2021-2022高中生物1學案：第5章 第4節(jié) 第3課時光合作用原理的應用和化能合成作用

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE19-版權所有@高考資源網(wǎng)學必求其心得，業(yè)必貴于專精第3課時光合作用原理的應用和化能合成作用學習目標核心素養(yǎng)1。探究環(huán)境因素對光合作用的影響。(重點）2．理解光合作用原理在生產(chǎn)實踐中的應用.(重點）3．說出化能合成作用的概念.1。通過對光照強度、溫度和CO2濃度對光合作用的影響的學習，養(yǎng)成分析與綜合的科學思維方式.2．通過探究環(huán)境因素對光合作用影響的實驗,提高制訂并實施實驗方案的科學探究能力。3．通過對光合作用原理的應用，提高解決生產(chǎn)和生活問題的擔當和能力.一、光合作用原理的應用1．光合作用強度（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)物生成的數(shù)量來定量表示。（3)影響因素2．探究光照強度對光合作用的影響3．在生產(chǎn)實踐中的應用實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提高,晚上適當降低一定范圍內(nèi)溫度升高，光合作用和細胞呼吸都會增強“正其行、通其風”增大CO2濃度，有利于光合作用的進行合理灌溉水缺少導致氣孔關閉，CO2供應不足二、化能合成作用1．概念：利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。2．實例硝化細菌eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(能量來源:將氨氧化成硝酸釋放的能量,反應物：水和二氧化碳，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)生物能將無機物合成為有機物的生物光能自養(yǎng)生物:綠色植物化能自養(yǎng)生物：硝化細菌異養(yǎng)生物只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身生命活動的生物人、動物、真菌、大多數(shù)細菌1．光合作用強度的影響因素有CO2濃度、溫度和光照強度等外界因素。 (）2．光照強度對光合作用強度的影響實驗中，可以通過調(diào)節(jié)臺燈與實驗裝置的距離來調(diào)節(jié)光照強度。 ()3．溫度對光合作用強度的影響主要是影響酶的活性。 ()4．探究實驗中，小圓形葉片浮起的原因是葉片進行呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳導致的。 (）5．除了綠色植物，自然界中少數(shù)細菌，如硝化細菌也可以通過光合作用制造有機物。 ()提示：1?！?.√3.√4．×小圓形葉片浮起的原因是光合作用產(chǎn)生了氧氣。5．×硝化細菌進行化能合成作用。探究環(huán)境因素對光合作用的影響[問題探究]1．實驗中準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：防止小圓形葉片實驗開始前進行光合作用.2．實驗中小圓形葉片下沉到燒杯底部的原因是什么？光照后小圓形葉片為什么會上升？提示：實驗中小圓形葉片中的氣體逸出，因此下沉。小圓形葉片進行光合作用產(chǎn)生了O2,小圓形葉片的密度變小,因此上升。3．炎熱的夏季，成團的水綿為什么漂浮在水面上？提示：光合作用旺盛，釋放的氧氣使水綿團上浮.eq\o（[歸納總結(jié)］)1．實驗原理葉片含有空氣,葉片上浮。抽出氣體后，細胞間隙充滿水，葉片下降;光照后,葉片進行光合作用，釋放O2，使細胞間隙又充滿氣體，葉片上浮。2．實驗中沉水葉片的制備(1）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。（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．實驗裝置分析（1)自變量的設置：光照強度是自變量,通過調(diào)整臺燈與燒杯之間的距離來調(diào)節(jié)光照強度的大小.（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弱。4．實驗結(jié)果及結(jié)論（1）實驗結(jié)果項目小圓形葉片加富含CO2的清水光照強度葉片浮起數(shù)量燒杯甲10片20mL強多燒杯乙10片20mL中中燒杯丙10片20mL弱少（2)實驗結(jié)論在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強,光合作用強度也不斷增強（小圓形葉片中產(chǎn)生的O2多,浮起的多）.