光合作用

【实验三】光合作用吸收二氧化碳
　　实验三的目的是使学生得出“没有二氧化碳，绿叶就不能制造出淀粉”的结论。实验三的实验装置分为甲、乙两套，在甲装置的槽里盛有25％的NaOH溶液（或OH溶液），由于NaOH （或OH）可以吸收空气里的二氧化碳，所以甲装置的空气成分中就没有二氧化碳；乙装置作为甲装置的对照，在槽里盛有清水，所以乙装置内的空气成分中仍然有二氧化碳。为了使对照实验的光合作用效率更高，还可以用HCO3溶液代替清水盛入槽内，因为HCO3溶液可以不断逸出二氧化碳，从而增加乙装置内的二氧化碳的浓度。
　　教师在做演示实验之前，首先向学生介绍实验三的实验装置和实验过程，特别要指出在甲装置中放NaOH的目的。然后启发学生思考：
　　（1）甲、乙两套实验装置有什么主要区别？
　　（2）随着时间的延长，甲、乙两套实验装置内的空气成分会发生什么变化？
　　在学生初步了解甲、乙两套装置的基础上，教师可以从甲、乙装置中各取一片叶进行酒精脱色一清水冲洗一滴加碘液一清水漂洗（以上实验操作也可以改为学生动手完成），最后展示实验结果。摘自甲装置的叶片未被染成蓝色，而摘自乙装置的叶片被染成蓝色。
　　教师引导学生分析实验结果，在学生回答的基础上，教师概括出实验三的结论：必须有二氧化碳参加，绿叶才能在光下制造出淀粉。
　　是不是只要有了二氧化碳，植物就能进行光合作用了呢？教师可以启发学生思考，栽培植物都需要哪些管理措施？利用学生学过的知识以及生活经验，说明水对植物的重要性，指出科学实验还证明，水也是光合作用的原料。所以，绿色植物进行光合作用的原料是二氧化碳和水。
【实验四】光合作用产生氧
　　实验四的目的是使学生认识到，绿色植物在光下进行光合作用时能放出氧气。实验材料是生长旺盛的金鱼藻或黑藻。
　　实验时切取十余株10cm左右的带着顶芽嫩枝的金鱼藻，切口向上，用线缚在一起，放入盛有温水的大型号烧杯中。然后用短颈漏斗倒置在水藻上，使水藻都被罩在漏斗里，而漏斗的短柄应没入水中，取一支细型试管，向其注入清水，水满后用右手大拇指揿住管口倒插入水中，然后套在漏斗柄上（套在漏斗柄上的试管此时不应带有气体）。
　　在温度20C左右，阳光充足的条下，很快可以看到水藻放出一串串小气泡，这些小气泡通过漏斗的收集都汇入到细试管内，并且使试管的水排入到烧杯中。
　　这时教师可以启发学生思考：
　　（1）这些气泡是金鱼藻在光照下产生的，产生的是什么气体呢？
　　（2）我们怎样收集和检验这些气体呢？
　　简述实验装置，介绍收集气体的方法，指导学生对收集到的气体进行检验（边讲边演示）。在　水下，用拇指把试管口堵住，取出试管，试管口向上，用快要熄灭的卫生香伸入试管里，卫生香立刻重新燃烧。
　　启发学生思考（1）什么气体能够帮助燃烧？（2）试管中的氧气从何而，（3）这个实验可以说明什么？
　　根据学生的回答，教师归纳总结：植物在阳光下产生氧气。
　　光合作用释放氧的实验受温度、阳光、二氧化碳等多种因素的影响。为了促进光合作用的进行，可以在烧杯内加入少量NaHCO3 （1克／100mL）或用吸管向水中吹气，增加水中二氧化碳的含量。当阴天光照不足时，可以用100～200瓦灯光照射代替。为了使实验更有说服力，教师还应准备一套装置放在暗处，做为对照实验。
（三）光合作用的概念和实质
　　根据初一年级学生的年龄特点及接受能力，教师可以采取提问与讲述结合，启发思维，师生配合的方式进行。例如：
　　（1）光合作用利用了哪些原料？（2）光合作用需要什么条，
　　（3）光合作用形成了哪些产物？
　　在学生回答的基础之上，教师归纳总结出光合作用的概念。植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物（主要是淀粉），并且释放出氧气的过程，叫做光合作用。然后，教师找一个学生根据光合作用概念中的原料、条和产物，在黑板上用公式的形式加以表示。
　　由于在实验一中植物光合作用的产物是淀粉，所以学生多数写的也是淀粉。这时教师应当指出大多数植物的光合作用的直接产物是淀粉，但是也有一些植物光合作用的直接产物不是淀粉，而是其他一些有机物。很多植物还可以利用淀粉和其他一些物质进一步制造出蛋白质、脂肪等有机物，所以光合作用的公式应为　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　光能
　　　　　　　二氧化碳＋水——>叶绿体有机物（储能）十氧
　　在学生基本掌握光合作用概念的基础上，教师利用光合作用公式启发学生思考：在光合作用的过程中，物质和能量都发生了哪些根本的变化？在学生回答的基础上，进行最后概括总结：
