第四节 能量之源——光与光合作用

一、捕获光能的色素

叶绿体中的色素有4种，他们可以归纳为两大类：

叶绿素（约占3/4）：叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素b（黄绿色）

类胡萝卜素（约占1/4）：胡萝卜素（橙黄色）

叶黄素（黄色） 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色。 二、实验——绿叶中色素的提取和分离

1 实验原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液（有机溶剂如无水乙醇和丙酮）中，且他们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，绿叶中的色素随着层析

液在滤纸上的扩散而分离开。

2 方法步骤中需要注意的问题：（步骤要记准确）

（1）研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中的色素被破坏。（3）滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？防止细线中的色素被层析液溶解。（4）滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？有四条色带，自上而下依次是橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b。最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素。

三、捕获光能的结构——叶绿体

结构：外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）。与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。吸收光能的四种色素和光合作用有关的酶，就分布在类囊体的薄膜上。类囊体在基粒上。

叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必须的酶。

四、光合作用的原理

1、光合作用的探究历程：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

1

植物更新空气。

植物进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。

光合作用的产物除氧气外还有淀粉。

光合作用释放的氧气来自水。（同位素标记法）

CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。

2、光合作用的过程： （熟练掌握课本P103下方的图）

总反应式：CO2+H2

CH2

O）

+O2

，其中（CH2O）表示糖类。

根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。

（1）光反应阶段：必须有光才能进行

场所：类囊体薄膜上

反应式：

水的光解：H22O2+2[H]

ATP形成：ADP+Pi+光能 光反应中，光能转化为ATP中活跃的化学能

（2）暗反应阶段：有光无光都能进行

场所：叶绿体基质

CO2的固定：CO2+C5 3

C3的还原：2C32O）+C5+ADP+Pi

暗反应中，ATP中活跃的化学能转化为（CH2O）中稳定的化学能

联系：光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi

五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用

（1）光对光合作用的影响

①光的波长

叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。

②光照强度

植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加

③光照时间

光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。

（2）温度

2

温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光合速率降低。 生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。

（3）CO2浓度

在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。 生产上使田间通风良好，供应充足的CO2

（4）水分的供应当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。

生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。

六、化能合成作用

概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。

如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将CO2和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动.

举例：硝化细菌、硫细菌、铁细菌、氢细菌

自养型生物：绿色植物、光合细菌、化能合成性细菌 异养型生物：动物、人、大多数细菌、真菌

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第二篇：(新课标)20xx年高中物理 第七章 第九节 实验 验证机械能守恒定律教案 新人教版必修2

第九节  实验:验证机械能守恒定律

教学目标：

（一）知识与技能

1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。

2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

（二）过程与方法

通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。

（三）情感、态度与价值观

通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。

教学重点：

掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

教学难点：

验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。

教学方法：

    教师启发、引导，学生自主设计实验方案，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。

教学用具：

重物、电磁打点计时器以及纸带，复写纸片，低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子。

教学过程：

（一）课前准备

教师课前布置学生预习本节实验。下发预习提纲，重点复习下面的三个问题：

1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。

在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：

E_A=，    E_B=

如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有

E_A=E_B，即=

上式亦可写成

该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，v_A是物体在A点的瞬时速度。

2、如何求出A点的瞬时速度v_A？

根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度v_A。

图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1，2，3，^……图中s₁，s₂，s₃，……分别为0～2点，1～3点，2～4点…… 各段间的距离。

根据公式，t=2×0.02 s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，……各点相对应的瞬时速度v₁，v₂，v₃，…….例如：

量出0～2点间距离s₁，则在这段时间里的平均速度，这就是点1处的瞬时速度v₁。依次类推可求出点2，3，……处的瞬时速度v₂，v₃，……。

3、如何确定重物下落的高度？

图2中h₁，h₂，h₃，……分别为纸带从O点下落的高度。

根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。

学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。复习《用打点计时器测速度》的实验，掌握用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法。

（二）新课教学

教师活动：在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：

1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？

2、是否需要测量重物的质量？

3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？

4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？

5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？

学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出代表发表见解。

1、因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t =0.02 s.

2、因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，而只需验证就行了。

3、打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。

4、必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。

5、这个同学的看法是正确的。为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好。

教师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难。

学生活动：学生进行分组实验。

（三）课余作业

1、完成实验报告。

2、完成如下思考题：

（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：

                   ；缺少的器材是                                。

（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v²／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是         ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于         的数值。

（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为____  _____。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___       _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。

（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s²，若重锤质量为1kg。

①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度v_B=           m/s，重锤的动能E_kB=        J。

②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为    J

③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是                                 。

参考答案：

（1）不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。

（2）通过原点的直线、g.   

（3）（s₆+ s₅+ s₄- s₃- s₂ –s₁）/9T ²，（s₅+ s₆）/2T，1、5.   

（4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