光合作用的现象精选(九篇)

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第1篇：光合作用的现象范文

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）03B-0051-02

一、教材分析

光合作用是植物十分重要的一项生理功能。在义务教育七年级生物教材中，“光合作用”是教学的重点和难点，也是中考的常考范围。光合作用的概念是学生学到的第一个比较复杂的概念。本节主要通过几个演示实验来讲述这一生理功能，包含两大知识点——探究绿叶在光下制造有机物和光合作用的概念、原料、条件、场所、产物、表达式、实质和意义等，其中“绿叶如何在光下制造有机物”是最难的一个知识点。到九年级上复习课时，虽然学生已经学过了光合作用，但大部分学生对这一知识还是似懂非懂。如何通过一根教学主线把这些知识串连起来，是让学生更好地理解和掌握光合作用这一知识的关键。

1.教学目标

（1）知识目标：学生学会观察叶片的结构并能说出相应的功能；熟记光合作用的概念、反应式、过程和意义；明确叶片进行光合作用的条件、原料、场所和产物，如何针对这些变量设计探究实验；理解光合作用中物质和能量的变化。

（2）能力目标：学生通过光合作用的一组探究性实验，学会观察和记录植物生理实验现象的基本方法，初步认识从现象到本质的科学思维方式。

（3）情感目标：通过学习光合作用的探究实验操作，培养学生实事求是的科学态度和一丝不苟的探究精神；让学生理解光合作用的产物对人类的生活和生产及生物圈具有的重要意义，为培养学生爱护绿色植物的情感打下理性认识的基础。

2.教学重点和难点

掌握光合作用所需原料、条件、产物、场所的探究实验设计的原理、方法、步骤，会观察现象、得出结论；掌握光合作用的概念和实质。

二、教学设计

九年级的复习课以探究实验为线索，用PPT课件演示法向学生展示形象、生动的画面，丰富学生的感性认识，并使其向理性认识升华。教学中，每展示一个探究实验，都要引导学生明确实验揭示的问题，并用语言加以描述，帮助学生更好地理解教材内容，提高复习效率。

1.课堂引入

通过“植物体进行蒸腾作用的主要部位是什么？”这个问题引出本节课的复习内容：光合作用，并指出绿色植物进行光合作用的主要器官是叶。接着展示叶片的结构示意图（图1），让学生据图回答问题：

（1）图中①是 。

（2）图中②是 ，细胞内含有 ，是植物进行光合作用的主要结构部位。

（3）具有支持和输导作用的是（ ）

。

（4）结构④是 ，它是植物 的“门户”，也是 的“窗口”，其开闭由（ ）控制 。

2.教学绿叶在光下制造有机物

提出问题：绿色植物的生活需要营养物质，营养物质分为无机物和有机物，有机物来自哪里？（绿色植物通过光合作用自己制造）绿色植物是如何制造有机物的？

回顾绿叶在光下制造有机物的实验过程，然后对绿叶在光下制造有机物的实验作归纳总结：

实验现象：叶片的见光部分遇到碘液变成蓝色，不见光部分遇到碘液没有变成蓝色。

得出结论：光合作用的产物之一是淀粉，光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件。

3.归纳光合作用的基本知识点

先展示下面的实验（图2）：

然后引导学生分析实验，明确实验的目的、现象、结论，最后作出总结，归纳出下面的知识点：

（1）光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转化成储藏能量的有机物（淀粉），并释放氧气的过程叫做光合作用。

（3）光合作用的原料：二氧化碳、水。

（4）光合作用的条件：光。

（5）光合作用的场所：叶绿体。

（6）光合作用的产物：有机物（主要是淀粉）、氧气。

（7）光合作用的反应式及所包含的意义：

点拨：（1）光合作用的场所是叶绿体，条件是光，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧，这些都可以通过设计实验来验证，实验原理都离不开“暗处理—设置对照—光照—脱色—碘液检验”几个阶段。（2）绿色植物中并不是只有叶片才能制造有机物，凡是细胞中含有叶绿体的就能进行光合作用制造有机物，只是叶片是绿色植物制造有机物的主要器官。

4.拓展学习

（1）用PPT展示探究光合作用的原料是二氧化碳的实验装置，如图4所示：

①方法：甲装置中放有 溶液，乙装置中放等量的清水做 ，本实验的变量是 。

思考：本实验还需要哪些步骤才能完成？

②请你预测一下实验现象：甲组叶片

；乙组叶片 。

③本实验的结论： 是光合作用的原料之一。

（2）提出问题：如何验证光合作用的原料是水？

对叶脉进行切断处理，使叶片形成a、b两个对照部分，并给出提示：切断叶脉可以使叶片部分得不到水。然后让学生自己思考接下来的实验步骤有哪些，最后会看到什么现象、什么结果。

（3）提出问题：怎样验证植物进行光合作用的场所是叶绿体？

根据前面的点拨，提示学生选择怎么样的植物才合适。（应选取绿色叶片和有白斑叶片的植物进行光合作用的实验，如图5所示）

让学生回答：①叶片绿色部分含有叶绿体，银边部分 叶绿体；本实验的变量是 。②预测一下图中的叶片经过酒精隔水加热处理后的实验现象：绿色部分 ，银边部分 。③本实验的结论： 是光合作用的场所。

5.对光合作用的探究实验做归纳总结

6.布置课堂作业

把以上的知识点整合到一道题：

选取有白斑叶片和绿色叶片的牵牛花进行如图6所示的光合作用实验。请分析下列问题：

（1）将此装置经黑暗处理一昼夜后移至光下数小时，再将这四片叶子取下，分别放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，使 溶解到酒精中。

（2）清洗后，分别向这四片叶子滴加碘液，变成蓝色的是（ ）。

A.甲叶未覆盖铝箔的部分

B.甲叶覆盖铝箔的部分

C.乙叶

D.丙叶的绿色部分

E.丙叶的白斑部分

F.丁叶

（3）本实验中有 组对照实验，其中乙叶片与 叶片组成一组对照实验。

（4）通过本实验可以得出的结论是（ ）。

A.光合作用需要光

B.光合作用需要水

C.光合作用需要二氧化碳

D.光合作用需要适宜的温度

E.光合作用需要叶绿体

F.光合作用的产物中有淀粉

G.光合作用释放氧气

三、教学反思

第2篇：光合作用的现象范文

程中，教师往往花费大量的时间进行评讲和练习，但效果却不甚理想。

我认为原因可能有2个，一是学生虽掌握基础知识，但还不能熟练运

用。二是缺少实题感悟，不知如何运用所学知识去解题。以上问题的解

决都需要教师精选例题，利用典型例题对学生进行训练，并及时选择配

套的练习进行变式训练，及时进行巩固，深化。下面就以光合作用和呼

吸作用中的一些难点为例讲讲例题的选择。

一、曲线中各点所代表的光合速率和呼吸速率的大小关系的分析

在解题时经常遇到分析光合速率和呼吸速率的大小，且大都都是在

曲线图上。如下图：哪些点表示光合速率与呼吸速率相等?

大多数学生都能说出是c,。这源于教师对这部分内容的反复强

调。如学生能真正弄懂原因，那教师立即进行变式训练：如下图：

光合速率与呼吸速率相等的是D,H。但很多学生可能都会说是E

点。这时教师就要帮助学生分析：比较两个图的纵坐标的含义有什么不

同?CD段上升的原因?DE段下降的原因?

从“CD段时光合速率小于呼吸速率，罩内二氧化碳浓度增加。DE

段光合速率大于呼吸速率，罩内二氧化碳浓度下降”可知，D点时应该

是光合速率增大至与呼吸速率相等。

这时，还可进行再次变式训练，如下图：

该图中光合速率与呼吸速率相等的点是哪些?该题中纵坐标与上图的

区别是由二氧化碳改为氧气。上图弄懂的学生能很轻松的得出是B,C

点。

这样通过3个图形的分析，学生应该对这个问题有较好的掌握。

二、光合作用中午休现象的分析

学生常会遇到下图：e点的形成原因?教师对这一问题强调较多，大

多数学生都能答出“气孔关闭”。这时，教师可再继续研究：

是否是所有植物都有午休现象?什么情况下会没有?

出示下图：

春季的某一晴天　盛夏的某一晴天

由上图可知，盛夏季节有午休现象。由此进一步深入分析，午休的

原因是由于温度过高，植物防止丢失大量水分，从而关闭气孔。进而分

析气孔的关闭，影响二氧化碳的吸收，影响光合作用。这时，教师可以选

择例题进行这一知识点运用的训练。如下题：

(2011·广东理综，26)观赏植物蝴蝶兰可通过改变C02吸收方式以适

应环境变化。长期干旱条件下。蝴蝶兰在夜间吸收C02并贮存在细胞

中。

1.依图1分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4时_____(填“有”或“无”)

ATP和[H]的合成，原因是_____；此时段_____(填“有”

或“无”)光合作用的暗反应发生，原因是_____

2.10—16时无明显C02吸收的直接原因是_____。

该题中可以看出蝴蝶兰在干旱时有午休现象，原因由于缺水。缺水

时气孔关闭，二氧化碳的吸收量为0，但由于夜间吸收了二氧化碳，所以

在10～16时是有光合作用的。

三、一段时间内，植物有机物的合成及消耗分析

在题目中，除了比较光合速率和呼吸速率的大小，还会让学生分析

有机物的变化量。如下图：

一昼夜后，该植物有机物的量的变化?这对于学生而言较难。教师

需分析到位，先比较24时与0时的二氧化碳浓度的变化，得出24时二

氧化碳浓度下降，说明光合作用消耗的二氧化碳多于呼吸作用产生的

二氧化碳。从而得出答案：增加。分析完这条题目后，教师应立即进行变

式训练：

一昼夜，植物有机物量的变化?教师可指导学生分析纵坐标含义的

变化。在弄懂上题后，能轻松得到该题的答案：减少。

四、光合速率和呼吸速率的测定实验

在光合作用和呼吸作用中还有一类题目较为常见，就是光合速率

和呼吸速率的测定实验。该实验需学生始终记住植物时刻都进行呼吸

作用，而光合作用只在光下才进行。所以，若用植物研究呼吸作用，装置

需放在黑暗条件下。而在光下，由于植物进行光合作用又进行呼吸作

用，所以学生一定要理解并牢记实验测得的数据应表示的是净光合速

率。在理论分析后，一定要及时进行例题训练：

(2010·扬州市第一次调研)某转基因作物有很强的光合作用强度。某中

学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课

题。设计了如下装置。请你利用下列装置完成光合作用强度的测试实

验。并分析回答有关问题。

I.实验步骤

(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤是：

①_____；

②_____；

③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。

(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：

①_____；

②_____；

③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。

(3)实验操作30分钟后，记录甲、乙装置红墨水滴移动情况

Ⅱ.实验分析：假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减

少1 g。那么该植物的呼吸作用速率是_____g／小时。白天光照15

小时，一昼夜葡萄糖的积累量是_____g。(不考虑昼夜温差影响)

