Tài liệu Phương pháp giải bài tập liên quan đến xử lý số liệu trong chương trình sinh học 11”

MỤC LỤC Trang Mục lục.....................................................................................................................01 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài..................................................................................................02 2. Mục đích, nhiệm vụ sáng kiến.............................................................................02 3. Giới hạn sáng kiến...............................................................................................02 4. Giả thuyết khoa học.............................................................................................02 5. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................03 6 Những đóng góp mới của đề tài….................................................................... ...04 PHẦN II: NỘI DUNG I. BÀI TẬP VỀ TỐC ĐỘ THOÁT HƠI NƯỚC.................................................. ..05 1. Bài tập xác định thoát hơi nước bằng phương pháp cân nhanh 2. Bài tập liên quan đến thoát hơi nước qua khí khổng 3. Bài tập liên quan hế số héo II. BÀI TẬP VỀ HÚT NƯỚC TẾ BÀO( ÁP SUẤT THẨM THẤU)....................09 III. BÀI TẬP VỀ QUANG HỢP........................................................................ ...12 IV. BÀI TẬP VỀ HÔ HẤP................................................................................... .14 V. BÀI TẬP VỀ TÍNH NĂNG SUẤT, PHÂN BÓN........................................... .19 VI. BÀI TẬP VỀ TUẦN HOÀN........................................................................... 20 VII. BÀI TẬP VỀ TIÊU HÓA.............................................................................. 25 VIII. BÀI TẬP VỀ THỤ TINH KÉP.................................................................. ..26 IX. BÀI TẬP VỀ QUANG CHU KỲ................................................................... 27 1 X. BÀI TẬP VỀ CHU KỲ TẾ BÀO NGUYÊN PHÂN, GIẢM PHÂN, THỤ TINH PHẦN III. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 1. Mục đích thực nghiệm...........................................................................................52 2. Phương pháp thực nghiệm....................................................................................53 3. Kết quả thực nghiệm.............................................................................................55 4. Nhận xét, đánh giá hiệu quả 4.1. Định lượng................................................................................................ .......54 4.2. Định tính…............................................................................................ ... .......55 PHẦN IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................56 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 57 2 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong tác phẩm “ Biện chứng của tự nhiên” Ph. Angghen đã cho rằng tất cả mọi môn khoa h ọc thự nghiệm muốn đạt đến trình độ lý thuyết và chính xác cần phải có sự thâm nhập sâu, rộng của Toán học. Sựphát triển của Hoá học và Vật lý học trong các thế kỷtrước đã xác nhận điều đó. Sinh h ọc đã có những bướctiến dài trong thế kỷ 20, tạo nên nhiều thành tựu quan trọng trong cuộc “Cách mạng Sinh học” và đang chuyển dần từ trình độ thực nghiệm sang trình độ lý thuyết. Chính vì vậy, dạy học sinh học cần khuyến khích học sinh năng động sử dụng tư duy Toán học trong việc giải quyết các vấn đề Sinh học, cụ thể là trong việc giải quyết các bài tập Sinh học. Một trong những nhiệm vụ trọng tâm của dạy học sinh học là phát triển tưduy sáng tạo và khả năng phân tích của học sinh, và vì thế việc dạy các bài tập có một vai trò rất lớn trong quá trình hình thành cho học sinh những phẩm chất đó.