《2025年活动单导学课程高中生物必修第一册苏教版》

活动一：循科学家之路，解光合作用之谜
小组研讨如下科研实验，分析并回答相关问题。
科研实验一 1627 年，海尔蒙特的“柳树实验”。见教材第 84 页。
(1) 你是否认同海尔蒙特关于“柳树实验”的设计与结论？
(2) 你认为土壤中减少的物质主要是什么？使柳树增重的物质主要是什么？这些物质是从何处来的？
科研实验二 1773 年，英国科学家普利斯特利利用密闭钟罩做了如下四组实验。

密闭钟罩 A 里的蜡烛很快熄灭；密闭钟罩 B 里的老鼠很快死亡；C、D 加入植物，一段时间内，蜡烛没熄灭，老鼠仍存活。分析实验结果并得出结论。
(1) A 和 D 对照，实验的自变量是有无植物，因变量是蜡烛是否熄灭。
(2) B 和 C 对照，实验的自变量是有无植物，因变量是老鼠是否死亡。
(3) 实验结论：植物能更新空气中的成分。
科研实验三 1864 年，德国科学家萨克斯做了如下实验。

(1) 碘蒸气处理后，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。这个实验现象说明了什么？
(2) 为什么要对叶片先进行一段时间暗处理？
(3) 取下叶片，为什么要用酒精进行脱色处理？
科研实验四 1941 年，美国科学家鲁宾和卡门对光合作用产生的氧来自 $ H_2 O$ 还是来自 $ CO_2$ 进行了探究。实验如图所示。

科研实验五 20 世纪 40 年代，美国科学家卡尔文等用 $^{14} C$ 标记的 $^{14} CO_2$，供小球藻进行光合作用，然后追踪其放射性，光照几分之一秒，发现放射性出现在一种三碳化合物中，光照 5 s 后发现放射性出现在有机物六碳糖中。
(1) 上述两个实验均利用了什么方法标记化合物？两种标记有什么异同点？
(2) 根据实验四的图示，可知光合作用产生的氧来自 $ H_2 O$ 还是来自 $ CO_2$？
(3) 根据实验五写出 $ CO_2$ 中的碳在光合作用过程中的转移途径。
(4) 结合上述科研实验，总结光合作用的外界条件、原料、产物。

答案： 科研实验一：
(1)不认同。该实验的设计缺陷是未能考虑到空气对柳树生长的影响，故其结论是不可信的。
(2)土壤中减少的物质主要是矿质元素(无机盐)。使柳树增重的物质主要是有机物。通过光合作用利用水和空气中的$\mathrm{CO_2}$制造的。
科研实验二：
(1)有无植物 蜡烛是否熄灭
(2)有无植物 老鼠是否死亡
(3)植物能更新空气中的成分
科研实验三：
(1)说明植物在光下产生了淀粉。
(2)消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。
(3)消除叶绿素对颜色反应的影响，使实验现象明显。
科研实验四、五：
(1)同位素标记法。同位素有的具有放射性，如$^{14}\mathrm{C}$，有的没有放射性，如$^{18}\mathrm{O}$，但同位素标记的化合物在化学性质上不变。
(2)$\mathrm{H_2O}$。
(3)$\mathrm{CO_2} \rightarrow$三碳化合物$\rightarrow$六碳糖。
(4)光合作用必须在光下才能进行，需要的原料是$\mathrm{CO_2}$和$\mathrm{H_2O}$，产物是$\mathrm{O_2}$和糖类等有机物。