高考生物备考【二轮复习】

高中生物实验与探究专题复习

一、实验的基本原则

1、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1】某校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。

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。

② 明确实验要求和目的,确定实验思路科学性

③ 实验材料选择的科学性

【例2】①孟德尔选用________作为杂交实验的材料,其原因: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,其原因: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,其原因:新陈代谢 ,叶片 ④赫尔希和蔡斯选用 为实验材料,通过侵染细菌的实验来证明DNA是遗传物质,其原因:成分简单,增殖较快 ⑤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 _ ,其原因:易于观察。

◆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3】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新鲜的唾液淀粉酶溶液,振荡后,将甲、乙、丙三支试管分别置于0℃、60℃、100℃下约5min,取出试管,各加入2mL斐林试剂(边加边振荡),用沸水浴检验,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

◆对策1:要熟记考纲要求的每个实验的操作注意事项。

对策2:要熟记常用试剂的作用,力求实验方法的合理性

⑤实验结果的科学性 指对于实验结果应该首先记录,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4】下列有关实验及显色结果的叙述,正确的是( )

A.水浴加热条件下,蔗糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀

B.沸水浴条件下,脱氧核苷酸与二苯胺发生作用呈现蓝色

C.常温条件下,蛋白质与双缩脲试剂发生作用呈现紫色

D.常温条件下,脂肪与苏丹Ⅲ作用呈现红色

◆对策:熟记实验结果的显示方法 (见课本实验专题)

2、平行重复原则:控制某种因素的变化幅度,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果影响的程度。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。

【例5】阅读下列内容,回答有关问题:

实验目的:验证种子萌发、幼苗生长与生长素有关;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。

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、蒸馏水、生长素溶液(浓

度分别为:1000 mg ? L – 1,10 mg ? L– 1,0.1 mg ? L– 1,1 g ? L– 1,0.01 g ? L– 1)

实验步骤:

1.取6个试管,编号。在1-6号试管中,分别加入5 mL不同浓度的生长素溶液及等量的蒸馏水。

2.在6个试管中各放入2粒某种子,浸泡24小时。

3.取6个培养皿编号(1-6号),每个培养皿内事先都垫上用对应浓度的生长素溶液浸湿的滤纸,将从1-6号试管中取出的种子,分别放入与之对应的1-6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)。

观察与收集数据:

分析与讨论:

问题:本实验步骤中,有一处不够严谨,请指出并纠正:

___________________________________________________________________________________

3、对照性原则:即实验中设立对照组,使实验结果具有说服力。通常,一个实验总分为实验组和对照组。实验组,是接受自变量处理的对象组。对照组,是不接受自变量处理的对象组。

【例6】为验证光是植物生长发育的必要条件,设计如下实验:选择生长状况一致的小麦幼苗200

株,随机均分为实验组和对照组,分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合,其中正确的是( )

①实验组 ②对照组 ③黑暗中培养 ④在光下培养⑤生长良好 ⑥生长不良

A.②③⑤ B.①④⑤ C.①③⑥ D.②④⑥

【例7】现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理如下表

实验组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

处理 种皮完整,25℃蒸馏水浸泡24h 机械破损种皮,25℃蒸馏水浸泡24h 种皮完整,0.05%赤霉素水溶液25℃浸泡24h 机械破损种皮,0.05%赤霉素水溶液25℃浸泡24h

下列组合不能达到相应目的的是( )

A.仅做Ⅰ组与Ⅱ组实验,可探究机械破损对该种子萌发的影响

B.仅做Ⅰ组与Ⅲ组实验,可探究种皮完整条件下赤霉素对该种子萌发的影响

C.仅做Ⅱ组与Ⅲ组实验,可探究赤霉素或机械破损对该种子萌发的影响

D.仅做Ⅱ组与Ⅳ组实验,可探究机械破损条件下赤霉素对该种子萌发的影响

4、单一变量原则和等量原则:单一变量原则和等量原则是完全统一的,只不过强调的侧面不同,单一变量原则强调的是自变量的单一性,即实验组和对照组相比只能有一个变量;而等量性原则强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制在适宜条件下的等量即相同,以平衡和消除无关变量对结果的影响,

