5.3 植物与碳氧平衡（导学案）新教材生物沪教版七年级上册

5.3 植物与碳氧平衡（导学案） 【知识目标】 1.阐明光合作用与呼吸作用的动态关系 准确表述两作用的原料、产物、条件及场所（重点：气体交换方向相反）。 分析昼夜气体浓度变化数据图，解释植物在光照下净释放氧气、黑暗中净释放二氧化碳的原因。 2.归纳碳氧平衡的维持机制 描述绿色植物通过光合作用消耗二氧化碳、释放氧气的核心过程。 理解温室大棚中“增光、增CO₂、控温”措施的原理（提高光合效率，抑制呼吸消耗）。 3.认识人类活动与碳氧平衡的关联 结合全球碳排放数据（如能源活动占比86.7%），说明破坏碳氧平衡的主因。 列举植树造林、节能减排等维持平衡的具体途径。 【素养目标】 1.生命观念 形成“植物是碳氧循环枢纽”的生态平衡观，理解光合作用对生物圈稳态的不可替代性（如缓解热岛效应）。 2.科学思维 基于气体浓度变化曲线，运用变量分析法（如X轴以上代表净释放氧气）推导植物生理活动强度；通过温室措施案例，训练“条件-结果”的逻辑推理能力。 3.态度责任 结合城市绿化覆盖率数据（如上海37.6%），设计社区增绿方案； 制定个人低碳行动清单（如减少一次性用品），践行生态保护责任。 【学习重点】 1.光合作用和呼吸作用的原料、产物、条件和场所； 2.植物光合作用和呼吸作用对碳氧平衡的影响； 3.提高温室大棚蔬菜产量的措施； 4.维持碳 - 氧平衡的方法。 【学习难点】 1.分析植物一昼夜中光合作用和呼吸作用后氧气和二氧化碳的浓度变化； 2.理解光照强度与植物光合作用和呼吸作用强度的关系； 3.运用光合作用和呼吸作用的知识解决实际问题。 1.生物的呼吸以及人类的生产生活会不断地消耗______,产生________。植物则通过________不断消耗二氧化碳,产生氧气。 2.无论白天还是黑夜,植物都通过________分解体内的______,获取______，维持生命所需,同时消耗氧气,产生二氧化碳。 3.而在白天,植物通过光合作用吸收二氧化碳的量要______自身呼吸作用产生的量,产生______的量也要多于自身呼吸作用消耗的量。 一、问题探究→植物与碳氧平衡 探究光合作用和呼吸作用的关系及对碳氧平衡的影响 结合全球碳排放数据（如能源活动占比 86.7%），探讨人类活动是如何破坏碳氧平衡的，以及我们可以采取哪些具体措施来维持碳氧平衡？ 探究提高温室大棚蔬菜产量的措施 在实际农业生产中，除了课本提到的方法，还有哪些方法可以提高温室大棚蔬菜的产量？请查阅资料并结合光合作用和呼吸作用的原理进行分析。 二、问题思考→植物的光合作用与呼吸作用 思考光合作用和呼吸作用的基本概念 光合作用和呼吸作用的产物、原料、条件和场所分别是什么？它们之间有什么联系和区别？ 思考植物一昼夜中气体浓度变化 从植物一昼夜中氧气和二氧化碳浓度变化的数据图表中，分析在黑暗条件下和光照条件下，植物的生理活动有什么不同？氧气和二氧化碳的浓度分别是如何变化的？在一昼夜中，什么时候氧气浓度最高，什么时候二氧化碳浓度最高？ 思考光照强度对植物生理活动的影响 当有光照强度时，植物进行的能影响氧气释放量的生理活动有哪些？光照强度的变化又会对这些生理活动产生怎样的影响？ 1.黑暗条件下，植物进行的生理活动是（ ） A. 只进行光合作用 B. 只进行呼吸作用 C. 同时进行光合作用和呼吸作用 D. 光合作用和呼吸作用都不进行  2.光照条件下，植物通过光合作用吸收二氧化碳的量多于自身呼吸作用产生的量，产生氧气的量也多于自身呼吸作用消耗的量，此时植物（ ） A.