5.4.2光合作用与能量转化课件-2026-2027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应用，以“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验为核心，通过打孔、排气、光照处理等操作，衔接光合作用过程知识，搭建从实验操作到影响因素分析再到实际应用的学习支架。 其亮点在于实验设计规范（控制自变量、检测因变量、排除无关变量），结合图表分析内外影响因素，体现科学思维与探究实践。例如用不同距离LED灯控制光照强度，通过叶片上浮数量直观反映光合强度，帮助学生建立物质与能量观，教师可借助实验指导和模型分析提升教学效率。

第五章 细胞的能量供应和利用 第4节第2课时 光合作用原理应用 光合作用强度： 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 光合速率 单位时间内______________、__________、______________。 有机物的产量 CO2的消耗量 O2的产生量 探究光照强度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。 2.实验变量： 自变量： 光照强度 因变量： 光合作用强度 无关变量： 如温度、CO2等，要求相同且适宜 控制方法： 相同瓦数LED离实验装置的距离 检测方法： 相同时间小圆形叶片浮起的数量 探究光照强度对光合作用强度的影响 2.材料用具 打孔器、注射器、5W LED灯、米尺、烧杯、绿叶 3.实验步骤 （1）打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片，打孔时避开大叶脉。 大叶脉部分含有的叶绿体少。该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。 探究光照强度对光合作用强度的影响 （2）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，使圆形小叶片内的空气逸出。重复2～3次。处理后的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。 探究光照强度对光合作用强度的影响 3.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 探究光照强度对光合作用强度的影响 4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液） 提供CO2 NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用。 NaHCO3溶液是不是越多越好呢？ 探究光照强度对光合作用强度的影响 5.分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照 强光 中等光 弱光 LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰） 注 6.观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。或上浮相同数量的小圆形叶片各实验装置所用时间。 探究光照强度对光合作用强度的影响 实验结果 实验结论 在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强 影响光合作用强度的因素 CO2浓度 水分 光 光质 光照强度 光照时间 光照面积 酶 色素 温度 矿质元素 气孔开闭情况 影响光合作用强度的因素 B A C 光照强度 O CO2的吸 收量 CO2 的释放量 1.光照强度 A点：只呼吸不光合 O2 CO2 AB段：呼吸＞光合 c 影响光合作用强度的因素 B点：呼吸＝光合 BC段：光合＞呼吸 b点：光补偿点， 即光合速率=呼吸速率时所对应的光照强度。 B A C 光照强度 O CO2的吸 收量 CO2 的释放量 c b 光补偿点 影响光合作用强度的因素 呼吸速率 光补偿点 光饱和点 净光合速率 总光合速率 c点：光饱和点， 植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度 B A C 光照强度 O CO2的吸 收量 CO2 的释放量 c b 限制因素：CO2浓度、温度、酶含量等 影响光合作用强度的因素 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 c 呼吸 思考: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 B 影响光合作用强度的因素 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 光合作用曲线中关键点的移动 影响光合作用强度的因素 2.B点（补偿点）的变化 呼吸速率增加，其他条件不变，B点 ；反之，B点 。 呼吸速率基本不变，相关条件改变使光合速率下降时，B点 ；反之，B点 。 阴生植物和阳生植物相比， B点 。 右移 左移 右移 左移 左移 影响光合作用强度的因素 3.C点（饱和点） 相关条件改变使光合速率增大时，C点 ；反之，C点 。 阴生植物和阳生植物相比，C点 。 右移 左移 4.D点的变化 代表最大光合速率，光合速率增强，D点 ；反之，D点 。 阴生植物和阳生植物相比，D点 。 右上移 左下移 左移 左下移 16 影响光合作用强度的因素 CO2的吸收量 CO2的释放量 0 A B C E D 光照强度 阳生植物 阴生植物 应用： ①阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低。间作套种时应注意农作物的种类搭配； ②阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。 影响光合作用强度的因素 2.CO2浓度 C点：CO2补偿点 光合作用速率=细胞呼吸速率时CO2的浓度 D点：CO2饱和点 表示在一定范围内，CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加 E点后限制因素为光照强度和温度、酶的数量和活性等 B点：CO2启动点 进行光合作用所需CO2的最低浓度 AB段：只进行细胞呼吸。 CO2浓度 A B CO2吸收 C CO2释放 D E 影响光合作用强度的因素 ①多施有机肥或农家肥； 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。 图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 B点和B′点对应的浓度都表示CO2饱和点。 影响光合作用强度的因素 3.温度 O 温度 A 光合速率 B C 最适温度下植物光合作用最大，植物体内的酶最适温度在40~50℃之间。 温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。 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）。 应用 影响光合作用强度的因素 下图是夏季晴朗的白天，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： （1）7～10时的光合作用强度不断增强原因： （2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因： （3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因： A B D C E 时间 光 合 作 用 速 率 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 光照不断增强，光合作用强度不断增强。 