专题学案48生物实验与探究.docx
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专题学案48生物实验与探究
专题学案48 生物实验与探究
考纲要求
1.教材基本实验（Ⅱ）。
2.实验设计及分析（Ⅰ）。
3.实验评价与修订（Ⅰ）。
命题规律
在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。
分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。
对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。
具体如下：
1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。
试题基础性强，难度较小或适中。
这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。
2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。
试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。
3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。
题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。
此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件（如设置对照、重复实验、控制无关变量等）和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质（如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等）。
此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。
4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。
此类题目在高考中相对较少。
在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。
纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。
考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。
命题趋势
实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。
高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：
从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。
从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：
既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。
一、考纲要求的教材实验归纳分类
实验类型
实验名称
实验一般程序
显微镜
观察类
1.用高倍显微镜观察几种细胞
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
4.观察植物细胞的吸水和失水
5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂
取材→（染色）→____→
显微观察→结论
探究性
实验
1.影响酶活性的条件
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.低温诱导染色体数目变化
4.植物生长素类似物对插条生根的作用
____编号→____对照→条件____
→观察比较→得出____
5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
6.探究水箱（或鱼缸）中群落的演替
处理→______→结论
验证性
实验
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.绿叶中色素的提取和分离
____材料→材料______→
检测或分离→____
模拟实验
1.通过模拟实验探究膜的透性
2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
3.模拟尿糖的检测
选择材料→____研究
→结论
调查类
实验
1.种群密度的取样调查
2.调查常见的人类遗传病
3.土壤中小动物类群丰富度的研究
4.环境污染对生物的影响
选择课题→课题选择理由→
收集、处理____→结论
探究示例1
（创新预测）由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。
下列有关调查、实习的内容正确的一组是（ ）
内容
方法
实验要点
A
人群中遗传病
实际调查法
一定要选择群体中发病率较高的单基因遗传病
B
种群密度
样方调查法
随机选取不同大小的样方，统计种群密度平均值
C
设计并制作小生态瓶
模拟淡水生态系统
将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射光下
D
调查环境污染对生物的影响
实际调查法、实验法等
可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响
听课记录：
二、生物学中常见的试剂
试剂
作用对象
颜色
备注
斐林试剂
还原糖
______
________，需水浴加热
双缩脲试剂
______
紫色
先加____液，再加____液
苏丹Ⅲ（Ⅳ）染液
脂肪
____
______
有毒害性和致癌性
甲基绿
______
绿色
DNA、RNA都存在时混合使用
吡罗红
RNA
____
健那绿
线粒体
______
活染法
龙胆紫（醋酸洋红）
______
____
紫（红）色
染色前必须漂洗彻底
探究示例2
（2011·山东卷，6）只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质或结构的实验是（ ）
A．苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪
B．龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂
C．健那绿（詹纳斯绿B）染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁（吡罗红）染色观察动物细胞中的DNA和RNA
听课记录：
三、中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总
1．实验结果的显示方法
（1）光合速度——________释放量或________吸收量或淀粉产生量。
（2）呼吸速度——________吸收量或________释放量或淀粉减少量。
（3）原子途径——____________示踪法。
（4）植物细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化。
（5）植物细胞是否死亡——质壁分离。
（6）甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等。
（7）生长激素作用——生长速度（体重变化，身高、身长变化）。
（8）胰岛素作用——动物活动状态、血糖浓度。
（9）菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度。
2．实验条件的控制方法
（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）除去容器中CO2——NaOH溶液。
（4）除去叶中原有淀粉——置于________环境（饥饿处理）。
（5）除去叶中叶绿素——酒精加热。
（6）避免光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
（7）平衡密闭容器中CO2——________溶液。
探究示例3
下图表示三株脱淀粉（经充分“饥饿”处理）的同种相似植株放在不同的玻璃钟罩内。
以下关于本实验的叙述中最准确的是（ ）
A．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
B．证明光合作用的必需条件是CO2