积累有机物，向外界释放氧气 B. 消耗有机物，从外界吸收氧气 C. 积累有机物，从外界吸收氧气 D. 消耗有机物，向外界释放氧气  3.为了提高温室大棚蔬菜的产量，下列措施中不可行的是（ ） A. 适当延长光照时间 B. 提高光照强度 C. 适当增加夜间温度 D. 适当增加二氧化碳浓度  4.当光照强度为0时，植物进行的生理活动是（ ） A.光合作用 B. 呼吸作用 C. 光合作用和呼吸作用 D. 蒸腾作用  5.在X轴上，植物的光合作用强度和呼吸作用强度的关系是（ ） A.光合作用强度大于呼吸作用强度 B. 光合作用强度小于呼吸作用强度 C. 光合作用强度等于呼吸作用强度 D. 无法确定  难点回顾与反思 1.请再次分析植物一昼夜中光合作用和呼吸作用后氧气和二氧化碳的浓度变化情况，并思考如果在阴天，这种浓度变化会有什么不同？ 2.结合生活实际，举例说明如何运用光合作用和呼吸作用的知识来解决实际问题，比如保存水果和蔬菜。 拓展阅读 阅读以下关于植物光合作用和碳氧平衡的科普文章，回答问题。 植物是地球上最重要的生命形式之一，它们通过光合作用为整个生态系统提供了能量和氧气。光合作用是一个复杂的生物化学过程，它利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。在这个过程中，叶绿体中的叶绿素起着关键作用，它能够吸收光能并将其转化为化学能。 地球上的碳氧平衡对于维持生命的存在至关重要。植物的光合作用不断地吸收大气中的二氧化碳，同时释放出氧气，而动物和人类的呼吸作用以及各种燃烧过程则消耗氧气，释放二氧化碳。如果植物的光合作用受到破坏，或者人类活动导致二氧化碳排放过多，都可能打破碳氧平衡，引发一系列的环境问题，如全球气候变暖等。 问题： 1.光合作用的原料和产物分别是什么？ 2.植物的光合作用对碳氧平衡有什么重要意义？  能力提升 设计一个简单的实验，探究光照强度对植物光合作用强度的影响。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3 植物与碳氧平衡（导学案） 【知识目标】 1.阐明光合作用与呼吸作用的动态关系 准确表述两作用的原料、产物、条件及场所（重点：气体交换方向相反）。 分析昼夜气体浓度变化数据图，解释植物在光照下净释放氧气、黑暗中净释放二氧化碳的原因。 2.归纳碳氧平衡的维持机制 描述绿色植物通过光合作用消耗二氧化碳、释放氧气的核心过程。 理解温室大棚中“增光、增CO₂、控温”措施的原理（提高光合效率，抑制呼吸消耗）。 3.认识人类活动与碳氧平衡的关联 结合全球碳排放数据（如能源活动占比86.7%），说明破坏碳氧平衡的主因。 列举植树造林、节能减排等维持平衡的具体途径。 【素养目标】 1.生命观念 形成“植物是碳氧循环枢纽”的生态平衡观，理解光合作用对生物圈稳态的不可替代性（如缓解热岛效应）。 2.科学思维 基于气体浓度变化曲线，运用变量分析法（如X轴以上代表净释放氧气）推导植物生理活动强度；通过温室措施案例，训练“条件-结果”的逻辑推理能力。 3.态度责任 结合城市绿化覆盖率数据（如上海37.6%），设计社区增绿方案； 制定个人低碳行动清单（如减少一次性用品），践行生态保护责任。 【学习重点】 1.光合作用和呼吸作用的原料、产物、条件和场所； 2.植物光合作用和呼吸作用对碳氧平衡的影响； 3.提高温室大棚蔬菜产量的措施； 4.维持碳 - 氧平衡的方法。 【学习难点】 1.分析植物一昼夜中光合作用和呼吸作用后氧气和二氧化碳的浓度变化； 2.