专题十五生物学跨学科综合例举.docx
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专题十五生物学跨学科综合例举
学科:
生物年级：
高三
版本：
冲刺版期数：
2342
本周教学内容：
专题十五生物学跨学科综合例举
【经典例题解析】
例题1能源是人类生存和发展的重要因素，请回答下列有关能源问题：
（1）人类所能使用的能量绝大多数来源于太阳能，捕获太阳能的生物主要为绿色植物。
绿色植物能够通过光合作用把太阳能转化为化学能，写出光合作用的总反应式：
________________________________________________________________。
（2）根据《科学美国人》杂志，在1971年7月号刊登的《地球的能量资源》一文中提供的数据，到达地球表面的太阳能辐射通过光合作用途径提供的能量为40×109kJ·S-1。
试问：
①通过光合作用，每年约有__________kJ的太阳能转变为化学能。
②每年由绿色植物通过光合作用为我们的生存环境除去CO2的质量为m，试根据能量关系列出m的计算式，列式中缺少的数据用符号表示。
M=_________________。
（3）人类开发月球已为时不远，科学探测表明，月球土壤中富含氦-3，其资源总量初步估算达100万～500万吨，人类开发利用月壤中的氦-3的意义是什么？
___________
（4）煤、石油、开然气、水能及生物能等是多年来大规模使用的能源，被称为______能源（用“常规能源”或“新能源”填充，下同），而核能、地热、海洋能、沼气以及太阳能、风能等被称为_________能源。
（5）水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”的能源。
若一水力发电站水库的平均流量为Q（m3·S-1），落差为h（m）发电效率为，则全年发电量A（kw·h）为_______________
（6）已知（C6H10O5）n+nH2O→3nCO2+3nCH4+能量，请设想出这一反应的实际价值和意义。
________________________________________________________________________
解析本题以人类生存与发展的重要支撑——能源为背景，考查了与生物有关的物理问题及化学问题。
（1）光能是取之不尽，用之不竭的能源，在地球上绿色植物的光合作用是能够将太阳能转变成化学能为人类及其他生物利用的惟一途径。
根据生物学知识，即可写出光合作用的方程式：
6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2
（2）①根据题意，到达地球表面的太阳辐射能中，能被地球上的绿色植物通过光合作用所固定的太阳能为40×109kJ·S-1，则一年由光合作用所固定的太阳能W为：
W=40×109kJ·S-1×365d×24h×60m×60S×=12.6×1018kJ
即有1．26×1018kJ的太阳能转化为化学能。
②利用一般的化学计算方法，设参与光合作用的CO2的质量为mkg，则
6CO2+12H2O→C6H1206+6H2O-QkJ
6×44×10-3kgQkJ
mkg1.26×1018kJ
m==kg
其中Q为每生成1mol葡萄所需要吸收的太阳能的量。
（3）对地外世界的了解，对20世纪自然科学最新发展情况的了解，也是学生科学素质的组成部分。
由物理知识可知：
3He是核聚变的原料，是人类将来可供长期使用的清洁、安全、高效的核聚变发电燃料。
但到目前为止，人类由于技术原因，还不能实现冷核聚变发电，但可以预测在不远的将来一定能够实现核聚变能的和平利用。
（4）根据一般性的地理知识，按能源利用技术状况分：
常规能源——多年大规模使用；新能源——近若干年才开始利用，现在又有新的利用方式的能源。
按题意，煤、石油、天然气、水能及生物能等是多年来大规模使用的能源，应属于常规能源；而核能、地热、海洋能、沼气以及太阳能等应属于新能源。
（5）由物理知识可知：
水的密度为=1×105kg·m-3，在1S内流水重力势能减少了△Ep＝pQgh，转化为电能为：
△Ep·=pQgh，即设水电站发电功率为：
P=pQg（瓦）
由W=Pt得：
全年发电总量为：
A=W=pQght==8760pQgh（kw·h）
（6）按题意，是人类应如何合理开发利用生物能，因为地球上的绿色植物一年通过光合作用所固定的太阳能的总量是非常巨大的，这些能量都贮存在糖类等有机物。
在秸秆、杂草等农作物的废弃物中蕴藏着大量的生物能，充分利用这些生物都是解决农村能源短缺的问题。
目前常用的主法是将秸杆、杂草等农作物的废弃物在发酵池中发酵产生沼气，为农村提供能源。
答案
（1）6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2
（2）12．6×1018kJ3．33×1017／Q（kg）（式中Q表示每生成1mol葡萄糖所需要吸收的能量（3）3He将是人类可长期使用的清洁、安全、高效的核聚变发电燃料（4）常规新（5）A＝876Qgh（kw·h）（7）利用秸杆、杂草、树叶等农作物的废弃物经微生物发酵之后便有沼气产生，它是农村能源的重要来源。
也是扩大肥源，提高肥效和改善农村卫生条件的重要措施
例题2随着工业化程度的提高以及世界范围内的人工采伐，使森林面积锐减，导致大气中CO2浓度迅速增加；同时生物的新陈代谢也产生CO2。
大气中CO2对来自太阳的短波辐射几乎不吸收，但对从地表射向太空的长波光，特别是红外辐射有强烈的吸收作用，从而阻碍了地球向太空辐射能量。
（1）人们习惯上把大气中以CO2为主的气体所产生的效应称为（）
A．光热效应B．光气效应C．温室效应D．光电效应
这种效应会使_________________。
（2）大量采伐森林会使大气中CO2浓度增加的原因是_________。
写出植物的这种作用的总反应方程式：
___________________。
（3）为了减缓大气中CO2浓度的增加，除了植树造林外，主要可行的措施还有_____等。
A．优化能源结构
B．减少地球上的生物，因为它们的新陈代谢要产生大量CO2
C．利用化学方法回收空气中的CO2
D．对燃料及燃烧进行优化处理
E．将燃油汽车改为燃液化气汽车
F．降低工业化程度
（4）植树造林不仅可以减少空气中的CO2，还可中以防止水土流失，防风固沙减少灾害等。
风沙的移动会带来很多灾难，而它又与风速有关。
森林对风有很好的减速作用。
若两地间风速差的平方与两地距离的2/3次方成正比，比例系数为k，若风吹到林区时速度为30m/s，要求减弱5m/s，则林区的宽度为多少米？
此时风的能量减少为原来的多少倍?
