Question

1．经过实验已经证实：细胞的表面积与体积之比越大，细胞与环境之间进行物质交换的效率越高．含酚酞的琼脂遇到NaOH会呈现紫色，通过测量NaOH向琼脂块内扩散的深度计算出NaOH扩散的体积，再根据表面积与体积的比值，来分析得出结论．请你用琼脂块模拟细胞来设计实验，验证该结论．
（1）提供的材料和试剂：塑料刀，防护手套，毫米尺，塑料勺，烧杯，吸水纸，边长为8cm的含酚酞的琼脂正方块，质量分数为0.1的NaOH溶液．
（2）方法步骤：
①用塑料刀将含酚酞的琼脂切成边长分别为1、2、3cm的立方块．
②将3个琼脂块放在烧杯中，加入NaOH溶液，将琼脂块淹没，用塑料勺不断搅拌．，浸泡10分钟．
③戴上手套，用塑料勺将琼脂块取出，用吸水纸将溶液吸干．
④用塑料刀将琼脂块切成两半，观察并测量NaOH扩散的溶度，作记录．
⑤将测量及计算结果填入表格

琼脂的边长（cm）	比值（表面积/体积）	NaOH扩散深度（cm）	比值（NaOH）扩散的体积/整个琼脂块体积
1	6	X	a
2	3	Y	b
3	2	Z	c

应根据什么测量出NaOH的扩散深度？测量琼脂块上NaOH扩散的厚度，预测a、b、c大小的关系为a＞b＞c．
（3）分析和结论：
分析：琼脂块的体积越小，相对的表面积越大，物质交换越快；反之越慢．
结论：细胞越大，与环境进行物质交换的效率越慢．因此，生物体器官的大小取决于细胞的数量．通过以上实验可以说明，细胞的体积不能无限增大，因为细胞过大，与环境进行物质交换效率低，不能保证细胞生命活动和能量的需求．

Answer 1

分析 分析表格中的信息可知，该实验的自变量是不同边长的琼脂块，琼脂的边长分别是1cm、2cm、3cm；因变量是NaOH扩散的厚度和（NaOH）扩散的体积/整个琼脂块体积的比值，因此实验的目的是通过模拟细胞的实验探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比与物质运输效率之间的关系，进一步探讨细胞不能无限长大的原因．

解答 解：（2）①由表格提示可知，用塑料刀将含酚酞的琼脂切成边长分别是1、2、3cm的立方块．
②将3个琼脂块放在烧杯中，加入NaOH，溶液，将琼脂块淹没，并搅拌浸泡10分钟．
⑤用塑料尺对琼脂块NaOH扩散的深度进行测量，由于NaOH在琼脂中扩散的速度相同，因此不同边长的琼脂块中，NaOH扩散的厚度相同，体积相同，而整个琼脂块的体积是分别是1、8、27因此NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积的比值是a＞b＞c．
（3）分析与讨论：
分析：由表格信息可知，琼脂块的体积越小，相对的表面积越越大，NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积的比值越大，即物质交换越快，反之越慢．
结论：细胞越大，与环境进行物质交换的效率越慢，生物体器官的大小取决于细胞的数量和大小，由于细胞体积越大，与环境进行物质交换效率低，不能保证细胞生命活动和能量的需求，所以细胞不能无限长大，因此生物器官的大小主要取决于细胞的数量．
故答案为：
（2）①边长分别为1、2、3cm
②NaOH
⑤塑料尺  NaOH扩散  a＞b＞c
（3）大   慢  数量    不能无限增大

点评 本题旨在考查学生对通过模拟实验探究细胞不能无限长大的原因的实验的掌握并对相关知识进行再现的能力．