实验创新大赛：植物的光合作用需要水

苏教版七年级生物（上册）第三节第一课植物生长需要水一、课前准备1、20%的食盐水100ml，清水100ml，分别装入两个100ml量筒内，装有等量萝卜（10块）的两个烧杯；一盘糖拌黄瓜和一盘未加糖的黄瓜；一把浸在水中的葱和一把没有浸在水中的葱；一束养在水中的鲜花。

2、有关教学录像资料，曲线图。

二、教材分析根是植物的六大器官之一，担负着吸收水分无机盐的功能，在这一章中，介绍了种子萌发，子叶或胚乳的营养物质逐渐消耗到幼苗开始利用根从土壤中吸收水和溶解在水中的无机盐来制造营养物质。

所以，在讲完种子萌发后，接着介绍植物生长需要由根吸收水份和无机盐。

本节课是研究植物细胞吸水和失水的原因（这是教材的难点和重点），因此外界溶液浓度影响根细胞的吸水的实验是本节的主要内容，由此引到根尖是吸水的主要部位及原因，以及根细胞吸水与土壤溶液的浓度有关，继而讨论烧苗等问题。

三、学情分析1、这一节内容涉及一些物理化学知识，由于初一年级学生还不具备这些知识，所以，只讲生理现象，而不深入讲述原理，把实验做好。

2、在讲述细胞吸水失水原理以前举例讲述一下，出现的名词现象。

例如：盐水溶液——就是盐的水溶液。

盐的浓度高低——水中溶解盐量的多少，溶解盐量多就浓度高，盐量少就浓度低。

土壤溶液浓度，细胞液浓度四、教学设想新教材的理念是，教师不仅要向学生传授知识，还要注意学生获得知识的方法和过程，从而使学生形成一定的科学态度与价值观，培养创新精神，据此，从着力培养学生的各种能力出发，给学生充分发展的时间空间，让学生真正成为学习的主人，在老师的启发、诱导、协助下去思考、去观察、去分析、去讨论、去探索、充分发挥学生个性，尝试由传统教学方式向研究性教学方式转变。

本课教学设计从学生观察日常生活的现象开始，让学生触景生情，从观察的现象中产生疑问，激疑学生提出一系列的问题，（这是关键，提出了多少问题）。

同时，对教材的知识点设计许多问题，由学生思考，层层深入，启发、诱导他们回答，充分张扬学生个性。

《植物所需的水和无机盐》讲义一、植物与水的关系水对于植物而言，就如同空气对于人类，是生命中不可或缺的存在。

植物体内的含水量通常能达到其自身重量的 60% 90%。

不同的植物种类，其含水量也有所差异。

比如，水生植物的含水量往往高于陆生植物。

水在植物的生命活动中发挥着诸多关键作用。

首先，水是植物细胞的重要组成部分。

细胞内的各种细胞器和细胞质都需要水来维持其正常的结构和功能。

其次，水是植物进行光合作用的原料之一。

在光合作用中，植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。

没有充足的水分供应，光合作用就无法高效进行，植物的生长和发育也会受到严重影响。

再者，水还能够帮助植物运输养分。

植物通过根系吸收土壤中的无机盐和水分，然后依靠水的流动将这些养分运输到各个部位，以满足植物生长和代谢的需求。

另外，水在维持植物的形态和挺立方面也起着重要作用。

充足的水分能使植物细胞保持膨胀状态，从而使植物的茎、叶等器官能够挺立，保持正常的形态和生理功能。

二、植物对水分的吸收植物主要通过根系来吸收水分。

根系中的根毛区是吸收水分的主要部位。

根毛的存在大大增加了根系与土壤的接触面积，从而提高了水分吸收的效率。

植物细胞对水分的吸收主要有两种方式：一种是渗透吸水，另一种是吸胀吸水。

渗透吸水是指植物细胞在具有一定浓度差的情况下，通过半透膜进行水分的吸收。

当细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，细胞会失水；反之，当细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，细胞会吸水。

