还生命科学的实验本色实验原理专项训练.docx

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还生命科学的实验本色实验原理专项训练

解读科学故事专项训练

（二）

——原理、材料、操作的内在逻辑关系

一、考试说明之“实验探究能力”回顾

1．理解能力2．实验与探究能力

（1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能等进行运用。

（2）具备验证简单生物学事实的能力,能对实验现象和结果进行分析、解释,并能对收集到的数据进行处理。

（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

3．获取信息的能力（略）

4．综合运用能力（略）

二、训练目标：

1.分类概括出《考试说明》中要求的实验的原理；每一步理解操作的依据和要解决的问题；

2.能用概括出的原理，迁移到具体的情境中去；

3.能判断误差的来源和减少误差的方法；

4.能分析调查的结果，得出结论；

5.能在给定实验步骤的基础上，准确表述实验原理；

三、能力目标：

1.辨识记忆教材中实验的能力；。

2.分类比较实验类型（物质鉴定类、观察类、提取分离类、探究类等），概括出一类实验的基本原理；

3.理解并辨识记常见的“调查法”的原理和操作要点。

（1）人群中遗传病的调查；

（2）种群密度的调查等；分析误差的能力；处理调查数据的能力；分析数据形成结论的能力。

4.能依据实验原理，评价实验材料的优劣，能迁移到新的材料使用中。

四、训练过程

例如（全国1卷）

1．下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是

A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测

B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色.

C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色

D．斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色

2．通常，叶片中叶绿素含量下降可作为其衰老的检测指标。

为研究激素对叶片衰老的影响，将某植物离体叶片分组，并分别置于蒸馏水、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（ABA）、CTK+ABA溶液中，再将各组置于光下。

一段时间内叶片中叶绿素含量变化趋势如图所示，据图判断，下列叙述错误的是

A．细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老

B．本实验中CTK对该植物离体叶片的作用可被ABA削弱

C．可推测ABA组叶绿体中NADPH合成速率大于CTK组.

D．可推测施用ABA能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程

3．某同学将一定量的某种动物的提取液（A）注射到实验小鼠体内，注射后若干天，未见小鼠出现明显的异常表现。

将小鼠分成两组，一组注射少量的A，小鼠很快发生了呼吸困难等症状；另一组注射生理盐水，未见小鼠有异常表现。

对实验小鼠在第二次注射A后的表现，下列解释合理的是

A．提取液中含有胰岛素，导致小鼠血糖浓度降低

B．提取液中含有乙酰胆碱，使小鼠骨骼肌活动减弱

C．提取液中含有过敏原，引起小鼠发生了过敏反应.