為完成“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”實驗，提供以下材料用具：菠菜葉、打孔器（直徑1cm)、注射器、40W臺燈、燒杯、4%NaHCO3溶液、蒸餾水、不同顏色的透明薄膜等。(1)某同學選取其中一個因素進行探究,以下是實驗結(jié)果：時間上浮的小圓形葉片數(shù)量(片)蒸餾水0.5％NaHCO31％NaHCO31。5%NaHCO32％NaHCO32min07111044min01516137①該實驗的目的是___________________________________，實驗檢測指標是____________________________________。②有哪些措施可以減少實驗誤差？____________________________________________________________。(至少寫出2項)③有同學認為葉片之所以浮起,是因為呼吸作用消耗了有機物且產(chǎn)生了CO2導致葉片上浮的。根據(jù)實驗結(jié)果判斷該觀點是否正確?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2個）[解析]（1)①由表格看出實驗的自變量是不同濃度的NaHCO3溶液，NaHCO3溶液的濃度不同，提供的CO2濃度不同，因此該實驗研究的是不同濃度的CO2對光合作用的影響。實驗觀察的指標是單位時間內(nèi)上浮的葉圓片的數(shù)量。②減少實驗誤差就要平衡無關變量，重復實驗求平均值.③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物且產(chǎn)生了CO2,應從蒸餾水中葉圓片沒有上浮來論述。(2）利用上述實驗材料，還可探究光照強度或不同的光質(zhì)對光合作用的影響。[答案](1)①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)量②用打孔器打出的葉圓片數(shù)量足夠多；每組實驗重復幾次，記錄的數(shù)據(jù)取平均值③該觀點是錯誤的,因為在蒸餾水的那組實驗中，葉片一樣進行了呼吸作用，卻沒有葉片浮起，葉片上浮的原因是光合作用強度大于呼吸作用強度，葉片內(nèi)氧氣增多（2）光照強度、光的性質(zhì)影響光合作用的因素及在生產(chǎn)中的應用［問題探究］1．光照強度、CO2濃度分別直接影響光合作用的什么過程?提示：光照強度直接影響光合作用的光反應過程。CO2濃度直接影響光合作用的暗反應過程。2．夏季中午，光照強、溫度高，但植物的光合作用強度反而減弱，原因是什么？提示:光照過強→氣孔關閉→CO2供應不足→光合作用下降。3．大棚種植使用有機肥有利于增產(chǎn)，請從影響光合作用的因素分析原因。提示：有機肥被微生物分解產(chǎn)生無機鹽和CO2，無機鹽被植物吸收利用，CO2能增大棚內(nèi)的CO2濃度，提高作物的光合速率。eq\o（［歸納總結(jié)])1．光照強度（1）光照強度與光合作用強度的關系曲線分析A點:光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度.B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度（光照強度只有在B點以上時，植物才能正常生長)。BC段：表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以后不再加強。限制C點以后光合作用強度不再增加的內(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濃度等除光照強度之外的環(huán)境因素。(2）應用：陰雨天適當補充光照，及時對大棚除霜消霧。2．CO2濃度（1)曲線分析：A點是進行光合作用所需的最低CO2濃度，B點是CO2飽和點；B點以后，隨著CO2濃度的增加光合作用強度不再增加。(2）應用:溫室中適當增加CO2濃度,如投入干冰等，大田中“正其行,通其風”，多施有機肥來提高CO2濃度。3．溫度（1）B點是最適溫度,此時光合作用最強,高于或低于此溫度光合作用強度都會下降，因為溫度會影響酶的活性。(2）應用：溫室栽培時白天適當提高溫度，夜間適當降低溫度。4．水及礦質(zhì)元素對光合作用的影響（1）原理:①N、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.②水既是光合作用的原料,又是體內(nèi)各種化學反應的介質(zhì),水還會影響氣孔的開閉，從而影響CO2進入植物體。