高中高考生物实验分类专题复习.docx

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高中高考生物实验分类专题复习

高考生物实验专题复习（含答案）

一、实验题的分类：

1．以实验为背景的题（隐性实验题）

2．考纲要求的课本实验（显性实验题）

3．实验设计（显性实验题）

二、以实验为背景的题（隐性实验题）

例1：

（2001年广东高考题）有人连续几年在4月至7月间，对某湖泊生态系统中几种生态因子进行调查，几年的调查结果基本一致，对调查数据整理如下图（曲线仅示变化趋势）。

请通过分析图中所示各生态因子的变化及相互关系回答：

（1）在4月至7月间，该生态系统中浮游植物光合作用合成有机物的净生产量（总生产量减去呼吸消耗量）发生较大变动，影响这种变动的非生物因素主要是什么？

判断的依据是什么？

无机养分的变化；浮游植物光合作用合成有机物的净生产量随无机养分的变化而变化。

（2）在4月至5月上旬，该生态系统中浮游植物光合作用合成有机物的净生产量和现存浮游植物有机物总量均明显增加，其主要原因是什么？

在5月中旬开始，两者又明显下降，主要原因是什么？

水温升高，光照逐渐增强，无机养分供应充足，浮游植物大量增加，浮游动物量少；无机养分逐渐减少，浮游植物被浮游动物消耗。

（3）在5月下旬至6月上旬，该生态系统中浮游植物光合作用合成有机物的净生产量出现迅速增长，但这段时间内，现存浮游植物有机物总量并未增加，原因是什么？

被浮游动物消耗。

三、考纲要求的课本实验

1．观察类实验

（1）在此类实验中常综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。

归类如表：

（2）观察类实验应注意的问题

①注意取材；根据观察对象采用合适的材料，如观察有丝分裂应选取根尖分生区细胞；观察质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞等。

②注意材料处理：

根据不同材料，不同的观察对象，做不同的材料处理，如浸泡、染色、解离、保持生活状态等。

③注意制片方法：

显微观察实验要用装片，不同材料用不同的制片方法。

装片法（把整个实验材料制成装片，如用葫芦藓观察叶绿体），切片法（把材料切成薄片，以便观察，如脂肪鉴定），压片法（把材料压碎成一薄层．以便观察，如观察根尖有丝分裂）。

④注意光学显微镜的使用方法。

2．鉴别类实验

（l）在此类实验中，常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别，针对不同的鉴别对象，采用不同的试剂。

归类如下：

（2）鉴别类实验应注意的问题

①实验结论常根据特定的颜色反应来确定。

②有些可不设立对照实验，若需设立，应增设一组，加入已知的待检测物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。

③注意选择合适的试剂，并注意试剂使用的特殊要求，如加热煮沸等。

3．实习和研究性课题

此类实验常通过调查法，调查法中常使用统计技术和测量技术。

[右图所示]

4．探究性和验证性实验

此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。

如教材中“比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计与观察”等。

这类实验要求高，开放性强。

复习探究和验证性实验要注意的问题：

（1）分清实验组和对照组。

（2）分析实验设计中的单一变量。

（3）注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性（前因后果），步步有理，环环相扣，各步骤要严密、完整。

（4）注意实验用具与试剂及需要控制的实验条件。

（5）注意实验结果的观察、记录、分析和结论，确定对实验结果的观察内容和合适的观察方法，最后对结果作出科学的解释并得出正确的结论。

例1、（2017上海）下面是以小麦为材料所进行的实验，请回答有关问题

（1）将发芽种子的研磨液置于试管中，加入斐林试剂，并_______，试管中出现砖红色。

说明发芽的小麦种子中含有__________________。

（2）在盛有10ml3％过氧化氢溶液的试管中，加入新鲜的发芽小麦种子研磨液时，试管中有大量气泡生成，将点燃的卫生香插入试管，火焰变得明亮，这个实验证明发芽的小麦种子中含有__________________。

