浙科版必修三《能量流動和物質循環(huán)》教案2

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1、最新浙科版必修三《能量流動和物質循環(huán)》教案 2 導學誘思 一、能量流動 1 .輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：等于生產(chǎn)者固定太陽能的總量。 2 .起點：生產(chǎn)者固定太陽能開始。 3 .能量流動的途徑：能量不斷沿著太陽 一植物一植食動物一肉食動物一頂位肉食動物的 方向流動。 4 .能量流動的特點：一是能量流動是單向的 ，不可逆轉的，也不能循環(huán)流動；二是能量在流 動的過程中逐級遞減，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率一般只有約 10%。 思考：市場上肉類和雞蛋的價格比糧食和蔬菜高 ，你能從生態(tài)學角度分析肉類和雞蛋價格 高的原因嗎？ 提示：在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，動物一般處于第二、三營養(yǎng)級，新陳代

2、謝要消耗一些能量，只有 約10%的能量傳到下一營養(yǎng)級，而蔬菜和糧食處于第一營養(yǎng)級 ，所以與糧食和蔬菜相比，要得 到同質.量的肉類和雞蛋，需要消耗更多能量，故肉類、雞蛋成本高，價格也高。 二、物質循環(huán) （一）物質循環(huán)的概念 1 .概念：組成生物體的物質—，都不斷地進行著從無機環(huán)境到生物群落 ，又從生物群落到無機 環(huán)境的循環(huán)過程,這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)。 2 .物質循環(huán)的特點是：全球性和反復循環(huán)。 （二）碳循環(huán) 1 .循環(huán)形式：碳在牛物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進行的。 2 .循環(huán)途徑：從大氣圈到植物和動物，再從動植物通向分解者，最后又回到大氣圈。 3 .圖

3、解 (1)①?⑥表示的生理過程分別是：①光合作用 ，②呼吸作用，③呼吸作用，④捕食，⑤呼吸 作用，⑥燃燒。 (2) A、B、C、D表示的生物類群是： A .生產(chǎn)者,B分解者,C次級消費者,D初 級消費 有。 思考： 溫室效應”導致當今地球上氣溫不斷上升 ，引發(fā)了地球上各種熱帶風暴、紅色警報 不斷，人們已經(jīng)切身感受到人類的活動對自然的破壞造成的嚴重惡果。那么 溫室效應”是由 于什么原因導致的？ 提示：溫室效應”是由于地球上二氧化碳過多引起的 ，二氧化碳過多的主要原因是化石燃 料的燃燒。 (三)水循環(huán)、氮循環(huán) 循環(huán)形式：水、氮在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以無機物的形

4、式進行的 ，在生 物群落內水主要以無機物的形式循環(huán) ，氮以有機物的形式循環(huán)。 三、物質循環(huán)與能量流動的區(qū)別 與聯(lián)系 1 .區(qū)別：物質循環(huán)的特點不同于能量流動 ，物質可以被牛物群落反復利用 ,而能量流動是單 回的，逐級遞減的，是不循環(huán)的。 2 .聯(lián)系：生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是進行能量流動和物質循環(huán) ，并且二者同時進行，彼此相互依 存,不可分割。使生態(tài)系統(tǒng)的各組成成分緊密地聯(lián)系在一起 ，形成一個統(tǒng)一的整體。 思考：遠離南極的地區(qū)進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時使用農(nóng)藥 ，結果發(fā)現(xiàn)在南極的企鵝體內有這個地區(qū) 使用的農(nóng)藥，這說明了什么？ 提示：物質循環(huán)具有全球性。 合作探究 探究一：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

5、 能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是從生產(chǎn)者固定太陽能開 始的,能量的變化情況是：太陽光能 一生物體中的化學能一熱能。因此熱能是能量流動的最 終歸宿。 1 .起點：生產(chǎn)者。 2 .流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：全部生產(chǎn)者固定的太陽能總量。 3 .途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。 4 .每個營養(yǎng)級的能量來源和能量去路：生產(chǎn)者 的能量主要來自太陽光；各級消費者的能 量來自上一個營養(yǎng)級，流入各級消費者的總能量是指各級消費者在進行同化作用過程中所同 化的物質中含有的能量總和，消費者糞便中所含有的能量不能計入排便生物所同化物質中的 能量；分解者的能量來自生產(chǎn)者和消費者。 每個營養(yǎng)級的