吸胀吸水则是指植物细胞依靠其亲水性物质（如蛋白质、淀粉、纤维素等）吸收水分。

这种吸水方式在未形成液泡的细胞中较为常见。

三、植物对水分的散失植物吸收的水分，并非全部都用于自身的生长和代谢，其中有相当一部分会通过蒸腾作用散失到大气中。

蒸腾作用是指植物体内的水分以水蒸气的形式通过气孔散失到大气中的过程。

蒸腾作用对于植物来说具有重要意义。

一方面，它可以产生蒸腾拉力，促进植物对水分和无机盐的吸收和运输；另一方面，蒸腾作用还可以降低植物的体温，避免在高温环境下受到伤害。

光合作用过程中有没有水生成？
教材上光合作用的总反应式一般可以写成：
2222)(O O CH O H CO +→+
从这个总反应式看出，光合作用只有水的分解，没有水的生成。

但是根据用氧的同位素18O 所做的标记实验，光合作用中所释放出来的O 2完全来自H 2O 。

所以，光合作用的总反应式应该写成：
O H O O CH O H CO 2*
22*22)(2++→+
这说明在光合作用过程中，一方面有水的分解，产生出分子态氧，另一方面又有水的生成，即H 2O 中的H 与CO 2中的O 形成了新的水分子。

我们知道，光反应阶段可以概括成H 2O 在光下分解、产生O 2和形成NADPH 与ATP 的过程，后者的反应式是：
+++++−→−+++H NADPH ATP O NADP Pi ADP O H 222222222光 （1） 这一反应过程称做非环式光合磷酸化作用，它把H 2O 氧化成O 2，同时产生出ATP 和NADPH 。

由于每还原1分子CO 2需要3分子ATP ，所以可能还有一种环式光合磷化作用参加反应： ATP Pi ADP −→−+ （2） CO 2的还原是通过暗反应阶段中的卡尔文循环进行的。

其总反应式为：
O H NADP Pi ADP O CH H NADP ATP CO 222233)(223++++−→−++++++ （3）
显然，这个反应式产生H 2O 。

但是将（1）（2）（3）式相加，则得到：
2222)(O O CH O H CO +−→−++
可见，在光合作用的局部反应中有水生成，但是从全部的光合作用反应来看，则只有水的氧化。

换句话说，就光合作用的净反应而言，只有水的氧化，而没有水的生成。

第一节绿色植物的生活需要水学习导引植物的生活为什么需要水？（1）水是植物体的重要组成成分。

（2）植物体内水分充足时，植株才能坚挺，保持直立的姿态；叶片才能舒展，有利于光合作用。

（3）无机盐只有溶解在水里，才能被植物体吸收，并运输到植物体的各个器官。

（4）水是绿色植物通过光合作用制造有机物必需的原料之一。

（5）植物通过蒸腾作用失水，降低植物体的温度，免遭阳光灼伤。

知识闯关1.植物吸收的水分可以用来干什么？①作为组成细胞的重要成分；②作为光合作用的重要原料参与有机物的合成；③参与蒸腾作用，使植物免遭阳光灼伤；④溶解并运输无机盐。

A. ①②③④；B. ①②；C. ③④；D. ②③④。

答〔〕2.下列有关植物含水量的叙述，正确的是：A.晒干的种子中不含水；B.幼嫩的叶中含水量比衰老的叶中含水量多；C.植物细胞中的水都贮存在液泡里；D.瓜果果肉的含水量约为50%。

答〔〕3.下面左图是一棵生长在水渠边的果树，右图是某同学设计的“探究根是否具有向水生长的特性”的实验装置示意图。

请利用这一实验装置完成探究。

(1)根据左图，你提出的假设是：。

(2)右图中A、B两支试管底部有细小的裂缝。

如果试管中有水，会有水从裂缝中渗出。

①你设计的实验步骤是：②你预测会有怎样的实验结果?如果没有预期的结果，你认为很可能是什么原因?③你对此实验还有什么改进意见?探究乐园（1）请你计算一下，植物吸收到体内的水分，只有%左右真正用于各项生理过程和保留在植物体内，而%左右的水都被蒸腾掉了。