Để giải quyết tốt các bài tập sinh học ngoài kiến thức về lýthuyết, học sinh cần phải có khả năng phân tích, nhận dạng từ đó xác định các bước giải đúng đắn đối với m ỗi dạng bài tập. Bài tập trong chương trình 11 thường khó đối với giáo viên và học sinh vì liên quan đến kiến thức sinh lý phức tạp hơn nũa các dạng bài tập thường ít phổ biến trong sách giáo khoa và tài liệu ít,.. Tuy nhiên các dạng bài tập thường xuyên có trong các kỳ thi : học sinh giỏi, casio, ... Đã có nhiều tài liệu viết về bài tập trong chương trình sinh học THPT, tuy nhiên các tài liệu chủ yếu tập trung vào chương trinh sinh học 10, 12, ít có tài liệu về sinh học 11 ( các tài liệu này chưa hệ thống hóa các dạng bài tập và chưa đề ra phương pháp giải các dạng đó). Xuất phát từ những lý do trên và qua nhiều năm giảng dạy chính khóa, dạy khối, dạy học sinh giỏi, dạy thi Casio tôi thực hiện sáng kiến “Phương pháp giải bài tập liên quan đến xử lý số liệu trong chương trình sinh học 11” 2. MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU -Mục đích là dạy học sinh cách suy nghĩ, tìm từ tài liệu góp phần phát triển khả năng tư duy trừu tượng, sáng tạo cùng với các thao tác tư duy: Có kỹ năng phân tích, tổng hợp, từ đó đưa ra phương pháp giải một số dạng bài tập sinh học 11 một cách chính xác. - Hệ thống hóa những cơ sở lí thuyết của việc xây dựng công thức giải bài tập - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của giảng dạy bài tập liên quan đến xử lý số liệu trong chương trình sinh học 11 - Đề ra các dạng bài tập, phương pháp giải, bài tập mẫu,... - Khảo sát, đánh giá sơ bộ về sáng kiến vào thực tế giảng dạy 3. GIỚI HẠN SÁNG KIẾN: - Bài tập sinh học có dạng bài tập lý thuyết và bài tập liên quan đến xử lý số liệu, sáng kiến này chỉ nghiên cứa dạng bài tập liên quan đến xử lý số liệu. 3 - Sáng kiến này chỉ đề ra các dạng trong chương trình sinh học 11 cơ bản và nâng cao 4. GIẢ THIẾT KHOA HỌC Nếu vận dụng bài tập liên quan đến xử lý số liệu vào tổ chức dạy học hợp lý thì sẽ nâng cao hiệu quả dạy học một số nội dung trong sinh học 11: dạy chính khóa, dạy khối, dạy học sinh giỏi, dạy thi Casio... 5. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu và đối tượng khảo sát. a. Đối tượng nghiên cứu: Bộ môn sinh học 11 cơ bản, nâng cao: các dạng bài tập b. Phương pháp nghiên cứu: 1. Phương pháp tổng kết kinh nghiệm giáo dục: Bản thân tôi được tham gia trực tiếp giảng dạy môn sinh học THPT nhiều năm, tôi đã phối hợp nhiều phương pháp trong giảng dạy phân tích, gợi mở, dẫn dắt có đối chiếu, thực nghiệm so sánh giữa các lớp trong mỗi năm học, tự rút kinh nghiệm cho bản thân qua từng năm, có điều chỉnh cho phù hợp với các đối tượng 3. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tổng quan các tài liệu về chủ trương, đường lối của Đảng và nhà nước trong công tác giáo dục và đổi mới phương pháp dạy học, các tài liệu lý luận dạy học, làm cơ sở cho việc vận dụng vào dạy học Trung học phổ thông. - Nghiên cứu tổng quan các tài liệu liên quan đến kiến thức giải bài tập sinh học. 4. Phương pháp chuyên gia Gặp gỡ, trao đổi, lắng nghe sự tư vấn của các giáo viên có nhiều kinh nghiệm để định hướng cho việc triển khai sáng kiến 5. Phương pháp thống kê toán học Sử dụng một số công thức toán học để xử lí các kết quả điều tra và thực nghiệm sư phạm: - Phần trăm (%): dùng Excel - Trung bình cộng: dùng Excel - Sai số trung bình cộng: m - Phương sai:S2 - Độ lệch chuẩn S (đo mức độ phân tán của số liệu quanh giá trị trung bình): 4 S cho biết mức độ phân tán quanh giá trị , S càng bé độ phân tán càng ít . - Hệ số biến thiên: Cv% = 100% Khi có hai số trung bình cộng khác nhau, độ chuẩn khác nhau thì phải xét đến hệ số biến thiên (Cv). + Cv=0-10%: Dao động nhỏ, độ tin cậy cao. + Cv=10-30% : Dao động trung bình. + Cv=30-100%: Dao động lớn, độ tin cậy nhỏ. 6. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Năm học 2013-2014 tôi được phân công dạy môn sinh học lớp 11, dạy khối, dạy học sinh giỏi... Để tìm hiểu về sở thích học bộ môn sinh học 11 phần giải bài tập, tôi đã cho các em trả lời câu hỏi sau: Em có suy nghĩ gì khi làm bài tập môn sinh học 11 A. Rất khó B. Khó C. Học được D. Dễ học Kết quả điều tra cho thấy đa số học sinh cho rằng làm bài tập rất khó vì không biết cách giải bài tập, tài liệu tham khảo hầu như không có,... Ngoài ra tôi còn sử dụng một số phương pháp bổ trợ như phương pháp trò chuyện, bằng phương pháp này giúp tôi hiểu học sinh hơn về mọi phương diện, đây cũng là điểm để gắn chặt tình cảm thầy trò gần gũi nhau hơn để cùng nhau dạy và học tốt hơn. - Chúng tôi tiến hành thực nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm chéo, chọn 1 lớp thực nghiệm, 1 lớp đối chứng có số lượng, chất lượng tương đương nhau. + Ở lớp thực nghiệm, giáo án thiết kế theo hướng vận dụng kiến thức phương pháp giải bài tập liên quan đến xử lý số liệu để dạy kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực. + Ở lớp đối chứng, giáo án được thiết kế theo hướng thông thường thuyết trình - giảng giải. c. Đối tượng khảo sát: Học sinh khối 11( học sinh bình thường, học sinh tham dự thi học sinh giỏi tĩnh), học sinh 12 dự thi Casio... 6. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA SÁNG KIẾN 5 - Thiết kế các dạng bài tập và đưa ra các phương pháp giải tương ứng( các tài liệu khác về bài tập sinh học 11 còn ít, chưa hệ thống hóa các dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải chung) - Tạo lập nhiều dạng bài tập và nhiều bài tập mới mà các tài liệu trước đây chưa có. - Sưu tập thêm các bài tập trong các kỳ thi học sinh giỏi, Casio,... 7. Thời gian thực hiện: Học kì I, II của năm học 2013 - 2014 PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN 6 1. Cơ sở lí luận: - Nhiệm vụ của trường THPT là bồi dưỡng thế hệ trẻ trở thành những người làm chủ đất nước trong tương lai. Đây là những chủ nhân tương lai được giác ngộ lí tưởng cách mạng, lí tưởng XHCN, có trình độ văn hóa. Khoa học kĩ thuật toàn diện, có sức khỏe, sự thông minh, cần cù, sáng tạo để xây dựng XHCN Để có được điều đó cần đến vai trò rất quan trọng của người thầy. Thầy phải là người có trình độ chuyên môn nghiệp vụ vững vàng, có lòng nhiệt tình, tâm huyết nghề nghiệp, bên cạnh đó thầy phải biết vận dụng các phương pháp dạy- học phù hợp với từng kiểu bài, từng nội dung kiến - Bài tập : Khái niệm về bài tập: Theo từ điển Tiếng việt do Hoàng Phê chủ biên, thì bài tập là bài ra cho học sinh làm để tập vận dụn g những điều đã học. Bài tập được chia làm hai nhóm : bài tập định tính và bài tập định lượng.Bài tậ p định tính là bài tập mà muốn hoàn thành chúng học sinh phải sử dụng tư duy phân tích, tổng hợp, s o sánh, khái quát hóa, cụ thể hóa,… giúp học sinh vận dụng tốt kiến thức lí thuyết vào giải các bài tập. Một số bài tập về chương trình sinh học 11. Bản thân tôi nhận thấy rằng muốn làm thành thạo bài tập thì học sinh phải nắm chắc các khái niệm, thuật ngữ và đặc biệt các kiến thức lí thuyết. Sau khi giải tôi yêu cầu học sinh tự hệ thống lại các dạng và nêu lại các bước giải một dạng bài tập. Sau đó giáo viên tổng hợp các ý kiến của học sinh và bổ sung hoàn chỉnh. - Đọc và phân tích để bài (chủ yếu là điều kiện bài cho). - Nhớ lại kiến thức lí thuyết là lí thuyết về các quá trình sinh lý - Nhận dạng bài. - Nhớ lại các bước giải cho mỗi dạng . Tóm lại khi giao bài tập sinh học 11 cho học sinh giáo viên nên cho học sinh cách tự tư duy tìm tòi để từ đó xây dựng nên phương pháp giải cho mỗi dạng đã nắm vững được phương pháp qua bài tập cụ thể thì học sinh có thể kết hợp sử dụng được nhiều phương pháp trong một bài tập thích hợp. Từ đó tạo cho học sinh một niềm tin, một sự say mê khi học bộ môn sinh học. 2. Cơ sở thực tiễn: Là một giáo viên trực tiếp giảng dạy môn sinh học THPT trong nhiều năm liền, tôi nhận thấy việc vận dụng lí thuyết học tập của học sinh vào giải các bài tập đặc biệt là bài tập sinh học 11 gặp rất nhiều khó khăn. Bài toán sinh học 11 là một trong những kiến thức cơ bản giúp các em học tốt hơn chuyên sâu hơn khi học lên lớp12 và đại học. Vậy mà học sinh lại gặp khó khăn trong vấn đề này thì 7 đây quả là một điều rất đáng quan tâm vì nó liên quan trực tiếp đến sự phát triển trí tuệ của cả một thế hệ tương lai. Ch¬ng II: Thùc tr¹ng vÊn ®Ò Qua nhiều năm giảng dạy bộ môn sinh học ở cấp THPT tôi có nhận xét sau: -Đối với các lớp 10 kiến thức sinh học tương đối gần gũi với thực tế, học sinh không mấy khó khăn khi nắm bắt nội dung và làm bài tập - Riêng lớp 11 khi tiếp xúc chương trình, học sinh phải đối mặt với một khối lượng kiến thức mới về sinh học cơ thể , riêng phần bài tập kiến thức rất trừu tượng, hơn nữa giải được bài tập lại là một đề khó khăn vì sách giáo khoa không cung cấp phương pháp giải cũng như các công thức. Thực trạng trên thể hiện rõ qua kết quả điều tra của tôi giữa học kì I năm học 2013-2014 tại trường THPT như sau: Lớp Kết quả 11B1 11B2 11B3 11B5 Giỏi 5% 1% 0% 2% Khá 30% 24% 20% 22% Trung bình 60% 50% 52% 48% Yếu 4% 20% 25% 23% Kém 1% 6% 3% 5% (Đây là các lớp chọn của trường tôi dạy)( chưa áp dụng sáng kiến vào giảng dạy) 8 Như vậy tỷ lệ học sinh đạt loại khá giỏi ít so với tiềm năng các lớp này là lớp chọn của trường có đầu vào tốt nhất khối 11, tỷ lệ học sinh yếu kém chiếm tỷ lệ khá lớn. - Hiện nay tôi chưa thấy rất sách, tài liệu, sáng kiến...dành