D．提取液中含有呼吸抑制剂，可快速作用于小鼠呼吸系统

以上试题及更多的试题，都反映出高考生物试题正在向考查实验探究能力方面转变

光学显微镜操作技术

62.制作临时装片

1.知道只有透过光的材料，才能在显微镜下观察到；

2.能制作常用到的临时装片

63.临时装片的染色

1.知道哪些观察类实验，需要染色，如何染色

2.说出染色时使用的材料和处理方法；

64.低倍镜和高倍镜的使用

区别光学显微镜与电子显微镜看到的图像；知道放大倍数的计算方法；知道光圈的大小与图像的细节有关。

生物体内物质的分离、鉴定技术

65.光合色素的分离

能说出光合色素提出的和分离的原理；能提取并分辨出四种色素；说出四种色素的吸收光谱

66.糖、蛋白质、脂肪的鉴定

能说出还原糖鉴定的原理；能区别斐林试剂与双缩脲试剂的不同，能进行生物组织切片中的脂肪鉴定能正确地说出观察到的现象。

67.DNA粗提取与鉴定

知道DNA在Nacl中的溶解度不同，知道冰酒精可以溶解蛋白质进行粗提；能正确地选择恰当的材料，提取DNA；能进行DNA的鉴定。

73.遗传学调查：

群体调查、家系分析

1.理解某遗传病的发病率应在人群中调查、确定遗传方式应在患者家系中调查。

2.能分析调查数据，确定单基因遗传病的遗传方式和相关数据。

74.生态学调查：

样方法、标志重捕法

1.理解适合使用样方法的种群调查对象；能用样方法调查种群密度；

生物学研究中的科学思想和一般方法

75.生物学重大发现的启迪

2.会用标志重捕法计算种群密度；能判断调查的误差情况；

理解遗传定律、基因在染色体上、DNA是主要的遗传物质、卡尔文循环、DNA复制、密码子的破译、生长素的发现等经典发现的科学方法。

理解并能运用“假设-演绎”的方法。

76.做出假设和预期

1.能对研究的问题作出具体的假设，在假设中能体现出自变量与因变量；

2.能预期可能发生的结果，并且知道预期的结果如果测量到或观察到。

77.设计可行的实验方案和实验装置

1.能把自变量设计成单一变量，控制无关变量的干扰；能设计可测量因变量的装置；

78.收集、分析数据，做出合理判断

2.能说出设置对照组的意义，能进行空白对照处理；

1.能解读数据，用“随着自变量的变化，因变量而……的变化”的语句形式描述数据；

79.对简单的实验方案做出恰当的评价和修定

2.能对数据进行计算、比较、归类处理等，对实验结果或趋势进行合理判断。

1.能指出实验设计的不科学之处，并能进行修定；

80.综合处理实验问题

2.能在实验设计的基础上，继续完善实验方案。

1.能从文本中理解实验的基本原理，能获得实验的重要信息，包括自变量、因变量，理解控制无关变量的方法；能分析并处理数据，用学科语言表述实验的结论或形成新的假设；

【全国2卷】4．将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。

下列叙述正确的是

A．0~4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内

B．0~1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等

C．2~3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压.

D．0~1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压

【（2017•新课标Ⅱ卷.2）】在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。

下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是

A．T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖

B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质

C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中.

D．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同

三、弄清《考试说明》中的实验基本原理

3.1考试说明中的实验

类别

名称

原理

生物材料

处理

试剂

现象

结论

重要提示

第一部分光学显微镜操作技术观察类

1.观察多种多样的细胞

2.细胞大小与物质运输的关系

3.观察DNA和RNA在细胞中的分布

4.观察叶绿体和线粒体

5.观察细胞质壁分离和质壁分离复原

6.制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片

7.观察蝗虫精原细胞减数分裂

8.低温诱导染色体数目变化

第二部分生物体内物质的分离和鉴定

9.检测生物组织中的蛋白质、脂肪和糖类

10.光合色素的提取和分离

11.DNA粗提和鉴定

第三部分调查

12.人类遗传病调查

13.种群密度调查

14.土壤种群丰富度调查

第五部分生物学研究中的科学思想和一般方法

15.探究洋葱表皮细胞液浓度

16.酶的催化效率

17.酶的专一性

18.酵母菌呼吸方式的探究

19.探究环境对光合作用的影响

20.探究2，4-D对植物生根的影响

21.温度、pH对酶活性的影响

22.探究生物体维持PH稳定的机制

23.探究酵母菌种群增长方式

第六部分微生物培养与利用

24.大肠杆菌的培养与分离

25.土壤中分解尿素的微生物的分离与计数（鉴定）

26.分解纤维素的微生物的分离（与鉴定）

27.土壤微生物的分解作用

28.发酵过程中亚硝酸盐含量的测定

3.2实验原理的准确表述

实验原理是实验设计的依据和思路。

实验基本原理是设计性实验的基础，要研究实验，只有明确实验的原理，才能真正掌握实验的关键、操作的要点，进而进行实验的设计、改造和创新。

所谓实验原理，并不是什么神秘的东西，实际上课中所学过的结构与功能、代谢与调节、物质的性质、生命活动的基本过程等都可以是原理。

往往是回答：

“为什么你能观察到（观察类）？

为什么你能确定是某种物质（鉴定类）？

为什么你能提取、分离这某种物质？

为什么有这样的功能？

为什么出现这样的现象？

为什么你确定用某方法或步骤去处理？

等等这样的一些问题。

3.2.1观察类实验原理表述的逻辑线索是：

要观察的物质或结构是客观存在的（这个东西是有的）→主要分布在哪里（在哪）→用什么看（显微镜？

肉眼？

）→怎么处理才能看到它（染色?

标记？

）→你看到了什么？

（描述结果与结论）

请尝试简述观察类实验的原理。

例如：

观察细胞中的叶绿体、线粒体；观察植物细胞根尖有丝分裂。

【（2017•江苏卷.4）】下列关于用显微镜观察细胞的实验，叙述正确的是

A．转换物镜时应该手握物镜小心缓慢转动

B．以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离

C．苏丹Ⅲ染色后的花生子叶细胞中可观察到橘黄色颗粒.

D．在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察和计数

【（2017•北京卷.1）】洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，叙述正确的是

A．都需要用盐酸溶液使细胞相互分离

B．都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察.

C．在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍

D．在有丝分裂末期都能观察到细胞板

3.2.2提出类实验原理表述的逻辑线索是：

要提取的物质是客观存在的（这个东西是有的）→怎么把它弄出来呢（溶解？

萃取？

）→如何保证弄出来是完好的（不能有损坏）→提取到的东西是什么样子的？

（若能结晶更好；描述物质的形态、特性）

在提取类实验的基础上，有些还需要分离，获得单一物质或生物体。

其逻辑线索是：

这些物质或结构有哪些特性？

→怎样才能量体裁衣地突出其特性→是否需要进一步纯化？

→确认得到的物质并描述它。

例如：

光合色素的提取和分离；DNA粗提取；脲酶的结晶；屠呦呦提取菁蒿素；土壤中分解尿素微生物的分离。

【2017•天津卷.5】

叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。

以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的的是

A．用无水乙醇提取叶绿体中的色素

B．用水做层析液观察花青苷的色素带

C．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水

D．用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目.

