1、探究实践 探究环境因素对光合作用强度的影响实验认知自主学习一、探究光照强度对光合作用强度的影响 1.实验步骤:2.实验现象:光合作用强度(单位时间内叶片上浮数目)弱光_中光较多强光_3.实验结论:光照强度影响光合作用强度,在一定光照强度范围内,随光照强 度的增强,光合作用强度_。少甚至没有 多 增强 二、测定光合速率与呼吸速率的装置 1.测定装置:2.测定方法及解读:(1)测定呼吸速率 在小烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于_。玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用的干扰。置于适宜温度环境中。红色液滴_(单位时间内移动距离代表呼吸速率)。吸收CO2 向左移动(2)测定净光合速率 在小烧杯中放入适宜浓
2、度的CO2缓冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满足光 合作用的需求。必须给予较强光照处理,且温度适宜。红色液滴_(单位时间内移动距离代表净光合速率)。向右移动 能力形成合作探究【实验探究】如图为探究环境因素对光合作用强度的影响的装置图,探究:1.探究光照强度对光合作用强度的影响:(1)利用该装置设置强、中、弱三种光照强度 光照强度烧杯位置强_中_弱_A B C(2)如果利用该装置进行实验时,经过一段时间后各组圆形小叶片均未上浮,分 析可能的原因,并提出解决方案。原因一:LED灯功率过小或者烧杯与LED距离较远,导致_低,光合作用产 生的氧气少,圆形小叶片无法上浮。原因二:烧杯中的NaHCO3
3、溶液的浓度低,导致烧杯内的_较低,光合作用强 度低。原因三:环境中的温度较低,光合作用中_低,光合作用强度低。光照强度 CO2浓度 酶的活性(3)除可以通过比较同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量来比较各装置中光合作用的强度外,还可以通过哪项指标来进行比较?提示:各装置中叶片全部上浮所需要的平均时间。2.探究CO2浓度对光合作用强度的影响:(1)如何控制烧杯中的CO2浓度的高低?提示:使用不同浓度的NaHCO3溶液。(2)如果将烧杯置于B处,一段时间后三组烧杯中圆形小叶片都全部浮起,如何调整装置?提示:将烧杯置于离LED灯更远的C处。【核心归纳】实验中的主要事项 1.选材要求:叶片必须
4、生长旺盛、新鲜,生长旺盛、新鲜的叶片光合作用旺 盛。2.打孔时注意避开大的叶脉,大的叶脉处叶肉细胞少,且不利于细胞间隙中气 体的逸出。3.处理好的叶片必须放置在黑暗处,防止实验前叶片进行光合作用,干扰实验 结果。4.三盏灯与实验装置间距离的差值不宜过小,保证为叶片进行光合作用提供不 同强度的光照,使实验结果明显。5.同时对三个小烧杯进行观察,以排除时间因素对实验结果的影响。学情诊断课堂测评1.使叶片细胞间隙的空气逸出后,放入盛有新制的冷开水的锥形瓶中,研究环境因素对光合作用强度的影响。下列可以说明光照对光合作用影响的是()A.1号与3号 B.2号与4号 C.3号与4号 D.1号与4号 1光照2
5、0 水浴新制的冷开水2厚纸遮光20 水浴加少许NaHCO3粉末3光照冰水降温加少许NaHCO3粉末4光照20 水浴加少许NaHCO3粉末【解析】选B。对照实验的原则是:自变量不同,无关变量相同。2号与4号的自变量是光照强度不同,其他无关变量温度、NaHCO3粉末等相同。2.某兴趣小组利用绿叶和黄叶两种青菜叶片,探究光照强度对光合作用的影响,结果如表所示。下列叙述错误的是()A.环境温度属于无关变量,对实验结果无明显影响 B.圆形叶片上浮的数量与叶绿素的含量有关 C.相同光照强度下,绿叶光合作用强度高于黄叶 D.该实验可证明光合作用的强度受内外因素的影响 光照强度7 min内圆形叶片上浮的数量/
6、片绿叶黄叶A10B30C51【解析】选A。环境温度属于无关变量,可以影响光合作用强度,影响实验结果,A错误;小圆片的上浮与光合作用强度有关,叶绿素的含量影响光合作用强度,B正确;绿叶中含有的色素多于黄叶,相同光照强度下光合作用强度大,C正确;该实验可证明光合作用受自身色素的含量(内因)和光照强度(外因)的影响,D正确。3.为探究光照强度对光合作用的影响,某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组,在25 条件下进行了一系列实验。下列叙述正确的是()A.在无光条件下,液滴向左移动 B.在有光条件下,液滴向右移动 C.在有光条件下,液滴向右移动的距离代表光合速率 D.随光照强度的增强,液滴向右移动的
