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第2章 大气与气候变化
地球上的大气像一件外衣
一样保护着地球。它抵挡着来
自太空的侵袭，形成了复杂多
变的天气现象，影响着人们的
生活和生产。
人类活动是否能够改变大气成
分？是否改变着地球气候？未
来的气候变化在多大程度上可
以被人类预测？人类又将如何应对未来的重大气候变化？
生物的呼吸和燃料的燃烧会消耗大气中的氧气，排出大量的二氧化碳。为什么你没有感觉到缺氧呢？为什么大气中二氧化碳的含量会相对稳定呢？
第4节 大气圈中氧、碳的循环
第课时 光合作用的过程及意义
第4节 大气圈中氧、碳的循环
光合作用的反应式：
二氧化碳
+
水
有机物
+
氧气
光
叶绿体
光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，能把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物（如淀粉），并释放氧气的过程。
光合作用的实质
① 物质的转化
② 能量的转化
无机物
有机物
光能
化学能
二氧化碳是气肥，在温室中，常施加二氧化碳提高作物品质，增加作物产量。请设计一个证明二氧化碳是植物光合作用必需原料的实验方案。
1.此项探究中，设计改变的因素是 ________ 最后观察植物有无淀粉生成。
二氧化碳
2.控制变量时得对照实验，怎样设置对照组？
答：取两个透明塑料袋，一个装入少量氢氧化钠溶液，另一个装少量清水，分别套在叶片上。
氢氧化钠（NaOH）溶液能吸收二氧化碳气体，可除去二氧化碳气体。注意：氢氧化钠具有腐蚀性，谨防接触。
胜哥课程
3.如何防止植物吸入空气中二氧化碳？
答：塑料袋口应扎紧，用胶带密封，内有氢氧化钠溶液，能吸收二氧化碳。
4.什么实验现象可证明植物的光合作用需要
二氧化碳？
答：进行淀粉检验，装清水的塑料袋内的叶片能变蓝色，而装氢氧化钠溶液的塑料袋的叶片不变蓝色。说明植物的光合作用需要二氧化碳。
实验步骤：
胜哥课程
1.步骤①中“暗处理一昼夜的目的是：
将叶片内原有的淀粉运走耗尽
实验步骤：
胜哥课程
2.实验过程中，步骤④中叶片的颜色不变蓝色，造成这种变化的原因是：
二氧化碳是光合作用的原料，氢氧化钠溶液吸收了二氧化碳，植物缺少二氧化碳不能进行光合作用合成淀粉，因此滴加碘液不变色
实验步骤：
胜哥课程
3.此方案设计不严谨，请你补充完善。
还应增设对照组，对照组的玻璃钟罩中的一烧杯氢氧化钠溶液应换成等量的清水，其他保持不变。
实验分析：
1.观察到的现象是： ，
。
装清水的塑料袋内的叶片能变蓝色
装氢氧化钠溶液的塑料袋的叶片不变蓝色
2.产生这种现象的原因： 。
氢氧化钠溶液吸收了CO2
实验结论：
植物光合作用需要CO2
对照实验
科学实验中，在研究一种条件或变量对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件或变量不同以外，其他条件或变量都相同的实验，叫作对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组。如研究“植物的光合作用是否需要光照”时，取同一植物同一叶片进行部分遮光处理，将叶片受光照部分与遮光部分的现象进行比较。
光合作用所需的二氧化碳大部分是从空气中吸收，水主要是从土壤中吸收，然后运输到叶片。光合作用主要发生在叶肉细胞的叶绿体中，叶绿体内含有的叶绿素等色素能吸收太阳光。
光合作用的过程包括许多化学反应，但主要包含以下两方面的变化：一是发生了物质转化，把简单的无机物制成了复杂的有机物，并放出氧气；二是实现了能量转化，把光能变成储存在有机物里的化学能。
二氧化碳
+
水
有机物
+
氧气
光
叶绿体
光合作用的实质
① 物质的转化
② 能量的转化
无机物
有机物
光能
化学能
光合作用制造的有机物不仅满足自身生长、发育、繁殖的需要，还为其他生物提供了基本的食物来源。因此，人们称光合作用是“地球上最重要的化学反应”。
光合作用的意义
