高中生物实验与探究.docx

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高中生物实验与探究

高中生物实验与探究

一、课本实验的复习

（一）要重视课本实验

教材是基础，也是高考命题的依据，高考命题虽然取材于教材之外，但所有考查的基本实验方法、实验技术及实验思想，还是源于教材，且一般有一道选择题来自教材。

（二）课本实验的提升

对于每个实验可从两个方面复习：

一方面是熟悉每个实验的常规内容，即了解每个实验的目的、原理、实验仪器和药品的使用、实验的方法、步骤、实验现象的观察和分析以及实验结论的得出等基本内容。

另一方面要站在一个全新的、应用的角度去重新分析已做过的每一个实验，从中提取出应真正要掌握的最重要的内容，如有关实验的设计思想以及每个实验中最基本的实验方法和技术，是我们在自己独立设计实验时会经常用到的。

（附课本实验如下）

1.物质鉴定（①还原糖的检测 ②脂肪的检测③蛋白质的检测）

2.观察DNA和RNA在细胞中的分布3.高倍显微镜的使用和对叶绿体的观察

4.观察有丝分裂5.比较酶和Fe3+的催化效率

6.色素的提取和分离7.观察质壁分离和复原

8.探究酵母菌的呼吸方式9.制作DNA的双螺旋结构模型

10.性状分离比的模拟实验11.观察细胞的减数分裂

12.低温诱导染色体加倍13.调查常见的人类遗传病

14.种群密度的取样调查15.探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用

16.探究培养液中酵母菌数量的动态变化17.土壤中动物类群丰富度的研究

18.设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性

二、考纲对实验的要求

1.能独立完成"生物知识内容表"所列实验，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进行综合的运用。

