1、第第 5 讲讲 绿色开花植物的物质和能量转换绿色开花植物的物质和能量转换(二二) 课标要求 考试细则 【课程内容】 1.知道光合作用的原料、条件、产物及简 要过程，认识光合作用过程中物质和能量 的转化及其重要意义。 2.知道植物的呼吸作用。 3.了解植物体内物质和能量的转换原理对 农业生产技术的影响。 【活动建议】 1.进行叶在光照下合成淀粉和检验植物在 光照下产生氧气的实验。 2.探究植物种子萌发及生长旺盛时期的呼 吸作用。 3.调查、讨论当地合理灌溉、合理施肥、 合理密植、种子储存和处理等农业生产中 的问题。 4.参观无土栽培蔬菜基地。 1.描述光合作用的原料、 条件、 产物及简要过程，
2、理解绿色植物光合作用过程中物质和能量的转 化及其重要意义，说出植物呼吸作用中的物质变 化及其反应过程。 2.比较光合作用和呼吸作用的主要不同点。 3.说明农业生产(合理灌溉、合理施肥、种子处理 等)中的物质和能量的转换原理。 一、 植物的光合作用及其应用 1光合作用的概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着 能量的有机物，并释放氧气的过程。 2光合作用反应式：二氧化碳水 光 叶绿体 有机物氧气 (1)场所：主要为叶肉细胞的叶绿体。 (2)实质：制造有机物，储存能量。 (3)影响因素：光照强度(主要)、温度、二氧化碳浓度等。 3光合作用的应用 (1)增加大棚内的二氧化碳浓
3、度、延长光照时间等，都可提高蔬菜瓜果的产量。 (2)合理密植：单位面积上，栽种作物密度适当、间距合理，以提高光能利用率，增加产 量。 4光合作用的意义 (1)光合作用把简单的无机物转化成复杂的有机物，并释放能量，实现了物质的转化。 (2)把光能变成储存在有机物中的化学能，实现了能量的转化。 (3)光合作用制造的有机物不仅满足了自身生长、发育、繁殖需要，还为其他生物提供了 基本的食物来源。 5光合作用相关实验 (1)植物在光下制造淀粉 实验过程 A把盆栽的银边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜； B用 2 张大小相等的黑纸片在叶片绿色部分的相同位置从上下两面盖严，并用大头针固 定； C将盆栽移到阳光下照
4、射 4 小时； D去掉黑纸片，摘下叶片； E把叶片放到盛有酒精的小烧杯中，水浴加热； F叶片褪成黄白色时，取出叶片并用清水冲洗，滴加碘液； G几分钟后用清水冲掉叶片上的碘液，观察叶片的颜色变化。 实验变量分析 A叶片部分用黑纸片盖严，其余部分未盖黑纸片，变量是光照； B实验中使用银边天竺葵，变量是叶绿体。 实验现象与结论 白边部分 绿色部分 绿色遮光部分 绿色未遮光部分 现象 不变蓝 不变蓝 变蓝 分析 白边部分没有叶绿 体， 不能进行光合作 用，不制造淀粉，故 滴加碘液后不变蓝 无光照， 光合作用不 能正常进行， 不制造 淀粉， 故滴加碘液后 不变蓝 有光照， 能够进行光 合作用，制造淀粉，
5、 故滴加碘液后变蓝 结论 光照是光合作用制造有机物的必要条件；叶绿体是光合作用的主 要场所；植物光合作用产生的有机物是淀粉 实验设计原理 A将白边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜的目的是将叶片中原有的淀粉运走或耗尽，以免 叶片内残余的有机物干扰实验的结果。 B叶片部分遮光处理是让部分叶片不见光，与其余部分形成对照，以此来验证光是绿色 植物制造有机物必不可少的条件。 C实验中需要用酒精溶解叶片中的叶绿素，使实验结果便于观察。 D 实验中酒精隔水加热的原因是酒精沸点较低， 直接加热不仅会导致蒸发过快造成浪费， 也易引燃酒精引起火灾。 E实验过程中叶片先由绿色变成黄白色，再变成蓝色，原因是：酒精溶解叶绿素
6、，使其 变成黄白色，加碘液后淀粉遇碘变成蓝色。 (2)探究植物光合作用是否需要二氧化碳 实验过程 A将盆栽天竺葵放在黑暗处一昼夜。 B选定两片生长状况相同的叶片，用透明塑料袋密封，透明 塑料袋内分别装少量清水和氢氧化钠溶液，光照 4 小时。 C打开塑料袋取下叶片，酒精脱色后滴加碘液，检验叶片内 有无淀粉产生。 实验变量分析：袋内装有清水和袋内装有氢氧化钠溶液构成一组对照实验，变量是二 氧化碳的有无。 实验现象与结论 装氢氧化钠溶液 装清水 现象 叶片不变蓝 叶片变蓝 分析 装置中无二氧化碳，不能进行光合 作用，不能制造淀粉 装置中有二氧化碳，能进行光合作 用，并制造淀粉 结论 二氧化碳是光合作
