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第2章 大气与气候的变化
第4节 大气圈中氧、碳的循环
（浙教版）八年级
下
第1课时 植物的光合作用
【复习】
空气的组成成分及各成分的体积分数。
【引入】地球上大气的各成分体积分数能保持相对稳定，这是由于大气圈中存在氧、碳的循环。自然界的氧气不断被消耗的同时由于植物的光合作用不断的产生，从而使氧气的体积分数保持相对稳定。
学习主题：
植物的光合作用
氧气、食物和能源是人类生存的基本要素，它们都可以由植物的光合作用提供。光合作用是怎样进行的呢？
【探索实践】探究叶在光照下合成淀粉、产生氧气
活动1：检验光合作用产生氧气
将金鱼藻（或其他水生绿色植物）放入盛有清水的烧杯中，将漏斗盖在金鱼藻上，在漏斗上面罩上盛满清水的试管，将整个装置放在阳光下。当试管中充满气体时，用大拇指在水中盖住试管口，将试管取出。将带火星的木条放入试管，观察木条燃烧的情况。
木条复燃
活动2：探究叶在光照下合成淀粉
1.如图所示，把盆栽的银边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜。第二天，用两张大小相同的铝箔，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，然后把天竺葵放到阳光下照射。
【思考与讨论】
比较绿叶上有无铝箔覆盖的两个部分，研究的自变量是什么？遇到碘液后，见光部分和遮光部分各呈现什么颜色？这个现象说明什么？
有无铝箔覆盖的两个部分，研究的自变量是光，遇到碘液后，见光部分变蓝，覆盖铝箔处不变蓝，这说明光是植物产生淀粉的条件。
活动2：探究叶在光照下合成淀粉
2.4h后，去掉铝箔，摘下叶片。把叶片放到盛有
酒精的小烧杯中，水浴加热，仔细观察叶片和
酒精的颜色变化。
【思考与讨论】
为什么要用水浴加热法
叶片逐渐褪成黄白色，酒精溶液变成绿色。
酒精沸点低，易燃烧。
活动2：探究叶在光照下合成淀粉
3.至叶片褪成黄白色时，取出叶片并用清水洗净后，滴上碘液。几分钟后，用清水冲掉叶片上的碘液，观察叶片的颜色是否发生变化。
【思考与讨论】
比较见光叶片的绿色部分和白色部分，研究的自变量是什么？遇到碘液后，绿色部分和白色部分各呈现什么颜色？这个现象说明什么？
受到阳光照射的部分，原来是绿色的位置变蓝，银边位置不变蓝。盖上铝箔的部分没有受到光照没变蓝。
见光叶片的绿色部分和白色部分，研究的自变量是叶绿体。遇到碘液后，绿色部分呈蓝色和白色部不变蓝。这个现象说明叶绿体是光合作用的条件。
【实验结论】
绿色植物在光照下产生氧气、合成淀粉，光和叶绿体是必要的条件。
【实践活动】
二氧化碳是一种气体肥料，在温室或塑料大棚中，人们常通过施加二氧化碳提高农作物品质，增加农作物产量。请据此提出一个与植物光合作用有关的问题，并设计实验方案，探究这个问题。
实验思路：
设计这个实验的核心逻辑是设置对照实验，即除了二氧化碳这个变量不同，其他条件（如光照、温度、水分等）都应保持相同。
实验原理：
氢氧化钠溶液能够吸收空气中的二氧化碳。通过对比有无二氧化碳环境下，叶片是否进行光合作用产生淀粉，来验证二氧化碳是原料。
实验材料：
两盆长势相同的天竺葵（或其他绿色植物）、两个大号的透明塑料袋（或玻璃钟罩）、两个小烧杯、氢氧化钠溶液（具有腐蚀性，需小心使用）、清水、酒精、碘液、烧杯、三脚架、石棉网、酒精灯。
实验步骤：
1.暗处理：将两盆天竺葵放在黑暗处一昼夜（约24小时）。目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。
2.设置对照：
取两个小烧杯，一个倒入适量的氢氧化钠溶液（吸收二氧化碳），另一个倒入等量的清水。将两个烧杯分别放入两个大塑料袋（或钟罩）内，然后分别罩住两株天竺葵，将袋口扎紧密封。此时，装置A内有氢氧化钠（无二氧化碳），装置B内有清水（有二氧化碳）。
3.光照：将两套装置同时放在阳光下照射3-4小时。
4.脱色：从两盆植物上各摘一片叶片，分别放入装有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶片褪色呈黄白色。注意：酒精易燃，必须隔水加热，不可直接加热。
5.漂洗与染色：用清水漂洗叶片，然后分别滴加碘液。
6.观察现象：稍停片刻，再用清水冲掉碘液，观察两片叶子的颜色变化。
预期结果：
装置A（氢氧化钠组）的叶片不变蓝。装置B（清水组）的叶片变蓝。
实验结论：
碘液变蓝是淀粉的特性。清水组叶片变蓝，说明产生了淀粉，进行了光合作用；氢氧化钠组叶片不变蓝，说明没有淀粉生成，没有进行光合作用。两者唯一区别是二氧化碳的有无，因此证明二氧化碳是光合作用的原料。
【归纳总结】
1.光合作用的概念：
大量实验证明，绿色植物通过叶绿体，利用光能，能把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物（如淀粉），并释放氧气，这一过程被称为光合作用。
2.光合作用的反应式：
3.光合作用的原料、条件、场所：
（1）原料：光合作用所需的二氧化碳大部分来自空气，水主要来自土壤。
（2）条件：叶绿体内含有的叶绿素等色素所吸收的太阳光。
（3）场所：叶肉细胞的叶绿体。
4.光合作用的实质（物质和能量的转化）：
光合作用的过程十分复杂，包括许多化学反应，但主要包含以下两方面的变化：一是发生了物质转化，把简单的无机物制成了复杂的有机物，并放出氧气；二是实现了能量转化，把光能变成储存在有机物里的化学能。
5.光合作用的意义
光合作用制造的有机物不仅满足了植物自身生长、发育、繁殖的需要，还为其他生物提供了基本的食物来源。
因此，人们称光合作用是“地球上最重要的化学反应”。
【科学阅读】光合作用的研究历程
【拓展应用】光合作用在农业生产上的应用
1.合理密植与间作套种
原理：光合作用需要光能，但光照过强会导致部分光能浪费（光饱和现象），光照不足则限制光合速率。
应用：
合理密植：通过调整种植密度，使作物群体能最大限度地捕获和利用光能，减少漏光和反射，同时避免叶片互相遮光导致下层叶片成为“负担”。
间作套种：将高秆作物（如玉米）与矮秆作物（如大豆）搭配种植，形成“立体结构”，充分利用不同层次的光照。
2. 水肥管理（调控“原料”供应）
原理：水是光合作用的原料。
应用：
适时灌溉：保持土壤适宜水分，防止因缺水导致气孔关闭（二氧化碳进不来），影响光合作用。
