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第第1 1课时探索光合作用课时探索光合作用知识点1知识点2知识点1光合作用的探索历程1.海尔蒙特的柳苗实验17世纪上半叶,比利时科学家海尔蒙特将一棵柳苗栽种到盛有土壤的木桶中,只用纯净的雨水浇灌柳苗,用桶盖盖住,不让灰尘进入。5年过去,实验结果为:海尔蒙特的实验示意图海尔蒙特得出的结论:柳苗生长所需的物质,并不是由土壤直接转化的,水才是使植物增重的物质。知识点1知识点22.普利斯特利的实验1771年英国科学家普利斯特利做了如下实验:普利斯特利的实验示意图普利斯特利得出的结论:蜡烛燃烧会污染空气,使小鼠窒息而死;绿色植物能够净化因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。知识点1知识点23.1779年荷兰科学家英格豪斯通过实验证明绿色植物只有在光下才能净化空气。他还发现,光照下的绿色植物能够释放气体。后来,科学家们明确了这种气体是氧气。4.1782年,瑞士牧师瑟讷比埃通过实验证明植物在光下放出氧气的同时,还要吸收空气中的二氧化碳。1804年,瑞士学者索绪尔发现绿色植物在光下同时还要消耗水。知识点1知识点25.1864年德国科学家萨克斯做过如下实验:萨克斯的实验示意图萨克斯的实验使人们认识到,绿色植物在光照下不仅能够释放氧气,而且能够合成淀粉等物质,供给植物生长发育等生命活动利用。6.1897年,科学家们把绿色植物的上述生理活动称为光合作用。知识点1知识点2【例1】 (2015山东泰安中考)光合作用的发现是众多科学家不断实验探索的成果,下面是其中三位科学家研究光合作用的实验示意图,请分析回答下列问题。知识点1知识点2(1)普利斯特利的实验是在光照条件下进行的,如果在黑暗条件下进行,其实验结果应该是。(2)在萨克斯的实验中,照光后的叶片应该放在盛有的小烧杯中隔水加热。待叶片变为黄白色后,再用碘蒸气熏蒸并观察叶片颜色的变化。通过该实验可以得出的结论是:,。(3)恩格尔曼的实验是:把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里,然后用极细的光束照射水绵,并用光学显微镜观察。结果发现,好氧细菌向水绵中被光束照射到的(中填图中结构代码,横线上填相应结构的名称,以下均同)部位集中;若该实验在光照下进行,好氧细菌则分布在上述结构所有见光的部位。实验中被极细光束照射的部位和未被照射的部位形成了实验。通过该实验证明了上述结构能够在光下释放出。知识点1知识点2解析 (1)小白鼠和植物的呼吸作用都是消耗氧气,在黑暗中植物不能进行光合作用,但呼吸作用仍在进行,这样装置B中氧气消耗的速度比A快,装置B中的小白鼠先死亡。(2)酒精能溶解叶片中的色素,照光后的叶片应该放在盛有酒精的小烧杯中隔水加热。待叶片变为黄白色后,再用碘蒸气熏蒸,叶片的见光部分变蓝,遮光部分不变蓝。通过该实验可以得出的结论是:光是植物进行光合作用的条件,淀粉是光合作用的产物。(3)恩格尔曼的实验是:把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里,然后用极细的光束照射水绵,并用光学显微镜观察。结果发现,好氧细菌向水绵中被光束照射到的2叶绿体部位集中;若该实验在光照下进行,好氧细菌则分布在上述结构所有见光的部位。实验中被极细光束照射的部位和未被照射的部位形成了对照实验。通过该实验证明了上述结构能够在光下释放出氧气。知识点1知识点2答案 (1)B装置中的小白鼠比A装置中的小白鼠先死亡(2)酒精光是植物进行光合作用的条件(或光是绿色植物制造有机物的条件)淀粉是光合作用的产物(或植物在光下能够产生淀粉)(3)2叶绿体对照氧气知识点1知识点2知识点2探索光合作用1.