高中《分子与细胞》必修一第五章第四节能量之源光和光合作用探究环境因素对光合作用的影响

1、.探究环境因素对光合作用的影响一、 使用教材人教版高中?分子与细胞?必修一，第五章第四节能量之源 光和光合作用中安排的一个探究实验。二、 实验器材细叶蜈蚣草、光合呼吸实验装置、光照强度传感器、温度传感器、酵母菌培养液，锥形瓶、打孔软管、数据采集器以及数据分析软件等。三、 实验创新要点学生们认为课本上探究环境因素对光合作用的影响的实验过程有一定的缺乏之处，比方他们认为在制备实验材料时，打孔器制取的叶圆片多会卷边或破损，从而破坏了小圆形叶片的生理状态，打孔的过程很难保证所有叶片的生理状态的一致性。 在用注射器抽取小圆形叶片内的气体时，注射器抽除叶圆片内的气体的过程很困难。用植物叶片间隔 光源的远近

2、来代表光照强度，无法定量自变量光照强度的变化，只能定性的描绘光照强度对其有影响，并且到底有着什么样的影响并不能很完好的描绘。有些同学还认为在检测指标的选择上，用小圆形叶片上浮速率代表光合作用的速率也存在着缺乏，小圆形叶片上浮所需的时间较长，其次叶片的上浮和植物的光合作用一定存在着必然的联络吗？ 如何更加直观的显示出氧气的产生呢？针对上述问题，我们给出了如下的解决方法：1. 材料用具的选择1材料的选择：本实验选择了一种容易取材的水生植物细叶蜈蚣草作为实验材料。它的生长对光照和温度均有一定的需求，便于分析实验结果，而且生长迅速便于实验指标的检测。2检测指标的选择：运用溶解氧传感器直接定量检测一定时

3、间内光合作用释放出氧气的含量，以代表植物光合作用强度。2. 自制实验器材1利用自制光合作用恒温盒以及温度传感器代替水浴锅进展温度的控制。2利用可以无极调光的LED 灯以及光照强度传感器定量的控制光照强度。3运用可变颜色的彩色光带在同一个实验装置中改变光质。 3. 其他方面运用酵母菌的呼吸作用制备富含二氧化碳的清水。三、实验原理利用光学溶解氧传感器检测植物光合作用产生氧气的速率。氧气的产生速率代表植物光合作用强度。四、 实验教学目的1理性思维目的 学生在不断地解决问题的过程中，解释光合作用的现象，探究光合作用的规律，并且可以说出影响光合作用的因素。2科学探究目的 设计施行恰当可行的方案，创造性地

4、运用数学方法分析实验结果。 可以基于事实和证据，采用推理、建模等方法在遇到问题时，做出正确决策并解决问题。 3社会责任目的 学生可以形成热爱生命的观念，养成保护环境的习惯，并可以提出保护水环境的一些建议。 五、 实验教学内容 本节课选取光照强度，温度以及光质三个环境因素进展探究实验。学生在老师的指导下回忆光合作用的原理和应用，然后在老师的指导下进展实验。老师通过引导学生对实验结果的分析，表达与交流等过程，完本钱节课的实验教学。六、 实验教学过程一实验准备老师提出相关问题： 进展实验前需要进展实验设计，实验设计的根本原那么是什么呢？学生答复：实验的根本原那么是科学性原那么，单一变量原那么，重复性

5、原那么，等量原那么，以及对照原那么。根据实验设计的根本原那么，我们需要做哪些实验准备呢？老师提出如下引导性的问题：合适本实验的实验材料应该具有哪些特点呢？可以用什么作为实验的检测指标来反响光合作用速率呢？在整个实验的过程中可以选择环境中的哪些因素来探究其对植物光合作用的影响呢？你将用什么样的方法来控制实验的自变量呢？学生经过讨论后，给出答复：选择的植物应该具备生长迅速，易于取材，生命力旺盛等特点。可以用单位时间内反响物的消耗量或者产物的生成量来代表一个反响的反响速率。可以选择用一定时间内二氧化碳的吸收量，有机物的积累量或者氧气的释放量来反响植物进展光合作用的强弱。在这个实验中，可以选择光学溶解

