1、理解障礙的突破
用“遷移法”理解本課實驗原理及方法步驟原理。
（1）跨學科知識的遷移。
本實驗中關于葉綠體中色素的提取和分離實驗就同時涉及到相關的有機物的性質(zhì)、有機溶劑的特點、物質(zhì)的溶解度等化學知識以及物質(zhì)擴散等物理學知識，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驗的原理。
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、細胞壁和細胞膜、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。又因為葉綠體的色素不溶于水，但可溶于有機溶劑中，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。層析液是一種脂溶性很強的有機溶劑，由于四種色素的化學組成和結(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散速度就不同，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最高，擴散速度最快，其次是葉黃素、葉綠素a，葉綠素b溶解度最低，擴散得最慢。依據(jù)此原理使濾紙條上處于同一濾液細線上的四種色素在擴散中分離開來。
(2)實驗原理知識的遷移。
學習色素的提取和分離實驗，關鍵在于對實驗原理的理解。實驗的每一步都有其內(nèi)在的道理，理解原理不僅是實驗成功的關鍵，也是理解實驗方法步驟的關鍵。將實驗原理知識遷移到方法步驟中，便于理解。
①取材時要選取新鮮的顏色較深的葉片，是因為以便使濾液中含較多的色素；
②研磨時加入二氧化硅的目的是為了研磨得充分，更有效地破壞細胞結(jié)構(gòu)；但由于二氧化硅是特別細的白色粉末，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，而導致濾液顏色變淺。濾液中雜質(zhì)越多，實驗現(xiàn)象越不明顯。有實驗證明，改用白細河沙(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，實驗效果明顯。
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。因為葉綠素分子結(jié)構(gòu)中含有一個鎂原子，當細胞破裂時，細胞液內(nèi)有機酸中的氫可取代鎂原子而成為褐色的去鎂葉綠素，碳酸鈣可中和有機酸以防止去鎂反應的發(fā)生。
④研磨要迅速、充分。這是因為一是因為丙酮容易揮發(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，能被活細胞中的葉綠素酶水解而破壞。
⑤制備濾紙條時，根據(jù)小孔(邊緣)擴散原理，物質(zhì)分子沿邊緣擴散速度要大于里邊擴散的速度，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散均勻，便于觀察實驗結(jié)果。
⑥畫線時，一定要細并且直，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，做到擴散起點一致。重復劃2~3次，是為了增加濾液細線上的色素分子數(shù)量，使實驗效果更加明顯。
⑦分離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細線沒及到層析液，這是因為色素易溶解于層析液中，導致色素帶不清晰，影響實驗效果。
2．解題障礙的突破
(1)用“類比分析法”或“直接判斷法”解某些實驗步驟對實驗結(jié)果影響的題。
[例1]某同學在做“葉綠體中色素的提取和分離”實驗時，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線，并連續(xù)迅速地重復劃2～3次。
③把劃好細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散。
但結(jié)果實驗失敗，請指出其錯誤所在：
(1)____________________________；
(2)____________________________；
(3)____________________________。
解析：用“類比分析法”解。對新鮮綠葉應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，須待所劃的濾液線干燥后再重復劃線，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，會嚴重影響實驗結(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”解用實驗原理進行實驗設計的問題。
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)造力的重要標志之一。創(chuàng)造活動的確需要進行發(fā)散思維，盡可能多地聯(lián)想，提出多種假設或可能的解決辦法；然而，創(chuàng)造過程并不到此為止，接著還要根據(jù)一定的標準，從中選擇一種最合適的辦法或經(jīng)過檢驗，采納某一種假設，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]某同學設計一個“探索葉綠體中色素的提取和分離”的實驗，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？請你幫助設計一個最佳方案。
解析：用“發(fā)散思維與輻合思維結(jié)合法”解。在掌握實驗原理的基礎上，可以采用不同的方法來做此實驗，進行充分發(fā)散思維，從中選出當時條件下的最佳方案。
答案：
方法1：在原實驗(葉綠體中色素的提取和分離實驗)步驟的基礎上做如下改進：
(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)，達到畫濾液線效果，待干燥后可重復沾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中，片刻，可以看到不同色素沿粉筆分離。
【同步達綱練習】
1．在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進行色素分離，可看到近似同心環(huán)狀的四個色素圈，排列在最外的一個呈
A．藍綠色
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驗主要證明了
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．四種色素擴散速度不同
3．某同學做“葉綠體中色素的提取和分離”實驗，在下列操作中若有失誤，請在失誤處劃線并更正：
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用毛細管吸取少量濾液，沿橫線處均勻地劃出一條濾液細線，緊接重復劃2～3次。
④將層析液倒入燒杯中，然后將濾紙條劃有細線的一端朝下，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驗，效果很差的原因在于_________；若用菠菜的老黃葉作實驗材料，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________________________________________。
【同步達綱練習】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用毛細管吸取少量濾液，沿橫線處均勻地劃出一條濾液細線，緊接重復劃2~3次。
④將層析液倒入燒杯中，然后將濾紙條劃有細線的一端朝下，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
