2018-2019學(xué)年高中生物 第5章 第4節(jié) 第3課時(shí) 影響光合作用的因素和化能合成教學(xué)案（含解析）新人教版必修1.doc

影響光合作用的因素和化能合成作用1.在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度或CO2濃度的增大，光合速率逐漸增大，但超過(guò)一定范圍后，光合速率不再增大。2提高光合作用強(qiáng)度的兩種措施是：控制光照強(qiáng)弱和溫度的高低；適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度。3能夠以二氧化碳和水為原料合成糖類的生物，屬于自養(yǎng)生物；只能利用環(huán)境中現(xiàn)成有機(jī)物來(lái)維持自身生命活動(dòng)的生物，屬于異養(yǎng)生物。4化能合成作用是指生物利用某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)釋放的化學(xué)能合成有機(jī)物的作用。5硝化細(xì)菌是進(jìn)行化能合成作用的典型生物。一、光合作用原理的應(yīng)用1光合作用強(qiáng)度(1)概念：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造糖類的數(shù)量。(2)影響因素和衡量指標(biāo)：光合作用強(qiáng)度2探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)流程：二、化能合成作用1概念：利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物，這種合成作用叫化能合成作用。2實(shí)例：硝化細(xì)菌能利用氧化氨和亞硝酸釋放的化學(xué)能將CO2和水合成為糖類，供自身利用。3自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物：填表類型概念代表生物自養(yǎng)生物能將無(wú)機(jī)物合成為有機(jī)物的生物光能自養(yǎng)生物：綠色植物化能自養(yǎng)生物：硝化細(xì)菌異養(yǎng)生物只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身生命活動(dòng)的生物人、動(dòng)物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌1判斷下列有關(guān)敘述的正誤(1)光合作用強(qiáng)度的影響因素有CO2濃度、溫度、光照強(qiáng)度等外界因素()(2)光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度()(3)探究實(shí)驗(yàn)中，小圓形葉片浮起的原因是葉片進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳導(dǎo)致的()(4)除了綠色植物，自然界中少數(shù)細(xì)菌(如硝化細(xì)菌)也可以通過(guò)光合作用制造有機(jī)物()(5)化能合成作用與光合作用合成有機(jī)物所利用的無(wú)機(jī)物原料都是二氧化碳和水()2以下四個(gè)處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是()解析：選C哪一個(gè)葉片最先產(chǎn)生大量的氧氣，充入到細(xì)胞間隙中，哪一個(gè)葉片就最先浮上來(lái)。由于自來(lái)水中含有CO2,25 的溫度較為適宜，光照是光合作用的必需的條件，所以C選項(xiàng)所示的葉片最先浮起來(lái)。3光合作用強(qiáng)度可以用多種指標(biāo)表示，以下不適合的是()A植物體鮮重增加量B植物體干重增加量CO2釋放量 DCO2吸收量解析：選A植物鮮重中含量最多的是水，植物體內(nèi)的水主要從土壤吸收獲得。4光合作用的正常進(jìn)行受多種因素的影響，一個(gè)生物興趣小組研究了CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合作用的影響，下面是一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制的一組曲線，你認(rèn)為錯(cuò)誤的是()解析：選D光合作用需要酶的催化，酶在高溫下會(huì)變性失活。1實(shí)驗(yàn)原理葉片含有空氣，上浮葉片下沉充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮。2實(shí)驗(yàn)中沉水葉片的制備(1)小圓形葉片的制備：用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出小圓形葉片。(2)沉水：用注射器抽出葉片內(nèi)氣體，放入黑暗處盛有清水的燒杯中，小圓形葉片全部沉到水底。(3)黑暗目的：防止光合作用的進(jìn)行。3實(shí)驗(yàn)裝置分析(1)自變量的設(shè)置：光照強(qiáng)度是自變量，通過(guò)調(diào)整臺(tái)燈與燒杯之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。(2)中間盛水的玻璃柱的作用：吸收燈光的熱量，避免光照對(duì)燒杯內(nèi)水溫產(chǎn)生影響。(3)因變量是光合作用強(qiáng)度，可通過(guò)觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)被抽去空氣的小圓形葉片上浮的數(shù)量或者是浮起相同數(shù)量的葉片所用的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)衡量光合作用的強(qiáng)弱。