高考生物专题复习实验与探究.docx
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高考生物专题复习实验与探究
高考生物专题复习：
实验与探究
考纲要求：
（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进行综合运用。
（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）具备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。
实验能力是高考的要求之一，2008年高考新课标生物试卷共有5套，分别是山东、宁夏的理综卷和扛苏、广东、海南的单科卷。
其实验试题的特点：
5套试卷（海南卷除外），实验试题的题量和占全卷的比重均比2007年有所增加，具体如下表所示：
新课标实施区生物实验考查情况的统计表
地区
年份
实验试题题号
分值
权重
广东
2008
3、5、20、24、27、35、37、38（选）
34
22.7%
2007
2、5、32、34、38
22
14.7%
江苏
2008
4、8、17、18、19、25、29、31、33、34（选）
30
25%
2007
19、21、26、39、41
20
13.4%
山东
2008
1、26、34（选）
22
24.7%
2007
1、26、27
17
18.9%
宁夏
2008
2、28、29、37（选）
20
22.2%
2007
28
18
19.3%
以上数据充分体现了实验在高考中的地位越来越重要。
纵观以往的高考试题，既有课本实验，又有实验设计，还有研究性学习，能全面地考查考生的实验能力和科学素养。
所以同学们在复习中应充分重视实验的复习，尤其是实验设计，应作为复习的重中之重。
要重视教材中的科学发现过程、实验设计思路，以培养科学的实验方法；强化课本中的经典探究实验，为实验设计打好基础；学会对实验数据进行处理等。
一、生物学实验的一般程序
一个完整的生物学实验包括以下八个基本步骤：
1、实验名称：
是关于一个什么内容的实验。
2、目的：
实验要解决什么问题。
3、假设：
是“可能会怎么样”，对可见现象提出一种可检测的解释。
具体为：
4、预期：
在检测提出的假设以前，先提出实验的预期结果（一个或几个假定的结果），若预
测没有实现，则说明假设不成立；若预测得到实现，则假设成立。
5、实验过程：
根据实验目的和提出的假设，来设计实验的具体方法步骤，并按设计的
案进行操作。
6、观察和收集数据：
客观如实地观察、记录实验的现象，得出实验结果，并通过一定方式
将实验结果呈现出来。
7、分析和推论：
对记录的数据（包括现象、结果）进行整理分析，进行推导得出结论。
8、表达和交流：
与其他小组交流实验的过程和结论，以及提出的新问题；听取其他小组的质询，进行必要的答辩、反思和修改。
【例1】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将27只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。
甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。
饲养一段时间后，观察生长情况。
（1）该实验的假设是
A．甲状腺激素抑制剂对蝌蚪的生长有影响B．甲状腺激素能促进蝌蚪的发育
C．乙组变态发育将加快D．甲组变态发育将滞后
（2）该实验的“预期”是
A．甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性B．甲状腺激素能促进新陈代谢
C．甲状腺激素能抑制新陈代谢D．甲组变态发育加快，乙组变态发育滞后
二、实验的基本原则
1、对照性原则
通常，一个实验总分为实验组和对照组。
实验组，是接受实验变量处理的对象组。
对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。
从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。
按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
（1）空白对照
即不给对照组做任何处理的对象组。
空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。
例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。
（2）自身对照
指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组。
例如，“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变化差异。
实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
（3）相互对照
不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。
这种方法常用于等组实验中。
“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。
（4）条件对照
即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素，而这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。
这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。
【例2】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将27只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。
甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。
饲养一段时间后，观察生长情况。
根据实验对照原则回答下列问题：
甲组属于；乙组属于；丙组属于。
A．实验组B．条件对照C．自身对照D．空白对照
【例3】下图的甲是在有光条件下绿色植物进行光合作用释放氧气的装置；若要证明植物放氧必须在有光的条件下进行和有光条件下放氧必须有植物参与，则作为甲的对照实验装置分别是：
2、单一变量原则
单一变量原则是指，控制其他因素不变，只改变其中一个因素（要研究的因素），观察其对实验结果的影响。
遵循单一变量原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。
（1）实验变量（自变量）与反应变量（因变量）
实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。
实验的目的就在于获得和解释前因与后果。
（2）无关变量与额外变量
无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。
由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。
它们也是前因后果的关系。
但对实验与反应变量的获得起干扰作用。
（3）变量的控制
控制变量，是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度。
通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。
【例4】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将27只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。
甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。
饲养一段时间后，观察生长情况。
根据实验“单一变量”原则回答下列问题
（1）本实验中同种蝌蚪和相同饲养条件属于
（2）甲组加入的甲状腺激素是
（3）甲组的变化和结果是
A．实验变量B．因变量C．额外变量D．控制变量
（4）本实验的关键步骤是
A．定时喂食B．定时换水C．定时观察D．用药量合理
（5）实验中选同种、同时孵化的大小相同的蝌蚪来做实验，其目的是。
归纳：
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。
（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。
3、等量性原则
在对照实验的设计中，除遵循单一实验变量之外，还要遵循等量性原则。
这样可以排除实验结果是由实验变量的取量、其他相关实验因素的取量及实验的不同处理引起的可能性，从而有利于分析实验变量的性质不同与实验结果之间的因果逻辑关系。
（1）所有生物材料要相同
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：
如保温或冷却；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。
4、科学性原则
（1）实验原理的科学性
实验原理是实验设计的依据，也是用来检验和修正实验过程中失误的依据，因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。
【例5】观察DNA和RNA在细胞中的分布，能运用的原理是
A．单独利用甲基绿对细胞染色可显示DNA在细胞中的分布从而推知RNA分布
B．单独利用吡罗红对细胞染色可显示DNA在细胞中的分布从而推知RNA分布
C．同时利用甲基绿、吡罗红对细胞染色，同时可显示DNA、RNA在细胞中的分布
D．在细胞核细胞质内可以分别提取DNA、RNA，由此说明DNA、RNA在细胞中的分布
【例6】某校一个生物兴趣小组想设计一个实验来证明血浆中含有葡萄糖，老师给他们提供了下列材料用具：
加有柠檬酸钠的鸡血，试管，离心器，三脚架，酒精灯，大烧杯，石棉网，火柴，清水等。
（1）在实验过程还需要一种试剂是________________________________，实验的原理是
_______________________________________________________________________________。
对策：
熟记考纲要求的每个实验的基本原理。
实验名称
实验原理
1、还原糖的鉴定原理
可溶性糖中的还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖）的分子结构中含有还原性基团（含有游离的醛基－C－H或游离酮基），与斐林试剂作用生成沉淀，因此，利用该
‖
O
反应，可证明组织样液中含有可溶性还原糖。
2、蛋白质的鉴定原理
在碱性溶液（NaOH）中，双缩脲（H2NOC-NH-CONH2）能与Cu2＋作用，形成紫色或紫红色的络合物，这个反应叫。
由于蛋白质分子中含有很多，因此能与双缩脲试剂发生反应，生成紫色的络合物，若在组织样液中加入双缩脲试剂后，有反应，则证明其中含有蛋白质。
3、脂肪的鉴定原理
脂肪被苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液染成，因此，当含有大量油滴的植物细胞用苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液染色后，在显微镜下可看到细胞内含有呈橘黄色或红色的颗粒。
4、观察DNA、RNA在细胞中的分布
DNA主要分布在细胞核内，RNA主要分布在细胞质内，使DNA呈现绿色，
_________使RNA呈现红色，盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合
5、观察线粒体和叶绿体
叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形。
线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中，形态多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
_________染液是专一性染线粒体的_________。
细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。
线粒体能在健那绿染液中维持活性数小时，通过染色，可在高倍显微镜下观察到生活状态的线粒体形态和分布。
（2）明确实验要求和目的，确定实验思路科学性
【例7】用最简易的方法鉴定高杆小麦是纯种还是杂种。
基本思路：
用________方法进行鉴定
【例8】设计一个在室外空旷处进行的、在不用任何药剂、装置和触及幼苗的情况下，使幼嫩植株长成如图示形态的实验方案,并说明其原理。
基本思路：
用________方法进行实验
【例9】下图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图。
其中a为实验装置，b为对照装置。
有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是
A．确保植株与外界空气进一步隔绝B．排除土壤中微生物代谢活动的干扰
C．防止NaOH溶液对植物根系的影响D．避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉
对策：
实验思路很多时候隐藏在题目中，养成仔细审题的习惯。
（3）实验材料选择的科学性
【例10】
（1）孟德尔选用________作为杂交实验的材料；
原因：
自花传粉，受粉；有多对相对性状
（2）质壁分离选用的洋葱鳞片叶
原因：
有中央大液泡，且有，容易观察
（3）新鲜的黑藻嫩叶是“观察细胞质流动”的理想材料。
原因：
新陈代谢，叶片
（4）摩尔根选用作为伴性遗传的实验材料
原因：
染色体，便于分析；繁殖；果蝇有差异显著的相对性状；取材；果蝇个体小，在较小的空间可以大量繁殖。
（5）赫尔希选用为实验材料，通过侵染细菌的实验来证明DNA是遗传物质。
原因：
成分简单，增殖较快
（6）验证生物组织中的蛋白质、还原糖、脂肪选用的材料要求
还原糖量含高的植物组织或器官，且组织的颜色_，易于观察，可选择苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等；
对策：
注意考纲要求的实验中所涉及到的实验材料，力求每个实验的选材原因清晰。
注意课本中的科学史所涉及到的经典实验，理解每个实验中的选材原因。
（4）设计实验步骤要合理
【例11】为了验证温度对酶活性的影响，某同学设计了如下实验方案和步骤：
取三支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向三支试管中加入3mL浆糊，再各加入2mL新鲜的-淀粉酶溶液，振荡后，将甲、乙、丙三支试管分别置于0℃、35℃、100℃下约5min，取出试管，各加入2mL斐林试剂（边加边振荡），用50～60℃热水浴检验，观察试管内物质颜色的变化。
下列对实验的评价正确的是
①实验步骤不正确②温度设置不合理③不能用斐林试剂检验
A．只有①正确B．只有②正确C．①和②正确D．①②③都正确
【例12】关于“低温诱导染色体加倍”和“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”的实验描述正确的是
A．对于酵母菌的计数可以采用抽样检测的方法
B．剪取根尖后需要放入卡诺氏固定液中固定30min，然后进行解离、漂洗、染色和制片
C．用血球计数板计数时，小方格里的酵母菌数量是等于小方格的内部所有的细胞数目加上四条边的数目
D．培养根尖时的温度应保持在4℃左右
【例13】（2008盐城三模）下列实验过程中，存在错误的是
A．脂肪的鉴定：
切取花生子叶薄片→染色→去浮色→制片→观察
B．观察细胞中的线粒体：
取黑藻小叶→制片→观察
C．观察质壁分离：
撕取紫色洋葱鳞片叶表皮→制片→观察→滴加蔗糖溶液→观察
D．观察有丝分裂：
解离根尖→漂洗→染色→制片→观察
【例14】已知蛋白质混合液中硫酸铵浓度的不同可以使不同种类的蛋白质析出（或沉淀），随着硫酸铵浓度增加，混合液中析出的蛋白质种类和数量增加。
下表是某蛋白质混合液中的不同蛋白质从开始析出到完全析出所需要的蛋白质混合液中的硫酸铵浓度范围。
蛋白质混合液中的硫酸铵浓度（%）
析出的蛋白质
15～20
甲蛋白
23～30
乙蛋白
25～35
丙蛋白
38～40
丁蛋白
请据表回答：
（1）若只完全析出甲蛋白，混合液中最合适的硫酸铵浓度应为 。
（2）向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液（或硫酸铵），使混合液中的硫酸铵浓度达到30%，会析出若干种蛋白质，它们分别是 。
（3）通过改变混合液中的硫酸铵浓度 （能、不能）从混合液中得到所有的、不含有其他蛋白质的乙蛋白，原因是 。
（4）简要写出从该蛋白质混合液中分离出全部丁蛋白的实验设计思路。
（5）如果蛋白质析出物中还含有一定量的硫酸铵，可用半透膜除去析出物中的硫酸铵。
用半透膜能除去析出物中硫酸铵的原理是
___________________________________________________________________________。
对策1：
要熟记考纲要求的每个实验的操作注意事项。
如：
实验名称
实验操作注意事项
1、还原糖的鉴定原理
________℃水浴加热
斐林试剂甲液和乙需要后再加入反应液中
2、蛋白质的鉴定原理
蛋清液需要____________
先加双缩脲试剂A，再滴加双缩脲试剂B
3、脂肪的鉴定原理
花生子叶切片要薄
4、观察DNA、RNA在细胞中的分布
