灵活运用单因子变量原则解高考试题

茹雪峰

单因子变量原则是指实验中只确定一个自变量，控制其他实验因素不变，观察其对实验结果的影响。这样既便于对实验结果进行科学的分析，又能增强实验结果的可信度和说服力。在解决与实验结果有关的高考试题时，灵活运用单因子变量原则，找准自变量，可使复杂的问题简单化，快速解题。

例题1（2011年高考大纲全国卷理综生物部分第33题）：为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。

回答问题：

（1）光照条件下，组5叶片通过作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自的光解。

（2）在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是。

（3）组2叶片中合成淀粉的原料是，直接能源物质是，后者是通过产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是。

（4）如果组7的蒸馏水中只通入N，预期实验结果是叶片中（有、无）淀粉。

思路点拨：

（1）组5叶片处于光照条件下，通入的空气中含CO，可进行光合作用产生淀粉。叶肉细胞释放出的氧气来自于光反应中水的光解。

（2）组2、组4、组6和组8处于黑暗环境中，组2、组6通入的空气中含有氧气，组4、组8通入的气体中不含氧气，进行有氧呼吸的条件是有氧气，组2和组6符合要求。

（3）组2叶片处于黑暗环境中，不能进行光合作用，但可以吸收葡萄糖合成淀粉，此过程需要有氧呼吸产生的ATP作为直接能源物质。与组2相比，组4叶片不同的条件是组4中无氧气，不能进行有氧呼吸，不能为淀粉合成提供ATP。

（4）如果组7的蒸馏水中只通入N，与原来的不同之处是无CO，叶片不能进行光合作用，预期实验结果是叶片中无淀粉。

例题2（2011年高考安徽卷理综生物部分第29题I）：保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：

材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。

方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂（60kg•hm）、氮肥（255kg•hm）、保水剂（60kg•hm）+氮肥（255kg•hm），置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。

②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10:00—11:00从每组选取相同数量的叶片，进行CO吸收量及叶绿素含量的测定，结果（均值）如下表。

实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。

（1）请指出上述方法步骤中的缺陷并改正：步骤①；步骤②。

（2）如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO吸收量的原因可能是。

（3）实验测得的CO吸收量（大于、等于、小于）光合作用过程中CO实际消耗量，理由是。光合作用强度可通过测定CO吸收量，也可以通过测定释放量计算。

思路点拨：

该实验目的是探究保水剂、氮肥对小麦光合作用的影响。依据单因子变量原则分析可知，A组与C组对照，自变量是氮肥；B组与C组对照，自变量是保水剂；缺少空白对照，增加空白对照组D，D组与A组对照，不同之处是施用保水剂；D组与B组对照，不同之处是施用氮肥。除了自变量外，其他变量即无关变量应适宜且相同。无关变量包括实验材料、水分、温度、光照等，实验材料选择若干长势一致的小麦幼苗，置于相同的轻度干旱条件下培养，取材时应从每组选取植株相同部位的相同数量的叶片，进行CO吸收量及叶绿素含量的测定。

影响光合作用的内在因素有色素和酶等。实验结果中，叶绿素含量几乎没有差别，所以自变量影响光合作用内在因素中有关酶的数量和活性。

实验结果的不同是由自变量引起的。各组结果中CO吸收量不同，CO吸收量可以用来测定净光合作用强度（实际光合作用CO消耗量与呼吸作用CO释放量之差），净光合作用强度也可通过测定O2的释放量计算。

例题3（2011年高考海南生物卷第26题）：某同学设计了一个探究实验，把培养在完全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内（如下图所示），其中A不密封，B、C密封。B内培养皿中盛有Ba（OH）溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。

回答问题：

（1）根据上述实验设计判断，该实验的目的是。

（2）从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长量比C中的（大、小），原因是；A中的幼苗生长量比C中的（大、小），原因是。

思路点拨：

依据单因子变量原则分析可知，A组不密封，外界CO可进入玻璃钟罩内，CO充足；B组中的Ba（OH）溶液可以吸收装置内的CO，导致幼苗无法进行光合作用；C组中的蒸馏水不吸收CO，幼苗能够进行光合作用，但随着光合作用的进行，CO含量越来越少；所以，CO浓度是自变量，三组中CO的浓度大小关系是A＞C＞B。实验材料的选择、完全营养液、光照、温度等无关变量相同且适宜，因此该实验目的为探究CO浓度对光合作用的影响。A组中的幼苗生长量＞C组中的幼苗生长量＞B组中的幼苗生长量。

综上所述，解决高考实验试题时，选择其中两组或三组，找准自变量，可以运用“单因子变量原则”进行分析，正确解答高考试题。