　　光合作用把简单的无机物（二氧化碳和水）转变为复杂的有机物（淀粉等），并且释放出氧；把光能转化为储存在有机物中的能量（化学能）。所以从实质上讲，光合作用包含了两个方面的转化：
　　物质转化：无机物转化为有机物
　　能量转化：光能转化为储存在有机物中的能量
　　关于能量的概念比较抽象，学生很难理解。教师在讲述光合作用的概念时，可以借用学生在日常生活中所熟悉的现象作比喻。比如说，马拉车，牛耕田，人劳动都需要气力，这气力就是能量的表现。汽车的开动，机器的运转都需要动力，动力也是能量的表现。光合作用制造淀粉是植物的一种生理活动，也需要动力，而动力就自太阳光，太阳光是一种能量，学生对此并不陌生，他们往往能举出太阳能电池、太阳能热水器等生活中常见的事例。
（四）光合作用的意义
　　光合作用有什么意义：学生对此或多或少都有一些了解。因此，教师可以让学生先阅读本有关内容，然后以实验小组为单位进行讨论，最后小组的代表用最简练的语言概括出光合作用的三点意义。这样可以培养学生对字的阅读和理解能力，同时通过集体力量提高他们对字的总结和概括能力。
　　在学生发言的基础上，教师最后总结：没有光合作用就没有人、动物、植物的营养物质，就没有这些生物的能量，也没有足够的氧气保证这些生物的生存。所以，光合作用是生物界食物的，能量的，氧气的，是地球上一切生命的生存、繁荣和发展的根本保障。
（五）合理密植
　　农作物产量的高低与农作物光合作用制造的有机物多少有直接关系。光合作用效率的高低又与阳光利用率有直接关系。目前，在农业生产上太阳能的平均利用率仅为0．5％左右，普通高产田可达2％～3％。怎样才能提高农作物对阳光的利用率呢？合理密植、间作套种是比较常用的手段。
　　合理密植就是合理的加大农作物的种植密度，扩大单位面积内叶片总面积，也就是扩大光合作用的总面积，最大限度地利用阳光，提高单位面积的产量。
　　间作就是在同一块田地上，隔株、隔行或隔畦同时栽种两种或两种以上农作物，如玉米与大豆间作，小麦与蚕豆间作，大葱与大自菜间作，充分利用地力与光能，提高单位面积产量。套种就是在同一块田地上，在上一茬农作物生长后期，将下一茬农作物播种或栽植到上一茬农作物的株间、行间或畦间，如小麦行间套种玉米，水稻行间套种绿肥，这是调解农时季节矛盾、充分利用地力和光能，提高单位面积产量的一种栽培方式。
小资料
　　光合作用实验的改进：教材中有关光合作用放出氧气的实验是用一大漏斗罩住金鱼藻的方法进行的。这里再介绍一种实验方法：取一个无色透明的酒瓶（或可乐瓶），将生长旺盛的金鱼藻或黑藻放入瓶内，并注满0．1％的NaHCO3溶液，然后把装有排水玻璃管的木塞塞好，并在瓶口涂上凡士林，防止漏气。将装置放在阳光下，不久就可以看到水草放出一串串的小气泡，气泡聚集在酒瓶的长颈部分，瓶内的水受到氧的排挤从玻璃管中挤出，当气体积累到达瓶颈1／2～2／3时，即可以做实验了。
　　这种实验装置收集的氧气不容易跑掉，需要的仪器要求也不高，而且实验效果也不错。
　　绿叶在光下吸收CO2实验：
　　1．取甲、乙、丙3只大广口瓶，甲、乙瓶内各放入1盆枝叶茂盛的植株，丙瓶内不放植株。用麦管或吸管分别向各瓶内深吐气十余次，使瓶内含有大量C02。用橡皮塞塞紧瓶口，并用凡士林封口。
　　2．把甲瓶放到黑暗处，把乙、丙二瓶放到阳光下。2小时后，揭开瓶塞，向甲、乙、丙3个瓶底各滴入几滴澄清石灰水。仔细观察各瓶内的澄清石灰水有什么变化？（甲、丙瓶内石灰水变混浊，乙瓶内不变）实验结果说明了什么？（实验证明，在阳光下，乙瓶内的CO2被绿叶吸收了，所以乙瓶内不产生白色的CaCO3沉淀。）
　　绿叶在光下制造淀粉：1．取各栽有1株绿色幼苗的甲、乙两个花盆，甲盆幼苗用倒放的花盆套住，盆底孔盖一木块，使幼苗完全避光。乙盆幼苗不套花盆，暴露在阳光下。2．一昼夜后，从甲、乙两株幼苗上各采下一片叶片分别放入盛有酒精的小烧杯内。把小烧杯放在大烧杯里隔水加热，观察叶色的变化。3．把由绿色转为黄白色的叶片用清水冲洗后，滴上碘液，甲、乙两片叶的颜色各有什么变化？实验说明了什么？
　光合作用和光强度的关系：
　　1．把缚有金鱼藻的玻璃棒放到盛有清水的烧杯中，清水中加一点NaHCO3（1克/升）以增加水中的C02，含量。2．把烧杯放在直射的阳光下，观察有无气泡出现？数一数每分钟冒出的气泡数，用白纸遮住光线，再计算每分钟释放的气泡数。二次实验的结果有何不同？为什么？说明了什么？
　　3．把烧杯分别置于200瓦电灯泡下20、40和60cm处，计算每分钟冒出的气泡数。有什么不同？有何规律？说明了什么？


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