CN109935149A - 一种光合作用实验教学装置 - Google Patents
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Abstract
一种光合作用实验教学装置，包括外壳，外壳呈上侧敞口的圆筒体，外壳内设有呈螺旋状布置的变色灯带，外壳内的底板上设有白色灯带，底板上侧设有拱形架，拱形架上侧设有的恒温盒，恒温盒上侧开口，恒温盒内侧设有隔离仓，隔离仓内设有光照强度传感器，恒温盒内侧设有一个竖直隔板，外壳上侧设有水平上盖，水平上盖上设有二氧化碳气体发生器，二氧化碳气体发生器通过软管与恒温盒连接，水平上盖的下侧设有统一控制且呈矩阵式排布的LED灯组，水平上盖上还设有用于安置溶解氧传感器的第一通孔、用于安置温度传感器的第二通孔。本装置能够通过控制变量法控制单一影响光合作用的环境因素，并能够通过定量检测直观显示实验结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种光合作用实验教学装置。
背景技术
生物学课程中，探究环境因素对光合作用的影响是一个非常重要的探究实验，教学中大多是采用书本上的实验过程进行教学，但是课本上探究环境因素对光合作用的影响的实验过程有一定的不足之处，以人教版高中《分子与细胞》必修一，第五章第四节能量之源——光和光合作用中安排的实验举例：
学生们认为在制备实验材料时，打孔器制取的叶圆片多会卷边或破损，从而破坏了小圆形叶片的生理状态，打孔的过程很难保证所有叶片的生理状态的一致性。在用注射器抽取小圆形叶片内的气体时，注射器抽除叶圆片内的气体的过程很困难。用植物叶片距离光源的远近来代表光照强度，无法定量自变量光照强度的变化，只能定性的描述光照强度对其有影响。有些同学还认为在检测指标的选择上，用小圆形叶片上浮速率代表光合作用的速率也存在着不足，小圆形叶片上浮所需的时间较长，其次叶片的上浮和植物的光合作用不一定存在着必然的联系，现有实验无法更加直观的显示出氧气的产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够通过控制变量法控制单一影响光合作用的环境因素，并能够通过定量检测直观显示实验结果的一种光合作用实验教学装置。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光合作用实验教学装置，包括遮光材料制成的外壳，外壳呈竖直布置且上侧敞口的圆筒体，外壳内的周向侧壁的高度方向中部区域上设有呈螺旋状布置的具有控制器的变色灯带，外壳内的底板上设有若干具有调节亮度功能且同心布置的环形白色灯带，底板上侧设有一个透明材料制成的拱形架，拱形架上侧设有一个长方形的、透明材料制成的恒温盒，所述的恒温盒上侧开口，恒温盒内侧下部设有一个透明的隔离仓，所述的隔离仓内设有光照强度传感器，所述的恒温盒内侧位置上对应隔离仓的上方设有一个竖直隔板，隔板设于恒温盒长度方向中部将恒温盒等分为两个相同的腔室，外壳上侧设有一个与外壳上侧敞口相匹配的水平上盖，水平上盖上设有二氧化碳气体发生器，二氧化碳气体发生器通过软管分别与恒温盒的两个腔室连接，水平上盖的下侧设有统一控制且呈矩阵式排布的LED灯组，水平上盖上还设有用于安置溶解氧传感器的第一通孔、用于安置温度传感器的第二通孔。
为简单说明问题起见，以下对本发明所述的一种光合作用实验教学装置均简称为本装置。
本装置的使用方法为：对恒温盒的两个腔室注入水并通过连接二氧化碳发生器的软管持续通入二氧化碳，然后将水生植物放入恒温盒的一个腔室中，以设有水生植物的腔室为实验组，另一腔室作为空白对照。在第一通孔中插入溶解氧传感器，在第二通孔插入温度传感器，分别对恒温盒两个腔室的溶解氧和温度进行检测，通过改变单一环境变量进行试验操作，通过水中溶解氧含量变化表征水生植物光合作用强弱变化：