riêng cho hướng dẫn phương pháp giải bài tập sinh học 11, chỉ có một số tài liệu như sách của nhà xuất bản giáo dục: bồi dưỡng học sinh giỏi 10, 11 có kèm thêm các bài tập sinh học 11, một số sáng kiến về mặt lý thuyết sinh học 11,... Ch¬ng III: Nh÷ng gi¶i ph¸p mang tÝnh kh¶ thi Để đảm bảo yêu cầu của cải cách giáo dục, từng bước vận dụng phương pháp dạy học mới “coi học sinh là nhân vật trung tâm, giáo viên chỉ là người tổ chức, hướng dẫn cho học sinh học tập”. Để có được buổi hướng dẫn học giải bài tập sinh học 11 đạt kết quả; Tôi đã nghiên cứu kỹ sách giáo khoa, chuẩn kiến thức, kỷ năng trước khi soạn bài, đọc các tài liệu tham khảo về sinh học nâng cao dành cho giáo viên và học sinh ôn thi học sinh giỏi, tham khảo một số đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, các sách viết về chuyên đề sinh 11… do Bộ Giáo dục và một nhà xuất bản khác biên soạn. Kết hợp với chương trình dạy ở các khối lớp tôi đã biên soạn thành hệ thống nội dung kiến thức và bài tập theo mạch kiến thức từ dễ đến khó sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh do tôi phụ trách. Trong quá trình giảng dạy tôi luôn tìm tòi, nghiên cứu để lựa chọn nội dung cơ bản của tiết dạy, chọn phương pháp phù hợp để học sinh tiếp thu kiến thức của bài học một cách thoải mái, không bị gò bó, thụ động, gây được sự hứng thú học đối với học sinh. Từ đó đã định ra những kiến thức cần chuẩn bị cho học sinh. Những thao tác tư duy cần được sử dụng thành thạo, những đơn vị kiến thức cần truyền thụ trao đổi với các đồng nghiệp trong nhóm, tổ chuyên môn, từng bước thử nghiệm qua từng bài dạy, chuẩn bị các kiến thức cơ bản cho nội dung bài này. Giảng kỹ các kiến thức đã dạy, đặc biệt là kiến thức cơ bản, trọng tâm trong những chương trình sinh học THPT. Tôi xin phép được trình bày một số kinh nghiệm nhỏ trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập sinh học 11 mà tôi thấy có hiệu quả. Cụ thể là một số dạng bài toán. Các dạng này có rất nhiều bài tập, sau đây là một số bài tập điển hình phù hợp với quá trình tiếp thu của học sinh. I. BÀI TẬP VỀ TỐC ĐỘ THOÁT HƠI NƯỚC DẠNG 1. Bài tập xác định thoát hơi nước bằng phương pháp cân nhanh: 9 1. Phương pháp giải: - Đối với dạng này để giải bài tập cần phải qua các bước: Bước 1: Nhận dạng bài toán Bước 2: Xác định các đại lượng đã cho, đại lượng cần tính Bước 3: Vận dụng tốt công thức sau để xác định các yêu cầu đề ra Phương pháp xác định: I = (P1 – P2).60/t.S (mg/h/dm2) Trong đó: P1: trọng lượng lá ban đầu (mg) P2: trọng lượng lá sau t phút (mg) S: diện tích lá (dm2) T: thời gian (phút) Bước 4: Kiểm tra lại kết quả 2. Bài tập mẫu: Bài toán: Cắt một mảnh lá ngô diện tích 100cm2, cân ngay sau khi cắt được 20g. Để mảnh lá nơi thoáng 15 phút rồi cân lại, được 18,95g. a. Tính tốc độ thoát nước của lá ngô trong một giờ. b. Dung tích nước ước tính mà cây ngô trên thoát nước trong một ngày đêm là bao nhiêu lít ? Hướng dẫn giải: - Tốc độ thoát hơi nước của lá ngô : (20 – 18,95).60/15.100 = 0.042g/cm2/giờ - Thoát hơi nước trong một ngày đêm: 0.042 . 24 = 1,008g/cm2/24h DẠNG 2. Bài tập liên quan đến thoát hơi nước qua khí khổng: 1. Phương pháp giải: - Đối với dạng này để giải bài tập cần phải qua các bước: Bước 1: Nhận dạng bài toán Bước 2: Xác định các đại lượng đã cho, đại lượng cần tính Bước 3: Vận dụng tốt công thức sau để xác định các yêu cầu đề ra khi thực hiện bước này cần chú ý: + Tùy theo loại cây mà lổ khí có ở hai mặt của lá hoặc một mặt của lá từ đó xác định số khí khổng phù hợp với yêu cầu của đề ra + Sử dụng công thức diện thích để xác đinh diện tích khí khổng 10 Bước 4: Kiểm tra lại kết quả 2. Bài tập mẫu Bài toán1: Một nghiên cứu của Kixenbec ở cây ngô: - Số lượng khí khổng trên 1cm2 biểu bì mặt là dưới là 7684 khí khổng, mặt lá trên 1cm2 biểu bì lá có 9 300 khí khổng. - Tổng diện tích lá trung bình cả hai mặt của một cây ngô là : 6100 cm2. - Kích thước tế bào khí khổng là 25,6 x 3,3 µm (1µm = 10-3 mm ) Hãy tính: a) Tổng số tế bào khí khổng có ở cây ngô đó? Tại sao đa số cây số lượng tế bào khí khổng ở lớp biểu bì dưới thường nhiều hơn ở lớp tế bào biểu bì trên mà ở ngô lại không như vậy? b) Tỉ lệ diện tích giữa tế bào khí khổng và diện tích lá là bao nhiêu? c) Tại sao diện tích khi khổng rất nhỏ so với diện tích lá nhưnh lượng nước bốc hơi qua khí khổng lại rất lớn chiếm 80% - 90% lượng nước thoát ra ở lá: Hướng dẫn giải Số kk = (7684 + 9300) . 