合理施肥：保证氮、磷、钾、镁等元素的供应。例如，施用氮肥能促进叶面积增大和叶绿素含量提高；施用钾肥能促进光合产物的运输与转化。
3.二氧化碳施肥
原理：二氧化碳是光合作用的主要原料。大气中的二氧化碳浓度通常为 0.03%-0.04%，远未达到大多数作物的饱和点。
应用：
设施农业（大棚/温室）：在密闭的温室或大棚内，冬季或早春由于通风少，二氧化碳常被消耗至很低浓度。此时通过增施二氧化碳气肥（如使用二氧化碳发生器、有机肥发酵等），可显著提高蔬菜（如番茄、黄瓜）的产量和品质。
【课堂总结】
1.说说光合作用的原料、条件、产物及简要过程。
2.光合作用的实质是什么？
3.举例说明光合作用在农业生产上的应用。
【随堂巩固】
例1 国际顶尖杂志《科学》刊登消息：我国中科院科学家首次在实验室利用二氧化碳合成淀粉，实现了光能到化学能的转换，这相当于绿色植物（　　）
A．分解有机物，释放能量 B．分解有机物，储存能量
C．合成有机物，释放能量 D．合成有机物，储存能量
【答案】D
【解析】植物的光合作用是指在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的 有机物中的过程，其场所是叶绿体。光合作用的实质是制造有机物，储存能量。故D正确，而A、B、C错误。故选D。
【答案】C
【解析】光合作用释放氧气，吸收二氧化碳，而呼吸作用吸收氧气，释放二氧化碳，所以X是二氧化碳，Y是氧气，C符合题意。
例2. 如图为光合作用示意图。据图分析，下列说法正确的是(　　)
A．X表示氧气 B．Y表示二氧化碳
C．光照是光合作用的必要条件 D．有机物是光合作用的原料
例3 在如图所示的实验中，下列叙述中不正确的是(　　)
A．图一中实验后，遮光部分滴加碘酒后变蓝色
B．图一中遮光部分和未遮光部分形成对照
C．图二的作用是褪去叶片中的绿色
D．此实验的结论是光合作用需要光，光合作用能产生淀粉
【答案】A
【解析】A：叶片的遮光部分没有光不能进行光合作用制造淀粉，因此图一中遮光部分滴加碘液后不变蓝色，A错误。
B.图一中遮光部分和未遮光部分形成对照，实验变量是光照，C正确。
C.酒精的作用是溶解叶绿素。把叶片放入盛有酒精的小烧杯中目的是用酒精溶解叶片中的叶绿素，便于观察，所以图二的作用是褪去叶片中的绿色，A正确。
D.过此实验我们可以证明：见光的绿叶在光下制造了淀粉，未见光的绿叶不能制造淀粉，因此说明光合作用需要光，光合作用的产物是淀粉，D正确。
【板书设计】
第4节 大气圈中氧、碳的循环（第1课时）
——植物的光合作用
应用
原料
意义
光合作用
条件
表达式
概念
产物
【布置作业】
1.完成作业本上相应内容
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让备课更有效
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第4节 大气圈中氧、碳的循环（第1课时）教学设计
——植物的光合作用
【核心概念】生物体的稳态与调节
【内容要求】
1.学习内容：植物能制造和获取养分来维持自身的生存
2.内容要求：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。
【教学目标】
1.通过探索活动，知道光合作用的原料、条件、产物及简要过程。
2.理解光合作用过程中物质和能量的转化（光合作用的实质）及其在农业生产上的应用。
3.通过阅读了解光合作用的研究历程。
4.在探索活动中进一步理解控制变量法和对照实验等科学方法的运用。
5.在理解光合作用原理的过程中逐步形成物质与能量、稳定与变化的观念。
【教学思路】
地球上大气的各成分体积分数能保持相对稳定，这是由于大气圈中存在氧、碳的循环。在探索活动中，运用控制变量法和对照实验等科学方法，认识光合作用的原料、条件、产物及简要过程，理解光合作用的实质——物质和能量的转化，初步形成物质与能量、稳定与变化的观念。然后了解光合作用原理在农业生产上的应用。通过阅读相关材料了解光合作用的研究历程。
【教学过程】
[复习]空气的组成成分及各成分的体积分数。
[引入]地球上大气的各成分体积分数能保持相对稳定，这是由于大气圈中存在氧、碳的循环。自然界的氧气不断被消耗的同时由于植物的光合作用不断的产生，从而使氧气的体积分数保持相对稳定。
【学习主题】 植物的光合作用
氧气、食物和能源是人类生存的基本要素，它们都可以由植物的光合作用提供。光合作用是怎样进行的呢？
【探索实践】探究叶在光照下合成淀粉、产生氧气
活动1：检验光合作用产生氧气
如图所示，将金鱼藻（或其他水生绿色植物）放入盛有清水的烧杯中，将漏斗盖在金鱼藻上，在漏斗上面罩上盛满清水的试管，将整个装置放在阳光下。当试管中充满气体时，用大拇指在水中盖住试管口，将试管取出。将带火星的木条放入试管，观察木条燃烧的情况。
木条复燃。
教学设计：复习排水法收集氧气和检验氧气的方法。课前准备实验，注意控制时间。通过视频（检验光合作用产生氧气）加深理解。
活动2：探究叶在光照下合成淀粉
1.如图所示，把盆栽的银边天竺葵放在黑暗的地方一昼夜。第二天，用两张大小相同的铝箔，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，然后把天竺葵放到阳光下照射。
2.4h后，去掉铝箔，摘下叶片。把叶片放到盛有酒精的小烧杯中，水浴加热，仔细观察叶片和酒精的颜色变化。
3.至叶片褪成黄白色时，取出叶片并用清水洗净后，滴上碘液。几分钟后，用清水冲掉叶片上的碘液，观察叶片的颜色是否发生变化。
教学设计：由于实验时间较长需要课前准备实验步骤1。步骤2、3在课堂内完成。
实验操作要点：
1.银边天竺葵暗处理时间应足够长。
2.设置对照实验时，取叶片绿色部分的某一部分的相同位置从上下两面对应盖严，避免阳光照射。
3.光处理时间也应足够长。
4.在酒精脱色时，正确进行水浴加热。
5.漂洗时，应尽量清洗尽碘液以免诞生干扰。
实验现象：
受到阳光照射的部分，原来是绿色的位置变蓝，银边位置不变蓝。盖上铝箔的部分没有受到光照没变蓝。
现象分析：
受到阳光照射的部分，绿色的部分由于受到光照产生了淀粉而遇碘变蓝，银边位置没有叶绿体即使遇光，也不生成淀粉，因此遇碘不变蓝。盖上铝箔的部分没有受到光照，没有产生淀粉，因此遇碘也不会变蓝。
实验结论：绿色植物在光照下产生氧气、合成淀粉，光和叶绿体是必要的条件。
【视频】光合作用产生淀粉