验证绿叶在光下合成淀粉(1)方法步骤知识点1知识点2暗处理:实验前23d,把盆栽天竺葵或其他绿色植物放于暗处。部分遮光:在经过暗处理的实验材料上选12片生长健壮的叶片,用不透光纸从上、下两面遮盖住叶片的一部分。光照:将上述实验材料置于阳光下,使部分遮光的叶片接受光照23h。脱色处理:摘取一片部分遮光的叶片,除去不透光纸,放入盛有酒精的小烧杯里。将小烧杯置于盛有开水的大烧杯中,用酒精灯水浴加热。漂洗:待叶片由绿色变成黄白色后,取出叶片用清水漂洗。滴碘液:将漂洗干净的叶片平铺在培养皿中,滴加几滴碘液。片刻后洗去碘液,观察叶色的变化。知识点1知识点2(2)实验现象:叶片遮光部分不变蓝,未遮光部分变蓝。(3)实验结论:淀粉是光合作用的产物,光是光合作用的必需条件。特别提醒 1.暗处理是为了耗尽叶片中存在的淀粉,避免叶片中已有的淀粉对实验结果的干扰。2.对叶片进行不遮光处理,是检验植物合成淀粉需要光的对照组;对叶片进行遮光处理是设置的实验组。3.叶肉细胞中的叶绿素能溶解于酒精溶液,使叶片脱色而使酒精溶液变绿。4.用碘液染色后,不遮光部分变蓝,遮光部分不变蓝。说明光是植物光合作用合成淀粉的必需条件。知识点1知识点2【例2】 (2017湖南长沙期末)1864年德国科学家萨克斯将天竺葵的绿色叶片放在暗处12小时,再将此叶片一半曝光,一半用锡箔遮光。经过一段时间光照后,用碘蒸气处理叶片,结果发现叶片的曝光部分显蓝色,遮光部分显棕色,该实验可以证明()光合作用需要水光合作用需要光光合作用需要叶绿素光合作用能产生淀粉A. B.C. D.解析 萨克斯将叶片的一半曝光,一半用锡箔遮光,这样形成一组对照实验,变量是光;见光部分遇碘变蓝,遮光部分呈棕色,说明光合作用需要光,产物是淀粉。答案 B知识点1知识点22.检验光合作用释放氧气(1)方法步骤证明绿色植物在光下释放氧气的实验(2)实验现象将带有火星的卫生香或木条伸入试管后,立刻猛烈地燃烧起来;说明金鱼藻在光下释放了氧气。(3)实验结论:氧气是光合作用的产物。知识拓展 碳酸氢钠易分解,产生二氧化碳;可用排水集气法收集氧气;氧气有助燃的特性。知识点1知识点2【例3】 (2016广东潮州中考)小龙同学在验证光是光合作用的必需条件时,设计了一组实验(如下图):将甲、乙两装置同时放在室外34小时后,取出试管,用带火星的木条伸进试管内。结果伸入试管的木条复燃了,伸入试管的木条不复燃。下列选项不正确的是()A.伸入试管的木条复燃了,说明金鱼藻在光下能进行光合作用,产生氧气B.伸入试管的木条不复燃,说明金鱼藻在暗处不能进行光合作用C.设计乙装置的目的是为了设置对照实验,其变量是温度D.该组实验得出的结论是:光是光合作用的必需条件知识点1知识点2解析 伸入试管的木条复燃了,说明金鱼藻在光下能进行光合作用,产生氧气;伸入试管的木条不复燃,说明金鱼藻在暗处不能进行光合作用;设计乙装置的目的是为了设置对照实验,其变量是光照,而不是温度;该组实验得出的结论是:光是光合作用的必需条件,氧气是光合作用的产物之一。答案 C知识点1知识点23.验证植物进行光合作用需要叶绿素(1)用盆栽的银边翠、银边天竺葵、彩叶草中选一种或几种斑叶植物作为实验材料,这样叶片的绿色部分和非绿色部分就形成一组对照实验,其变量是叶绿素;将选取的实验材料放在阳光下照射2h左右。从植物体上摘取23个叶片,放在盛有酒精的小烧杯里水浴加热。(2)待叶片呈黄白色时,取出叶片,用清水漂洗后,向叶片上滴加碘液,以检验叶片的哪一部分有淀粉生成。知识点1知识点2(3)用清水把叶片上的碘液冲掉,观察叶片的绿色部分和白色部分。结论:植物进行光合作用需要叶绿素,绿叶细胞的叶绿体可能是光合作用的场所。知识点1知识点2【例4】 二十世纪,科学家希尔曾做过下图这个实验,有关实验的分析不正确的是()A.装置b中气泡内的气体是氧气B.实验表明光照是光合作用的必要条件C.