2.具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。

3.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等。

4.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。

在上述要求中，实际上强调的有两层含义

（1）从课本实验上来看包括两种类型的实验：

一是观察类实验，二是验证性实验。

（2）从高考的实验题型上来看包括对简单实验的设计和对所列实验的分析和评价。

明确实验原理，理顺实验设计思路、理解实验步骤的科学性与完整性，特别是药品、试剂的正确使用与实验现象的准确描述等是学习的核心。

三、常用仪器、试剂或药品的用途

1、NaOH：

用于吸收CO2或改变溶液的pH

2、Ca（OH）2：

鉴定CO2

3、CaCl2：

提高细菌细胞壁的通透性

4、HCl：

解离（15%）或改变溶液的pH

5、NaHCO3：

提供CO2、作为酸碱缓冲剂

6、酸碱缓冲剂（Na2CO3/NaHCO3，Na2HPO4/NaH2PO4）：

用于调节溶液pH

7、NaCl：

配制生理盐水（0.9%）或用于提取DNA（0.14M或2M）

8、琼脂：

激素或其他物质的载体或培养基，用于激素的转移或培养基

9、酒精：

用于消毒（75%）、提纯DNA（95%）、叶片脱色、配制解离液（95%的冷酒精）及洗去浮色（50%）

10、蔗糖：

配制蔗糖溶液，测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原

11、二苯胺：

用于DNA的鉴定（沸水浴，蓝色）

12、甲基绿：

检测DNA，呈绿色

13、吡罗红：

检测RNA，呈红色

15、斐林试剂（甲液0.1g/mLNaOH、乙液0.05g/mLCuSO4）/班氏试剂：

鉴定可溶性还原性糖（沸水浴，砖红色沉淀）

16、双缩脲试剂：

用于蛋白质的鉴定（紫色）

17、苏丹Ⅲ染液（橘黄色）和苏丹Ⅳ染液（红色）：

用于脂肪鉴定

18、碘液：

用于鉴定淀粉（变蓝色）

19、龙胆紫溶液或醋酸洋红：

碱性染料，用于染色体染色时，前者呈深蓝色，后者呈红色

21、健那绿：

检测线粒体，专一性让线粒体染色呈蓝绿色

22、重铬酸钾溶液：

检测酒精,呈灰绿色

23、溴麝香草酚蓝水溶液：

检测CO2，由蓝变绿再变黄

24、伊红美蓝：

鉴定有无大肠杆菌的存在，呈紫色

25、pH试纸：

检验物质的酸碱性，如乳酸

26、卡诺氏固定液：

用于细胞有丝分裂根尖的固定

27、解离液（15%盐酸和95%酒精按1：

1的比例配成）：

有丝分裂中根尖的分离与固定

28、层析液：

用于叶绿素的分离，主要类型：

①由20份石油醚（在60～90℃下分馏出来的）、2份丙酮和

1份苯混合而成；②95%的酒精；③93号汽油;④9份体积分数为95%的酒精和1份苯混合；⑤汽油或

四氯化碳加少许无水硫酸钠。

29、20%新鲜肝脏研磨液：

含有H2O2酶，可促进H2O2分解产生O2

30、无土营养液：

用于植物无土栽培

31、柠檬酸钠：

血液抗凝剂

32、秋水仙素（C22H25O6N）：

用于单倍体育种，作用机理是可抑制植物细胞有丝分裂中纺缍体的形成，可导致细胞内染色体数目加倍。

是1937年发现的，是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。

它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应特别注意。

33、滤纸：

过滤或纸层析

34、纱布、尼龙布：

过滤，遮光

35、云母片：

阻止生长素传递

36、微电流计：

测量神经元受刺激时，神经元细胞内或细胞间的兴奋传递情况

四、归纳：

一些实验条件的控制方法

（1）增加水中氧气——泵入空气；吹气；放入绿色植物

（2）减少水中氧气——容器密封；油膜覆盖；用凉开水

（3）除去容器中CO2——NaOH溶液

（4）除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中

（5）除去叶中叶绿素——酒精水浴加热

（6）除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光

（7）得到单色光——棱镜色散；彩色玻璃（薄膜）滤光

（8）获得单一的细胞器——细胞匀浆超速离心

（9）动物细胞破裂——蒸馏水渗透胀破；搅拌；离心

（10）杀灭细菌——煮沸；烘烤；酒精；高浓度NaCl；含青霉素培养基

（11）控制容器的温度——用保温瓶或绒棉来隔热，避免生物所产生的热会散失至四周；或用水浴加热、

恒温箱保温。

（12）避免种子上的微生物影响——实验前利用福尔马林等对萌发的种子进行消毒

五、实验结果的显示方法——实验现象的观测指标

（1）光合作用：

O2释放量或CO2吸收量或有机物生成量。

例：

水生植物可依气泡的产生量或产生速率；离体叶片若事先沉入水底可依单位时间内上浮的叶片数目；植物体上的叶片可依指示剂（如碘液）处理后叶片颜色深浅。

（2）呼吸作用：

O2吸收量或CO2释放量或有机物消耗量

（3）原子或分子转移途径：

同位素标记法或元素示踪法

（4）细胞液浓度大小或植物细胞活性：

质壁分离与复原

（5）溶液浓度的大小：

U型管+半透膜

（6）甲状腺激素作用：

动物耗氧量、发育速度等

（7）生长激素作用：

生长速度（体重、体长变化）

（8）胰岛素作用：

动物活动状态（是否出现低血糖症状——昏迷）

（9）胰高血糖素作用：

尿糖的检测（在尿液中加班氏试剂进行沸水浴，看是否出现砖红色沉淀。

）

（10）菌量的多少：

菌落数、亚甲基蓝褪色程度

（11）生长素作用及浓度高低的显示：

可通过去除胚芽鞘后补充生长素后的胚芽生长情况来判断（弯曲、

高度）

（12）淀粉：

碘液（变蓝色）

（13）还原性糖：

斐林试剂/班氏试剂（沸水浴后生成砖红色沉淀）

（14）CO2：

Ca（OH）2溶液（澄清石灰水变浑浊）

（15）乳酸：

pH试纸

（16）O2：

余烬复燃

（17）蛋白质：

双缩脲试剂（紫色）

（18）脂肪：

苏丹Ⅲ染液（橘黄色）；苏丹Ⅳ染液（红色）

（19）DNA：

二苯胺（沸水浴，蓝色）、甲基绿（染色后，呈绿色）

（20）RNA：

吡罗红（呈红色）、苔黑酚乙醇溶液

六、放射性元素标记法的应用

①一般常用的放射性元素有：

15N、3H、2H、32P、14C、18O、35S

②用放射性因素35S、32P分别标记噬菌体，可验证噬菌体侵染细菌的过程，DNA分子能保持连续性，从而

说明DNA是生物的遗传物质。

③用放射性元素15N标记研究DNA的复制过程，可说明DNA具有半保留复制的特点。

④用3H标记氨基酸，可以研究氨基酸在细胞内合成分泌蛋白所经途径:

