高考生物课本实验大全Word格式.docx

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探究性实验

遗传和变异

对应训练答案

第一部分基础知识部分

前言

实验基础知识部分涉及的内容较多，如实验原理、实验材料、实验原则、实验方法等，在编写该部分内容的时候，编者觉得有些内容与其进行简单的罗列，倒不如在具体的基础实验中加以应用（本书第二部分）。

本部分集中叙述了变量、常见原则、实验中的主要内容这三个部分，目的在于建构学生的生物学实验思想。

编者也翻阅过众多的实验教辅，但总体感觉在实验基础知识这一块，知识的理论性较强，内容较多，学生没有操作感，因此本部分内容将从实验设计的核心问题（如何操纵实验变量、如何检测反应变量、如何控制无关变量是实验设计的三大核心问题）出发，突出重点和操作性，以培养学生分析实验、设计实验的能力。

一、实验中的变量

（一）变量的分类

根据变量在实验中的作用，可分为两类：

1.实验变量与反应变量

实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者操纵的因素或条件。

反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量引起的变化和结果。

通常实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。

实验的目的在于获得和解释这种前因后果。

例如在“探究光照强度与大豆光合作用速率之间的关系”实验中，实验变量是光照强度，反应变量是大豆光合速率，该实验即获得和解释光照强度变化（实验变量）与光合速率（反应变量）的因果关系。

2.无关变量与额外变量

无关变量也称控制变量，指实验中除实验变量外的影响实验现象和实验结果的因素或条件。

额外变量也称干扰变量，指实验中由于无关变量引起的变化和结果。

如上述实验中，除了光照强度是实验变量外，温度、二氧化碳浓度、大豆植株的长势都是无关变量，在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量对实验结果的影响，不同实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由于无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。

【练一练】

在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中，实验变量、反应变量、无关变量分别是什么？

（二）实验变量的操作方法

设法给研究对象施加干扰，造成实验对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。

方法有增加、去除和改变等等。

例如：

1.增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物；

2.减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水；

3.提供CO2方法——NaHCO3；

4.除去容器中CO2——NaOH溶液或KOH溶液；

5.除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境一昼夜；

6.除去叶片中叶绿素——酒精水浴加热；

7.除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光；

8.如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光；

9.血液抗凝——加入柠檬酸钠；

10.线粒体提取——细胞匀浆离心。

（三）反应变量的检测方法

反应变量的检测方法是根据实验原理和实验条件来确定的，通常反应变量的检测方法有如下方式：

1.观察特异颜色变化、沉淀反应。

如：

淀粉与碘液（蓝色）；

还原糖与斐林试剂、班氏试剂（水浴加热出现砖红色沉淀）；

CO2与Ca（OH）2溶液（浑浊）或溴麝香草酚蓝水溶液（蓝变绿再变黄）；

蛋白质与双缩脲试剂（紫色）；

DNA与二苯胺试剂（沸水浴显蓝色）或甲基绿（绿色）；

脂肪与苏丹Ⅲ染液（橘黄色）或苏丹Ⅳ染液（红色）；

酒精与重铬酸钾（酸性条件下显灰绿色）；

RNA与吡罗红（红色）；

线粒体与健那绿（蓝绿色）。

2.观察形态结构、生理特征变化。

可以通过观察细胞的形态是否发生变化（扁平梭形变成球形）来探究某种物

质是否使体外培养的成纤维细胞发生癌变；

可以通过观察染色体的形态来判断物质的毒性；

可以通过小鼠的耗氧

量和活动量来验证甲状腺激素的作用；

可以通过观察细胞是否发生质壁分离来判断细胞是否死亡。

3.测量生长发育速度。

可以通过小蝌蚪生长速度来证明生长激素的作用；

可以通过小蝌蚪发育成青蛙的速度来

证明甲状腺激素的作用。

4.测量生化反应速度。

测光合速率可以测定O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量；

测呼吸速率可以测定O2吸收

量或CO2释放量或淀粉减少量。

5.测量放射性大小或追踪放射性：

噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明DNA是遗传物质；

分泌蛋白的合成过程。

【点拨】反应变量是实验变量造成的结果，反应变量很多并不能直接显示实验变量造成的结果，例如在“探究光照

强度与大豆光合作用速率之间的关系”实验中，实验变量是光照强度，反应变量是大豆光合速率，但光合速率是大

是小还需要通过检测O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量这一指标来表示，再如生长激素可以促进小蝌蚪的快速生

