1、第3课时影响光合作用的因素及应用学习目标1.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。2.说出光合作用原理的实践应用。知识点一环境因素对光合作用强度的影响知识梳理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。2影响光合作用强度的环境因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分等。3探究光照强度对光合作用的影响(1)提出问题：光照强度对光合作用有何影响？(2)作出假设：在一定范围内，随着光照强度增强，光合作用强度增强，超过一定范围，随着光照强度增强，光合作用强度不再变化。(3)设计实验材料：打孔器、注射器、40 W台
2、灯、烧杯、绿叶(如菠菜叶片)。实验设计思路(包括自变量、如何控制自变量、因变量、如何检测因变量、怎样对无关变量进行控制、对照实验)。预期结果：台灯与实验装置的距离越远，相同时间内叶片浮起数量越少。(4)实施实验(5)实验结果：在一定范围内，随着台灯与实验装置的距离越近，浮起的小圆形叶片也越多。(6)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用也增强(单位时间内小圆形叶片中产生的O2越多，浮起的小圆形叶片也越多)。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
3、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。典题分析题型一探究光照强度对光合作用强度的影响例1某同学为探究对光合作用强度的影响，设计实验如下：摘取外型正常、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_。(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_达到目的。(3)在此
4、实验基础上给予_的条件，观察实验现象。(4)本实验的检测指标为_。(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_。解题分析(1)细胞内存在的气体排出，细胞间隙中充满水，因此小圆形叶片会沉入水底。(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强度的影响，光照强度为自变量，光合作用强度为因变量；其他条件为无关变量，应保持一致且适宜。(4)本实验中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，从而观察光照强度对光合作用强度的影响。(5)叶脉处叶绿体少，光合作用弱。答案(1)叶片细胞间隙充满了水(2)调节光源与实验装置间的距离(
5、3)适宜温度和CO2浓度(4)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)低题后归纳取材关键及实验结果分析(1)打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部位含有的叶绿体少。(2)用注射器排出小圆形叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。(3)该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。(4)本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。知识点二影响光合作用的因素及光合速率的计算知识梳理1.影响光合作用的环境因素(1)光照对光合作用的影响光照时间越长，产生的光合产物越多。由于光合色素吸收红光和蓝紫光
6、最多，吸收绿光最少，所以不同波长的光对光合作用的影响不同。光照强度O：光照强度为零，光合作用强度为零。OA段：随着光照强度增强，光合作用强度增强。AB段：光照强度增加到一定值后，光合作用强度不再增加。C点：光合作用强度达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。应用：温室大棚适当提高光照强度，延长光合作用时间，可以增大光合作用强度；增加光合作用面积合理密植；温室大棚用无色透明的塑料或玻璃。(2)CO2浓度曲线分析A：进行光合作用所需的最低CO2浓度。AB段：光合作用强度随CO2浓度的增大而增大。B以后：当CO2浓度增加到一定值后，光合作用强度不再增加。B：达到最大光合作用强度所需最低CO2浓
7、度，即CO2饱和点。应用：温室栽培植物时，适当提高室内CO2的浓度，如释放一定量的干冰或多施有机肥，使植物吸收CO2增多；大田中，要注意通风透气，合理密植。(3)温度温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。应用：适时播种；温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。(4)矿质元素一定浓度范围内，增大矿质元素供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，则会因土壤溶液浓度过高导致植物萎蔫而使光合作用强度下降。应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。(5)水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质；缺水，气孔关闭，影响CO2进入细胞，间