7、用必需的原料 注意事项 A实验过程中，透明塑料袋内壁出现的水珠主要来自植物的蒸腾作用。 B氢氧化钠溶液具有腐蚀性，使用时应注意安全。 二、 植物的呼吸作用及其应用 1呼吸作用的概念：植物利用氧气将有机物氧化分解，生成二氧化碳和水，同时释放出 能量的过程。 2呼吸作用反应式：有机物氧气 酶 二氧化碳水能量 (1)场所：植物体的活细胞。 (2)实质：分解有机物，释放能量。 (3)影响因素：温度(主要)、二氧化碳浓度、氧气浓度、水分等。 3呼吸作用的应用 (1)保证呼吸作用正常进行：中耕松土、及时排涝。 (2)降低呼吸作用强度：储藏粮食时，保持低温和干燥；储藏水果、蔬菜时，降低温度和 氧的浓度； 在
8、温室栽培瓜果蔬菜时， 适当降低夜间温度， 可减少植物呼吸作用对有机物的消耗。 4呼吸作用的意义：为植物体各种生命活动提供能量。 5呼吸作用相关实验：植物的呼吸作用 (1)实验演示 实验 一 二 三 实验装置 实验现象 A 试管内石灰水变浑浊 乙试管中澄清石灰水变 浑浊 甲瓶中蜡烛熄灭，乙瓶 中正常燃烧 实验结论 种子呼吸作用释放二氧 化碳 种子呼吸作用释放二氧 化碳 种子呼吸作用消耗氧气 (2)命题角度突破 实验一中“已浸水”是指种子上有适量的水分，“已煮熟”是指种子已经死亡。实验 一中设置 B 装置的目的是形成对照，用来消除无关变量对实验的影响，增加实验结果的可信 度。 实验中对种子消毒是为
9、了避免种子上微生物的呼吸作用影响实验结果。 为了避免光合作用对实验的干扰，实验应在黑暗环境中进行。 三、 光合作用和呼吸作用的相互关系及应用 1光合作用和呼吸作用的比较 光合作用 呼吸作用 场所 叶绿体 活细胞 条件 光照 有光无光均可 续表续表 光合作用 呼吸作用 原料 二氧化碳、水 有机物、氧气 产物 有机物、氧气 二氧化碳、水 物质变化 无机物有机物 有机物无机物 能量变化 储存能量(光能化学能) 释放能量(化学能其他形式的 能) 联系 植物的光合作用为呼吸作用提供了物质(有机物和氧气)，呼吸作用为 光合作用提供了部分原料(二氧化碳) 2.呼吸作用和光合作用在农业上的应用 作物种植： 增
10、加光照强度， 延长光照时长、 夜间降低温度以增大昼夜温差， 同时合理密植， 以提高光合作用，降低呼吸作用，达到增产的目的。 1(2020 杭州)小金为研究绿色植物的光合作用做了如下实验： (1)该实验的目的是_研究金鱼藻的光合作用是否需要二氧化碳_。 (2)将锥形瓶中的水煮沸并立即加塞，其目的是_去除水中原有的二氧化碳并防止空气中 的二氧化碳溶于水_。 (3)试管中的金鱼藻在加入前要经过 24 小时暗处理， 若暗处理后立即脱色并滴加碘液， 能否观察到金鱼藻叶片变蓝色？_不能_(选填“能”或“不能”)。 (4)试管中金鱼藻在光照过程中产生大量的气泡，这些气泡中的气体主要是_氧气_。 【试题解析】
11、 (1)根据实验过程可以看出该实验的目的是研究金鱼藻的光合作用是否需要 二氧化碳。 (2)为去除水中原有的二氧化碳并防止空气中的二氧化碳溶于水中，应将锥形瓶中的水煮 沸并立即加塞。 (3)试管中的金鱼藻在加入前要经过 24 小时暗处理，若暗处理后立即脱色并滴加碘液 不能观察到金鱼藻叶片变蓝色，原因是叶片没有进行光合作用产生淀粉。 (4)试管中金鱼藻在光照过程中产生大量的气泡，这些气泡中的气体主要是光合作用产 生的氧气。 【命题意图】 本题主要考查植物的光合作用及淀粉遇碘变蓝等知识，解题的关键是正确 获取信息进行合理的分析判断。 2(2019 杭州)在研究植物光合作用的实验中，某研究小组在密封的
12、容器 A 中充入足量的 含有同位素 14C 的14CO2。随着时间的推移，他们发现该植物的不同器官相继出现了同位素 14C(如图甲，黑色部分表示检测到同位素14C 的部位)。据此回答： (1)14CO2主要是通过图乙中_气孔_结构，进入叶片中。 (2)写出 14CO2在叶肉细胞中被合成有机物的文字表达式： _二氧化碳水 光能 叶绿体有机物(储 存能量)氧气_。 (3)叶片中的 14C主要是通过茎中的哪一部分结构送到该植物的根部。 _韧皮部_(选填“外 树皮”“木质部”“韧皮部”或“髓”) (4)一段时间后， 研究小组在容器 A 外的空气中发现了 14CO2， 请运用所学的知识解释这一 现象。