氨基酸→核糖体→内质网→高尔基

体→经细胞膜分泌到细胞外。

⑤用放射性元素18O研究光合作用释放的氧气来H2O：

H218O+CO2→18O2H2O+C18O2→O2

⑥用放射性元素14C研究光合作用中碳的同化途径：

14CO2→14C3→14C6

⑦用放射性元素32P标记胸腺嘧啶可研究DNA的合成去向及细胞分裂的情况

⑧用放射性元素32P标记尿嘧啶可研究RNA的合成去向及蛋白质的合成情况

七、一个完整的实验应该包括以下几个组成部分

1、实验名称：

是一个关于什么内容的实验

2、目的：

要探究或者验证的某一个事实

3、原理：

进行实验依据的科学道理

4、对象：

进行实验的主要对象

5、条件：

完成实验必备的仪器、设备、药品和条件

6、方法与步骤：

实验采用的方法及必需的操作程序

7、观察、测量与记录：

对实验过程及结果认真观察和科学的手段测量并准确地记录

8、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

9、结论：

对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论

（一）、生物科学实验的一般程序为：

观察并提出问题→提出假说→设计并完成实验→分析数据，得出结论

（二）、实验操作步骤应遵循四大基本原则

（1）科学性原则——符合实验的原理和程序；

（2）可重复性原则——使其他人能按照该步骤完成实验并能不断重复而得到相同的结果；

（3）简便性原则——能以最简单的步骤、材料（经济易得）完成实验；

（4）单一变量原则——排除干扰、控制变量（强调变量的惟一性）。

（三）、设计实验步骤常用“四步法”。

第1步：

共性处理实验材料，均等分组并编号。

选择实验材料时要注意应用一些表示等量的描述性语言，如：

“生长一致的”，“日龄相同的，体重一致的”等等。

分成多少组要视题目中所给的信息而定，（一般情况分两组）。

编号最好用A、B、C或甲、乙、丙，而不用1、2、3避免与实验步骤相混淆。

第2步：

遵循单因子变量原则，对照处理各组材料。

方法为一组为对照组（往往为处于正常生理状态的），其余为实验组，对照组与实验组只能有一个实验条件不同（单因子变量），其他条件要注意强调出相同来，这是重要的得分点或失分点。

至于变量是什么要根据具体题目来确定。

第3步：

相同条件培养（饲养、保温）相同时间。

第4步：

观察记录实验结果。

实验结果的预测（预期）；首先要根据题目判断该题是验证性实验还是探究性实验，如果是验证性实验，则结果只有一个，即题目中要证明的内容。

如果是探究性实验，则结果一般有三种：

①实验组等于对照组，说明研究的条件对实验无影响。

②实验组大于对照组,说明研究的条件对实验有影响,且影响是正相关。

③实验组小于对照组,说明研究的条件对实验有影响,且影响是负相关。

高考实验的常见题型

一、设计型

设计型实验题是在目前实验考查难以做到动手操作的情况下，要求学生自己设计、选择、分析实验的思路和方案。

分为探究性实验与验证性实验。

（一）、审题——分析理解能力：

“三明确”

1、明确实验目的：

是实验的核心

⑴弄清是验证性实验还是探究性实验

验证性实验－－验证简单的生物学事实

探究性实验－－探究生物学新问题

⑵验证性实验与探究性实验结果和结论的区别：

验证性实验

探究性实验

预测结果

唯一

不唯一（写全多种可能）

如果…则（那么）…,说明…

实验组比对照组结果强

实验组与对照组结果相同

实验组比对照组结果弱

结果解释

实验原理

实验结论

与实验目的相符

2、明确实验原理：

是实验的依据，进行实验依据的科学道理，从实验课题中找（自变量与因变量关系），实验步骤依据的科学道理。

原理的来源其一：

来自题干其二：

课本中的相关知识

解读题干或联想课本相关知识来获取。

3、明确实验变量：

是实验的手段

变量是实验中由实验者操纵的因素或条件

实验设计要遵循“单一变量”的原则：

确认变量的原则——单一变量原则。

控制其他因素不变，而只改变其中某一因素，观察该变量对实验材料和实验结果的影响的影响。

含义：

⑴无论实验几个因子，都应作到一个实验因子对应一个反应结果。

⑵要确保单因子变量的操作的规范性，仅可能的避免无关变量（因子）及额外因子的干扰。

⑶除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。

注：

实验变量是单因子，也可能是双因子（比较少见）。

确认实验变量的方法：

方法一：

直接从实验目的获取

如：

探究pH对胃蛋白酶活性的影响————实验变量是什么？

无关变量有哪些？

方法二：

分析实验目的和实验原理推出

实验目的：

证明气孔具有开启和关闭的功能

实验原理：

保卫细胞吸水或细胞失水

实验变量：

保卫细胞外界溶液的渗透压

（二）、解题——语言表达能力——“三个环节”

1、选择实验材料用具

⑴、生物实验题中已提供实验材料和用具

主要分析“有什么用?