光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。
1.光合作用是一切生物和人类食物的来源。
植物、动物和人类生活所需的有机物，从根本上来说，都来自绿色植物的光合作用。光合作用把无机物制造成有机物。
能量的来源，从根本上来说，来自太阳能。
只有绿色植物的光合作用，才能把太阳能转化成化学能并贮藏。
2.光合作用是一切生物和人类的能量来源
3.光合作用又是生物和人类获得氧气的一个来源
绿色植物的光合作用，吸收了大量的二氧化碳，产生大量的氧气，使大气中的氧气和二氧化碳的含量相对稳定。
光合作用的发现历程
植物是如何长大的？历史上许多学者通过实验逐渐揭开了植物生长的秘密。
光合作用
（1）场所：
叶绿体（厂房）
（2）条件：
太阳光（动力）
（3）原料：
二氧化碳、水
（4）产物：
有机物（淀粉）、氧气
（5）物质转变：
无机物转为有机物。
（6）能量转变：
太阳能转变为化学能
二氧化碳
+
水
有机物
+
氧气
光
叶绿体
1.如果把绿叶比喻成“绿色工厂”，那么它的“车间”和“机器”分别是 ( )
A. 叶肉细胞和叶绿体
B. 叶绿体和叶肉细胞
C. 叶肉细胞和叶绿素
D. 保卫细胞和叶绿体
A
2.绿色植物进行光合作用所需要的原料是( )
A. 二氧化碳和水
B. 二氧化碳和氧气
C. 叶绿体和水
D. 光能和二氧化碳
A
3.温室大棚栽培蔬菜时，需要适时对大棚通风，其最主要的目的是---( )
A. 防止人进入大棚缺氧
B. 降低温度，减少病虫害的发生
C. 为大棚补充氧气，促进呼吸作用
D. 为大棚补充二氧化碳，促进光合作用
D
4.“胜哥”现有四个实验装置,若要验证植物的光合作用需二氧化碳,则应选用的装置组合是( )
A.①和② B.①和③ C.②和③ D.③和④
B
5.小科看到“胜哥”为证明植物光合作用制造了淀粉，实验时要把叶片放到盛有酒精的小烧杯中，水浴加热，至叶片褪色时取出。此时叶片褪成的颜色是 ( )
A. 淡绿色
B. 黄白色
C. 浅蓝色
D. 红褐色
B
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2026年1月18日21教育“胜哥课程”工作室
第2章第4节 大气圈中氧、碳的循环2教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1. 掌握光合作用的基本概念和反应式。
2. 理解光合作用的实质：物质转化和能量转化。
3. 能够设计并说明验证二氧化碳是光合作用必需原料的实验。
4. 理解光合作用对于生物圈的重要意义。
（二）过程与方法
1. 通过实验探究，学习科学探究的基本方法。
2. 培养观察、分析、设计和实施对照实验的能力。
3. 学会收集、处理实验数据，并得出科学结论。
（三）情感态度与价值观
1. 认识光合作用对于地球生命的重要意义，增强环保意识。
2. 体验科学探究的过程，培养严谨求实的科学态度。
3. 激发探索生命现象的兴趣和好奇心。
二、教学重点与难点
教学重点：
1. 光合作用的概念、反应式和实质。
2. 验证二氧化碳是光合作用必需原料的实验设计。
3. 光合作用的意义。
教学难点：
1. 对照实验的设计原则和变量控制。
2. 光合作用中物质和能量转化的理解。
3. 实验现象的分析与科学结论的推导。
三、教学准备
1. 多媒体课件：包含光合作用相关图片、动画和视频。
2. 实验材料：
两盆生长状况相似的同种植物、透明塑料袋或玻璃钟罩2个、氢氧化钠溶液（浓度适宜）、清水、烧杯2个、酒精、碘液、酒精灯、三角架、石棉网、镊子、滴管、培养皿
3. 学生实验记录表。
4. 相关视频资料：光合作用的发现历程。
四、教学过程
（一）导入新课（5分钟）
1. 情境导入：展示一幅生机勃勃的自然景观图片，引导学生思考："植物是如何生长的？它们需要的'食物'从哪里来？"
2. 提问引导：
"植物和动物获取营养的方式有什么不同？"
"绿色植物为什么被称为'生产者'？"
3. 引入课题：通过学生的回答，引出本节课的主题——光合作用。
（二）新课讲授（25分钟）
