人教版必修1第5章第4节第2课时光合作用的原理和应用学案.docx
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1、第2课时 光合作用的原理和应用一、光合作用概述学习目标素养定位1 .分析光合作用过程 图解,掌握两个阶段的 区别与联系。2 .设计并实施实验,探 究不同环境因素对光 合作用的影响。3 .关注光合作用原理 在生产和生活中的应 用1 .运用结构与功能观,理解光合作用过程,比 较光反应和暗反应并探讨两者的联系。(科学 思维)2 .利用物质和能量观,阐明光合作用过程中 物质和能量的关系。(科学思维)3 .通过建立光照强度、CO2浓度等因素对光合 速率影响的数学模型,分析影响原因、实质和 结果,并运用于生产和生活。(科学探究)4 .分析探究光照强度对光合速率影响的装 置,合理设置自变量,得出正确结论。(
2、科学探 究)1 .概念绿色植物通过吐绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量 的有机物,并且释放出氧气的过程。2 .反应式光能.COq + ILO 叶绿体A (CH2O) +O2 O二、探索光合作用原理的部分实验2 .光合作用的强度直接关系农作物的产量,多种环境因素影响光合作 用的强度。科学家研究光照强度、CO2浓度和温度对同一植物光合速 率的影响,得到实验结果如图,请思考答下列问题。(4)结合光合作用的过程,解释曲线I形成的原因。提示:光照是光合作用中光反应的条件,主要影响光反应。光照强度增 加,NADPH和ATP生成速率增大,光合速率增加,当达到饱和点后,光合 速率不再增加。光照强度
3、为a时,曲线I和n重合说明什么?此时造成曲线n和in 光合作用强度差异的原因是什么?提示:光照强度为a时,曲线I和n重合说明此时温度不是光合作用 强度的限制因素,光照强度才是限制因素。此时造成曲线H和山光合 作用强度差异的原因是co2浓度不同。光照强度为b时,造成曲线I和II光合作用强度差异的原因是什 么?判断的依据是什么?提示:温度不同。光照强度为b时,曲线I和II的唯一变量是温度。光照强度为c时,每条曲线都呈现水平状态,说明什么?提示:此时每条曲线都达到了光饱和点,随着光照强度增加,光合作用 强度不再上升。3 .如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置,氧气传感器可 监测浓度的变化。下
4、列叙述错误的是(B )A.该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响B.加入NaHCOs溶液是为了吸收细胞呼吸释放的CO,C.拆去滤光片,单位时间内,氧气传感器测到的。2浓度高于单色光下 浓度D.若将此装置放在黑暗处,可测定金鱼藻的细胞呼吸强度解析:分析题图可知,该实验的自变量是不同单色光,因变量是释放的 量(代表光合作用强度),故实验目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响;加入NaHCOs溶液是为金鱼藻光合作用提供COZ;相同条件 下,白光下比单色光下的光合作用要强,因此拆去滤光片,单位时间内, 氧气传感器测到的浓度高于单色光下浓度;若将此装置放在黑暗 处,金鱼藻的光合作用无法进行,可测定金
5、鱼藻的细胞呼吸强度。4 .如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因 素外,其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是(A ) A.甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量B.乙图中c点与d点相比,相同时间内叶肉细胞中C3的消耗量多C.图中M、N、P点的限制因素分别是CO?浓度、温度和光照强度D.丙图中,随着温度的升高,曲线走势将稳定不变解析:由题图可知,甲图中a点后光合速率不再增大,限制因素可能是 叶绿体中色素的含量;乙图中c点与d点相比,光照强度低,光反应阶 段产生的ATP和NADPH较少,相同时间内叶肉细胞中C3的消耗量少; 图中M、N、P点的限制因素分别是光照强度、