【思考与讨论】
1.在绿色植物中，只有叶片才能产生氧气吗？
不是，有叶绿体就能产生氧气。植物其他绿色部分都可以。
2.比较绿叶上有无铝箔覆盖的两个部分，研究的自变量是什么？遇到碘液后，见光部分和遮光部分各呈现什么颜色？这个现象说明什么？
有无铝箔覆盖的两个部分，研究的自变量是光，遇到碘液后，见光部分变蓝，覆盖铝箔处不变蓝，这说明光是植物产生淀粉的条件。
3.比较见光叶片的绿色部分和白色部分，研究的自变量是什么？遇到碘液后，绿色部分和白色部分各呈现什么颜色？这个现象说明什么？
见光叶片的绿色部分和白色部分，研究的自变量是叶绿体。遇到碘液后，绿色部分呈蓝色和白色部不变蓝。这个现象说明叶绿体是光合作用的条件。
【实践活动】
二氧化碳是一种气体肥料，在温室或塑料大棚中，人们常通过施加二氧化碳提高农作物品质，增加农作物产量。请据此提出一个与植物光合作用有关的问题，并设计实验方案，探究这个问题。
实验思路：
设计这个实验的核心逻辑是设置对照实验，即除了二氧化碳这个变量不同，其他条件（如光照、温度、水分等）都应保持相同。
方案一：常规对照实验（使用氢氧化钠溶液）
实验原理：氢氧化钠溶液能够吸收空气中的二氧化碳。通过对比有无二氧化碳环境下，叶片是否进行光合作用产生淀粉，来验证二氧化碳是原料。
实验材料：
两盆长势相同的天竺葵（或其他绿色植物）、两个大号的透明塑料袋（或玻璃钟罩）、两个小烧杯、氢氧化钠溶液（具有腐蚀性，需小心使用）、清水、酒精、碘液、烧杯、三脚架、石棉网、酒精灯。
实验步骤：
1.暗处理：将两盆天竺葵放在黑暗处一昼夜（约24小时）。目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。
2.设置对照：
取两个小烧杯，一个倒入适量的氢氧化钠溶液（吸收二氧化碳），另一个倒入等量的清水。将两个烧杯分别放入两个大塑料袋（或钟罩）内，然后分别罩住两株天竺葵，将袋口扎紧密封。此时，装置A内有氢氧化钠（无二氧化碳），装置B内有清水（有二氧化碳）。
3.光照：将两套装置同时放在阳光下照射3-4小时。
4.脱色：从两盆植物上各摘一片叶片，分别放入装有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶片褪色呈黄白色。注意：酒精易燃，必须隔水加热，不可直接加热。
5.漂洗与染色：用清水漂洗叶片，然后分别滴加碘液。
6.观察现象：稍停片刻，再用清水冲掉碘液，观察两片叶子的颜色变化。
预期结果：装置A（氢氧化钠组）的叶片不变蓝。装置B（清水组）的叶片变蓝。
实验结论：
碘液变蓝是淀粉的特性。清水组叶片变蓝，说明产生了淀粉，进行了光合作用；氢氧化钠组叶片不变蓝，说明没有淀粉生成，没有进行光合作用。两者唯一区别是二氧化碳的有无，因此证明二氧化碳是光合作用的原料。
方案二：简易家庭版（使用清水和碳酸饮料）
如果无法获得化学试剂，可以利用水中溶解二氧化碳的差异进行简易实验。
实验材料：
水生植物：金鱼藻（黑藻）或水草（易于观察气泡）、两个透明容器：大烧杯或透明塑料瓶、两种水：一杯是充分煮沸后冷却的白开水（煮沸排出了水中溶解的二氧化碳），一杯是新开的苏打水（含有二氧化碳）或自来水（含有少量二氧化碳）、短木棍或火柴、卫生香。
实验步骤：
1.准备水：准备两个容器，标记为A和B。A装入晾凉的白开水，B装入等量的苏打水或自来水。
2.放入植物：在两个容器中分别放入等量、长势相似的金鱼藻。
3.光照：将两个容器同时放在阳光下，观察哪个容器中的植物释放的气泡多。
观察指标：光合作用会产生氧气，气泡产生的速度代表了光合作用的强弱。
4.气体检验：待气泡聚集较多时，用排水法收集两个容器中产生的气体，用带火星的木条（或卫生香余烬）分别伸入两个试管口。
预期结果：
B容器（有二氧化碳）气泡产生更快、更多，且收集的气体能使带火星的木条复燃。
A容器（无二氧化碳）气泡极少或没有，气体无法使木条复燃。
实验结论：二氧化碳含量高的水中，植物光合作用更旺盛，证明二氧化碳是光合作用的原料。
注意事项：
1.变量唯一：除了二氧化碳的有无，其他条件（光照、温度、植物大小）必须完全一致。
2.安全：如果使用氢氧化钠，请勿用手直接触碰；使用酒精灯加热注意防火。
3.重复实验：为确保准确性，可以多做几组，观察是否得到相同结果。
【归纳总结】
1.光合作用的概念：
大量实验证明，绿色植物通过叶绿体，利用光能，能把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物（如淀粉），并释放氧气，这一过程被称为光合作用。
2.光合作用的反应式来表示：
3.光合作用的原料、条件、场所：
（1）原料：光合作用所需的二氧化碳大部分来自空气，水主要来自土壤。
（2）条件：叶绿体内含有的叶绿素等色素所吸收的太阳光。
（3）场所：叶肉细胞的叶绿体。
4.光合作用的实质（物质和能量的转化）：
光合作用的过程十分复杂，包括许多化学反应，但主要包含以下两方面的变化：一是发生了物质转化，把简单的无机物制成了复杂的有机物，并放出氧气；二是实现了能量转化，把光能变成储存在有机物里的化学能。
5.光合作用的意义
光合作用制造的有机物不仅满足了植物自身生长、发育、繁殖的需要，还为其他生物提供了基本的食物来源。因此，人们称光合作用是“地球上最重要的化学反应”。
【科学阅读】光合作用的研究历程
人们对光合作用的认知，并不是一步到位的，而是经历了从现象观察到本质揭秘的漫长过程。这就像一场跨越几个世纪的接力赛，每一位科学家都为解开这个生命之谜贡献了关键的一棒。
下面这张时间图谱，可以帮你快速了解这段历史中最重要的里程碑：
一、17-18世纪 奠基与发现
1642：海尔蒙特\n柳树实验：推论植物\n增重主要来自水
1771：普里斯特利\n发现植物能“净化”空气\n(被认为是光合作用发现年)
1779：英格豪斯\n发现光的关键作用
1782：塞讷比埃\n发现CO2是必需物质
1804：德索绪尔\n证明水也参与反应
二、19世纪 确认产物与场所
1845：梅耶\n提出光能转化为化学能
1864：萨克斯\n证明淀粉是光合产物
1880：恩格尔曼\n证实叶绿体是场所且释放氧气
三、20世纪 深入机理
20世纪初：闪光实验\n揭示光反应与暗反应
1941：鲁宾&卡门\n同位素标记证明氧气来自水
1948-1950s：卡尔文\n发现卡尔文循环 (碳同化途径)
1954：阿农\n证明光反应生成ATP和NADPH
1957-1960s：爱默生等\n发现两个光系统