1. 光合作用的概念和反应式
（1）讲解光合作用的定义：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能量的有机物（如淀粉），并释放氧气的过程。
（2）展示光合作用反应式：
二氧化碳 + 水 →（光能、叶绿体）→ 有机物（淀粉）+ 氧气
（3）强调反应式中各成分的作用：
原料：二氧化碳、水
条件：光能、叶绿体
产物：有机物、氧气
2. 光合作用的实质
（1）物质转化：简单的无机物（二氧化碳和水）转化为复杂的有机物（淀粉等），并释放氧气。
（2）能量转化：光能转化为化学能，储存在有机物中。
（3）用图示展示物质和能量的转化过程：
无机物 → 有机物
光能 → 化学能
3. 光合作用的场所和条件
（1）场所：主要发生在叶肉细胞的叶绿体中。
（2）条件：光照是必要条件。
（3）比喻：如果把绿叶比作"绿色工厂"，那么：
车间：叶肉细胞
机器：叶绿体
动力：太阳光
原料：二氧化碳、水
产品：有机物、氧气
（三）实验探究：验证二氧化碳是光合作用的必需原料（30分钟）
1. 提出问题
二氧化碳是光合作用的必需原料吗？
2. 作出假设
引导学生根据已有知识提出假设：二氧化碳是光合作用的必需原料，没有二氧化碳，植物无法进行光合作用。
3. 设计实验
（1）讲解对照实验的设计原则：
单一变量原则：只改变一个条件（二氧化碳的有无）
控制其他条件相同：光照、温度、植物种类等
设置对照组和实验组
（2）介绍实验装置：
实验组：透明塑料袋/玻璃钟罩 + 氢氧化钠溶液（吸收二氧化碳）
对照组：透明塑料袋/玻璃钟罩 + 等量清水（不吸收二氧化碳）
4. 实施实验（教师演示或学生分组实验）
实验步骤：
步骤1：暗处理
将两盆植物置于黑暗处24小时，消耗原有淀粉。
目的：排除原有淀粉对实验结果的干扰。
步骤2：设置对照
实验组：用透明塑料袋密封罩住植物，内置盛有氢氧化钠溶液的烧杯。
对照组：相同装置，但烧杯中为等量清水。
注意：塑料袋口应扎紧，防止空气中二氧化碳进入。
步骤3：光照处理
将两装置移至光下照射4-6小时，确保光照充足。
步骤4：叶片脱色
从两盆植物上各取一片叶片，放入酒精中水浴加热，脱去叶绿素。
安全提醒：酒精易燃，必须水浴加热，不能直接加热。
步骤5：碘液检测
将脱色后的叶片用清水漂洗，滴加碘液，观察颜色变化。
5. 观察记录
引导学生观察并记录实验现象：
对照组叶片：变蓝色（有淀粉生成）
实验组叶片：不变蓝色（无淀粉生成）
6. 分析讨论
（1）为什么实验组叶片不变蓝？
答：氢氧化钠溶液吸收了二氧化碳，植物缺少光合作用原料，无法制造淀粉。
（2）对照组的作用是什么？
答：作为对照，排除其他因素对实验结果的干扰。
（3）为什么要进行暗处理？
答：消耗叶片中原有的淀粉，避免对实验结果造成干扰。
7. 得出结论
二氧化碳是光合作用的必需原料，没有二氧化碳，植物无法进行光合作用制造有机物。
8. 实验拓展
（1）讨论：为什么温室大棚中常补充二氧化碳？
（2）应用：二氧化碳作为"气肥"在农业生产中的应用。
（四）光合作用的意义（10分钟）
1. 食物来源：光合作用制造的有机物是地球上几乎所有生物的食物来源。
2. 能量来源：将光能转化为化学能，为生物提供能量。
3. 氧气来源：释放氧气，维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。
4. 碳氧平衡：吸收二氧化碳，释放氧气，维持大气中碳氧平衡。
5. 总结：光合作用是地球上最重要的化学反应。
（五）巩固练习（10分钟）
1. 选择题：
（1）如果把绿叶比喻成"绿色工厂"，那么它的"车间"和"机器"分别是（ ）
A. 叶肉细胞和叶绿体
B. 叶绿体和叶肉细胞
C. 叶肉细胞和叶绿素
D. 保卫细胞和叶绿体
（2）绿色植物进行光合作用所需要的原料是（ ）
A. 二氧化碳和水
B. 二氧化碳和氧气
C. 叶绿体和水
D. 光能和二氧化碳
（3）温室大棚栽培蔬菜时，需要适时对大棚通风，其最主要的目的是（ ）
A. 防止人进入大棚缺氧
B. 降低温度，减少病虫害的发生
C. 为大棚补充氧气，促进呼吸作用