6、氧传感器检测植物释放氧气的情况。在影响光合作用的因素中我们选择光照强度，温度和光质三种因素来进展实验。在对光照强度的控制上，选择不同瓦数的LED灯以及光照强度传感器控制光照强度；在对光质的控制上，用可以遥控改变光质的光带进展控制；在对温度的控制上，选择自制的光合作用恒温盒以及温度传感器进展温度的实时监控。结合课前的探究，学生们制作出了一个光合呼吸实验装置图1，在这个装置中可以探究光合作用和呼吸作用，以及探究改变三种环境因素对细叶蜈蚣草光合作用的影响。图1 光合呼吸实验装置二进展实验学生自发形成三个小组，每组探究一种环境因素对光合作用的影响。1. 第一小组：探究温度对光合作用的影响学生选择如下实

7、验材料：自制的光合作用恒温盒图2、细叶蜈蚣草、热水、保温杯、冷水、温度传感器、溶解氧传感器、LED灯、酵母菌培养液等，并按照以下实验步骤进展实验：（1） 用冷水和热水分别调成，15、20、25、30、35等五个温度梯度。2在光合作用恒温盒内加400ML不同温度的水并参加50g细叶蜈蚣草。3把温度传感器和溶解氧传感器放入方形盒中，连接温度传感器进展检测实验过程中的温度变化，连接溶解氧传感器检测光合作用释放的氧气。4翻开光源，记录实验结果。图2 内层材质为塑料，中层为隔热透明软塑胶假设干层，外层为透明胶带密封2. 第二组：探究光照强度对光合作用的影响学生选择如下实验材料：光合作用恒温盒、细叶蜈蚣草

8、、溶解氧传感器、LED灯、酵母菌培养液等，按如下实验步骤进展实验：1在光合作用恒温盒内加400ML不同温度的水并参加50g细叶蜈蚣草。2把溶解氧传感器放入恒温盒中，连接溶解氧传感器检测光合作用释放的氧气，并且同时连接光合日照传感器到数据采集器。30到200秒作为对照不补充光源，200秒后翻开一个固定光源，,400秒后再增加光照强度至480molm-2s-1 ，600秒后再增加光照强度至620molm-2s-1如图3。观察整个过程中溶解氧的变化曲线有什么异同。4将光照强度调控在1000molm-2s-1，观察细叶蜈蚣草草在强光下的溶解氧的产生情况。5记录实验结果。图3 光照强度对光合作用的影响3

9、. 第三组：探究光质对光合作用的影响学生选择如下实验材料：光合作用恒温盒、细叶蜈蚣草、彩色滤光片、溶解氧传感器、LED灯、酵母菌培养液等，按照以下实验步骤进展实验：1在光合作用恒温盒内加400ML不同温度的水并参加50g细叶蜈蚣草。2把溶解氧传感器放入恒温盒中，连接溶解氧传感器检测光合作用释放的氧气。3翻开光带的开关，用控制器把光照调成绿色，观察一段时间后，把绿色换成红色光源照射。观察整个过程中溶解氧的变化曲线有什么异同。4记录实验结果。 图4 不同光质对光合作用的影响三表达与交流表达与交流分为两个环节，老师提问学生讨论答复以及学生分享各自的实验结果。1. 第一环节根据每组的实验结果，结合实验

10、教学目的，老师提出如下问题：曲线的什么可以代表氧气的产生快慢？ 根据课前测量的各个温度下的植物的呼吸作用强度，你能知道植物实际光合作用速率是多少吗？ 如何利用呼吸作用和光合作用原理进步农作物产量？在农业消费中如何合理地控制光照强度？为什么光照强度过高会出现光抑制现象？光合色素吸收最多的光是蓝紫光，植物利用最有效的光为什么是红光？人为的补充光源，应补充什么颜色的光源最有效？ 结合实验结果，学生经过考虑讨论后给出如下答复：曲线的斜率可以代表光合作用速率。在黑暗条件下测出植物呼吸作用消耗氧气的速率，进而求出植物的实际光合作用速率。在实际的消费中，我们可以在白天适当的进步温度的以增加光合作用强度，夜晚