实验表明光合作用的场所是叶绿体D.装置c中无气泡产生是因为缺乏二氧化碳解析 光合作用必须在有光的条件下进行,装置c中无气泡产生是因为缺乏必要的光照。该实验表明光照是光合作用的必要条件,光合作用的场所是叶绿体。答案 D知识点1知识点24.检验光合作用需要二氧化碳(1)方法步骤(2)实验现象第一套装置里的叶片不变蓝,第二套装置里的叶片变蓝。(3)实验结论光合作用需要二氧化碳。知识点1知识点2【例5】 (2017广东东莞期末)如图所示,一盆生长旺盛的植物密封在一个透光的钟罩内,钟罩内的烧杯内装有碳酸氢钠溶液,它能为光合作用提供充足的二氧化碳,还可以保持钟罩内二氧化碳浓度不变,将该装置放在温度为25的地方,那么红墨水滴的移动方向是()A.向右移B.向左移C.不移动D.先向右移,后向左移解析 在温度为25有光的条件下,植物进行光合作用吸收二氧化碳,释放氧气;而“钟罩内的烧杯内装有碳酸氢钠溶液,它能为光合作用提供充足的二氧化碳,还可以保持钟罩内二氧化碳浓度不变”,而氧气的释放,导致钟罩内气体总量增加,压力增大,细玻璃管中的红墨水向右移动。答案 A考点2考点1考点3考点1绿叶在光下制造淀粉的实验探究题【例1】 (2017湖南衡阳期末)如图是“验证绿叶在光下合成淀粉”的实验,请据图回答下列问题。(1)正确的实验步骤是:。(2)实验前对实验材料进行黑暗处理,目的是为了将叶片内的_耗尽。(3)实验选用的叶片,一部分被遮光,另一部分不遮光,目的是设置。(4)分析实验结果,结论是:是光合作用的必需条件。考点2考点1考点3解析 (1)“验证绿叶在光下合成淀粉”的方法步骤:暗处理部分遮光后光照摘下叶片去掉黑纸片酒精脱色漂洗后滴加碘液检验冲掉碘液观察叶色,即。(2)把盆栽的天竺葵放到黑暗处一昼夜,使叶片中的淀粉转运和消耗掉,以排除原有的淀粉对实验的干扰,保证实验结果所检测到的淀粉是实验过程中形成的。(3)用黑纸片把叶片的一部分遮盖起来,是为了形成对照实验,实验变量是光照。(4)叶片的见光(未遮盖)部分遇到碘液变成了蓝色,说明叶片的见光部分产生了淀粉;叶片的遮光部分遇碘没有变蓝,说明遮光的部分没有产生淀粉;说明光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件。答案 (1)(2)淀粉(3)对照(4)光考点2考点1考点3考点2有关叶绿素形成条件的实验探究题【例2】 (2015辽宁锦州中考)周日张丽同学帮助妈妈去市场买菜,发现包心菜的叶子是绿色的,里面的叶子是白色的。经仔细观察,她又发现大葱和韭菜埋在地下的部分是白色的,露出地面的部分却是绿色的。张丽同学提出这样的问题,叶绿素的形成与光照有关吗?于是她用家里的蒜瓣为实验材料设计一个方案来进行研究。(1)针对张丽同学提出的问题,你作出的假设是:。(2)张丽将一些蒜瓣分别栽种在甲、乙两个花盆中,两个花盆的蒜瓣的数量应,然后将甲花盆放在阳光下,乙花盆放在完全密闭的纸箱中,其他条件应。(3)根据假设预测,甲盆中长出的蒜苗叶子是绿色的,乙盆中长出的蒜苗叶子是的。(4)在设计这个实验中,实验的变量是有无光照,设计两个装置的目的是进行。考点2考点1考点3考点2考点1考点3解析 (1)针对张丽同学提出这样的问题,叶绿素的形成与光照有关吗?故而作出的假设应该是:叶绿素的形成与光照有关。(2)在设置对照实验时要遵循变量唯一的原则,因而此实验设置时除了光以外,其他条件都应该相同且适宜。(3)因为甲盆是放在光下的,应该有叶绿素形成,故而是绿色的;而乙组是放在密闭的纸箱里的,不见光,应该没有叶绿素形成,故而呈现黄色。(4)此实验探究的是“叶绿素的形成是否与光有关”,因而设置的变量应该是光照。甲组和乙组一个是光照,一个是黑暗,只存在光照这一个变量,其他的条件都相同且适宜,这就形成一组对照实验。