6100 = 1 036 022 400. (Lá ngô mọc thẳng đứng) Skk/Slá = 1 036 022 400 . 26,5 . 3,3 .10-3 / 610 .102 = 0, 0014 = 0,14%. Nước thoát ra ở mét KK nhanh hơn ở các vị trí khác trên bề mặt lá ( Hiệu quả mét). Hai chậu nước như nhau , một chậu cho thoát hơi nước tự do, một chậu cho những tấm bìa đục nhiều lỗ quan sát sự thoát hơi nước trong cùng một thời gian , ta thấy chậu 2 thoát hơi nước nhanh hơn. Bài toán2 Theo dõi sự trao đổi khí của 2 loài thực vật A và B trong bình thủy tinh kín được cung cấp các điều kiện sống, người ta ghi nhận được số liệu: Đối tượng Thực vật A Thực vật B Lượng CO2 giảm khi chiếu sáng 13,85mg/dm2/h 18mg/dm2/h Lượng CO2 tăng khi không chiếu sáng 1,53mg/dm2/h 1,8mg/dm2/h Tính số gam nước mà mỗi thực vật đó đã phân ly trong suốt 6h chiếu sáng. Hướng dẫn giải a. Cường độ quang hợp của thực vật A: 13,85mg/dm2/h + 1,53mg/dm2/h = 15,38 mg/dm2/h Phương trinh quang hợp: 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 +6O2 + 6 H2O Trong 1h số mol CO2 được đồng hóa là: 15,38/1000,44 Trong 1h số mol nước được phân ly là: (15,38 x 2)/1000,44 số gam nước mà thực vật A phân ly trong 6h chiếu sáng là: (15,38 x 2 x 18)/1000,44 = 0, 0126 11 b. Cường độ quang hợp của thực vật B: 18mg/dm2/h + 1,8mg/dm2/h = 19,8 mg/dm2/h Phương trinh quang hợp: 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 +6O2 + 6 H2O Trong 1h số mol CO2 được đồng hóa là: 19,8 /1000,44 Trong 1h số mol nước được phân ly là: (15,38 x 2)/1000,44 số gam nước mà thực vật A phân ly trong 6h chiếu sáng là: (15,38 x 2 x 18)/1000,44 = 0, 0162 DẠNG 3. Bài tập liên quan hế số héo: 1. Phương pháp giải: Khi làm bài tập cần xác định rỏ khái niệm hệ số héo - Khái niệm : Hệ số héo : là tỉ lệ % nước còn lại trong đất khi cây trồng trên đất đó lá bắt đầu bị héo. Hệ số héo của các loại đất khác nhau rất lớn . Ví dụ : đất cát : 2,2 ; đất thịt 12,6 ; đất sét 26,2. 2. Bài tập mẫu Bài toán 1 Hai cây A và B giống nhau trồng ở 2 loại đất khác nhau: cây A trồng trong đất cát ( có khoảng 20 lít nước trong 1 m3 đất), cây B trồng trong đất thịt ( có khoảng 30 lít nước trong 1 m3 đất). Xác định lượng nước có trong đất cát và đất thịt khi hai cây A và B bắt đầu bị héo( biết hệ số héo của đất cát : 2,2 ; đất thịt 12,6 ). Rút ra nhận xét và giải thích Hướng dẫn giải - Lượng nước có trong đất cát khi cây A bị héo là: (2,2x 20)/100=0,44 lít nước - Lượng nước có trong đất thịt khi cây B bị héo là: (12,6x 30)/100=3,78 lít nước Nhận xét: Đất thịt có khả năng giữ nước tốt hơn đất cát vì nước trong đất thịt chủ yếu ở dạng liên kết Bài tập vận dụng 12 2 Bài tập 1: Theo một nghiên cứu của Kixenbec ở cây ngô : Số lượng lỗ khí trên 1 cm biểu bì dưới 2 là 7684, còn trên 1 cm biểu bì trên là 9300. Tổng diện tích lá trung bình (cả hai mặt lá) ở 1 cây là 2 6100 cm . Kích thước trung bình 1 lỗ khí là 25,6 x 3,3 µm. Hãy cho biết : • • a/ Tổng số lỗ khí có ở cây ngô đó là bao nhiêu? Tại sao ở đa số các loài cây, số lượng lỗ khí ở biểu bì dưới thường nhiều hơn số lượng lỗ khí ở biểu bì trên mà ở ngô thì không như vậy? -3 b/ Tỉ lệ diện tích lỗ khí trên diện tích lá là bao nhiêu? Biết 1 µm = 10 mm. Bài tập 2. Khi nghiên cứu chiều dài của rễ một số loài cây người ta thu được số liệu : Đậu Côve 0,8 – 0,9m ; Cỏ Ba lá 1 – 3m ; Kê 0,8 – 1,1 m ; Khoai tây 1,1 – 1,6 m ; Ngô 1,1 – 2,6 m ; Nhiều cây bụi ở sa mạc trên 10 m. a/ Các con số trên chứng minh điều gì ? b/ Tại sao cây bụi ở sa mạc lại có rễ dài trên 10 m? Bài tập 3 Nhỏ một giọt cồn, một giọt benzen lên hai vị trí khác nhau trên mặt lá cây vào các giờ: 5 giờ, 7 giờ, 10 giờ, 12 giờ, 15 giờ, 17 giờ. Nhận thấy :5 giờ: không có dấu vết gì 7 giờ: có một vết trong ở chỗ nhỏ giọt benzen 10 giờ: có hai vệt trong ở cả hai chỗ nhỏ giọt cồn và benzen 12 giờ : chỉ có một vết trong ở chỗ nhỏ giọt benzen 15 giờ: như 10 giờ 17 giờ : như 5 giờ. Hãy cho biết thí nghiệm này dựa trên nguyên tắc nào và nhằm mục đích gì? Hướng dẫn giải - Nguyên tắc của thí nghiệm này là dựa vào tính thấm khác nhau của các chất hữu cơ phân cực và không phân cực qua tế bào - Mục đích thí nghiệm là muốn tìm hiểu động thái hoạt động của khí khổng ở các cường độ ánh sáng khác nhau trong ngày. Bài tập 4 Có 3 cây với thiết diện lá như nhau, cùng độ tuổi, cho thoát hơi nước trong điều kiện chiếu sáng như nhau trong một tuần. Sau đó cắt thân đến gốc và đo lượng dịch tiết ra trong một