2019-2020學(xué)年人教版生物必修一講義：第5章第4節(jié)第3課時光合作用原理的應(yīng)用和化能合成作用Word版含答案

1、第3課時 光合作用原理的應(yīng)用和化能合成作用學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1. 探究環(huán)境因素對光合作用 的影響。(重點(diǎn))2. 理解光合作用原理在生產(chǎn) 實(shí)踐中的應(yīng)用。(重點(diǎn))3說出化能合成作用的概 念。1. 通過對光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度對光合作用的 影響的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成分析與綜合的科學(xué)思維方式。2. 通過探究環(huán)境因素對光合作用影響的實(shí)驗(yàn)，提咼制 疋并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)探究能力。3. 通過對光合作用原理的應(yīng)用，提高解決生產(chǎn)和生活 問題的擔(dān)當(dāng)和能力。自主預(yù)習(xí)探新Ml=iS阿一、光合作用原理的應(yīng)用1. 光合作用強(qiáng)度(1) 概念：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。(2) 表示方法：用一定時間內(nèi)原料消耗或產(chǎn)物生

2、成的數(shù)量來定量表示(3) 影響因素2. 探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響器材：打孔器取材取材目的：制備小圓形葉片30片器材：注射器排氣排氣目的：使小圓形葉片中的氣體逸出 t條件：放在黑暗處沉7水“ 沉水.原因：細(xì)胞間隙充滿了水分組：取3只小燒杯，分別倒入20 mL富含二氧化碳的清水、分別放入10片小圓形葉片光照：分別對這3個實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照觀察并記錄：同一時間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量3.在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例原理間作套種不同植物對光照的需求不同冬季大棚溫度白天適當(dāng)提咼，晚上適當(dāng)降低一定范圍內(nèi)溫度升高，光合作用和細(xì)胞呼吸都會增強(qiáng)“正其行、通其風(fēng)”增大CO2濃度，有利于光合作

3、用的進(jìn)行合理灌溉水缺少導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足二、化能合成作用1. 概念：利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。2. 實(shí)例T能量來源：將氨氧化成硝酸釋放的能量硝化細(xì)菌反應(yīng)物：水和二氧化碳I產(chǎn)物：糖類3. 自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物類型概念代表生物自養(yǎng)生物能將無機(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)成的有人、動物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌機(jī)物來維持自身生命活動的生物-基礎(chǔ)診斷口1 .光合作用強(qiáng)度的影響因素有CO2濃度、溫度和光照強(qiáng)度等外界因素。（）2. 光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，可以通過調(diào)節(jié)臺燈與實(shí)驗(yàn)裝置的距離來調(diào)節(jié)

4、光照強(qiáng)度。（）3. 溫度對光合作用強(qiáng)度的影響主要是影響酶的活性。（）4. 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。（）5. 除了綠色植物，自然界中少數(shù)細(xì)菌，如硝化細(xì)菌也可以通過光合作用制造有機(jī)物。（）提示：1. V 2.V 3V4. X 小圓形葉片浮起的原因是光合作用產(chǎn)生的氧氣。5. X 硝化細(xì)菌進(jìn)行化能合成作用。合作探究12重雅I揮究點(diǎn)1探究環(huán)境因素對光合作用的影響問題探究1 .實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)備好的小圓形葉片為什么放入黑暗處盛有清水的燒杯中？ 提示：防止小圓形葉片實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)行光合作用。2. 實(shí)驗(yàn)中小圓形葉片下沉在燒杯底部的原因是什么？光照后小圓形葉片為什 么會上升

