2021-2022高中生物1學(xué)案：第5章 第4節(jié) 第3課時(shí)光合作用原理的應(yīng)用和化能合成作用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE19-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第3課時(shí)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(duì)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(shuō)出化能合成作用的概念.1。通過(guò)對(duì)光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度對(duì)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(guò)探究環(huán)境因素對(duì)光合作用影響的實(shí)驗(yàn),提高制訂并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)探究能力。3．通過(guò)對(duì)光合作用原理的應(yīng)用，提高解決生產(chǎn)和生活問(wèn)題的擔(dān)當(dāng)和能力.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）表示方法:用一定時(shí)間內(nèi)原料消耗或產(chǎn)物生成的數(shù)量來(lái)定量表示。（3)影響因素2．探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響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(duì)光照的需求不同冬季大棚溫度白天適當(dāng)提高,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(huì)增強(qiáng)“正其行、通其風(fēng)”增大CO2濃度，有利于光合作用的進(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(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用。2．實(shí)例硝化細(xì)菌eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(能量來(lái)源:將氨氧化成硝酸釋放的能量,反應(yīng)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(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．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(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)裝置的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。 ()3．溫度對(duì)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(guò)光合作用制造有機(jī)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(xì)菌進(jìn)行化能合成作用。探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響[問(wèn)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(kāi)始前進(jìn)行光合作用.2．實(shí)驗(yàn)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(huì)上升？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O2,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，釋放的氧氣使水綿團(tuán)上浮.eq\o（[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O2，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(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．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)果及結(jié)論（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量燒杯甲10片20mL強(qiáng)多燒杯乙10片20mL中中燒杯丙10片20mL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O2多,浮起的多）.為完成“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”實(shí)驗(yàn)，提供以下材料用具：菠菜葉、打孔器（直徑1cm)、注射器、40W臺(tái)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(gè)因素進(jìn)行探究,以下是實(shí)驗(yàn)結(jié)果：時(shí)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(shí)驗(yàn)的目的是___________________________________，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)是____________________________________。②有哪些措施可以減少實(shí)驗(yàn)誤差？____________________________________________________________。(至少寫(xiě)出2項(xiàng))③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(shuō)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(gè)）[解析]（1)①由表格看出實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究的是不同濃度的CO2對(duì)光合作用的影響。實(shí)驗(yàn)觀察的指標(biāo)是單位時(shí)間內(nèi)上浮的葉圓片的數(shù)量。②減少實(shí)驗(yàn)誤差就要平衡無(wú)關(guān)變量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)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(shuō)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(méi)有上浮來(lái)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(duì)光合作用的影響。[答案](1)①研究CO2濃度（或NaHCO3濃度）對(duì)葉片光合速率的影響相同時(shí)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(shí)驗(yàn)重復(fù)幾次，記錄的數(shù)據(jù)取平均值③該觀點(diǎn)是錯(cuò)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(méi)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(wèn)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(guò)程?提示：光照強(qiáng)度直接影響光合作用的光反應(yīng)過(guò)程。CO2濃度直接影響光合作用的暗反應(yīng)過(guò)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(guò)強(qiáng)→氣孔關(guān)閉→CO2供應(yīng)不足→光合作用下降。3．大棚種植使用有機(jī)肥有利于增產(chǎn)，請(qǐng)從影響光合作用的因素分析原因。提示：有機(jī)肥被微生物分解產(chǎn)生無(wú)機(jī)鹽和CO2，無(wú)機(jī)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(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(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時(shí)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)，CO2釋放量逐漸減少，這是因?yàn)榧?xì)胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時(shí)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CO2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(shí)，植物才能正常生長(zhǎng))。BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，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。(2）應(yīng)用：陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照，及時(shí)對(duì)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CO2濃度的增加光合作用強(qiáng)度不再增加。(2）應(yīng)用:溫室中適當(dāng)增加CO2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(lái)提高CO2濃度。3．溫度（1）B點(diǎn)是最適溫度,此時(shí)光合作用最強(qiáng),高于或低于此溫度光合作用強(qiáng)度都會(huì)下降，因?yàn)闇囟葧?huì)影響酶的活性。(2）應(yīng)用：溫室栽培時(shí)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(duì)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(huì)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(xué)反應(yīng)的介質(zhì),水還會(huì)影響氣孔的開(kāi)閉，從而影響CO2進(jìn)入植物體。（2）應(yīng)用。①合理施肥;②預(yù)防干旱，合理灌溉。1．溫室大棚栽培黃瓜時(shí),CO2不足會(huì)引起黃瓜苗黃化,畸形瓜增多，產(chǎn)量下降.針對(duì)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(shí)打開(kāi)大棚換氣B．晚上在大棚內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)光C．將養(yǎng)豬棚與黃瓜棚相連通D．在大棚內(nèi)適當(dāng)施用有機(jī)肥B[本題主要考查影響代謝的因素及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。白天氣溫較高時(shí)，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，導(dǎo)致棚內(nèi)CO2濃度較低，若打開(kāi)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(jìn)行補(bǔ)光,將會(huì)使植物在夜間也進(jìn)行光合作用，消耗CO2，易導(dǎo)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(jī)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(qiáng)度對(duì)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(diǎn)的O2凈釋放量為零,是因?yàn)榇它c(diǎn)光合作用強(qiáng)度為零B．P點(diǎn)為負(fù)值的原因是細(xì)胞呼吸消耗氧氣，適當(dāng)降低溫度，P點(diǎn)將下移C．在圖乙上繪制裝置B的曲線,Q點(diǎn)應(yīng)右移D．降低CO2濃度時(shí),在圖乙上繪制裝置A的曲線，R點(diǎn)應(yīng)右移C［Q點(diǎn)的O2凈釋放量為零，是因?yàn)榇它c(diǎn)光合速率與呼吸速率相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；適當(dāng)降低溫度，P點(diǎn)應(yīng)上移,B項(xiàng)錯(cuò)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(bǔ)償一定量的有機(jī)物消耗，需要的光照強(qiáng)度增大，Q點(diǎn)右移,C項(xiàng)正確；降低CO2濃度時(shí),凈光合速率降低，R點(diǎn)下移左移，D項(xiàng)錯(cuò)誤.]［課堂小結(jié)］知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句歸納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(huì)影響暗反應(yīng)速率，這是最主要的因素。2．溫度：影響光合作用過(guò)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．CO2濃度:CO2是暗反應(yīng)的原料,CO2的濃度高低直接影響暗反應(yīng)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(shí)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.1．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(guó)青藏高原農(nóng)區(qū)小麥高產(chǎn)的主要原因是當(dāng)?shù)兀?A．晝夜溫差大，太陽(yáng)輻射強(qiáng)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(yáng)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)增強(qiáng)光合作用速率來(lái)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(duì)有機(jī)物的消耗，最終達(dá)到增產(chǎn)的目的，可見(jiàn)該措施是通過(guò)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(wú)機(jī)原料不同C．由無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物的過(guò)程中所需的酶不同D．所需能量的來(lái)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(guān)系.圖甲圖乙請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：（1）圖甲中，溫度為30℃時(shí)，光合作用速率不斷增加時(shí)，可以認(rèn)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(diǎn)時(shí)限制光合作用速率的環(huán)境因素,主要有__________、________等.（3)圖乙中C點(diǎn)時(shí)限制植物光合速率的因素有________、________________等。(4）請(qǐng)?jiān)趫D甲中繪制50℃時(shí)