【例8】某兴趣小组为了研究阳光对大豆发芽的影响,而在两个花盆里种了大豆,并设计如下实验:

花盆 阳光 温度 水

I 光照 20℃ 充足

Ⅱ 暗室 20℃ 不充足

在这一实验设计中,应该改正的错误是( )

A.两个花盆应该放在向阳的地方 B.两个花盆都应放在暗处

C.两个花盆的温度不应该一样高 D.两个花盆都应该浇给充足的水

二、实验中三个变量的分析及处理

1、自变量与因变量

自变量:指实验中由实验者所操纵的因素或条件。注意其可操作性,遵循对照原则。

因变量:指实验中由于自变量而引起的变化和结果。因变量一般不能直接体现出来,因此就要确定其体现指标,使其具备可观察性,即找到相应的观测指标。

通常,自变量是原因,因变量是结果,二者具有因果关系。

2、无关变量

无关变量,指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。应遵循单一变量原则,注意消除和平衡。

在实验设计和操作中,要尽量减少无关变量,而且不同的实验组中的无关变量应完全相同,在设置对照实验时,除了自变量外,一般要做到:

① 生物材料相同(所用材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同)

植物:一般描述为长势正常且相同的同种植株

动物:一般描述为健康状况相同,体重大致相似(有的实验还要求年龄、性别等,例如生长激素、性激素作用的研究)

种子:一般描述为大小一致、饱满程度相同、活的同种

② 实验所用的器具和装置要相同,实验的试剂要相同(包括成份、浓度、体积、量等)

③ 条件控制要适宜且相同(如温度、光照强度等都要一致)

这样可避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性,便于研究自变量与因变量的关系。

【例9】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)本实验中同种蝌蚪和相同饲养条件属于 (自变量 / 因变量 / 无关变量)

(2)甲组加入的甲状腺激素是 (自变量 / 因变量 / 无关变量)

(3)甲组的变化和结果是 (自变量 / 因变量 / 无关变量)

(4)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 。

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,分析和预期实验结果,并加以处理和判断。大致可以分为以下几类题型:

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、注意事项、实验步骤与程序。要求考生必须参与实验,仔细观察,掌握实验操作技能。这一类的题目,有的是以选择题的形式出现,也有的是以要求改正或完善实验步骤的简答题的形式出现。

【例10】某同学按下表所示制成临时装片进行有关实验。

组别 材料 实验条件 观察内容

A 浸泡过的花生种子 清水、苏丹Ⅵ液、50%酒精 细胞中着色的小颗粒

B 紫色洋葱鳞片叶外表皮 0.3g/mL蔗糖溶液 质壁分离

C 菠菜叶 清水 叶绿体

将上述各组实验材料按表中实验条件进行相关处理后制成临时装片,放在显微镜下观察。分析回答:

(1)上述实验中需要的材料用具除显微镜外,还需刀片、镊子、滴管、吸水纸、 。

(2)A组实验的目的是 ,50%酒精的作用是 ,细胞中小颗粒呈 色。

(3)B组实验中,选用紫色洋葱鳞片叶的原因是 。

(4)在C组实验中,要选取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮,原因是 。

◆对策:

(1)要熟悉考纲要求的所有实验的操作步骤、实验注意事项等。

(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。

2、实验原理题

实验原理是选择实验材料、药品,设计实验步骤和预期实验结果的依据。实验原理有的包含在实验题干的叙述中,有的需要联系课本中的生物学理论知识提取出相关的实验原理。

通常在实验原理题的题干给出实验材料、实验步骤、实验现象或实验结果,要求学生对实验原理进行解析,并在此基础上解决有关问题,以考查同学们对生物学基础知识和生物学实验的理解与应用能力。

【例11】健康人的尿中只含有极微量的蛋白质,若尿中蛋白质含量过高,则称为蛋白尿。除了肾脏等疾病会引起蛋白尿外,健康人在剧烈运动后也会出现暂时性蛋白尿。临床上常用双缩脲试剂定性和定量检测尿中的蛋白质。请完成下面的实验,验证某人在某次剧烈运动后出现了蛋白尿。