长，其生长速度的快慢可以通过测量小蝌蚪的体长这一指标加以衡量，甲状腺激素可以促进小蝌蚪的发育，其发育

的速度可以通过小蝌蚪变态成小青蛙的时间来衡量。

因此观测指标是对反应变量的具体体现。

（四）无关变量的控制方法

1.消除法：

排除或隔离无关变量对实验结果的影响。

例如在验证“生长素能促进果实发育”实验中，有一组要求无生长素，则该组需要在开花前，用纸袋将雌花套住，隔离外来花粉的干扰。

2.恒定法：

在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不变，设法创造稳定的、维持不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些条件对实验对象的干扰。

例如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度无关变量对实验的影响。

3.平衡法：

设立对照组，除自变量以外，无关变量对实验组、对照组的影响是均等的，从而可不计无关变量的影响，得到实验变量的效果。

在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”、“数量大小相同的种子”，其目的是排除因实验对象个体差异带来的影响；

“置于相同且适宜条件下培养”是设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响。

4.重复法：

重复实验，排除偶然性，减少实验误差。

（五）总结

为了研究胰腺的胰液分泌调节，某人从实验狗甲的一段小肠刮下黏膜，将该黏膜放入稀盐酸中浸泡，把过滤后的提取液注入实验狗乙的静脉，结果引起实验狗乙的胰液大量分泌，并由此得出“小肠黏膜中存在促进胰液分泌的某种物质”的结论。

分析这一实验与结论，完成表格内容：

实验变量

操纵方法

无关变量

控制方法

反应变量

检测方法

【答案】小肠黏膜中物质；

注射用稀盐酸提取的小肠黏膜物质；

稀盐酸；

设置空白对照：

在实验狗丙的静脉中注入等量的稀盐酸（注射液中不含小肠黏膜物质）；

胰液分泌量；

检测胰液分泌量

二、实验中的常见原则

1.科学性原则

所谓科学性原则，是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理，以及其他学科领域的基本原则。

科学性原则包括：

实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果的科学性。

2.平行重复原则

任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。

3.单一变量原则

在实验中，一般只能确定一个变量（自变量），即唯一一个对实验产生影响的变量，而其它条件在实验组和对照组中应该是完全一样。

例如在“比较过氧化氢在不同条件的分解’的实验中，加入不同的催化剂是单一变量，而加入的过氧化氢的量、反应温度、pH则应控制成相同条件，否则这些因素的差异将作为无关变量，干扰实验结果及对实验结果的分析。

【点拨】在实验过程中，遵循单一变量原则多体现在对实验组和对照组应该分别如何处理，是实验设计的关键一步。

4.对照原则

对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。

通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。

在一个对照实验中，可包括实验组和对照组。

实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量的处理的对象组，一般是随机决定的。

常用的对照组类型有以下几种：

①空白对照：

对照组为不作任何处理的对象组或所做处理对对象组没有影响。

如“探究影响酶活性的条件”实验中，1号试管加1mL蒸馏水，2号、3号试管分别加等量的NaOH、HCl溶液，1号试管即为空白对照；

再如用小动物做有关激素的实验过程中，不做任何处理的一组即为空白对照组。

②自身对照：

实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。

如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验，实验前后进行自身对照，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。

③条件对照：

给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理，但该条件并不是实验研究的对象。

如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，存在以下实验组和对照组。

甲组：

饲喂甲状腺激素（实验组）和普通饲料

乙组：

饲喂甲状腺激素抑制剂（条件对照组）和普通饲料

丙组：

饲喂普通饲料（空白对照）

上述乙组即为条件对照，虽然乙组施加某一条件（甲状腺激素抑制剂），但本实验并不是研究甲状腺激素抑制剂有什么作用，只是通过乙组对照甲组来说明甲状腺激素的作用。

例如艾弗里的实验：

DNA与DNA酶混合为条件对照。

④相互对照：

指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。

如“探究不同生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验中，各组之间即为相互对照。

【点拨】如何设置对照实验呢？

所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。

对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件（即无关变量）的完全相等”。

具体来说有如下四个方面：

①所有用生物材料要相同：

即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相

同或至少大致相同。

②所用实验器具要相同：

即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。

③所用实验试剂要相同：

即试剂的成分、浓度、体积要相同。

尤其要注意体积上等量的问题。

④所用处理方法要相同：

保温或冷却：

光照或黑暗；

搅拌或振荡都要一致。

有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理，如“探究胰腺对小鼠血糖平衡的影响”的实验中，对照组小鼠动手术不摘除胰腺，立刻缝上切口。