（2）请你据此提出两个有价值的问题。

课堂探究假如你是一滴水，写一段文字来说明当你被植物的根吸收后所发生的一切。

植物体内的漫游日记作者：一滴水我是一滴水，我会飞，飞上天空，化作白云；我会聚，化作雨水，降落大地；在寒冷的冬天，我还会化作雪花和冰晶。

有一天，我在泥土中玩耍时，碰到了根，不知不觉就被它吸……参考答案知识闯关1.A2.B3.(1)植物的根具有向水生长的特性(2)①每天向B试管中加适量的水，确保B试管周围的土壤保持湿润。

..DOC 版. 光合作用过程中有没有水生成？教材上光合作用的总反应式一般可以写成：2222)(O O CH O H CO +→+从这个总反应式看出，光合作用只有水的分解，没有水的生成。

但是根据用氧的同位素18O 所做的标记实验，光合作用中所释放出来的O 2完全来自H 2O 。

所以，光合作用的总反应式应该写成：O H O O CH O H CO 2*22*22)(2++→+这说明在光合作用过程中，一方面有水的分解，产生出分子态氧，另一方面又有水的生成，即H 2O 中的H 与CO 2中的O 形成了新的水分子。

我们知道，光反应阶段可以概括成H 2O 在光下分解、产生O 2和形成NADPH 与ATP 的过程，后者的反应式是：+++++−→−+++H NADPH ATP O NADP Pi ADP O H 222222222光 （1） 这一反应过程称做非环式光合磷酸化作用，它把H 2O 氧化成O 2，同时产生出ATP 和NADPH 。

由于每还原1分子CO 2需要3分子ATP ，所以可能还有一种环式光合磷化作用参加反应： ATP Pi ADP −→−+ （2） CO 2的还原是通过暗反应阶段中的卡尔文循环进行的。

其总反应式为：O H NADP Pi ADP O CH H NADP ATP CO 222233)(223++++−→−++++++ （3） 显然，这个反应式产生H 2O 。

但是将（1）（2）（3）式相加，则得到：2222)(O O CH O H CO +−→−++可见，在光合作用的局部反应中有水生成，但是从全部的光合作用反应来看，则只有水的氧化。

换句话说，就光合作用的净反应而言，只有水的氧化，而没有水的生成。

关于光合作用中生成水的问题一、光合作用总反应式的确定1771年英国化学家普利斯特利实验提出植物可以“净化”空气，人们发现光合作用。

以后又经许多人的研究，到了19世纪末，人们写出了如下的光合作用的总反应式：6CO2+6H2O → C6H12O6＋6O2 （1-1）从（1-1）式中可以看出：光合作用本质上是一个氧化还原过程。

其中CO2是氧化剂，CO2中的碳是氧化态的，而C6H12O6中的碳是相对还原态的，CO2被还原到糖的水平。

H2O 是还原剂，作为CO2还原的氢的供体。

（1）式用了几十年，后来又把它简化成下式：CO2+H2O →（CH2O）＋O2 （△G°′＝4．78×105J）（1-2）（1-2）式用（CH2O）表示一个糖类分子的基本单位，比较简洁。

用叶绿体代替绿色植物，说明叶绿体是进行光合作用的场所。

由于葡萄糖燃烧时释放2870 kJ·mol-1的能量，因而每固定1mol CO2(即12g碳)就意味着转化和贮存了约478kJ的能量。

应该注意到光合作用反应式中所有的反应物和产物都含有氧，而上面两式并没有指出释放的O2是来自CO2还是H2O。

很多年来，人们一直以为光能将CO2分解成O2和C，C与H2O 结合成（CH2O），然而以下三方面研究证实了光合作用释放的O2来自于H2O 。

1．光合细菌能进行光合作用的细菌称之为光合细菌（photosynthetic bacteria）。

光合细菌包括蓝细菌、紫细菌和绿细菌等。

其中蓝细菌的光合过程与真核生物相似，紫细菌和绿细菌则不能分解水而需利用有机物或还原的硫化物等作为还原剂。

例如：紫色硫细菌（purple-sulfur bacteria）和绿色硫细菌（green-sulfur bacteria）利用H2S为氢供体，在光下同化CO2： CO2+2H2S →（CH2O）+2S+H2O （1-3）光合细菌在光下同化CO2而没有O2的释放。