【2017全国3卷37．[生物——选修1：

生物技术实践]（15分）】

绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。

其提取流程为：

植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏（含回收溶剂）→重结晶→成品。

回答下列问题：

（1）在提取物质W时，最好应选用的一种原料是___________________（填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”）的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_________________________。

（2）提取物质W时，振荡的作用是______________________。

（3）活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________。

（4）现有丙酮（沸点56℃）、乙醇（沸点约78℃）两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是__________________________________。

（5）该实验操作过程中应注意的事项是_________________（答出两点即可）。

3.2.3鉴定类实验原理表述的逻辑线索是：

该物质有不同于其他物质的特性→在一定的条件下其特性可以表现出来→这种外显的事实指示着该物质的类型或具体名称。

3.2.4调查类实验原理表述的逻辑线索是：

要调查的对象或现象在其他自然的条件下是客观存在且随机分布的→明确界定调查的项目用形成判定的标准→如果样本足够大可以反映整体的情况→使用一定的方式、方法可以得到调查对象的数据→数据的统计处理会明示着调查的结论。

【2016全国1卷】5．如果采用样方法调查某地区（甲地）蒲公英的种群密度，下列做法中正确的是

A．计数甲地内蒲公英的总数，再除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度

B．计数所有样方内蒲公英总数，除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度

C．计算出每个样方中蒲公英的密度，求出所有样方蒲公英密度的平均值，作为甲地蒲公英的种群密度.

D．求出所有样方蒲公英的总数，除以所有样方的面积之和，再乘以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度

3.2.4探究类实验原理表述的逻辑线索是：

在研究的范围内确定一个明确的方向→形成一个非常具体的（包含自变量和因变量）假设→将自变量控制为单一变量→控制无关变量的干扰→明确获得因变量的方式→处理得到的结果→形成实验的结论→继续新的假设……

3.3设计原则

1.科学：

实验原理首先要遵循实验的科学性原则。

实验中涉及到的实验设计依据必须是经前人证明的科学理论。

如还原糖的鉴定，还原糖与斐林试剂产生砖红色的沉淀，淀粉的鉴定，淀粉遇碘变蓝，这都是科学理论。

2.可行：

可行性主要是指从仪器选取、实验条件和操作等方面来看，实验是否符合实际情况，能否达到实验目的。

3.安全：

实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、人身及周围环境造成危害，成功率高.

4.简便：

实验便于操作、读数及数据处理。

5.精确：

实验的误差应在允许的范围之内.若有多种可行的实验方案，选择误差较小的方案.

6..单一变量的原则：

为了研究的需要，将研究的因素定义为单一因素，其它因素往往采取对照或对比的方法加入排除，研究的因素定义为自变量，不研究的因素为无关变量。

这样就可以确定因变量是由单一因素（自变量）而引起的变化。

7.可重复性原则：

如果给予相同的条件，因变量会随自变量的变化而重复出现。

3.4更多的高考试题实例（略）

（2011北京1）有家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是

A、让发酵装置接受光照B、给发酵装置适时排气

C、向发酵装置通入空气D、将发酵装置放在45℃处

（2011北京2）.在生态学研究中，下列方法与研究目的不正确的是

A.给海龟安装失踪起调查其洄游路线

B.给大雁佩戴标志环调查其迁徙路线

C.用样方法研究固着在岩礁上贝类的种群关系

D.用标志重捕法调查鸟尔黄鼠的丰富度

（2012北京5）生物学实验中，在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是

A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中

B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上

C.将转基因植物叶片接种到无菌培养基上

D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上

（2013北京5）关于高中生物学实验的基本原理，叙述不正确的是 

A．噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统 

B．提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异 

C．成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透（过）性 

D．PCR呈指数扩增DNA片段是因为上一轮反应的产物可作为下一轮反应的模板 

（2014北京5）.在25℃的实验条件下可顺利完成的是（   ） 

A．光合色素的提取与分离         B．用斐林试剂鉴定还原糖 

C．大鼠神经细胞的培养            D．制备用于植物组织培养的固体培养基 

（2015.5）在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（）

A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞     

B.用选择培养基筛法导入目的基因的细胞     

C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生物质融合 

D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽

（2016北京5）.在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2，48h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。

两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例如图所示。

与本实验相关的错误叙述是

A.14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物

B.生殖器官发育早期，光合产物大部分被分配到营养器官

C.遮光70%条件下，分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近

D.实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响

（2017北京1）．洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，叙述正确的是

A．都需要用盐酸溶液使细胞相互分离

B．都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察

C．在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍

D．在有丝分裂末期都能观察到细胞板

（2017北京2）．某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如右图。

据此，对该植物生理特性理解错误的是

A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高

B．净光合作用的最适温度约为25℃

C．在0～25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大

D．适合该植物生长的温度范围是10～50℃

（2017北京5）．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。

下列操作与实验目的不符的是

A．用限制性核酸内切酶

和连接酶构建重组质粒

B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞

C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞

D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上