【例析高考中常见装置图总结及解题策略】 《比邻而居》解题例析
文件编号：1003―7586(2010)04―0056―04 摘 要 以光合作用与呼吸作用在高考中常见的装置图为例进行了总结，并选择了经典例题剖析了该类型题目的解题策略。
关键词 装置图 光合作用 细胞呼吸 解题策略
中图分类号 G633.91 文献标识码B
装置图是高考中的新题型，该题型所占的分值呈逐年上升趋势。在2009年天津卷生物部分解读中也明确规定：通过概念图。装置图、实验装置图、曲线图和表格等形式，从基本、核心、重点等知识领域，考查学生运用所学生物学知识科学分析实验的能力、识图能力、运用数学模型解释生物学知识的能力。装置图题符合新课程理念，对于能力考查等具有积极的导向作用，所以在二轮复习中教师应给予重点训练。
1 物理模型与装置图概述
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。物理模型以实物或图画形式直观表达认识对象的特征，可以模拟客观事物的某些功能和性质，它包括实物模型和思想模型两类。在高中生物课程中经常使用的实物模型如反映生物体结构的标本，模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型等。思想模型是物质模型在思维中的引申，根据构建模型的思想方法的不同，又可以分为两类。一类是以形象化方法构建的具象模型，它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的。具象模型具有一定的形态结构特征，如DNA分子双螺旋结构模型、生物膜液态镶嵌模型等，它能使研究对象直观化，既可以促进研究，又可以简略描述研究成果，使之便于理解和传播。另一类是以抽象思维方法构建的抽象模型，是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而构思出来的，例如呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程抽象模型、食物链和食物网等系统抽象模型。这类模型使研究对象简化，在科学研究中常被用于计算推导，引申观察和实验的结论等方面。装置图是高考物理模型类题中最重要的呈现方式，主要包括渗透装置。光合和呼吸作用装置、神经调节(电流表)装置及生长素装置，光合作用和呼吸作用是历年高考的重点和难点，下面以该部分装置图为例。
2 光合作用与呼吸作用常见装置图总结
2.1 呼吸作用装置：密闭小室+二氧化碳吸收剂(图1)
2.2 光合作用装置：密闭透光小室+二氧化碳缓冲剂(图2)
3 光合作用与呼吸作用装置图题解题策略
3.1 两大装置图中实验控制方法小结 (1)除去光合对呼吸的干扰――给植株遮光(黑暗处理)。
(2)除去叶中原有淀粉――置于黑暗环境(饥饿处理)。
(3)除去容器中CO2――NaOH溶液(KOH溶液)。
(4)维持小室内CO2浓度的相对恒定――CO2缓冲液(NaHCO3溶液)。
(5)测定密闭小室气体变化量――带刻度的液滴。
3.2 经典例题解析
某转基因作物有很强的光合作用强度。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题，设计了如下装置(图3)。请你利用下列装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
I 实验步骤
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤是：
①_____________________________________；
②______________________________________。
③30 min后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：
①______________________________________；
②______________________________________。
③30 min后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。
(3)实验操作30 min后，记录甲装置红墨水滴移动情况(表1)。
Ⅱ 实验分析：
假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1g。那么该植物的呼吸作用速率是_______g／h。白天光照15h，一昼夜葡萄糖的积累量是_____g(不考虑昼夜温差影响)。
解析：
(1)明确装置类型是基础。
首先要看清实验材料，如果是植物则白天既可以进行光合作用又能进行呼吸作用，而夜晚只能进行呼吸作用；如果是植物的种子或果实、动物及酵母菌等都只能进行呼吸作用。本题中的实验材料为转基因作物，所以可以用作测定两种代谢活动的装置。
其次根据常见装置图总结规律，配备好恰当的仪器或设备，尤其要注意细节。在本题中如果是测定呼吸作用强度的装置，D中应为NaOH，而且要做到遮光处理，如果是测定净光合作用强度的装置，D中应为NaHCO3。
最后应用单一变量原则和对照原则做出正确的答案，在本题中乙装置的实验材料为死的转基因作物，应该使学生明确乙装置是对照组，起到校正作用，还要注意实验的其他条件(如温度)要相同。
(2)分析重要试剂及设备作用是关键。
本题中要明确NaOH溶液、NaHCO3溶液及带刻度的液滴的作用。在测定呼吸作用装置中，由于NaOH溶液吸收了二氧化碳，所以液滴的移动是因为消耗了氧气，甲装置应向左移动1.5cm。在测定净光合作用装置中，NaHC03溶液维持了小室中二氧化碳浓度的相对恒定，液滴的移动是光合作用产生的氧气与呼吸作用消耗氧气的差值，但因为白天时净光合作用大于零，所以甲装置应向右移4.5cm。
(3)迁移知识、灵活应用是灵魂。
在测定呼吸作用的装置中，甲装置左移1.5cm，乙装置右移0.5cm，所以30 min后实际向左移动了2cm。根据红墨水每移动1cm，植物体内葡萄糖增加或减少1g，那么每小时植物呼吸作用消耗了4g葡萄糖。这一设问形式体 现了对学生灵活应用知识能力的考查。
在测定净光合作用的装置中，甲装置右移了4.5cm，乙装置右移了0.5cm，所以30min后实际向右移动了4cm。所以每小时净光合积累葡萄糖量为8g。一昼夜葡萄糖积累量=葡萄糖产生量一呼吸作用消耗量，在计算时用(8+4)x15-4x24=84g。在这一问中体现了培养学生迁移光合作用与呼吸作用知识点的能力。
参考答案：
I (1)①甲乙两装置的D中都放入NaOH溶液，装置乙做对照组(校正作用)。
⑦将装置甲乙的玻璃钟罩遮光处理，放在温度 等相同的环境中。
(2)①甲乙两装置的D中都放入NaHCO3溶液，装置乙做对照组(校正作用)。
②将装置甲乙放在光照充分、温度等相同的环境中。
(3)测定植物呼吸作用甲装置左移1.5cm；测定植物净光合作用甲装置向右移4.5cm
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3.3 变式训练
利用下列装置(图4)研究CO2含量和光照强度对大豆光合作用的综合影响。实验时使用生长发育状况一致的大豆植株在室温25℃下进行，通过缓冲液调节密室空间内C02浓度的相对恒定。对各组试验装置精确测量的液滴移动数值记录于表2。据图表分析回答：
(1)在较强光照下，每组装置中液滴右移的生理原因是_______________________________________。
(2)由6组状态到7组状态，大豆叶绿体内C3 和c，化合物的含量变化是__________________。
(3)若在6组、7组之间增加一组实验，光强为800lx,CO2浓度为0.05％。预期这一条件下装置中液滴向右移动的范围是____________mm・h-2之间。
(4)第8组、9组的实验结果相同，限制第9组装置光合作用的主要因素是_____________________。
(5)若将该装置放置于黑暗条件下，则装置中毛细刻度管内的液滴应向――方移动，原因是_________________。
(6)为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照实验装置与实验组装置的区别是_________________。
(7)如果将试管中的CO2缓冲液改为水，则黑暗条件下实验测得的数据指标是________________值。
参考答案：
(1)光合作用O2释放量大于呼吸作用吸收O2量
(2)C3化合物含量减少，C3化合物增多
(3)60-112
(4)CO2浓度
(5)左 细胞呼吸时消耗O2释放CO2，CO2被缓冲液吸收，使密室内气体总量减少，气压降低
(6)将活的大豆苗改换为消毒的死大豆苗
(7)释放的二氧化碳与吸收氧气量的差