giờ, người ta thu được số liệu như sau: Cây Lượng nước thoát Lượng dịch tiết (ml) Hồng 6,2 0,02 Hướng dương 4,8 0,02 Cà chua 10,5 0,07 Từ bảng số liệu em có thể rút ra điều gì? Hướng dẫn giải Từ bảng số liệu rút ra nhận xét 13 Qua các số liệu ta thấy mối liên quan chặt chẽ giữa động cơ phía trên (lực hút của lá) và động cơ phía dưới (lực đẩy của rễ); nếu động cơ phía trên mà lớn thì động cơ phía dưới cũng lớn và ngược lại. Lấy ví dụ minh họa Cây hoa hồng và cây hướng dương có lượng dịch tiết như nhau (0,02ml) nhưng lượng thoát hơi nước khác nhau (hồng-6,2ml; hướng dương-4,8ml) chứng tỏ các cây khác nhau chủ yếu là vai trò của động cơ phía trên. Bài tập 5 Người ta trồng cây trong một hộp kim loại. Khi cây lớn, người ta không tưới nước, mặt trên đậy nắp kín để không bốc hơi nước. Vậy khi nào cây bị héo? Lấy 5,16g đất sấy khô còn được 4,5g. Xác định hệ số héo. II. BÀI TẬP VỀ HÚT NƯỚC TẾ BÀO( ÁP SUẤT THẨM THẤU) 1. Phương pháp giải: - Đối với dạng này để giải bài tập cần phải qua các bước: Bước 1: Nhận dạng bài toán Bước 2: Xác định các đại lượng đã cho, đại lượng cần tính Bước 3: Vận dụng tốt công thức sau để xác định các yêu cầu đề ra Bước 4: Kiểm tra lại kết quả Công thức sử dụng a. Sức hút nước của tế bào thực vật (atm): S = P - T P : Áp suất thẩm thấu (atm) T : Áp suất trương nước của tế bào (atm) b. Áp suất thẩm thấu của tb (atm) : P = RTCi P : Áp suất thẩm thấu (atm) R : hăng số ≈ 0,082 amt/oK.mol T : nhiệt độ tuyệt đối (oK) = to(C) + 273 C : nồng độ mol/l; C = n/V ; n: số mol chất tan ; V: thể tích dd i: hệ số Van Hôp, lượng tiểu phân chất tan phân ly và tái hợp khi tan vào dung môi. i = (n/n0)(ν-1) + 1 = a(ν-1) + 1 14 a = n/n0 n: số mol chất đã điện li n0: tổng số mol chất hòa tan v: số ion tạo ra từ 1 phân tử chất điện li. c. Áp suất thẩm thấu của dung dịch lỏng chứa chất tan không điện li thỏa mãn phương trình: P = CRT Thay C = n/V = m/MV à ta được: PV = (m/M)RT V: thể tích dung dịch (lít) chứa m gam chất tan. M: Khối lượng phân tử của chất tan 2. Bài tập mẫu Câu 1: Cho tế bào thực vật đã phát triển đầy đủ vào một dung dịch. a. Khi nào sức căng trương nước (T) xuất hiện và tăng? b. Khi nào T cực đại và cực đại bằng bao nhiêu? Khi nào T giảm và khi nào T giảm đến 0? c. Trong công thức S=P-T, S luôn nhỏ hơn P hoặc = P. Có khi nào S>P. Giải thích? d. Một cây được tưới nước và bón phân bình thường. Hãy nêu những trường hợp T có thể tăng? Hướng dẫn giải a. Khi tế bào nhận nước T xuất hiện, nếu tế bào tiếp tục nhận nước thì T tăng. b. T cực đại khi tế bào bão hòa nước và lúc đó T=P. Khi tế bào mất nước thì T giảm và tế bào bắt đầu co nguyên sinh thì T=0. c. Có, khi đó S=P+T, tức là S>P. Do tế bào mất nước đột ngột, không bào co lại, nhưng chất nguyên sinh không kịp tách rời khỏi thành tế bào, làm thành tế bào lõm vào trong và T xuất hiện với chiều ngược lại, mang dấu -. S=P-(-T) =P+T. d. T chỉ có thể tăng trong trường hợp tế bào nhận nước mà không thoát được nước. T tăng trong trường hợp sau: +Cây đưa vào trong tối, bão hòa hơi nước trong không gian trồng cây, tăng hàm lượng AAB làm khí khổng đóng. Câu2. a. Em hãy cho biết: chiều vận chuyển của nước khi cho một tế bào thực vật có áp suất thẩm thấu (P) bằng 1atm vào một dung dịch có P = 0,7atm. Hướng dẫn giải a. Tùy thuộc vào áp suất trương nước T của tế bào thực vật. Ta có S= P - T > 0,7 → T < 0,3 thì tế bào hút nước. S= P - T = 0,7 → T=0,3 thì tế bào giữ nguyên hình dạng. S= P - T < 0,7 → T>0,3 thì tế bào mất nước. Câu3 Khi nghiên cứu áp suất thẩm thấu của dịch tế bào của một số loài cây người ta thu được số liệu sau: Rong đuôi chó: 3,14 atm Bèo hoa dâu: 3,49 atm Cây đậu leo: 10,23 atm Cây bí ngô: 9,63 atm Phi lao: 19,68 atm Cây sơn: 24,08 atm 15 a) Em có thể rút ra kết luận gì? Giải thích? b) Có thể sắp xếp các cây vào các nhóm sinh thái khác nhau như thế nào, tại sao có sự sắp xếp đó? Hướng dẫn giải a. - Kết luận: + Áp suất thẩm thấu là một đại lượng biến đổi. + Những nhóm cây sinh thái khác nhau thì có P khác nhau. + Cây mọc ở đất khô cằn thì có áp suất thẩm thấu của dịch bào lớn, cây thủy sinh thì có áp suất thẩm thấu nhỏ. - Giải thích: + Áp suất thẩm thấu được xác định bằng công thức: P = RTCi trong đó C là nồng độ dịch bào i là hệ số điện li của chất tan R là hằng số khí T nhiệt độ dung dịch C và i khác nhau ở mỗi loài sinh vật còn R và T không phụ thuộc vào các loài sinh vật. + Ở những môi