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第3章 空气与生命
第6节 光合作用
学习目标
1.知道绿色植物的光合作用及其重要意义。
2.知道光合作用过程验证的方法。
3.了解光合作用的原料是二氧化碳和水。
4.了解光合作用的产物是有机物和氧气。
5.了解光合作用与呼吸作用的区别和联系。
知识点1 光合作用的原理 重点
光合作用的 概念 光合作用是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
光合作用的 反应式 二氧化碳+水 有机物+氧气
光合作用的 过程 光合作用主要发生在叶肉细胞的叶绿体中,它产生的葡萄糖经转化后
形成了淀粉。光合作用所需要的二氧化碳大部分是从空气中吸收的,
水则主要是从土壤中吸收,然后运输到叶片。叶绿体内含有的叶绿素
等色素,能吸收阳光
光合作用两 方面的转化 (1)物质转化:把简单的无机物(水、二氧化碳)转化为复杂的有
机物(如葡萄糖等),并放出氧气
(2)能量转化:把太阳能(光能)转化为化学能(储存在有机物中)
光合作用的 意义 绿色植物通过光合作用制造的有机物不仅满足了自身生长、发育、繁
殖的需要,还为其他生物提供了基本的食物来源。光合作用是生物界
食物的来源、氧气的来源、能量的来源,是地球上几乎所有生物生存、
繁荣和发展的根本保障
续表
典例1 下列关于绿色植物光合作用的意义的说法,错误的是( )
A.为动物和人类提供食物
B.为自身提供有机物
C.为自身提供无机盐
D.为动物和人类提供能量
C
[解析] 光合作用不能为绿色植物自身提供无机盐,无机盐是植物通过根从土壤中吸
收的。故选C。
知识点2 光合作用的条件和产物 重难点
1.验证绿色植物进行光合作用制造淀粉所需的条件
步骤 具体操作 目的
. . 暗处理 暗处理的时间要充足,保证叶片内原有淀 粉全部转运或耗尽 实验前把盆栽的 银边天竺葵放在 黑暗处一昼夜 让叶中原有的淀粉
全部转运或耗尽,
以免残余的淀粉干
扰实验结果
步骤 具体操作 目的
. . 遮光、照光 遮光时,叶片同一部位的上下两面必须同 时遮盖 用两张大小相等的 铝箔把叶片的一部 分从上下两面遮盖 起来,然后移到阳 光下照射 设置对照,实验变
量为光
叶片被遮盖的部分
和没被遮盖的部分
构成一组对照实验
. . 摘叶,去铝箔 几个小时后,摘 下叶片,去掉遮 光的铝箔 便于后续步骤操作
续表
步骤 具体操作 目的
. . 酒精脱色 酒精脱色时只能水浴加热,直接加热容易 引燃酒精,发生危险 把叶片放入盛有 酒精的小烧杯中, 水浴加热 使叶片含有的叶绿
素溶解到酒精中,
叶片变成黄白色,
排除叶绿素的干扰
续表
步骤 具体操作 目的
. . 漂洗 用清水漂洗叶片 把叶片上的酒精、
叶绿素等漂洗掉,
以免干扰实验
. . 滴碘液 把叶片放到培养 皿中,向叶片 (遮光的部分和 未遮光的部分) 滴加碘液 淀粉遇碘液变蓝色,
以此检测叶片中是
否有淀粉生成
续表
步骤 具体操作 目的
. . 冲洗、观察 避免碘液颜色的影响 几分种后,用清水 冲掉碘液,观察叶 色发生了什么变化 洗掉叶片上的碘液,
便于观察
续表
分析:
(1)叶片部分用铝箔盖严,其余部分未盖铝箔,此处的变量是光照。叶片的见光部
分遇到碘液变成了蓝色,而覆盖铝箔处未变蓝色,这说明叶片的见光部分产生了淀
粉。这也说明光合作用需要光。
(2)活动中使用了银边天竺葵,此处想要控制的变量是叶绿体。叶片的绿色部位变
蓝,而白色部分没有变蓝,这说明光合作用需要叶绿体。
特别提醒
实验中用清水对叶片处理的目的
实验中共用清水对叶片处理了两次:第一次清水漂洗洗去的是酒精和溶于酒精的叶
绿素;第二次清水冲洗洗去的是碘液。
结论:
①叶片绿色部分的见光部分产生了淀粉,说明光合作用需要光。
②光合作用的产物中有淀粉存在。
③叶片的绿色部分产生了淀粉,银边部分未产生淀粉,说明光合作用需要叶绿体。
巧学妙记
一昼夜
把天竺葵放在黑暗处一昼夜。
两面遮
把叶片一部分的上下两面都遮盖住。
三步走
水浴加热→清水漂洗→碘液检验。
典例2 关于用天竺葵“探究绿叶在光下制造有机物”的实验,有关说法正确的是
( )
A.遮光处理之前要将天竺葵暗处理一昼夜