本题较全面的考查了学生对该知识点的掌握情况。如(1)，(2)两小

题考查学生基础的实验操作。第(3)题则较难，需学生能理解乙装置的

作用：用于校正由于气体膨胀而造成的误差。第Ⅱ题则更难，需要学生

会处理校正的数据，并还考查学生关于“光合作用和呼吸作用中有机物

的计算”的能力。

第3篇：光合作用的现象范文

——初中科学“研究光合作用的发现过程”教学设计思想*

教学意图

初中科学课程的目标是提高每个学生的科学素养，实验则是培养学生科学素养的重要途径和方法，提出合理的假设、科学地设计实验方案又是实验教学的灵魂所在。让学生自行设计实验，有利于他们提高以思维和创新能力为主的综合能力，接受科学方法的训练。经典实验是学生设计实验方案的优秀范例，科学史中的经典实验设计闪耀着科学家的智慧，体现了科学研究方法，可以让学生受到科学思维方法的熏陶和引导，从模仿创新开始，逐步发展到独立的原创创新，能有效地提高学生提出假设、设计实验的能力。

有关“植物的光合作用”的知识点在初中科学中占相当重要的地位，然而，在教学中，光合作用发现史中精妙绝伦的经典实验却往往被认为只是展示知识的一种形式，它的其他功能却被忽视了。其实，光合作用的发现史不仅展示了知识的发生过程，能帮助学生深刻理解知识、理解科学的本质，还有着更多的教育教学意义：利用科学史的“故事性”，能有效地提高学生的学习兴趣；重温先人勇于探索的过程，能有助于培养学生实事求是的科学态度和坚忍不拔的科学精神；更为有效的是，学生可以从光合作用经典实验中学习到科学家设计实验的智慧，这也是本节课的重中之重。

学情分析

一、学生起点能力

在小学阶段已知道植物能进行光合作用，对光合作用的原料、产物、场所、动力等也有所了解；已经历过科学探究的一般过程；隐性或显性地接触过建立假设等研究方法；隐性或显性地进行过合作交流。

二、学习目标分析

本节课以光合作用发现史中的经典实验为载体，旨在引导学生通过对经典实验的分析，建立光合作用的模型，掌握设计实验的规则，进而能创造性地设计实验进行科学探究，领悟科学精神，提高科学素养。其中，根据J.R.Anderson的AcT理论，有关光合作用的知识属于陈述性知识，设计实验的规则属于程序性知识。

对光合作用、科学探究的一般过程、建立假设等

研究方法及合作交流有初步了解——起点

习得光合作用的原料、产物、场所、动力等，

从而建立模型——使能目标一

分别习得控制实验条件、设置对照实验、

选择实验材料等规则——使能目标二

综合运用实验设计规则，在新情景下

设计实验方案——终点目标

教学目标

一、知识和技能

通过研究经典实验大致认识人类探索光合作用的历程；了解经典实验的方法及结论；能说出光合作用的原料、产物、场所、动力等。

二、过程和方法

体验前人设计实验的技能和思维方式；经历科学探究的一般过程：提出问题建立假设实验探究收集和处理事实得出结论；初步学会合作交流、建立模型、提出假设、控制实验条件、设置对照实验等方法。

三、态度、情感和价值观

领悟“科学知识真实可信，但它不是绝对真理”；激发科学兴趣，感受实事求是的科学态度、坚忍不拔的意志品质；树立“怀疑、创新、进取”的科学精神。

教学准备

一、实验器材

烧杯、金鱼藻等水草、玻璃棒、水、不同瓦数的电灯泡等。

二、多媒体课件及相关设备

用于设置真实的问题情景、展示经典实验过程的多媒体课件；多媒体计算机、视频展示台等设备。

教学过程

一、回顾原有知识，寻找新知识固定点

师：“民以食为天”，动物需要以食物来维持生命，一棵小树长成参天大树，其质量增加几百至几千倍，它的食物是什么呢？

利用多媒体出示一段录像《阳光下的魔术——植物的光合作用》。

【探究式教学应建立在学生已有的探究能力和认知基础上。这里的提问和录像，意在激活、提升学生的原有知识，帮助学生在自己原有的认知图式上建构新的认知结构。】

二、设置问题情境，告知学习目标

师：科学是一门以观察和实验为基础的学科。那么，科学家是怎样设计实验来探索发现光合作用的呢？今天我们要学习、模仿科学家设计实验的方法，争取自己也能创造性地设计实验，探究光合作用的奥秘。

【良好的开端是成功的一半，设置疑难问题引入课题，激发学生的认知冲突，使学生的精神保持亢奋状态，为课堂学习提供良好的心理氛围；通过告知学习目标，让学生意识到学习活动的意义指向，使学习的目标成为一种有力的探究动机。】

三、呈现学习材料，小组合作探究

利用多媒体图文结合逐个展示有关经典实验，引导学生围绕引导性问题进行合作探究（部分探究内容见表1），并将探究结果填入表2。

【初中学生有强烈的好奇心和求知欲，但他们往往只满足于新奇的现象，所以要根据教学内容有计划地设计和展示序列化、分层次的学习目标——引导性问题，为学生探究学习提供“支架”，引导他们定向探究，持久地进行思维活动。

学生在序列化问题的引导下探究分析经典实验，从而“发现”光合作用的原料、产物、场所、动力等知识，这是主动积极、产生式的建构过程，有利于使知识转化为个体内在的认知结构，促进学生对知识的理解和提取；通过系列经典实验的展示和分析，让学生感悟到科学是发展变化的探究过程，不是绝对的真理。

为了让学生习得关于实验设计能力的程序性知识，采用了如下的教学：首先，学生在教师提供的经典实验和有关问题引导下，经过讨论和反馈，逐个“发现”实验设计规则——设置对照实验、排除干扰、控制单一变量、恰当地选择实验材料、显性化实验现象（如，运用老鼠和蜡烛创造条件，使在自然环境中无法观察到的空气成分变化间接地表现出来）等。这是奥苏伯尔同化论中的上位学习的一种形式——从例子到规则的学习，简称例—规法。这是为了使学生的认识从直观到概括、从个别到一般。然后，引导学生将实验设计规则迁移到新的实验情景中去，经过在变化情境中的练习，促进学生对规则的理解和掌握，逐步使各条规则由陈述性知识转化为程序性形式，使相应的规则向办事的技能转化。】

四、归纳习得知识，建立知识模型

师：几代科学家历经200多年，才基本弄清植物光合作用的过程。（利用多媒体展示一植物整体图）请你们归纳以上每个实验的结论，在图中用文字或符号表示出光合作用的原料、产物、场所、动力等。

学生回答结果如图1。

【学生获得知识的标志是大脑中储存和建立了很多准确而又彼此联系的信息网络。本教学环节把光合作用的场所、条件、产物、原料等分散的知识整合成一个整体并表示出它们的关系，还应用表象策略，把言语信息集合到学生熟悉的植物图片模型上，让学生通过双重编码形成模型，将新接受的信息与大脑中原有的信息紧密联系，建构成新的认知体系，促进知识的理解、记忆和提取。】

五、综合应用规则，设计实验方案

师：在20世纪，至少有6次有关光合作用的研究成果荣获诺贝尔奖。探索并没有结束，希望你也能参加到科学研究中来！现在请同学们运用实验设计规则，探究一个真实问题：

小明妈妈从水族馆买回来几棵水草，让小明放在水族箱内，说这样水中会有较多的氧气让鱼儿呼吸。爱动脑筋的小明想让这几棵水草释放出更多的氧气。你能想办法让水草释放出更多的氧气吗？你可以设计实验来证明你的想法吗？请你用图片或文字来表达自己的实验设计。

用多媒体图文结合展示这个应用性问题后，将实验装置（如图2）放在视频展示台上展示，引导学生观察植物“冒气泡”。然后，学生分小组讨论实验设计方案，各组用视频展示台展示自己的实验设计方案，和全班同学辩论、交流。

【学生掌握智慧技能的行为指标是看他们能否在实际情境中应用规则做事，而不是能否陈述规则。所以，需要引导学生将实验设计规则独立地应用于解决新问题，促使智慧技能达到自动化。这个探究活动要求学生进行综合、归纳、创造性的思维活动，这属于信息加工阶段，它有利于启动学生的大脑内化力、培养学生创造能力。例如：有的学生在设计实验时，提出将适量的雪碧倒入水中，以增加水中的二氧化碳，促进水草光合作用；还有的学生提出光的波长也会影响光合作用的效果……学生的思维被激活，创造的火花可见一斑。在选题方面，充分考虑了教学任务的情境性和真实性。“怎样才能增强水草的光合作用”是生活中的实际问题，因而成为开展探究式教学的有效切入点。】

六、课后继续探究

师：叶脉是运输水的结构，你能根据这个实验原理，设计实验证明水是光合作用的原料吗？你也可以设计实验探索其他问题。

【加涅认为学生学习的结果能使其才能发生相对持久的变化，而设计实验方案又是高级的智慧技能，需要组合若干规则解决复杂问题，学生不是一朝一夕就能掌握的，需要多次进行变换情景练习才能逐步达到自动执行的程度。】

