2020-2021学年高中生物新人教版必修一5.4第3课时光合作用原理的应用教案

第3课时光合作用原理的应用知识点一探究环境因素对光合作用强度的影响1.光合作用强度(1)概念：植物在回单位时间内通过光合作用制造叵］糖类的数量。

(2)表示方法：用一定时间内叵］原料消耗或产物生成的数量来定量表示。

2.探究光照强度对光合作用强度的影响(1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中回下沉,光照下叶片进行光合作用产生岡复負，充满细胞间隙，叶片乂会國上浮。

光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量回越多。

问题思考❶下图为实验装置图，分析图中盛水玻璃柱的作用。

(2)提出问题：光照强度对光合作用强度有何影响？0杯(3)作出假设：國在一定范禺内，随着光照强度增强，光合作用强度增强，超过一定范圉，随着光照强度增强，光合作用强度不再变化。

(4)设计实验①实验中变量分析②材料：打孔器、注射器、5 WLED台灯、烧杯.绿叶(如菠菜叶片)。

③预期结果：台灯与实验装置的距离越远，相同时间内叶片浮起数量回越少。

(5)实验流程斗换步塹逊•用直径为0. 6呦的打孔誥打----- ；liE 圆形小叶片30片将圆形小叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水. 待排岀注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前 端的小孔并缓慢拉动活塞•使az 圆形小叶片内的 气体溢出（重复2 ~3次）将圆形小叶片放人黑暗处盛有清水的烧杯中待用, 叶片因细胞间隙国充满水，所以全都沉到水底取3只小烧杯•分别倒入20 mL 富含⑲（：（b 的清水 分别向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分 别置于固强、中、弱三种光照下。

实验中•可用5 W 的 LEIJ 灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节 光照强度 同一时间段內各装置中匹圆形小叶片浮起的数量（6）实验结果：在一定范圉内，台灯与实验装置的距离越近，浮起的圆形小叶片也因越多。

（7）实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用也叵］增强（单位时间内圆形小叶片中产生的02越多，浮起的圆形小叶片也越多）。

提示：台灯发光同时也会使温度发生改变，在台灯与烧杯之间加盛水玻璃柱 排除温度对实验现象的影响。

问题思考 ❷本实验每组圆形小叶片由30片改为3片可以吗？提示：不可以。

叶片太少，不能排除偶然性。

排 气一、r1 沉水 ——1分组 —典例分析题型一探究光照强度对光合作用的影响[例1] (2019-天津武清高一期中)下图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCOj溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。

然后再用光照射容器，乂会发现叶片重新浮出液面。

光照后叶片重新浮出液面的原因是()A.叶片吸水膨胀，密度减小B.溶液内产生的CO2大量附着在叶面上C.叶片进行光合作用所产生的02附着在叶面上D.NaHCOs if?液因放出CO2而密度增大解题分析叶片浮出水面的原因是叶片进行光合作用，产生的气体使叶片密度减小而浮在水面上，A错误；溶液内不会产生过多的CO2, NaHCO3溶液的作用是保持容器内CO2的浓度稳定，D错误；叶片浮出水面的原因是叶片进行光合作用，产生的02积累附着在叶片上使叶面上浮，B错误，C正确。

答案C知识拓展(1)打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少。

(2)用注射器排出圆形小叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。

(3)该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。

(4)本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。

知识点二影响光合作用的因素及应用|知识梳理1.影响光合作用的内部因素：回色素的含量、回酶的含量和活性、叶龄等。

2.影响光合作用强度的环境因素：叵1光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分等。

(1) 只要影响到囤原料02、水，叵］能量的供应(动力一光能),都可 以是影响光合作用强度的因素。

例如：影响CO2供应量的因素：环境中CO2浓度、 叶片气孔开闭情况。

(2) 影响 ® 吐盤(光合作用场所)的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。

例如：无机营养、叵］病虫害。

(3) 光合作用需要酶参与，因此影响酶活性的因素也是影响因子，例如囤逼 度、pHo3. 影响光合作用的环境因素分析 (1) 光照对光合作用的影响① 光照时间越长，产生的光合产物画越多。

② 由于光合色素吸收回红光和蓝紫光最多,吸收回缠光最少，所以光的 波长不同光合作用强度不同。

③ 光照强度A. 图像B. 曲线分析a. 横纵坐标轴：横轴表示自变量一回光照强度,纵轴表示因变量回鈕作用强度b. 有关点的解读o ：起点，光照强度为零，不进行光合作用，光合作用强度为冋雯光合作川强度C：光合作用强度达到回最去值时所需要的最小光照强度（光饱合点）问题思考❶北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？提示：光合作用强度将减弱。

光照强度过强，温度升高，导致乞孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用企度减弱。

c.线段分析OA：随着光照强度增强，光合作用强度网鯉AB：光照强度增加到一定值后，光合作用强度回不再增加（光照强度不再是限制因素）④应用：适当囤提區光照强度；回延长光合作用时间;增加光合作用面积——回合理密植:温室大棚用叵I无色透明的塑料或玻璃。