trường sinh thái khác nhau, thế nước trong đất khác nhau, cây muốn hút được nước thì phải tạo ra một tiềm năng thẩm thấu lớn hơn tiềm năng thẩm thấu trong đất (P dịch bào > P dịch đất). Vì ở môi trường nước, P môi trường nhỏ => P dịch bào thấp, còn ở môi trường đất khô cằn, P dịch đất lớn => P dịch bào lớn. b. Dựa vào áp suất thẩm thấu của dịch tế bào, ta có thể xếp các cây trên vào các nhóm theo chiều tăng dần của áp suất thẩm thấu: - cây ưa ẩm hay ẩm sinh (rong đuôi chó, bèo hoa dâu). - cây trung sinh (cây đậu leo, bí ngô). - cây ưa hạn hay hạn sinh (cây sơn, phi lao) Câu4 1. Cho một tế bào thực vật có áp suất thẩm thấu là 1,2 atm vào một dung dịch có áp suất thẩm thấu là 0,8 atm. Hỏi nước sẽ dịch chuyển như thế nào? 2. Thành phần cấu trúc nào đóng vai trò chính trong quá trình thẩm thấu của tế bào thực vật trên? Giải thích. Hướng dẫn giải 1. - Sức hút nước: Stế bào = P - T = 1,2 - T ; Sđ = Pđ = 0,8 atm - NÕu S = 1,2 – T > 0,8 tøc lµ T < 0,4 -> S tÕ bµo > Sđ -> nước ®i vµo tÕ bµo - NÕu S = 1,2 – T < 0,8 tøc lµ T > 0,4 -> S tÕ bµo< Sđ -> nước ®i ra khái tÕ bµo - NÕu S = 1,2 – T = 0,8 tøc lµ T = 0,4 -> S tÕ bµo = Sđ -> nước kh«ng dÞch chuyÓn 2. Kh«ng bµo . - Gi¶i thÝch: Kh«ng bµo lµ n¬i chøa c¸c chÊt hßa tan T¹o ASTT . Câu5. Cây trồng trong đất có áp suất thẩm thấu P = 0,3 atm, trong khi áp suất thẩm thấu của rễ cây này là 0,1 atm và sức căng trương nước T = 0,8 atm. Hỏi cây có thể sống được ở đất này không? Giải thích vì sao ? Hướng dẫn giải P đất = 0,3 atm , S cây = P cây - T cây S = 0,1 - 0,8 = - 0,7 atm. Như vậy, cây đã trồng không sống 16 được ở đất này, vì sức hút nước có giá trị âm, tức là cây không lấy được nước, mà còn bị mất nước. Câu6 Cho biết: P: áp suất thẩm thấu; T: Sức căng trương nước; S: Sức hút nước. Tính sức hút nước của tế bào trong các trường hợp sau: a) Tế bào bão hòa nước. b) Tế bào ở trạng thái thiếu nước. c) Khi xảy ra hiện tượng xitoriz. Từ đó rút ra ý nghĩa của sức hút nước? Hướng dẫn giải a) Khi tế bào bão hòa nước: P = T mà S = P - T => S = O b) Khi tế bào ở trạng thái thiếu nước thì P > T, S = P - T ta có: O < S < P c) Khi xảy ra hiện tượng xitoriz thì T mang giá trị âm. Khi thay vào công thức: S = P - T, ta có: S = P - (-T) = P + T có: S > P Ý nghĩa của S: S biểu thị tình trạng thiếu nước trong tế bào do đó có ý nghĩa lớn trong việc sử dụng chỉ tiêu này để xây dựng chế độ tưới nước cho cây. Câu7 Một cây thuộc loài thực vật ẩm sinh mọc trong đất có nồng độ muối cao, mặc dù đã được tưới nước cây này vẫn bị héo. a. Cho biết 3 giá trị đo được về thế nước của cây trên là: – 5 atm, - 1 atm và – 8 atm. Hãy xếp các giá trị trên tương ứng với thế nước ở lá, rễ và đất? b. Để cây không bị héo có thể sử dụng phương pháp nào trong các phương pháp sau là hiệu quả nhất, giải thích tại sao? + Tăng độ ẩm không khí. + Tưới nước tiếp tục cho cây. + Phủ một lớp sáp trên bề mặt lá. + Đưa cây vào bóng râm. Hướng dẫn giải a. Nước đi từ nơi có thế nước cao đến nơi có thế nước thấp. Cây đang bị héo nên thế nước của lá, rễ và đất lần lượt là - 1 atm, - 5 atm, - 8 atm. b. Sử dụng phương pháp tiếp tục tưới nước cho cây để tăng thế nước cho đất, rửa mặn III. BÀI TẬP VỀ QUANG HỢP 1. Phương pháp giải: Một số vấn đề lưu ý khi giải bài tâp: - Công thức sử dụng a. QH và n/s cây trồng Nkt = (FCO2.L.Kf.Kkt)n (tấn/ha) Nkt : n/s kinh tế - phần chất khô tích lũy trong cơ quan kinh tế 17 FCO2 : khả năng QH = cường độ QH (mg CO2/dm2 lá/giờ) + hiệu suất QH (g chất khô/m2 lá/ ngày) L : diện tích QH = chỉ số diện tích lá (m2 lá/ m2 đất) + thế năng quang hợp (m2 lá/ ngày) Kf : hệ số hiệu quả QH = phần chất khô còn lại/ tổng số chất khô QH được Kkt : hệ số kinh tế = chất khô tích lũy trong cơ quan kinh tế/ tổng số chất khô QH được n : thời gian hoạt động của bộ máy QH b.Các pha Quang hợp - Pha sáng: 12 H2O + 18 ADP + 18 Pvc + 12 NADP+ → 18 ATP + 12 NADPH + 6 O2 - Pha tối (chu trình Canvin): 6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH → C6H12O6 + 18 ADP + 12 NADP+ c. Hệ số nhiệt: - Pha sáng: Q10 = 1,1 – 1,4 - Pha tối: Q10 = 2 – 3 2. Bài tập mẫu Bài 1: Biết năng lượng ánh sáng mặt trời sử dụng cho quang hợp ở nước ta là 6,4.10 9 kcal /năm. Năng suất sinh học trung bình với cây lúa nước ở nước ta là 20 tấn/ha/năm. Cứ 8 phôtôn ánh sáng kích thích 1 phân tử CO 2 đi vào quá trình quang hợp. Năng lượng phôtôn của ánh sáng đỏ là 42 kcal/mol, ánh sáng xanh tím là 