仅开启水平上盖的下侧的呈矩阵式排布的LED灯组，将不同温度的水加入恒温盒腔室中分别进行实验，通过对不同温度下植物光合作用后水中溶解氧变化情况，可以得到温度对光合作用的影响；
开启水平上盖的下侧的呈矩阵式排布的LED灯组和外壳内的底板上的环形白色灯带，控制环形白色灯带的亮度分别进行实验，通过对不同光照强度下植物光合作用后水中溶解氧变化情况，可以得到光照强度对光合作用的影响；
仅开启外壳内的周向侧壁的变色灯带，控制改变灯带的颜色分别进行实验，通过对不同不同颜色的光照下植物光合作用后水中溶解氧变化情况，可以得到光质对光合作用的影响。
本装置的优点：本装置能够通过控制变量法控制单一影响光合作用的环境因素，比如温度、光强度、光质，由于采用水生植物作为实验对象，能够通过对溶解氧的定量检测直观显示光合作用的速率，实验结果客观有效
为达到本装置更好的使用效果，其优选方案如下：
作为优选的，所述的恒温盒盒体由由内而外依次叠靠的透明硬塑料层、隔热透明软胶层、透明胶带密封层构成。
恒温盒采用这种结构，可以在保证透光的情况下，具有隔水和保温的效果。
作为优选的，所述的外壳周向侧壁上设有一个透明材料制成的窗口，所述的外壳周向外壁位置上对应窗口处设有一个与窗口相匹配的圆弧形的滑轨，所述的滑轨上设有与窗口相匹配的圆弧形遮光板。
外壳周向侧壁的透明窗口，可以便于学生在实验过程中进行观察，也方便老师进行讲解，可以滑动的遮光板可以在观察后遮蔽窗口，防止外部光线对实验结果产生影响。
作为优选的，所述的二氧化碳气体发生器包括一个竖直布置的锥形瓶，锥形瓶瓶身位于水平上盖的下方，锥形瓶瓶嘴穿过水平上盖并与水平上盖固定连接，锥形瓶瓶嘴上设有打孔瓶塞，打孔瓶塞上连接有软管，软管远离锥形瓶的一端通过设于锥形瓶旁侧的贯穿水平上盖的第三通孔穿入外壳内。
使用时，二氧化碳发生器的锥形瓶中注入酵母菌和酵母菌培养液，通过酵母菌的呼吸作用产生二氧化碳，相比采用化学法制备二氧化碳整体反应较为温和，适合实验操作。
作为优选的，所述的水平上盖上侧设有两个提手。
提手可以方便开启和关闭水平上盖，便于实验操作。
附图说明
图1是本装置的立体图。
图2是本装置的内部结构示意图。
图3是本装置另一个内部结构示意图。
图4是本装置使用状态示意图。
具体实施方式
参见图1-4，一种光合作用实验教学装置，包括遮光材料制成的外壳1，外壳1呈竖直布置且上侧敞口的圆筒体，所述的外壳1周向侧壁上设有一个透明材料制成的窗口11，所述的外壳1周向外壁位置上对应窗口11处设有一个与窗口11相匹配的圆弧形的滑轨12，所述的滑轨12上设有与窗口11相匹配的圆弧形遮光板13。外壳1内的周向侧壁的高度方向中部区域上设有呈螺旋状布置的具有控制器的变色灯带2，外壳1内的底板14上设有若干具有调节亮度功能且同心布置的环形白色灯带3，底板14上侧设有一个透明材料制成的拱形架4，拱形架4上侧设有一个长方形的、透明材料制成的恒温盒5，所述的恒温盒5盒体由由内而外依次叠靠的透明硬塑料层51、隔热透明软胶层52、透明胶带密封层53构成。所述的恒温盒5上侧开口，恒温盒5内侧下部设有一个透明的隔离仓55，所述的隔离仓55内设有光照强度传感器54，所述的恒温盒5内侧位置上对应隔离仓55的上方设有一个竖直隔板56，隔板56设于恒温盒5长度方向中部将恒温盒5等分为两个相同的腔室，外壳1上侧设有一个与外壳1上侧敞口相匹配的水平上盖6，所述的水平上盖6上侧设有两个提手62。水平上盖6上设有二氧化碳气体发生器63，所述的二氧化碳气体发生器63包括一个竖直布置的锥形瓶631，锥形瓶631瓶身位于水平上盖6的下方，锥形瓶631瓶嘴穿过水平上盖6并与水平上盖6固定连接，锥形瓶631瓶嘴上设有打孔瓶塞632，打孔瓶塞632上连接有软管(为简单说明问题，软管在图中未示出)，软管远离锥形瓶631的一端通过设于锥形瓶631旁侧的贯穿水平上盖6的第三通孔66穿入外壳1内，软管分别与恒温盒5的两个腔室连接，水平上盖6的下侧设有统一控制且呈矩阵式排布的LED灯组61，水平上盖6上还设有用于安置溶解氧传感器7的第一通孔64、用于安置温度传感器8的第二通孔65。
