光合作用系列實驗探索與改進

浙江教育出版社出版《科學》，八年級下第二章第5節“光合作用”，需要做“光合作用”需要光、“光合作用”制造淀粉、“光合作用”需要二氧化碳、“光合作用”需要水、“光合作用”需要葉綠素等一系列實驗，在實驗過程中，發現如下問題：

①用天竺葵做光合作用制造淀粉的實驗，發現天竺葵不易得到。

②用其他植物代替，發現有很多植物的葉片不易脫色。

③長在室外的植物，用黑色的塑料袋套住植物2晝夜，發現植物的葉片會被灼傷。

④做“光合作用需要二氧化碳”的實驗，按照書本上的要求，先將植物遮光處理2晝夜，然后用兩個透明的塑料袋A和B，在A中裝適量的石灰水扎緊葉片，在B中裝等量的清水扎緊葉片，再讓植物在陽光下照射4 h，將葉片脫色后滴入碘液，發現A、B葉片都不變藍。

⑤做“光合作用需要水”這一實驗，如果只剪斷主葉脈，實驗不能成功。

⑥用銀邊吊蘭和金心吊蘭做光合作用需要葉綠素的實驗，發現實驗現象不明顯。

⑦用花葉曼長春花做實驗，現象很明顯，但脫色時間較長(需要45-55 min)，如果用于課堂教學，時間不允許。

另外，以上實驗受天氣的影響。

1 尋找合適實驗材料

將校園里有的植物葉拿去脫色，記錄脫色所需的時間，結果見表1。

在脫色的過程中，發現葉片厚，葉片表面看起來有一層蠟，葉片綠色深的植物都不易脫色(如樟樹、桂花等)，而葉片薄，葉片綠色淺的植物易脫色(如羊蹄、垂序商陸等)。夜來香的葉在脫色過程中，葉片里會形成較多的氣泡，使葉變形且浮于水面，不易脫色。選擇羊蹄或垂序商陸做光合作用需要光、光合作用制造了淀粉、光合作用需要二氧化碳、光合作用需要水一系列實驗。用銀邊常春藤做光合作用需要葉綠素的實驗。

2 解決饑餓處理問題

如果是盆栽的植物，可將整株植物放在黑暗處。如果是長在野外的植物，可以用不透光的紙盒饑餓處理。

3 解決“光合作用制造淀粉”

用植物羊蹄代替天竺葵做實驗，植物羊蹄別名野菠菜、牛舌頭，蓼科、酸模屬，生長于山野、路旁或濕地。生長時期為2～11月。它的葉寬大，葉片薄，很易脫色，實驗現象很明顯。校園里有很多這種植物，實驗材料方便取用。另外垂序商陸也可以代替天竺葵。實驗步驟如下：

①選取一株生長茂盛的植物羊蹄，用不透光的紙箱罩住整株植物36 h。

②用鋁箔紙在葉片相同位置，從上下兩面蓋嚴，并用回形針固定。

③在陽光下照射4 h，摘下這些葉片。

④把葉片放在盛存酒精的燒杯中，水浴加熱。5 min后，葉片褪成黃白色，取出葉片，用清水洗凈后，滴上碘液。

⑤幾分鐘后，用清水沖掉葉片上的碘液。觀察到葉片的見光部分遇到碘液變成藍色，遮光部分不變色，這個實驗說明了植物的光合作用需要光，光合作用制造了淀粉。

4 “解決光合作用需要二氧化碳”

用質量分數為5％的碳酸氫鈉溶液代替清水，碳酸氫鈉溶液能緩慢分解，為光合作用提供原料二氧化碳。用質量分數為5％的氫氧化鈉溶液代替石灰水，5％的氫氧化鈉溶液能充分吸收二氧化碳。實驗步驟如下：

①選取一株生長茂盛的植物羊蹄，用不透光的紙箱罩住整株植物48 h。

②在透明的塑料袋A、B、C中分別倒入20 mL 5％的碳酸氫鈉溶液(為光合作用提供原料二氧化碳)，20mL 5％的氫氧化鈉溶液(吸收二氧化碳)，20mL清水(缺少二氧化碳)，扎緊葉片。

③在陽光下照射4 h，摘下這些葉片。

④把葉片放在盛有酒精的燒杯中，水浴加熱。5min后，葉片褪成黃白色，取出葉片，用清水洗凈后，滴上碘液。

⑤幾分鐘后，用清水沖掉葉片上的碘液。

⑥觀察到A組葉片遇到碘液變成藍色，B組和C組的葉片不變色。這個實驗說明了植物的光合作用需要二氧化碳。

5 解決“光合作用需要水”

羊蹄和垂序商陸這兩種植物葉脈紋路清晰，能剪斷葉脈，使整片葉不會斷成兩半。剪斷葉脈時，不僅要剪斷主葉脈，還要將周圍的小葉脈剪斷。

6 解決“光合作用需要葉綠素”

用銀邊常春藤代替銀邊吊蘭等植物，做光合作用需要葉綠素的實驗。銀邊常春藤脫色時間較短(需要20-25 min)且較易得到(從市場上買得到，街道上種植的也有)。實驗步驟如下：

①用不透光的紙箱罩住整株植物1晝夜。

②在陽光下照射銀邊常春藤4 h，摘下葉片。

③把葉片放到盛有酒精的燒杯中，水浴加熱。

④20 min后，葉片褪成黃白色，取出葉片，用清水洗凈后，滴上碘液。

⑤3～5 min后，用清水沖掉葉片上的碘液。

⑥觀察到綠色部分遇到碘液變成藍色，銀色部分不變色。這個實驗說明了植物的光冶作用需要葉綠素。

7 解決陰雨天做實驗的問題

如果遇到陰雨天，由于光照不足不易成功，可以用以下方法準備實驗用的葉片。

在陰雨天時，可用一盞150 w白熾燈光照植物羊蹄4 h，燈與植物的距離為20 cm-30 cm。

在實驗的前幾天，選擇光照較好的天氣，按照課本上的實驗步驟把羊蹄或垂序商陸的葉子在陽光下照射好后，摘下這些葉子，用塑料袋裝好，放在冰箱的冷凍室(-18℃)或微凍室(-5℃)，實驗時將葉子放在清水中解凍，拿出葉子時，擰塑料袋，不要碰葉子，因為這時葉子很脆，易斷裂。

將要實驗的葉子放在大燒杯里，倒上開水燙一會，把細胞燙死，使已制造的淀粉不再消耗。然后取出葉子放入清水中，這樣保存葉子時間是2～3 d，時間長了葉子會爛掉。

在天晴時，將葉子脫色好后，放在白瓷磚上，用塑料袋裝好，放在冰箱的冷凍室，實驗時將葉子放在清水中解凍，實驗時待用。

以上實驗，不管是城市學校還是農村學校，不管在晴天還是在陰雨天，都能成功做出“光合作用需要光”、“光合作用制造了淀粉”、“光合作用需要二氧化碳”、“光合作用需要水”、“光合作用需要葉綠素”等一系列實驗。