1、第3课时光合作用原理的应用课标要求核心素养1.理解影响光合作用的环境因素。2.简述化能合成作用。1.科学探究根据实验目的，设计实验探究光合作用的影响因素，会分析相关的实验装置。2.社会责任能够根据光合作用原理指导生产实践。知识导图新知预习双基夯实一、光合作用原理的应用1光合作用强度的概念：植物在单位时间内通过光合作用制造_糖类的数量_。2光合作用强度的影响因素和衡量指标：(1)影响因素：(2)衡量指标：_原料_消耗的数量。_产物_生成的数量。3探究光照强弱对光合作用强度的影响：取材排气沉水分组：取3只小烧杯，分别倒入20 mL富含_二氧化碳_的清水、放入10片小圆形叶片光照：分别对这3个实验装
2、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_二、化能合成作用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、大多数细菌活学巧练_1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。()2探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了CO2。()3绿
3、色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。()4化能合成作用与光合作用所利用的无机物原料都是CO2和H2O。()5原核生物都是异养生物。()6自养生物合成有机物时只能利用光能。()思考：1在实验中，叶片下降的原因是什么？叶片上浮的原因是什么？影响叶片上浮的外界因素主要是什么？提示：抽出气体后，细胞间隙充满水，叶片下降。光合作用产生的O2导致叶片上浮。影响叶片上浮的主要外界因素是光照强度，即光照强度影响光合作用强度，进而影响叶片上浮。2本实验每组小圆形叶片由10片改为3片可以吗？提示：不可以。叶片太少，不能排除偶然性。3北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因
4、是什么？提示：光合作用将减弱。光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱。4大棚种植使用有机肥或放干冰有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。提示：有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，放干冰也会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。5光饱和点后，限制光合速率的内部因素主要有哪些？提示：色素含量、酶的数量、C5的含量等。6下面是有关农业种植的谚语“黑夜下雨白天晴，打的粮食没处盛”。请从光合作用的角度分析这句谚语的含义。提示：夜晚降雨不仅提供水分，还降低温度，减弱细胞呼吸消耗，白天晴天，提供良好光照，光合作用强，经过一昼夜，有机物的积累量高。学霸记
5、忆素养积累重点呈现1在一定范围内，随着光照强度或CO2浓度的增大，光合速率逐渐增大，但超过一定范围后，光合速率不再增大。2提高光合作用强度的两种措施是：控制光照强弱和温度的高低；适当增加环境中的CO2浓度。3能够以二氧化碳和水为原料合成糖类的生物，属于自养生物；只能利用环境中现成有机物来维持自身生命活动的生物，属于异养生物。4化能合成作用是指生物利用某些无机物氧化时释放的化学能合成有机物的作用。5硝化细菌是进行化能合成作用的典型生物。课内探究名师点睛知识点探究环境因素对光合作用强度的影响1光合作用强度(1)概念：简单地说，光合作用强度(又称光合速率)是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数
6、量，是描述光合作用强弱的指标。(2)表示方法2探究环境因素对光合作用强度的影响(1)实验原理叶片含有空气，上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮(2)实验中沉水叶片的制备小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。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。黑暗条件的设计是为了防止光合作用的进行。(3)实验装置分析自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与试管之间的距离来调节光照强度的大小。中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温产生影响。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