6、光照强度和温度;丙图 中,在一定温度范围内,随着温度的升高,光合速率提高,当温度过高 时,光合速率将下降。探究三光合作用和呼吸作用的关系1 . “万物生长靠太阳”植物的生长与光合作用和呼吸作用密切相关。 人们用如图的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系,请思 考回答下列问题。(1)图中A、B、C三点代表的生物学意义分别是什么?在图中画出CO? 和02的运动方向。提示:A点光照强度为零,只进行细胞呼吸。B点光合作用强度等于呼 吸作用强度,为光补偿点。C点为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,此时光合作用强度大于呼吸作用强度。 (2)0A段的含义是什么?其大小主要受哪
7、种环境因素的影响? 提示:0A段代表呼吸作用强度。其大小主要受温度的影响。(3)DE段的含义是什么?如果此时想增加光合作用强度,可以采取哪些 措施?提示:DE段光合作用强度已达到饱和,不再随光照强度的增强而增加。 可以通过调整温度或增加CO2浓度等措施增加光合作用强度。(4)若光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 C和30 ,且题图 是在25 条件下测得的曲线,若温度升至30 ,曲线中A点、B点 将如何变化?提示:A点下移,B点右移。(5)通过实验测得一片叶子在不同光照强度下气体吸收和释放的情况 如图所示。那么曲线中AB段(不包括A、B两点)中哪些过程是存在的 (用图中字母表示)?简述依据。
8、提示:c、d、e、fo图中a、d、f代表C02,b、c、e代表6。AB段表 示叶子的呼吸作用大于光合作用,此时叶肉细胞从外界吸收02,向外 释放CO2,故c、d、e、f都是存在的。2 .研究人员利用下面的装置测定植物光合速率与呼吸速率,思考回答 下列问题。(6) NaOH溶液和NaHCOs溶液有什么作用?提示:在测细胞呼吸速率时,NaOH溶液可吸收容器中的CO?;在测净光 合速率时,NaHCfts溶液可提供CO?,保证了容器内CO2浓度的恒定。(7)如何测定净光合速率和呼吸速率?提示:将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的 距离,可计算呼吸速率。将同一植物(乙装置)置于光照条件
9、下一定时间,记录红色液滴移动 的距离,可计算净光合速率。(8)如何排除物理因素(气压、温度等)造成的实验误差?提示:设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红 色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。怎样求出真光合速率?请写出光合速率的计算公式。提示:真光合速率=净光合速率+呼吸速率。L真光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系真光合速率=净光合速率+呼吸速率。用。2、CO2或葡萄糖的量表示如 下: 光合作用产生的量二实测的释放量+细胞呼吸消耗的量。光合作用固定的C02量二实测的血吸收量+细胞呼吸释放的C0.2量。 光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累量(增重部分)+细胞呼吸 消耗的葡
10、萄糖量。2.光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制增加水中02泵入空气或放入绿色水生植物。减少水中02一一容器密封或油膜覆盖或用凉开水。除去容器中C02氢氧化钠溶液。除去叶中原有淀粉一一置于黑暗环境中一段时间。除去光合作用对呼吸作用的干扰一一给植株遮光。(6)如何得到单色光一一三棱镜色散或薄膜滤光。1 .光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动细胞呼吸对应点(A点)的移动:细胞呼吸增强,A点下移;细胞呼吸 减弱,A点上移。补偿点(B点)的移动细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO,/或光)补偿点应右移,反 之左移。细胞呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,C02(或光)补偿
11、点应右移,反之左移。饱和点(C点)和D点的移动:相关条件的改变(如增大光照强度或 增大CO?浓度)使光合速率增大时,C点右移,D点上移的同时右移;反 之,移动方向相反。2 .光合作用原理在生产实践中的应用5.如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图,下列叙述中不 正确的是(D )实例原理间作套种不同植物对光照的需求不同冬季大棚温度白天适当提高,晚上适当降低白天提高温度,促进光合作用,夜间降低温度,抑制呼吸作用“正其行,通其风”增大C02浓度,有利于光合作用的进行合理灌溉缺水导致气孔关闭,CO2供应不足A. a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体B.c点对应的光照强度代表光饱和点,c点时氧