教学反思

一、探究课要以具体的知识为载体，以真正理解并学以致用为中心目标

本课是一节探究式教学课。在这节课中，学生以光合作用发现史为探究的载体，以真实的问题情境作为探究的背景，以真正理解实验设计策略并学以致用为中心目标。

科学探究必须以具体的知识为载体，它不能独立于具体知识之外。本活动以光合作用发现史为知识载体，引导学生沿着光合作用发现的历史线索，从古希腊亚里士多德1629年海尔蒙特1771年（光合作用年）普利斯特利1779年英格豪斯1864年萨克斯1880年恩吉尔曼……通过分析系列经典实验得出植物光合作用的原料、产物、场所、动力，并用表格一一总结，然后通过归纳，抽象出光合作用模型，从而为学生提出假设和设计实验提供相关的基础知识。

设计真实的问题情景。探究“怎样才能增强水草的光合作用”这个真实的问题，将科学概念与生活现实相联系，体现“从生活走向科学，从科学走向生活”，使学生对所学知识有亲切感。心理学研究表明，当外部刺激引起主体的情感活动时，就更容易成为注意的中心，有利于培养学生探索的兴趣，从而强化理解和记忆。

“真正理解并学以致用”是整节课的中心目标。首先，教师介绍体现了理性之美的经典实验，为学生提供典型的榜样和范例，引导学生对实验现象进行科学推理，培养思维的缜密性，并引导学生从经典实验中挖掘、学习科学巨匠独到的科学思想和科学方法；为了有利于学生真正理解实验设计方法，采用“螺旋式教学法”——海尔蒙特实验的排除干扰因素、普利斯特利实验的排除干扰因素和设置对照实验、英格豪斯实验的控制单一变量和设置对照实验、恩吉尔曼实验的巧妙选材以及创造条件显性化实验现象等，使学生在课堂中多次接触具有启发性的实验设计方法。然后，通过开放的发散思维建立假设，综合所学的知识和技能当堂模仿设计并实践探究实验，有助于学生“学以致用”。

二、现代教学手段有效地辅助探究活动

第4篇：光合作用的现象范文

了解二氧化碳浓度变化对光合作用的影响。

【实验原理】

1.一般说来影响植物光合作用强度的因素分为外界因素和内部因素。外界因素主要有光强、光质、温度、二氧化碳浓度，而影响光合作用的内部因素主要有叶片叶绿素的含量、叶片含水量、叶

片的发育阶段等等。

2.光合作用的强度指标可以从光合作用原料的消耗情况或者是光合作用的产物生成情况上得以反应。

3.陆生植物的叶片一般是浮在水面的，因为气孔和气腔中有空气，使得整个叶片的密度小于水；负压处理后由于气孔和气腔中的空气被抽掉，植物叶片的密度会因为大于水而沉于水底，但一旦随着光合作用的不断进行，叶片的气孔和气腔中又会充满光合作用制造的氧气从而使叶片密度小于水以致叶片重新上浮于水面，进而会形成一个有趣的叶片动态上浮过程。

【实验材料和用具】

大号打孔器、大号注射器、大烧杯、小烧杯、碳酸氢钠、高瓦数聚光灯、小叶女贞叶或者小白菜叶。

【实验步骤】

1.配制浓度梯度为0%、5%、10%、15%的碳酸氢钠溶液50毫

升并分别置于编号为A、B、C、D的四个小烧杯中（为光合作用提供二氧化碳）。

2.选一片生长成熟的小白菜叶，在叶片上用大号打孔器选取适当位置打取足够数量的小圆片（50片左右）。

3.把打好的小圆片放入大号注射器中，加入三分之一的水，装入注射器塞，接着推排出注射器中的空气，再用左手一个手指堵住注射器针空位，右手用力抽拉活塞，可见其中冒出大量气泡。重复几次上述的排气和抽拉动作，直至注射器静止不动，小圆叶片就能够全部沉在水底才停止上述动作。

4.选取上述处理好的叶片各10片，分别放入已经编号的A、B、C、D四个小烧杯中并分散均匀，将A、B、C、D四个烧杯等距

30厘米置于聚光灯边，然后打开聚光灯。

5.观察叶片动态上浮过程，并记录相同时间内A、B、C、D四个烧杯内叶片的上浮情况。

【实验现象】

A、B、C、D四个烧杯中叶片上浮的速度不一样，烧杯中的碳酸氢钠溶液浓度越大，叶片上浮的速度就越快。

【实验结论】

第5篇：光合作用的现象范文

关键词：遮荫；园艺园林；树种；光合特性

在可见光的照射下，植物利用叶绿素进行光合作用，以获得生长发育所需的养分。因此光照强度是影响植物光合作用的主要因素。每种植物在长期的生长过程中形成了特定的对光照的需求。而光照条件的改变，尤其是遮荫，也就是光照减弱，会影响叶绿素含量以及植物光合作用的发生。对园艺园林树种来说，遮荫对其光合特性也有影响。具体表现在以下几方面。

1对叶绿素含量的影响

叶绿素是与光合作用有关的最重要的色素，它存在于所有能营造光合作用的生物体中。叶绿素从光中吸收能量，所吸收的能量用来将二氧化碳转变为碳水化合物。因此叶绿素含量对植物来说至关重要。衡量植物耐阴性的指标是植物本身叶绿素的含量以及叶绿素a和叶绿素b的比值。耐阴性差的植物叶绿素含量较低，且叶绿素a与叶绿素b的比值较大，即叶绿素a的含量较高。耐阴性强的植物则刚好相反，叶绿素含量高，且叶绿素b的含量高，两者比值较小。一部分研究者认为，遮荫可增加单位面积内的叶绿素，但也有一部分研究者认为遮荫条件下叶绿素降低。

2使叶绿体超微结构发生变化

对一般的植物来说，遮荫能够增大叶绿体，提高基粒片层密度，这也是适应植物弱光环境的表现。经研究发现，大部分植物在全光照环境下，基粒细胞较小，质类囊体较多；而随着渐渐遮荫减少光照，植物的几粒细胞慢慢变大，基粒类囊体变少。

3对光合产物的运输和分配的影响

光合作用产生的营养物质一方面作为植物自身消耗，而剩余的部分则被输送到植物的储存器官中储存起来。光照强度一方面对光合作用的强弱产生影响，另一方面还对营养物质的输送和分配产生影响。如果光照弱到一定程度，就会使光合产物的积累减少，植物无法产生营养物质，不能满足其自身的生长，出现变黄等现象。而且如果光照强度减少，一些喜爱阳光的树种就会逐渐减小自身的树冠，将更多的碳输送到其他部位，以获得更多的阳光来促使其生长。因此在对园艺园林树种进行遮荫操作时，要考虑到这一类树种的习性。

4对光合速率的影响

光合速率是指光合作用固定二氧化碳或产生氧气的过程，它表示了光合作用的强度。即光合速率就是指植物在光合作用中吸收二氧化碳的能力。吸收的二氧化碳越多，产生的碳水化合物越多，对植物自身的生长越有利。遮荫对植物的光合速率产生影响，但这种影响促进了植物自身的生长。因为在强光情况下，尤其是正午时分，太阳照射达到最强。强光会产生单线态氧，这是一种破坏光合反应中心的有害物质。当光能照射量超过光合系统所能利用的数量时，就会导致植物的光合功能下降，光合效率降低。尤其在碳同化能力和光饱和点较低的植物上体现得尤为明显。

5对光饱和点和光补偿点的影响

光饱和点是指在一定的光强范围内，植物的光合强度会随着光照强度的增加而增加。但当光照强度达到一定的程度之后，光合强度不再继续提高时所处的临界值。尤其是喜阴植物，达到光饱和点的速度较快。光补偿点则是指在一定的光照强度下，光合作用吸收二氧化碳的数量和呼吸作用的数量达到平衡时的光照强度。在这一平衡点上时，植物的吸收和消耗相同。植物的光饱和点和光补偿点显示了植物对弱光的利用能力。遮荫导致植物受到的光照强度减弱，植物的光饱和点和光平衡点随之降低，提高了植物对弱光的利用率。

6对植物气孔和蒸腾作用的影响

气孔是植物在蒸腾过程中，水蒸气排出体外的主要出口，也是植物在进行光合作用和呼吸作用时，与外界交换气体的通道。换言之，气孔影响着植物的蒸腾作用、光合作用以及呼吸功能。遮荫对植物气孔的影响能够促进植物自身的生长。在遮荫环境下，由于光照减弱，植物的气孔密度也随之降低，每一气孔张开较大，有利于植物充分吸收空气中的二氧化碳并进行气体交换。而且，在较强的光照下，植物会加速蒸腾。如果温度过高，会使气孔张大，植物体内的水分蒸发过大，影响生长。而遮荫环境下，则刚好相反，促进植物水分的储存和自身的生长。

第6篇：光合作用的现象范文

例1 为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌细胞破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）。

（1）会产生CO2和H2O的试管有 ，会产生酒精的试管有，根据试管的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。（均填试管编号）

（2）有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4-二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但可使该过程所释放的能量都以热能的形式散失，表明DNP可使分布在上的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解（填“能”或“不能”）继续进行。

【知识点分析】本题主要考查细胞呼吸过程的相关知识。

【解题分析】（1）分析表格，试管A中加入的是丙酮酸，在有氧条件下无法在细胞质基质中继续氧化分解。试管B中加入的是葡萄糖，无氧条件下，在细胞质基质中能继续氧化分解，产生CO2和酒精。在有氧条件下，线粒体能分解丙酮酸，所以试管C中有CO2和H2O产生，而试管D中无。分析试管E、F，酵母菌在有氧条件下，能把C6H12O6彻底氧化分解产生CO2和H2O；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生CO2和C2H5OH。从而可以判断，能产生CO2和H2O的试管有C、E，能产生酒精的试管有B、F。根据试管B、D、F的实验结果可判断酵母菌的无氧呼吸场所是细胞质基质。

（2）根据题中的信息，DNP对[H]+O2H2O这一过程没有影响，但可使该过程所释放的能量都以热能的形式散失，而不能形成ATP，由于[H]和氧结合形成水的过程发生在线粒体内膜上，因此DNP可使分布在线粒体内膜上的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解不受影响，但产生的ATP将会大大减少。

