师：同学们好，请看这一幅图片，这是一片肥沃的土壤，随着时间的推移，它会给我们怎样的惊喜呢？请看一段短视频。

　　（播放视频后）

　　师：视频呈现的是植物种子从土壤中破土萌发形成幼苗的过程，幼苗接受阳光雨露，未来还会长成参天大树。这是什么现象呢？这是常见的植物生长现象。同学们有没有想过，植物为什么能生长？植物生长需要什么物质？带着这些问题，进入今天的学习主题——第四章第一节植物的光合作用。

　　我们沿着先辈科学家的足迹，来了解一下植物生长之谜的发现。最先对植物生长过程提出观点的，是 2000 多年前的古希腊先哲亚里士多德。他认为植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质，都是通过根吸收土壤汁得到的。换句话说，土壤是植物生活的全部食物来源。这个朴素观点在西方流行了 2000 多年，但它只是经验推测，事实真的如此吗？率先通过实证研究这个问题的，是 17 世纪的比利时科学家海尔蒙特，他针对柳树生长之谜进行了探索。大家看，他准备的实验材料有沙土、柳树幼苗、带盖的木桶和水壶。

　　师：他的实验是怎么做的呢？首先，实验开始前，先对柳苗和栽培它的土壤分别称重。实验过程中只给柳苗浇纯净的雨水，5 年以后柳苗长大了，再对柳苗和土壤进行称重，比较实验前后的重量变化。实验结果是，相比 5 年前，柳苗增重了 76.7 千克，而土壤减少了不足 60 克。可见柳树增加的重量远远多于土壤减少的重量。

　　师：尘封几千年的观点，就这样被一个小小的实验推翻了。海尔蒙特结合实验过程得出，水是柳树生长的主要物质，在植物生长过程中，水比土壤更重要，这是认识上的进步。但是海尔蒙特实验也存在诸多缺陷，例如他只用一棵柳苗做实验，不够严谨。另外，他也忽略了其他因素。同学们想一想，他忽视了哪些因素呢？

　　生：阳光和空气。

　　师：对，是阳光和空气。科学探索的脚步永不停歇。1771 年，英国的普利斯特利意识到植物生长与空气有关，并对此进行了实验研究。他准备的实验材料有活的老鼠、活的植物、玻璃钟罩。他是怎么研究的呢？他的实验分成了两组，第一组把老鼠单独放在一个密闭钟罩里，老鼠很快死亡；而把老鼠和活的植物放在一起，则老鼠能长时间存活。

　　师：密闭钟罩和外界空气隔绝，随着老鼠的活动，钟罩当中的什么成分会大大减少呢？

　　生：氧气。

　　师：分析一下，有了植物，老鼠所获得的氧气能够正常供应。据此可以得到初步结论，植物为老鼠存活提供了氧气。第二组实验把植物单独放在密闭的钟罩里，过了一段时间，植物死亡了；而把老鼠和植物放在一起，再看植物的生存状态，会发现植物能长时间存活。分析实验可知，植物的存活也需要老鼠提供必要的条件，这个条件是什么呢？

　　生：老鼠呼吸产生的二氧化碳。

　　师：需要说明的是，普利斯特利生活的年代，科学家对空气的成分一无所知，所以他只是得到一个比较笼统的结论：活的植物能够更新空气成分。现在我们知道，植物更新的空气成分是二氧化碳和氧气。具体来说，通过生长过程，植物能够不断地吸收二氧化碳并产生新鲜的氧气。

　　师：那么是不是有了植物就能够更新空气呢？当然不是，与普利斯特利同时代的科学家重复了他的实验，发现他的实验有时候会失败。普利斯特利的实验不具有可重复性，这是为什么呢？

　　生：他忽视了植物生长的另外一个重要因素——阳光。

　　师：对。1779 年，荷兰的英格豪斯设计了一组对照实验，发现如果把放有植物和老鼠的钟罩暴露在光照下，老鼠正常存活；而在黑暗条件下，老鼠很快死亡。实验重复了 500 多次，结果都是一致的。由此，英格豪斯修正了普利斯特利的结论：植物不是每时每刻都能更新空气的，只有在光下，植物才能够更新空气。

　　师：光是一种能量，那么植物利用光能又发生了什么变化呢？时间进入到 19 世纪，自然科学进一步发展，能量守恒定律被提出，拓宽了科学家研究光合作用的思路。1845 年，德国的梅耶提出一个重要观点：植物吸收光能没有消失，而是转化为化学能储存在植物体内。请同学们思考一下，植物可能把能量储存到氧气中吗？

　　生：不能，因为氧气是小分子物质，它不能储存能量。

　　师：那么植物体内能储存能量的物质是什么呢？

　　生：像淀粉这样一类的有机物。

　　师：换句话说，植物吸收了水，吸收了空气中的二氧化碳以后，可以逐步合成有机物。这个过程在 1864 年被德国科学家萨克斯通过天竺葵实验证实。那么这个实验是怎么进行的呢？来看，这是绿叶植物天竺葵。实验过程中我们选取一张绿叶进行如下处理，用黑纸片将叶片的一部分遮盖起来。同学们想一想，为什么要遮盖一部分呢？遮盖了黑纸片就去掉了哪一个条件？