师：同学们，今天我们学习高一人教版生物学必修一第五章第四节《光合作用与能量转化》第四课时——光合作用原理的应用。本节课我们需要重点掌握两个方面的内容：一是影响光合作用的因素及其应用；二是化能合成作用。
我们一般用光合作用强度来判断光合作用的强弱。简单来说，光合作用强度指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，这直接关系农作物的产量。因此，研究影响光合作用强度的环境因素具有重要的现实意义。
从光合作用的反应式可知，光合作用的原料是水和二氧化碳，动力是光能，这些都是影响光合作用强度的因素。影响二氧化碳浓度的环境因素有环境中二氧化碳的浓度，内部因素则可以是气孔开闭的情况。
光能的影响是多方面的，包括光照强度、光的波长、光照时间和光照面积。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体形成和结构的因素也会影响光合作用强度。比如，色素的含量、种类以及无机营养会影响色素的合成，所以矿质元素也是影响因子。此外，光合作用需要众多酶参与，因此影响酶活性的因素，比如温度，同样是影响因子。
影响光合作用强度的因素众多，我们可以选择其中某种因素，探讨它与光合作用强度的关系。首先，通过一个实验来探究光照强度与光合作用强度的影响。
光合作用强度可以用单位时间内二氧化碳的固定量、氧气的产生量或者有机物的合成量来表示。实验需要准备好打孔器、注射器、LED台灯、米尺、烧杯、滤液等材料用具。
实验操作如下：
第一步，取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6厘米的打孔器打出圆形小叶片，注意避开大的叶脉。
第二步，将圆形小叶片放入注射器，注射器内吸入清水，排除残留空气后，用手堵住注射器前端小孔，缓慢拉动活塞，使圆形小叶片内气体溢出，此步骤可能需重复2 - 3次。之后将注射器中的小叶片放入烧杯，处理后的小叶片因细胞间隙气体排出且充满水，会全部沉到杯底。
第三步，将处理过的圆形小叶片放在黑暗处盛有清水的烧杯中备用。
第四步，取3只小烧杯，分别倒入富含二氧化碳的清水，既可以事先通过吹气补充二氧化碳，也可以用质量分数为1% - 2%的碳酸氢钠溶液提供二氧化碳。
第五步，向三只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。本实验可用5瓦的LED灯作为光源，通过调节小烧杯与光源的距离来调节光照强度。由于圆形小叶片进行光合作用产生氧气，我们可通过观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量，来衡量小叶片光合作用强度的大小。
在这个实验中，自变量是光照强度，可以通过调节灯泡瓦数或灯泡与烧杯的距离来设置；因变量是光合作用强度，用单位时间内小圆叶片上浮的数量表示。结果表明，小烧杯与光源距离越小，相同时间内小叶片浮起数量越多，说明光照强度越大，光合作用强度越大。
这里要注意，植物进行光合作用的同时还会进行呼吸作用，所以我们观测到的光合作用指标，比如氧气产生量，并非植物光合作用实际产生的总氧气量。若以氧气为指标，实测的氧气释放量是光合作用产生的氧气除去自身呼吸作用消耗氧气后的剩余量，即净光合速率。因此，光合作用产生的氧气量等于实测的氧气量加上细胞呼吸消耗的氧气量。
若以二氧化碳为指标，绿色植物自身呼吸作用产生的二氧化碳可用于光合作用。当光合速率大于呼吸速率时，呼吸作用产生的二氧化碳无法满足光合作用所需，就需从外界环境吸收二氧化碳，这个值就是实测的二氧化碳吸收量。也就是说，光合作用固定的二氧化碳量等于实测的二氧化碳吸收量加上细胞呼吸释放的二氧化碳量。
若以有机物为指标，光合作用合成的有机物部分被自身呼吸作用消耗，剩余的有机物就是积累下来的，表现为细胞增重。所以，光合作用产生的葡萄糖量等于葡萄糖积累量加上细胞呼吸消耗的葡萄糖量。
实际光合速率、净光合速率和呼吸速率的表征元素如下：实际光合速率可用氧气产生速率、二氧化碳固定速率或消耗速率、有机物产生速率或制造生成速率表示；净光合速率可用氧气释放速率、二氧化碳吸收速率、有机物积累速率表示；呼吸速率可用黑暗条件下氧气吸收速率或二氧化碳释放速率或有机物消耗速率表示。
由此可推出三者关系：实际光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率。
通过对光照强度与光合作用强度关系的探究，绘制出的曲线，横轴表示光照强度，纵轴表示二氧化碳吸收量，即净光合速率。曲线中有几个关键点：a点表示光照强度为0时，此时只进行细胞呼吸；b点表示在该点对应的光照强度下，净光合速率为0，此时细胞呼吸释放的二氧化碳量等于光合作用吸收的二氧化碳量，该光照强度称为光补偿点；c点表示达到最大光合作用强度时对应的光照强度，称为光饱和点，此后光照强度增加，光合作用强度不再增加。AB段位于纵轴负半轴，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度；BC段位于纵轴正半轴，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度。基于这一影响因素，农业上可适当增强光照强度来提高光合作用速率，实现增产。
参考上述思路，我们同样可以探究二氧化碳浓度对光合作用强度的影响。接下来，请同学们观看视频。