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)在黑暗情況下，植物葉片只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，吸收氧氣，產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水，所以葉片沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：(2)在弱光下，此時(shí)的光合作用小于或等于細(xì)胞呼吸，葉片中仍然沒(méi)有足夠的氧氣，葉片仍然沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：(3)在中、強(qiáng)光下，光合作用大于細(xì)胞呼吸，葉片中會(huì)有足夠的氧氣產(chǎn)生，從而充滿了細(xì)胞間隙并釋放到外界一部分，使葉片浮起來(lái)。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：名師點(diǎn)撥本實(shí)驗(yàn)中易產(chǎn)生的兩個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)(1)本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的數(shù)值并不代表光合作用的真實(shí)值，而是光合作用的凈產(chǎn)值，即光合作用強(qiáng)度減去呼吸作用強(qiáng)度。(2)葉片浮起之前并不是不進(jìn)行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是產(chǎn)生的氧氣量較少。題組沖關(guān)1圖甲為研究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至含有不同濃度的NaHCO3溶液中，給予一定的光照，測(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間(見(jiàn)圖乙)，以研究光合速率與NaHCO3溶液濃度的關(guān)系。有關(guān)分析正確的是()A在ab段，隨著NaHCO3溶液濃度的增加，光合速率逐漸減小B在bc段，單獨(dú)增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度，都可以縮短葉圓片上浮的時(shí)間C在c點(diǎn)以后，因NaHCO3溶液濃度過(guò)高，使葉肉細(xì)胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降D因配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉片不能進(jìn)行呼吸作用解析：選C在ab段，隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間變短，表明光合速率逐漸增大；在bc段，單獨(dú)增加光照或溫度可以縮短葉圓片上浮至液面所用的時(shí)間，但單獨(dú)增加NaHCO3溶液濃度不能縮短葉圓片上浮至液面所用的時(shí)間；在c點(diǎn)以后，因NaHCO3溶液濃度過(guò)高，使葉肉細(xì)胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降；凡是活細(xì)胞都能進(jìn)行呼吸作用。2圖甲是某同學(xué)探究影響植物光合速率因素的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙表示的是線粒體和葉綠體之間物質(zhì)的交換。試回答：(1)圖甲裝置中隔在燈與試管之間盛水玻璃柱的作用是_。(2)若實(shí)驗(yàn)中每隔5 min改變一次試管與玻璃柱之間的距離，隨著距離的增加，氣泡產(chǎn)生速率下降，請(qǐng)分析影響這一結(jié)果的外界因素：_；_。(3)為了探究光照強(qiáng)度對(duì)光合速率的影響，利用圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是：_。(4)在什么情況下，會(huì)出現(xiàn)如圖乙所示的情況？_。(5)當(dāng)產(chǎn)生氣泡的情況下，請(qǐng)?jiān)趫D乙中用箭頭標(biāo)出此狀態(tài)時(shí)O2的移動(dòng)方向。解析：(1)盛水玻璃柱位于燈和盛有水藻的試管之間，由于燈不僅發(fā)光而且也能發(fā)熱，所以盛水玻璃柱可以吸收熱量。(2)由于試管水中溶解的CO2量是有限的，一段時(shí)間后CO2的濃度會(huì)降低，同時(shí)距離增加會(huì)使光照強(qiáng)度降低。(3)自變量是光照強(qiáng)度，可以通過(guò)更換燈泡大小或改變燈和試管之間的距離來(lái)改變光照強(qiáng)度。(4)由于葉綠體產(chǎn)生的O2全部用于細(xì)胞呼吸，而線粒體產(chǎn)生的CO2全部用于光合作用，所以此時(shí)的光合速率和呼吸速率是相同的。(5)產(chǎn)生氣泡時(shí)，說(shuō)明此時(shí)光合作用大于細(xì)胞呼吸，產(chǎn)生的O2一部分用于細(xì)胞呼吸，一部分釋放到大氣中。答案：(1)吸收燈光的熱量，避免光照對(duì)試管內(nèi)水溫的影響(2)光照強(qiáng)度減弱，光合作用產(chǎn)生的O2減少水中CO2含量逐漸下降，光合作用產(chǎn)生的O2減少(3)用多組相同裝置，只更換燈泡大小或只改變?cè)嚬芘c燈之間的距離，進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)(4)光合速率等于呼吸速率(5)如圖： 1單因子變量對(duì)光合速率影響(1)光照強(qiáng)度(如圖)曲線分析：項(xiàng)目曲線點(diǎn)、段 進(jìn)行的生理過(guò)程氣體轉(zhuǎn)移情況對(duì)應(yīng)的生理狀態(tài)模型A點(diǎn)只進(jìn)行呼吸作用吸收O2、釋放CO2AB段呼吸作用、光合作用同時(shí)進(jìn)行且呼吸作用光合作用吸收O2、釋放CO2B點(diǎn)呼吸作用、光合作用同時(shí)進(jìn)行且呼吸作用光合作用不與外界進(jìn)行氣體交換B點(diǎn)以后呼吸作用、光合作用同時(shí)進(jìn)行且呼吸作用bc Babbc Dabc解析：選Aa與b所處環(huán)境中CO2的濃度高于c點(diǎn)；a與b的CO2濃度相同，但a點(diǎn)的光照強(qiáng)度比b點(diǎn)低，被還原的C3少；b與c相比較光照強(qiáng)度是相同的，但b點(diǎn)的CO2濃度高于c點(diǎn)，所以b點(diǎn)產(chǎn)生的C3要遠(yuǎn)高于c點(diǎn)。