材料用具:试管、量筒、剧烈运动前后的尿液、双缩脲试剂A(质量浓度为0.1g?mL -1的NaOH)、双缩脲试剂B(质量浓度为0.01 g?mL-1的CuS04溶液)。

实验原理:___________________________________________________________________________

【例12】甘薯和马铃薯都富含淀粉,但甘薯吃起来比马铃薯甜.为探究其原因,某兴趣小组以甘薯块茎为材料,在不同温度、其他条件相同的情况下处理30 min后测定还原糖含量.结果表明马铃薯不含还原糖,甘薯的还原糖含量见下表:

处理温度(℃) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

甘薯还原糖含量(mg/g) 22.1 23.3 25.8为了确认马铃薯不含还原糖的原因,将设计实验,备选材料与用具为甘薯提取液(去淀粉和还原糖),马铃薯提取液(去淀粉)二苯胺试剂,斐林试剂,双缩脲试剂,质量分数为3%的淀粉溶液和质量分数为3%的蔗糖溶液等.其实验原理:

① ;

② .

◆对策:

(1)要熟记考纲要求的每个实验的基本原理,并将所获得的知识迁移到新的实验情景中。

(2)尤其要记住待检测物质与某种鉴定试剂反应,产生一种特殊颜色来达到鉴定的目的。

(3)牢记实验原理是做实验的依据和思路(注意叙述中不能采用“因为…所以…”的表述方式)

3、实验设计题

题目给出实验目的及一些附加条件,让学生设计实验方案。解答这类题目应首先根据题目的要求和给出的条件,确定所考查的知识点及相关的实验原理,构思相关的生物情景,然后再设计便于操作的实验方案。

◆对策:实验设计的基本思路

①读题找出实验目的

确定是探究性实验还是验证性实验(一般在题干中有“验证……”、“证明……”、“探究……”,其后内容就是实验的目的。)

②确定自变量、观测指标和无关变量

找出单一变量,确定对照组和实验组的设置,确保其他培养实验条件一致,控制无关变量。

明确观测指标,是否需要统计即对数据的整理等。

③分析材料用具、原理,绘制简易流程图

特别提醒:

ⅰ有些材料需预先处理(如材料要用液体,但题目中给的是固体材料,则需配置相应浓度的溶液)

ⅱ实验的前测(如生理实验中需要对实验前的材料进行生理指标的测量等)

(注意前测和后测)

④实验步骤

⑤联系实验目的得出结论 预测结果、得出结论

注意探究性实验和验证实验的不同回答

ⅰ 若是“验证性”实验,则要根据所学知识和原理,分析得出应有的实验结果和推出相应的结论,此时一般只有一个结果和相应的结论,结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在题目要求验证的内容中寻找。

ⅱ 若是“探究性”实验,则要根据原理、目的,预测出可能的结果和推出相应的结论,此时一般有几个不同结果及相应的结论。

【例13】为了验证甲状腺激素的生理作用,试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标,根据给出的实验材料和用具,设计实验步骤,预测实验结果,并作出分析。

(1)材料和用具:日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组,甲状腺激素溶液,蒸馏水,灌胃器,耗氧量测定装置,小动物活动测定仪等。

(实验提示:给药途径为每日灌胃,给药剂量和仪器操作不作考试要求,室温恒定。)

(2)方法与步骤: ?

(3)结果预测与分析: ?

【解题思路】

(1)确定是验证性实验还是探究性实验:_______________

(2)确定实验目的、实验原理

实验目的:____________________________________________________________。

实验原理:_______________________________________________________ 。

(3)确定自变量、因变量、无关变量

自变量:_________________________________________________________________

因变量:_________________________________________________________________

无关变量:_______________________________________________________________

(4)设计实验步骤

① ——选择材料、编号分组,前测,控制无关变量

步骤①: 将日龄相同体重相近的两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组, 分别用给出仪器测定与记录 。

