靈活運用單因子變量原則解高考試題

茹雪峰

單因子變量原則是指實驗中只確定一個自變量，控制其他實驗因素不變，觀察其對實驗結果的影響。這樣既便于對實驗結果進行科學的分析，又能增強實驗結果的可信度和說服力。在解決與實驗結果有關的高考試題時，靈活運用單因子變量原則，找準自變量，可使復雜的問題簡單化，快速解題。

例題1（2011年高考大綱全國卷理綜生物部分第33題）：為探究不同條件對葉片中淀粉合成的影響，將某植物在黑暗中放置一段時間，耗盡葉片中的淀粉。然后取生理狀態一致的葉片，平均分成8組，實驗處理如下表所示。一段時間后，檢測葉片中有無淀粉，結果如下表。

回答問題：

（1）光照條件下，組5葉片通過作用產生淀粉；葉肉細胞釋放出的氧氣來自的光解。

（2）在黑暗條件下，葉片能進行有氧呼吸的組別是。

（3）組2葉片中合成淀粉的原料是，直接能源物質是，后者是通過產生的。與組2相比，組4葉片無淀粉的原因是。

（4）如果組7的蒸餾水中只通入N，預期實驗結果是葉片中（有、無）淀粉。

思路點撥：

（1）組5葉片處于光照條件下，通入的空氣中含CO，可進行光合作用產生淀粉。葉肉細胞釋放出的氧氣來自于光反應中水的光解。

（2）組2、組4、組6和組8處于黑暗環境中，組2、組6通入的空氣中含有氧氣，組4、組8通入的氣體中不含氧氣，進行有氧呼吸的條件是有氧氣，組2和組6符合要求。

（3）組2葉片處于黑暗環境中，不能進行光合作用，但可以吸收葡萄糖合成淀粉，此過程需要有氧呼吸產生的ATP作為直接能源物質。與組2相比，組4葉片不同的條件是組4中無氧氣，不能進行有氧呼吸，不能為淀粉合成提供ATP。

（4）如果組7的蒸餾水中只通入N，與原來的不同之處是無CO，葉片不能進行光合作用，預期實驗結果是葉片中無淀粉。

例題2（2011年高考安徽卷理綜生物部分第29題I）：保水劑是一類高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物興趣小組探究“保水劑和氮肥對小麥光合作用的影響”，進行了以下實驗：

材料用具：相同土壤基質栽培的小麥幼苗若干，保水劑，氮肥等。

方法步驟：①選取長勢一致的小麥幼苗若干，平均分為A、B、C三組，分別施用適量的保水劑（60kg?hm）、氮肥（255kg?hm）、保水劑（60kg?hm）+氮肥（255kg?hm），置于相同的輕度干旱條件下培養，其他培養條件相同且適宜。

②在小麥灌漿期選擇晴朗無風的上午，于10:00—11:00從每組選取相同數量的葉片，進行CO吸收量及葉綠素含量的測定，結果（均值）如下表。

實驗結論：適量的保水劑與氮肥配施有利于提高小麥光合作用強度。

（1）請指出上述方法步驟中的缺陷并改正：步驟①；步驟②。

（2）如不考慮方法步驟中的缺陷，從影響光合作用的內在因素分析，保水劑與氮肥配施提高了CO吸收量的原因可能是。

（3）實驗測得的CO吸收量（大于、等于、小于）光合作用過程中CO實際消耗量，理由是。光合作用強度可通過測定CO吸收量，也可以通過測定釋放量計算。

思路點撥：

該實驗目的是探究保水劑、氮肥對小麥光合作用的影響。依據單因子變量原則分析可知，A組與C組對照，自變量是氮肥；B組與C組對照，自變量是保水劑；缺少空白對照，增加空白對照組D，D組與A組對照，不同之處是施用保水劑；D組與B組對照，不同之處是施用氮肥。除了自變量外，其他變量即無關變量應適宜且相同。無關變量包括實驗材料、水分、溫度、光照等，實驗材料選擇若干長勢一致的小麥幼苗，置于相同的輕度干旱條件下培養，取材時應從每組選取植株相同部位的相同數量的葉片，進行CO吸收量及葉綠素含量的測定。

影響光合作用的內在因素有色素和酶等。實驗結果中，葉綠素含量幾乎沒有差別，所以自變量影響光合作用內在因素中有關酶的數量和活性。

實驗結果的不同是由自變量引起的。各組結果中CO吸收量不同，CO吸收量可以用來測定凈光合作用強度（實際光合作用CO消耗量與呼吸作用CO釋放量之差），凈光合作用強度也可通過測定O2的釋放量計算。

例題3（2011年高考海南生物卷第26題）：某同學設計了一個探究實驗，把培養在完全營養液中、生長狀態一致的3組某種植物幼苗分別放入A、B、C三個完全相同的玻璃鐘罩內（如下圖所示），其中A不密封，B、C密封。B內培養皿中盛有Ba（OH）溶液，A、C內培養皿中盛有蒸餾水，各培養皿中液體的體積相同。該實驗在光照充足、溫度適宜的環境中進行。

回答問題：

（1）根據上述實驗設計判斷，該實驗的目的是。

（2）從理論上講，培養一段時間后，預期的實驗結果是：B中的幼苗生長量比C中的（大、小），原因是；A中的幼苗生長量比C中的（大、小），原因是。

思路點撥：

依據單因子變量原則分析可知，A組不密封，外界CO可進入玻璃鐘罩內，CO充足；B組中的Ba（OH）溶液可以吸收裝置內的CO，導致幼苗無法進行光合作用；C組中的蒸餾水不吸收CO，幼苗能夠進行光合作用，但隨著光合作用的進行，CO含量越來越少；所以，CO濃度是自變量，三組中CO的濃度大小關系是A＞C＞B。實驗材料的選擇、完全營養液、光照、溫度等無關變量相同且適宜，因此該實驗目的為探究CO濃度對光合作用的影響。A組中的幼苗生長量＞C組中的幼苗生長量＞B組中的幼苗生長量。

綜上所述，解決高考實驗試題時，選擇其中兩組或三組，找準自變量，可以運用“單因子變量原則”進行分析，正確解答高考試題。