本装置的使用方法为：对恒温盒5的两个腔室注入水并通过连接二氧化碳发生器63的软管持续通入二氧化碳，然后将水生植物放入恒温盒5的一个腔室中，以设有水生植物的腔室为实验组，另一腔室作为空白对照。在第一通孔64中插入溶解氧传感器7，在第二通孔65插入温度传感器8，分别对恒温盒5两个腔室的溶解氧和温度进行检测，通过改变单一环境变量进行试验操作，通过水中溶解氧含量变化表征水生植物光合作用强弱变化：
仅开启水平上盖6的下侧的呈矩阵式排布的LED灯组61，将不同温度的水加入恒温盒5腔室中分别进行实验，通过对不同温度下植物光合作用后水中溶解氧变化情况，可以得到温度对光合作用的影响；
开启水平上盖6的下侧的呈矩阵式排布的LED灯组61和外壳1内的底板14上的环形白色灯带3，控制环形白色灯带3的亮度分别进行实验，通过对不同光照强度下植物光合作用后水中溶解氧变化情况，可以得到光照强度对光合作用的影响；
仅开启外壳1内的周向侧壁的变色灯带2，控制改变灯带的颜色分别进行实验，通过对不同不同颜色的光照下植物光合作用后水中溶解氧变化情况，可以得到光质对光合作用的影响。
本装置的优点：本装置能够通过控制变量法控制单一影响光合作用的环境因素，比如温度、光强度、光质，由于采用水生植物作为实验对象，能够通过对溶解氧的定量检测直观显示光合作用的速率，实验结果客观有效。
恒温盒5采用三层结构，可以在保证透光的情况下，具有隔水和保温的效果。
外壳1周向侧壁的透明窗口11，可以便于学生在实验过程中进行观察，也方便老师进行讲解，可以滑动的遮光板13可以在观察后遮蔽窗口11，防止外部光线对实验结果产生影响。
使用时，二氧化碳发生器63的锥形瓶631中注入酵母菌和酵母菌培养液，通过酵母菌的呼吸作用产生二氧化碳，相比采用化学法制备二氧化碳整体反应较为温和，适合实验操作。
提手62可以方便开启和关闭水平上盖6，便于实验操作。
Claims (5)
1.一种光合作用实验教学装置，其特征在于：包括遮光材料制成的外壳，外壳呈竖直布置且上侧敞口的圆筒体，外壳内的周向侧壁的高度方向中部区域上设有呈螺旋状布置的具有控制器的变色灯带，外壳内的底板上设有若干具有调节亮度功能且同心布置的环形白色灯带，底板上侧设有一个透明材料制成的拱形架，拱形架上侧设有一个长方形的、透明材料制成的恒温盒，所述的恒温盒上侧开口，恒温盒内侧下部设有一个透明的隔离仓，所述的隔离仓内设有光照强度传感器，所述的恒温盒内侧位置上对应隔离仓的上方设有一个竖直隔板，隔板设于恒温盒长度方向中部将恒温盒等分为两个相同的腔室，外壳上侧设有一个与外壳上侧敞口相匹配的水平上盖，水平上盖上设有二氧化碳气体发生器，二氧化碳气体发生器通过软管分别与恒温盒的两个腔室连接，水平上盖的下侧设有统一控制且呈矩阵式排布的LED灯组，水平上盖上还设有用于安置溶解氧传感器的第一通孔、用于安置温度传感器的第二通孔。
2.根据权利要求1所述的一种光合作用实验教学装置，其特征在于：所述的恒温盒盒体由由内而外依次叠靠的透明硬塑料层、隔热透明软胶层、透明胶带密封层构成。
3.根据权利要求1所述的一种光合作用实验教学装置，其特征在于：所述的外壳周向侧壁上设有一个透明材料制成的窗口，所述的外壳周向外壁位置上对应窗口处设有一个与窗口相匹配的圆弧形的滑轨，所述的滑轨上设有与窗口相匹配的圆弧形遮光板。
4.根据权利要求1所述的一种光合作用实验教学装置，其特征在于：所述的二氧化碳气体发生器包括一个竖直布置的锥形瓶，锥形瓶瓶身位于水平上盖的下方，锥形瓶瓶嘴穿过水平上盖并与水平上盖固定连接，锥形瓶瓶嘴上设有打孔瓶塞，打孔瓶塞上连接有软管，软管远离锥形瓶的一端通过设于锥形瓶旁侧的贯穿水平上盖的第三通孔穿入外壳内。
5.根据权利要求1所述的一种光合作用实验教学装置，其特征在于：所述的水平上盖上侧设有两个提手。
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