D. 为大棚补充二氧化碳，促进光合作用
2. 实验分析题：
（1）实验步骤①中"暗处理一昼夜"的目的是什么？
（2）实验过程中，步骤④中叶片的颜色不变蓝色，造成这种变化的原因是什么？
（3）此方案设计不严谨，还应增设对照组，对照组的玻璃钟罩中的烧杯应换成什么？
（六）课堂小结（5分钟）
1. 回顾本节课主要内容：
光合作用的概念和反应式
光合作用的实质：物质转化和能量转化
验证二氧化碳是光合作用必需原料的实验
光合作用的重要意义
2. 强调重点：
光合作用的条件、原料和产物
对照实验的设计原则
3. 布置课后思考：
如果没有光合作用，地球会是什么样子？
如何设计实验验证"光是光合作用的必需条件"？
五、板书设计
第4节 光合作用
一、光合作用的概念
二氧化碳 + 水 →（光能、叶绿体）→ 有机物 + 氧气
二、光合作用的实质
1. 物质转化：无机物 → 有机物
2. 能量转化：光能 → 化学能
三、验证实验：二氧化碳是必需原料
1. 实验组：无二氧化碳（NaOH吸收） → 无淀粉
2. 对照组：有二氧化碳（清水） → 有淀粉
四、光合作用的意义
1. 食物来源
2. 能量来源
3. 氧气来源
4. 维持碳氧平衡
六、作业布置
1. 基础作业：完成练习册第2章第4节相关练习题。
2. 探究作业：设计一个实验方案，验证"光是光合作用的必需条件"。
要求：写出实验目的、实验假设、实验材料、实验步骤、预期结果和结论。
3. 拓展作业：查阅资料，了解光合作用的发现历程，写一篇300字的小短文。
4. 实践作业：观察身边的绿色植物，记录它们在不同光照条件下的生长状况。
七、教学反思
（此部分由教师课后填写）
1. 教学目标达成情况：
2. 教学重难点处理：
3. 实验教学效果：
4. 学生参与情况：
5. 改进措施：
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第 2 章第 4 节 大气圈中氧、碳的循环 2
1．为了提高密闭大棚内蔬菜的产量，菜农白天常常在大棚内放置二氧化碳发生
器，使二氧化碳保持一定的浓度。菜农这样做的目的是 （ ）
A．为蔬菜提供光合作用原料 B．使大棚内保持干燥
C．防止病虫害 D．减小大棚的湿度
2．“胜哥”为了研究植物的光合作用做了如下实验。下列有关实验的分析正确的是（ ）
A．a 组中产生的气泡主要是二氧化碳气体
B．上述实验表明水是光合作用的必要条件
C．a 组和 b 组对照，可以证明光照是光合作用的条件
D．b 组和 c 组对照，可以证明光合作用场所是叶绿体
3．“胜哥”利用银边天竺葵探究植物光合作用的实验装置及观察到的实验现象如
图所示，叶片深色部分表示变蓝，浅色部分表示不变蓝。有关叙述错误的是（ ）
A．脱去叶片中叶绿素的操作是将叶片放入盛有酒精的小烧杯中隔水加热，使
叶片变成黄白色
B．甲和乙装置对照探究二氧化碳是光合作用的原料，甲装置中的液体是清水，
乙装置中的液体是等量的氢氧化钠溶液
C．丙装置的实验现象说明叶片见光部分产生淀粉，实验证明光是进行光合作
用的条件
D．丁装置中的天竺葵的银边不含叶绿素，实验现象说明叶片不含叶绿素的部
分不能产生淀粉
4．图是植物制造淀粉实验流程图，下列有关实验中各步骤的目的说法正确的是
（ ）
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A．黑暗处理：分解叶绿素
B．叶片部分遮光：运走、消耗原有淀粉
C．水浴加热：利用酒精和加热杀死微生物
D．滴碘液：利用碘液检验淀粉的存在
5．如图是“胜哥”“探究绿叶在光下制造有机物”实验的部分步骤，对几个步骤
的解释正确的是（ ）
A．步骤①在黑暗中耗尽叶片中的二氧化碳
B．步骤②的处理是为了设置对照实验
C．步骤③是为了被坏细胞结构使碘液易于染色
D．步骤④叶片不见光部分变成了蓝色
6．下图为甲、乙两种植物在不同温度条件下，光合作用效率的变化情况。请据
此图分析，下列叙述中错误的是( )
A．温度升高，甲植物的光合作用效率降低
B．温度升高，乙植物的光合作用效率变化很小
