2020版高考生物总复习 素养提升课3 光合作用和细胞呼吸的实验探究课件 新人教版

素养提升课3光合作用和细胞呼吸的实验探究突破点一细胞呼吸方式的探究与速率的测定典例引领(2018·山东联考)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式类型的装置,下列说法正确的是()A.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸B.装置一中液滴不移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌死亡D.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸【审题指导】(1)装置一中NaOH溶液:可吸收细胞呼吸释放出的CO2,由于有氧呼吸消耗氧气物质的量等于其产生的CO2物质的量,因此刻度管内的液滴移动情况反映的是氧气消耗量的变化,因此装置一可探究酵母菌是否发生有氧呼吸。(2)装置二中因“NaOH溶液”换成“蒸馏水”,若只进行有氧呼吸,由于消耗氧气物质的量和释放二氧化碳物质的量相同,则液滴不移动。若只进行无氧呼吸,则会因释放CO2,导致液滴右移。因此装置二可探究酵母菌是否发生无氧呼吸。解析:装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸。装置一中液滴不移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸;装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸。答案:D素养提升1.细胞有氧呼吸速率的测定(1)实验装置(2)实验原理:组织细胞呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内气体压强减小,刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。(3)误差的校正①如果实验材料是绿色植物,整个装置应遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。②如果实验材料是种子,为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应对装置及所测种子进行消毒处理。③为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟),其他条件均不变。2.探究细胞呼吸方式(1)实验装置(2)实验原理①装置一中NaOH溶液的作用是吸收掉细胞呼吸所产生的CO2,着色液移动的距离代表植物细胞呼吸吸收O2的量。②装置二中着色液移动的距离代表植物细胞无氧呼吸产生CO2量。(3)结果分析实验现象结论装置一着色液装置二着色液不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸对点落实1.(2018·山东淄博模拟)某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用的毛细管横截面积为1mm2,实验开始时,打开软管夹,将装置放入25℃水浴中,10min后关闭软管夹,随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置,结果如下表所示。下列分析正确的是()B实验时间(min)101520253035液滴移动距离(mm)032.565100130162.5解析:题图中X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向左移动;在20～30min内氧气的平均吸收速率为(130-65)×1÷10=6.5(mm3/min);果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸不产生CO2,无论是否进行无氧呼吸液滴都不会移动;对照实验中应将装置中的果蝇幼虫换成等数量的死幼虫,并将该装置置于相同环境中,重复上述实验。A.图中X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向右移动B.在20～30min内氧气的平均吸收速率为6.5mm3/minC.如将X换为清水,可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率D.增设的对照实验只需将装置中的X换成清水,并将该装置置于相同的环境中2.(2019·山东德州月考)甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图Ⅰ、图Ⅱ装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。回答下列问题:(1)甲利用图Ⅰ装置探究酵母菌在有氧与无氧的条件下细胞呼吸放出的热量的多少。材料用具:500mL保温桶、温度计、活性酵母菌、0.1mol/L葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。实验步骤:①取A、B两套装置按下表的设计进行实验。装置步骤一步骤二步骤三A加入200mL的葡萄糖溶液加入10g活性酵母菌XB加入200mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液Y加入石蜡油铺满液面则X是;Y是。②B装置中步骤一的主要目的是,这是控制实验的变量。实验结果:略。解析:(1)①分析表中相关内容,考虑到实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则,本实验的自变量为是否含有氧气,其他都是无关变量,要求相同且适宜。因此X处应填:不加入石蜡油(或通入氧气),目的是给酵母菌创造有氧环境。Y处应填:加入10g活性干酵母,排除无关变量的影响。②B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气,氧气有无属于自变量。答案:(1)①不加入石蜡油(通入氧气)加入10g活性酵母菌②去除氧气自(2)乙利用图Ⅱ装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管)探究酵母菌的细胞呼吸类型。①想得到实验结论还必须同时设置对照实验,假设该装置编号为Ⅲ,则装置Ⅲ除用代替NaOH溶液外,其他设计与装置Ⅱ相同。解析:(2)①图Ⅱ装置中氢氧化钠吸收二氧化碳,红色液滴向左移动是酵母菌有氧呼吸消耗氧气引起的;探究呼吸方式,同时设置对照实验,装置Ⅲ除用等量清水代替氢氧化钠外,其他设计与装置Ⅱ相同。答案:(2)①等量清水解析:(2)②CO2可使澄清的石灰水变混浊;CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。②检测酵母菌细胞呼吸是否产生CO2时,可用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液。CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液发生的颜色变化是。答案:(2)②由蓝变绿再变黄解析:(2)③装置Ⅱ烧杯内是氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的二氧化碳,所以装置测量的是细胞呼吸消耗的氧气的量。