理解光照强度与植物光合作用和呼吸作用强度的关系； 3.运用光合作用和呼吸作用的知识解决实际问题。 1.生物的呼吸以及人类的生产生活会不断地消耗氧气,产生二氧化碳。植物则通过光合作用不断消耗二氧化碳,产生氧气。 2.无论白天还是黑夜,植物都通过呼吸作用分解体内的有机物,获取能量，维持生命所需,同时消耗氧气,产生二氧化碳。 3.而在白天,植物通过光合作用吸收二氧化碳的量要多于自身呼吸作用产生的量,产生氧气的量也要多于自身呼吸作用消耗的量。 一、问题探究→植物与碳氧平衡 探究光合作用和呼吸作用的关系及对碳氧平衡的影响 结合全球碳排放数据（如能源活动占比 86.7%），探讨人类活动是如何破坏碳氧平衡的，以及我们可以采取哪些具体措施来维持碳氧平衡？ 人类活动中，燃烧化石燃料（如煤、石油、天然气等）、砍伐森林等会增加二氧化碳的排放，破坏碳氧平衡。因为化石燃料燃烧会释放大量的二氧化碳，而森林被砍伐后，能够吸收二氧化碳进行光合作用的植物减少。维持碳氧平衡的具体措施有：植树造林，增加绿色植物的数量，通过光合作用吸收更多的二氧化碳；节能减排，如使用清洁能源（太阳能、风能、水能等），减少化石燃料的使用；倡导低碳生活，如节约用电、少用一次性物品等。 探究提高温室大棚蔬菜产量的措施 在实际农业生产中，除了课本提到的方法，还有哪些方法可以提高温室大棚蔬菜的产量？请查阅资料并结合光合作用和呼吸作用的原理进行分析。 除了延长光照时间、提高光照强度、增加二氧化碳浓度、降低夜间温度外，还可以合理密植，这样可以充分利用光照和空间，提高光合作用效率；合理施肥，提供蔬菜生长所需的各种无机盐，保证光合作用等生理活动的正常进行；及时通风，保证大棚内有充足的二氧化碳供应；控制病虫害，减少蔬菜因病虫害导致的生长不良，保证光合作用等生理活动的顺利进行。这些措施都是基于光合作用需要充足的光照、二氧化碳和适宜的温度、无机盐等条件，以及呼吸作用需要消耗有机物，降低呼吸作用可以减少有机物的消耗，从而提高蔬菜产量。 二、问题思考→植物的光合作用与呼吸作用 思考光合作用和呼吸作用的基本概念 光合作用和呼吸作用的产物、原料、条件和场所分别是什么？它们之间有什么联系和区别？ 光合作用的产物是有机物和氧气，原料是二氧化碳和水，条件是光照，场所是叶绿体；呼吸作用的产物是二氧化碳和水，原料是有机物和氧气，条件是有光无光都能进行，场所是线粒体。联系：光合作用为呼吸作用提供有机物和氧气，呼吸作用为光合作用提供二氧化碳和能量，二者相互依存。区别：气体交换方向相反，光合作用吸收二氧化碳释放氧气，呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳；条件不同，光合作用需要光照，呼吸作用不需要光照。 思考植物一昼夜中气体浓度变化 从植物一昼夜中氧气和二氧化碳浓度变化的数据图表中，分析在黑暗条件下和光照条件下，植物的生理活动有什么不同？氧气和二氧化碳的浓度分别是如何变化的？在一昼夜中，什么时候氧气浓度最高，什么时候二氧化碳浓度最高？ 黑暗条件下，植物进行呼吸作用吸收氧气并释放二氧化碳，所以氧气浓度降低，二氧化碳浓度升高；光照条件下，植物进行光合作用，吸收二氧化碳的量要多于自身呼吸作用产生的量，产生氧气的量也要多于自身呼吸作用消耗的量，所以氧气浓度升高，二氧化碳浓度降低。通常在傍晚的时候氧气浓度最高，因为经过一天的光合作用；在清晨的时候二氧化碳浓度最高，因为经过一夜的呼吸作用。 思考光照强度对植物生理活动的影响 当有光照强度时，植物进行的能影响氧气释放量的生理活动有哪些？