第3单元 第5讲 细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析 (综合融会课)（课件PPT）-【新高考方案】2024高考生物一轮复习（新教材版Ⅰ 新高考）

第5讲　细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析 (综合融会课) 细胞呼吸和光合作用相关实验设计与分析，属于高考必考点，难度中等。命题时常以文字信息结合实验设计进行考查，主要考查实验设计思路和语言文字表达能力，旨在考查科学思维和科学探究等学科素养。 常考题型(一)　光合速率与呼吸速率的测定 [典型考法体验] (2019·全国卷Ⅱ，节选)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。 在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内____________________；C与B的差值表示这段时间内________________________；A与B的差值表示这段时间内______________________。 解析：单位时间生产者制造有机物的量等于生产者积累有机物的量和呼吸量的总和。题述测量的三份水样中A为对照，B为生产者进行呼吸作用后剩余的氧气量，C为生产者进行光合作用和呼吸作用后玻璃瓶中的氧气量； C与A的差值表示该段时间内生产者净光合作用的放氧量(或积累有机物的量)，A与B的差值表示该段时间内生产者进行呼吸作用消耗氧气的量(或消耗有机物的量)，所以，C与B的差值[(C－A)＋(A－B)]表示该段时间内生产者光合作用的总放氧量(或制造有机物的量)。 答案：生产者净光合作用的放氧量　生产者光合作用的总放氧量　生产者呼吸作用的耗氧量 [系统思维建模] 1．光合速率与呼吸速率的探究方法 (1)液滴移动法 图示 解读 ①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 ②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。 (2)叶圆片称重法 图示 解读 测定单位时间、单位面积叶片中有机物的变化量(S为叶圆片面积)。 ①净光合速率＝(z－y)/2S； ②呼吸速率＝(x－y)/2S； ③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 (3)黑白瓶法 “黑白瓶法”是通过净光合作用强度和呼吸作用强度推算总光合作用强度的方法，其中“黑瓶”不透光，测定的是呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下： 规律1 有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 规律2 没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。 (4)半叶法 ①将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不作处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。 ②一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。 2．实验设计中必须注意的三点 (1)变量的控制手段：如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。 (2)对照原则的应用：不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。 (3)相关数值的判定：无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用速率”值。 3．解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时的三个关注信息 (1)是加“NaOH”还是加“NaHCO3”。 (2)给予“光照”处理还是“黑暗”处理。 (3)是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。 [迁移应用训练] 1．下图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对值的变化。下列说法错误的是(　 ) A．图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动 B．若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变 C．一定光照条件下，如果再适当升高温度，真正光合速率会发生图乙中从b到a的变化 D．若图乙表示图甲植物光合速率由a