对照原则多表现在实验的第一步，即分组，分组的目的多为进行对照，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。

例如有些实验需要通过刻度管的液滴移动来反映某种生化反应的速率时，为防止温度对瓶中压强的影响，造成刻度管的液滴移动，通常选择死种子或死叶片进行对照，目的是进行校正处理，校正处理是通过对照来抵消无关变量的干扰，从而使实验结果各加准确。

5.控制与平行控制原则

保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度，是处理实验中变量关系的准则，是指实验要严格地操纵实验变量，以获取反应变量，与此同时，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰，主要是对无关变量与额外变量的控制而说的，意思是说，实验中的无关变量的因素条件很难避免，只能设法平衡和抵消它们的影响。

常用的方法有单组、等组及轮组实验法。

①单组实验法

对一组（或一个）对象，既用A法，又用B法，顺序随机或轮流循环。

例如，“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验，通常是将做好的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞装片，先用蔗糖溶液做质壁分离观察，接着又用清水做质壁分离复原观察，这就是单组实验法。

由于对象同一，无关变量的影响也就被平衡和抵消了。

②等组实验法

将状况相等的对象，分成两组或多组，一组用A法，另一组用B法。

例如在“探究不同生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验中，可以将插条分为若干组，但每组插条的品种、大小、粗细、长势等状况都应该是相同的，这种方法对无关变量的影响起到了平衡和消除作用。

③轮组实验法

对两组或两组以上的对象，循环进行两个或两个以上的实验处理。

如甲组——A法、B法；

乙组——B法、A法等，这样能有效的平衡和抵消无关变量的影响。

【点拨】在实验步骤描述中经常会见到如下内容：

长势相同、生长状况一致、等量、相同的适宜的环境下、体重相等、大小相同等，其目的是平衡和消除无关变量的影响。

三、实验中的主要内容

1.实验目的

实验目的是实验要完成的任务或达到的目标，实验目的往往在实验题目中就能体现，明确实验目的是解决实验中各项任务的前提，是确定实验变量的依据，因此在解决相关实验时，要学会在“实验目的（或题目）中找变量”。

验证“甲状腺激素对小鼠新陈代谢的作用中”，甲状腺激素即为实验变量；

探究“温度对酶对活性影响”的实验中，温度即为实验变量。

2.实验原理

实验原理是实验的依据和思路，不同的实验其实验原理是不一样的，实验原理的表述依据不同的实验而有所不同，但凡能确定实验变量的实验，其原理的叙述多集中在两个方面：

一是叙述实验变量处理实验对象的理由，二是叙述反应变量的捕获手段。

另外还可以根据实验步骤找出实验原理，因为实验步骤是依据实验原理而设计的。

（实验原理的叙述技巧参考本书第三部分：

创新实验设计）。

3.实验材料和用具

取材是实验成败的关键因素之一，一定要按科学的要求选好实验对象。

实验采用哪些设备和仪器，使用哪些药品，是实验方法和步骤完成的必备工具，要想有计划和有效地观测与分析实验结果，确定好实验材料和用具至关重要（具体实验的材料和用具参考本书第二部分：

基础实验部分）。

4.实验方法和步骤

（1）实验方法

不同的实验有不同的方法，实验方法主要指对实验对象如何操作处理，常见的实验方法有：

①显微观察法：

如观察植物细胞有丝分裂的实验，观察植物细胞的质壁分离与复原实验等。

②观色法：

如动物毛色和植物花色的遗传实验。

③同位素示踪法：

如噬菌体侵染细菌的实验，用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。

④加法创意：

如饲喂法研究甲状腺激素的实验，注射法研究生长激素的实验，移植法研究性激素的实验等。

⑤减法创意：

如用阉割法或摘除法研究性激素、甲状腺激素的实验，雌蕊受粉后除去正在发育的种子的实验等。

⑥杂交实验法：

如孟德尔发现遗传定律的豌豆杂交、测交的实验，小麦的杂交实验等。

⑦化学分析法：

如番茄和水稻对钙和硅选择吸收的实验，叶绿体中色素的提取和分离实验等。

⑧模拟实验法：

如渗透作用的实验装置，分离定律的模拟实验等。

（2）实验步骤

实验步骤有一定的顺序，不能前后颠倒，实验步骤的表述有以下要点：

①实验变量的操纵方法。

②无关变量的控制方法：

实验分组：

实验材料分组、实验器械分组；

设置对照组：

其它条件相同；

适宜条件下进行实验。

③反应变量的检测方法。

5.实验结果及分析

实验结果是可以观察或测定的，实验结果与实验结论不同，实验结论多是对实验结果的分析总结，但有时实验结果可以是实验结论。

实验结果的分析是对实验因果关系的分析，实验结果记录的方法可以是图形或表格，也可以是文字，在探究性实验中，实验结果的预测往往有多种可能性，从而说明不同的结论，而验证性实验通常只有一个