【答案】（1）C、E B、F B、D、F （2）线粒体内膜 能

【思路点拨】酵母菌为兼性厌氧型生物，在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸。对于有氧呼吸及无氧呼吸的全过程要十分清晰，每一阶段的反应物、产物、场所都要了如指掌，方能从容应对。比如有氧呼吸时，葡萄糖、水、氧气分别参与第一、二、三阶段，丙酮酸、CO2、H2O分别在第一、二、三阶段形成，三个阶段都有能量及ATP的生成。第一阶段在细胞质基质中进行，第二阶段在线粒体基质中进行，第三阶段在线粒体内膜上进行。

【总结归纳】有氧呼吸与无氧呼吸的比较：

考点2：呼吸作用的方式

例2 为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按下图所示安装好。以下关于该实验的说法，不正确的是（ ）

A.甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式

B.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2

C.将橙色的重铬酸钾溶液滴入B瓶中变成灰绿色，证明有酒精产生

D.乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是消耗B瓶中的O2以形成无氧的环境

【知识点分析】探究酵母菌细胞呼吸的方式。

【解题分析】甲组营造的是有氧环境，乙组营造的是无氧环境，故A项正确；甲组加入NaOH溶液的目的是吸收空气中的CO2，即排除空气中的CO2对实验结果的干扰，故B项正确；橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，使溶液变成灰绿色，故C项错误。

【答案】C

【思路点拨】探究酵母菌的细胞呼吸方式是必修1的重要实验之一，对于实验原理、装置连接、注意事项等要做到非常熟悉，心中有数。

【总结归纳】（1）实验原理：酵母菌属于兼性厌氧菌，有氧呼吸时产生大量的CO2，无氧呼吸时产生少量的CO2。CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。产生的CO2越多，石灰水浑浊程度越大，溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间越短；反之亦然。无氧呼吸时还产生酒精，橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，变成灰绿色。

（2）装置连接：实验装置中锥形瓶的连接顺序、玻璃管插入锥形瓶中的位置要确保无误。

（3）注意事项：A瓶中加入NaOH溶液的目的是为了吸收空气中的CO2，用以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致；B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。

考点3：测定呼吸作用的强度

例3 下图是为测定发芽种子的呼吸强度所用的装置。假设呼吸底物只有葡萄糖，无氧呼吸的产物是酒精、CO2，且不考虑外界条件的影响，下列有关说法错误的是（ ）

【知识点分析】利用液滴移动装置测定细胞呼吸强度。

【解题分析】当发芽的种子以葡萄糖为底物只进行有氧呼吸时，会消耗O2放出等量的CO2，装置1中NaOH溶液会吸收CO2，故液滴左移，装置2的液滴不动，故A项正确，C项错误。当发芽的种子以葡萄糖为底物只进行无氧呼吸时，装置1液滴不动，装置2液滴右移，B项正确；当发芽的种子以葡萄糖为底物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸时，放出的CO2量多于消耗的O2量，装置1液滴左移，装置2液滴右移，D项正确。

【答案】C

【思路点拨】利用液滴移动装置测定呼吸作用的类型及强度，要同时分析两组装置的液滴移动情况后才能得出结论，只分析其中一组装置是不科学的。装置1测有氧呼吸强度，装置2测无氧呼吸强度。

【总结归纳】（1）实验原理：细胞有氧呼吸与无氧呼吸均放出CO2，且有氧呼吸消耗O2量与放出的CO2量相等。NaOH会吸收CO2，蒸馏水不吸收CO2。装置1液滴移动距离代表有氧呼吸的O2消耗量，即有氧呼吸强度；装置2液滴移动距离代表无氧呼吸释放的CO2量，可代表无氧呼吸强度。

【解题分析】题干已经明确告诉我们，“以测定的CO2的吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响”，可见图中曲线应分别为净光合作用和呼吸作用。图中虚线曲线标为“光照下CO2的吸收量”，进一步说明，它是净光合作用曲线。而实际光合作用则为图中虚线与实线之和。每个选项分析如下：

“35℃时光合作用制造的有机物的量”应为实际光合作用量，等于净光合作用量加上呼吸量，则35℃时光合作用制造的有机物的量是3+3.5=6.5mg/h，30℃时为3.5+3=6.5mg/h，A项正确。

“20℃条件下植物积累的有机物的量”应为净光合作用量，图中虚线就表示净光合作用，25℃时植物积累的有机物的量最多，B项错误。

温度高于25℃时，净光合作用积累的有机物的量开始减少，而光合作用制造的有机物的量（实际光合作用）通过计算仍在增加，25℃时实际光合作用约为3.75+2.25=6mg/h，30℃时为6.5mg/h，35℃时也为6.5mg/h，C项错误。

两曲线的交点应表示净光合作用与呼吸作用相等，而实际光合作用应为呼吸作用的2倍，D项错误。

【答案】A

【思路点拨】“光合作用制造的有机物的量”为实际光合作用，“植物积累的有机物的量”代表净光合作用。

【总结归纳】如何辨析实际光合速率与净光合速率？

1.通过文字表述辨别：净光合速率和实际光合速率的文字表述是有区别的，实际光合速率的表述一般都直接带有“光合作用”一词，而净光合速率则不涉及；实际光合速率常用“同化量”“产生量”“制造量”这些词，净光合速率则用“吸收量”“释放量”“减少量”“增加量”“积累量”这些词。有关习题中经常出现的相关表述，现列表区别如下：

（1）甲图曲线上每一点的值代表的是净光合速率值，实际光合速率值通常用图中曲线上每一点的值加上呼吸速率值（A点的值）来表示。

（2）乙图中的叶绿体从线粒体和空气中吸收的CO2之和代表实际光合速率，叶绿体单独从空气中吸收的CO2代表净光合速率。

考点8：光合作用与呼吸作用的典型曲线

例8 将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如下图所示曲线，下列有关说法正确的是（ ）

①BC段较AB段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱

②CO2浓度下降从DE段开始，说明植物进行光合作用是从D点开始

③FG段CO2浓度下降不明显，是因为气孔关闭，叶片对CO2的吸收减少

④H点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收最多，光合作用最强

A.①②B.③④

C.①③D.②④

【知识点分析】本题考查光合作用与呼吸作用的联系。

【解题分析】据图可知，D、H点表示光合作用强度与呼吸作用强度相等，BC段还没有光照无法进行光合作用，CO2释放速率降低只能是温度降低，植物在CD段开始进行光合作用，但强度小于呼吸强度，DH段光合作用强度大于呼吸作用强度，出现FG段的原因是光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，所以C选项正确。

【答案】C

【思路点拨】题中给出的条件为密闭的玻璃罩，当玻璃罩内CO2浓度上升，表示呼吸作用大于光合作用，或只进行呼吸作用；当玻璃罩内CO2浓度下降，表示光合作用大于呼吸作用。图中D、H点表示光合作用等于呼吸作用。

例9 下图是一株绿色植物叶片在夏季的一天中CO2吸收量和释放量的变化曲线图，下列有关叙述不正确的是（ ）

A.bc、ef段光合作用都小于呼吸作用

B.ce段叶片只进行光合作用，不进行呼吸作用

C.e点是一天中有机物积累最多的时间点

D.Og段是消耗有机物时间段

【知识点分析】本题考查光合作用与呼吸作用的联系。

【解题分析】图中c、e点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，b、f点分别是光合作用开始点和结束点，bc、ef段因为光合作用强度小于呼吸作用强度，故表现为释放二氧化碳，A项正确。由于植物每时每刻都在进行呼吸作用，所以ce段叶片既进行光合作用，又进行呼吸作用，B项错误。在该植物体内有机物积累最多的时间点是e点，ce段一直吸收二氧化碳，表明光合作用强度大于呼吸作用强度，有机物一直在积累，C项正确。植物在白天、夜间每时每刻都在进行呼吸作用，有机物的消耗一直在进行，D项正确。

【答案】B

【思路点拨】a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。

b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。

b～c段：光合作用强度小于呼吸作用强度。

c、e点：光合作用强度等于呼吸作用强度，e点时积累的有机物最多。

d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。

f点：光照消失，光合作用停止。

【总结归纳】光合作用和呼吸作用的曲线图分析，对考生的识图能力、综合分析能力要求较高，难度较大，得分率也较低。做题时要从曲线的变化趋势进行分析，从一些特殊点（交点、转折点、最高点、最低点）着手进行突破。如光补偿点（与x轴交点）、光饱和点（曲线转折点）、只进行呼吸作用的点（与y轴交点）、积累有机物最多的点、光合作用最强点（实际光合曲线顶点）、生长最快点（净光合曲线顶点）、光合作用消失点等。

考点9：光合作用与呼吸作用的计算题

例10 将生长状况相同的轮藻叶片分成4等份，在不同的温度下先暗处理1h，再光照1h（光照强度相同），前后共两小时，得到如下表所示数据。以下说法不正确的是（ ）

A.催化轮藻呼吸作用的酶的最适温度约为29℃

B.第三组轮藻释放的氧气量最多

C.第四组轮藻光合作用制造的有机物总量为2mg

D.四个组中的轮藻光合作用强度都大于呼吸作用强度

【知识点分析】光合作用与呼吸作用的相关计算。

【解题分析】由表中数据可知，在29℃时，叶片呼吸作用速率最大，故催化轮藻呼吸作用的酶的最适温度约为29℃。在该实验中，轮藻叶片进行呼吸作用2h，光合作用1h，第一组至第四组轮藻光合作用制造的有机物总量分别为5mg、7mg、9mg、3mg，C项错误；光合作用1h，第一组至第四组轮藻净光合作用积累有机物的量分别为4mg、5mg、6mg、2mg，四个组中轮藻的光合作用强度都大于呼吸作用强度。净光合作用积累有机物的量与氧气释放量呈正比，故第三组轮藻释放的氧气量最多。

