5.4.2光合作用与能量转化 第2课时课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦光合作用原理的应用，核心探究环境因素对光合作用强度的影响。通过“叶圆片上浮”实验导入，衔接前课时光合作用原理，搭建“原理-实验-应用”学习支架，引导学生从理论过渡到环境因素（光照、CO₂等）的具体分析。 其亮点是以科学探究为主线，融合科学思维与探究实践。实验设计严格控制变量（如用LED冷光源排除温度干扰），培养科学思维；结合农业实例（间作套作）和曲线模型分析，渗透物质与能量观。学生能提升实验设计能力，教师可直接用实验步骤与应用案例优化教学。

第4节 光合作用与能量转化 二、光合作用的原理（第2课时） 第5章 细胞的能量供应和利用 一、光合作用原理的应用 1.光合作用强度(光合速率）: 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 CO2 + H2O 光能 叶绿体 糖类(CH2O) +O2 水分 光 光质 光照强度 光照时间 光照面积 CO2浓度 气孔开闭情况 酶 色素 温度 矿质元素 探究环境因素对光合作用强度的影响 一、光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 1.实验原理 （1）叶片含有空气，上浮 叶片下沉 O2充满细胞间隙，叶片上浮 抽气 光合作用 产生O2 （2）根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与光合 作用强度的关系。 叶片类型、叶圆片数量、温度、CO2浓度等 ①自变量 ②因变量 ③无关变量 不同光照强度 光合作用强度 相同时间小圆形叶片浮起的数量 用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度 一、光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 2.实验材料 3.实验步骤 一、光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 ①打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉） ②排气.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出 大叶脉不含叶绿体 3.实验步骤 一、光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 ④分组：取3只小烧杯，分别倒入 富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液） ③沉水：将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底。 防止光照干扰实验结果 维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2。 NaHCO3缓冲液的作用 3.实验步骤 一、光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 强光 中等光 弱光 注：LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰），分别用不同光照强度（调节光源与烧杯的距离）去照射叶片。 ⑤光照：分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。 盛水玻璃柱：吸收光的热量，避免温度的变化对实验结果造成干扰。 3.实验步骤 一、光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 多 2 10片 20 mL 中 中 3 10片 20 mL 弱 少 ⑥观察并记录结果 4.实验结论 在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。 思考：1.叶片上浮的原因？ 2.利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？ 3.本实验中的数值是真正的光合速率吗？ 一、光合作用原理的应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 不是 光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 提示：CO2浓度（不同质量分数的NaHCO3溶液）；温度（水浴保温）；光质（不同颜色的彩色灯泡） 植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。 光合作用产生的O2=释放到空气中的O2+呼吸作用消耗的O2 光照强度对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 O2 CO2 O2 CO2 较强光照时 （可以检测） （可以检测） 实际光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 光照强度对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 模型分析 光照强度 0 CO2 吸 收 CO2 释 放 A B C 呼吸速率 光补偿点 光饱和点 净光合 总光合 B：光合作用=呼吸作用 D：光合速率开始达到最大时的最小光照强度 D AB：光合作用<呼吸作用 BC：光合作用>呼吸作用 呼吸 A：只进行呼吸作用 C点之前限制光合作用的因素是光照强度 C点后限制因素为CO2浓度、温度等 在一定的光强范围内,光合作用速率随光照强度的增强而加快，超过一定光照强度光合作用速率趋于稳定。 光饱和点和光补偿点移动 ①CO2浓度升高 ②CO2浓度降低 光照强度对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 模型分析 A：只进行呼吸作用 B：光合作用=呼吸作用 细胞呼吸释放的CO2 全部用于光合作用 B点后：光合作用>呼吸作用 AB：光合作用<呼吸作用 光照强度对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 1.植物体在B点时，那么它的叶肉细胞的光合作用强度 呼吸作用强度。（大于、等于、小于） 思考 S2 S1 S3 2.在图甲中，呼吸作用消耗有机物的量 可表示为　 　　，净光合作用量可表示为 ，光合作用产生有机物的量可表示为　 　 。(用S1、S2、S3和数学符号表示)  S1+S2 S3+S2 S3-S1 大于 阳生植物和阴生植物的光合作用比较 光照强度对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 0 阳生植物 阴生植物 CO2吸收速率 CO2释放速率 光照强度 阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。 阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。 