答案 (1)叶绿素的形成与光有关(2)相同相同且适宜(3)黄色(4)对照实验考点2考点1考点3考点2考点1考点3考点3有关光合作用的实验探究题【例3】 (2017安徽滁州期末)小明同学做了如下实验:把两段天竺葵的带叶枝条分别插入盛有清水的小烧杯中,在甲玻璃罩内放清水,乙玻璃罩内放氢氧化钠溶液(氢氧化钠可以吸收空气中的二氧化碳),装置如图所示。把它们放在黑暗处一昼夜,然后移到阳光下照射几小时,分别从两根枝条上剪下一片绿叶,放在酒精里隔水加热,脱去叶绿素,用清水冲洗干净,再滴上几滴碘液。考点2考点1考点3(1)该实验的目的是为了检验()A.水是光合作用的原料B.二氧化碳是光合作用的原料C.呼吸作用能产生二氧化碳D.呼吸作用需要氧气(2)滴加碘液后,在装置内剪下的叶片会变蓝。(3)实验中把两个装置放在黑暗处一昼夜的目的是()A.便于检验叶片内存在淀粉的多少B.有利于除去叶绿素C.让叶片内的淀粉运走或耗尽D.为了用碘液检验淀粉的存在(4)如果实验没有成功,可能的原因是什么?请你帮小明找到三种可能的原因。考点2考点1考点3解析 (1)氢氧化钠有吸收二氧化碳的特性。甲装置里放置的是清水,玻璃罩内有二氧化碳;乙装置里放置的是氢氧化钠,玻璃罩内无二氧化碳;甲、乙装置除二氧化碳不同外,其余都相同,可构成一组对照实验,变量是二氧化碳。(2)甲装置中含有二氧化碳,天竺葵带叶枝条能进行光合作用产生淀粉,故滴加碘液后,在甲装置内剪下的叶片会变蓝。(3)实验中把两个装置放在黑暗处一昼夜的目的是让叶片内的淀粉运走或耗尽。(4)实验中如果玻璃罩的密封不严、枝条不新鲜,或者氢氧化钠浓度不够,不能充分吸收空气中的二氧化碳等,都可能得不出实验结果导致实验失败。答案 (1)B (2)甲 (3)C(4)玻璃罩的密封不严;枝条不新鲜;氢氧化钠浓度不够,不能充分吸收空气中的二氧化碳等(答案合理即可)考点2考点1考点3教材问题详解教材问题详解活动“讨论分析科学家们研究光合作用的过程”讨论题1.海尔蒙特的实验结论完全正确吗?从植物生活环境的角度分析植物生长需要的物质来源,还应该考虑什么因素?提示 海尔蒙特的实验结论不完全正确。他只考虑土壤中的物质对植物生长的影响,没有考虑空气中的物质对植物生长的影响。2.当人们重复普利斯特利的实验时,有的获得成功,有的总是失败,甚至发现植物还会更严重地污染空气。为什么学者们会得到不同的实验结果呢?提示 人们重复普利斯特利的实验时,实验控制条件不同,实验结果就不会相同。有的学者在黑暗条件下重复普利斯特利的实验,植物不仅不能进行光合作用,还会因为呼吸作用产生二氧化碳,更严重地污染了空气。3.英格豪斯的实验结果说明光合作用的条件是什么?提示 英格豪斯的实验结果说明绿色植物的光合作用需要光。4.科学家们的研究结果说明光合作用的原料和产物各是什么?提示 二氧化碳和水是光合作用的原料,淀粉等有机物和氧气是光合作用的产物。活动“验证绿叶在光下合成淀粉”讨论题1.实验前为什么要对实验材料进行黑暗处理?提示 消耗叶片中的淀粉,利于证明植物在光下合成淀粉。2.实验选用的叶片,一部分被遮光,一部分不遮光,这两部分在实验中各有什么作用?提示 起对照作用;没有遮光的部分可以进行光合作用,是对照组,遮光的部分不能进行光合作用,是实验组。3.你怎样解释在酒精溶液中的绿叶脱色而使酒精溶液变绿的实验现象?提示 叶肉细胞中的叶绿素能溶解于酒精溶液中,使叶片脱色而酒精溶液变绿。4.用碘液染色后的叶片颜色发生了怎样的变化?这种实验结果说明什么?提示 用碘液染色后,叶片不遮光的部分变成蓝色,叶片遮光部分不变蓝色。说明光是植物光合作用合成淀粉的必需条件。演示“检验光合作用释放氧气”讨论题1.将带火星的卫生香或木条伸入试管后发生什么现象?此现象说明了什么?提示 将带有火星的卫生香或木条伸入试管后,立刻猛烈地燃烧起来。说明金鱼藻在光下释放氧气。2.光合作用产生的助燃气体是什么气体?提示 光合作用产生的助燃气体是氧气。