（3）利用小麦叶片进行“叶绿体色素的提取与分离”实验时，将盛有叶绿体色素提取液的试管经静置后置于透射光和反射光下，依次是_________和_________色。

（4）小麦幼根吸水能力最强的部位是___________区。

用显微镜观察此区的徒手纵切片，可见到该区已分化出木质部，其中输送水分的是______________。

（5）为了研究小麦染色体的数目、大小和形态特征，应以显微镜观察并计数小麦根尖的分生区处于__________期的细胞染色体。

若以适宜浓度的秋水仙素处理培育中的小麦幼苗根部，则此根尖分生组织细胞的染色体与处理前相比较，其数目________

（6）若利用小麦的根毛细胞进行质壁分离实验，由于观察的细胞无色透明，为了取得更好的观察效果，调节显微镜的措施是：

__________________

（7）现有在培养皿中萌发至3cm的小麦幼苗，罩以侧面开一个小孔的纸盒，胚芽鞘弯向小孔生长。

请设计一个实验方法，在细胞水平上证明向光一侧细胞生长慢，背光一侧细胞生长快。

答案：

（1）沸水浴加热还原糖

（2）过氧化氢酶

（3）绿色红（4）根毛导管

（5）有丝分裂中增加一倍（或是原来的两倍）

（6）缩小光圈或换平面反光镜

（7）取弯曲处纵切片制成玻片标本，用显微镜观察并测量向光侧和背光侧细胞的长度

四、实验设计

设计和完成实验的能力也是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力。

1实验设计的基本内容

1.1实验名称是关于一个什么内容的实验。

1.2实验目的要探究或者验证的某一事实。

1.3实验原理进行实验依据的科学道理。

1.4实验对象进行实验的主要对象。

1.5实验条件根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。

1.6实验方法与步骤实验采用的方法及必需（最佳）操作程序。

每一步骤都必须是科学的；能及时对仪器、步骤进行有效矫正。

1.7实验测量与记录对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。

1.8实验结果预测及分析能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。

1.9实验结论对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。

注：

关于“假设”“预期”“结果”与“结论”的辨析

（1）假设

“假设”，也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假定。

如“孟德尔分离现象解释验证”的测交实验中，提出的假说是：

“FI（Dd）产生配子时，因等位基因分离，使得FI产生含基因D和基因d的两种配子，且其数目相等。

”再如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中，提出的假说应为：

当细胞外溶液浓度＞细胞液浓度→细胞失水

当细胞外溶液浓度＜细胞液浓度→细胞吸水

（2）预期

“预期”是在实验设计方案确定以后，实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果的判断，是依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“假如假设成立，则应有何种结果”，如“孟德尔分离现象验证实验，假如假说成立则有测交的后代应出现Dd与dd为1：

1的结果，即高茎与矮茎数量比应为1：

1”，而“观察植物细胞质壁分离与复原实验”中，假若假设成立，则应有处于高浓度（30％）蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞因不断失水→质壁分离，而处于清水中的已分离细胞因细胞吸水→质壁分离复原

（3）结果：

结果应为实验实际出现的情况，如“孟德尔分离现象解释实验”中出现的结果为“得到的64株后代中，30株高茎，34株矮茎，两种性状分离比为1：

1”而“质壁分离复原实验”中处于30％蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞果真发生了质壁分离，而处于清水中的已分离细胞果真发生了复原现象。

（4）结论：

结论的得出须依据实验结果，即若出现的结果与预期结果一致则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”，若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。

由此可知，“假设”应对应“结论”，“预期”应对应“结果”，在实验讨论时应注意描述的科学性即“如果出现何种结果，则应有何种结论”，例如用检测呼吸装置的红色液滴检测酵母菌呼吸类型时，应为若液滴向左移动则推出什么结论，若液滴向右移动则推出什么结论，而不能描述为“若为有氧呼吸，则液滴向哪移动”，再如在验证淀粉，碘液能否通过半透膜时应描述为“若袋内外液体均变蓝（结果或现象），则淀粉、碘液均能通过半透膜。