6對(duì)某植物在不同環(huán)境條件下O2的吸收量和釋放量(mg/h)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如下表，下列對(duì)結(jié)果的分析不合理的是()光強(qiáng)溫度O2變化量0 klx5 klx10 klx10 0.53.04.020 12.05.0A.在5 klx光照條件下5 h,10 時(shí)光合作用產(chǎn)生的O2總量比20 時(shí)多2.5 mgB在20 時(shí)，分別用10 klx和5 klx光照10 h，黑暗14 h，O2增加量前者比后者多30 mgC在10 、10 klx光照4.8 h后，轉(zhuǎn)入20 黑暗環(huán)境19.2 h，O2變化量為0D該實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度、溫度和照光時(shí)間，CO2濃度等屬于無(wú)關(guān)變量解析：選D黑暗中單位時(shí)間內(nèi)O2的吸收量代表呼吸速率，光下測(cè)定的單位時(shí)間內(nèi)O2的釋放量是凈光合速率，在5 klx光照條件下5 h,10 時(shí)光合作用產(chǎn)生的O2總量是3.5517.5 mg，20 時(shí)光合作用產(chǎn)生的O2總量是3515 mg；在20 時(shí)，用10 klx和5 klx光照10 h，黑暗14 h，O2增加量分別是51011436 mg、2101146 mg，前者比后者多30 mg；在10 、10 klx 光照4.8 h，積累O2量是44.819.2 mg,20 黑暗環(huán)境19.2 h，消耗O2量是119.219.2 mg，O2變化量為0；該實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度與溫度，無(wú)關(guān)變量是照光時(shí)間、CO2濃度等。二、非選擇題7請(qǐng)據(jù)下圖回答問(wèn)題：(1)若將一枝伊樂(lè)藻浸在加有適宜培養(yǎng)液的大試管中(室溫20 )，可觀察到光下枝條會(huì)放出氣泡。常以太陽(yáng)燈(冷光源)作為光源，移動(dòng)太陽(yáng)燈使之與大試管的距離不同，結(jié)果如圖2中曲線1所示(光合速率用單位時(shí)間O2釋放量表示)。該實(shí)驗(yàn)研究的是_對(duì)光合速率的影響。使用冷光源的目的是_。(2)如果其他條件不變，CO2濃度增大，圖2中A點(diǎn)會(huì)_(填“上移”或“下移”)；若將裝置由明處移至黑暗處，則細(xì)胞中C5的含量_。(3)若在室溫10 和30 時(shí)再分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如曲線2和曲線3，D點(diǎn)的限制因素主要是_。BC段的限制因素主要是_。(4)若圖3中，表示氣體進(jìn)出過(guò)程，則圖2中C點(diǎn)會(huì)發(fā)生的過(guò)程是(用數(shù)字表示)_。(5)利用圖1裝置，進(jìn)行光合作用的相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)，除題中探究?jī)?nèi)容之外，還可以探究的課題是_。解析：(1)冷光源與試管的距離不同改變的是光照強(qiáng)度，之所以采用冷光源是防止產(chǎn)生的熱量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。(2)CO2的濃度升高在一定程度上會(huì)使光合速率上升；當(dāng)移至黑暗處時(shí)H產(chǎn)量減少，所以被還原成C5的數(shù)量也減少。(3)D點(diǎn)與曲線1、3上相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)光照強(qiáng)度相同，而所處的溫度不同；BC段光合速率會(huì)隨著光照強(qiáng)度的減弱而降低，光照強(qiáng)度屬于限制因素。(4)圖2中的C點(diǎn)表示光合作用等于呼吸作用，所以只存在O2進(jìn)入線粒體，CO2進(jìn)入葉綠體。(5)影響光合作用的主要外界因素有溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度。答案：(1)光照強(qiáng)度排除溫度這一無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響(2)上移減少(3)溫度光照強(qiáng)度 (4)(5)探究CO2濃度對(duì)光合作用的影響8圖甲為測(cè)定光合速率的裝置，在密封的試管內(nèi)放一新鮮葉片和CO2緩沖液，試管內(nèi)氣體體積的變化可根據(jù)毛細(xì)刻度管內(nèi)紅色液滴的移動(dòng)距離測(cè)得。在不同強(qiáng)度的光照條件下，測(cè)得的氣體體積變化如圖乙所示。(1)標(biāo)記實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)毛細(xì)刻度管中紅色液滴所在位置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管內(nèi)變化的氣體是_。(2)若此時(shí)圖甲植物光照強(qiáng)度為15 klx，則1 h光合作用產(chǎn)生的氣體量為_(kāi) mL。若此時(shí)植物葉片的呼吸熵(CO2/O2)為0.8(呼吸時(shí)產(chǎn)生的CO2和消耗的O2的比值)，則植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，植物還需從外界吸收CO2_mL。(3)為了防止無(wú)關(guān)因子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，本實(shí)驗(yàn)還應(yīng)