【答案】C

【思路点拨】暗处理后的重量变化代表1h呼吸作用消耗的有机物量，也代表呼吸作用强度，光照后和暗处理前的重量变化表示1h光合作用制造的有机物量与2h呼吸作用消耗的有机物量的差值。由此计算出1h光合作用制造的有机物的量，即为光合作用的强度。

【总结归纳】1.光合作用和呼吸作用综合计算题：解题关键是要抓住实际光合作用和净光合作用的关系，再根据公式进行相关计算。计算公式：实际光合速率=净光合速率+呼吸速率。

2.光合作用或呼吸作用的原料消耗与产物生成的计算题：解题关键是能够完整而准确的写出光合作用和呼吸作用的方程式，然后借用化学上有关方程式的计算方法进行计算。

考点10：光合作用与呼吸作用的实验

例11 为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗。用所提供的材料和用具，在给出的实验步骤和预测的实验结果的基础上，继续完成实验设计和预测实验的结果，并对实验结果进行分析：

实验材料和用具：烟草幼苗、试管2支、蒸馏水、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中温度和光照等条件适宜，O2、CO2在水中的溶解量和无氧呼吸不计）。

实验步骤和预测实验结果如下：

（1）剪取两块相同的烟草叶片分别放在盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中，叶片均浮在水面上。

（2）用真空泵抽走两支试管内液体中和叶肉细胞空隙间的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均沉在试管底部。

【知识点分析】验证光合作用和呼吸作用过程中气体的产生和消耗。

【解题分析】（1）题干给出的NaHCO3稀溶液可满足光合作用对二氧化碳的需求，也可以吸收二氧化碳。

（2）根据实验目的可知需要从两方面来验证：既要验证叶片光合作用产生O2，又要验证呼吸作用消耗O2。

（3）材料用具提供的有暗培养箱和日光灯。

（4）根据题干给出的实验步骤（1）（2）可知本实验的观测指标为叶片是否上浮或下沉。

分析：验证叶片在光合作用过程中产生O2（如右图）。

实验变量：是否有CO2。

观测指标：下沉的叶片上浮。

实验分组法：等组实验法。

实验对照：空白对照。

原因：（见下表）

分析：验证叶片在呼吸作用过程中消耗O2（如右图）。

实验变量：是否有O2。

观测指标：上浮的叶片下沉。

实验分组法：等组实验法。

实验对照：空白对照。

原因：（见下表）

【答案】实验步骤和预测实验结果如下：（3）将两支试管放在日光灯下，光照一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部 （4）将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部

分析预测的结果：（1）光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮。而蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片位于试管底部 （2）黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片只进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉。蒸馏水中缺乏O2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部

【思路点拨】由碳酸氢钠稀溶液可以分析出，它可以产生二氧化碳也可以吸收二氧化碳。根据给出的实验步骤“一组加入碳酸氢钠稀溶液，另一组加入等量的蒸馏水”可知，区别在于有无二氧化碳，所以应先验证光合作用是否产生氧气，条件应进行光照。

【总结归纳】测定光合速率和呼吸速率的方法总结：

1.叶片沉浮法：一种定性测定光合作用强度的方法。实验原理是光合作用产生O2使叶片上浮，呼吸作用消耗O2使叶片下沉。根据叶片下沉和上浮所需时间，可定性测定光合速率的强弱。

2.半叶法：定量测定光合作用和呼吸作用强度的方法。原理及方法：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不作处理，如下图，并用适当方法阻止两部分的物质转移。适宜光照下照射一定时间后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB获得相应数据，根据MB与MA的差值，可计算出该叶片的实际光合作用强度，其单位是mg/dm2・h。

3.黑白瓶法：也是一种定量测定光合作用和呼吸作用强度的方法。原理及方法：取三只玻璃瓶，一只用黑胶布包上，并包以锡箔。从待测的水体深度取水，保留一瓶（初始量IB）以测定水中原来的溶氧量。将另一对黑白瓶沉入取水深度，经过24小时或其他时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。黑瓶中的浮游植物由于得不到光照只能进行呼吸作用，因此黑瓶中的溶解氧就会减少。而白瓶完全被曝晒在光下，瓶中的浮游植物可进行光合作用，因此白瓶中的溶解氧量一般会增加。所以通过黑白瓶中溶解氧量的变化，就可以估算出水体的生产力。根据初始瓶（IB）、白瓶（LB）、黑瓶（DB）的溶氧量，即可求：

LB-IB=净光合速率；

IB-DB=呼吸量；

LB-DB=总光合速率。

4.液滴移动法：也是一种定量测定光合作用和呼吸作用强度的方法。实验原理及方法：装置中放入能调节CO2浓度的缓冲液，则液滴移动的距离代表O2释放量，即净光合作用强度。装置遮光，并将缓冲液换成NaOH溶液，则可测出呼吸作用强度，进而得出实际光合作用强度，如下图甲装置。乙装置的值可用来校正甲装置的值，以排除实验中其他因素的影响。

同步训练

1.下图表示绿色植物细胞内部分物质的转化过程，下列有关叙述正确的是（ ）

A.图中①②两物质依次是H2O和O2

B.图中（一）（二）两阶段产生[H]的场所都是线粒体

C.图中（三）阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖

D.该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行

2.右图表示大气中O2浓度对植物组织产生CO2的影响，其中A曲线代表CO2的释放量，B曲线代表O2的消耗量。贮藏水果时O2浓度应调节到（ ）

A.O点B.K点

C.I点D.Q点

3.下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是（ ）

A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能

B.CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类

C.被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5

D.光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高

4.已知某植物进行光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃、30℃，右图曲线表示该植物在30℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25℃的条件下（原光照强度和CO2浓度不变），从理论上讲，图中相应点的移动分别是（ ）

A.a点上移，b点左移，m值上升

B.a点下移，b点左移，m值不变

C.a点上移，b点右移，m值下降

D.a点下移，b点不移，m值上升

5.右图曲线Ⅰ表示黄豆光合速率与光照强度的关系（最适温度、CO2浓度为0.03%）。在B点时改变某条件，曲线变为Ⅱ。下列分析合理的是（ ）

A.与B点相比，A点叶绿体中的C3含量较低

B.在B点时，升高温度导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ

C.制约A点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量

D.制约C点光合作用的因素可能是CO2浓度

6.有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示。下列叙述中错误的是（ ）

A.氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为6mol

B.氧浓度为d时，只进行有氧呼吸

C.氧浓度为c时，有50%的葡萄糖用于酒精发酵

D.a值约为0

7.（多选）下图a曲线表示在一定光照强度、不同温度条件下，某植物的光合作用量（单位时间内同化的CO2量）；b曲线表示同等条件下的呼吸作用量（单位时间内释放的CO2量）。依据检测结果，可获得的结论是（ ）

A.在20℃时，植物CO2的吸收速率最高

B.在20℃与30℃时，有机物积累的速度相同

C.光合作用酶的最适温度高于呼吸作用酶的最适温度

D.在40℃时，有机物的积累量呈负增长

8.（多选）植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。右图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。下列有关说法不正确的是（ ）

A.在a点所示条件下，该植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位只有线粒体

B.该植物叶片的呼吸速率是5mg/（100cm2叶・h）

C.在一昼夜中，将该植物叶片置于c点光照下11小时，其余时间置于黑暗中，则每100cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45mg

D.c点之后光照强度是限制光合作用速率的主要因素

9.下图表示绿色植物体内几项生理活动的关系示意图。下列能正确描述其过程的是（ ）

A.①是光反应，②是暗反应，③和④都是无氧呼吸

B.能量A是光能，能量B、C和D包含ATP中的能量

C.绿色植物和蓝藻含有的色素相同，都可以进行①过程

D.①和②过程只能发生在植物细胞内，③和④过程只能发生在动物细胞内

10.下图表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和有氧呼吸的过程，图中a、b为光合作用的原料，①～④表示相关过程，据图回答：

（1）图中①过程进行的场所是。

（2）光合作用过程中[H]来源于①过程中，用于③过程中。

（3）在有氧呼吸过程的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物还有。①过程产生的O2用于相邻细胞的②过程，至少经过层膜结构。

（4）若将该植物从CO2浓度为0.03%的环境中转移到CO2浓度为1%的环境中，叶绿体中[H]含量将。

（5）写出有氧呼吸的总反应式：。

11.大豆种子在萌发过程中，干重和鲜重均发生变化，鲜重的变化曲线如下图。请回答下列问题：

（1）图中阶段种子胚细胞中自由水的含量最多，水通过的方式跨过生物膜。

（2）测得阶段Ⅲ期间大豆种子干重显著减少，可能的主要原因是：①组成细胞的化合物中，减少；②细胞代谢的发生情况是。

（3）根据阶段Ⅱ测得种子吸收O2与释放CO2的体积之比为1∶2，此时种子胚细胞的有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比为。

（4）松土能促进生态系统的碳循环，主要原因是：①促进根细胞的，释放更多的CO2到大气中；②促进根细胞吸收；③促进土壤中的分解有机物，释放更多的CO2到大气中。

12.图1表示细胞内糖分解代谢过程，其中数字表示细胞呼吸的阶段；图2为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线。请回答下列问题：

（1）图1中方格内的物质名称是；有氧呼吸的途径是；产[H]的阶段是；过程③发生的场所是。

（2）图2曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为。

（3）酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外，还有乙醇含量过高、。在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有、。

13.红掌是半阴生高等植物，下图表示夏季时红掌在不同遮光处理条件下净光合速率的日变化曲线。请分析回答相关问题。

（1）适当遮光，叶绿素含量会增加，叶片对的吸收能力将显著增强。

（2）曲线ab段叶肉细胞内能合成[H]的场所有；曲线cd段，植物体内有机物总量的变化情况是。

（3）M点时，对红掌体内所有能进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量 （填“大于”“等于”或“小于”）细胞呼吸产生的CO2量。

（4）若将植物突然转移到高温、强光照、干燥的环境中，此时叶肉细胞内C3物质的含量变化是。30%遮光处理避免了强光照和过高温度对植株的不利影响，与曲线Ⅱ相比，曲线Ⅰ未明显出现“午休”现象的原因是 。