”而不能描述为“若淀粉、碘液均能通过，则袋内外液体均变蓝”。

2实验设计的三个原则

2.1对照性原则——科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。

“实验组”与“对照组”确认

一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。

实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如2017年春季高考3题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。

按照对照方式的不同可分为4种：

①空白对照：

即不作任何实验处理的对照组。

例如，在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。

②相互对照：

即不设控制组，只在几个实验组之间相互对比。

例如，在植物激素与向性的设计实验中，5个实验组的相互比较。

在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。

③条件对照：

即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。

例如，动物激素饲喂小动物的实验方案中：

饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组。

④自身对照：

即实验与对照在同一对象上进行。

例如，将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂可催化过氧化氢水解，即自身对照，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。

再如:

在探究温度（或pH）对酶催化活性影响实验中温度（或pH）（0度、50度,100度）为条件对照。

清水（软水）、河水（硬水）对加酶洗衣粉影响中，清水（软水）、河水（硬水）为相互对照。

用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。

2.2等量性原则——每次实验所加试剂的量要相等。

2.3单因子变量的原则。

实验变量剖析

在实验过程中变量是指可被操纵控制的在性质和数量上可以变化的特定因素或条件，具体分析如下

①实验变量与反应变量：

a．实验变量是研究者主动操纵的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量（也称自变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。

b．反应变量（又称因变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。

c.二者关系：

实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。

②无关变量（控制变量）是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量，实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。

【案例剖析】例如，生物课本内温度对酶活性影响的实验中：

实验变量是低温（冰），适温（60℃），高温（沸水）；酶的活性变化即反应变量；试管的洁净度，淀粉酶的稀释度，可溶性淀粉的浓度，碘液的量和浓度，温度处理时间，操作程序等是无关变量。

实验中不论有几个实验变量，都应做到每个自变量对应一个因变量，此外还要做到操作规范。

在实验设计、实施的全过程中，应严格操纵实验变量，严格控制无关变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量。

3实验设计的4性

3.1科学性：

这是实验方案设计的首要原则（原理、操作、程序、方法正确）。

3.2安全性：

尽量避免危险性操作（如果必须使用，要注明，防止环境污染和人身伤害）。

3.3可行性：

实验设计应切实可行，所选取药品、仪器、设备在中学现有实验室内能够完成。

3.4简约性：

实验方案尽可能简易方便（用药少/步骤少/时间短）。

总之，a.原理正确，b.效果明显，c.装置简单，d.操作安全。

4实验设计的基本要求

设计一个实验，需要考虑以下几点：

4.1：

确定实验目的：

如验证或探究哪一生物学现象。

实验目的就是实验的方向。

4.2:

实验原理（实验所依据的科学道理）：

达到目的所采用的理论依据。

4.3:

实验对象：

达到目的所采用的生物材料。

4.4:

实验条件：

达到实验目的所必备的条件。

4.5:

制定实验步骤：

要达到实验目的，必然是一个逐步进行实验的过程。

需要制定一个计划，第一步做什么，第二步做什么，…最后做什么。

前一步是后一步的基础，步步相连，最终取得一定的现象和结果。

为了使实验设计清晰明了、富有条理，具体的实验步骤要用“1、2、3……”或其它顺序符号表示。

实验过程中如果用到了两个以上相同的器材，也应对其进行编号，以防混淆。

4.6:

实验现象的观察和记录：

确定能观察到的实验现象，并进行记录。

4.7:

实验结果的分析等。

5．实验设计的基本过程：

5.1、确认原理、提出假设；

5.2、构思过程选择方法（如是否用对比实验法）；

5.3、设计步骤；

5.4、分析结果、得出结论；

5.5、认定结论。

6．根据条件设计实验的基本技巧：

6.1、要充分利用题目所给条件、材料用具及有关提示；

6.2、过程要完整，且衔接合理；

6.3、要注意各步骤的顺序。

有时顺序一乱，就会出现科学性的错误；

6.4、设计方案要充分联系教材中的有关知识点及相关学科的有关知识点；

6.5、设计过程中涉及到的理、化知识，要按照相应学科的要求完成，如化学反应式的写法等；

6.6、设计完毕，要自己通读并逐步认定，检查有无缺陷。

7探究性实验与验证性实验的比较

7.l、概念

（1）探究性实验：

指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。

（2）验证性实验：

指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。

7.2、比较表

探究性实验

验证性实验

实验目的

探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系

验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系

实验假设

假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释

因结论是己知的，因此不存在假设问题

实验原理

因探究内容而异

因验证内容而异

实验过程

应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异

应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异

实验现象

未知，可以不描述

已知，应准确描述

实验结果预测

对应假设，分类讨论。

一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”。

但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。

无

实验结论

无

对应实验目的做出肯定结论

8.实验设计的实例分析

高考试卷中实验设计试题有三种类型：

全程设计、补充设计、设计改错。

近几年高考中，前两种题型出现的次数较多。

8.1．全程设计：

试题明确给出了实验目的和原理，要求学生通过步骤的设计，验证或探究一个实验目的，得到相应的结果和结论。

8.1.1、验证性实验的全程设计实例

例1：

（2017高考理综２０分）胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。

为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，请以小鼠为实验对象设计实验步骤，预测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。

（一）实验材料和用具：

正常实验小白鼠２只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性试剂，注射器，试管等。

（二）实验步骤：

（实验提示：

采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药１小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。

）

（1）确定一只鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠为对照鼠，腹腔注射等量生理盐水。

（2）将两支试管分别编号为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂。

（3）给药1小时后，对两只小白鼠采尿液，实验鼠尿液放入1号试管内，对照鼠尿液放入2号试管内。

（4）将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。

（三）实验结果的预测、解释和结论：

1号试管中应该出现砖红沉淀，说明实验鼠尿液中有葡萄糖；2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。

实验结论：

实验鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。

8.1.2、探究性实验的全程设计

例1：

（广州市2017年一模）绿豆种子萌发初期的生长主要是胚轴的伸长。

某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想探究这种复合肥料溶液在什么浓度范围对绿豆萌发初期的生长促进作用最大。

请你利用下列材料，参与他们的实验设计。

材料：

做好标记的大号培养皿若干个、刚萌发出一小段胚轴的绿豆种子若干组（10粒／组）、复合肥料颗粒、蒸馏水、脱脂棉、直尺等

实验步骤：

最后，将实验数据进行比较分析，得出结论。

答案．（10分）

（1）配制一系列不同浓度的复合肥料溶液。

（2分，确定自变量）

（2）分别测量已萌发绿豆胚轴的长度，并计算各组的平均值，记录下来。

（2分，确定因变量，前测，收集、处理数据）

（3）将分别用不同浓度的复合肥料溶液浸润过的脱脂棉，铺在不同的培养皿中，再将几组已萌发的绿豆分别放入其中。

另外设置一个用蒸馏水代替复合肥料溶液处理的对照组。

（2分，设置实验组和对照组）

（4）将上述装置放在温度等外界环境条件适宜且相同的地方培养。

（2分，控制无关变量）

（5）几天后，再次测量绿豆胚轴的长度，计算各组平均值，记录下来。

（2分，后测，收集、处理数据）

练习：

（2000上海高考）根据下述条件设计一实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析结果。

一瓶0.1g/ml的蔗糖溶液，一瓶0.3g/ml的蔗糖溶液，250毫升烧杯一只，半透膜制成的透析袋一只，刻度玻璃管一支，细线一根，支架一个。

（一）实验步骤：

（1）将一瓶中的溶液倒入烧杯中。

（2）将另一瓶中的溶液装入透析袋，把刻度玻璃管插入透析袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。