6、能量去路：一是通過呼吸作用分解一部分有機物 ，釋放能量，供生命活動利 用；二是隨尸體、排泄物等流入分解者中去；三是有一小部分有機物中的能量流入到下一 個營養(yǎng)級中（最后一個營養(yǎng)級除外） ，這是通過捕食關系進行的。 5 .特點：逐級遞減和單向流動。 逐級遞減的原因：第一，各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用消耗相當大的一部分能量；第二 ， 各營養(yǎng)級總有一部分生物未被下一個營養(yǎng)級的生物所利用。 單向流動的原因：第一 ，食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉的 ，這是長期自然選擇的結 果；第二，各營養(yǎng)級的能量大部分以呼吸作用產(chǎn)生的熱能的形式散失掉 ，熱能是能量流動的最 終歸宿。這些能量是不能重復利用的。

7、 6 .林德曼效率"（即‘十分之一定律”）：其含義是 在輸入到一個營養(yǎng)級的能量中大約只 有10%的能量流動到下一個營養(yǎng)級 這里的能量指的是該營養(yǎng)級生物同化的能量。 即：能量傳遞效率下一個營養(yǎng)級的同化量 /上一個營養(yǎng)級的同化量 X100%。 探究二：生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán) 組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等化學元素在生態(tài)系統(tǒng)中一次次 ,地被循環(huán)利用，就 是生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)，又稱生物地球化學循環(huán)。 對于生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)的概念，要從以下四個方面理解： 1 .生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)的范圍是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng) ——生物圈，也就是說物質循環(huán) 具有全球性。 2 .所指的物質主要

8、是指組成生物體的基本元素 ，而不是指由這些元素組成的糖類、脂肪和 蛋白質等具體形態(tài)的物質。 3 .所指的循環(huán)是指組成生物體的基本元素在生物群落與無機環(huán)境之間的往返運動 ，其中伴 隨著復雜的物質變化和能量變化。 4 .生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)離不開能量流動。 探究三：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與物質循環(huán)的關系 項目 能量流動 物質循環(huán) 形式 以有機物的形式流動 以無機物的形式流動 過程 沿食物鏈（網(wǎng)）單向流動 在無機環(huán)境生物群落間往復循環(huán) 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 全球性 特點 單向流動、逐級遞減 反復出現(xiàn)、循環(huán)流動 聯(lián)系 ①能量的固定、轉移、釋放離不開物質的合成和

9、分解②物質是能量沿食物鏈（網(wǎng)） 流動的載體③能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中往復循環(huán)的動力總之 ，二者互為因果、相輔 相成，具后/、可分割的聯(lián)系 動和物質循環(huán)，才緊密地聯(lián)系在一起 ，形成一個統(tǒng)一的整體，圖解如下: 生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分 一一非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者和分解者 ，正是通過能量流 7 / 7 大氣中的C。工能量 題例領悟 【例題1】2008卷,32下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中，四種生物所同化的有機物的量占該生態(tài)系 統(tǒng)有機物總量的比例，則這四種生物之間的食物關系最可能的是（ 甲 乙 丙 T A,甲、丙/丁 丙 C,甲f乙f丙f 丁

10、D.甲一乙:C 、丁 解析：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是沿食物鏈由低營養(yǎng)級向高營養(yǎng)級進行的。其傳遞效率一 般約為10%。因此，不同營養(yǎng)級所含的能量多少不同 ，形成金字塔形結構。從給出的餅狀圖 可以看出，甲占85%,說明甲是生產(chǎn)者，位于第一營養(yǎng)級；乙和丙含有的能量相近 ，說明兩者位 于同一個營養(yǎng)級（第二營養(yǎng)級 ，是初級消費者）；丁含 有的能量最少，說明丁位于第三營養(yǎng) 級,是次級消費者。據(jù)此，我們可以推測出甲~丁四種生物之間的食物關系最可能的是 A選項 所示的關系。 答案：A 領悟 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的規(guī)律是逐級遞減 ，單向不循環(huán)，傳遞效率一般約為 10%,不超過 20%。 【例題

11、2】2007重慶卷,1稻一鴨一萍共作是一種新興的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式 淇中，水生植物紅 萍（滿江紅）適生于蔭蔽環(huán)境 ，可作為鴨子的飼料，鴨子能吃有害昆蟲并供肥 ，促進水稻生長 對以此模式形成的生態(tài)系統(tǒng)，下列敘述錯誤的是（ ） A.該生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是物質循環(huán)和能量流動 -B.鴨子既是初級消費者，又是次級消費者 C.生物群落由水稻、紅萍、鴨子和有害昆蟲組成 D.水稻和紅萍分層分布，能提高光能利用率 解析：本題考查對生態(tài)系統(tǒng)及生物群落的理解 ，生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是物質循環(huán)和能量流 動。該生態(tài)系統(tǒng)中鴨子是雜食性動物 ，既可以以植物為食，又可以以害蟲等動物為食，所以既 是初級消費者，又是次級消