（5）6∶30左右，在不遮光的条件下适当增加该植物周围的CO2浓度，光合速率的变化情况基本不变，原因是 。

14.（1）科学家通过对绿色植物转换CO2的研究中知道：①在一定浓度范围内，绿色植物对外界CO2的转换为定值（实际光合作用消耗的CO2量=外界CO2量×转换率+呼吸作用中CO2的释放量）；②绿色植物光合作用利用的CO2来自于外界与呼吸作用两方面。已测得呼吸作用释放的CO2为0.6μmol/h，现用红外测量仪在恒温不同光照下测得如下表数据，实际光合量用葡萄糖表示。

从表中数据的对比可知影响光合作用的因素有。当光照强度为2klx，实际光合量为0.44μmol/h时，植物从外界吸收的CO2为μmol/h，植物对外界CO2的转换率为。若外界CO2浓度为6.0μmol/h时，则该条件下绿色植物的实际光合量为μmol/h。

（2）将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究在10℃、20℃的温度条件下，分别置于5klx、10klx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。结果如下图所示（横坐标为时间，单位：小时）。

对以上结果分析正确的是（ ）

A.20℃时的呼吸速率是10℃时的4倍

B.在10℃、5klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3mg

C.在5klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少

D.在20℃、10klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6mg

【参考答案】

1.A 2.D 3.C 4.A 5.D 6.C 7.AD 8.AD 9.B

10.（1）叶绿体类囊体薄膜 （2）水的光解 C3的还原（或碳的还原） （3）丙酮酸 6 （4）下降 （5）C6H12O6+6H2O+6O2酶12H2O+6CO2+能量

11.（1）Ⅲ 自由扩散 （2）有机化合物（答“糖类、脂肪”等可酌情给分） 只进行呼吸作用（分解有机物），未进行光合作用（未制造有机物） （3）1∶3 （4）有氧呼吸 无机盐 好氧微生物

12.（1）丙酮酸 ①③④ ①③ 线粒体基质 （2）细胞质基质和线粒体 有氧呼吸和无氧呼吸 （3）培养液的pH下降 酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少 酵母菌种群数量增多

13.（1）红光和蓝紫光 （2）细胞质基质、线粒体、叶绿体 增加 （3）大于 （4）减少 遮光30%的情况下（起降温增湿作用），植物气孔一般不关闭 （5）6∶30左右限制光合速率的主要因素是光照强度

【解析】（1）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收效率高。（2）曲线ab段叶肉细胞既能进行光合作用又能进行有氧呼吸，这两个过程中都有[H]的产生，因而能合成[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。曲线cd段，净光合速率为正值，表明植物体内有机物总量增加。（3）M点时植物整体上光合作用消耗的CO2量等于呼吸作用产生的CO2量，但由于植物体内大多数细胞不进行光合作用只进行呼吸作用，因而所有进行光合作用的细胞消耗的CO2量大于呼吸作用产生的CO2量。（4）在高温、强光照、干燥的环境中，植物叶片的气孔关闭，吸收的CO2减少，固定产生的C3减少；遮光30%的情况下（起降温增湿作用），植物气孔一般不关闭。（5）6∶30左右光照较弱，光反应较弱而影响到光合速率。

第7篇：光合作用的现象范文

细胞代谢实验设计过程中要面临诸多考虑。其一，要考虑实验变量和实验结果的关系。实验变量分为自变量和无关变量，自变量所引起的因变量是我们所要研究的，而无关变量所引起的额外变量因其对所要研究的实验结果有影响则要避免。其二，要考虑此装置可否借鸡生蛋或者借尸还魂转换成研究其他实验的装置。例如，研究细胞光合作用的装置可否转换为研究细胞呼吸作用的装置？同样，研究细胞呼吸作用的装置可否转换为研究细胞光合作用的装置？其实，不管是为了排除无关变量对因变量的影响或者是实验装置的相互转换，我们都可以通过对实验装置或材料的处理来达到目的。

一、排除无关变量或因素对因变量的影响

细胞代谢的相关实验，个人认为根据不同的实验装置或材料可采用以下两种处理方法来排除其内在和外在的干扰因素。

1.内排――饥饿法和酒精水浴法

[例1]采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用产物进行测定，其原理是：先将番茄叶片放在暗处几小时，然后将对称叶片的一部分遮光，另一部分不做处理，经过一段时间后，把叶片放入酒精中进行水浴加热，用碘蒸气处理对应部位截取同等面积的叶片，则成功地证明番茄叶片在光合作用中产生了淀粉。回答以下问题：

（1）该实验中将番茄叶片先放在暗处几小时的目的是什么？

（2）该实验中将番茄叶片放入酒精中进行水浴加热的目的是什么？

分析：本题是验证番茄叶片在光合作用中产生了淀粉，但所选的番茄叶片如不加以处理，叶片中原有的淀粉就会干扰实验结果。所以实验一开始就要对番茄叶片处理，放在暗处使其饥饿几小时。通过番茄叶片长时间的呼吸作用消耗掉原有的淀粉，即可排除其对实验结果的干扰。遮光的对照组和曝光的实验组经过一段时间处理后，可预知有无淀粉产生。但为了增加实验的可信度和说服力，需要用碘蒸气和淀粉的颜色反应来检测。由于叶片中的叶绿素的存在会对该颜色反应产生干扰，所以在检测之前要用酒精水浴法除去叶片中的叶绿素，排除叶绿素对实验现象的干扰。

参考答案：

（1）消耗番茄叶片中原来的淀粉，排除其对实验的干扰。

（2）除去叶片中的叶绿素，排除色素对实验现象的干扰。

2.外排――死活代替法

无论是光合作用还是细胞呼吸的相关实验，都会遇到一些外在的无关因素如微生物、温度等无关变量对实验结果的干扰，对此可用死活代替法来加以消除。

[例2]图1中的实验装置用于测量大麦种子的呼吸速率。实验开始时，用夹子夹紧橡皮管并使图中U形管内两侧有色液体均处于“0”标志位。在25℃条件下两套装置都静置1h，实验结果如图所示。

（1）装置中加入NaOH溶液的目的是什么？

（2）装置B中对大麦种子进行灭菌处理的目的是什么？装置B中有色液体的变化可能是什么造成的？设置B装置的目的是什么？

[例3]下图为测定光合作用速度的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细玻璃刻度管内红色液滴移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积如图2所示。

（1）装置中加入CO2缓冲液（或NaHCO3溶液）的目的是什么？

（2）为了防止无关因素对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照实验装置与实验组装置的区别是。如果对照组在相同光照情况下，刻度管中的红色液滴较之实验组向右移了一段距离，其原因是什么？

分析：例2是关于细胞呼吸的实验，种子在萌发时消耗有机物产生CO2。装置中的NaOH溶液在吸收CO2后，会引起装置内气体压强的变化，故可以根据有色液滴的移动方向和距离判断出细胞呼吸的类型、强度、呼吸商等。例3是关于光合作用的实验，植物在光合作用时，要消耗CO2产生有机物和O2。装置中的CO2缓冲液（或NaHCO3溶液）就起到了提供CO2的作用。CO2的提供不会改变原装置中的气体压强，但产生的O2会增加装置中的气体压强，所以可根据装置中红液滴的移动方向和距离判断出光合作用强度的大小。

例2和例3的第2问，都是为了排除外部无关因素对实验的干扰。无论是何种细胞代谢，都会不可避免地受到如微生物的呼吸作用、温度变化引起气体膨胀等对实验结果的干扰。处理方法就是将装置中活的实验对象用消毒灭菌的死的实验对象代替，如例2装置B中灭菌的死大麦种子。

参考答案：

例2（1）吸收CO2；（2）防止细菌呼吸作用产生或吸收的气体影响实验结果；由于外界环境气压发生变化；对照（排除物理因素引起的气体热膨胀对实验结果的干扰）。

例3（1）提供CO2；（2）新鲜叶片改为经消毒的死叶片；环境物理因素（如温度变化等）或叶表面的微生物的呼吸作用对实验的影响。

二、两种代谢间的相互转换或排除相关的影响

在细胞代谢相关的实验中，往往是将两种代谢综合在一起加以研究的，这就要考虑两种代谢装置之间的相互转换或者两种代谢之间相互影响。

1.遮光法或黑白瓶法

[例4]下图是利用溶氧量变化来测定黄瓜叶片光合速率的装置。实验在最适温度下进行，反应杯的溶液中加入少量NaHCO3是为了提供CO2。请回答：

实验中将抽空气体的黄瓜叶片放入反应杯内，随着测试时间的延长，叶片上浮，溶氧量增加，记录仪读数变大。同样，该法也可用于叶片呼吸强度的测定，只需对反应杯________。

分析：本装置是研究光合作用的，但稍加改进就可研究细胞呼吸。此装置中黄瓜叶片在光合作用的同时又进行细胞呼吸，若要研究细胞呼吸或排除光合作用对细胞呼吸的影响，只需遮光处理即可。

此外，与遮光法异曲同工的还有用于研究水生生态系统黑白瓶法。所谓白瓶就是透光瓶，瓶里面装的从池塘、湖泊或海水的一定深度采集含有自养生物（如藻类）的水样（水样中难免也含有某些异养生物如细菌和浮游生物等）可进行光合作用和细胞呼吸；所谓黑瓶就是不透光瓶，里面不能进行光合作用，只进行细胞呼吸。黑瓶和白瓶同时被悬浮在水体中水样所在的深度，放置一定时间后便从水体中取出，用标准的化学滴定法或电子检测器测定出黑瓶和白瓶中的含氧量，再根据两瓶中含氧量的变化确定出光合作用量。

参考答案：遮光。

2.溶液置换法

[例5]某转基因作物有很强的光合作用强度。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题，设计了如下装置。请你利用下列装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。