B.实验中的变量是光,实验需要在低温下进行
C.实验结果应该是叶片遮光部分变蓝色
D.本实验能证明光合作用的产物是淀粉和氧气
A
[解析]
选项 分析 结
论
A 遮光处理前要将天竺葵暗处理一昼夜,目的是耗尽叶片中原来储存的淀粉,这样实验中用碘液检验到的淀粉只可能是叶片在实验过程中制造的 √
B 实验中的变量是光,实验需要在常温下进行 ×
C 叶片见光部分能进行光合作用制造淀粉,因此滴加碘液后变蓝色;遮光部分缺乏光,没有进行光合作用,没有制造淀粉,因此滴加碘液后不变蓝色 ×
D 本实验能证明光合作用产生淀粉、光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件,不能证明光合作用的产物中是否有氧气 ×
2.教材第110页活动:验证绿色植物进行光合作用能够产生氧气
实验步骤 具体操作 目的
装备组装 在一只烧杯中放入清水,将金鱼藻放于水中,将漏斗 盖在金鱼藻上,再在漏斗上面罩上盛满清水的试管 应是温水,因为在一定的温度范围内,温度越高,植 物的光合作用越强,释放氧气越快、越多,实验中使 用温水利于植物进行光合作用,实验现象明显 准备好实验装
置,能够收集
较多的气体
实验步骤 具体操作 目的
收集气体 将整个装置放在阳光下。注意观察金鱼藻有无气泡产 生。这些气泡中的气体会收集在试管中 用试管收集金
鱼藻在光合作
用中产生的气
体
验证气体 . . 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,将带火星的卫生香放入试管,观察卫生 香复燃 说明试管中的
气体为氧气
续表
实验结论:
(1)绿色植物能够在阳光下进行光合作用,产生氧气。
(2)氧气不易溶于水,适合用排水法收集。
典例3 人们在饲养金鱼时,常常在鱼缸中放一些新鲜的水草,结合你学习的科学知
识,思考水草的主要作用是( )
A.为金鱼提供饵料和栖息场所
B.使鱼缸显得美观而有生机
C.为金鱼提供呼吸所需的氧气
D.清除鱼缸内的病菌和废物
C
[解析] 水草中含有叶绿体,在光照下可以进行光合作用,产生氧气,将其放在鱼缸
里能增加鱼缸中氧气的含量,为金鱼提供充足的氧气。因此在鱼缸中放一些新鲜的
水草,主要目的是增加水中氧气的含量,供金鱼呼吸。
知识点3 光合作用的原料 重难点
1.探究光合作用的原料之一是二氧化碳
设计实验:
(1)此项探究中,设计改变的因素是二氧化碳,最后观察植物有无淀粉产生。
(2)为了证明植物进行光合作用需要二氧化碳,就要以二氧化碳为变量设计对照实
验。可以选取两个透明的塑料袋,一个装入少量氢氧化钠溶液,另一个装入等量清
水,然后按照教材第111页图3-79所示,分别套在叶片上。
(3)为了防止植物吸入空气中的二氧化碳,应将塑料袋口扎紧,用胶带密封,内有
氢氧化钠溶液,可以吸收塑料袋内的二氧化碳,这样植物就不会吸入空气中的二氧
化碳了。
(4)为了证明植物进行光合作用需要二氧化碳,可将两组叶片进行淀粉检测实验,
若装清水的塑料袋内的叶片能变蓝色,而装氢氧化钠溶液的塑料袋内的叶片不变蓝
色,则说明光合作用需要二氧化碳。
实验过程:
步骤 具体操作 目的
. . 暗处理 暗处理的时间要充足,保证叶 片内原有淀粉全部转运或耗尽 实验前把盆栽的天竺葵放在 黑暗处一昼夜 让叶中原有的淀粉全部
转运或耗尽,以免残余
的淀粉干扰实验结果
步骤 具体操作 目的
. . 密封处理 确定已经暗处理过的天竺葵 的叶片两片,分别套上一个 耐腐蚀的透明塑料袋,分别 装入5克水和5克氢氧化钠溶 液,然后密封处理 设置两个塑料袋,装入
不同的等量液体,形成
对比,氢氧化钠溶液会
吸收塑料袋里的二氧化
碳气体,水基本不影响
. . 阳光下照射 把天竺葵放置到阳光下照射 4个小时 光合作用制造有机物
续表
步骤 具体操作 目的
. . 摘下叶片进行脱色处理 操作与目的同知识点2中“酒精脱色” . . 滴碘液、冲洗、观察 滴加碘液,之后放入清水中 进行清洗。发现装入清水的 塑料袋中的叶片变成蓝色, 而放入氢氧化钠溶液中的叶 片没有变蓝色 目的同知识点2中“滴碘
液”“冲洗、观察”
续表
实验结论:
(1)光合作用需要二氧化碳作为原料。
(2)光合作用需要的二氧化碳是从叶片被吸入到植物体内的。