四、20世纪末-21世纪 结构解析与新时代
1988：戴森霍费尔等\n解析光合反应中心三维结构
2010-：陈敏等\n发现新型叶绿素，拓展研究视野
早期探索：从“土”和“水”的迷思开始
最初，人们受古希腊哲学家亚里士多德的影响，认为植物像动物吃东西一样，是从土壤中获取“食物”来长大的。这个观点在17世纪被一位科学家用实验打破。
海尔蒙特 (Van Helmont) 的柳树实验 (1642年)：他做了个著名的实验，连续5年只给柳树浇水。结果柳树增重了75kg，而土壤只减少了60g。他由此推论，植物的重量主要来自水，而不是土。虽然他忽略了空气的作用，但这是第一个用定量实验挑战传统观念的尝试。
核心发现：一步步揭开谜底
随后的一百多年，是大师辈出的时代，科学家们像拼图一样，逐步确定了光合作用的原料、产物和条件。
普里斯特利 (Joseph Priestley) 的“空气净化”实验 (1771年)：他发现把老鼠和薄荷苗一起放在密闭钟罩里，老鼠能存活更久；点燃的蜡烛和植物一起，也不易熄灭。他得出结论：植物能“净化”空气。这一年也因此被定为光合作用的发现年。
英格豪斯 (Jan Ingenhousz) 的关键补充 (1779年)：他做了500多次实验后发现，普里斯特利的实验只有在阳光下才能成功，植物的绿叶才是“净化”空气的主角。
塞讷比埃 (Jean Senebier) 和德索绪尔 (Nicolas-Théodore de Saussure)：随后，科学家们用更精确的化学方法证实，植物“净化”空气时吸收的是二氧化碳（CO ），释放的是氧气（O ）。德索绪尔还通过定量实验证明，光合作用产生的有机物和氧气总量，超过了消耗的二氧化碳，从而确认水（H O） 也是不可或缺的原料。
微观机制：走进细胞内部的奇妙世界
进入19世纪后期，随着物理学、化学的发展和技术进步，研究从宏观现象深入到了细胞和分子层面。
萨克斯 (Julius von Sachs) 的淀粉实验 (1864年)：他把叶片一半曝光、一半遮光，处理后滴加碘液，发现曝光的一半变蓝（淀粉遇碘变蓝），从而证明光合作用的产物除了氧气，还有淀粉（有机物）。
恩格尔曼 (Theodor Engelmann) 的水绵实验 (1880年)：他用巧妙的实验直接证明了光合作用的场所。他将好氧细菌和水绵一起观察，发现细菌总是聚集在叶绿体被光照射的部位，这说明叶绿体是进行光合作用的场所，并且会释放氧气。
鲁宾 (S. Ruben) 和卡门 (M. Kamen) 的同位素标记法 (1941年)：这是技术推动科学的典范。他们用氧的同位素（18O）分别标记水和二氧化碳，追踪发现当标记水（H 18O）时，释放的氧气才被标记。这就铁证如山：光合作用释放的氧气全部来自水，而不是二氧化碳。
卡尔文(Melvin Calvin) 的循环发现 (20世纪40-50年代)：利用新发现的放射性同位素碳-14（14C）标记二氧化碳，卡尔文及其团队追踪碳原子在光合作用中的转化路径，最终揭示了二氧化碳是如何被一步步转化为有机物的，这一途径被称为 “卡尔文循环”，他因此在1961年获得了诺贝尔化学奖。
现代篇章：结构生物学与未来展望
20世纪中期以后，研究进入了揭示能量转换核心机制的阶段。
光反应与暗反应的阐明：通过闪光实验等技术，科学家们认识到光合作用分为两个阶段：需要光的光反应（产生ATP和NADPH）和不需要光、在酶催化下进行的暗反应（即卡尔文循环）。
光系统II的结构解析：进入80年代，德国科学家戴森霍费尔等人成功解析了光合作用反应中心的三维结构，让我们能从原子水平理解光能转换的奥秘，这项突破在1988年也获得了诺贝尔奖。
未来已来：直到今天，光合作用的研究仍在继续。比如，2010年后科学家发现了能吸收近红外光的叶绿素f，拓展了我们对光合作用能力极限的认知。中国的科学家团队也在光合作用机理研究、人工模拟及应用方面取得了长足进步。
纵观这段历史，你会发现，每一次对光合作用认知的飞跃，都离不开新技术的应用——从简单的物理、化学实验，到同位素示踪，再到X射线晶体学。这不仅是生物学的发展史，更是人类智慧的赞歌。
【拓展应用】光合作用在农业生产上的应用
光合作用是提高农作物的光合作用效率，是实现高产、优质、高效农业的核心手段之一。光合作用原理在农业生产中的具体应用举例：
1.合理密植与间作套种
原理：光合作用需要光能，但光照过强会导致部分光能浪费（光饱和现象），光照不足则限制光合速率。
应用：
合理密植：通过调整种植密度，使作物群体能最大限度地捕获和利用光能，减少漏光和反射，同时避免叶片互相遮光导致下层叶片成为“负担”。
间作套种：将高秆作物（如玉米）与矮秆作物（如大豆）搭配种植，形成“立体结构”，充分利用不同层次的光照。
2. 水肥管理（调控“原料”供应）
原理：水是光合作用的原料。
应用：
适时灌溉：保持土壤适宜水分，防止因缺水导致气孔关闭（二氧化碳进不来），影响光合作用。
合理施肥：保证氮、磷、钾、镁等元素的供应。例如，施用氮肥能促进叶面积增大和叶绿素含量提高；施用钾肥能促进光合产物的运输与转化。
3.二氧化碳施肥
原理：二氧化碳是光合作用的主要原料。大气中的二氧化碳浓度通常为 0.03%-0.04%，远未达到大多数作物的饱和点。
应用：
设施农业（大棚/温室）：在密闭的温室或大棚内，冬季或早春由于通风少，二氧化碳常被消耗至很低浓度。此时通过增施二氧化碳气肥（如使用二氧化碳发生器、有机肥发酵等），可显著提高蔬菜（如番茄、黄瓜）的产量和品质。
4. 温度管理
在保护地栽培中，通过通风、保温等措施，尽量将温度维持在作物光合作用的最适温度范围（一般为 25-30℃），以降低夜温减少呼吸消耗。
总结来说，农业技术上的诸多措施，最终目的都是为了提高光合速率、延长光合时间、增加光合面积以及减少光合产物的无效消耗，从而获得更高的经济产量。
【课堂小结】
1.说说光合作用的原料、条件、产物及简要过程。
2.光合作用的实质是什么？
3.举例说明光合作用在农业生产上的应用。
【随堂例题】
例1 国际顶尖杂志《科学》刊登消息：我国中科院科学家首次在实验室利用二氧化碳合成淀粉，实现了光能到化学能的转换，这相当于绿色植物（　　）
A．分解有机物，释放能量 B．分解有机物，储存能量
C．合成有机物，释放能量 D．合成有机物，储存能量
【答案】D
【解析】植物的光合作用是指在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的 有机物中的过程，其场所是叶绿体。光合作用的实质是制造有机物，储存能量。故D正确，而A、B、C错误。故选D。
