5.4.3 光合作用的影响因素课件-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，涵盖强度概念、影响因素、实验探究及实际应用。课堂从光合作用强度定义切入，通过“小圆叶片上浮”实验探究光照强度影响，衔接内因（叶龄、遗传特性）和外因（光、CO₂、温度等）分析，构建知识支架。 其亮点是以探究实践为核心，通过完整实验设计（变量控制、结果记录）培养科学思维，结合曲线分析（光补偿点、饱和点移动）深化生命观念。联系农业应用（合理密植、温室调控）体现态度责任，帮助学生理解原理与实践，教师可高效开展探究教学。

5.4.3光合作用原理的应用 学习目标 1.设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。 2.联系生活实际，关注光合作用原理的应用。 CO2 + H2O （CH2O） O2 + 光能 叶绿体 光合作用强度: （1）植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 固定CO2的量 制造有机物（糖类）量 产生O2的量 单位时间内光合作用 （2）表示方法： 光质 光照强度 光照时间 光照面积 酶 色素 温度 矿质元素 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 气孔开闭情况、环境中CO2浓度 水分 光 酶的种类、数量 色素的种类和含量 植物自身因素 （遗传特性、叶龄） 光照强度（光反应） CO2浓度（暗反应） 矿质元素（N、Mg） 水分 内因 外因 影响 因素 温度（酶） 影响光合作用强度的因素 探究光照强度对光合作用强度的影响 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。 材料用具（P105） 打孔器，注射器，5 W LED 台灯，米尺，烧杯，绿叶（如菠菜、吊兰等）。 有条件的学校可以使用化学传感器来测量O2的浓度。 探究光照强度对光合作用强度的影响 实验步骤（P105） 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。 将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。这一步骤可能需要重复2~3 次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。 将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 探究光照强度对光合作用强度的影响 实验步骤（P105） 取 3 只 小 烧 杯， 分 别 倒 入 富 含CO2的清水（可以事先通过吹气的方法补充 CO2，也可以用质量分数为 1% ~ 2% 的NaHCO3溶液来提供CO2）。 向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用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。 观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。 探究光照强度对光合作用强度的影响 实验结果 项目　 　 烧杯　 　 圆形小叶片 数量 加入富含 CO2的清水 光照强度 单位时间内圆形小叶片浮起的数量 1 10片 20 mL 强 多 2 10片 20 mL 中 中 3 10片 20 mL 弱 少 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，单位时间内圆形小叶片中产生的氧气多，浮起的圆形小叶片多。 变量分析 ①自变量是什么？如何设置？ 光照强度， 台灯瓦数相同，控制台灯与烧杯之间的距离。 台灯与烧杯之间距离相同，控制台灯瓦数不同。 ②因变量是什么？如何检测？ 光合速率 单位时间内小圆叶片浮起的数量。 ③无关变量有哪些？ a.小圆叶片的大小和数量 b.温度，用盛水玻璃柱吸收台灯发出的热量。 c.CO2浓度，各烧杯中加入等量的浓度相同的稀NaHCO3溶液。 控制温度、光照强度相同，在各烧杯中加入不同浓度的NaHCO3溶液，可以用于探究CO2浓度对光合速率的影响。 NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用。 光照强度 光合作用强度 a b c d e f 光饱和点 实验结论： 在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增大而加快，超过一定值后光合作用强度趋于稳定。 光饱和点:光合作用强度达到最大时对应的最小光照强度。 产生O2 固定CO2 释放O2 较强光照时 吸收CO2 植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如O2的释放量，是植物光合作用实际产生的总O2量吗？ O2 CO2 线粒体 叶绿体 （可以测得） （可以测得） 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 问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？ （A：只呼吸，无光合） （AB：光合<呼吸） （B：光合=呼吸） （BC：光合>呼吸） O2 CO2 O2 O2 CO2 CO2 O2 CO2 O2 CO2 CO2 O2 【建立模型】根据CO2和O2的情况探究呼吸与光合的大小关系 项目 表示方法 净光合速率 总光合速率 呼吸(黑暗测量) O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量 O2产生量、CO2固定量、有机物制造量 O2吸收量、CO2释放量、有机物消耗量 光合作用强度的表示方法 真光合速率：是指植物在光下实际把CO2转化成有机物的量，即在单位时间、单位叶面积从外界吸收和自身呼吸释放CO2的量。又叫总光合速率。 表观光合速率：不算呼吸作用放出的CO2量，只算从外界吸收的CO2量，即是在光下测定的CO2的吸收量。也叫净光合速率。 A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的呼吸强度强度。 