C．证明过多的CO2阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
听课记录：
变式训练1
（2009·浙江卷，5）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：
①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。
②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。
③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是（ ）
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
四、生物实验中的变量与控制
1．变量的种类
变量是指可被操纵的特定因素或条件。
据其在实验中的作用可分为两大类：
（1）自变量与因变量
自变量，指实验中由________________的因素或条件；因变量，指实验中由于________变化而引起的变化和结果。
通常，自变量是________，因变量是________，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“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，α淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化（自变量）与酶的活性变化（因变量）的因果关系。
（2）无关变量与额外变量
无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些________因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。
显然，额外变量会对因变量有干扰作用。
例如，上述实验中除自变量（低温、适温、高温）以外，试管洁净程度、α淀粉酶的浓度和纯度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
2．变量的控制
控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验____________或将干扰因素降低到________程度。
通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。
（1）操纵自变量的方法：
设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
（2）检测因变量的方法：
根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。
具体：
观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度等。
（3）控制无关变量的方法（平衡控制）：
排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；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；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。
（4）对照的方法：
对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除________变量对实验结果的影响。
通过设置对照实验，即可排除________变量的影响，又可增加______的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
探究示例4
（2010·淮安质检）下列对有关实验的变量的叙述，正确的是（ ）
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量
听课记录：
变式训练2
某人将刚孵出的蟑螂分甲、乙、丙、丁四组，分别喂含不同营养的食物（如下表）。
表中的数字代表所含成分的多少，“－”表示没有此成分。
由表中内容可知，该研究者想研究的对蟑螂发育有影响的物质共几种（ ）
甲
乙
丙
丁
抗生素
－
0.1
0.1
0.1
维生素
0.5
－
0.5
0.5
蛋白质
44
44
44
－
淀粉
66
66
66
66
A．1B．2C．3D．4
五、探究性实验
1．探究性实验的基本模式
（1）理论假设的提出
提出问题，明确________x，提出假说。
假说必须能被检验，常描述为：
当x存在时，事件如何；当x改变时，事件若________，可证明……当事件________时，可得到何种结论。
（2）设计实验
①实验准备，包括实验器材及药品。
②设置变量x，观察x被满足及x发生变化时，事件是否发生，如何变化。
③设计对照实验。
④检查你的实验设计是否遵循了“________变量”、“平行实验”等原则。
（3）分析数据
实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势。
它们能不能支持你的假说？
它们是否指出了你在实验中存在的缺陷？
是否需要收集更多的数据？
（4）得出结论
在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。
通常需要________________实验才能得出最后的结论。
探究示例5
小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。
请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。
实验材料和用具：
大豆种子（200粒）、光照培养箱（光照强度范围0～10000Lux，温度、湿度等均可自行设定）、培养皿、直尺等。
（1）实验方案：
（2）实验结果预测：
听课记录：
2．探究性实验与验证性实验的比较
比较项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在______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
指实验者针对____的实验结果而进行的以____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______实验
实验目的
探究研究对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的____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”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出____或____可能性的答案、解释
因结论是已知的，故______假设问题
实验原理
因____内容而异
因____内容而异
实验步骤
①取材、分组、编号；②相同处理、不同处理；③进一步相同处理；④检测、观察、统计、分析
实验现象
____
________
实验结果预期
对应假设，分类讨论
____
实验结论
根据____的实验结果，进行分析
对应实验目的作出____结论
探究示例6
探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人____出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中__葡萄糖
实验原理
相同（斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀）
实验步骤
相同（取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象）
实验现象
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
预期实
验结果
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
实验结论
若____砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若______砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中______葡萄糖
听课记录：
六、设计型实验试题的解题突破和方法
2．实验设计时的一般步骤
（1）____、____、____
取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具要相同等。