”、“怎么用?

”

一般应全部用上，不可遗漏，除非这道实验题是让你“选择使用”。

⑵、自行确定实验材料和用具

①实验材料要恰当：

可以用、效果好

②实验用具要科学

根据实验步骤，迁移运用教材相关实验中的实验用具

如：

临时装片制作与观察

2、书写实验设计步骤——“三步走”

⑴、选取题干提供的实验材料用具，组装实验设备，平均分组，并作好编号。

常用语言：

选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C…

选择年龄、体重（性别）、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号为1、2、3…

⑵、要注意能体现“单一变量”的词语的准确使用，例如“等量”、“相同”、“适宜”

①空白对照:

指不用实验变量处理的对照组。

不同情况下要合理地选用不同的水。

如：

清水、凉开水、蒸馏水、生理盐水。

②自身对照:

实验与对照在同一对象上进行。

如:

“质壁分离与复原”实验,自身对照简便,但关键要看清楚实验处理前后的现象及差异。

③相互对照:

几个实验组相互之间形成的对照

如:

“探究温度对酶活性的影响”实验

⑶、记录

收集记录实验数据观察描述实验现象

3、预测解释实验结果

实验结果：

由实验变量而引起的变化。

实验结论：

实验结论是根据实验结果作出的一种推论。

1、凡实验中涉及到两组或两组以上,所用器材需用1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以编号便于区分。

2、实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）

如：

第一步……。

第二步……。

……

如：

1、……。

2、……。

……

3、在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达。

如：

"一段时间"、"适宜的温度"、"适量的"、"一定量的"等。

4、叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语。

如：

“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；

“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”,“摇动”等等。

如：

如图二，有些学生描述为"分别在甲、乙两试管中加入A、B物质"，如此表达则成了图三的含义，显然与图二不符。

准确的描述应为"在甲乙两支试管中分别加入A、B物质"或"在甲试管中加入A物质，乙试管中加入B物质。

"

5、选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。

例题1：

某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题研究。

他们已将香烟和蒸馏水按照1：

1的重量比浸泡24h，过滤后的滤液作为原液。

如果你是其中一员，请回答：

（1）采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响？

（只要一种指标）。

（2）做该实验时必备的实验器材是__________________________________________。

（3）写出实验的主要操作步骤______________________________________________。

（4）设计一张表格用于在实验时记录数据。

【思路方法】本题主要考查探究性实验的设计。

基本解题思路如下：

①明确实验目的→②确定实验变量→③分析实验原理→④提出实验假设→⑤落实实验用品→⑥设计实验步骤→⑦预测实验结果→⑧得出实验结论

实验目的：

探究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响。

实验原理：

烟草细胞中所含烟碱、焦油等对动物有毒害作用（生物学科知识定位），通过测定不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响，如：

每分钟心跳次数，单位时间内的死亡率或相同的水蚤全部死亡所需要的时间等任一种明确的、可量度的指标进行评价。

实验假设：

假设香烟浸出液中含有烟碱等有毒物质，对水蚤生命活动有重大影响。

实验预期：

香烟浸出液浓度越高，单位时间内水蚤死亡率越高（或心跳次数越慢）。

实验变量：

不同浓度的香烟浸出液。

反应变量：

水蚤的运动速度、单位时间内水蚤死亡率（心跳次数）的变化等。

无关变量：

水温、pH值、水蚤的数量等

对照实验：

空白对照（蒸馏水）

搜集相关资料信息：

香烟的成分、水蚤的生物学特征（在实际开展研究性学习时应当了解这方面的情况，但应试答题时不一定要搞清）。

实验用具：

显微镜、秒表（计时工具）、量筒、烧杯、载玻片、盖玻片等。

实验材料：

香烟浸出液、蒸馏水

实验对象：

水蚤

设计实验过程：

①材料准备与前处理→②分组、编号→③对不同（或同一）对象施以不同的处理（对照原则）→④结果观察（预测）、记录→⑤并根据结果（现象）进行分析

主要操作步骤：

（1）材料准备：

用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成3种不同浓度的溶液。

（2）分组、编号：

准备4组生活状况相同（或相似）的相等数目的适量水蚤。

（3）对不同对象作不同处理（控制变量、设置对照等）：

用3种不同浓度的烟草浸出液和蒸馏水（对照）分别处4组生活状况相同或相似等数适量水蚤，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水及不同浓度烟草浸出液中心跳次数，重复3次。

