光合作用和呼吸作用的相关实验题例析

光合作用和呼吸作用的相关实验探究题例析杭州市第二中学分校陈满娜一、与细胞呼吸的方式、场所、产物等有关的实验探究题例1、图甲是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过（不影响种子生命力）。实验开始时U形管左侧与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度变化，实验结果见图乙。回答下列问题：（1）为什么种子要在稀释的消毒剂中清洗。（2）此实验的实验目的是。（3）分析0～3.5小时内气体体积变化原因。分析3.5～4小时内标尺读数没增加最可能的原因。（4）本实验的实验数据能否反映真实情况？如不能，请提出相应的改进方案。解析：本题是在已给学生实验过程和结果的前提下，反过来要求学生对实验目的、过程、结果进行分析。首先要明确种子在不同条件下细胞呼吸作用的方式不同，即有氧条件下有氧呼吸，氧气耗尽则进行无氧呼吸。根据有氧与无氧呼吸过程产物和反应物的不同，该题中主要通过气体总体积变化来确定氧气的消耗量，从而确定细胞呼吸方式。对于该题中实验对象是种子呼吸引起的体积变化(该题中有氧呼吸会引起气体体积变化，无氧呼吸则不会)，所以种子是否呼吸应是唯一的自变量，气体体积变化则是因变量，其他则全是控制变量，因此要避免出现除种子之外的其他生物（微生物）的呼吸作用以及由于外界温度、压强的改变导致的气体体积的改变。答案：（1）杀死种子表面的微生物，防止微生物的呼吸作用干扰实验结果（2）测定种子萌发时吸收氧气的速率（3）种子进行有氧呼吸时吸收O2，放出的CO2被KOH溶液吸收，锥形瓶中气体体积缩小种子进行无氧呼吸，不消耗O2（4）用等量消毒剂杀菌过的死种子代替实验组中的活种子，其他装置同于实验组。二、与影响光合作用效率相关条件的实验探究题例2、为检测光质（不同波长的光）对水生黑藻光合作用强度的影响，现提供如下材料：红、绿、白三种颜色的40瓦灯泡数个，试管数只，黑藻数枝，pH试纸，石蜡油、NaHCO3溶液。请你完成下面的实验设计并回答有关问题。实验开始步骤为：将黑藻进行24h饥饿处理后，在温度为25℃的环境中，按右图所示组装好实验装置。（1）写出后面实验设计的主要步骤。（2）请预测并简要分析上述实验结果。（3）若只有一枝黑藻作为实验材料，简要写出实验设计步骤。（4）若不增加实验用具，指出另一种检测实验结果的简便方法。解析：首先应从光合作用的有关问题入手。影响光合作用的因素有：（1）光：光照强弱直接影响光反应，而光质不同对光合作用效率也有一定的影响。如红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率，而黄绿光则不利于提高光合作用效率；（2）温度：温度高低会影响酶的活性；（3）CO2浓度：CO2是光合作用的原料，直接影响暗反应；（4）水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别地，水分还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体；（5）矿质元素：矿质元素是光合作用产物进一步合成许多有机物所必需的物质如叶绿素、酶等。笑题（弟1）寒在给久出实统验装浑置的胃基础虫上，铜找到葛实验布的自绳变量绪是光勒质，按不同贝颜色检的灯逮泡发收出光槐的波挨长不镜同，智不同笛光照浑射植何物时软，其拢光合插作用惩效率缎不同之，吸艰收的闲CO柏2丹的量雄不同四，溶愧液的梢酸碱小度也因不同倒，放谋出的攻O惑2煌的量斤不同冤。根跟据题姜目中撒提供萍的实敞验材仇料有龙pH析试纸脏，因册此因卷变量杜光合哈作用证效率苹可以浊由溶快液酸诵碱度悔的变痒化来矛体现境。如坑果不辆考虑腥pH浸试纸候则可风用气吓体产妻生的桨快慢宵体现晋因变蜓量。末接下则来的命实验阻步骤雕第一谱步是论分组全、编常号；驱第二举步是校控制容自变超量-冤--滤--绞光质详不同绑，其舱他无临关变蜜量均桑相同坡；第嚷三步搜相同缴条件役下处盾理相茎同时浅间，谱观察集因变虫量不书同-三--驶--填pH懂试纸扮检测典溶液样pH摆变化煌。如历果实像验材姑料黑唉藻只表有一烦枝如堵题（仁3）恩，则放按实趣验装芒置进肉行实策验并休要做撞三次延，每昼次除窑灯泡柔颜色寿不同捕以外冒，每仙次还例都要鞠换试诵管中县的溶要液，华以保云证能宗提供甘的C善O此2乔量是偶相等当的。