11、适当降低温度来降低呼吸作用强度，从而进步有机物的积累量。不同植物对光照强度的要求不同，根据不同植物对光照强度的需要适当的控制光照强度。光照过强会抑制细叶蜈蚣草的光合作用，也就是会出现光抑制现象图5。光合色素吸收的蓝光所产生的激发态分子，先失去部分能量进入第一单线态后，才能将能量传出用于光合作用，即光合作用的有效光是红光。植物主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，但是不是不吸收绿光。图5 光照强度为1000molm-2s-1溶解氧的产生情况2. 第二环节：实验结果的交流与分享各小组经过实验得出以下结论：1温度影响细叶蜈蚣草的光合作用强度，在该实验条件下，温度在25最有利于植物的光合作用图6，在黑

12、暗条件下，温度在30最有利于其进展呼吸作用图7。2光照强度影响细叶蜈蚣草的光合作用强度，在该实验条件下，补充一定强度的光照强度可以进步细叶蜈蚣草的光合作用速率，但当光照强度到达一定从强度以后，光合作用速率不在随着光照强度的增加而增加图8。3光质的改变影响细叶蜈蚣草的光合作用速率，在其他条件一样的条件下，植物光合作用最有效的光是红光图9。图6 温度为25，溶解氧的产生速率 图7 温度为30、，溶解氧的消耗速率图8 光照强度对光合作用的影响 图9 光质对光合作用的影响通过学生的表达和交流，有的学生自发组成的兴趣小组，对自然环境中的溶解氧含量或者其他指标进展检测，例如他们利用溶解氧传感器，电导率传感

13、器以及PH传感器和温度传感器，对蚌埠龙子湖的水进展了检测，进一步进步了学生对自然科学的兴趣。七、 实验效果评价1. 创新之处1在选材方面本实验选择了一种生长迅速，容易取材的水生植物。2溶解氧传感器检定量测释放氧气的速率，替代了利用小圆形叶片上浮速率作为检测光合作用强度的指标。单靠“死记还不行,还得“活用,姑且称之为“先死后活吧。让学生把一周看到或听到的新颖事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。这样,即稳固了所学的材料,又锻炼了学生的写作才能,同时还培养了学生的观察才能、思维才能等等,到达“

14、一石多鸟的效果。3自制实验器材，使实验更加具有科学性。语文课本中的文章都是精选的比较优秀的文章,还有不少名家名篇。假如有选择循序渐进地让学生背诵一些优秀篇目、精彩段落,对进步学生的程度会大有裨益。如今,不少语文老师在分析课文时,把文章解体的支离破碎,总在文章的技巧方面下功夫。结果老师费力,学生头疼。分析完之后,学生收效甚微,没过几天便忘的一干二净。造成这种事倍功半的为难场面的关键就是对文章读的不熟。常言道“书读百遍,其义自见,假如有目的、有方案地引导学生反复阅读课文,或细读、默读、跳读,或听读、范读、轮读、分角色朗读,学生便可以在读中自然领悟文章的思想内容和写作技巧,可以在读中自然加强语感,增强语言的感受力。久而久之,这种思想内容、写作技巧和语感就会自然浸透到学生的语言意识之中,就会在写作中自觉不自觉地加以运用、创造和开展。2. 教学成果“师之概念，大体是从先秦时期的“师长、师傅、先生而来。其中“师傅更早那么意指春秋时国君的老师。?说文解字?中有注曰：“师教人以道者之称也。“师之含义，如今泛指从事教育工作或是传授知识技术也或是某方面有特长值得学习者。“老师的原意并非由“老而形容“师。“老在旧语义中也是一种尊称，隐喻年长且学识渊博者。“老“师连用最初见于?史记?，有“荀卿最为老师之说法。渐渐“老师之说也不再有年龄的限制，老少皆可适用。只是司马迁笔