13、_该植物中含有的 14C 同位素的有机物通过呼吸作用被氧化分解为含有14C 的二氧化碳， 并通过气孔散失到周围的空气中_ 【试题解析】 (1)光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储 存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。气孔是气体交换的门户，所以 14CO2 是通过气孔进 入叶片内的。 (2)光合作用公式：二氧化碳水 光能 叶绿体有机物(储存能量)氧气 (3)叶片制造的有机物(14C)通过韧皮部中的筛管输送。 (4)呼吸作用是指细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量 的过程。呼吸作用的公式：有机物氧二氧化碳水能量。该植物中含有的 14C 同位素的
14、 有机物通过呼吸作用被氧化分解为含有 14C 的二氧化碳，并通过气孔散失到周围的空气中。 【命题意图】 本题考查叶片和茎的基本结构及其主要功能； 探究光合作用的条件、 场所、 原料和产物等。 3(2018 杭州)把等量的天竺葵和紫罗兰的新鲜叶放在无色透明的封闭容器中，并将它们 置于不同颜色的光照条件下(其他条件均适宜并相同)。经过 8 小时后，测量容器中氧气的增加 量，得到下表所示的实验数据。 容器 植物 光的颜色 氧气的增加量(mL) 1 天竺葵 红 120 2 天竺葵 绿 15 3 紫罗兰 红 80 4 紫罗兰 绿 10 据表回答： (1)该实验通过测定_氧气的增加量_，来判断光合作用的反
15、应速率。 (2)上述实验结果可以得出的结论是_红光下植物光合作用强度比绿光强；光的颜色对光 合作用强度有影响_。(写 2 条) (3)除上表所示因素外，列举 2 条影响紫罗兰和天竺葵光合作用反应速率的因素：_二氧 化碳和水，光照强度和时间以及叶绿体_。 【试题解析】 (1)绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成贮存着能量的 有机物(主要是淀粉)，使光能转变成化学能，并且释放出氧气的过程叫做光合作用。从概念中 可以看出， 光合作用的原料是二氧化碳和水， 条件是光， 场所是叶绿体， 产物是有机物和氧气。 氧气越多，光合作用越强。根据题干中的图表可知：该实验通过测定氧气的增加量，来判断光
16、 合作用的反应速率。 (2)根据对照实验现象，可推断红光下植物光合作用强度比绿光强，通过测定氧气的增加 量，来判断光合作用的反应速率。 (3)绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物(主要是 淀粉)，使光能转变成化学能，并且释放出氧气的过程叫做光合作用。从概念中可以看出，光 合作用的原料是二氧化碳和水，条件是光，场所是叶绿体，产物是有机物和氧气。除上表所示 因素外，影响紫罗兰和天竺葵光合作用反应速率的因素是二氧化碳和水，光照强度和时间以及 叶绿体。 【命题意图】 本题探究环境因素对植物光合作用的影响，考查学生分析实验现象和数据 得出结论的能力。 4(2015 杭州)
17、小李同学利用如图所示植物为实验材料，设 计如下实验步骤：将植物 A、B 两片叶片分别用含石灰水和清 水的薄透明塑料袋扎住，然后放到黑暗处 48 小时； 将 A、B 两片叶片置于酒精溶液中水浴加热，至叶片褪成黄白色 时，取出叶片并用清水洗净后，滴上碘液，观察颜色变化。 请完善小李同学的实验步骤并回答问题： (1)写出实验步骤：_放在阳光下 4 小时_。 (2)将 A、 B 两片叶片置于酒精溶液中加热， 这样处理的目的是_用酒精溶解叶片中的叶绿 素_。 (3)你预期的实验结果是_叶片 A 没有变蓝色，叶片 B 变为蓝色_。 (4)除了实验中起对照作用的变量外，请再列举两个可能会影响实验结果的其他变
18、量：_ 水分、光照(合理即可)_。 【试题解析】 (1)绿色植物在光下制造有机物的实验步骤：暗处理部分光照光照摘 下叶片酒精脱色漂洗加碘观察颜色，所以第二步应该是放在阳光下 4 小时。 (2)把叶片放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，目的是用酒精溶解叶片中的叶绿素，消 除颜色的干扰。 (3)二氧化碳是光合作用的原料，没有二氧化碳不能进行光合作用产生淀粉，所以叶片 B 变为蓝色，说明进行了光合作用产生了淀粉；叶片 A 没有变蓝色，说明没有进行光合作用。 (4)影响光合作用的因素很多，还有：水分、光照、叶绿体等。 【命题意图】 本题考查学生对探究光合作用的条件、场所、原料和产物实验的理解和掌 握。