甲基绿吡罗红试剂需要现用现配
显微镜观察时需要选择的区域
5、观察线粒体和叶绿体
临时装片应随时保持状态，以免影响细胞的活性
要漱净口腔，防止杂质对观察物象的干扰
必须在低倍镜下将目标移到视野中心，然后再转动转换器换用高倍镜
6、植物细胞的质壁分离和复原
实验的试剂浓度要适宜，对生物无毒害作用；
观察质壁分离现象时，要在显微镜下找到处于鳞片叶表皮的细胞，容易观察到实验现象；
对策2：
要熟记常用试剂的作用，力求实验方法的合理性
试剂名称
试剂作用
HCl
根尖细胞的解离或改变溶液的pH
配制解离液的HCl浓度：
观察DNA、RNA在细胞中分布的HCl浓度：
CaCO3
中和有机酸，防止的破坏
SiO2
使充分
斐林试剂
可溶性还原性糖的鉴定（颜色变化：
）
苏丹Ⅲ、Ⅳ
脂肪的鉴定（苏丹Ⅲ染色后色，苏丹Ⅳ染色后色）
双缩脲试剂
蛋白质的鉴定（反应颜色）
二苯胺试剂
鉴定DNA（反应颜色：
）
龙胆紫溶液、醋酸洋红、改良苯酚品红染液
碱性染料，使着色
甲基绿、吡咯红
对DNA和RNA进行染色，甲基绿使DNA呈现色，吡罗红使RNA呈现色
健那绿
专一染的活体染色剂
溴麝香草酚蓝
鉴定鉴定CO2（碱性溶液中呈色，在酸性溶液中呈色）
橙色的重铬酸钾溶液
检验酒精，在酸性条件下与反应，变成色。
（5）实验结果的科学性
这是指对于实验得出的结论不能简单对待，而应该首先记录，然后整理，最后再经过仔细分析，找出它们所能透露给我们的最大的信息量。
【例15】（08江苏生物）科学家用含3H标记的亮氨酸的培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。
下列叙述中正确的是
细胞结构
附有核糖体的内质网
高尔基体
靠近细胞膜的囊泡
时间/min
3
17
117
A．形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成
B．高尔基体膜内向与内质网膜相连，向外与细胞相连
C．高尔基体具有转运分泌蛋白的作用
D．靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成
【例16】用含有各种必需元素的溶液培养大麦。
试验分两组，一组在光下，一组在黑暗中，48小时后测定几种离子的浓度。
表中各离子的数据为试验结束时，溶液中离子的浓度占试验开始时浓度的百分比。
实验条件
水分消耗（mL）
Ca2＋
K＋
Mg2＋
光照
1090
135
27
179
黑暗
534
105
35
113
回答下列问题：
（1）从吸收离子和吸收水的比例看，大麦在光下吸收哪种离子比吸收水分快？
（2）从上述实验所获取的数据，可以得出哪些结论？
对策1：
熟记实验结果的显示方法
①光合速度——02释放量；CO2吸收量；淀粉产生量
②呼吸速度——02吸收量；CO2释放量；淀粉减少量
③原子转移途径——放射性同位素示踪法
④细胞液浓度大小——发生质壁分离时的浓度
⑤细胞是否死亡——质壁分离、细胞质流动
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（体重变化，身高变化）
对策2：
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115N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4H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→C3→C6
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
5、平行重复原则
重复、随机和对照是保证实验结果正确的三大原则，在实验设计中必须注意实验的可重复性。
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。
设计实验只能进行一次而无法重复就得出“正式结论”是草率的。
下面的这道题就是根据平行重复原则设计的实验。
【例17】阅读下列内容，回答有关问题：
（一）实验目的：
1．验证种子萌发、幼苗生长与生长素有关。
2．确定某种植物的种子萌发、幼苗生长的最适宜生长素浓度范围。
（二）材料用具：
萝卜、水稻、油菜等种子若干；试管、移液管、培养甲、滤纸、生长素溶液（浓度分别为：
1000mg·L–1，10mg·L–1，0.1mg·L–1，1
g·L–1，0.01
g·L–1）
（三）实验步骤：
1．取5个试管，编号。
在1~5号试管中，分别加入5mL不同浓度的生长素溶液。
2．在5个试管中各放入2粒某种子，浸泡24小时。
3．取5个培养皿编号（1~5号），每个培养皿内事先都垫上蒸馏水浸湿的滤纸，将从1~5
号试管中取出的种子，分别放入与之对应的1~5号培养皿中，在湿滤纸上均匀摆放。
盖
上培养皿盖（假设氧气充足）。
（四）观察与收集数据：
（五）分析与讨论：
问题1：
本实验步骤中，有三处不够严谨，请指出并纠正：
①__________________________________________________；
②__________________________________________________；
③__________________________________________________。
问题2：
为使实验结果真实和具有普遍性，需要_______________________________
三、各类实验题解题策略
高考中，生物实验的考查重点主要是实验设计能力的考查。
要求考生对实验设计作出假设、设计对照、设计实验步骤，能分析和预期实验结果，并加以处理和判断。
实验题大致可以分为以下几类：
实验操作题、实验原理题、实验设计题、实验评价题、实验步骤补充完善题、实习和研究性课题。
1、实验操作题
实验操作题主要考查实验的操作技巧、注
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