C．甲植物较适合生长在热带地区
D．乙植物则可以生长在亚热带地区
7．某植物叶片边缘呈黄白色，不含叶绿体。将
该植物在黑暗中放置 48 小时后，切断部分叶脉，
将叶片的部分区域的两面用锡箔纸遮蔽，如图所
示。光照一段时间后去除锡箔纸，用碘染色法处
理叶片，观察叶片 a、b、c、d 4 个部位的颜色，发现只有 d 显蓝色。下列说法
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错误的是( )
A．该实验证明淀粉是光合作用的产物
B．对比 da，说明光合作用需要叶绿体
C．对比 dc，说明光合作用需要光照
D．对比 db，说明光合作用需要水
8．苜蓿又名金花菜，是一种高营养价值的草本植物。
（1）图 1 中箭头表示苜蓿进行某项生理活动时，不同物质进出叶片的方向，
其中 a、b 可通过气孔进出叶片，c、d 可通过叶柄进出叶片。在光照充足的条件
下，a 表示的物质是 ，d 表示 。
（2）苜蓿叶表面的保卫细胞如图 2 所示，在缺水初期，其叶片上的气孔大多
处于 (填“①”或“②”)状态，有利于 。
9．人们对光合作用的原料、产物、场所、条件进行了漫长的探索，阅读材料并
回答：
（1）海尔蒙特在实验前后需要测量的数据是植物的质量和 的质量。
（2）黑尔斯的实验是基于“植物生长可能还需要 中的某种气体物质
参与”的猜想，塞纳比尔的实验验证了黑尔斯的猜想，并确认了这种气体物质。
（3）恩吉尔曼的实验中只有叶绿体周围有好氧细菌集中，说明此处有
生成。
10．在长期的航天飞行中， 比较难解决的宇航员的 C 8O2 供养问题，科学家发
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现，在太空舱内“饲养”小球藻可以很好地解决这一问
题，因为在一般关照条件下，每千克小球藻 (鲜重)
经光合作用每小时约可释放氧气 0.64 克，并产生相
应质量的葡萄糖。 (光合作用最简表达式为： 6 2 + 6 2 = 6 12 6 + 6 2)
（1）每千克小球藻在光照条件下，1 小时可产生 克葡萄糖。
（2）过去人们一直对于光合作用产物 O2 的来源感到疑惑。若宇航员利用中
子数不同的两种氧原子 8O 和 6O 标记水和二氧化碳分子中的氧原子，进行了如
图实验。请你判断光合作用产生的 O2 来自____。
A．CO2 B．H2O
C．部分来自 CO2， 部分来自 H2O D．无法判断。
11．⑴光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用 ，把二氧化碳和
转化成储存着能量的 ，并释放氧气的过程叫光合作用。
⑵光合作用的过程(如图)
光
光合作用的反应式：二氧化碳+水 有机物(主要是淀粉)+氧气。
叶绿体
⑶光合作用的实质
①物质转化方面：简单的 (水、
二氧化碳)转化为有机物(如葡萄糖等)，并
释放氧气。
②能量转化方面： 转化为化学能(储存在有机物里)。
⑷光合作用的意义
光合作用是生物界食物的来源、氧气的来源、能量的来源。绿色植物的光合
作用是地球上一切生物生存、繁荣和发展的根本保障。
⑸影响光合作用的环境因素
①光：在一定的光照强度内，光合作用随光照强度的增强而 。
②温度：在一定的温度范围内，光合作用随温度的升高而 ；温度
过高时，光合作用随温度的升高而减弱。一般情况下，当温度处于 25~30℃时，
光合作用较强。
③二氧化碳：一定范围内，光合作用随二氧化碳浓度的增大而增强。
④其他因素：水、无机盐等也能影响光合作用的强度。
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答案
1．A 2．C 3．B 4．D 5．B
6．C 7．B
8．（1）二氧化碳；有机物
（2）②；减弱蒸腾作用
9．（1）土壤 （2）空气 （3）氧气
10．（1）0.6 （2）B
11．光能； 水； 有机物； 无机物； 太阳能； 增强； 增强
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