美国的年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用用1818O O做示踪原子，对光合作用的产物做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。氧气中氧的来源进行了探究。光合作用的探索历程光合作用的探索历程3.鲁宾和卡门的实验：鲁宾和卡门的实验：用用18O标记标记H2O和和CO2，使它们成为，使它们成为H218O和和C18O2；给第一组植物提供给第一组植物提供H2O和和C18O2，给第二组植物提，给第二组植物提供供H218O和

10、和CO2；结果：结果：第一组释放的氧气全部是第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的；第二组释放的氧气是氧气是18O2。结论：结论：光合作用释放的氧气来自于水光合作用释放的氧气来自于水光合作用产生的有机光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？物又是怎样合成的呢？2020世纪世纪4040年代，美国科年代，美国科学家卡尔文利用放射性学家卡尔文利用放射性同位素同位素1414C C标记的标记的1414COCO2 2做做实验研究这一问题。最实验研究这一问题。最终探明终探明COCO2 2中的碳在光合中的碳在光合作用中转化成有机物中作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径的碳的途径，这一途径称为称为卡尔文循环

11、卡尔文循环。19611961年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主光合作用的场所究光合作用的场所究竟在什么地方呢？竟在什么地方呢？早在早在100100多年前美国科学家恩格尔多年前美国科学家恩格尔曼就以水绵和好氧细菌为实验材曼就以水绵和好氧细菌为实验材料，很好地解答了这个问题！料，很好地解答了这个问题！水绵是常见的水绵是常见的淡水藻类淡水藻类 每条水绵由许多个结构相每条水绵由许多个结构相同的同的长筒状细胞长筒状细胞连接而成。连接而成。水绵很明显的特点是：水绵很明显的特点是：叶叶绿体呈带状绿体呈带状，螺旋螺旋排列在排列在细胞里。细胞里。恩格尔曼实验恩格尔曼的实验说明了什么问题？恩格尔曼的实验说明了什

12、么问题？问题问题1 1：为什么选用水绵做为实验材料？：为什么选用水绵做为实验材料？因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究 问题问题2.2.为什么选用黑暗为什么选用黑暗并且没有空气的环境？并且没有空气的环境？为了排除实验前环境中光线和为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性氧的影响，确保实验的准确性 光合作用的场所是叶绿体光合作用的场所是叶绿体 光合作用的产物有氧气！光合作用的产物有氧气！结论:问题问题3 3为什么先用极细光束照射水为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？绵，而后又让水绵完全暴露在光下？先选极细光束，用好氧细菌检

13、测，能先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。的，并且氧是由叶绿体释放出来的。小结小结:萨克斯的实验说明光合作用萨克斯的实验说明光合作用的产物有淀粉，光合作用的条件需的产物有淀粉，光合作用的条件需要光；鲁宾和卡门的实验说明了光要光；鲁宾和卡门的实验说明了光合作用的产物合作用的产物O O2 2中的氧全部来自原中的氧全部来自原料中的料中的H H2 2O O；恩格尔曼的实验说明了；恩格尔

14、曼的实验说明了光合作用的场所是叶绿体，光合作光合作用的场所是叶绿体，光合作用的产物有用的产物有O O2 2！自主探究：请设计实验探究光自主探究：请设计实验探究光合作用的过程中需要二氧化碳合作用的过程中需要二氧化碳 科学探究的一般过程科学探究的一般过程提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结果分析结果表达与交流表达与交流（光合作用需要二氧化碳吗？）（光合作用需要二氧化碳吗？）（光合作用需要二氧化碳）（光合作用需要二氧化碳）（设计方案、预期结果（设计方案、预期结果）（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论（分析实验结果，得出结论）（总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流）分析：分析：结论：结论：A A 装置内存在装置内存在COCO2 2B B 装置中不存在装置中不存在COCO2 2COCO2 2是光合作用的原料之一。是光合作用的原料之一。探究光合作用需要探究光合作用需要COCO2 2实验装置实验装置作业作业:请设计实验探究光请设计实验探究光合作用的过程中需要水合作用的过程中需要水