1、理解障礙的突破
用“遷移法”理解本課實(shí)驗(yàn)原理及方法步驟原理。
（1）跨學(xué)科知識的遷移。
本實(shí)驗(yàn)中關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)就同時(shí)涉及到相關(guān)的有機(jī)物的性質(zhì)、有機(jī)溶劑的特點(diǎn)、物質(zhì)的溶解度等化學(xué)知識以及物質(zhì)擴(kuò)散等物理學(xué)知識，借助于這些知識，可以更好地理解葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的原理。
葉綠體中色素提取的原理是：由于光合色素位于葉綠體中的囊狀結(jié)構(gòu)(繁注：即類囊體)上，要把它提取出來必須破壞葉表皮、細(xì)胞壁和細(xì)胞膜、葉綠體的雙層膜，所以要剪碎后加二氧化硅研磨，以便使色素充分被提取。又因?yàn)槿~綠體的色素不溶于水，但可溶于有機(jī)溶劑中，所以還要加入丙酮使色素溶解，來提取各種色素。另外還要加碳酸鈣以保護(hù)葉綠體中的色素，原因是加碳酸鈣以調(diào)節(jié)液體的pH，防止葉綠素被破壞。葉綠體中的色素溶解于有機(jī)溶劑如酒精或丙酮(相似相溶)，形成色素液。
分離的原理與四種色素在層析液中的溶解度有關(guān)。層析液是一種脂溶性很強(qiáng)的有機(jī)溶劑，由于四種色素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同，因此每一種色素分子在層析液分子的作用下，克服色素分子之間的引力，向?qū)游鲆褐袛U(kuò)散的速度不同，即在層析液中的溶解度不同，因而四種色素隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度就不同，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最高，擴(kuò)散速度最快，其次是葉黃素、葉綠素a，葉綠素b溶解度最低，擴(kuò)散得最慢。依據(jù)此原理使濾紙條上處于同一濾液細(xì)線上的四種色素在擴(kuò)散中分離開來。
(2)實(shí)驗(yàn)原理知識的遷移。
學(xué)習(xí)色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵在于對實(shí)驗(yàn)原理的理解。實(shí)驗(yàn)的每一步都有其內(nèi)在的道理，理解原理不僅是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，也是理解實(shí)驗(yàn)方法步驟的關(guān)鍵。將實(shí)驗(yàn)原理知識遷移到方法步驟中，便于理解。
①取材時(shí)要選取新鮮的顏色較深的葉片，是因?yàn)橐员闶篂V液中含較多的色素；
②研磨時(shí)加入二氧化硅的目的是為了研磨得充分，更有效地破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)；但由于二氧化硅是特別細(xì)的白色粉末，再加上控制不好用量，易過量，使濾液中含有較多的二氧化硅，而導(dǎo)致濾液顏色變淺。濾液中雜質(zhì)越多，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越不明顯。有實(shí)驗(yàn)證明，改用白細(xì)河沙(洗凈干燥后用)代替二氧化硅粉末，這樣研磨更充分，濾液中減少了雜質(zhì)的含量，顏色變得深綠，實(shí)驗(yàn)效果明顯。
③加入少許碳酸鈣的目的是為了防止在研磨過程中，葉綠素受到破壞。因?yàn)槿~綠素分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)鎂原子，當(dāng)細(xì)胞破裂時(shí)，細(xì)胞液內(nèi)有機(jī)酸中的氫可取代鎂原子而成為褐色的去鎂葉綠素，碳酸鈣可中和有機(jī)酸以防止去鎂反應(yīng)的發(fā)生。
④研磨要迅速、充分。這是因?yàn)橐皇且驗(yàn)楸菀讚]發(fā)；二是為了使葉綠體完全破裂，從而能提取較多的色素；三是葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細(xì)胞中的葉綠素酶水解而破壞。
⑤制備濾紙條時(shí)，根據(jù)小孔(邊緣)擴(kuò)散原理，物質(zhì)分子沿邊緣擴(kuò)散速度要大于里邊擴(kuò)散的速度，因此要將濾紙條的一端剪去兩角，主要是為了延長邊緣長度，這樣可以使色素在濾紙條上擴(kuò)散均勻，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
⑥畫線時(shí)，一定要細(xì)并且直，這樣可以防止色素帶重疊，使色素分子均勻分布在一條直線上，做到擴(kuò)散起點(diǎn)一致。重復(fù)劃2~3次，是為了增加濾液細(xì)線上的色素分子數(shù)量，使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。
⑦分離色素時(shí)，一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線沒及到層析液，這是因?yàn)樯匾兹芙庥趯游鲆褐?，?dǎo)致色素帶不清晰，影響實(shí)驗(yàn)效果。
2．解題障礙的突破
(1)用“類比分析法”或“直接判斷法”解某些實(shí)驗(yàn)步驟對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的題。
[例1]某同學(xué)在做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作情況如下所述：
①將5 g新鮮完整的菠菜葉，放入研缽中，加入丙酮、石英砂、碳酸鈣以后，迅速研磨，然后按要求過濾。
②用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線處小心均勻地劃出一條濾液細(xì)線，并連續(xù)迅速地重復(fù)劃2～3次。
③把劃好細(xì)線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快色素在濾紙條上的擴(kuò)散。
但結(jié)果實(shí)驗(yàn)失敗，請指出其錯(cuò)誤所在：
(1)____________________________；
(2)____________________________；
(3)____________________________。
