高中生物 第5章 第4节 第3课时 光合作用原理的应用和化能合成作用教案 新人教版必修1

第3课时

光合作用原理的应用和化能合成作用

学习目标

核心素养

1．探究环境因素对光合作用的影响。(重点)

2.理解光合作用原理在生产实践中的应用。(重点)

3.说出化能合成作用的概念。

1．通过对光照强度、温度和CO 2浓度对光合作用的影响的学习，养成分析与综合的科学思维方式。

2.通过探究环境因素对光合作用影响的实验，提高制定并实施实验方案的科学探究能力。

3.通过对光合作用原理的应用，提高解决生产和生活问题的担当和能力。

一、光合作用原理的应用 1．光合作用强度

(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 (3)影响因素

2．探究光照强度对光合作用的影响

取材⎩

⎪⎨⎪⎧器材：打孔器

目的：制备小圆形叶片30片

↓

排气⎩

⎪⎨⎪⎧器材：注射器目的：使小圆形叶片中的气体逸出

↓

沉水⎩

⎪⎨⎪⎧条件：放在黑暗处原因：细胞间隙充满了水

↓

分组：取3只小烧杯，分别倒入20 mL 富含二氧化碳的清水、分别放入10片小圆

形叶片

↓

光照：分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照

↓

观察并记录：同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量

3．在生产实践中的应用

实例原理

间作套种不同植物对光照的需求不同

冬季大棚温度白天适当提高，晚

上适当降低

一定范围内温度升高，光合作用和细胞呼吸都会增强“正其行、通其风”增大CO2浓度，有利于光合作用的进行

合理灌溉水缺少导致气孔关闭，CO2供应不足

1．概念：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的合成作用。

2．实例

硝化细菌

⎩⎪

⎨

⎪⎧

能量来源：将氨氧化成硝酸释放的能量

反应物：水和二氧化碳

产物：糖类

3．自养生物和异养生物

类型概念代表生物

自养生物

能将无机物合成为有机物的

生物

光能自养生物：绿色植物

化能自养生物：硝化细菌异养生物

只能利用环境中现成的有机

物来维持自身生命活动的生

物

人、动物、真菌、大多数细菌

1．光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度和光照强度等外界因素。( ) 2．光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。( ) 3．温度对光合作用强度的影响主要是影响酶的活性。( ) 4．探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的。

( ) 5．除了绿色植物，自然界中少数细菌，如硝化细菌也可以通过光合作用制造有机物。

( ) 提示：1．√ 2.√ 3.√

4．×小圆形叶片浮起的原因是光合作用产生的氧气。

5．×硝化细菌进行化能合成作用。

探究环境因素对光合作用的影响

1．实验中准备好的小圆形叶片为什么放入黑暗处盛有清水的烧杯中？

提示：防止小圆形叶片实验开始前进行光合作用。

2．实验中小圆形叶片下沉在烧杯底部的原因是什么？光照后小圆形叶片为什么会上升？

提示：实验中小圆形叶片中的气体逸出，因此下沉。小圆形叶片进行光合作用产生了O2，小圆形叶片的密度变小，因此上升。

3．炎热的夏季，成团的水绵为什么漂浮在水面上？

提示：光合作用旺盛，释放氧气使水绵团上浮。

[归纳总结]

1．实验原理

叶片含有空气，叶片上浮。抽出气体后，细胞间隙充满水，叶片下降；光照后，叶片进行光合作用，释放O2，使细胞间隙又充满气体，叶片上浮。

2．实验中沉水叶片的制备

(1)小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。

(2)沉水：用注射器抽出叶片内气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。

3．实验装置分析

(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。

(2)中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。

(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。

4．实验结果及结论

(1)实验结果

项目小圆形加富含光照叶片浮起

叶片CO2的清水强度数量烧杯甲10片20 mL 强多

烧杯乙10片20 mL 中中

烧杯丙10片20 mL 弱少

在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。

为完成“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验，提供以下材料用具：菠菜叶、打孔器(直径1 cm)、注射器、40 W台灯、烧杯、4%NaHCO3溶液、蒸馏水、不同颜色的透明薄膜等。

(1)某同学选取其中一个因素进行探究，以下是实验结果：

时间

上浮的叶圆片数量(片)

蒸馏水

0.5%

NaHCO3

1%

NaHCO3

1.5%

NaHCO3

2%

NaHCO3

2 min 0 7 11 10 4

4 min 0 1

5 1

6 13 7

实验检测指标是___________________。

②有哪些措施可以减少实验误差？

______________________________________________________

______________________________________________________。(至少写出2项)

③有同学认为叶片之所以浮起，是因为呼吸作用消耗了有机物且产生了CO2导致叶片上浮的。根据实验结果判断该观点是否正确？并说明理由：

______________________________________________________

______________________________________________________。

(2)利用以上材料，还可以探究的环境因素有________________。(答出2个)

[解析](1)①由表格看出实验的自变量是不同浓度的NaHCO3溶液，NaHCO3溶液的浓度不同，提供的CO2浓度不同，因此该实验是研究的不同浓度的CO2对光合作用的影响。实验观察的指标是单位时间内上浮的叶圆片的数量。②减少实验误差就要平衡无关变量，重复实验求平均值。③叶片上浮的原因是光合作用大于呼吸作用，叶片中氧气增多，叶圆片密度变小。说明叶圆片上浮的原因不是呼吸作用消耗了有机物且产生了CO2，应从蒸馏水中叶圆片没有上浮来论述。