结果。

第二部分基础实验部分

【实验目的】

1.使用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点

2.运用制作临时装片的方法

【实验原理】

利用高倍镜可以看到某些在低倍镜下无法看到的细胞结构，例如可以看到叶绿体、线粒体等细胞器，从而能够区别不同的细胞。

口腔上皮细胞染色：

碘—碘化钾为碱性染料，能够将细胞染成黄色，细胞中染色最深的是细胞核。

肝细胞染色：

瑞氏染料是由碱性染料美蓝和酸性染料伊红组成的染色剂，能使细胞核呈蓝色，细胞质呈红色。

小麦根尖染色：

醋酸洋红能将染色体染为深色。

酵母菌染色：

美蓝是一种无毒性的染料，它的氧化型呈现蓝色，还原型无色。

用美蓝对酵母菌的活细胞进行染色时，由于细胞的新陈代谢作用，细胞内具有较强的还原能力，能使美蓝由蓝色的氧化型变为无色的还原型。

因此具有还原能力的酵母菌活细胞是无色的，而死细胞或代谢作用微弱的酵母细胞则呈蓝色或淡蓝色。

【材料用具】

真菌（如酵母菌）细胞，低等植物（如水绵）细胞，高等植物细胞（如叶的保卫细胞），动物细胞（如鱼的红细胞或蛙的皮肤上皮细胞）。

显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，滴管。

0.05%美蓝染色液、碘—碘化钾溶液，瑞氏染料，醋酸洋红，清水。

【方法步骤】

（一）制作临时装片

口腔上皮细胞：

滴一滴碘—碘化钾溶液，用无菌牙签在口腔内侧壁上轻轻刮几下，用牙签上附有碎屑的一端在滴有碘—碘化钾溶液的载玻片上涂抹几下，盖上盖玻片，用吸水纸吸干盖玻片周围的液体，于显微镜下观察细胞。

肝细胞：

剪取新鲜肝脏上的一小块，将其新鲜切面在玻片上压印或涂抹成一薄层，滴加瑞氏染色液，轻轻晃动玻片，使其与染液混匀。

约经5分钟左右，直接用蒸馏水冲洗，盖上盖玻片于显微镜下观察细胞。

小麦根尖：

剪取根尖2～3mm，立即放入盛有盐酸和酒精的混合液（1︰1）的玻璃皿中，在室温下解离5min，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中10min，用镊子取出放在载玻片上，滴一滴醋酸洋红，染色5min，盖上盖玻片，再加一块载玻片，用拇指轻轻地按压载玻片，使细胞分散，于显微镜下观察细胞。

酵母菌：

取0.05%美蓝染色液1滴，置于载玻片中央，并用接种环取酵母菌悬液与染色液混匀，染色2～3min，加盖玻片，在高倍镜下观察酵母菌个体形态，区分其母细胞与芽体，区分死细胞（蓝色）与活细胞（不着色）。