12、气的产生量二a点对应 的值+d点对应的值C.当植物缺镁时,b点将向右移D.已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25 C和30 , 如图表示该植物处于25 环境中,则将温度提高到30 C时,a点上 移,b点左移,d点下移解析:由题图可知,a点时光照强度为0,叶肉细胞只进行呼吸作用,因 此叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体;c点后光照强度增强,光合 速率不再增加,此时的光照强度代表光饱和点,c点时氧气的产生量 (真光合速率)二a点对应的值(呼吸速率)+d点对应的值(净光合速 率);b点表示光合速率等于呼吸速率,当植物缺Mg时,光合速率降低, 只有增大光照强度才能提高光合速率,即植物缺Mg时
13、,b点将向右移 动;根据题意可知,温度从25 提高到30 C后,光合速率减慢,呼吸 速率加快。图中a点代表呼吸速率,由于呼吸速率加快,故a点上移; 由于光合速率减慢,呼吸速率加快,而光合速率要等于呼吸速率,只有 增大光照强度,因此b点右移;d点表示最大光合速率,由于光合速率 减慢,故d点上移。6.如图甲、乙、丙、丁表示环境因素对植物光合作用的影响示意图, 对图中曲线描述正确的是(B )A.若植物长期处于图甲所示环境中,则该植物能正常生长B.从图乙中可看此在25 C左右时该植物生长最快C.图丙中曲线ab段形成的原因是光照强度降低D.图丁中B点时,甲、乙两植物的真光合速率相等解析:从图甲看出经过一
14、昼夜后,玻璃罩内C02浓度升高,说明呼吸作 用大于光合作用,因此长期在图甲的环境中,植物无法生长;从图乙看 此25 左右植物的净光合速率(真光合速率-呼吸速率)最大,所以 生长最快;图丙中ab段是由外界温度过高,植物关闭气孔,吸收的C02 减少导致的;图丁中B点植物甲和乙的净光合作用相等,但由于不知 道二者的呼吸作用大小,所以无法比较两者的真光合速率。情境植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产 的高效农业系统。植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧 化碳浓度和营养液成分等条件下,生产蔬菜和其他植物。有的植物工 厂完全依靠LED灯等人工光源,其中常见的是红色、蓝色和白色光
15、源。 探究:(1)植物工厂中的人工光源对植物生长有什么作用?提示:增加光源后,可以一定程度上提高光能的利用率,从而增强植物 的光合作用强度,提高作物产量。为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?提示:二氧化碳的浓度影响光合作用的暗反应阶段,营养液中提供了 植物代谢必需的营养物质,温度影响酶的活性,所以必须控制在合理 范围内才有利于植物生长。课堂小结随堂检测1.希尔从细胞中分离出叶绿体,并发现在没有C02时,给予叶绿体光照, 就能放出02,同时使电子受体还原。希尔反应是乩0+氧化态电子受体 一还原态电子受体+1/202。在希尔反应的基础上,阿尔农又发现在光 下的叶绿体,不供给CO2时,
16、既积累NADPII也积累ATP;进一步实验,撤 去光照,供给C02,发现NADPI1和ATP被消耗,并产生有机物。下列关于 希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是(B )A.光合作用释放的来自水而不是C02B. NADPH和ATP的形成发生在叶绿体的类囊体薄膜上C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程D.光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH解析:由题中的信息(希尔反应式)可知,光合作用过程中产生的氧气 来自参加反应的水;从希尔反应和阿尔农发现的叙述,得不到信 息:NADPH和ATP的形成发生在叶绿体的类囊体薄膜上;希尔反应和有 机物的合成过程可以分别进行,在光下积累N
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- 人教版 必修 课时 光合作用 原理 应用
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