例2 如图为光合作用示意图。据图分析，下列说法正确的是(　　)
A．X表示氧气 B．Y表示二氧化碳
C．光照是光合作用的必要条件 D．有机物是光合作用的原料
【答案】C
【解析】光合作用释放氧气，吸收二氧化碳，而呼吸作用吸收氧气，释放二氧化碳，所以X是二氧化碳，Y是氧气，C符合题意。
例3 在如图所示的实验中，下列叙述中不正确的是(　　)
A．图一中实验后，遮光部分滴加碘酒后变蓝色
B．图一中遮光部分和未遮光部分形成对照
C．图二的作用是褪去叶片中的绿色
D．此实验的结论是光合作用需要光，光合作用能产生淀粉
【答案】A
【解析】A：叶片的遮光部分没有光不能进行光合作用制造淀粉，因此图一中遮光部分滴加碘液后不变蓝色，A错误。
B.图一中遮光部分和未遮光部分形成对照，实验变量是光照，C正确。
C.酒精的作用是溶解叶绿素。把叶片放入盛有酒精的小烧杯中目的是用酒精溶解叶片中的叶绿素，便于观察，所以图二的作用是褪去叶片中的绿色，A正确。
D.过此实验我们可以证明：见光的绿叶在光下制造了淀粉，未见光的绿叶不能制造淀粉，因此说明光合作用需要光，光合作用的产物是淀粉，D正确。
【板书设计】
第4节 大气圈中氧、碳的循环（第1课时）
——植物的光合作用
【布置作业】
1.完成作业本上相应作业。
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第4节 大气圈中氧、碳的循环（第1课时）同步作业
（教师版）
1．国际顶尖杂志《科学》刊登消息：我国中科院科学家首次在实验室利用二氧化碳合成淀粉，实现了光能到化学能的转换，这相当于绿色植物（　　）
A．分解有机物，释放能量 B．分解有机物，储存能量
C．合成有机物，释放能量 D．合成有机物，储存能量
【答案】D
【解析】植物的光合作用是指在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的 有机物中的过程，其场所是叶绿体。光合作用的实质是制造有机物，储存能量。故D正确，而A、B、C错误。
2．“六月荷花香满湖，红衣绿扇映清波”。如图是白莲植株的构造，下列叙述正确的是（　　）
A．莲叶白天进行光合作用，晚上进行呼吸作用
B．当莲叶表皮的保卫细胞吸水膨胀时，气孔就关闭
C．藕中含有丰富的有机物，它是通过根从淤泥中吸收而来的
D．莲叶表面的气孔是植物体与外界进行气体交换的“窗口”
【答案】D
【解析】A.莲叶的光合作用在白天进行，呼吸作用随时都能进行，故A错误；
B.莲叶表皮的保卫细胞失水时，保卫细胞收缩，气孔关闭，故B错误；
C.藕中含有丰富的有机物，它是通过光合作用制造的，故C错误；
D.莲叶表面的气孔是氧气、二氧化碳和水蒸气进出的“门户”故D正确。
3．将一盆绿色植物放在一个透明密闭的玻璃容器内，置于光照下，利用传感器测量容器内的浓度变化，如图所示。下列说法错误的 (　　)
A．AB段CO2浓度下降，植物呼吸作用强度小于光合作用强度
B．BC段CO2浓度上升，植物呼吸作用强度大于光合作用强度
C．实验进程中的t1时刻，该植物体内有机物的质量最少
D．t2时刻植物体内的有机物质量较t0时刻高
【答案】C
【解析】A、光合作用消耗二氧化碳，呼吸作用释放二氧化碳，AB段由于光合作用强度大于呼吸作用强度，所以CO2浓度下降，不符合题意；
B、从T1开始，BC段CO2浓度上升，原因是呼吸作用强度大于光合作用强度，释放的二氧化碳逐渐增多，不符合题意；
C、图中从T0-T1开始绿色植物光合作用的强度大于呼吸作用，有机物得以积累，实验进程中的T1时刻，光合作用的强度与呼吸作用强度相同，该植物体内有机物重量最多，符合题意；
D、从T1开始，曲线表示的二氧化碳浓度上升的主要原因是绿色植物呼吸作用的强度大于光合作用强度，由于C点低于A点，所以T2时刻植物的有机物重量较T0时刻高，不符合题意。
4．为了探究温度对植物光合作用的影响，小嘉进行了如下实验：
【步骤】
①选择生长状况一致的某种植物，随机平均分成甲、乙、丙、丁、戊五组；
②将五组植物分别放置在温度为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃的环境中，其他环境条件相
同且适宜；
③用仪器分别测定每组的光合作用速率（用CO2吸收量的相对值表示）。
【结果】
组别 甲组 乙组 丙组 丁组 戊组
温度 20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃
CO2吸收量相对值 18.2 20.3 23.6 18.9 -1.3
（1）二氧化碳吸收量的相对值越大说明植物光合作用的速率越　 　。
（2）根据实验结果，可得出的结论是　 　。
（3）戊组实验CO2吸收量的相对值为负值，原因是　 　。
【答案】（1）越快
（2）其他条件相同时，在20℃~40℃范围内，随着温度的升高，植物光合作同强度先变大再变小
（3）植物的呼吸作用强于光合作用
【解析】（1）植物的光合作用是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程，因此，二氧化碳和水是光合作用的原料，二氧化碳吸收量的多少，可以说明光合作用的快慢， 二氧化碳吸收量的相对值越大说明植物光合作用的速率越快。
（2）从图表可以看出， 其他条件相同时，在20℃~40℃范围内，随着温度的升高，植物光合作同强度先变大再变小 。光合作用温度高反而变小的原因是：温度过高，气孔关闭，影响了光合作用。
（3）实验CO2吸收量的相对值为正数时，光合作用大于呼吸作用；实验CO2吸收量的相对值为零时，光合作用等于呼吸作用；实验CO2吸收量的相对值为负数时，呼吸作用大于光合作用。
5．如图甲，智能温室大棚能自动控制大棚内的温度、CO2浓度、光照强度等条件，以满足大棚内作物生长发育的需求。乙图表示大棚内A、B两种植物的光合速率(用CO2吸收量表示)与光照强度的关系曲线。请分析回答：
（1）大棚内壁上经常出现小水珠，这些小水珠主要来自于植物的　 　作用。
（2）植物A的光合作用开始于　 　(选填“d点前”、“d点"或“d点后”)。
（3）若不考虑温度对呼吸作用的影响，则当光照强度为f时，单位时间内，光合作用合成的有机物是植物　 　(选填“多于”、“等于”或“少于”)植物B．
【答案】（1）蒸腾（2）d点前（3）多于