（2）應用。①合理施肥;②預防干旱，合理灌溉。1．溫室大棚栽培黃瓜時,CO2不足會引起黃瓜苗黃化,畸形瓜增多，產(chǎn)量下降.針對這種現(xiàn)象所采取的措施中，不合理的是（）A．白天氣溫較高時打開大棚換氣B．晚上在大棚內(nèi)進行補光C．將養(yǎng)豬棚與黃瓜棚相連通D．在大棚內(nèi)適當施用有機肥B[本題主要考查影響代謝的因素及其在生產(chǎn)上的應用。白天氣溫較高時，光合作用強度大于呼吸作用強度，導致棚內(nèi)CO2濃度較低，若打開大棚換氣可以增加棚內(nèi)CO2濃度，A不符合題意；晚上在大棚內(nèi)進行補光,將會使植物在夜間也進行光合作用，消耗CO2，易導致棚內(nèi)CO2不足，B符合題意；養(yǎng)豬棚與黃瓜棚相連通可以使豬呼吸作用產(chǎn)生的CO2通入黃瓜棚內(nèi)，可以增加黃瓜棚內(nèi)CO2濃度，C不符合題意；有機肥經(jīng)微生物的分解作用產(chǎn)生CO2，可以增加棚內(nèi)CO2濃度，D不符合題意.]2．圖甲中試管A與試管B敞口培養(yǎng)相同數(shù)量的小球藻，研究光照強度對小球藻O2凈釋放量的影響,試管A的結(jié)果如圖乙所示。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是()甲乙A．Q點的O2凈釋放量為零,是因為此點光合作用強度為零B．P點為負值的原因是細胞呼吸消耗氧氣，適當降低溫度，P點將下移C．在圖乙上繪制裝置B的曲線,Q點應右移D．降低CO2濃度時,在圖乙上繪制裝置A的曲線，R點應右移C［Q點的O2凈釋放量為零，是因為此點光合速率與呼吸速率相等，A項錯誤；適當降低溫度，P點應上移,B項錯誤;裝置B中是缺鎂培養(yǎng)液，小球藻的葉綠素含量減少,光合速率降低，光合作用補償一定量的有機物消耗，需要的光照強度增大，Q點右移,C項正確；降低CO2濃度時,凈光合速率降低，R點下移左移，D項錯誤.]［課堂小結(jié)］知識網(wǎng)絡構建核心語句歸納1.光照強度：直接影響光反應速率,光反應產(chǎn)物[H]與ATP的數(shù)量多少會影響暗反應速率，這是最主要的因素。2．溫度：影響光合作用過程,特別是暗反應中酶的催化效率，從而影響光合作用強度.3．CO2濃度:CO2是暗反應的原料,CO2的濃度高低直接影響暗反應速率.4．礦質(zhì)元素：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閉，CO2進入氣孔減少，光合作用強度下降.1．下列條件中,改變哪一項與提高農(nóng)作物的產(chǎn)量關系不大（)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?shù)兀?A．晝夜溫差大，太陽輻射強B．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，白天作物光合速率高，夜間呼吸消耗少，有機物積累多。］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,其中不是通過增強光合作用速率實現(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)家肥料補充CO2C．給農(nóng)作物補充適宜強度的人工光照D．夜間適當降低農(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)家肥料補充CO2，為光合作用提供原料，從而增強了光合作用速率；給農(nóng)作物補充適宜強度的人工光照也是通過增強光合作用速率來實現(xiàn)增產(chǎn)的;夜間適當降低農(nóng)作物的環(huán)境溫度,導致酶活性降低，從而減少細胞呼吸對有機物的消耗，最終達到增產(chǎn)的目的，可見該措施是通過減弱細胞呼吸速率而實現(xiàn)增產(chǎn)的。］4光合作用與化能合成作用的根本不同點是（)A．這兩類作用的生物種類不同B．用以合成有機物的無機原料不同C．由無機物合成有機物的過程中所需的酶不同D．所需能量的來源不同[答案]D5．下圖所示為某植物光合作用速率與環(huán)境因素之間的關系.圖甲圖乙請據(jù)圖分析回答下列問題：（1）圖甲中，溫度為30℃時，光合作用速率不斷增加時，可以認為光合作用速率是受________的影響,其主要影響光合作用的________階段.（2）B點時限制光合作用速率的環(huán)境因素,主要有__________、________等.（3)圖乙中C點時限制植物光合速率的因素有________、________________等。(4）請在圖甲中繪制50℃時