7、距离逐渐增大【解题思维】(1)找出关键点:CO2缓冲液可以维持密闭装置内一定的CO2浓度,即密闭装置内气体体积的变化不是由CO2的产生或消耗引起的。(2)分清两个关系:光合作用与细胞呼吸的大小。【解析】选A。由于CO2缓冲液维持装置中的CO2含量不变,所以引起装置中气压变化的原因是O2的变化。无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸,消耗O2,液滴左移,A项正确。有光条件下,绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2,又进行光合作用产生O2,若光合作用强度细胞呼吸强度,液滴右移;若光合作用强度=细胞呼吸强度,液滴不移动;若光合作用强度细胞呼吸强度,液滴左移,B项错误。在有光条件下,液滴向右移动的距离代表净光合速率
8、,C项错误。在达到光饱和点之前随光照强度的增强,液滴向右移动的距离逐渐增大,D项错误。【方法规律】光合作用、细胞呼吸实验常用的研究方法(1)“黑白瓶法”:用黑瓶(无光照的一组)测得的结果为细胞呼吸强度值,用白瓶(有光照的一组)测得的结果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。(2)梯度法:用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置,可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。【补偿训练】1.为探究环境因素对光合作用强度的影响,更好的指导农业生产活动,某同学设计并进行了下列实验。.实验材料和用具:100 mL量筒,50 W、100 W、200 W和400 W的台灯、冷
9、开水、NaHCO3溶液、黑藻等。.实验步骤:准备4套如图所示的装置,编号为14。向广口瓶中各加入500 mL质量浓度为0.01 g/mL的NaHCO3溶液后,用冷开水充满。取4等份长势相同的黑藻分别放入14号装置。将4套装置放入暗室中,然后分别用50 W、100 W、200 W和400 W的台灯等距离地照射14号装置,观察气泡的产生情况。30 min后停止光照,测定光合作用释放的O2体积(mL)。以上实验重复3次,实验结果如表所示。分析并回答下列问题。次数组别123450 W100 W200 W400 W第一次5.012.021.019.2第二次5.311.520.018.5第三次5.012.
10、020.019.0(1)该实验中应控制的无关变量有_(答出两项)。(2)根据装置图,分析实验数据是如何读出的:_。(3)实验测得的氧气量并非光合作用实际产生的氧气量,其原因是_。(4)对实验数据进行分析,得出的结论是 。(5)若想确定黑藻生长的最适光照强度,请在本实验的基础上写出进一步探究的实验思路:_。【解析】(1)探究光照强度对黑藻光合作用强度的影响,自变量是光照强度,因变量是氧气释放量,无关变量有CO2量(或NaHCO3溶液量及浓度)、温度、pH、光照时间、黑藻量等。(2)在一定强度的光照下,黑藻光合作用强度大于细胞呼吸强度而释放O2,使瓶中的压强增大,水分从排水管排出,因此,读量筒中水
11、的体积就可以得到实验数据。(3)实验测得的氧气量并非光合作用实际产生的氧气量,因为黑藻自身的细胞呼吸会消耗O2。(4)分析数据可知,一定范围内,随着光照强度增强,光合作用强度增强;超出该范围,光合作用强度减弱。(5)分析可知,缩小光照强度梯度,在100200 W内设置更多组进行实验,可以得出黑藻生长的最适光照强度。答案:(1)CO2量(或NaHCO3溶液量及浓度)、温度、pH、光照时间、黑藻量等(2)读量筒中收集到的水的体积(3)黑藻自身的细胞呼吸会消耗氧气(4)一定范围内,随着光照强度增强,光合作用强度增强;超出该范围,光合作用强度减弱(5)缩小光照强度梯度,在100200 W内设置更多组进
12、行实验 2.图甲是某同学探究影响植物光合速率因素的实验装置图,图乙表示的是线粒体和叶绿体之间物质的交换。试回答下列问题:(1)若实验中每隔5 min改变一次试管与台灯之间的距离,随着距离的增加,气泡产生速率下降,请分析影响这一结果的外界因素:_ ;_ 。(2)为了探究光照强度对光合速率的影响,利用图甲装置进行实验的设计思路是:。(3)在什么情况下,会出现如图乙所示的情况?_。(4)在产生气泡的情况下,请在图乙中用箭头标出此状态时O2的移动方向。【解析】(1)图甲中,实验中每隔5 min改变一次试管与台灯之间的距离,随着距离的增加,气泡产生速率下降,可通过改变试管与光源之间的距离来改变光照强度,
13、另一方面水中CO2含量逐渐下降,光合作用产生的O2减少。(2)为了探究光照强度对光合速率的影响,还可以用多组相同装置,只更换灯泡大小或只改变试管与台灯之间的距离,进行对照实验。(3)图乙中线粒体产生的CO2全部供给叶绿体进行光合作用,叶绿体产生的O2全部供给线粒体进行细胞呼吸,故图示表示光合速率等于呼吸速率。(4)在产生气泡的情况下,光合速率大于呼吸速率,故叶绿体产生的O2有一部分释放到细胞外。答案:(1)光照强度减弱,光合作用产生的O2减少 水中CO2含量逐渐下降,光合作用产生的O2减少(2)用多组相同装置,只更换灯泡大小或只改变试管与台灯之间的距离,进行对照实验(3)光合速率等于呼吸速率(4)