讨论：若该曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？生产上有哪些应用？ 应用：合理密植，间作套种，合理利用光照 a.两种植物的根系深浅搭配，合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。 b.两种植物高矮结合， 充分利用了不同层次的阳光。 玉米——大豆 拓展 ①间作 ②套作 在同一块田地上，在前季作物的生育后期， 在其株行间播种或移栽后季作物的种植方式。 果园套种油菜 ④轮作 玉米，轮作花生 （1）不同作物吸收土壤中的营养元素的种类、数量及比例各不相同，根系深浅与吸收水肥的能力也各不相同，轮作还可以均衡利用土壤中的矿质元素。 （2）每种作物都有一些专门为害的病虫杂草，轮作能够改变原有的食物链，防止病虫害；抑制杂草生长，减轻草害。 拓展 ③连作 连作：在同一块地上长期连年种植一种作物 CO2对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 模型分析 A点： 对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。 CO2补偿点， 光合作用速率＝呼吸作用速率 对应的CO2浓度（D点）为CO2饱和点，C点之后光合速率的限制因素主要为光照强度、温度、酶的数量和活性等。 B点： C点： A B C 吸收速率 CO2 CO2浓度 释放速率 CO2 D CO2补偿点 CO2光饱和点 ①施有机肥或农家肥； ②温室栽培植物时还可使用CO2发生器等； ③大田中还要注意通风透气（“正其行，通其风”）。 应用： CO2对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 模型分析 A点表示CO2补偿点 A’点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度 B、B’点表示CO2饱和点 B、B’点表示CO2饱和点 温度对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 原理1：温度影响酶的活性——曲线分析 AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率逐渐增大。 B点：酶的最适温度，光合速率最大。 BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率逐渐减小，50 ℃左右光合速率几乎为零。 温度对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 原理2：温度影响气孔的开闭——曲线分析 实例：夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。 AB段（7~10时）：光合作用强度随光照强度逐渐增大而不断增强。 DE段（14~17时）：光照强度不断减弱，光合作用强度不断下降。 BC段（10~12时）：气温升高，导致气孔大量关闭，进入叶片组织的CO2减少，光合作用暗反应收到限制。 ①适时播种。 ②温室中，白天适当提高温度， 晚上适当降温。阴雨天均降温。 ③植物“午休”现象（气孔关闭）。 应用： 水对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 原理分析 ①水是光合作用的原料，缺水直接影响光合作用。 ②缺水又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 应用： 合理灌溉 光质对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 红光>蓝紫光>白光 >绿光 虽然四种光合色素都能吸收蓝紫光， 但它是短波，没有红光容易吸收。 让相同强度的日光照射 ①大棚颜色 白色透明>红色>蓝紫色>绿色 ②用相同强度光源照射（灯泡） 矿质元素对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 N：光合酶及NADPH和ATP的重要组分 P：NADPH和ATP的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 PQ段：矿质元素过多、土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水萎蔫。 应用： 合理施肥 分析曲线 多因子变量对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 模型解读： P点：限制光合速率的因素应为横坐标表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高； Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线表示的其他因子。 应用： 温室栽培时，当光照强度适宜时，适当提高温度，同时增加CO2浓度；当温度适宜时，适当增加光照强度和CO2浓度都可以提高光合速率。 ①合理密植（增加光合作用面积）； ②适当间苗（“套种间作”）； ③修剪以增加有效光合作用面积； ④适当摘除老叶。 植物自身因素对光合作用的强度的影响 一、光合作用原理的应用 应用： 光合作用产物积累对光合作用强度的影响 一、光合作用原理的应用 ①反馈抑制。 例如蔗糖的积累会反馈抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶的活性，使细胞质以及叶绿体中磷酸丙糖含量增加，从而影响CO2的固定。 ②淀粉粒的影响 叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而直接阻碍光合膜对光的吸收。 1.测定光合速率与呼吸速率 (1)测定装置 光照，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的释放量代表净光合速率。 黑暗下，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的吸收量代表细胞呼吸速率。 二、测定光合速率和呼吸速率的方法 NaOH溶液： 吸收CO2 或CO2缓冲液，维持容器中CO2的浓度 气体体积变化法 （2）测定方法： a.将甲装置置于光照下一定时间，记录红色液滴向右移动的相对距离（m）计作净光合速率。 b.将乙装置置于黑暗中一定时间，记录红色液滴向左移动的相对距离（n）计作呼吸速率。 对照实验：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照试验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。 二、测定光合速率和呼吸速率的方法 气体体积变化法 真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 = m + n 本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。 净光合量+呼吸消耗量 MA=原叶重-呼吸消耗量 MB=原叶重+净光合量 MB-MA= 二、测定光合速率和呼吸速率的方法 半叶法 $