（4）结果预测，设计表格，记录数据。

（5）观察结果，分析数据，做出结论。

答案：

（1）水蚤每分钟心脏跳动次数。

（2）显微镜、秒表（计时工具）、量筒、烧杯、载玻片和盖玻片等。

（3）①用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成3种不同浓度的溶液；②用吸管吸取水蚤，放于载玻片上，盖上盖玻片，调节光线，在显微镜低倍镜下观察；③用引流法引流，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水（对照）及不同浓度烟草浸出液中心跳次数，重复3次；④整理实验资料，算出每分钟心跳的平均次数，做出评价。

 （4）

不同浓度的烟

草浸出液

每分钟心跳的次数

第一次测量

第二次测量

第3次测量

平均值

浓度一

浓度二

浓度三

蒸馏水（对照）

二、分析型

这类试题以某一生物实验为题材，对实验过程的有关细节进行考查，包括实验原理、实验材料的选材、试剂的使用和实验环境条件的控制、实验步骤及实验现象或实验结果的分析等。

实验分析题对策：

（1）要熟悉考纲要求的所有实验的基本原理、操作步骤、实验注意事项等，将所获得的知识迁移到新的实验情景中。

（2）观察类实验中通常运用显微镜对目标进行观察，为使观察的结果更清晰，常借助染色技术、玻片标本制作技术等，在复习中要善于归纳记忆。

例题2：

（2011年北京卷）

实验一：

用不带特殊病原体的小鼠进行如下特异性免疫实验，过程如图1，结果如图2。

（1）实验中，对B组小鼠的处理是作为A组小鼠的________处理。

（2）从图2可知，Ⅱ组与Ⅳ组相比，小鼠脾脏中的活细菌数量的增长趋势          ，说明血清中的       不能有效抑制脾脏内的细菌繁殖。

注射来自于A组小鼠的T细胞后，在4天内Ⅰ组小鼠脾脏中的活细菌数量      ，说明该组T细胞（活化T细胞）       细菌数量的增长，由此推测该细菌生活在        。

（3）实验中，Ⅰ~Ⅳ组小鼠感染的是_______，感染的时间是在注射T细胞或血清的天。

实验二：

在体外观察小鼠的T细胞和巨噬细胞（一种吞噬细胞）对细菌X的杀伤力，结果如图3。

（4）由图3可知，能有效杀伤细菌X的是________细胞，而不是活化T细胞。

（5）有人假设，活化T细胞释放某种物质活化了巨噬细胞。

若用体外实验验证该假设，实验组应选择的实验材料包括___________。

（填选项前的符号）。

a．培养过活化T细胞的培养液  b．培养过巨噬细胞的培养液c．A组小鼠的巨噬细胞        

d．B组小鼠的巨噬细胞e．培养过未活化T细胞培养液    f．细菌X

（6）该系列实验的目的是研究_________________。

  答案：

（1）对照

（2）相同   抗体   无明显变化  抑制   细胞内（3）细菌X  前1

（4）活化巨噬（5）a、d、f（6）小鼠抗细菌X的免疫应答

三、评价型

实验评价就是利用已有的生物学知识,从实验取材、药品试剂、步骤及操作、结果及预测等进行评价，从而正确解答有关内容。

对实验方案评价时，要注意从以下8方面入手

（1）实验原理是否正确

（2）药品和试剂的使用是否正确；

（3）实验材料的选择是否正确

（4）有无对照，如果有看对照设计是否合理

（5）实验步骤是否科学

（实验是否遵循了单一变量原则；是否漏做某个实验步骤；操作步骤是否颠倒；操作方法是否正确。

）

（6）是否采取正确的方法进行实验结果的检测和记录

（7）对实验结果的预测与分析是否合理

（8）实验的安全性如何

例题3：

（2011年安徽卷）

保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。

某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：

材料用具：

相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。

方法步骤：

①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂（60kg·hm-2）、氮肥（255kg·hm-2）、保水剂（60kg·hm-2）+氮肥（255kg·hm-2）,置于相同的轻度干旱条件下培养，其它培养条件相同且适宜。

②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10:

00—11:

00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。

结果（均值）如下表：

组号            CO2吸收量/μmol·m-2·s-1               叶绿素含量/mg·g-1    

A                      10.66                              3.07

B                      13.04                              3.02

C                      15.91                               3.05

实验结论：

适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。

（1）请指出上述方法步骤的缺陷并改正：

步骤①;

步骤②。

（2） 如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是。

（3）实验测得的CO2吸收量（大于、等于、小于）光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是 。

光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定释放量计算。

答案：

（1）缺少对照实验 相同部位

（2）提高光合作用酶的数量和活性 （3）