72 kcal/mol, 1 tấn chất hữu cơ chứa 4.10 6 kcal. Hãy tính hệ số sử dụng năng lượng ánh sáng (là tỉ số % giữa số năng lượng tích lũy trong sản phẩm quang hợp với số năng lượng sử dụng cho quang hợp) theo lý thuyết và thực tiễn. Hướng dẫn giải a) Theo lý thuyết: Phương trình tổng quát của quang hợp: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 - Số phôtôn cần cho quá trình quang hợp để tạo 1 phân tử glucô: 8 x 6 = 48 phôtôn - Năng lượng ánh sáng đỏ sử dụng để cố định 1 phân tử glucô: 48 x 42 = 2016 kcal - Năng lượng ánh sáng xanh tím sử dụng để cố định 1 phân tử glucô: 48 x 72 = 3456 kcal - Hệ số sử dụng năng lượng ánh sáng theo lý thuyết của tia đỏ: ( 674: 2016) x 100% = 33,43 % - Hệ số sử dụng năng lượng ánh sáng theo lý thuyết của tia xanh tím: ( 674: 3456) x 100% = 19,50 % b) Theo thực tiễn: Hệ số sử dụng năng lượng ánh sáng theo thực tiễn: [(20 x 4.106 ) : 6,4.109 ] x 100% = 1,25%. Bài 2 18 Hãy tính hiệu qủa năng lượng của chu trình C3 (với 1ATP = 7,3Kcal, 1NADPH = 52,7Kcal )? (cho biết khi oxi hoá hoàn toàn 1 phân tử C6H12O6 =674Kcal ) Hướng dẫn giải Hiệu quả năng lượng của chu trình C3 là: - Để tổng hợp1phân tử C6H12O6, chu trình phải sử dụng 12 NADPH , 18 ATP tương đương với 764 KC. Vì 12 NADPH x 52,7 Kcal + 18 ATP x 7,3 Kcal = 764 Kcal. 1 phân tử C6H12O6 với sự trữ năng lượng là 764 Kcal. Hiệu quả: (674 / 764) x 100% = 88% Bài 3 Ở quang hợp của thực vật C4, để tổng hợp được 720g glucôzơ thì cần ít nhất bao nhiêu phôtôn ánh sáng? Cho biết số Avogađro là 6,02.1023 Hướng dẫn giải - Ở quang hợp của thực vật C4, để tổng hợp được 1 phân tử glucôzơ thì cần 12 phân tử NADPH, 24 phân tử ATP * Ở phôtphoril hoá không vòng, để tổng hợp 12 NADPH và 12ATP thì cần ít nhất 48 phôtôn ánh sáng. Ở phôtphoril hoá vòng, để tổng hợp 12ATP thì cần ít nhất 12 phôtôn ánh sáng. Tổng số phôtôn ánh sáng cần dùng để tổng hợp 1 phân tử glucôzơ là 12 + 48 = 60. * 720g glucôzơ tương ứng với 4 mol glucôzơ thì cần ít nhất số phôtôn ánh sáng là: 60 x 4 x 6,02 x 1023 = 240 x 6,02 x 1023 (phôtôn). Trong đó, 6,02 x 1023 là số Avôgađrô Bài 4 Để tạo ra 10 phân tử Glucozơ, pha tối cần sử dụng bao nhiêu ATP, NADPH từ pha sáng? Hướng dẫn giải Tạo 10 glucôzơ, pha tối đã dùng: 10X18 = 180 ATP 10X12 = 120ATP Bài 5 Ở thực vật C3 để tổng hợp một mol glucoze cần ít nhất bao nhiêu mol photon ánh sáng? Cho rằng một chu kỳ photphoril hóa vòng tạo ra 2 ATP Hướng dẫn giải Ở thực vật C3 để tổng hợp một phân tử glucoze cần 12 NADPH và 18 ATP Trong chu trình C3: - Giai đoạn khử cần 12 NADPH và 12 ATP - Giai đoạn tái tạo chất nhận cần 6 ATP 19 Qúa trình photphoril hóa vòng để tạo ra 12 NADPH và 12 ATP cần 12 chu kỳ, mỗi chu kỳ cần 4 photon nên tổng số photon là 48. Photphoril hóa vòng để tạo ra 2 ATP và 12 ATP cần 2 photon nên để tổng hợp 6 ATP cần số photon là 6. Tổng số photon là: 48 + 6 = 54. Vậy thực vật C3 để tổng hợp một mol glucoze cần ít nhất 54 mol photon ánh sáng Bài 6 Ở quang hợp của thực vật C3, để tổng hợp được 90g glucôzơ thì cần phải quang phân ly bao nhiêu gam nước. Biết rằng toàn bộ NADPH do pha sáng tạo ra chỉ được dùng cho pha tối. Hướng dẫn giải Phương trinh quang hợp: 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 +6O2 + 6 H2O Như vậy để tổng hợp được 1 mol glucoze phải phân ly 12 mol nước 90 mol glucoze có số mol là: 90/180 = 0,5 mol Số mol nước được phân ly là: 0,5 x 12 x 18 = 108(g) số gam nước mà thực vật A phân ly trong 6h chiếu sáng là: (15,38 x 2 x 18)/1000,44 = 0, 0126 Bài 7 Tính hiệu suất tối đa chuyển hóa năng lượng trong quang hợp. Biết 1mol ánh sáng có năng lượng trung bình là 45kcal, 1 mol glucoze có năng lượng 674 kcal, 1 chu kỳ photphoril hóa tạo 2 ATP Hướng dẫn giải - Pha tối: 6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH → C6H12O6 + 18 ADP + 12 NADP+ + 6 H2O - Ở quang hợp của thực vật C3, để tổng hợp được 1 mol glucôzơ thì cần 12 mol NADPH, 18 mol ATP * Ở phôtphoril hoá không vòng tổng hợp 1NADPH và 1ATP. Ở phôtphoril hoá vòng tổng hợp 2ATP . Như vậy để tạo ra 12 NADPH, 18 cần 12 chu kỳ phôtphoril hoá không vòng và 3 chu kỳ phôtphoril hoá vòng Số phôtôn ánh sáng để thực hiện 12 chu trình phôtphoril hoá không vòng là: 12 x 4 = 48 photon Số phôtôn ánh sáng để thực hiện 3 chu trình phôtphoril hoá vòng là: 3 x 2= 6 photon Như vậy tổng số photon là: 48 + 6 = 54 photon Hiệu suất chuyển hóa năng lượng trong quang hợp: 674/ (45 x 54) = 28% 20