5、？提示：實(shí)驗(yàn)中小圓形葉片中的氣體逸出，因此下沉。小圓形葉片進(jìn)行光合作 用產(chǎn)生了 02,小圓形葉片的密度變小，因此上升。3. 炎熱的夏季，成團(tuán)的水綿為什么漂浮在水面上？ 提示：光合作用旺盛，釋放氧氣使水綿團(tuán)上浮。歸納總結(jié)1. 實(shí)驗(yàn)原理葉片含有空氣，葉片上浮。抽出氣體后，細(xì)胞間隙充滿水，葉片下降；光照 后，葉片進(jìn)行光合作用，釋放02,使細(xì)胞間隙又充滿氣體，葉片上浮。2. 實(shí)驗(yàn)中沉水葉片的制備小圓形葉片的制備：用打孔器在生長旺盛的綠葉上打出小圓形葉片。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. 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，通過調(diào)整

6、臺燈與燒杯之間的距離來調(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，可通過觀測單位時間內(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)量的葉片所用的時間長短來衡量光合作用的強(qiáng)弱4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目小圓形葉片加富含C02的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量燒杯甲10片20 mL強(qiáng)多燒杯乙10片20 mL中中燒杯丙10片20 mL弱少(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)(小圓形葉片中產(chǎn)生的02多，浮起的多)對點(diǎn)練列為完成“探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響”實(shí)驗(yàn)，提供以下

7、材料用具：菠菜葉、打孔器(直徑1 cm)、注射器、40 W臺燈、燒杯、4%NaHCO3溶液、蒸餾 水、不同顏色的透明薄膜等。（1）某同學(xué)選取其中一個因素進(jìn)行探究，以下是實(shí)驗(yàn)結(jié)果:時間上浮的葉圓片數(shù)量（片）蒸餾水0.5%NaHCO31%NaHCO31.5%NaHCO32%NaHCO32 min07111044 min01516137 該實(shí)驗(yàn)的目的是，實(shí)驗(yàn)檢測指標(biāo)是。 有哪些措施可以減少實(shí)驗(yàn)誤差？_（至少寫出2 項(xiàng)） 有同學(xué)認(rèn)為葉片之所以浮起，是因?yàn)楹粑饔孟牧擞袡C(jī)物且產(chǎn)生了 CO2 導(dǎo)致葉片上浮的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷該觀點(diǎn)是否正確？并說明理由：（2）利用以上材料，還可以探究的環(huán)境因素有 。（答出

8、2個）解析由表格看出實(shí)驗(yàn)的自變量是不同濃度的 NaHC03溶液，NaHC03 溶液的濃度不同，提供的CO2濃度不同，因此該實(shí)驗(yàn)是研究的不同濃度的 CO2對 光合作用的影響。實(shí)驗(yàn)觀察的指標(biāo)是單位時間內(nèi)上浮的葉圓片的數(shù)量。減少實(shí)驗(yàn)誤差就要平衡無關(guān)變量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)求平均值。葉片上浮的原因是光合作用大 于呼吸作用，葉片中氧氣增多，葉圓片密度變小。說明葉圓片上浮的原因不是呼 吸作用消耗了有機(jī)物且產(chǎn)生了 CO2,應(yīng)從蒸餾水中葉圓片沒有上浮來論述。（2）利用上述實(shí)驗(yàn)材料，還可探究光照強(qiáng)度或不同的光質(zhì)對光合作用的影響。答案研究CO2濃度（或 NaHCO3濃度）對葉片光合速率的影響 相同時間內(nèi)燒杯中葉圓片浮起的數(shù)

9、量用打孔器打出的葉圓片數(shù)量足夠多；每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)幾次，記錄的數(shù)據(jù)取平 均值該同學(xué)的觀點(diǎn)是錯誤的，因?yàn)樵谡麴s水的那組實(shí)驗(yàn)中，葉片一樣進(jìn)行了呼吸作用，卻沒有葉片浮起，葉片上浮的原因是光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，葉片內(nèi)氧氣增多(2)光照強(qiáng)度、光的性質(zhì)影響光合作用的因素及在生產(chǎn)中的應(yīng)用問題探究1 光照強(qiáng)度、CO2濃度分別直接影響光合作用的什么過程?提示：光照強(qiáng)度直接影響光合作用的光反應(yīng)過程。CO2濃度直接影響光合作用的暗反應(yīng)過程2夏季中午，光照強(qiáng)、溫度高，但植物的光合作用強(qiáng)度反而減弱，原因是什么？提示：光照過強(qiáng)一氣孔關(guān)閉-CO2供應(yīng)不足一光合作用下降。3. 大棚種植使用有機(jī)肥有利于增產(chǎn)，請從影響光合作