B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度所对应的光照强度。 C点对应的横坐标：光饱和点 AB段：光合作用强度<细胞呼吸强度 BC段：光合作用强度>细胞呼吸强度 光照强度对光合作用的影响 光补偿点 光饱和点 1. 光照强度 （1）原理：光照强度通过影响植物的光反应，制约NADPH和ATP的产生，进而影响暗反应。 （3）应用 ①合理密植 ②适当补光 ③间作套种 （2）分析 2. CO2浓度 （1）原理：影响暗反应阶段，制约C3的形成。 （2）分析 A点：CO2补偿点 光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度。 A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 B和B′点：CO2饱和点(CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2增加而增加)。 （3）应用 ①大田生产时“正其行，通其风”。②在农业生产上增施有机肥。 ③温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍等相连。 限制AB或A′ B′的主要环境因素为： CO2浓度 限制B或B′点之后的主要环境因素为：光照强度、温度等。 代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 ；反之，A点 。 1.A点 下移 上移 2.B点与C点的变化 自变量 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度 适当减小CO2浓度 左移 左移 右移 右移 3.D点 代表最大光合速率，若增大CO2的浓度使光合速率增大时，D点 向 移动；反之，移动方向相反。 右上方 光合作用曲线中关键点的移动 光补偿点 光饱和点 C D 代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 ；反之，A点 。 1.A点 下移 上移 2.B点与C点的变化 自变量 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大光照强 适当减小光照强 左移 左移 右移 右移 3.D点 代表最大光合速率，若增大光照强度使光合速率增大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。 右上方 光合作用曲线中关键点的移动 1.植物体在B点时，那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） 当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞V光合>V呼吸。 大于 （叶肉细胞光合作用） （叶肉细胞呼吸+其他细胞呼吸） = 总结： ①当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。 ②当净光合速率＝0时，植物不能生长。 ③当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。 2.光合速率与植物生长： 思考: 1.光照相同时间，植物积累有机物最多的温度是？ 2.随温度升高，植物制造的有机物的量不断加？ 3.两曲线的交点的含义是？ 1：温度通过影响 影响光合作用。 曲线分析: 酶的活性 2:影响 开闭 应用：1.适时播种 2.温室中，白天适当提高温度，晚上适当降温。 3.植物“午休”现象（气孔关闭）。 4.连续阴雨天：白天和晚上均降温 最适温度下植物光合作用最大。 温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低。 气孔 3. 温度 【例题】若已知植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为：25℃和30℃ 如图：在25℃，一定光照强度下，某植物光合作用曲线。在相应条件变化时，相关点如何移动？ （1）适当增强光照强度 A点：___________， B点：___________， C点：___________， m点：___________。 基本不动 左移 右移 上移 A点代表呼吸速率 B点代表CO2补偿点 C点代表CO2饱和点 m点代表CO2最大吸收量 （2）适当减弱光照强度 A点：___________， B点：___________， C点：___________， m点：___________。 基本不动 右移 左移 下移 （3）温度升高到30℃ A点：___________， B点：___________， C点：___________， m点：___________。 下移 右移 左移 下移 （4）土壤中缺镁 A点：___________， B点：___________， C点：___________， m点：___________。 基本不动 右移 左移 下移 光合速率 水分含量 （1）水既是光合作用的原料，又是体内多种化学反应的介质，如植物体内自由水减少会导致包括光合作用在内的代谢水平下降； （2）水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO₂进入叶肉细胞，进而影响光合作用。 应用：合理灌溉 4. 水分 光合速率 矿质元素含量 矿质元素主要通过影响与光合作用有关的化合物的合成，直接或间接地影响光合作用。如： Mg—可以影响叶绿素的合成， N—是光合酶及NADPH和ATP的重要组分， P—是NADPH和ATP的重要组成部分，也是膜结构的成分等。 应用：合理施肥 5. 矿质元素 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） 6.光质 P点之前，限制光合速率的因素应主要为 所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。 横坐标 Q点之后时， 所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所代表的因子及其他因素。 