人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的能量“货币”ATP教案

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的能量“货币”ATP教案，文件包含上海市虹口区2026年下学期九年级中考二模数学试卷原卷版docx、上海市虹口区2026年下学期九年级中考二模数学试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共33页， 欢迎下载使用。

一、 课标和教材分析
本节内容选自人教版高中生物必修一第五章第二节，在普通高中生物学课程标准中，与本节内容有关的要求是：解释 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。学业要求在阐明细胞生命活动过程中，学生能够正确认识物质与能量的关系。教材中展示了 ATP 的结构，帮助学生认识 ATP 结构与功能的特点，举例说明了ATP 在生活中的利用实例，讲述了绿色植物、人、动物合成 ATP 的能量来源，为细胞呼吸和光合作用的学习做铺垫，在本章起到了承上启下的作用。
二、 学情分析
通过前面几章学习，学生对能能源物质有了一定程度的理解，也为学习直接能源物质ATP 奠定了基础。ATP 与 ADP 对于学生是看不见摸不着的物质，又有高能磷酸化合物等新接触的概念，化学学科在此时也还未讲解到化学键和反应中能量变化的问题，学生学习产生一定难度。因此应该侧重对 ATP 结构的分析与解释。此外，学生通过物理学科的学习，已经具备了势能、能量守恒等基础知识，将其转移应用到认识细胞内的能量转化是有帮助作用的。
三、 教学目标
1. 通过相关探究活动构建 ATP 模型，学习ATP 化学组成和特点，认同 ATP 结构与其功能相适应；
2. 通过资料分析认识 ATP 与 ADP 相互转化关系，归纳总结 ATP 形成所需能量的主要来源，促进科学思维形成；
3. 通过举例说明 ATP 在生活中的利用实例，认识生命现象，解决实际问题，获得情感体验，树立社会责任。
四、 教学重难点
1. 教学重点：ATP 化学组成的特点及其在肌肉收缩等生命活动中的作用。
2. 教学难点：认同 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质，是细胞的能量“货币”。
五、 教学设计思路
本节课采用探究分析教学模式，创设人体运动时肌肉收缩的情境，围绕
“是什么物质在我们运动时直接提供能量，它是如何发挥作用的”这一问题展开一系列讨论和学习，体会结构与功能观，初步建立物质与能量观。学生在解决问题的过程中将得到实验视频、资料、图片等支架，通过个人实践与合作讨论完成探究，形成 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质的概念，并迁移应用到其他生活情境。主要的教学流程图示如下：
六、 教学实施的程序
学习任务
教师活动
学生活动
设计意图
于情境中提出问题，什么是细胞内的直接能源物质。
【情景引入】
2021 年 8 月 1 日，中国运动员苏炳添在奥运会男子 100 米半决赛中以 9 秒 83 刷新亚洲纪录，成为首个闯进奥运男子 100 米决赛的中国运动员。创设问题情境：是什么物质在我们运动时直接提供能量？它是如何发挥作用的？
【视频资料展示】
简单介绍蛙坐骨腓肠肌这一实验材料，讲述实验原理，播放“探究蛙坐骨腓肠肌收缩所需的能量物质”实验视频。
【过渡】
ATP 为 什 么 能 直 接 提 供 能量？它有什么特殊的结构呢？
观看图片，回顾有哪些化合物可以给细胞生命活动提供能量，并思考回答问题。
观看视频，观察实验结果，得出实验结论：ATP 是为肌肉收缩直接提供能量的物质。
感受我国奥运健儿在奥运会赛场上的英姿，提升学生民族自豪感。激发学生学习兴趣，渗透爱国主义教育。
展示视频，清楚看到实验结果，激发学生学习热情。
构建 ATP 的结构模型，认同 ATP 是高能磷酸化合物。
【组织学生活动 1】
展示资料。
1929 年，罗曼发现某化合物可促进磷酸肌酸水解成肌酸，同时自身被分解成腺苷单磷酸（AMP）和 2 分子磷酸，而后罗曼进一步确定这种化合物即腺苷三磷酸（ATP）。
尝试自己认识 ATP 的结构，思考如何用学案中给出的图形（五边形、长方形、球形、弹簧、直线）代指某些结构，构建出科学的 ATP模型，与同桌讨论彼此的方案，共同完成 ATP 模型构建。
【构建模型】
请某组学生用老师的材料展示模型，并结合模型介绍 ATP 的结构组成。用弹簧类比酸酐键， 弹簧的弹性势能类比高转移势能，说明ATP 是高能磷酸化合物。
利用自制模型，用剪刀模拟ATP 水解酶，剪短束缚弹簧的皮筋，弹簧发生形变，同时小球弹射出去，使某物质磷酸化。
【过渡】
我们现在知道是 ATP 在我们运动时直接供能，那它是如何参与到这个过程中的呢？
【学生活动 1】
阅读材料，了解科学史与 ATP 有关实验，结合书本内容，形成对 ATP 的初步认识。
观察 ATP 的化学结构图，结合自己的理解，与同桌合作，用给出的图形构建出 ATP 结构模型。