7、起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强度。3实验结果分析(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如下：(2)在弱光下，此时的光合速率小于或等于呼吸速率，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图：(3)在中、强光下，光合速率大于呼吸速率，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图：知识贴士本实验中易产生的两个认识误区(1)本实验中所测的数值并不代表光合作用的真实值，而是光合作用的净产值，即光合作用强度减去呼吸作用强度。(2)叶片浮起之前并不是不进
8、行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是释放的氧气量较少。典例剖析_典例1 某实验小组为探究光照强度对植物光合速率的影响，组装如下图所示实验装置，下列说法正确的是(A)A碳酸氢钠溶液浓度、温度都为无关变量B光照强度由0不断增大的过程中，毛细管中水滴不断右移直至不动C当毛细管中水滴不动时，叶肉细胞中叶绿体所需CO2全部来自同一细胞的线粒体D碳酸氢钠水解产生的CO2需穿过3层磷脂分子才能进入叶肉细胞参与光合作用解析：本实验的自变量是不同光照强度，碳酸氢钠溶液浓度、温度都为无关变量，A正确；光照强度由0不断增大的过程中，毛细管中水滴先左移后右移直至不动，B错误；当毛细管中水滴不动时，叶肉细胞中叶绿
9、体所需CO2还可以来自其他细胞的线粒体和外界环境，C错误；CO2需穿过3层膜6层磷脂分子层才能进入叶肉细胞参与光合作用，D错误。变式训练_1某同学为探究光照强度对光合作用强度的影响，设计实验如下：摘取外形正常、生长旺盛的绿叶若干，在绿叶上避开大型叶脉用打孔器打出直径为1 cm的小圆形叶片40片。用适当方法使小圆形叶片内部的气体全部逸出，放入黑暗处盛有蒸馏水的烧杯中待用，此时叶片全部沉在水底。(1)实验中小圆形叶片下沉的原因是_叶片细胞间隙充满了水_。(2)欲研究光照强度对光合作用强度的影响，但实验室只有一种40 W灯泡，可以通过_调节光源与实验装置间的距离_达到目的。(3)在此实验基础上给予_
10、适宜温度和CO2浓度_的条件，观察实验现象。(4)本实验的检测指标为_相同时间内，小圆形叶片浮起的数量或全部小圆形叶片上浮所需时间_。(5)若小圆形叶片取自大叶脉处，则所测得的光合作用强度会较当前值偏_低_。解析：(1)细胞内存在的气体排出，细胞间隙中充满水，因此细胞会沉入水底。(2)改变光源的距离，可调节光照强度的大小。(3)探究光照强度对光合作用的影响，光照强度为自变量，其他条件为无关变量，应保持一致且适宜。(4)相同时间内，叶片浮起来的数量或全部叶片浮起时间可以用来判断光合速率的大小，从而观察光照强度的影响。(5)叶脉处叶绿体少，光合作用弱。知识点影响光合作用的环境因素及在生产中的应用1
11、光照强度：(1)原理：光照强度主要影响光反应阶段ATP和H的产生，进而影响暗反应阶段。(2)曲线(如图)项目曲线点、段进行的生理过程气体转移情况对应的生理状态模型A点只进行呼吸作用吸收O2、释放CO2AB段呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸速率光合速率吸收O2、释放CO2B点呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸速率光合速率不与外界进行气体交换B点以后呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸速率_Nb。解析：(1)据图甲可知，A植物的光补偿点b较高，为阳生植物，在较长时间连续阴雨的环境中，生长会受到显著影响。(2)图甲中“a”点时没有光照，此时二氧化碳的释放速率表示呼吸速率。以缺镁的完全营养液培养A植物幼苗，
12、由于镁参与叶绿素的合成，A植物叶绿素合成减少，需要较强的光照才能达到光补偿点，b点应向右移动。(3)甲图c点时光合作用大于呼吸作用，叶绿体光合作用利用的二氧化碳来自外界和线粒体的释放，如丙图D所示。(4)e点与d点相比较，e点时光照强度较大，光反应产生的ATP和H较多，叶肉细胞中C3还原过程加快，含量降低；图乙是适宜温度下光合速率曲线，f点之后，提高二氧化碳浓度，可提高光合速率，即限制A植物光合速率的主要因素为CO2浓度。(5)图甲中曲线代表净光合速率，当光照强度为g时，A、B植物净光合速率相等，有机物积累速率MaMb，有机物合成速率代表实际光合速率，由于A植物的呼吸速率较大，故NaNb。二、