（1）测定植物的呼吸作用强度，方法步骤是：

①__________________②____________________

③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。

（2）测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：

①_________________②_____________________

③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。

分析：本题以装置图为信息载体，综合考查光合作用和呼吸作用。通过相同的装置分析可知，测定植物的呼吸作用强度和光合作用的不同在于装置D中所放入的液体的不同。若该装置测定细胞呼吸作用强度时，甲乙两装置的D中都放入NaOH溶液，吸收二氧化碳，因此液滴的移动就来自于氧气的吸收量，液滴向左移动；此外还要排除光合作用的影响。若该装置测定植物的净光合作用强度时，甲乙两装置的D中都放入NaHCO3溶液，提供原料二氧化碳，因此液滴的移动就来自于氧气的释放量，液滴向右移动，同时提供光合作用发生的适宜条件。

参考答案：

（1）①甲、乙两装置的D中分别放入NaOH溶液，装置乙作对照组；②将装置甲、乙的玻璃钟罩进行遮光处理，放在温度等条件相同的环境中。

（2）①甲、乙两装置的D中分别放入NaHCO3溶液，装置乙作对照组；②将装置甲、乙放在光照充足、温度相同的环境中。

但有些题目不能生搬硬套完全照搬以上的方法，这就要根据题目中装置的实际情况灵活运用以上方法，做到触类旁通，能够举一反三。

[例6]光是影响植物光合作用的主要因素。但不知光是否影响植物的呼吸作用。甲同学所用的实验装置如图6所示，并设置A、B两组。A组给予植物适宜强度的光照，B组不给光照。实验开始时，刻度玻璃管内的有色液滴在位置X。20分钟后观察A、B两组有色液滴的移动情况（呼吸作用以葡萄糖为原料，不考虑气体在水中的溶解）。乙同学认为甲达不到实验目的，要对装置进行改进：

（1）_________________________________

（2）_________________________________

分析：装置若探究光对呼吸作用的影响是不科学的，原因有二：其一，由于绿色植物在有光条件下既进行光合作用又进行呼吸作用，选择该绿色植物无法进行实验，因此必须对绿色植物加以代替。但又不能用真正死的植物来代替，否则实验同样无法进行。此时，可选用“假死植物”来代替活植物。这里的“假死植物”实际上就是摘除叶片的植物或者直接将该绿色植物直接换成不能进行光合作用的器官。其二，由于植物进行呼吸作用消耗氧气同时产生二氧化碳，无法判断液滴移动方向，因此需要消除其中一个气体量，以便能确定移动方向，容易消除的为CO2，可以选择NaOH溶液吸收产生的CO2或者选择NaHCO3缓冲液保持容器内CO2的平衡。

参考答案：

（1）将绿色植物换成不能进行光合作用的植物器官或将其叶片摘除。

第8篇：光合作用的现象范文

[关键词]光合作用；生物科学史；教育价值

光合作用的发现史是人类研究生命活动的科学史，在课堂教学中蕴含着重要的教育价值。光合作用的发现史不仅能够使学生了解人类发现光合作用的过程、了解植物进行光合作用的原料、条件、场所、产物，而且对于培养学生的质疑品质、实事求是的科学精神、严谨的科学态度、科学探究的一般方法、科学真理本质的认识等方面有极其重要的教育价值。

一、培养学生质疑的学习品质

古人云：“疑者，觉悟之机也”，“尽信书，不如无书”。光合作用的发现史，是培养学生质疑品质的经典素材。

2000多年前，古希腊著名学者、哲学家亚里士多德 （Aristoteles，公元前384―322年前），是被誉为仅次于神的权威，他的论断是绝对真理，他的言论不容质疑。他对植物生长作出的论断：植物是由土壤汁构成的，植物生活的一切物质来自土壤。17世纪以前，人们坚信亚里士多德的论断是真理，植物生长在土壤中，一定是从土壤中获得生长所需要的各种物质。一颗果树那粗壮的树干、繁茂的枝叶、丰硕的果实，都是由植物从土壤中吸收的物质变化而来的。直到17世纪上半叶，比利时科学家海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont）向权威挑战，对亚里士多德的论断提出质疑：植物生长所需要的一切物质果真是从土壤中获得的吗？他设计了一个著名的“柳苗生长实验”，通过长达5年的实验，首次用实验的方法、有力的实验数据得出了“植物生长的物质主要来自水而不是土壤”的结论，从而了权威亚里士多德的错误论断。

二、培养学生实事求是的科学精神

在光合作用的发现史中，科学家实事求是的科学精神是对学生进行科学教育的好素材。海尔蒙特设计的“柳苗生长实验”，通过实验前与实验后对柳苗、土壤实验数据的比较、分析，发现柳苗增重74.5kg（实验前称重2.3kg，实验后称重76.8kg），土壤减少仅仅只有0.057kg（实验前称重90kg，实验后称重89.943kg），柳苗生长的过程中只给柳苗浇水，实验过程中，影响柳苗生长的因素只有水，说明柳苗增重74.5kg的物质主要是来自水，而不是土壤。这一结论与权威亚里士多德的论断完全不符，海尔蒙特尊重科学，尊重事实，实事求是地根据实验结果作出新的论断：植物生长的主要物质来自水而不是土壤。由于海尔蒙特的论断来自于科学实验，具有较强的说服力，他的观点得到人们的认可，成为新的科学论断。

三、培养学生严谨、认真的科学态度

在光合作用的发现史中，科学家海尔蒙特在做“柳苗生长实验”，为了获得准确的实验结果，实验前，分别将实验的柳苗、土壤称重，并特制一个木桶盛土壤，为了防止空气中的灰尘等异物掉进木桶影响实验的准确性，又特制了桶盖将其盖上。在长达5年的实验过程中每天坚持给柳苗浇水，直到小小的柳苗长成一棵大树。5年后，再次将土壤、柳树称重，比较土壤、柳树实验前后重量的变化。

在课堂教学中，科学家海尔蒙特这种严谨、认真的科学态度是学生学习的典范，是培养学生严谨、认真科学态度的典型素材。

四、培养学生科学探究的一般方法

光合作用的发现史中，科学家进行科学研究的基本方法――实验法、观察法、调查法、文献法，是培养学生科学探究方法的好素材。

光合作用的发现史，以比利时科学家海尔蒙特著名的“柳苗生长实验”展开，拉开了人类研究光合作用的序幕：

17世纪上半叶，比利时科学家海尔蒙特设计了著名的“柳苗生长实验”，得出了“植物增重的主要物质是水”（水是植物生活的原料）的科学论断；1771年，英国科学家约瑟夫・普利斯特利（Joseph Priestley）通过“助燃空气实验”，得出“绿色植物能够净化空气（吸收二氧化碳）”的结论； 1779年，荷兰科学家英格豪斯（Jan Ingenhousz）通过“绿色植物在光下净化空气”的实验，得出“绿色植物净化空气必须在光下进行，光是植物净化空气的条件”的论断；1782年，瑞士牧师谢尼伯（Jean Senebier）通过实验证明：“植物在光下释放氧气的同时，还要吸收二氧化碳”，得出“二氧化碳是植物生长的一种原料”的结论；1804年，瑞士学者索热尔（N.T.de Saussure）通过实验证明植物在光下还要消耗水，验证了海尔蒙特的实验；1864年，德国科学家萨克斯（Julius Sachs）通过“绿色植物在光下合成淀粉”的实验，得出“淀粉是植物的产物”结论；1897年，科学家们将植物以上的生理活动称为“光合作用”，正式提出了光合作用的概念。

在课堂教学中，通过对光合作用发现史的学习，再现了生物学家的实验设计过程和实验操作过程，再现了科学家进行科学研究的一般方法，让学生亲身体验和感受到了科学家的科学探究的过程。科学家进行科学研究的基本方法，对学生起到了潜移默化的作用，培养了学生的科学探究能力，培养了学生科学探究的一般方法。

五、加深学生对科学真理本质的认识

生物科学史是人类认识自然和改造自然的历史。光合作用的发现史，是人类研究光合作用的科学史，对加深学生对科学真理本质的认识有极其重要的教育作用。

生物科学史是生物科学知识的产生、形成、发展及其演变规律的反映，有助于学生对科学知识本质的认识。科学知识只是当时对科学问题或自然现象所作出的一种最合理的解释，它不是一成不变、完美无缺的“绝对真理”，而只是对客观世界一定程度和一定层次正确反映的“相对真理”，它会随着研究的深入而不断发展，并非是永恒不变的。当发现新的证据和对已有事实有新的解释时，科学真理将会改变。

第9篇：光合作用的现象范文

白炽灯、荧光灯、高压钠灯、高压汞灯等传统光源，应用于农业和生物领域，存在低生物光效、高能耗和高运行成本的不足，以人工光植物工厂为例，光源能耗费用约占系统运行成本的40%～60%。相对于传统照明，LED光源能形成与植物光合作用及其形态建成基本吻合的光谱吸收峰值，具有效率高、耗能小、无汞污染、精准波长、系统智能可控等优点，系统节能达50%以上，在温室补光、植物组培、植物工厂以及遗传育种等众多领域具有广阔的应用前景。

本文梳理了植物生长用LED光照的标准进展，并探讨植物生长用LED照明标准体系框架。国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）自2012年起开始植物生长用LED光照标准化工作，2013年第1项团体标准T/CSA021-2013《植物生长用LED平板灯 性能要求》；之后，推动制定国家标准GB/T 32655《植物生长用LED光照术语和定义》、团体标准T/CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技术规范》等。

团体标准T/CSA 021-2013《植物生长用LED平板灯性能要求》

植物生长用LED照明产品形式众多，如平板灯、双端灯、柔性灯带等，并将随着技术的发展而逐步变化。在2013年前后，LED平板灯主要应用在组培育苗。该标准规定了植物生长用LED平板灯的术语和定义、分类与命名、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。标准内容上显示出植物生长用LED光源的基本衡量指标，与生活照明用光的参数差异较大。

该标准定义了植物生长用LED平板灯的主辐射波长，是指辐射波长范围为600～700 nm的红-橙辐射波段和400～500 nm的蓝-紫辐射波段，以此为基础定义蓝-紫辐射照度、红-橙辐射照度，进而定义了红蓝辐射照度比；该标准基于物理量定义了总辐射通量（单位：W）、总辐射照度（单位：W/m2），以支撑植物生长LED光照领域的生产、检测、验收等工作。标准定义了光合光子通量密度[单位：μmol/（m2・s）]，指是植物进行光合作用时单位时间内单位面积上接收到的灯发射的一定波长范围内的光子数目，但因为植物进行光合作用接收到的光子数目不好计量，其技术要求并未体现在该标准中。