8、接影响光合作用。2真光合速率、净光合速率和呼吸速率(有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸)(1)曲线分析AD段限制因素：光照强度DE段限制因素：CO2浓度等(2)真光合速率、净光合速率和呼吸速率关系真光合速率净光合速率呼吸速率上图中光照强度大于C时，OA段表示植物呼吸速率，OF段表示植物净光合速率，则真正光合速率OAOF。北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用强度将如何变化，原因是什么？提示：光合作用强度将减弱。光照强度过强，温度升高，蒸腾作用散失水分较多，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用强度减弱。典题分析题型二影响光合作用的因素例2在下列曲线图中，有M、N、O、P、Q五
9、个点，对它们含义的叙述中正确的是()M点时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度N点时，植物体只进行呼吸作用；O点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度Q点时，光照强度不再是限制光合速率的因子，CO2浓度是限制光合速率的主要因素P点前，限制光合速率的主要因素是光照强度AB CD解题分析M点时，光照强度为0，植物叶肉细胞只进行呼吸作用，错误；N点净光合速率为0，说明光合作用强度和呼吸作用强度相等，O点在M点与N点之间，所以植物体的光合作用强度小于呼吸作用强度，错误；Q点光照强度时，随着光照强度的增加，光合速率不再改变，光照强度不再是影响光合速率的主要因素，而相同光
10、照强度下，随CO2浓度的提高，光合速率也提高，所以此时CO2浓度是限制光合速率的主要因素，正确；P点前，随光照强度增大光合速率增大，影响光合速率的主要因素是光照强度，正确。答案C题型三光合作用与细胞呼吸关系例3如图表示光合作用与细胞呼吸过程中物质变化的关系，下列说法中正确的是()A过程消耗的ATP来自过程产生的ATPB过程在叶绿体中进行，过程在线粒体中进行C过程产生的H参与过程，和过程产生的H与氧结合产生水D高等植物所有的细胞都可以进行过程解题分析过程消耗的ATP来自过程，不能来自细胞呼吸(过程)，A错误；过程在叶绿体中进行，过程在细胞质基质中进行，过程在线粒体中进行，B错误；高等植物没有叶绿
11、体的细胞不能进行光合作用，D错误。答案C例4某同学绘出了4幅在不同光照下一个叶肉细胞中CO2与O2的产生，利用以及进出细胞情况的示意图，细胞呼吸利用的和光合作用制造的有机物均为葡萄糖，正确的一幅图是()解题分析叶肉细胞不可能同时释放氧气和二氧化碳进入外界环境，A错误；图示线粒体需要从外界吸收氧气，说明呼吸作用强度大于光合作用强度，则叶绿体产生的氧气全部被线粒体利用，线粒体产生的二氧化碳，除供叶绿体利用，还有多余二氧化碳释放到外界，B正确；图示叶绿体从外界环境吸收二氧化碳，光合作用强度大于呼吸作用强度，则一定要释放氧气进入外界环境，C错误；叶肉细胞不可能同时吸收氧气和二氧化碳进入细胞参与光合作用
12、和呼吸作用，D错误。答案B题型四光合速率的计算例5如图表示温度对某绿色植物细胞光合作用和呼吸作用的影响，下列关于此图的分析错误的是()AF点表示光合作用速率与呼吸作用速率相等B植物净光合速率最大时对应的最低温度是10 C图中光合作用单位时间内固定的CO2最大量为30DH、J点表示光合作用制造的有机物量是呼吸作用消耗有机物量的2倍解题分析图中F点表示单位时间内从空气中吸收的二氧化碳量为0，此时光合作用速率与呼吸作用速率相等，A正确；单位时间内从空气中吸收二氧化碳的量是净光合速率，净光合速率最大时，最低温度是10 ，B正确；图中光合作用单位时间内固定的CO2最大量为单位时间内从空气中吸收二氧化碳的
13、量与呼吸作用氧气消耗量之和的最大值，是60 ，C错误；图中H、J点表示光合作用制造的有机物量是呼吸作用消耗有机物量的2倍，D正确。答案C技法提升光合速率与呼吸速率的相关分析(1)植物“三率”的判定根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真光合速率。根据关键词判定真光合速率净光合速率呼吸速率。(2)光合速率与植物生长当净光合速率0时，植物因积累有机物而生长。当净光合速率0时，植物不能生长。当净光合速率0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。课堂小结一、知识结构二、重要术语1