【解析】（1）植物大部分水分用于蒸腾作用。蒸腾作用散失的水分，液化后变成小水滴。 这些小水珠主要来自于植物的蒸腾作用。
（2）有光照时就开始有有光合作用，d点前就已经有光照，所以植物A的光合作用开始于d点前 。
（3）CO2吸收量为光合作用吸收的二氧化碳和呼吸作用释放的二氧化碳的差值。A呼吸作用产生二氧化碳更多，最后CO2吸收量相同，所以A光合作用合成的有机物更多。
6．为了探究植物的光合作用，“未来科学家”小组同学取如图所示的银边天竺葵进行以下实验研究：
步骤1：把一盆银边天竺葵放入不透光的黑纸箱中一昼夜。
步骤2：选取生长旺盛的叶片M、N作如图处理。叶片M的部分绿色部分C处用圆黑纸片上下两面遮光处理。叶片N用放有碱石灰的透明塑料袋包裹严密．
步骤3：在阳光下照射4小时左右，取下叶片M和N放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热10分钟。
步骤4：取出叶片M和N，用清水漂洗后放在白瓷盘中，将叶片展开铺平，用1∶10的碘酒稀释液均匀地滴在两片叶片上。过一会儿可以观察到：
①叶片M的B处变蓝色，A、C处均不变蓝色；
②叶片N不变蓝色。
回答下列问题：
（1）实验取材选用银边天竺葵是为了探究　 　。
（2）实验中酒精的作用是　 　。
（3）实验中检验是否有淀粉生成的目的是　 　。
（4）本实验没有探究的光合作用中的问题是____。
A．光合作用的原料需要水 B．光合作用的条件是光照
C．光合作用需要叶绿体 D．光合作用生成淀粉
E．光合作用能制造氧气 F．光合作用需要二氧化碳
【答案】（1）光合作用是否需要叶绿体
（2）去除叶片中的叶绿素，便于观察叶片的变色情况
（3）判断有无进行光合作用
（4）A；E
【解析】
（1）银边天竺葵的银边部分不含叶绿体，可以与叶片其他部分形成对照，来探究光合作用是否需要叶绿体。
（2）酒精能溶解叶片中的叶绿素，避免对检验淀粉观察结果的影响。
（3）实验中光合作用的发生是通过产物淀粉来判断的。
（4）实验中未设计有无水的变量，也未检验反应是否产生氧气，所以没有探究的是A和E。
7．小嘉利用如图装置探究光照强度对植物光合作用的影响，使用的工具有：刻度尺、计时器、记号笔等。实验在暗室中进行，其中CO2缓冲液可维持装置内CO2浓度恒定。
①按图组装实验仪器，并检查装置的气密性。
②用记号笔标记红色水滴的初始位置，移动滑动变阻器滑片到某位置，闭合开关，并用计时
器开始计时。
③10分钟后，用刻度尺测量并记录红色水滴移动的距离，重复3次取平均值。
④分别调节LED灯到玻璃容器的距离为30厘米、45厘米，重复步骤②③，数据如表。
LED灯到玻璃容器的距离/cm 红色水滴移动的距离/cm
第一次 第二次 第三次 平均值
15 7.2 7.0 7.4
30 4.1 4.3 4.0
45 3.2 3.2 3.1
（1）实验中采用LED冷光源替换普通白炽灯泡，可以避免　 　对实验结果的影响。
（2）实验中除改变LED灯到玻璃容器的距离外，还可以通过　 　来调节光照强度。
（3）分析比较数据，可初步得出的实验结论：　 　。
【答案】（1）温度
（2）移动滑动变阻器
（3）在一定光照范围内，随着光照强度的增强，光合作用逐渐增强
【解析】（1）LED冷光源将电能转化为光能，而普通白炽灯泡将电能转化为光能和热能，因此后者对引起周围环境温度的升高，则：实验中采用LED冷光源替换普通白炽灯泡，可以避免温度对实验结果的影响。
（2）根据图片可知，闭合开关后，冷光源和变阻器串联，则变阻器的阻值越小，通过光源的电流越大，则亮度越高，那么：实验中除改变LED灯到玻璃容器的距离外，还可以通过移动滑动变阻器来调节光照强度。
（3）根据表格数据可知，LED冷光源到玻璃容器的距离越小，则相同时间内红色水滴移动的距离越大，那么得到结论：在一定光照范围内，随着光照强度的增强，光合作用逐渐增强。
8．兴趣小组进行光合作用实验，选取生长状况相同的植物叶，分成4等份，分别在不同温度下暗处理1小时，接着在相同光照下放置1小时，测定每份叶中有机物质量的变化，制成图甲。请回答下列问题。
（1）实验中，叶在时通过光合作用产生的有机物质量为　 　毫克；
（2）乙图是：时.该植物吸收(释放)二氧化碳随光照强度变化的曲线，则曲线上b点的含义是　 　
（3）若温度由下降到，图乙中相应的a点将往　 　方(选填“上”或“下”)移。
【答案】（1）7
（2）光合作用消耗的二氧化碳和呼吸作用产生的二氧化碳量相等
（3）上
【解析】（1）实验中，叶在时，呼吸作用消耗的有机物为2mg，通过光合作用产生的有机物质量为7毫克，因为需要把暗处理前的2mg有机物在造出来，光照后1小时的呼吸作用消耗的有机物制造出来，此外还多了3mg，所以制造的有机物为7mg；
（2）乙图是：时.该植物吸收(释放)二氧化碳随光照强度变化的曲线，则曲线上b点的含义是 光合作用消耗的二氧化碳和呼吸作用产生的二氧化碳量相等 ；
（3）若温度由下降到，呼吸作用强度减弱，所以图乙中相应的a点将往上方移。
9．小科通过以下实验验证外界因素对植物光合作用的影响。
【实验器材】吸管、菠菜、注射器、烧杯、LED灯（冷光源）、刻度尺。
【实验步骤】
①用吸管在长势良好且一致的菠菜叶片上打孔（如图甲），取30个叶圆片；
②将叶圆片置于注射器中，吸取30毫升水，用手堵住注射器小孔，拉动活塞，反复8次，使叶圆片内气体逸出；
③将叶圆片取出放入含有CO2释放剂的烧杯中，叶圆片沉于底部：
④把LED灯放置在离烧杯10厘米处照射（如图乙），10分钟后统计烧杯中叶圆片浮起的数量，重复三次实验取平均值。
⑤改变LED灯与烧杯的距离为15厘米、20厘米，重复上述实验。
烧杯 叶圆片/片 烧杯离光源距离/厘米 温度/摄氏度 浮起的叶圆片平均数/片
甲 10 10.0 25 6.55
丙 10 20.0 25 2.95
【原理解释】原来沉在水底的叶圆片，因为进行光合作用产生氧气，氧气附着在叶圆片上，使叶圆片受到的浮力变大，当浮力大于叶圆片的重力，叶圆片上浮。
（1）实验中还缺少的测量工具是　 　。
（2）小科是通过　 　来判断光合作用的强弱。
（3）分析实验数据，可得出的结论是　 　。
（4）实验前需不需要对菠菜进行暗处理并说明理由　 　。
【答案】（1）秒表
（2）叶圆片浮起的数量
（3）光源距离越近，光合作用的强度越大
（4）不需要；光合作用产生的氧气不在植物体内积存
【解析】（1）实验中，除用刻度尺测量LED灯与烧杯的距离外；在统计叶圆片浮起的数量时，需要用到计时工具，例如秒表。