2.光合作用的原料
实验证明,植物进行光合作用需要二氧化碳,二氧化碳是光合作用的原料,科学研
究还证明,水也是植物进行光合作用的原料。
拓展
温度、光照强度、二氧化碳浓度是影响光合作用强度最常见的三大因素。在一定范
围内,温度越高、光照越强、二氧化碳浓度越高,光合作用越强,但超出一定范围
后,光合作用强度反而会下降。
典例4 (实验验证光合作用的原料)将桑树枝条上一健壮的叶片主叶脉切断,经暗
处理后在阳光下照射几小时,剪下叶片,经脱色去叶绿素后,用碘液处理检验,切
口的上半部分叶片呈棕色(碘液颜色),切口的下半部分叶片呈蓝色,这说明植物
光合作用需要( )
A.水 B.二氧化碳 C.光 D.叶绿素
A
[解析] 叶脉中的导管能运输水分和无机盐,叶片主叶脉切断后,切口的上半部分叶
片没有检验到淀粉,说明没有进行光合作用,而切口的下半部分叶片检验到淀粉,
说明进行了光合作用,这两者之所以有差别是因为上半部分没有水,而下半部分有
水,说明植物光合作用需要水。
知识点4 光合作用和呼吸作用的相互关系 重难点
1.光合作用和呼吸作用
动、植物进行呼吸作用时,吸收空气中的氧气,释放二氧化碳;而绿色植物进行光
合作用时,吸收空气中的二氧化碳,释放氧气。因此,动、植物二氧化碳和氧气的
产生及消耗的途径如图所示。
光合作用 呼吸作用
二氧化碳 吸收 放出
氧气 放出 吸收
有机物 制造 分解
能量 吸收 释放
是否需要叶绿体 是 否
是否需要光 是 否
2.光合作用和呼吸作用的区别和联系
光合作用 呼吸作用
反应式 二氧化碳+水 有机物+氧气 葡萄糖+氧气 二氧化碳+水+能量
场所 叶绿体 活细胞
条件限制 光照 有光、无光均可以
气体交换 吸收二氧化碳,放出氧气 吸收氧气,放出二氧化碳
物质转化 制造有机物 分解有机物
能量转化 太阳能转化成化学能储存在有机物 中 将储存在有机物内的能量释放、转
化和利用
联系 呼吸作用放出的能量是光合作用储存在有机物中的,而光合作用吸收原
料、运输产物所需要的能量是呼吸作用释放出来的;呼吸作用消耗的有
机物是光合作用的产物,而光合作用需要的二氧化碳又是呼吸作用释放
的。因此,光合作用和呼吸作用是相互依存的
续表
典例5 [2022·浙江湖州模拟] 下列关于光合作用和呼吸作用的说法,正确的是( )
A.水和氧气都是光合作用的原料
B.绿叶在光下只进行光合作用,不进行呼吸作用
C.光合作用制造有机物,呼吸作用分解有机物
D.环境温度的高低对种子的呼吸作用无影响
C
[解析]
选项 分析 结论
A 水和二氧化碳是光合作用的原料 ×
B 绿叶在光下进行光合作用的同时也进行呼吸作用 ×
C 绿色植物通过光合作用把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物 并释放氧气;同时也通过呼吸作用把有机物氧化分解为二氧化碳和 水,并释放能量供生命活动利用 √
D 环境温度的高低对种子的呼吸作用有影响 ×
题型1 光合作用
典例6 如图表示光合作用中原料和产物的运输方向,请据图回答:
(1)植物进行光合作用的主要器官是____。
叶
(2)图中箭头1表示叶片从大气中吸收__________,作为光合作用的原料。
二氧化碳
(3)图中箭头2表示由根吸收的____被运输到叶片,作为光合作用的原料。
水
(4)图中箭头3表示光合作用产生的______通过叶片表皮的气孔释放到大气中。图
中箭头4表示光合作用制造的________被运输到植物体的其他器官,在此过程中光能
转变成了________。
氧气
有机物
化学能
(5)该过程的表达式为_ ____________________________________________。
二氧化碳+水 有机物(储存着能量)+氧气
[解析] 由题中信息分析知,图中箭头1表示叶片从大气中吸收二氧化碳,
箭头2表示由根吸收的水被运输到叶片,箭头3表示光合作用释放氧气,箭
头4表示光合作用制造的有机物被运输到植物体的其他器官。植物的光合
作用是在叶绿体中进行的,而叶绿体主要存在于植物叶片的叶肉细胞中,
故叶是植物进行光合作用的主要器官。光合作用实质上是绿色植物通过叶