10、用的因素分析原因。提示：有機(jī)肥被微生物分解產(chǎn)生無機(jī)鹽和 C02，無機(jī)鹽被植物吸收利用，C02能增大棚內(nèi)的C02濃度，提高作物的光合速率。歸納總結(jié)1. 光照強(qiáng)度(1)光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系曲線分析A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，此時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的C02量可表示此時細(xì)胞呼 吸的強(qiáng)度。AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，C02釋放量逐漸減少， 這是因?yàn)榧?xì)胞呼吸釋放的 C02有一部分用于光合作用，此時細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光 合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的 C02全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼 吸強(qiáng)度(光照強(qiáng)度只有在B點(diǎn)以上時，植物才能正常生長)。BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)

11、，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以后不再加強(qiáng)。限制C點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量 和最大活性，外部因素是CO2濃度等除光照強(qiáng)度之外的環(huán)境因素。應(yīng)用：陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照，及時對大棚除霜消霧。2. CO2濃度(1)曲線分析：A點(diǎn)是進(jìn)行光合作用所需的最低 CO2濃度，B點(diǎn)是CO2飽和點(diǎn); B點(diǎn)以后，隨著C02濃度的增加光合作用強(qiáng)度不再增加。應(yīng)用：溫室中適當(dāng)增加 C02濃度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其 風(fēng)”，多施有機(jī)肥來提高C02濃度。庶 O 10 20 30 40 50(1)B點(diǎn)是最適溫度，此時光合作用最強(qiáng)，高于或低于此溫度光合作用強(qiáng)度都會下降，因?yàn)闇囟葧绊懨傅幕?/p>

12、性。應(yīng)用：溫室栽培時白天適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)降低溫度。4. 水及礦質(zhì)元素對光合作用的影響(1) 原理：N、Mg、Fe等是葉綠素合成的必需元素，若這些元素缺乏，會影響葉綠素的合成從而影響光合作用。水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，水還會影響氣孔的開閉，從而影響CO2進(jìn)入植物體。(2) 應(yīng)用。合理施肥；預(yù)防干旱，合理灌溉。越1對點(diǎn)練習(xí)某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示高光強(qiáng)據(jù)圖回答下列問題：(1) 當(dāng)CO2濃度為a時，高光強(qiáng)下該植物的凈光合速率為 。CO2濃度在ab之間時，曲線 示了凈光合速率隨C02濃度的增高而增高。(2) CO2濃度大于c時，曲線B和C所表示的凈光合速率不再增

13、加，限制其增加的環(huán)境因素是。當(dāng)環(huán)境中C02濃度小于a時，在圖示的3種光強(qiáng)下，該植物呼吸作用產(chǎn)生 的C02量(填“大于” “等于”或“小于”)光合作用吸收的C02量。(4) 據(jù)圖可推測，在溫室中，若要采取提高 C02濃度的措施來提高該種植物的 產(chǎn)量，還應(yīng)該同時考慮 一因素的影響，并采取相應(yīng)措施。解析根據(jù)曲線圖可知，當(dāng)C02濃度為a時，高光強(qiáng)下(曲線A)該植物的 凈光合速率為0;分析坐標(biāo)圖中曲線的走勢可以看出，當(dāng)C02濃度在ab之間時， 曲線A、B和C的凈光合速率都隨著C02濃度的增高而增高。(2)由題圖可知，影 響凈光合速率的因素為 C02濃度和光強(qiáng)。當(dāng)C02濃度大于c時，由于受光強(qiáng)的限 制，光