（2）原来沉在水底的叶圆片，因为进行光合作用产生氧气，氧气附着在叶圆片上，使叶圆片受到的浮力变大，当浮力大于叶圆片的重力，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时间越短，相同时间，叶圆片浮起的数量也越多；因此，小科是通过叶圆片浮起的数量来判断光合作用的强弱。
（3）由表中实验数据可知：烧杯离光源距离越近，浮起的叶圆片平均数越多，说明光合作用越强；烧杯离光源距离越远，浮起的叶圆片平均数越少，说明光合作用越弱。由此得出的结论是：光源距离越近，光合作用的强度越大。
（4）光合作用产生的氧气随时通过气孔排出植物体，并不在植物体内积存；因此，实验前不需要对菠菜进行暗处理。
10．某同学在学习完植物的三种生理活动后进行了相关研究。图甲中的A、B、C分别表示植物的三种生理活动；图乙是该同学综合研究呼吸作用、光合作用的实验装置（氢氧化钠溶液可以吸收CO2）；图丙是大棚内该植物制造和消耗有机物和种植密度的关系图。请根据图回答问题：
（1）图甲中根吸收的水分大约有99%主要用于　 　（填字母）这一生理过程；
（2）该同学研究呼吸作用、光合作用的实验过程如下，
①呼吸作用的研究：先摘取一片图乙装置中的叶片，除去叶绿素后滴加碘液，看到的叶片变蓝；再关闭图乙装置的阀门，在黑暗处放置24h后，摘取甲叶片，除去叶绿素后滴加碘液，看到的现象是：叶片不变蓝。据此可以得出的结论是：　 　。
②光合作用的研究：将在黑暗处放置一昼夜后的图乙装置，移到阳光下，打开阀门并移除氢氧化钠溶液，在叶片乙中N处切断A与R之间的主叶脉。一段时间后取下叶片乙，除去叶绿素后滴加碘液，实验现象是：A不变蓝，B变蓝。据此可以得出的结论是　 　。
（3）种植密度也会影响植物的产量，分析图丙曲线可知种植密度为　 　时（选填m1、m2、m3，或m4）植物产量最高。
【答案】（1）B
（2）呼吸作用会消耗叶片中的淀粉；光合作用需要水，光合作用能制造淀粉
（3）m2
【解析】（1）图甲中根吸收的水分大约有99%主要用于B蒸腾作用这一生理过程，蒸腾作用是植物根吸收水分的动力；
（2）淀粉遇碘液变蓝色，可以用碘液来检验淀粉的存在； 在黑暗处放置24h后，摘取甲叶片，除去叶绿素后滴加碘液，看到的现象是：叶片不变蓝。据此可以得出的结论是： 呼吸作用会消耗叶片中的淀粉；
主叶脉主要起到运输水分的作用，植物的运输水分和无机盐的方向是自下而上的，所以A处没有水分，根据实验现象得出的结论是光合作用需要水，光合作用能制造淀粉；
（3）植物的光合作用会制造有机物，植物的呼吸作用会消耗有机物，所以 种植密度也会影响植物的产量，分析图丙曲线可知种植密度为m2植物产量最高。
11．到19世纪末，经几代科学家对光合作用的不断探索，得到结论：光合作用反应物是和，产物
是和有机物。为了探究产物中的元素来源，科学兴趣小组从元素守恒的角度进行了猜想。
猜想一：全部来源于；
猜想二：全部来源于；
猜想三：同时来源于两者。
为了求证，他们查阅资料如下：
资料1：19世纪末，科学家普遍认为气体之间更容易转化，认为在光的作用下被分解成和，所以来自于同为气体的。
资料2：1937年，英国化学家希尔通过实验发现：离体叶绿体在光照条件下使水分解，释放出。
资料3：1939年，已经发现了氧的同位素。美国科学家鲁宾、卡门利用标记的和分别培养小球藻，光照相同时间后，检测甲、乙两试管中产生的氧气是否含，如图所示。
根据所学知识，结合资料回答下列问题：
（1）写出小球藻光合作用的化学反应式或方程式：　 　。
（2）资料2的实验结论　 　（填“支持”或“不支持”）资料1的观点；
（3）根据资料3的实验结果，分析可得猜想　 　成立。
【答案】（1）（2）不支持（3）二
【解析】（1）小球藻光合作用的化学反应式
（2）资料 说明氧气是来自水的分解，资料 说明氧气来自二氧化碳的分解，因此资料 的实验结论不支持资料 的观点。
（3）利用同位素追踪可知，氧气中的氧元素来自于水，因此可说明猜想二成立。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
第4节 大气圈中氧、碳的循环（第1课时）同步作业
（学生版）
1．国际顶尖杂志《科学》刊登消息：我国中科院科学家首次在实验室利用二氧化碳合成淀粉，实现了光能到化学能的转换，这相当于绿色植物（　　）
A．分解有机物，释放能量 B．分解有机物，储存能量
C．合成有机物，释放能量 D．合成有机物，储存能量
2．“六月荷花香满湖，红衣绿扇映清波”。如图是白莲植株的构造，下列叙述正确的是（　　）
A．莲叶白天进行光合作用，晚上进行呼吸作用
B．当莲叶表皮的保卫细胞吸水膨胀时，气孔就关闭
C．藕中含有丰富的有机物，它是通过根从淤泥中吸收而来的
D．莲叶表面的气孔是植物体与外界进行气体交换的“窗口”
3．将一盆绿色植物放在一个透明密闭的玻璃容器内，置于光照下，利用传感器测量容器内的浓度变化，如图所示。下列说法错误的 (　　)
A．AB段CO2浓度下降，植物呼吸作用强度小于光合作用强度
B．BC段CO2浓度上升，植物呼吸作用强度大于光合作用强度
C．实验进程中的t1时刻，该植物体内有机物的质量最少
D．t2时刻植物体内的有机物质量较t0时刻高
4．为了探究温度对植物光合作用的影响，小嘉进行了如下实验：
【步骤】
①选择生长状况一致的某种植物，随机平均分成甲、乙、丙、丁、戊五组；
②将五组植物分别放置在温度为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃的环境中，其他环境条件相
同且适宜；
③用仪器分别测定每组的光合作用速率（用CO2吸收量的相对值表示）。
【结果】
组别 甲组 乙组 丙组 丁组 戊组
温度 20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃
CO2吸收量相对值 18.2 20.3 23.6 18.9 -1.3
（1）二氧化碳吸收量的相对值越大说明植物光合作用的速率越　 　。
（2）根据实验结果，可得出的结论是　 　。
（3）戊组实验CO2吸收量的相对值为负值，原因是　 　。
5．如图甲，智能温室大棚能自动控制大棚内的温度、CO2浓度、光照强度等条件，以满足大棚内作物生长发育的需求。乙图表示大棚内A、B两种植物的光合速率(用CO2吸收量表示)与光照强度的关系曲线。请分析回答：