装置Ⅲ烧杯内是清水,清水不能吸收气体,也不释放气体,该装置测量的是细胞呼吸释放的二氧化碳的量和消耗氧气的量的差值,如果气体体积增加,说明酵母菌进行无氧呼吸。所以若装置Ⅱ中红色液滴不移动,装置Ⅲ中红色液滴向右移动,说明酵母菌只进行无氧呼吸;若装置Ⅲ中红色液滴不移动,装置Ⅱ中红色液滴向左移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸;若装置Ⅲ中红色液滴向右移动,装置Ⅱ中红色液滴向左移动,说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。③写出乙组改进后所得的实验结果及相应的结论:若装置Ⅲ中红色液滴向右移,装置Ⅱ中红色液滴不移动,说明酵母菌只进行无氧呼吸;若,说明酵母菌只进行有氧呼吸;若,说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。答案:(2)③装置Ⅲ中红色液滴不移动,装置Ⅱ中红色液滴向左移装置Ⅲ中红色液滴向右移,装置Ⅱ中红色液滴向左移突破点二光合作用、细胞呼吸实验的常用研究方法典例引领(2016·全国Ⅱ卷)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20遮光*1008060402050min后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100cm的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题:(1)本实验中,50min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结果是由___________________________________________________________引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是(填“可靠的”或“不可靠的”)。【审题指导】(1)弄清BTB指示剂的变色原因:BTB在弱碱性溶液中显蓝色,随CO2浓度的增高,pH降低,溶液由蓝变绿再变黄。解析:(1)1号试管中没有加水草,50min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色,说明无关变量不会引起溶液颜色的变化。2至7号试管中都加了水草,2至7号试管中溶液颜色发生了改变说明是由不同光强下水草的光合作用和呼吸作用引起的。1号试管为对照组,若其溶液颜色发生了变化,说明还受其他因素的影响,故2至7号试管的实验结果也是不可靠的。答案:(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的(2)表中X代表的颜色应为(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”),判断依据是。【审题指导】(2)弄清实验分组的自变量及实验开始时各试管的颜色:7支试管中加入的都是浅绿色的BTB溶液,其中1号试管没有加入水草是对照组,BTB溶液的颜色不变,仍为浅绿色,2至7号试管都加入了水草,其中2号试管遮光,3至7号试管距日光灯的距离越来越小,光照越来越强。3至7号试管实验后的颜色由浅黄渐变到蓝色。解析:(2)2号试管遮光,水草不能进行光合作用,只进行了呼吸作用释放CO2,溶液中CO2浓度高于3号试管,故2号试管中溶液的颜色为黄色。答案:(2)黄色水草不进行光合作用,只进行呼吸作用,溶液中CO2浓度高于3号试管(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草_______。【审题指导】(3)弄清各实验组的变化原因:1号试管没加入水草,溶液颜色浅绿色不变,是对照组;2号试管遮光,水草只进行细胞呼吸,产生CO2;3至7号试管同时进行光合作用和细胞呼吸,5号试管仍为浅绿色,说明光合作用吸收的CO2与呼吸作用产生的CO2量相等,CO2浓度不变;3、4号试管细胞呼吸速率大于光合速率,CO2浓度增大,6、7号试管光合速率大于呼吸速率,CO2浓度降低。解析:(3)若在某光照条件下,水草光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用释放的CO2的量,则溶液中CO2浓度不变,溶液的颜色在照光前后不发生变化。答案:(3)光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO2量相等素养提升1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率(1)测定装置(2)测定方法及解读①测定呼吸速率(装置甲)a.装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。b.玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用干扰。c.置于适宜温度环境中。d.红色液滴向左移动(装置甲单位时间内向左移动距离代表呼吸速率)。②测定净光合速率(装置乙)a.装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满足光合作用需求。b.必须给予较强光照处理,且温度适宜。c.红色液滴向右移动(装置乙单位时间内向右移动距离代表净光合速率)。③根据“总(真正)光合速率=呼吸速率+净光合速率”可计算得到总(真正)光合速率。物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。2.“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率将装有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水层中,测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化,借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光,瓶中生物仅能进行呼吸作用;白瓶透光,瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此,真正光合作用量(光合作用总量)=白瓶中氧气增加量+黑瓶中氧气减少量。3.“半叶法”测定光合作用有机物的产生量“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后,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,则可计算出该叶片的光合作用强度,其单位是mg/(dm2·h)。即M=MB-MA,M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。4.“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素利用“真空渗入法”排出叶肉细胞间隙的空气,充以水分使叶片沉于水中。在光合作用过程中植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累,结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短),即能比较光合作用的强弱