14、光合速率2.光合作用强度3.真光合速率4.净光合速率5.呼吸速率三、重要概念影响光合作用的因素很多，包括叶龄、叶面积指数等内在因素和阳光、温度、CO2浓度、矿质元素等环境因素。当堂检测查漏补缺巩固提升1影响光合作用强度的环境因素包括()光照温度水CO2ABCD答案D解析光照、温度和CO2均会直接影响光合作用，水可以作为光合作用的原料，也可以参与光合作用过程中反应物和生成物的运输，进而影响光合作用，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体，进而影响光合作用。2如图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换，下列有关此图的叙述正确的是()A在黑暗中A将停止生理作用BA结构能产生ATP，
15、B结构不能产生ATPC植物正常生长时，B结构产生的O2全部被A结构利用D夜晚适当降温，能降低A结构的生理功能，白天适当升温，B结构的生理功能提高比A结构更显著，故白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量答案D解析分析题图可知，A结构为线粒体，B结构为叶绿体。黑暗条件下，不能发生光合作用，只能进行呼吸作用，B的生理功能将停止，A的生理功能继续进行，A错误；A是线粒体、B是叶绿体，两者都可以产生ATP，B错误；当光合作用强度大于呼吸作用强度时，植物才可以正常生长，B结构产生的O2被A结构全部利用以外，还有剩余的被排出细胞外，C错误；夜间适当降温，与呼吸作用有关的酶的活性降低，呼吸作用强度减弱，
16、即能降低A结构的生理功能，白天适当升温，由于有光照和与光合作用有关的酶活性升高，B结构的生理功能提高比A结构更明显，故白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量，D正确。3如图曲线表示黄豆光合速率与光照强度的关系(适宜温度、CO2浓度为0.03%)。在Y点时改变某条件，曲线变为。下列分析合理的是()A与Y点相比，X点叶绿体中的C3含量较低B在Y点时，升高温度导致曲线由变为C制约X点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量D制约Z点光合作用的因素可能是CO2浓度答案D解析X点的光照强度比Y点弱，所以X点的C3含量较Y点高，A错误；本来处于适宜温度下的Y点，升高温度会导致酶的活性降低，则所得到的曲
17、线应在曲线的下方，B错误；X点光合作用的限制因素主要是光照强度，C错误；Z点的光合速率不再随着光照强度的增加而增加，而此时温度处于适宜状态，所以限制因素最可能是CO2浓度，D正确。4将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是()A图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后B到达图乙中的d点时，玻璃罩内CO2的浓度最高C图甲中的F点对应图乙中的g点D经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加答案C解析根据题意和图示分析可知：图甲中B点后二氧化碳的增加量减少，同时对应的时间为4点，表示B点时开始进行光合作用，C、F点表示光合速率等于呼吸速率，光合作用消
18、失的点是 F点之后，A正确；图乙中d点表示光合作用速率等于呼吸作用速率，d点后光合作用速率大于呼吸作用速率，使二氧化碳的浓度减少，故d点时密闭容器的二氧化碳浓度最高，B正确；图甲中的C、F点表明光合作用速率等于呼吸作用速率，与图乙中的d、h点相符，即C点对应d点，F点对应h点，C错误；由于G点二氧化碳浓度低于A点，表明经过这一昼夜之后，二氧化碳的含量减少，表明植物体进行光合作用积累了有机物，D正确。5(2017全国卷)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：(1)图中、代表的物质依次是_、_、_、_，H代表的物质主要是_。(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质
19、，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在_(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_。答案(1)O2NADPADPPiC5NADH(或答：还原型辅酶)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸解析(1)分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。图中为水光解产生的O2；由和H2O产生与NADPH(H，即还原型辅酶)可知，是NADP；由转化成ATP可知，是ADPPi；由与CO2结合生成C3可知，为C5。呼吸作用过程中的H代表的物质主要是NADH(还原型辅酶)。(2)光合作用的光反应阶段(A)可产生ATP，而暗反应阶段(B)不产生ATP。有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质中进行有氧呼吸的第一阶段(C)，线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段(D)。(3)在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精。