（设空气密度恒定）
解析本题以近年来大家比较多地关注的环境问题和大气中以CO2为主的气体所产生的“温室效应”为出发点，结合平时所学的一些理论知识并以此来考查同学对所学知识的了解程度和综合运用能力，以及分析问题、解决问题的能力。
（1）二氧化碳的这种使短波进入而阻止长波逸出的单向阀门作用，类似温室玻璃的作用，所以习惯上称“温室效应”。
地球吸收了太阳的辐射热，又被CO2吸收而不能射向太空，减缓了热量散失，这种作用如同将地球置入一大温室中，所以会使全球气温上升而使“全球变暖”。
（2）森林以绿色植物为主。
绿色植物光合作用吸收大量的CO2,使大气中CO2量减少，而大量采伐使这种作用减弱，CO2的减少减缓，而CO2的产生仍持续，所以采伐森林会使CO2浓度增加。
（3）需要对能源及能源结构和燃料的成分及燃烧的产物有所了解。
另外对方法的可行性还要加以考虑，如B、C两选项在本题中其燃烧产物仍为CO2气体，不能减缓CO2浓度增加，只是其环保效果好不产生SO2等气体。
（4）第一问是纯数学计算。
由题意设林区宽为S，则（30-5）2=KS,解得：
S＝15625k。
第二问，设单位时间吹到同一面上风的质量为m，则m数值上等于pS·v，而Ek=mv2=pSv3。
所以其能量之比正比于速度的三次方，即能量减少为原来的（）3=倍。
答案
（1）C，全球变暧（或意思对即可）
（2）植物光合作用吸收的CO2量减少了
6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2
（3）AD（4）15625k（米），l／216倍。
例题3请合理规划一个乡镇的一些基本设施。
下表所列各项设施在此乡镇内应怎样选址，试根据要求在图15-1的设点处（圆圈）填上表中编号（见图15-1）。
项目
编号
规划要求
学校
1
宁静，上学方便
商场
2
居民购物便利
疗养所
3
光照充足，空气清新，地势高，干燥，很少噪声
电视发射台
4
便利发射
火力发电厂
5
减少对居民区的大气污染，燃料运输方便
自来水厂
6
能获得洁净的水源
垃圾处理场
7
远离居民区，防止污染水体
造纸厂
8
取水便利，防止污染水体
图15-1
解析此题主要是多方面能力的综合，包括辨识地图所示方位、图例等高线等，要求根据各项目的物理、化学、生物、社会、政治、居民的日常生活等属性，考虑到社会、政治、经济和环境的综合效应，进行科学选址。
答案见图15-2
图15-2
例题4图15-3为我国长江中下游地区某地的生态结构图，根据所提供的信息，完成下列有关问题：
图15-3
（1）将正确的选项填在上表相应的空白格内
A．流域蓄水能力降低B．围湖造田C．水土流失D．旱涝增多
（2）为了保障本地区农业的良性持续发展，目前应当采取的主要措施是（）
A．计划生育、控制人口B．绿化造林、兴修水利
C．退耕还湖、扩大水域面积D．发展乡镇企业，增加人均收入
（3）围湖造田对本地区水患的影响在于：
A.___________________________________________________________
B.___________________________________________________________
（4）该地区旱涝发生的规律是：
A.___________________________________________________________
B.___________________________________________________________
（5）综合上述材料反映了哪些辩证唯物主义原理？
（6）1998年夏季，长江中下游地区发生了有史以来最大的洪涝灾害，是天灾还是人祸？
你是怎样理解的？
解析本题以长江中下游地区近年来不断发生洪涝灾害为背景，以生态环境遭到人为的破坏，人们得到大自然严酷惩罚的事实为依据进行题目立意，意义深远，本题涉及地理、生物、自然、政治、经济等等方面的知识，有理论深度和综合的强度。
有针对性和前瞻性，对培养学生遵循科学规律办事和科学的决策能力大有益处。
答案
（1）见图15-4
图15-4
（2）C（3）A、减小了湖区的水域面积，降低了流域的蓄流能力；B、降低了湖泊对洪水的调节能力，增加了干流的排洪负荷（4）A、梅雨过强，梅雨期过长则涝害发生；B、梅雨期过短，梅雨过弱则旱灾发生（5）①事物的运动是有规律的，规律是可以认识和掌握的，发挥人的主观能动作用必须以尊重客观规律为基础；②世界上一切事物都处在普遍的联系之中，没有任何一个事物孤立地存在的，整个世界是一个普遍联系的整体。
③世界上的一切事物都是变化发展的，一切事物的变化发展都是从量变引起质变的；④实践是认识的来源，发展的动力，认识的根本目的就是把理性认识应用于实践，去指导实践，实践是检验认识是否正确的惟一标准（6）既是天灾，更是人祸。
说是“人祸”：
长期以来由于对生态环境保护不力，森林资源被乱砍乱伐，造成长江中上游水土流失严重，中下游湖泊泥沙淤积，再加上长江中下游图湖造田，湖泊面积萎缩，蓄水调节功能减弱；说是“天灾”：
恰
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