温答案答：猜（1永）将大黑藻终分成绕等质厨量的季3组恢，取渡适量平Na色HC伸O孝3尺溶液双3等菊份放腔入3确只编沸号试聪管中雄；再庆将3召种灯校泡分拼别置饲于距饿离相棒等的锁位置真照射急相同窝的时暂间，嫁用p走H试援纸检逃测溶氏液p午H的否变化垂。（乔2）闹黑藻搁在不逃同种然光照育下光届合强衡度不站同，惊CO弃2肃的吸徐收量衔不同凳，试锤管内狮pH咱不同虑。在木白光族下光械合作丽用最隙强，排pH叫上升倘最大咽；其仁次是茅红光捡；最节次是湖绿光捐。（贸3）扣用3爆种灯句泡依貌次照臂射试悦管内疮黑藻信，每储次照鸣射时阁间要跨有间迷隔，梅并要筐更新富试管舰内液礼体，术且灯赛泡与谁试管施的距提离相恩等，谎照射狐时间田相同贷，用尖pH赶试纸剖检测撕溶液俘pH员的变疲化。械（4齿）直写接观眼察气句体释验放的帖速度婚。志三、悦与光弊合作往用和口呼吸裂作用孙速率渡相关企的实提验探莫究题沸例3烟、趴测定微某绿谦色植踩物叶振片光严合作壤用的阿强度鱼，须揉先测润出该丧叶片贩呼吸旨作用熊的强棚度。盏测呼居吸作取用的蔽强度陆，须耳将叶捏片置刻于无安光环进境中纷，然靠后测橡出某旬一时租间内学环境我中氧错气的扰减少谷量或感二氧摊化碳流的释乡放量尊。现发测出赠某叶挪片在下环境恶温度义为渣2疏5波℃谷的无液光条持件下袜，环剃境中职氧气乒减少患的速筛度是声1.串5蛮㎎衫/h购。妖（1盾）若浩将该烟叶片掉置于姻温度极为疼2号5躺℃烤并有植较强慌光照婚的环蔑境中弯，环气境中抱氧气甲增加怀的速村率是黄2.榴5程㎎缎/h跳，计啊算叶狐片光链合作帝用吸毁收的柿二氧用化碳存的速专率。毅（2影）若朋将该谷叶片谎置于傅2骡5念℃治并有休微弱奸光照访的环氏境中休，测舟得2垮h内蜻环境程中氧纺气减社少了皂2.竿5页㎎毒，计艳算该琴叶片祥光合板作用恢合成目葡萄适糖的室速率煌（假乌设光撤合作结用的浙有机认物都拦是葡眨萄糖沈）。弟解析孙：笼绿色老植物箱在有岩光、车无光赠时都拥要进够行呼客吸作街用，攀呼吸葛作用赔与温德度有付关，锣与光法无关抹。绿泛色植躁物在淹光下逮同时贞进行饭光合洒作用般和呼痰吸作厕用，般比较透光合馅作用亡和呼杆吸作菠用强烫度大柿小可乌分为绿三种畅情况浙：第喉一种块，当最光合换作用洋强度柴大于砌呼吸昌作用罚强度鼻时，碌表现距为植脆物从哀外界遥吸收例CO真2亡，放场出O胀2拿，即地环境醉中C述O夜2剃减少凭，O谷2拍增加都，植智物光条合作扎用利榴用的饶CO饿2机量是斜植物没从外涌界吸广收的疤CO点2耻量与霉呼吸共作用客释放圆的C稿O膨2少量的蓄和，牛光合命作用盏产生现的O勤2赚量是层植物鲁释放告到外趴界的路O瞒2剑量与舒呼吸温作用危消耗托的O瑞2齿量的笋和。暖第二伙种堤当光那合作挠用强程度等住于呼梢吸作味用强脂度时渠，阴环境炼中C责O印2蓝和O丘2高的量峡没有虽变化或，植华物光艇合作棒用吸移收的璃CO周2赤量等艇于呼漠吸作求用产悬生的冰CO绞2壮量。百第三步种，浸当光樱合作矿用强炉度小疲于呼蹈吸作东用强估度时破，表楼现为粮植物气从外润界吸可收O畅2贺，放逆出C齐O欠2诉，即亿环境瑞中O备2丢减少祥，C茅O雨2眯增加工，植暂物呼饱吸作技用消而耗的蚀O件2蹦量是化植物乞从外庭界吸扰收的幼O雅2班量与忌光合客作用辞产生乔O旱2演量的跃和。缎叶片寄在无动光环岔境中脆只进丘行呼舞吸作链用，巩因此新环境汉中O虏2消减少铜的速么率即归为叶旗片呼痰吸作筝用吸向收O寿2及的速捐率1怠.5歇㎎/喜h。谈在有移较强马光照吩条件读下，或叶绿去体光且合作些用产棋生授O刘2荣的速朝率是棉环境猪中增特加O员2脸的速维率与赖呼吸展作用糠消耗蜓O寇2踏的速秩率屑之和栗（因好为植洽物在赔2挪5号℃零有较唯强光洽照条痒件下光，呼焰吸作孕用利度用贪O工2嗓的速掘率相骗等）驾。由慌此可喷得出坏在较必强光呢照环拥境中摄，叶恢片光孟合作姻用产避生O短2杂的速羊率为柴2.鹿5棍㎎/统h+碑1.陈5违㎎/臭h=姜4㎎舒/h明，根付据光叫合作敏用反扶应式宝6昆C盗O堪2棕——摇6州O歉2坦的关垂系可武得叶肢片光归合作范用吸以收C怒O皇2裳速率好为更4㎎顾/h诚×求44屈/3笑2=走5.菠5㎎糕/h吸。若妹该叶猜片置症于温还度为值25蛋℃透并有恼较弱驳光照瓜的环贪境中焰，环苦境中戏O践2完减少愿，即弦叶片责光合逃作用劈强度棉小于焦呼吸盘作用踢强度就，则旨叶片燕呼吸饭作用东消耗蜂O连2也的速余率（姿1.后5峰㎎/妨h）追是植烤物从蚕外界送吸收沙O盖2蝇的速军率（录2.唇5/纪2聋㎎/菜h）乎与光遮合作魔用释学放撤O韵2吴的速扁率之寺和，法即植妄物光击合作致用释