（二）显微镜观察

1.低倍镜观察（先对光，后调焦）。

2.移动玻片，将要放大的物像移到视野正中央。

3.转动转换器，移走低倍物镜，换上高倍物镜。

4.调节光圈和反光镜，使视野亮度适宜。

5.转动细准焦螺旋，使物像清晰。

【实验点拨】

1.临时装片的制作

①制作步骤：

擦拭玻片→滴清水（或生理盐水）→取材→展平（或涂匀）→盖上盖玻片→染色（滴入，吸水纸吸引）→观察。

②制片过程易犯错误：

用的材料太多；

切片太厚；

不盖盖玻片或盖盖玻片的方法不当；

压片的方法不当；

气泡太多而不容易观察到细胞等。

2.显微镜的一般使用程序

取镜安放→对光→放置玻片标本→低倍镜观察→高倍镜观察

注意事项：

①调节粗准焦螺旋使镜筒下降时，两眼要注视物镜与载玻片的距离，到快接近时（大约0.5cm）停止下降。

②先在低倍镜下观察，找到要放大观察的物像，移到视野中央，然后转动转换器换上高倍镜。

③换上高倍镜后，不能再转动粗准焦螺旋，只能用细准焦螺旋来调节。

3.高倍镜的使用方法

①在低倍镜下将需要观察的目标移到视野中央。

②转动转换器，移走低倍物镜，换上高倍物镜。

③缓慢调节细准焦螺旋，使物像清晰。

④调节光圈，使视野亮度适宜。

【学以致用】

做完本实验要学会制作临时装片和操作显微镜，本实验是其它实验的基础，有很多实验需要制作装片和使用显微镜。

但凡以后遇到需要制作装片和使用到显微镜的实验，都可以依据本实验的相关步骤进行。

【实验练习】

1.如图所示，甲图中

（1）

（2）表示目镜，（3）（4）表示物镜,（5）（6）表示物镜与载玻片的距离，乙和丙表示不同物镜下观察到的图像，下列描述正确的是（）

A.

（1）比

（2）的放大倍数大，（3）比（4）的放大倍数大

B.把视野里的标本从图中的丙转为乙时，应选用（4）

C.从图中的丙转为乙时，正确调节顺序：

转动转换器→调节光圈→移动标本→转动细准焦螺旋

D.若使物像放大倍数最大，甲图中的组合一般是

（2）（3）（6）

2.若用同一显微镜观察同一标本4次，每次仅调整物镜或细准焦螺旋，结果得到下列四个图形。

物镜镜头与标本最

远时观察到的图形应是图中的（）

A　　　　　　　　B　　　　　　　　C　　　　　　　D

3.右图为显微镜观察中的两个视野，其中细胞甲为主要观察对象，从视野A转换到

视野B时，下列操作步骤正确的是（）

①转动粗准焦螺旋②转动细准焦螺旋③调节光圈④转动转换器⑤移动玻片

A.①→②→③→④B.③→①→②→⑤

C.⑤→④→③→②D.④→⑤→①→②

4.下列是有关显微镜使用的叙述，前一项是操作，后一项是目的，其中不正确的是（）

A.转动转换器——换用不同放大倍数的物镜

B.调节细准焦螺旋——调节视野中物像的焦距

C.调节光圈——调节视野的大小

D.调节反光镜——调节视野的亮度

5.下列有关显微镜操作的叙述，错误的是（）

A.标本染色较深，观察时应选用凹面反光镜和大光圈

B.将位于视野右上方的物像移向中央，应向右上方移动玻片标本

C.若转换高倍物镜观察，需要先升镜筒，以免镜头破坏玻片标本

D.转换高倍物镜之前，应先将所要观察的物像移到视野正中央

6.生物学实验中常用到普通光学显微镜，请回答下列问题：

（1）在光照明亮的实验室里，用白色洋葱表皮细胞观察失水之后的细胞，在显微镜视野中能清晰看到细胞壁，但看不清楚细胞膜是否与细胞壁发生分离，为便于判明，此时应（）

A.改用凹面反光镜，放大光圈B.改用凹面反光镜，缩小光圈

C.改用平面反光镜，放大光圈D.改用平面反光镜，缩小光圈

（2）某同学在实验时，先用一块洁净纱布擦拭镜头，再在一干净载玻片中央滴一滴清水，放入一小块植物组织切片，小心展平后，放在显微镜载物台正中央，并用压片夹压住。

然后在双眼侧视下，将物镜降至欲接近玻片标本时停止。

用左眼朝目镜里观察，同时转动粗准焦螺旋，缓缓上升镜筒。

请指出该同学操作中不正确的地方并改正。

________________________________________________________________________________________。

（3）观察向日葵叶片的保卫细胞时，若将玻片标本向右下方移动，则视野下保卫细胞应向_________移动。

（4）若在低倍镜视野中发现有一异物，当移动装片时，异物不动，转换高倍镜后，异物仍可观察到，此异物最可能存在于（）

A.物镜上B.目镜上C.装片上D.反光镜上

实验二检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质

某些化学试剂能使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。

糖类中的还原糖（如葡萄糖、果糖）与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。

脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染液染成红色）。

淀粉遇碘变蓝色。

蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。

苹果或梨匀浆，马铃薯匀浆，花生种子，花生种子匀浆，豆浆，鲜肝提取液。

双面刀片，试管（最好用刻度试管），试管架，试管夹，大小烧杯，小