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1、探究光合作用是否需要二氧化碳实验改进本实验选自浙教版科学八年级下第2章第5节，是一个课堂演示实验。光合作用的学习对学生认识生命活动有着重要的意义。本实验基于学生的前科学知识即呼吸作用释放二氧化碳、生态系统需要维持碳平衡，对光合作用是否需要二氧化碳进行科学探究，可以帮助学生构建光合作用的知识体系。本文将围绕探究光合作用是否需要二氧化碳的主题进行改进，可供教师课堂实验演示，也可供学生操作完成。1问题的提出1.1教材实验浙科版教材中关于该探究实验的设计如下图1。教材中给出了实验装置但并未对实验方法步骤进行介绍。其设计思路是选取正常生长植株，将整株植株放在黑暗处23天，这样植株进行充分的呼吸作用，消耗
2、完叶片中的淀粉等有机物。选取大小、长势相近的叶片，用透明塑料袋包裹，塑料袋中分别装有蒸馏水和澄清石灰水。将植株搬至阳光下，让其进行光合作用。澄清石灰水吸收A袋中的二氧化碳，其中的叶子不能进行光合作用。这样就与B袋（其中叶片能进行光合作用）形成了对照，可进行探究实验。在经过一段时间的光合作用后将叶片取下，用碘液进行淀粉检验。图1浙教版科学八年级下关于光合作用是否需要二氧化碳的探究实验1.2实验分析光台件用需要二氧化碳吗?实验前先把整株愴物可殴利用图2卫9提供的装松来设讣实验、您一想：仃）这项探究有几个变量、主耍的变罐是什么？（2如何防止植物吸入空气中的二轼化碳？3）需集对照实验吗？为什么？5）丐
3、F你探究的结果；（4）对于图探供的实验装湼、你有什么改进的建以：口同学交流和讨论你的实验结嗯图2-4?光合作用需叢二氣化锁的实第此实验如此设计，费时较长，操作也比较繁琐。用塑料袋装液体挂在叶片上，很有可能会压坏枝条，对植株的柔韧性也有要求。本实验中自变量是二氧化碳，因变量是叶片中的淀粉含量，无关变量是时间、叶片形态、长势等等。植物在阳光下不仅仅进行光合作用也会进行呼吸作用，A袋中的石灰水量少的话很难进行完全吸收，因此不易对变量进行控制。最后实验是通过碘液检测是否使叶片变蓝来反映叶片是否进行了光合作用，进而体现光合作用是否需要二氧化碳的参与。如前面说的，一方面变量不易控制，很难确定A袋中的石灰水
4、是否已经把二氧化碳吸收完全；另一方面碘液遇淀粉变蓝在此很难下明确的操作性定义。因此本探究需要进行改进。2.1 2实验改进改进原理焦性没食子酸水溶液在碱性环境下遇氧气会发生变色，先变成黄棕色，几分钟后逐渐转绿，几小时后又转变成黄棕色至深褐色。NaHCO3溶液不稳定，容易分解产生二氧化碳。煮沸的蒸馏水pH近7.0，其中溶解的气体量极少。2.2 实验改进用金鱼藻枝条代替植株叶片，用焦性没食子酸在碱性环境中遇氧气变色来检测是否进行光合作用产生氧气的方法较教材中的检测方法更为直观和简便。3实验说明3.1实验材料500mL平底烧瓶两只，煤油，大小相似、生长状况相同的金鱼藻枝条10株，镊子，1%的NaOH溶
5、液，NaHCO3溶液，焦性没食子酸，蒸馏水，胶头滴管，量筒，酒精灯，三角架，石棉网，火柴，烧杯。3.2 实验步骤 向两只500mL的平底烧瓶中各加入300mL煮沸的蒸馏水，液面上覆盖一层煤油以隔绝空气。两个平底烧瓶分别标记为A、B。透过油膜向其中分别加入大小相似、生长状况相同的金鱼藻枝条5株。 透过油膜向A中加入50mLNaHCO3溶液。 将A、B放在阳光下照射1h。 将蒸馏水煮沸后冷却配制焦性没食子酸溶液。 向2只烧瓶中分别先加入1ml1%的NaOH溶液，再加入1ml新配制焦性没食子酸溶液，加煮沸后冷却的蒸馏水至500ml，立即观察溶液颜色的变化。3.3 变量分析自变量：CO2（由NaHCO
6、3溶液释放）因变量：加入碱溶液和焦性没食子酸后的溶液颜色。无关变量：光照，金鱼藻枝条量，金鱼藻长势，水量等。3.4 实验现象及结果分析A组溶液久置后呈现深褐色，说明其利用NaHCO3溶液释放的CO2进行了光合作用。 4改进后的优点实验时间缩短，可以当堂完成。 实验现象更为明显，更利于学生意义接受。综合了化学的酸碱性知识以及指示剂的相关知识，较好地使学科之间知识进行融合用于问题解决。“绿叶在光下产生氧气”实验装置的改进一一、实验器材500ml广口瓶1个，胶塞（其上打3个孔，分别插入2根玻璃管和1个分液漏斗）1个，90玻璃弯管1根（为出气管），50ml分液漏斗1个，60玻璃弯管1根（为出水管），玻