（1）大棚内壁上经常出现小水珠，这些小水珠主要来自于植物的　 　作用。
（2）植物A的光合作用开始于　 　(选填“d点前”、“d点"或“d点后”)。
（3）若不考虑温度对呼吸作用的影响，则当光照强度为f时，单位时间内，光合作用合成的有机物是植物　 　(选填“多于”、“等于”或“少于”)植物B．
6．为了探究植物的光合作用，“未来科学家”小组同学取如图所示的银边天竺葵进行以下实验研究：
步骤1：把一盆银边天竺葵放入不透光的黑纸箱中一昼夜。
步骤2：选取生长旺盛的叶片M、N作如图处理。叶片M的部分绿色部分C处用圆黑纸片上下两面遮光处理。叶片N用放有碱石灰的透明塑料袋包裹严密．
步骤3：在阳光下照射4小时左右，取下叶片M和N放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热10分钟。
步骤4：取出叶片M和N，用清水漂洗后放在白瓷盘中，将叶片展开铺平，用1∶10的碘酒稀释液均匀地滴在两片叶片上。过一会儿可以观察到：
①叶片M的B处变蓝色，A、C处均不变蓝色；
②叶片N不变蓝色。
回答下列问题：
（1）实验取材选用银边天竺葵是为了探究　 　。
（2）实验中酒精的作用是　 　。
（3）实验中检验是否有淀粉生成的目的是　 　。
（4）本实验没有探究的光合作用中的问题是____。
A．光合作用的原料需要水 B．光合作用的条件是光照
C．光合作用需要叶绿体 D．光合作用生成淀粉
E．光合作用能制造氧气 F．光合作用需要二氧化碳
7．小嘉利用如图装置探究光照强度对植物光合作用的影响，使用的工具有：刻度尺、计时器、记号笔等。实验在暗室中进行，其中CO2缓冲液可维持装置内CO2浓度恒定。
①按图组装实验仪器，并检查装置的气密性。
②用记号笔标记红色水滴的初始位置，移动滑动变阻器滑片到某位置，闭合开关，并用计时
器开始计时。
③10分钟后，用刻度尺测量并记录红色水滴移动的距离，重复3次取平均值。
④分别调节LED灯到玻璃容器的距离为30厘米、45厘米，重复步骤②③，数据如表。
LED灯到玻璃容器的距离/cm 红色水滴移动的距离/cm
第一次 第二次 第三次 平均值
15 7.2 7.0 7.4
30 4.1 4.3 4.0
45 3.2 3.2 3.1
（1）实验中采用LED冷光源替换普通白炽灯泡，可以避免　 　对实验结果的影响。
（2）实验中除改变LED灯到玻璃容器的距离外，还可以通过　 　来调节光照强度。
（3）分析比较数据，可初步得出的实验结论：　 　。
8．兴趣小组进行光合作用实验，选取生长状况相同的植物叶，分成4等份，分别在不同温度下暗处理1小时，接着在相同光照下放置1小时，测定每份叶中有机物质量的变化，制成图甲。请回答下列问题。
（1）实验中，叶在时通过光合作用产生的有机物质量为　 　毫克；
（2）乙图是：时.该植物吸收(释放)二氧化碳随光照强度变化的曲线，则曲线上b点的含义是　 　
（3）若温度由下降到，图乙中相应的a点将往　 　方(选填“上”或“下”)移。
9．小科通过以下实验验证外界因素对植物光合作用的影响。
【实验器材】吸管、菠菜、注射器、烧杯、LED灯（冷光源）、刻度尺。
【实验步骤】
①用吸管在长势良好且一致的菠菜叶片上打孔（如图甲），取30个叶圆片；
②将叶圆片置于注射器中，吸取30毫升水，用手堵住注射器小孔，拉动活塞，反复8次，使叶圆片内气体逸出；
③将叶圆片取出放入含有CO2释放剂的烧杯中，叶圆片沉于底部：
④把LED灯放置在离烧杯10厘米处照射（如图乙），10分钟后统计烧杯中叶圆片浮起的数量，重复三次实验取平均值。
⑤改变LED灯与烧杯的距离为15厘米、20厘米，重复上述实验。
烧杯 叶圆片/片 烧杯离光源距离/厘米 温度/摄氏度 浮起的叶圆片平均数/片
甲 10 10.0 25 6.55
丙 10 20.0 25 2.95
【原理解释】原来沉在水底的叶圆片，因为进行光合作用产生氧气，氧气附着在叶圆片上，使叶圆片受到的浮力变大，当浮力大于叶圆片的重力，叶圆片上浮。
（1）实验中还缺少的测量工具是　 　。
（2）小科是通过　 　来判断光合作用的强弱。
（3）分析实验数据，可得出的结论是　 　。
（4）实验前需不需要对菠菜进行暗处理并说明理由　 　。
10．某同学在学习完植物的三种生理活动后进行了相关研究。图甲中的A、B、C分别表示植物的三种生理活动；图乙是该同学综合研究呼吸作用、光合作用的实验装置（氢氧化钠溶液可以吸收CO2）；图丙是大棚内该植物制造和消耗有机物和种植密度的关系图。请根据图回答问题：
（1）图甲中根吸收的水分大约有99%主要用于　 　（填字母）这一生理过程；
（2）该同学研究呼吸作用、光合作用的实验过程如下，
①呼吸作用的研究：先摘取一片图乙装置中的叶片，除去叶绿素后滴加碘液，看到的叶片变蓝；再关闭图乙装置的阀门，在黑暗处放置24h后，摘取甲叶片，除去叶绿素后滴加碘液，看到的现象是：叶片不变蓝。据此可以得出的结论是：　 　。
②光合作用的研究：将在黑暗处放置一昼夜后的图乙装置，移到阳光下，打开阀门并移除氢氧化钠溶液，在叶片乙中N处切断A与R之间的主叶脉。一段时间后取下叶片乙，除去叶绿素后滴加碘液，实验现象是：A不变蓝，B变蓝。据此可以得出的结论是　 　。
（3）种植密度也会影响植物的产量，分析图丙曲线可知种植密度为　 　时（选填m1、m2、m3，或m4）植物产量最高。
11．到19世纪末，经几代科学家对光合作用的不断探索，得到结论：光合作用反应物是和，产物
是和有机物。为了探究产物中的元素来源，科学兴趣小组从元素守恒的角度进行了猜想。
猜想一：全部来源于；
猜想二：全部来源于；
猜想三：同时来源于两者。
为了求证，他们查阅资料如下：
资料1：19世纪末，科学家普遍认为气体之间更容易转化，认为在光的作用下被分解成和，所以来自于同为气体的。
资料2：1937年，英国化学家希尔通过实验发现：离体叶绿体在光照条件下使水分解，释放出。
资料3：1939年，已经发现了氧的同位素。美国科学家鲁宾、卡门利用标记的和分别培养小球藻，光照相同时间后，检测甲、乙两试管中产生的氧气是否含，如图所示。
根据所学知识，结合资料回答下列问题：
（1）写出小球藻光合作用的化学反应式或方程式：　 　。
（2）资料2的实验结论　 　（填“支持”或“不支持”）资料1的观点；
（3）根据资料3的实验结果，分析可得猜想　 　成立。
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