（2）相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照（注意：
单一因素不同，其他因素相同且最适）。
（3）进一步的____处理
其他因素相同且最适的继续处理。
（4）检测、观察、统计、比较
必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
探究示例7
Ⅰ：
长江的水体污染是由流入长江的次级河流（城市生活污水）污染引起的，某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究，实验装置如图所示。
（1）图中植物的作用是___________________________________________________。
该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取________________等金属。
（2）该小组利用人工浮床开展了“菰（茭白）和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。
为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应______________________________。
（3）该小组实验结果如表所示，从此表中看出，该小组研究的因变量为________，你从表中得出的结论是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ：
为探究菖蒲（一种湿地植物）对不同种类污水的净化作用，某研究小组进行了以下实验：
（1）实验目的：
（略）
（2）实验材料：
从不同地点采集的生活污水、工业污水、混合污水、普通池塘水4种水样；菖蒲若干；透明玻璃缸若干个；测定BOD（即水中有机污染物经微生物分解的需氧量）和总氮量的设备。
（3）请写出实验步骤：
（4）实验结果：
该实验小组得出的数据如下图所示，请分析回答：
①实验后a、b、c、d4种水样中的总氮量均下降到较低的水平，其原因是________________________________________________________________________。
②4种水样中，有机污染物浓度最高的是________（填图中字母）。
听课记录：
七、补充完善类实验
1．概述
补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。
2．类型
（1）补充完善实验材料
①条件：
已知实验目的、部分实验步骤。
②补充完善角度：
a.获取实验目的中的有关________信息。
b.做对照时所需材料。
此类试题往往是空白对照，故实验材料应有________。
c.相同处理操作对象时所需材料。
（2）补充完善实验原理
①条件：
已知实验目的。
②补充完善角度：
根据实验目的中的________，而后联系教材相关知识进行作答。
（3）补充完善实验步骤
①条件：
已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。
②补充完善角度
依据实验操作的一般步骤，即：
________编号→________处理→相同处理→________现象。
a．分组编号
根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。
如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分5～6组。
b．对照处理
明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。
c．相同处理
明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析。
d．观察现象
要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。
（4）补充完善实验结果
①分清实验类型
是验证性还是探究性，验证性只有________结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有________结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。
②依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。
探究示例8
（2010·安徽理综，29Ⅱ）面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。
请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿（牧草）的抗旱能力的作用。
材料用具：
紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土（经灭菌处理的田园土与河沙混合，体积比9∶1），大小一致的花盆……
方法步骤：
（1）每个花盆中放置栽培土3kg，并将花盆平均分成A、B两组。
（2）A组各花盆中________，B组各花盆中________。
（3）将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于________条件下培养。
（4）6周后，________处理10d，每天观察、记录并统计________。
结果预测与分析：
___________________________________________________________。
听课记录：
1．下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是（ ）
A．“设计并制作生态缸，观察其稳定性”实验中，生态缸应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
2．（2011·山东卷，4）
某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验（如图）。
下列分析错误的是（ ）
A．滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
3．生物实验中常用到对照，以下对照设置不正确的是（多选）（ ）
A．研究氧浓度对植物呼吸的影响时分别在黑暗和光照条件下进行
B．研究细胞核的功能，把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分
C．探究Ca2＋的主动吸收，使细胞外Ca2＋浓度大于或小于细胞内液
D．研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色
4．在下图Ⅰ装置甲与装置乙中敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。
绘制成曲线如图Ⅱ（净氧气量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量）所示。
据图分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．P处可以表示细胞呼吸消耗氧气的量，且温度越低，其绝对值越大
B．Q处净氧气量为零，是因为Q处小球藻光合作用较弱，光合作用速率等于细胞呼吸速率
C．甲、乙两管净氧气量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，无机盐也可影响光合作用强度
5．（2011·新课标卷，6）下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是（ ）
实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂
吡罗红
斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色
6.下列有关实验设计的叙述中正确的是（多选）（ ）
A．实验材料的数量，温度和时间都可能是实验的变量
B．各种实验中都必须设置空白对照组，确保单一变量
C．数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值
D．探究实验设计中，实验结果总是与提出的假设一致
7．某研究性学习小组搞设计实验，检测温度对种子萌发速率的影响。
他们在四个培养皿中放置湿滤纸，然后在每个培养皿中随机放入10粒具有生活力的小麦种子，将四个培养皿标号并放置于不同温度的环境中。
每天记录各培养皿中
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