活动“验证植物进行光合作用需要叶绿素”讨论题1.为什么银边翠和银边天竺葵的叶片边缘不呈绿色?提示 银边翠和银边天竺葵呈白色的叶片边缘不含叶绿素。2.分析实验结果,你组得出的结论是:植物进行光合作用需要。提示 叶绿素3.你组认为绿叶细胞的可能是光合作用的场所。提示 叶绿体演示“检验光合作用需要二氧化碳”讨论题1.实验中观察到的现象是怎样的?提示 第一套装置内叶片用碘液染色后不变蓝,没有检测到淀粉;第二套装置内叶片用碘液染色后变蓝,说明叶片内能合成淀粉。2.分析实验现象并说明光合作用与二氧化碳的关系。提示 植物光合作用需要二氧化碳。活动“观察叶片的结构”讨论题1.观察叶片的横切面结构为什么要制作很薄的临时切片?提示 植物组织的细胞重叠,制作很薄的临时切片,便于染色和观察叶片的内部结构。2.在叶片结构的哪些细胞内部有绿色颗粒结构?叶片内绿色颗粒结构的分布有什么特点?提示 叶肉细胞和表皮的保卫细胞内有绿色颗粒结构,栅栏组织细胞含绿色颗粒较多,海绵组织细胞含有绿色颗粒较少。活动“探究影响叶绿素形成的环境因素”讨论题1.你认为哪种环境因素可能对叶绿素的形成起着决定性作用?你是依据哪些例证性材料作出假设的?提示 光照对叶绿素的形成起着决定性作用。2.你的实验设计思路是什么?实验中设置的对照有什么作用?提示 设计思路略。实验中设置对照的作用是增强实验结果的可信性。3.准确表述探究实验的观察结果,阐明实验得出的科学结论。提示 叶绿素形成的主要环境因素是光照。4.对实验研究进行评价。若取得成功,请总结23条成功经验;若实验出现差错,请分析失误的原因。提示 实验材料选取较好,实验设计较合理等。教材习题详解教材习题详解1.判断题:请修正你认为错误的陈述句。(1)所有的植物细胞都可以进行光合作用。(2)无论光合作用是否进行,植物细胞中总有淀粉产生。(3)植物只利用水和二氧化碳,就能制造所需要的所有物质。提示 (1)错,只有含有叶绿体的植物细胞才能进行光合作用。(2)错,淀粉是光合作用的产物。(3)错,利用水和二氧化碳只能合成淀粉等有机物,其他的物质不能合成。2.右图是叶片结构示意图。(图略)(1)请注明图中指示线所示的结构的名称。提示 1上表皮;2栅栏组织;3叶脉;4海绵组织;5下表皮;6气孔。(2)说出叶有哪些结构特征与光合作用相适应。提示 叶片阔而扁平,吸收阳光的表面积大;栅栏组织细胞排列紧密,含有的叶绿体多,利于进行光合作用;保卫细胞控制气孔开闭,当环境适合光合作用时,气孔张开,气体可以进出叶片;叶脉有效地运输光合作用的原料和产物;叶表面的角质层防止水分散失。(3)阵雨过后,许多植物的宽大叶片上,常有水珠滚动,水分为什么没有渗到叶片内部?提示 表皮细胞的外壁上有一层不易透水的角质层。(4)植物的叶片一般总是正面绿色深些,背面绿色浅些,为什么?提示 叶肉正面的栅栏组织细胞中叶绿体多;背面的海绵组织细胞中叶绿体少。3.如果把绿叶比作“绿色工厂”,它的“车间”和“机器”各是什么?动力、原料和产品又各是什么?提示 “车间”是叶肉细胞,“机器”是叶绿体,动力是光能,原料是水和二氧化碳,产品是氧气和淀粉等有机物。4.把一盆栽植物放在向阳的窗台上,过一段时间后,会发现植物向光弯曲生长,植物的这种特性有何意义?提示 有利于叶片吸收光能。5.你能举例说明光合作用的产物中含有能量吗?提示 植物秸秆、木材等可以燃烧释放能量。6.下面的示意图(图略)表示播种玉米时,不同株距对玉米产量的影响,请从光合作用的角度解释其原因。这个实验现象说明种植农作物时,应注意什么问题?提示 为了提高农作物的单位面积产量,应该使阳光尽量多地照射到农作物上,尽量少地照射到空地上,同时要尽量避免农作物互相遮光。所以,种植农作物要合理密植。
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