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核心素养微专题光合作用速率的测定的实验设计
一、以02（或CO2）变化为指标测定光合速率
1.以02和CO2的变化为指标的综合检测法原理黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以用黑瓶（无光照的一组）测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶（有光照的一组）测得的为表观（净）光合作用强度值，把两者相加即可得到真正光合作用强度值在测定过程中可通过测定光合作用02产生（或CO2消耗）的体积来表示光合速率
（1）装置原则
①装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2保证了容器内CO2浓度的相对稳定
②测定原理a.甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的2吸收速率，可代表呼吸速率b.乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCXh溶液保证了容器内COZ浓度的相对稳定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的02释放速率，可代表净光合速率
（2）测定方法
①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率
②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真光合速率
（3）计算方法真光合速率=净光合速率+呼吸速率
（4）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.以水体中溶氧量变化为指标的黑白瓶法原理“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）⑴有初始值的情况下，黑瓶中2的减少量（或CO2的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中02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
（2）在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量一黑瓶中测得的现有量=总光合作用量.以02释放速率为定性指标的叶圆片上浮法原理通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，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02由于02在水中的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），即能比较光合作用强度的大小
二、以有机物变化为指标测定光合速率.半叶法原理植物进行光合作用形成有机物，而有机物的积累可使叶片单位面积的干重增加，但是，叶片在光下积累光合产物的同时，还会通过输导组织将同化物运出，从而使测得的干重积累值偏低为了消除这一偏差，必须将待测叶片的一半遮黑，测量相同时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值，作为同化物输出量（或呼吸消耗量）的估测值.叶圆片称重法本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量测定光合速率，如图所示以有机物的变化量表示（S为叶圆片面积）筌个9•中在卜午M时样士的时国片/（干重净光合速率=（z—川/2S；呼吸速率=（一刃/25；总光合速率=净光合速率+呼吸速率=（x+z-2y）/25＞提能演练
1.（2021•安徽合肥检测）如图所示，将对称叶片左侧遮光的物质和能量的转移在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等单位面积的小圆叶片，烘干称重，质量分别记为和伙单位go下列叙述正确的是R12所代表的是该小圆叶片的呼吸速率R12所代表的是该小圆叶片的光合速率C.他+0/12所代表的是该小圆叶片的真光合速率D.力一0/12所代表的是该小圆叶片的真光合速率解析本题考查光合作用和呼吸作用的过程等知识，意在考查考生的获取信息能力和综合运用能力分析题图，左侧叶片遮光，故左侧叶片只能进行呼吸作用，为遮光12小时截取的小圆叶片的质量，012不能代表小圆叶片的呼吸速率，A项错误；右侧叶片曝光，右侧叶片既进行光合作用也进行呼吸作用，b/12不能代表小圆叶片的光合速率，B项错误；设截取的小圆叶片原来的质量为真光合速率为y呼吸速率为X则M-12x=aM+12Xy—x=b则y=b-0/12即真光合速率为b-a/12C项错误、D项正确答案D2021•山东泰安调研下表是采用黑白瓶不透光瓶一可透光瓶测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据下列有关分析正确的是A.水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的2为
4.5g/m3B.水深2m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原C.水深3m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体、线粒体和细胞质基质D.水深4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用解析白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行呼吸作用在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的2量，为
1.5g/m\白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的2量的差值综上分析可知，在水深1m处，白瓶中水生植物24小时制造的2量为3+
1.5=
4.5g/m3A项正确；水深2m处白瓶中水生植物能进行光合作用，也能进行水的光解和C3的还原，B项错误；水深3m处白瓶中水生植物光合作用产生的02量与呼吸作用消耗的02量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C项错误；在水深4m处，白瓶中水生植物24小时制造的02量为一l+l.5=
0.5g/m3能进行光合作用，D项错误答案A2019•全国卷U节选回答下列与生态系统相关的问题通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量生产者所制造的有机物总量若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定02含量G4；另两份分别装入不透光甲和透光乙的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的2含量仍和乙瓶中的2含量据此回答下列问题在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中与A的差值表示这段时间内;与8的差值表示这段时间内；A与8的差值表示这段时间内解析若干小时后，透光的乙瓶中的氧气含量与水样中氧气的初始含量A的差值表示这一时间段内生产者净光合作用的放氧量；水样中氧气的初始含量A与不透光的甲瓶中的氧气含量5的差值表示这一时间段内生产者呼吸作用的耗氧量；C与3的差值表示这一时间段内生产者光合作用的总产氧量答案生产者净光合作用的放氧量，生产者光合作用的总放氧量，生产者呼吸作用的耗氧量
4.某转基因作物有很强的光合作用能力某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，回答下列问题1先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下
①甲、乙两装置的D中都放入装置乙作为对照
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行处理，放在温度等相同且适宜的环境中
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离⑵测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下
①甲、乙两装置的D中放入o
②把甲、乙装置放在O
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离⑶实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表:
（4）假设红墨水滴每移动1cm植物体内的葡萄糖增加或减少1g那么该植物的呼吸速率是g/h；白天光照15h一昼夜葡萄糖的积累量是g（不考虑昼夜温差的影响）解析要测光合作用强度必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的COz植物进行呼吸作用消耗一定量的02释放等量的CO2而CO被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件充足的光照、一定浓度的COM由NaHCOj溶液提供），光合作用过程中消耗一定量CO2产生等量02而NaHCOj溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受02释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素（如气压等）对实验产生影响的结果实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗02量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为
1.5+
0.5=2（g/半小时）；净光合速率为
4.5—
0.5=4值/半小时），白天光照15h的净光合作用量是（4X2）X15=120（g）一昼夜葡萄糖的积累量是15h的光合作用实际生产量减去24h的呼吸作用消耗量，等同于15h的净光合作用量减去9h的呼吸作用消耗量，即120—4X9=84（g）答案
（1）
①等量且适量的NaOH溶液
②遮光
（2）
①等量且适量的NaHCCh溶液，装置乙作为对照
②光照充足、温度等相同且适宜的环境中⑶左右
（4）484水深m1234白瓶中O2浓度g/n+30-1黑瓶中02浓度g/nN实验30分钟后红墨水滴移动情况测定植物呼吸作用强度甲装置（填“左”或“右”）移
1.5cm乙装置右移
0.5cm测定植物净光合作用强度甲装置（填“左”或“右”）移
4.5cm乙装置右移
0.5cm。
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