温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭， 二氧化碳供应减少，光合作用强度明显减弱。 光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。 影响光合作用强度的因素 4.水分 水是光合作用的原料，间接影响光合作用。 缺水 气孔关闭 限制二氧化碳进入叶片 光合作用受影响 5.矿质元素 例如：N，P，K，Mg等 N：光合酶及ATP的重要组分 P：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 应用：适时、适量施肥。 讨论：矿质元素含量过高对植物的生长是否有影响？ 矿质元素含量过高，根细胞很难吸水，甚至失水，光合速率也会下降，甚至停止。 应用：合理浇灌 影响光合作用强度的因素 OA:叶龄增大，叶面积增大，叶绿体(素)不断增加，光合速率不断加快 AB:生长到一定程度，叶片面积和光合色素等达到稳定状态，光合速率基本稳定 BC:叶片衰老，叶绿体（素）破坏，光合速率减慢 6.叶龄和叶面积 叶面积指数增加，进行光合作用和呼吸作用的叶面积增加 叶面积指数增加到一定值后，叶片相互遮挡，进行光合作用的叶面积不再增大，而进行呼吸作用的叶面积仍在增大，从而使有机物的消耗量大于的生成量，因此有机物积累量降低 应用：合理密植、适当间苗、适当摘除老叶等 影响光合作用强度的因素 7.光质 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） 影响光合作用强度的因素 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随着因素的不断加强，光合速率不断提高。 Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因素。 8.多因子影响光合作用的外界因素 1、延长光照时间、增加光照强度、选择适当的光源； 2、白天适当增加温度，夜间适当降低温度； 3、适当提高CO2的浓度（施用农家肥）； 4、合理灌溉，提供适当水分; 5、合理施肥，提供必要的矿物质元素； 6、农作物间距合理(合理密植）。 增加农作物产量的几点做法： 密闭容器内CO2浓度与时间关系模型 光合速率＜呼吸速率 光合速率＜呼吸速率 光合速率＞呼吸速率 D、H 是 I和A相比，玻璃罩内CO2浓度减少，植物总光合量大于总呼吸量，积累有机物 如图是密闭玻璃罩内的植物一天中光合速率的变化曲线图。 AD段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是： DH段玻璃罩内CO2浓度下降的原因是： HI段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是： 光合速率等于呼吸速率的点是： 经过一昼夜的时间，该植物是否生长？为什么？ 开放环境中CO2浓度与时间关系模型 a点：温度降低， 减弱，CO2释放减少。 b点：开始进行 。 bc段：光合作用 细胞呼吸。 c点：光合作用 细胞呼吸。 ce段：光合作用 细胞呼吸。 d点： 过高，部分或全部气孔关闭，出现“午休现象”。 e点：光合作用 细胞呼吸。 ef段：光合作用 细胞呼吸。 fg段：停止 ， 只进行 。 呼吸 光合作用 小于 等于 大于 温度 等于 小于 光合作用 呼吸作用 绿色植物24h光合作用的曲线 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。 方法总结 1.光合速率与植物生长 2.光合作用强度测定对象 ①先将植物置于黑暗中，测量呼吸速率 。 ②在有光条件下，测定净光合速率。 ③计算：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 （2）测定对象：叶绿体 测得的就是总光合作用。 （1）测定对象：植株、叶片、细胞 光合作用速率的测定 在小烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。玻璃罩遮光处理，以排除光合作用干扰。置于适宜温度环境中。 玻璃钟罩 绿色植物 阀门 红色液滴 NaOH 玻璃钟罩 阀门 红色液滴 NaOH 测定呼吸速率装置 红色液滴向左移动：单位时间内移动距离代表呼吸速率。 光合作用速率的测定 在小烧杯中放入适宜浓度CO2缓冲液（NaHCO3），用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用的需求。置于适宜温度环境中。给予较强光照处理。 玻璃钟罩 绿色植物 阀门 红色液滴 CO2缓冲液 玻璃钟罩 阀门 红色液滴 CO2缓冲液 测定净光合速率装置 红色液滴向右移动：单位时间内移动距离代表净光合速率。 总光合速率＝净光合速率+呼吸速率 真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率 光合作用制造有机物的量 固定或消耗CO2量 产生O2的量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 呼吸作用消耗有机物的量 黑暗条件下CO2的释放量 黑暗下O2的吸收量 = = = + + + 测 量 计 算 光合作用速率的测定 光合作用速率的测定 1.如果光合强度用葡萄糖的量表示，那么，“产生”、“合成”或“制造”葡萄糖的量是指总光合强度，而“积累”、“增加”或“净产生”葡萄糖的量则指的是净光合强度。 2.如果光合强度用CO2的量表示，那么，“同化”、“固定”或“消耗”CO2的量表示的是总光合强度，而“从环境（或容器）中吸收”或“环境（或容器）中减少”CO2的量则指的是净光合强度。 3.如果光合强度用O2的量表示，那么“产生”或“制造”O2的量指的是总光合强度，而“释放至容器（或环境）中”或“容器（或环境）中增加”O2的量则指的是净光合强度。 拓展：C3、C4植物 自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可分为C3、C4类型 1、C3途径（卡尔文循环） 整个循环由C5与CO2的羧化开始到C5再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。 2、C4途径 常见C3植物：大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯 CO2与PEP结合，C首先转移到C4，再转移到C3 常见C4植物：玉米、甘蔗、高粱、苋菜等 PEP羧化酶提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用（特别是在高温、光照强烈、干旱条件下）能力，并且无光合午休现象。 拓展：C3、C4植物 C4植物CO2补偿点低，几乎接近0 C3植物CO2补偿点高 C4植物CO2饱和点低，说明C4植物具有有效的CO2浓缩机制 C3植物CO2饱和点高，因为RuBP羧化酶固定CO2能力弱 从以上分析可知，C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用，因此，目前大气CO2浓度不断增加，对C3植物有利，对C4植物益处不大。 分析C3植物与C4植物对CO2浓度的响应 $