12、費者。水稻和紅萍因形態(tài)結構差異 ，呈現(xiàn)垂直分層分布，這樣能提 高光能利用率。生物群落是在一定的自然區(qū)域內 ，相互之間具有直接或間接關系的各種生物 的總和，在該區(qū)域內，除了水稻、紅萍、鴨子和有害昆蟲 ，還有雜草等植物，其他昆蟲、鳥類動 物，細菌、真菌等微生物、所有這些生物組成了生物群落，故C選項錯誤。 答案：C 【例題3］我國北方處于平衡狀態(tài)的某森林生態(tài)系統(tǒng) ，其碳素循環(huán)如下圖，箭頭和字母分別 表示碳素傳遞方向和轉移量。下列選項正確的是（ ） A.夏季,a>b+c+e B.秋季,e+fvg C.夏季,g=b+e+f D.冬季,d>c+f 解析：解此題時首先應該分析

13、 a?g代表的意義。a：光合作用；b、d：呼吸作用；g：分 解作用；c：動物攝食；e、f：動植物的遺體、殘落物。由于我國北方的夏季溫度高 ，光照強, 光照時間長，所以生產(chǎn)者光合作用產(chǎn)生的有機物總是多于支出的 ，從而使有機物得以積累，植 物體不斷長大。 答案：A 領悟 在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中物質和能量的輸入總是大于輸出 ，生態(tài)系統(tǒng)才能保持,穩(wěn)定。 【例題4】在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質是能量的載體。下列敘述正確的是（ ） A.能量可驅動物質循環(huán) B.物質和能量可循環(huán)利用 C.能量只能在食物鏈中流動 D.能量和生物數(shù)量金字塔均可倒置 解析：生態(tài)系統(tǒng)的功能是物質循環(huán)和能量流動 ，物質是能量的

14、載體，能量是物質循環(huán)的動 力。能量流動是逐級遞減、單向不循環(huán)的。能量流動和物質循環(huán)的渠道是食物鏈和食物 網(wǎng)。能量金字塔永遠是正立的。 答案：A 領悟 生態(tài)系統(tǒng)的功?能是物質循環(huán)和能量流動，能量流動和物質循環(huán)的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)。 物質是能量的載體，能量是物質循環(huán)的動力。 課堂反饋 1 .在生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者所制造的有機物，最終消失于（） A.初級消費者 B.次級消費者 C.三級消費者 D.分解者 解析：考查物質循環(huán)的大致過程。無機環(huán)境中的無機物通過生產(chǎn)者的光合作用或化能合 成作用合成有機物，有機物順著食物鏈或食物網(wǎng)傳遞的過程中 ，可以被生產(chǎn)者和各級消費者所 利用，但這不是

15、最后的利用過程，生產(chǎn)者和消費者體內所含的有機物最終要隨尸體、糞便或殘 枝敗葉被分解利用，變成CO2返回到無機環(huán)境，這樣生產(chǎn)者合成的有機物才最后消失。 答案：D 2 .假設一個生態(tài)系統(tǒng)的總能量為 100%,按最高傳遞效率計算，第三營養(yǎng)級和三級消費者所 獲得的能量應為（ ） A.4% 和 0.8% B.0.8% 和 0.8% C.4% 和 4% D.20% 和 4% 解析：考查食物鏈的營養(yǎng)級和消費者級別的關系 ，及能量傳遞效率的計算。食物鏈各營養(yǎng) 級及消費級別關系如下： 生產(chǎn)者一初級消費者一次級消費者一三級消費者一…… I I I I I 第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級.第二營養(yǎng)級第四營養(yǎng)

16、級…… 能量傳遞效率最高按20%計算，總能量為100%,所以第三營養(yǎng)級獲得的 能量為： 20%X20%=4%,三級消費者所獲得的能量為 20%X20%X20%=0.8%。 答案：A 3 .如果一個人的食物中有 1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動物，1/4來自羊肉。假如傳 遞效率為10%,那么該人每增加1千克體重，約消耗植物（） A.10千克 B.28千克 C.100千克 D.280千克 解析：根據(jù)題意可以寫出三條食物鏈：①植物 一人,在此食物鏈中人要增重 0.5千克，需消 耗0.5 6.1=5千克植物；②植物一羊一人，在此食物鏈中人要增重0.25千克，消耗 0.25 0.1 0.1=25千克；③植物 一植食動物一小型肉食動物 一人，在此食物鏈中，人類增重 0.25千克，消耗0.25 0.1 6.1 0.1=250千克植物。所以人要增重 1千克，共消耗植物 280千 克。 答案：D