光照强度的变化又会对这些生理活动产生怎样的影响？ 当有光照强度时，植物进行的能影响氧气释放量的生理活动有光合作用和呼吸作用。在一定范围内，随着光照强度的增强，光合作用强度增强，氧气释放量增多；当光照强度达到一定程度后，光合作用强度不再随光照强度的增强而增强。而呼吸作用强度受光照强度影响较小，主要受温度等因素影响。当光照强度较弱时，光合作用产生的氧气量可能小于呼吸作用消耗的氧气量，植物会从外界吸收氧气；当光照强度较强时，光合作用产生的氧气量大于呼吸作用消耗的氧气量，植物会向外界释放氧气。 1.黑暗条件下，植物进行的生理活动是（ ） A. 只进行光合作用 B. 只进行呼吸作用 C. 同时进行光合作用和呼吸作用 D. 光合作用和呼吸作用都不进行  【答案】：B  【解析】：光合作用需要光照，黑暗条件下植物无法进行光合作用。而呼吸作用是所有活细胞时刻都在进行的生理活动，不需要光照条件，所以黑暗条件下植物只进行呼吸作用，故答案选B。 2.光照条件下，植物通过光合作用吸收二氧化碳的量多于自身呼吸作用产生的量，产生氧气的量也多于自身呼吸作用消耗的量，此时植物（ ） A.积累有机物，向外界释放氧气 B. 消耗有机物，从外界吸收氧气 C. 积累有机物，从外界吸收氧气 D. 消耗有机物，向外界释放氧气  【答案】：A  【解析】：当光合作用吸收二氧化碳的量多于呼吸作用产生的量，产生氧气的量多于呼吸作用消耗的量时，说明光合作用强度大于呼吸作用强度。光合作用制造有机物，呼吸作用消耗有机物，所以此时植物积累有机物。同时，由于光合作用产生的氧气多，植物会向外界释放氧气，故答案选A。 3.为了提高温室大棚蔬菜的产量，下列措施中不可行的是（ ） A. 适当延长光照时间 B. 提高光照强度 C. 适当增加夜间温度 D. 适当增加二氧化碳浓度  【答案】：C  【解析】：适当延长光照时间和提高光照强度可以增加光合作用的时间和效率，从而提高蔬菜产量，A、B选项可行；适当增加二氧化碳浓度，二氧化碳是光合作用的原料，能促进光合作用的进行，提高产量，D选项可行；而夜间温度过高会加快植物的呼吸作用，消耗更多的有机物，不利于有机物的积累，会降低蔬菜产量，所以C选项不可行。 4.当光照强度为0时，植物进行的生理活动是（ ） A.光合作用 B. 呼吸作用 C. 光合作用和呼吸作用 D. 蒸腾作用  【答案】：B  【解析】：光合作用需要光照，光照强度为0时，植物不能进行光合作用。呼吸作用是植物的基本生理活动，不需要光照，24小时都在进行，所以此时植物只进行呼吸作用，故答案选B。 5.在X轴上，植物的光合作用强度和呼吸作用强度的关系是（ ） A.光合作用强度大于呼吸作用强度 B. 光合作用强度小于呼吸作用强度 C. 光合作用强度等于呼吸作用强度 D. 无法确定  【答案】：C  【解析】：根据课件内容，在X轴上，植物不从外界吸收或释放氧气，这意味着光合作用产生的氧气量和呼吸作用消耗的氧气量相等，即光合作用强度等于呼吸作用强度，故答案选C。 难点回顾与反思 1.请再次分析植物一昼夜中光合作用和呼吸作用后氧气和二氧化碳的浓度变化情况，并思考如果在阴天，这种浓度变化会有什么不同？ 正常情况下，黑暗条件下植物进行呼吸作用吸收氧气并释放二氧化碳，氧气浓度降低，二氧化碳浓度升高；光照条件下，植物进行光合作用，吸收二氧化碳的量多于自身呼吸作用产生的量，产生氧气的量多于自身呼吸作用消耗的量，氧气浓度升高，二氧化碳浓度降低。通常傍晚氧气浓度最高，清晨二氧化碳浓度最高。 