7、璃直管1根，橡胶软管1根，止水夹1个，250m烧杯1个，金鱼藻数条（最好是靠近顶端的，其他水生植物也可以），碳酸氢钠试剂，火柴、玻璃胶等二、实验过程1、用橡胶软管连接90玻璃弯管与玻璃直管，并将90玻璃弯管的另一端插入胶塞约1cm；60玻璃弯管插入胶塞并伸出胶塞约11.5cm;分液漏斗插入胶塞并伸出34cm。2、将金鱼藻或其他水生植物放入广口瓶中。3、将0.1g/100ml碳酸氢钠溶液倒入广口瓶中，直到将该溶液加到瓶颈处。将剩余溶液倒入分液漏斗。4、用胶塞盖紧瓶口，并用玻璃胶密封。5、在出水弯管下放1个250ml烧杯。6、将次实验装置放在有阳光的地方，看到出水管处不断有水滴滴出，待到广口瓶中的
8、水面距瓶口大约5cm处时，就可将快要熄灭的卫生香或带火星的木条放在出气管口，松开止水夹，同时打开分液漏斗的旋塞，此刻可观察到卫生香或带火星的木条立刻复燃。7、检测完毕后，通过分液漏斗将广口瓶内的溶液注满至瓶颈处，以备用。再关闭分液漏斗旋塞，并用至水夹重新夹紧橡皮管。如右图。三、实验效果该装置可进行课堂演示或由学生演示，均能达到较好的效果：收集气体效率高，检验气体时操作简单，可以多个班级轮流使用。四、注意事项1、此装置因由玻璃制品制，容易破碎，所以在使用过程中一定要轻拿轻放。2、由于瓶口处密封效果比较好，所以当瓶内金鱼藻长到一定量，取出有一定难度时，需小心将玻璃胶割去后，再将瓶塞旋开，取出部分水
9、草，然后再照原样密封后可继续使用。ffiI住进实甦魁遇i旗在阳关卜.霰气产生时w口有朋改进二一、实验器材改进实验装置选用的材料无色透明的矿泉水瓶、塑料吸管（带褶皱的卜竹签（卫生香）、火柴、水生植物（水芹、绿金钱草、毛毛草等卜502胶、小苏打（碳酸氢钠）。二、实验过程第一步，选用比较容易得到的矿泉水塑料瓶一只，用小刀在瓶盖上钻个孔，大小能放进一支吸管（吸管上有可以弯曲的褶皱）。将吸管插入钻好的孔内，用502胶密封孔与吸管的结合处。第二步，将水生植物若干放进瓶内，再将水和少许碳酸氢钠（因瓶口是密封的，加入碳酸氢钠可以补充光合作用所需的原料二氧化碳）注入瓶口，一直将水灌满至瓶口，再盖紧插有吸管的瓶盖
10、，吸管在褶皱处向下弯曲（以便排水）。第三步，将装置放置在阳光下（无光时，可用人工照明）。绿色植物进行光合作用时产生的氧气会将水从吸管处排出瓶外，氧气则收集在瓶内（见图1），随着瓶内氧气的增多，瓶内液面下降越多。第四步，验证：将瓶盖打开，迅速将快要熄灭的卫生香插入瓶口内，快要熄灭的卫生香会猛烈燃烧起来，证明植物的光合作用产生了氧气。三、改进的效果及实验内容的拓展1、改进后的装置,取材容易,操作简便,更适合学生动手实验。学生可以在家制作实验装置,随时进行观察光合作用产生氧的过程,亲自验证瓶中收集的是不是氧气。同时,也可以将做好的装置带到学校来,在课堂上展示自己制作的装置,并和同学一起进行交流、验证
11、。2、在改进该实验装置的过程中,学生提出了许多问题,如：温度过高或过低是否影响光合作用?什么样的水草在实验中最容易产生氧气?一天中什么时间光合作用最强?如何证明二氧化碳是光合作用的原料?等等。于是,学生们的问题,拓展了探究的内容。为了“探究一天中什么时间光合作用最强”,他们利用周六和周日的时间,制作好“绿叶在光下产生氧气”的装置,拟订观察计划,备好温度计、手表、记录本等,每隔一个小时,在记录当时温度的同时观察记录光合作用产生氧气时排出水的情况（每10秒钟滴的次数）,比较一天中,哪一个时段排出的水滴最多。为探究“什么样的水草在实验中最容易产生氧气”,学生们从花鸟市场上买来各种各样的水生植物进行探究。选取的瓶子大小一样,瓶中装的草的数量一样,在光照条件一样的情况下,观察哪种水草产气最多（在瓶中集的气体量）。经过实验,发现水芹、绿金钱草和毛毛草比较好,而水兰则很难收集到气体。
光合作用需要二氧化碳实验改进