（2）82浓度①图像②曲线分析a.横纵轴分别代表自变量、因变量b.有关点的解读A':进行光合作用所需的叵］最低CO2浓度B':达到最大叵1光合作用强度所需最低CO?浓度,CO?饱和点c.线段分析A' B：光合作用强度随CO2浓度增大而因壇左B以后：当CO2浓度增加到一定值后，光合作用强度匡］不再增加(CO?浓度不再是限制因素)③应用：温室栽培植物时，适当提高室内围CO L的浓度,如释放一定量的干冰或多施因有机肥,使植物吸收CO?增多；大田中，要注意通风透气，合理密植。

光合作噌度0 10 20 30 40 50 温度代)(3)温度①温度通过影响酶的囲适惟来影响光合作用强度。

②应用：适时播种；温室栽培时口天适当叵］提區温度，夜间适当圃降低温度。

(4)水及矿质元素牛光合强度A°含水量及矿质元素①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响回吐绿素的合成从而影响光合作用O②水既是光合作用的原料，乂是体内各种化学反应的介质；水还会影响回亘 孔关闭,从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。

③ 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料：合 理灌溉可以提高作物的光能利用率。

4. 真正光合速率、净光合速率和呼吸速率(:①的吸收応n(1)真正光合速率、净光合速率和呼吸速率关系①真正光合速率=净光合速率+呼吸速率②上图中光照强度大于C 时，OA 段表示画植物呼吸速率,OF 段表示回 植物净光合速率,则真正光合速率=匡］OA+OF 。

问题思考 ❷分析多因素对光合作用的影响。

(1) 图中的自变量是什么？提示：图中的自变量有光照强度和温度。

(2) 只有10 °C 这一条曲线时，自变量是什么？ P 点之前和之后的限制因素是什 么？提示：只看10 °C 这一条曲线时，自变量为光照强度，且P 点前光合作用企 度随光照强度增加而增强，所以P 点之前的限制因素为光照强度，P 点之后，光 合作用强度不再随着光照强度增大而增强，所以光照强度不再是限制因素，限制 因素可能是CO?浓度等。

(3) Q 点时，导致三条曲线不同的自变量是什么？»净)t 合速心•止合率 負尢速A()P Q 光照强度光合强度30 r 201： 1()七提示：在Q点，作垂线与三条曲线相交，此时，导致三条曲线不同的自变量是温度。

（2）曲线分析AD段限制因素：岡光照强度DE段限制因素：匝1CO2浓度等5.化能合成作用(1)自养生物和异养主物①自养生物：绿色植物等能将圈耳^^^等无机物合成糖类等有机物的生物称为自养生物。

②异养生物：人、动物、真菌和大多数的细菌，只能利用现成的匝］有机物来维持自身的主命活动，属于异养生物。

(2)化能合成作用①自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些围无机物氧化时所释放的回能量来制造叵］有机物,这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于區］宜养生物。

②实例：硝化细菌硝化细菌能回将土壤中的氨(NH“氧化成亚硝酸(HNO2),进而将亚硝酸氧化成硝酸过程中释放出的化学能,将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。

题型二影响光合作用的因素［例2］如图曲线I表示黃豆光合速率与光照强度的关系(适宜温度、CO?浓度为0.03%)o在Y点时改变某条件，曲线变为II。

下列分析合理的是()III光照强度A.与Y点相比，X点叶绿体中的C3含量较低B.在Y点时，升高温度导致曲线由I变为IIC.制约X点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量D.制约Z点光合作用的因素可能是CO2浓度解题分析X点的光照强度比Y点弱，所以X点的C3含量较Y点高，A错误；本来处于适宜温度下的Y点，升高温度会导致酶的活性降低，则所得到的曲线应在曲线I的下方，B错误；X点光合作用的限制因素主要是光照强度，C错误；在大于光饱和点的光照强度处增加CO2浓度，可能会提高光合作用强度，D 正确。

答案D［例3］在下列曲线图中，有M、N、O、P、Q五个点，对它们含义的叙述中正确的是()光合速率①M点时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度②N点时，植物体只进行呼吸作用；O点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度③Q点时，光照强度不再是限制光合速率的因子，CO?浓度是限制光合速率的主要因素④P点前，限制光合速率的主要因素是光照强度A.①②B.①③C.③④D.②④解题分析M点时，光照强度为0,植物叶肉细胞只进行呼吸作用，①错误;N点净光合速率为0,说明光合作用强度和呼吸作用强度相等，O点在M点与N 点之间，所以植物体的光合作用强度小于呼吸作用强度，②错误；Q点光照强度时，随着光照强度的增加，光合速率不再改变，光照强度不再是影响光合速率的主要因素，而相同光照强度下，随CO2浓度的提高，光合速率也提高，所以此时CO2浓度是限制光合速率的主要因素，③正确；P点前，随光照强度增大光合速率增大，影响光合速率的主要因素是光照强度，④正确。

答案C题后归纳(1)在拐点之前，限制光合作用强度的因素应为横坐标所表示的因子，随其不断加强，光合作用强度不断提高。

（2）在拐点之后，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用强度的因子，要想提高光合作用强度，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。

题型三光合作用与细胞呼吸关系［例4］如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①〜⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。