（3）将插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面刻度。

（4）一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。

（二）结果分析：

如液面升高，则透析袋中的溶液是30%蔗糖溶液，烧杯中的溶液为10%的蔗糖溶液；反之，可推测透析袋中是10%蔗糖溶液，烧杯中的溶液为30%蔗糖溶液。

8.2．补充设计：

试题明确给出了试验目的、原理和部分设计步骤，要求把其他步骤补充完整。

8.2.1：

验证性实验的补充设计

例1：

（2001年高考）有人设计了下列实验，试图证明“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。

一、材料用具：

胚芽鞘、琼脂、刀片等

二、方法步骤与结果

（一）制备琼脂块

（二）取一段胚芽鞘中间部分，上面

放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。

（三）取步骤

（二）下面琼脂块（a）的部分放在去尖的胚芽鞘一侧

三、结论：

以上实验证明了“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。

我们认为，仅用该实验步骤

（一）、

（二）、（三）还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验方法、步骤和结果。

补充方法、步骤与结果

（一）：

（4分）另取一段胚芽鞘中间部分倒放。

上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。

补充方法、步骤与结果

（二）：

（4分）取补充步骤

（一）下面琼脂块（b）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧，一段时间后观察，胚芽鞘不向对侧弯曲。

8.2.2：

探究性实验的补充设计

例1：

（2017广东高考）某实验小鼠适宜生活在25℃左右的环境中，为探究低于适宜温度的环境（如lO℃）对小鼠能量代谢的影响（能量代谢的强弱用单位时间的耗氧量表示），请依据所给的实验装置（如图）、实验材料和用品，在给出的实验方法和步骤的基础上，继续完成探究实验，预测可能的实验结果和结论，并回答问题。

实验室温度：

25℃左右

材料和用品：

小鼠、冰袋、秒表等

方法和步骤：

步骤1：

将小鼠放入广口瓶的笼子内，加塞密闭。

打开夹子（A）、（B）、（C），片刻后关闭夹子（B），用注射器抽取10ml氧气备用。

关闭夹子（C），打开夹子（B），使水检压计液面左右平齐。

步骤2：

——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————；

步骤3：

——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————；

结果预测和结论：

①————————————————————————————————————————————————；

②——————————————————————————————————————————————————————————；

③—————————————————————————————————————————————————————————。

该实验最可能的结果和结论是——————————————————————————————————；

原因是————————————————————————————————————————————————————。

解析：

本题属探究性实验类题目，所探究的问题是：

温度影响动物代谢，当环境温度偏离适宜温度时，在一定范围内动物会通过代谢调节体温。

本实验的假设是：

环境中温度发生变化时会使小鼠的代谢发生改变，从而维持体温恒定。

代谢的强弱，可通过单位时间内耗氧量高低变化反映出来，因而通过测定小鼠25℃（适宜温度）与10℃条件下耗氧量所需时间，就可推测代谢状况。

本实验需对结果进行讨论，即①若25℃下耗5mLO2所需时间大于10℃下消耗等量氧所需时间表明什么？

②如果25℃下耗5mLO2所需时间与10℃下耗等量O2所需时间相同表明什么？

③若时间值25℃小于10℃时又表明什么？

答案：

步骤2：

待小鼠安静后，关闭夹子（A），记下时间，将注射器向前推进5毫升（推进数量合理即可），水检压计液面左侧升高，关闭夹子（B），待水检压计的液面左右平齐

时，记录时间。

得到在25℃环境中小鼠消耗5毫升氧气所用时间

步骤3；将冰袋放在广口瓶周围，调节距离，使瓶内温度稳定在10℃，待小鼠安静后，重复步骤1、2中的有关操作。

得到