13、光合速率的测定(1)装置中溶液的作用在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。(2)测定原理甲装置：在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。乙装置：在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率。(3)测定方法将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液
14、滴移动的距离，计算呼吸速率。将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(4)物理误差的校正为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。典例5 下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，可能出现的是 (ACD)A甲、乙装置水滴都左移B甲、乙装置水滴都右移C甲装置水滴不动，乙装置水滴左移
15、D甲装置水滴右移，乙装置水滴左移解析：根据题意可知，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由O2含量变化引起的，较强光照条件下(光合强度大于呼吸强度)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合强度小于呼吸强度)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合强度等于呼吸强度)甲装置内水滴不动；乙装置内青蛙只进行细胞呼吸不进行光合作用，故乙装置内水滴只会左移。 解疑答惑练习与应用P106一、概念检测1(1)提示：在光反应阶段，叶绿体利用所吸收的光能，将水分解为H和氧，其中氧以分子形式释放出去。(2)提示：光反应必须在有光的条件下进行，暗反应有光、无光均可。(3)
16、提示：影响光反应的因素也会影响暗反应。2D提示：CO2参与暗反应，与C5结合形成C3，在ATP、NADPH和有关酶的作用下形成糖类。3O2NADPHATPADPPiNADPC3C5二、拓展应用1(1)光照强度不断增强(2)此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2吸收量减少(3)光照强度不断减弱(4)提示：温度、光照强度(5)提示：适当提高温度和光照强度2提示：大约可以生存10天左右。因为潮湿的土壤有水分、无机盐，有光照的条件下可以进行光合作用，产生的CO2可以循环利用。训练巩固课堂达标1在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的控制应当(A)A降低温室温度，保持
17、昼夜温差B提高温室温度，保持昼夜温差C提高温室温度，昼夜恒温D降低温室温度，昼夜恒温解析：此题主要考查影响光合作用的条件以及植物体内物质的积累问题。要提高农作物的产量，实质上就是加强植物的光合作用并适当降低植物的呼吸作用，光照是影响光合作用的重要因素，温度是影响代谢反应的重要因素。在阴雨天时，由于光照不足，植物的光合作用较弱，此时要保证温室中作物的产量，根据所给出的因素，只能适当地降低温室温度，且保持昼夜温差，这样做的主要目的是降低作物的呼吸作用。2硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要下列哪种环境条件(A)A具有NH3和氧B具有NH3及缺氧C具有硝酸和氧D具有硝酸及缺氧解析：硝化细菌是利用
18、NH3被氧化成亚硝酸和硝酸的过程中释放的能量将CO2和H2O合成有机物的，NH3和氧是必不可少的原料。3(2020江苏省泰州中学高一)如图为叶绿体的结构和功能示意图，请据图回答：(1)光合作用过程中结构A为结构B提供_H和 ATP_，物质甲是_(CH2O)(或C6H12O6、C6H12O6H2O)_。(2)提取A中的色素常用的试剂是_无水乙醇(或丙酮)_，A中含量最多的色素是_叶绿素a_。(3)晴朗的夏季中午，植物光合速率会有所下降，主要与图中_CO2_供应不足有关，此时C5含量会_上升_。(4)直接影响暗反应过程的环境因素主要是_二氧化碳浓度_、_温度_。解析：(1)据图可知，A是基粒，是进行光反应的场所；B为叶绿体基质，为光合作用暗反应的场所，光反应为暗反应提供H和 ATP，暗反应的产物甲是(CH2O)。(2)提取叶绿体A中的色素常用的试剂是无水乙醇(或丙酮)，含量最多的色素为叶绿素a。 (3)晴朗的夏季中午由于温度过高，蒸腾作用过大，植物的气孔关闭，导致 CO2供应不足，从而引起光合速率的下降。当CO2供应量减少时，会引起 C3含量减少，C5含量上升。(4)暗反应过程需要二氧化碳的参与，同时暗反应需要多种酶的参与，因此直接影响暗反应过程的环境因素主要是二氧化碳浓度和温度。