观察模型，理解 ATP 的酸酐键水解会释放能量。
观看模型演示 ，理解ATP 水解产生 ADP 与磷酸基团，并释放能量。
。
提高学生信息获取能力与分析能力。
通过讨论进一步认识 ATP 的结构，构建模型帮助学生加深对 ATP 结构的理解。
巩固学生对ATP 结构的认识，学生通过对照弹簧，能快速理解并认同 ATP 水解会释放能量。形成结构与功能的生命观念。
说明 ATP 的利用途径与作用机制。
【组织学生活动 2】
结合生活经验及所学，思考ATP 水解释放的能量可能用于哪些过程？
【总结归纳】
总结学生发言。ATP 水解后的能量可以转化为多种形式，参与多项生命活动。比如用于生物蛋白质合成、电鳐发电、萤火虫发光等。
【勘破情境】
将粗肌丝与细肌丝简单介绍为与运动有关的蛋白。用人们拽绳子类比粗肌丝在细肌丝上滑行的过程，这个过程需要 ATP 水解释放能量。
【过渡】
在肌肉收缩图解中，标明了肌肉收缩需要 ATP 及钙离子，钙离子想要及时发挥作用，就需要有钙离子主动运输储存于某处时刻待命。
【迁移运用】
回顾主动运输的特点和 ATP在肌肉收缩中的作用机制，请学生分析钙离子泵作用机制，讲解 ATP在其中的作用机制。
【学生活动 2】
结合生活经验及所学，思考问题，举例说明。
利用图片材料，简要了解肌肉收缩过程中，ATP 水解的作用机制。
肌肉收缩需要 ATP 与钙离子，ATP 水解为肌细胞中运动蛋白的摆动提供能量。
回忆主动运输的特点和ATP 在肌肉收缩中的作用机制，观察书本图片材料，分析钙离子泵作用机制，理解ATP 水解在钙离子主动运输中的作用机制。
通过深入研究肌肉收缩过程需要 ATP 直接功能这 一 情境，理解ATP 在某些生命活动中直接供能的作用机制，体会ATP 对维持正常生命活动的必要性。
构建 ATP 与ADP 相互转化的模型。
【组织学生活动 3】
展示资料。
人体中的 ATP 总量大约只有50g，在人体安静状态时，肌肉内ATP 含量只能供给肌肉收缩 1～2s所需的能量。在剧烈运动状态下，每分钟约有 0.5kg 的 ATP 分解，释放能量供运动所需。但即使持续剧烈运动，人体内的 ATP 含量也不会降为 0。
与学生交流，提出问题：ATP量少，如何能及时且持续地为细胞生命活动供能？
【构建模型】
叙述 ADP 合成 ATP 的过程，构建 ATP 与 ADP 相互转化的模型。
【深入思考】
合成 ATP 所需的能量从哪里来？简单介绍细胞呼吸与光合作用可以为 ATP 合成提供能量。
【学生活动 3】
阅读材料，分析数据，认识到 ATP 并不是能量的“储存库 ”。ATP 源源不断地为生命活动提供能量，是因为细胞不仅发生着 ATP 的水解，还发生着 ATP 的合成。
构建 ATP 与 ADP 相互转化的模型，得出结论：ATP 与ADP 时刻不停地相互转化，并且处于动态平衡之中。
ATP 在绿色植物光合作用为光能转化为化学能搭架桥梁。
人、动物等细胞呼吸将葡萄糖中的能量转化为 ATP中的能量以直接使用。
根据事实造成学生认知冲突，激发学生学习热情与探究欲望。
学生认同 ATP和 ADP 可以快速相互转化。培养学生整合知识的能力。
培养学生跨学科思考的能力，为细胞呼吸和光合作用的学习做铺垫，培养学生物质与能量的生命观念。
认同 ATP 是细胞的能量“货币”。
【总结提升】
举例葡萄糖分解这一放能反应场所在线粒体，蛋白质合成这一吸能反应场所在内质网，能量无法直接沟通，需要 ATP 这辆“能量货车”来“运货”，才能偶联吸能反应与放能反应。
能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通， ATP 是细胞内流通的能量“货币 ”，及时而持续满足细胞各项生命活动对能量的需求。
回忆前面的知识，培养学生知识迁移能力，为细胞呼吸的学习做铺垫，培养学生物质与能量的生命观念。
附：板书设计
走进生活
【情境迁移】
展示资料在各类生物体内都是以 ATP 作为能量货币的。提出问题：这样的能量供应机制在所有生物细胞中都是一样的，体现了生物界的统一性，有些生活中的实例就是运用了这个特点。
【视频展示】
展示视频萤火虫发光的奥秘，视频最后提到人类制造出转基因荧光树。
阅读材料，认识 ATP 作为能量“货币”在生物界具有统一性。
联系生活实际 ，列举ATP 的应用。
观看视频，明确萤火虫发光原理，了解荧光树的发明。
认同生物界具有统一性。明白利用生物界在某些方面的统 一 性可以进行开发应用。
渗透热爱生命、热爱自然的情感。
迁移应用
【布置作业】
拓展 1：展示 UTP 等其他高能磷酸化合物的利用途径，组织学生课后思考：请尝试从结构上去理解为何它们能为生命活动直接提供能量？为什么生物体内供能的载体主要是 ATP? 能否从进化的角度进行阐释？
拓展 2：有氰化钾的工厂会常备 ATP 溶液，以及 ATP 荧光生物检测仪，可以用来检测微生物的含量。请查阅资料解释其原理。
【多维评价】
对本节课活动中自己与伙伴的表现进行评价，完成课后作业。
学生课后完成。
学生课后完成。
认识生命的复杂性。初步培养进化与适应的生命观念。
培养学生自我总结习惯和反思精神。