1、模型4光合速率的测定与实验探究光合作用与细胞呼吸实验设计的常用方法(1)装置图法测定光合与呼吸呼吸速率和净光合速率的测定方法(如下图)真正光合速率的计算真正光合速率净光合速率呼吸速率。(2)“黑白瓶法”测定光合与呼吸用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。(3)“半叶法”测定光合与呼吸本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。(4)“梯度法”探究光合与呼吸用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
2、特别提醒实验设计中的相关注意事项(1)变量的控制手段，如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。(2)对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。(3)无论哪种装置，在光下测得的数值均为“表观(净)光合作用强度值”。1.利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列说法正确的是()A.试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量B.在光下，如果有气泡产生，可以说明光合作用产生氧气C.为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可
3、以用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验D.为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生的速率的变化答案C解析收集到的气体量为氧气的释放量，即光合作用产生的氧气量减去呼吸作用消耗的氧气量；如果光照很弱，光合作用小于呼吸作用时，释放的气体为二氧化碳；探究光照强度对光合作用的影响需要设置多组装置。2.下图是在一定温度下测定某植物呼吸作用和光合作用强度的实验装置(呼吸底物为葡萄糖，不考虑装置中微生物的影响)，相关叙述正确的是()A.烧杯中盛放NaHCO3溶液，可用于测定一定光照强度下植物的净光合速率B.在遮光条件下，烧杯中盛放NaOH溶液，可用于测定植物无氧呼吸的强度C.烧
4、杯中盛放清水，可用于测定一定光照强度下真光合速率D.在遮光条件下，烧杯中盛放清水，可用于测定植物有氧呼吸的强度答案A解析NaHCO3溶液可以维持装置内CO2浓度的恒定，U形管中液面高度的变化是装置中O2量的变化造成的，可以代表净光合速率；NaOH可以吸收CO2，无氧呼吸不消耗O2，不能用来测定无氧呼吸的强度；烧杯中盛放清水，一定光照强度下，光合作用吸收CO2量与释放O2量相等，有氧呼吸消耗O2量与产生CO2量相等，不能测定真光合速率；在单位时间内，有氧呼吸消耗的O2量等于产生的CO2量，无论有氧呼吸强度多大，U形管中液面都不会发生变化。3.甲图中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某
5、植物幼苗，气球可膨胀、收缩；其中B已死亡。气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变)；初始时指针指向正中零的位置。乙图为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的关系曲线，每次实验后指针复零。下列相关描述不正确的是()A.在适宜光照条件下，指针将向右偏转B.该实验的自变量为光照强度，c点的含义为O2释放量最大C.ce段说明随灯光距离的增大，O2释放量减少D.f点与a、b、c、d点的指针的偏转方向相同，但数值较小答案D解析在适宜光照条件下，光合作用大于呼吸作用，有氧气的净释放，此时A侧浮力增大，指针将向右偏转，A正确；实验研究光照强度对光合作用的影响，实验的自变量为光照强
6、度，指针偏转的格数可表示O2的释放量，因此c点表示O2释放量最大，净光合速率最大，B正确；据曲线图分析可知，ce段随灯光距离的增大，光合作用减弱，O2释放量减少，C正确；f点与a、b、c、d点相比，细胞呼吸速率大于光合速率，气球内气体量减少，因此指针的偏转方向相反，D错误。4.某同学研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定瓶中水内氧容量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是()A
7、.24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶B.24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶C.24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(kv) mol/瓶D.24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(kv) mol/瓶答案D解析c瓶是对照，a和c的差值能反映呼吸强度，b和c的差值反映的是光合作用和呼吸作用强度的差，b和a的差值反映的是总光合作用强度。5.某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图A所示。请据图回答：(1)将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物氧气释放速率的变化，得
8、到如图B所示曲线，那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是_(写两点)；观察装置中液滴的位置，c点时刻的液滴位于起始位置的_侧，装置刻度管中液滴移到最右点是在一天中的_点。(2)在实验过程中的某段光照时间内，记录液滴的移动情况，获得以下数据：每隔20 min记录一次刻度数据24293234该组实验数据是在B图曲线的_段获得的。(3)e点与f点相比，e点时刻C3的合成速率_，与b点相比，a点形成的原因可能是_。(4)在适宜的温度和光照条件下，向图A所示的装置中通入14CO2。当反应进行到0.5 s时，14C出现在C3中；反应进行到5 s时，14C出现在(CH2O)中。该实验是通过控制_
9、(条件)来探究CO2中碳原子的转移途径，用到的实验方法为_。(5)该组同学要测定该植物某时间段的氧气产生速率，该如何设置对照实验？如何处理实验数据？简要写出对照实验设计思路：_。数据处理：若在单位时间内，实验组读数为M，对照组读数为N，该植物的真正光合作用速率为_。答案(1)光照强度、温度左18(或g)(2)de或fg(3)慢a点时刻温度较低(4)(反应)时间同位素标记法(5)设置与A一样的装置C，将装置C置于黑暗条件下，其他条件与A相同，测单位时间(或相同时间)内A与C的读数MN解析(1)图A是密闭装置，内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，那么影响小室内植物光合作用速率变
10、化的主要环境因素就只有光照强度和温度了；c点表示此刻氧气的产生量等于呼吸消耗的氧气量。但0点到8点这段时间，氧气的消耗量大于氧气的产生量，同时呼吸作用放出的CO2被缓冲液吸收，故c点时，液滴位于初始位置的左侧；装置刻度管中液滴移动是由氧气的增减造成的，只要有氧气释放，液滴就会右移，所以液滴移到最右点是在一天中的18(或g)点。(2)表格中数据表明，氧气的产生速率在逐渐减小，对应于图B曲线上的区段是de段和fg段。(3)e点与f点相比，e点时气孔关闭，CO2供应不足，故C3的合成速率较慢；在图B曲线上，0点到a点这段时间，植物只进行呼吸作用，a点时氧气消耗速率减慢，说明此时温度较低。(4)该实验的自变量为反应时间，用到的方法是同位素标记法。(5)氧气产生速率即是真正光合作用速率，图A(实验组)单位时间内测得的氧气的释放量是净光合作用速率，即为真正光合作用速率与呼吸作用速率的差值。故应设置与A一样的装置C，将装置C置于黑暗条件下，其他条件与A相同作为对照组，测单位时间(或相同时间)内装置A与C的读数，即分别为净光合作用速率和呼吸作用速率，二者相加即为真正光合作用速率。