14、反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP不足，暗反應(yīng)受到限制，曲線B和C的凈光合速率 不再增加。當(dāng)環(huán)境中的C02濃度小于a時，在圖示的3種光強(qiáng)下，植物的凈光 合速率小于0，說明該植物此時呼吸作用產(chǎn)生的 C02量大于光合作用吸收的C02 量。據(jù)圖可推測，光強(qiáng)和C02濃度都會影響植物的凈光合速率，因此若要采取 提高C02濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)同時考慮光強(qiáng)這一因素的影響。答案(1)0 A、B和C (2)光強(qiáng) (3)大于 (4)光強(qiáng)課堂小結(jié) 料，CO2的濃度高低直接影響暗反 應(yīng)速率。知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1. 光照強(qiáng)度：直接影響光反應(yīng)速 率，光反應(yīng)產(chǎn)物H與ATP的數(shù)量 多少會影響暗反應(yīng)速率，這是最 主要的

15、因素。2. 溫度：影響光合作用過程，特 別是暗反應(yīng)中酶的催化效率，從 而影響光合作用強(qiáng)度。3. C02濃度：C02是暗反應(yīng)的原4. 礦質(zhì)兀素：例如Mg是葉綠素 的組成成分，N是光合酶的組成 成分，P是ATP分子的組成成分。5. 水分：水分是光合作用的原料 之一，缺水時植物的氣孔關(guān)閉， CO2進(jìn)入氣孔減少，光合作用強(qiáng)度 下降。當(dāng)堂達(dá)標(biāo)L?AN；ANiHl.AN；lI1 .下列條件中，改變哪一項(xiàng)與提高農(nóng)作物的產(chǎn)量關(guān)系不大 （）A.增加空氣中氧氣含量B .提高溫度C.增加空氣中CO2的含量D .增加光照強(qiáng)度答案A2. 我國青藏高原農(nóng)區(qū)小麥高產(chǎn)的主要原因是當(dāng)?shù)?（）A .晝夜溫差大，太陽輻射強(qiáng)B .

16、CO2濃度高C.雨量充沛D .氣溫偏低，水分蒸發(fā)少A 青藏高原晝夜溫差大，太陽輻射強(qiáng)，白天作物光合速率高，夜間呼吸消 耗少，有機(jī)物積累多。3. 利用溫室大棚栽培蔬菜、瓜果等農(nóng)作物已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基本模式。下列 是溫室大棚栽培經(jīng)常采取的措施，其中不是通過增強(qiáng)光合作用速率實(shí)現(xiàn)的是（）A .給農(nóng)作物增施氮肥B .大棚栽培的農(nóng)作物通過增施農(nóng)家肥料補(bǔ)充 CO2C.給農(nóng)作物補(bǔ)充適宜強(qiáng)度的人工光照D .夜間適當(dāng)降低農(nóng)作物的環(huán)境溫度D 給農(nóng)作物增施氮肥能增強(qiáng)光合作用速率；大棚栽培的農(nóng)作物通過增施農(nóng)家肥料補(bǔ)充CO2,為光合作用提供原料，從而增強(qiáng)了光合作用速率；給農(nóng)作物補(bǔ) 充適宜強(qiáng)度的人工光照也是通過增強(qiáng)光合作用速率來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的；夜間適當(dāng)降低 農(nóng)作物的環(huán)境溫度，導(dǎo)致酶活性降低，從而減少細(xì)胞呼吸對有機(jī)物的消耗，最終 達(dá)到增產(chǎn)的目的，可見該措施是通過減弱細(xì)胞呼吸速率而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的。4光合作用與化能合成作用的根本不同點(diǎn)是（）A .這兩類作用的生物種類不同B用以合成有機(jī)物的無機(jī)原料不同C 由無機(jī)物合成有機(jī)物的過程中所需