该标准提出了植物生长用LED平板灯应该符合的GB7000基本安全要求，控制装置符合GB19510.14、GB/T 24825要求，电磁兼容性能要求；在电气特性方面，规定了功率、功率因数要求；在辐射性能方面，规定了初始辐射通量/辐射效率、辐射强度分布、射照度和红蓝辐射照度比、辐射照度的均匀性；在辐射光谱特性、寿命特性等方面也作出了要求。

团体标准T/CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技术规范》

该项标准重点关注LED灯具产品通用的技术性能及其评价指标。由于应用于植物光照产业的灯具产品种类繁多，规格型号各有不同，性能质量良莠不齐，亟需建立相对统一的性能指标的判别和评价标准。由于这一产业属于新兴产业，尽早推出相关标准，便于引导产业技术发展及产品定位，但因为有些技术性能的评价不够成熟，有些参数（如光子通量效能、光源的光谱分布与植物光谱的吻合程度分等）的要求有待进一步完善。

该标准根据应用环境的要求，补充了根据植物光合循环模式分类的C3植物、C4植物、CAM植物等术语。按照灯具用途、植物光合作用方式、控制方式对植物光照用LED灯具进行了分类。对植物生长用LED灯具的安全性能、结构外观、电学性能（功率、功率因数）、光学性能、可靠性、电磁兼容性等进行了规范，对灯具的光子通量效能进行了分级，针对技术要求给出了检测方法。

在结构外观要求中，对灯具表面的防腐（达到WF2）、抗紫外线老化等提出了要求；在光学性能要求中，规定了光子通量、光子通量效能[实测值不应低于0.7 μmol/（s・W）]、光谱分布、配光曲线等参数要求；可靠性部分主要针对光子通量维持率、环境适应性做了要求；在灯具的能效分级中，首先对应高压钠灯[1.9 μmol/（s・W）]和荧光灯[1.3 μmol/（s・W）]的光子通量效能关键点，将LED光源的光子通量效能分为三类：一类[ηP≥1.9 μmol/（s・W）]、二类[1.3 μmol/（s・W）≤

ηP1.9 μmol/（s・W）]和三类[（0.7 μmol/（s・W）≤

ηP1.3 μmol/（s・W）]。其次，按照光源光谱分布的吻合程度将光源按不同纬度可以分成3个类别或3个等级，能效等级的划分同时考虑光源的光子通量效能和光谱分布的吻合程度2个因素，综合上述2个因素，将能效分为3等3类共9级。

国家标准GB/T 32655-2016《植物生长用LED光照 术语和定义》

该项标准定义的术语内容大体上分2个部分：一部分是有关植物生长方面的内容，主要来自我国生产、教学和科研中正在使用的术语，这部分内容是国内外首次制定；另一部分是有关LED产品和检测涉及术语的内容，引用IEC 60050和GB/T 24826-2016（IDT IEC62504）标准中的部分术语，以保证标准系统的协调。标准中易混淆的术语解释对比如下：

辐射度量

（电磁）辐射能相关术语

为了描述辐射源的性能，引入了辐射能及相关术语。辐射能定义是以电磁波形式的发射或传播的能量Φe（单位：J）（图1）。

上述术语都是为描写辐射源性质而引入的，为了描写辐射能的时间特性就要增加“通量”定义，辐射通量即单位时间内的辐射能量；为了描写辐射通量的方向特性就要增加“强度”定义，强度是点辐射源的、有方向的、单位立体角的辐射通量；辐射出射度即单位面积发出的辐射通量；辐射亮度即单位立体角单位面积的辐射通量。

唯独照度描述的是被照物接收到的辐射，辐射照度即为单位面积接收的辐射通量，对植物光照而言，这是一个很重要的物理量，也称为通量密度，其意义不亚于光照度对人眼的重要性。

光子量

光子量相关的物理量有很多，根据量子力学，光子具有波粒两象性，光子的能量E为

E=hν

h为普朗克常数，ν为电磁波频率。因此只要将上述辐射度量改为光子量，所有关系式都成立。

光子量多用于研究，辐射量多用于工农业生产。相互可以换算，各有有利之处。

光谱量

光谱分布（辐射量、光度量或光子量X（λ）的）/光质/光谱密集度定义为：在波长λ处，包含λ的波长间隔dλ内的辐射量或光度量或光子量dX（λ）与该波长间隔之商：

Χλ= dΧ（λ）

dλ

单位：[X]/m，例如W/m，lm/m等。光谱响应函数dR（λ）意义相仿。从植物光合有关的辐射量可以扩展一系列的术语。

光合量

光合有效辐射

光合有效辐射定义为：能为植物光合作用所利用的特定波长的辐射。光合有效辐射是植物辐射度的基础。

光合光子通量

光合光子通量定义为：能为植物光合作用所利用的光子通量[单位：μmol/（m2・s）]。

在植物生理学范畴中，光子的数量通常用微摩尔（μmol）表示，1 μmol代表6.023×1017个光子，1 mol代表6.023×1023个光子。

光合光子通量密度

光合光子通量密度定义为：能为植物光合作用所利用的光子通量密度。

光合速率

光合速率定义为：植物光合作用中，单位时间内单位叶面积上吸收CO2的量或放出O2的量，或者光合产物的干物质积累量，单位有μmol/（m2・s）、μmol/（m2・h）和g/（m2・h）等。

由于植物光合作用时同时进行呼吸作用，所以光合速率又分总光合速率、表观光合速率（净光合速率）。总光合速率为表观光合速率与呼吸速率的代数和。

量子效率/量子产额

量子效率定义为：光合作用中每吸收一个光子所产生的光合产物量（即固定的CO2或释放出的O2的分子数）。量子效率因计算方法的不同，可分为表观量子效率和实际的量子效率。

相对量子效率曲线（光合作用的）

相对量子效率曲线（光合作用的）定义为：在各个波长上，单位光子通量密度所产生的植物光合速率与波长的函数关系。其辐射波长范围为400～700 nm。相对量子效率曲线示意图如图2所示。

光合光谱响应曲线（光合作用的）

光合光谱响应曲线（光合作用的）定义为：在各个波长上，单位辐照度所产生的植物（净）光合速率与波长的函数关系。

相对光合光谱响应曲线（光合作用的）

相对光合光谱响应曲线（光合作用的）即归一化后的光合光谱响应曲线，其示意图如图3所示。

光合作用的响应曲线是植物辐射度学的基础，有了它可以建立起植物光照的主要物理量。

上述量子效率曲线和光合响应曲线很重要，是植物光照评价的基础。

度量系统

辐射度量系统

辐射度量系统是与辐射能量有关量的测量系统。该系统以辐射通量单位瓦（W）为计量单位。

辐射量、光度量、光子量和光合辐射量――这4种量都有相同的基本符号，为了区别分别加注下脚标e（能量）、v（视觉）、p（光子）、ph（光合），例如：Φe，Φv，Φp，Φph。

因为历史原因，该度量系统用于植物光合作用辐射量的测量时，其光合有效辐射的波长范围通常定为320～780 nm。

光度量系统

光度量系统依据给定的光谱光视效率函数，如V（λ）（图4），评价辐射量的测量系统。以流明（lm）为单位，波长范围为380～780 nm。对于植物光合作用辐射量的测量，不宜采用该度量系统。

量子度量系统（光合辐射量的）

量子度量系统依据给定的光合作用的量子效率曲线RQE，评价有关的辐射量的测量系统。该系统以光子通量密度单位μmol/（m2・s）为计量单位。

光合度量系统（光合辐射量的）

光合度量系统依据给定的光合光谱响应曲线，评价光合作用的有关的辐射量的测量系统。该系统以光子辐射通量单位为计量单位。

光合度量D换因子（CVF）

各种光合度量系统之间可通过光合度量转换因子进行换算。

CVF= ∑300 R1 （λ）・Q1，λ ・Δλ

∑300 R2 （λ）・Q2，λ ・Δλ

式中，Qλ是辐射源发射的每单位波长间隔Δλ内光谱辐射量；R（λ）为对应度量系统的相对光合光谱响应。该公式也适用于同一度量系统不同响应曲线之间的转换。

辐射量、光合辐射量（植物）、光合光子量（植物）之间的联系可类比辐射量与光度量（人眼视觉）之间的关系，示意图如图5所示。辐射量和光度量可通过人眼视见函数V（λ）来进行转化。（相对）光合光谱响应曲线对于光合辐射量来说，相当于光度量的人眼视见函数，通过它可以将辐射量和光合辐射量进行转化。而辐射量与光合光子量则是通过相对量子效率曲线进行转化。

植物生长LED光照领域具有多学科交叉、跨领域应用的特点，在LED光源、光电参数、植物光生理反应、使用环境、测量方法等方面以及定义、术语方面均不同于通用照明，存在混用、借用以至错用现象，模糊不清，影响了LED在设施农业中的应用和推广，本标准对LED照明在植物光照中应用的基本名词术语进行定义和规范，避免了定义混乱、术语不统一的情况，确保植物生长LED光照领域产品的生产、检验、验收、测试的规范与统一，为LED在我国农业中标准化应用及推广奠定基础。

植物生长用LED光照标准体系探讨

植物生长用LED光照应用，如设施种苗、叶菜、果菜等方面，具有跨领域、跨行业的特点，是当前国际的研究热点。在理论方面， 主要研究LED光环境对设施作物生长发育的影响机制；在LED光源技术方面，主要研究工作在LED光配方参数优化、光效率提升、智能管控技术等。

标准化工作是促进科研成果产业化、支撑产业规范发展的重要手段。标准体系的编制是动态的，需要考虑近期和长远的需求，随着技术发展可以进行适当的调整。图6显示了植物生长用LED光照的标准体系，标准的制定建议结合标准、技术报告等多种形式开展，综合服务与科技成果的转化。