横坐标 P—Q点：限制因素为图中自变量。 7.多因素对光合作用的影响 在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物。 任务五：影响光合作用的内部因素 内因1：叶龄 物 质 量 叶面积指数 单位土地面积上，植物的总叶面积 在一定的范围内，随叶面积不断增大，光合作用强度不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。 总光合量 净光合量 A B C 呼吸量 应用：适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽培植物时，可通过合理密植来增加光合作用面积 内因2：叶面积指数 A B 0 阳生植物 阴生植物 C CO2吸收速率 CO2释放速率 阳生植物的光补偿点和光饱和点都大于阴生植物。 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？ 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。 应用：合理密植，间作套种，合理利用光 阳生植物和阴生植物的光合作用比较 内因3：植物自身遗传特性 内因： 外因： 水分—应用：合理灌溉 矿质元素—应用：合理施肥 温度—影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休” CO2浓度—升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰… 不同植物光合作用不同； 不同部位（叶）光合作用不同； 不同叶龄的叶光合作用不同。 （应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管； 无色透明的薄膜） 光照 光质（光的颜色） 光照时间： 光合面积（叶面指数） （应用：延长光照时间：一年两/三熟） 应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高光强度，间作套种（提高光能的利用率） 课堂小结 D、H点：光合速率=呼吸速率 D、H点以下：光合速率<呼吸速率 D、H点以上：光合速率>呼吸速率 小结 AC： B点： C点： CD段： 黑暗，仅有细胞呼吸，无光合作用 光合作用开始点 光合速率逐渐增大，但<呼吸速率 凌晨温度最低，细胞呼吸最弱 BC： 温度回升，呼吸作用增强 D点： DE： F点： 光合速率=呼吸速率 随着光强和温度的提高，光合速率逐渐增大,此时光合速率>呼吸速率 光合午休：气温过高，蒸腾作用旺盛，部分气孔关闭，导致CO2供应不足。 H点： I点： HI段： 光合速率=呼吸速率，有机物积累最多 光合速率<呼吸速率 光合作用消失点 GI： 随着光强和温度的降低光合作用逐渐减弱 自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 拓展1： 一昼夜有机物积累量＝SⅡ－(SⅠ＋SⅢ)。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ AB段： BC段：温度降低， 减弱。 CD段：光合作用 细胞呼吸。 D点：光合作用 细胞呼吸。 DH段：光合作用 细胞呼吸。 其中EF段出现“光合午休”现象。 H点：光合作用 细胞呼吸。 HJ段：光合作用 细胞呼吸。 直至光合作用完全停止 呼吸 小于 等于 大于 只进行 。 等于 小于 呼吸作用 J点：CO2浓度大小跟A点相比减小，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。 说明有有机物的积累,植物能正常生长。 密闭环境一昼夜CO2含量的变化 拓展2： 一昼夜积累有机物：比较J点时CO2浓度是否比A点时低 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。 NaOH溶液： 吸收CO2 CO2缓冲液，维持容器中CO2的浓度 气体体积变化法 1 测定光合速率和呼吸速率的方法 （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。 气体体积变化法 1 c.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。 半叶法 2 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= 3.没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。 1.“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。 2.有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量，白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量，二者之和为总光合作用量。 黑白瓶法 3 二、拓展应用 1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 练习与应用 （1）7—10 时的光合作用强度不断增强的原因是 。 （2）10 —12 时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 。 光照强度逐渐增大 此时温度很高,蒸腾作用很强,为减少水分蒸发,气孔大量关闭,二氧化碳无法进入叶片组织,导致光合作用暗反应受到限制。 练习与应用 （3）14—17 时的光合作用强度不断下降的原因是 。 （4）从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。 （5）依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 光照强度不断减弱 光照强度、温度 可利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，比如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用。 Lavf55.33.100 $