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,在此过程中,光能转变为化学能。光合作用产生的氧气是通
过叶片表皮的气孔释放到大气中的。
归纳总结
题型2 验证光合作用
典例7 如图是用天竺葵验证光合作用的相关实验步骤图,下列叙述错误的是( )
B
A.天竺葵叶片的叶肉细胞在光下能够进行光合作用,合成有机物
B.该实验的结论是:①光合作用的场所是叶绿体,②淀粉是光合作用的产物
C. 步骤用黑纸从上下两面遮住叶片的同一部分是为了形成对照
D. 步骤可以使叶片中的叶绿素溶解到酒精中
[解析] 叶绿体是光合作用的场所,叶肉细胞内含有叶绿体,因此天竺葵叶片的叶肉
细胞在光下能够进行光合作用,合成有机物,A正确;绿叶在光下制造有机物的实
验,能说明光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件、淀粉是光合作用的产物,但
不能得出光合作用的场所是叶绿体这一结论,B错误;实验中的变量是光, 步骤用
黑纸从上下两面遮住叶片的同一部分是为了形成对照,C正确; 步骤是把叶片放入
盛有酒精的小烧杯中,水浴加热,目的是使叶片中的叶绿素溶解到酒精中,D正确。
方法点拨
绿叶在光下制造有机物实验的部分步骤及其目的
步骤 目的
暗处理 使叶片内原有的淀粉转运或耗尽
遮光 设置对照,实验变量为光
酒精脱色 使叶片中的叶绿素溶解到酒精中
漂洗 洗掉酒精及溶于酒精的叶绿素,以免干扰实验
滴碘液 检验是否有淀粉生成
冲洗 冲掉碘液,便于观察
题型3 光合作用的原料
典例8 某科学兴趣小组的同学在研究植物光合作用时,设计了如图所示实验装置
(氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳),下列说法错误的是( )
B
A.植物放入装置前要进行暗处理
B.实验时甲装置放在黑暗处,乙装置放在阳光下
C.该实验的变量是二氧化碳
D.该实验装置需要密封处理
[解析] 实验前应将实验所用植物同时进行暗处理,目的是让叶片内原有的淀粉运走
或耗尽,A正确;甲装置中有二氧化碳,乙装置中的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收,
故该实验是以二氧化碳为变量的一组对照实验,除二氧化碳外其他条件均要相同,
所以实验时甲装置与乙装置均应放在阳光下,B错误、C正确;该实验装置需要密封
处理,避免空气中的二氧化碳干扰实验结果,D正确。
方法点拨
探究植物进行光合作用的实验变量
(1)二氧化碳:在两个密闭装置内,一个装置内放清水(对照组),另一个装置内放氢氧化钠溶液(实验组)。
(2)光:一个叶片进行部分遮光处理,见光部分为对照组,遮光部分为实验组。
(3)水:将一片叶子的主叶脉切断,阻止水分的运输,有水供给的部分为对照组,无水供给的部分为实验组。
(4)叶绿体:选取银边天竺葵的叶片,叶片银边部分无叶绿体,为实验组,叶片绿色部分有叶绿体,为对照组。
题型4 呼吸作用与光合作用的综合
典例9 寿光是著名的“中国蔬菜之乡”,也是重要的
大棚蔬菜生产基地。某初中科学兴趣小组对密闭大
棚内番茄的光合作用与呼吸作用进行了研究,绘制
了单株番茄光合作用强度与种植密度的关系图(甲)
和 点对应情况下大棚内一天中的二氧化碳含量的
变化图(乙)。下列说法错误的是( )
C
A.从以上研究可知,单株光合作用强度随种植密度的增加而降低
B.在图甲中 点,限制番茄植株光合作用强度的主要外界因素是光照
C.图乙中 段,植株叶肉细胞中释放能量的场所是叶绿体
D.图乙中,氧气浓度最高的点是 点,此时光合作用强度与呼吸作用强度相等
[解析] 由图甲可知,随着种植密度的增加,单株光合作用强度降低,与 点相比,
点种植密度较大,种植过密会导致叶片之间相互遮挡,使植物不能充分地接受阳
光;并且植株通风效果不好,导致二氧化碳供应不足,最终使单株光合作用强度下
降,A、B正确。叶绿体是植物细胞中合成能量的场所,C错误。图乙中 点是氧气
浓度最高的点,此时二氧化碳浓度不再降低,达到平衡点,即光合作用吸收的二氧
化碳量和呼吸作用释放的二氧化碳量相等,说明光合作用强度与呼吸作用强度相等,
D正确。
方法点拨
光合作用和呼吸作用的关系