阴天情况：阴天光照强度弱，光合作用强度也会减弱。白天光合作用吸收二氧化碳和释放氧气的量会减少，氧气浓度升高的幅度变小，二氧化碳浓度降低的幅度也变小。夜晚呼吸作用情况不变，所以清晨二氧化碳浓度依然较高，但由于白天光合作用弱，傍晚氧气浓度可能不如晴天时高。 2.结合生活实际，举例说明如何运用光合作用和呼吸作用的知识来解决实际问题，比如保存水果和蔬菜。 保存水果和蔬菜时，要降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗，同时要尽量保持其新鲜度。可以采取以下措施： 降低温度：低温可以抑制呼吸作用，延长水果和蔬菜的保存时间。例如将水果和蔬菜放在冰箱冷藏室中。 降低氧气浓度：可以通过充入氮气等方式降低氧气含量，抑制呼吸作用。比如一些水果采用气调保鲜技术，在密封环境中调节气体成分。 增加二氧化碳浓度：适当增加二氧化碳浓度可以抑制呼吸作用。例如在储存水果和蔬菜的仓库中，可以释放一定量的二氧化碳。 拓展阅读 阅读以下关于植物光合作用和碳氧平衡的科普文章，回答问题。 植物是地球上最重要的生命形式之一，它们通过光合作用为整个生态系统提供了能量和氧气。光合作用是一个复杂的生物化学过程，它利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。在这个过程中，叶绿体中的叶绿素起着关键作用，它能够吸收光能并将其转化为化学能。 地球上的碳氧平衡对于维持生命的存在至关重要。植物的光合作用不断地吸收大气中的二氧化碳，同时释放出氧气，而动物和人类的呼吸作用以及各种燃烧过程则消耗氧气，释放二氧化碳。如果植物的光合作用受到破坏，或者人类活动导致二氧化碳排放过多，都可能打破碳氧平衡，引发一系列的环境问题，如全球气候变暖等。 问题： 1.光合作用的原料和产物分别是什么？ 答案：光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气。  解析：根据文章内容“光合作用是一个复杂的生物化学过程，它利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气”可知答案。 2.植物的光合作用对碳氧平衡有什么重要意义？  答案：植物的光合作用不断地吸收大气中的二氧化碳，同时释放出氧气，维持了地球上的碳氧平衡。如果植物的光合作用受到破坏，可能打破碳氧平衡，引发一系列环境问题。  解析：从文章“地球上的碳氧平衡对于维持生命的存在至关重要。植物的光合作用不断地吸收大气中的二氧化碳，同时释放出氧气”以及“如果植物的光合作用受到破坏，或者人类活动导致二氧化碳排放过多，都可能打破碳氧平衡，引发一系列的环境问题”可以得出答案。 能力提升 设计一个简单的实验，探究光照强度对植物光合作用强度的影响。 实验材料：生长状况相似的同种植物若干、不同功率的台灯（模拟不同光照强度）、透明塑料袋、二氧化碳传感器、氧气传感器等。 实验步骤：将植物分别放置在不同光照强度下（用不同功率的台灯照射），保持其他条件相同（如温度、湿度等）。用透明塑料袋将植物罩住，连接二氧化碳传感器和氧气传感器，测量一段时间内二氧化碳的吸收量和氧气的释放量。记录不同光照强度下二氧化碳的吸收量和氧气的释放量数据。 实验结果分析：比较不同光照强度下二氧化碳的吸收量和氧气的释放量，分析光照强度与光合作用强度的关系。如果光照强度增加，二氧化碳吸收量和氧气释放量也增加，说明光照强度增强，光合作用强度增大；反之则减小。 / 学科网（北京）股份有限公司 $