解析：用“類比分析法”解。對新鮮綠葉應(yīng)除去粗的葉脈后再行稱重，以增加單位重量葉片所含的葉綠素；此外，還需將葉盡量剪碎，提高研磨效果；劃濾液線時(shí)，須待所劃的濾液線干燥后再重復(fù)劃線，否則會造成劃線過粗和色素濃度低的情況；濾紙條插入層析液后，由于搖晃，使層析液接觸濾液線而將色素溶解，會嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
答案：
(1)未去除粗葉脈和將葉剪碎，降低了葉綠素的提取率
(2)上一次濾液細(xì)線未干燥，即劃下一次線，使濾液線過粗或線上色素量較低
(3)由于搖晃，層析液接觸濾液線，溶解了色素
(2)用“發(fā)散思維與輻合思維結(jié)合法”解用實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題。
所謂“發(fā)散思維”主要是指從不同方面對同一問題進(jìn)行思維的方法。發(fā)散思維與創(chuàng)造力有直接聯(lián)系，是創(chuàng)造思維的中心，是測定創(chuàng)造力的重要標(biāo)志之一。創(chuàng)造活動的確需要進(jìn)行發(fā)散思維，盡可能多地聯(lián)想，提出多種假設(shè)或可能的解決辦法；然而，創(chuàng)造過程并不到此為止，接著還要根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，從中選擇一種最合適的辦法或經(jīng)過檢驗(yàn)，采納某一種假設(shè)，這就是輻合思維了。人的創(chuàng)造力固然要依靠發(fā)散思維，但是在創(chuàng)造活動中發(fā)散思維與輻合思維是緊密地聯(lián)系著的。
[例2]某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)“探索葉綠體中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)，但缺少漏斗、試管、濾布、直尺、鉛筆，怎樣做才能使其提取的色素又多分離的效果又好？請你幫助設(shè)計(jì)一個(gè)最佳方案。
解析：用“發(fā)散思維與輻合思維結(jié)合法”解。在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，可以采用不同的方法來做此實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行充分發(fā)散思維，從中選出當(dāng)時(shí)條件下的最佳方案。
答案：
方法1：在原實(shí)驗(yàn)(葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn))步驟的基礎(chǔ)上做如下改進(jìn)：
(1)第一步加入的丙酮要少些(1～2 mL)。
(2)將研磨液(稍稠糊狀)取出，放在干凈載玻片上，用另一干凈載玻片在研磨液上平推一下，越平越好。
(3)將濾紙條剪角端在1 cm處折180°，將折處在研磨液平面上沾一下(要快而平)，達(dá)到畫濾液線效果，待干燥后可重復(fù)沾2～3次(這樣由于研磨液濃度大，濾紙條上的色素線含色素多，且簡便易做)。
方法2：用粉筆分離色素
(1)按上述方法提取葉綠體色素提取液。
(2)取一支白粉筆(干燥)，把一端(0．5 cm)豎直浸入葉綠體色素提取液中，充分吸液，然后讓其干燥。
(3)取一培養(yǎng)皿，注入少量95%乙醇，把上述粉筆綠色一端豎立于乙醇當(dāng)中，片刻，可以看到不同色素沿粉筆分離。
【同步達(dá)綱練習(xí)】
1．在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進(jìn)行色素分離，可看到近似同心環(huán)狀的四個(gè)色素圈，排列在最外的一個(gè)呈
A．藍(lán)綠色
B．黃綠色
C．黃色
D．橙黃色
2．葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)主要證明了
A．色素分布在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上
B．葉綠素含量是類胡蘿卜素的四倍
C．葉綠體中色素的種類和各種色素的顏色
D．四種色素?cái)U(kuò)散速度不同
3．某同學(xué)做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，在下列操作中若有失誤，請?jiān)谑д`處劃線并更正：
①將5克綠葉片剪碎放研缽中，加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加2 mL石油醚，并迅速充分研磨。
②在預(yù)備好的濾紙條上，距剪去兩角一厘米處用鋼筆畫橫線。
③用毛細(xì)管吸取少量濾液，沿橫線處均勻地劃出一條濾液細(xì)線，緊接重復(fù)劃2～3次。
④將層析液倒入燒杯中，然后將濾紙條劃有細(xì)線的一端朝下，輕輕插入到層析液中，注意層析液最好沒及濾紙條上濾液細(xì)線。
更正的內(nèi)容為：
①____________________________。
②____________________________。
③____________________________。
④____________________________。
若用葉色很淺的菠菜心葉做此實(shí)驗(yàn)，效果很差的原因在于_________；若用菠菜的老黃葉作實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)層析后在濾紙條上分離出來了色素帶，但是色素帶存在缺陷，缺陷是________________________________________。
【同步達(dá)綱練習(xí)】參考答案
1、 解析：用“直接判斷法”來解。
答案：D
2．解析：用“類比分析法”來解。
答案：C
3．解析：用“類比分析法”來解。
失誤處劃線：
①將5克綠葉片剪碎放研缽中，加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加2 mL石油醚，并迅速充分研磨。
②在預(yù)備好的濾紙條上，距剪去兩角一厘米處用鋼筆畫橫線。
③用毛細(xì)管吸取少量濾液，沿橫線處均勻地劃出一條濾液細(xì)線，緊接重復(fù)劃2~3次。
④將層析液倒入燒杯中，然后將濾紙條劃有細(xì)線的一端朝下，輕輕插入到層析液中，注意層析液最好沒及濾紙條上濾液細(xì)線。
更正的內(nèi)容為：
答案：加2 mL丙酮 用鉛筆劃線 干燥后再劃下一次 色素線不能沒入層析液 色素含量太少 缺乏葉綠素