② ——设置实验组(甲组)和对照组(乙),在相同且适宜条件下饲养以控制无关变量

步骤②:每日用 给予甲组鼠灌喂 ,给予乙组灌胃 ,

在 的条件下饲养一段时间。

③——运用一定的观测手段,观察实验结果,后测,记录,

步骤③:“定期测量与记录甲、乙两组鼠的 。”

(5)结果预测与分析:

实验目的中有“验证……”,因此是验证性实验。

实验结果预测:(前测和后测的结果预测)

未给甲状腺激素时,甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量 ;给甲组鼠甲状腺激素后,其耗氧量和活动量均 乙组。

结果分析:(结合实验原理来分析出现该结果的原因)

甲状腺激素能促进新陈代谢,提高神经系统的兴奋性,从而使耗氧量和活动量加大。

说明:

前测的作用是为实验结果提供一种实验前后的对照。如例13题,即使是正常大白鼠,其活动量和耗氧量也是有所区别,只有进行前测,才能与实验结果进行比较,从而使实验结果说服力更强!

如果实验起始阶段状态是确定的、已知的,就没必要前测。

2004全国高考试题31题: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”,请以小白鼠为实验对象设计实验步骤。

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,烧杯等。

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。)

思考:两只正常的实验小白鼠的状态需要前测吗?

【例14】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。

材料用具:紫花苜蓿幼苗,摩西球囊霉菌菌种,栽培土(经灭菌处理的田间土与河沙混合,体积比9:1),大小一致的花盆。

方法步骤:⑴每个花盆中放置栽培土3㎏,并将花盆平均分成A、B两组

⑵A组各花盆中 ,B组各花盆中 。

⑶将等数量的幼苗移栽于各花盆中,置于 条件下培养;

⑷6周后, 处理10d,每天观察、记录并统计 。

结果预期与分析:

【解题思路】

(1)确定是验证性实验还是探究性实验:_____________________________________

(2)确定实验目的、实验原理

实验目的:______________________________________________________________

实验原理:______________________________________________________________

(3)确定自变量、因变量、无关变量

自变量:______________________________________________________________

因变量:______________________________________________________________

无关变量:________________________________________________________________

4、实验评价题

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。

◆对策:对实验方案评价时,要注意重点从以下几方面入手

(1)有无对照(如果有看对照设计是否合理),是否遵循单一变量原则和等量原则

(2)实验材料及器材的选择、使用是否正确

(3)实验方法、步骤是否合理

(4)是否采取正确的方法进行实验结果的检测和记录

①对照、单一变量等原则是否体现

【例15】为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”,某同学制定下列方案:

a.取两个玻璃缸分别编号为1号、2号;

b.在两个玻璃缸中,分别加入等量(且适量)的水和新鲜水草,然后在每个玻璃缸中分别放入lO条同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪;

c.向l号缸投放含甲状腺制剂的饲料,2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料;

d.每天分别向两缸中投放一些饲料;

e.每隔一段时间观察一次,观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中,再将培养皿放在坐标纸上(1 mm×1 mm),观察并且测量蝌蚪的体长变化(前肢和后肢的生长情况,尾的变化等)。上述实验设计方案中,有一些明显的设计缺陷或不足,请你修改并完善该设计方案。

(1)该设计方案的明显缺陷是 ,因此,a过程应该为(只需陈述修改内容,下同) ;c过程应该为

(2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处, d过程的不妥之处应该改为

。

②实验方法、步骤是否合理

此类题目给出了实验操作的方法、一系列步骤。要求学生分析评价方法、解题程序的科学性和规范性。找准解题切入点,避开误区,设计最佳实验方案。

【例16】为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响,某位学生设计如下:

(1)在1~3号试管中分别加入O.5%的新鲜可溶性淀粉液2.O mL。

(2)分别向l~3号试管中加O.5%唾液1.O mL。

(3)向1号试管注入1.0 mL蒸馏水,向2号试管注入质量分数为5%的NaOH溶液1.0 mL,向3号试管注入质量分数为5%的HCl溶液1.0 mL。

(4)振荡这3支试管,使试管内的液体混合均匀。然后,将3支试管下半部浸入60℃左右的热水浴中,保持5 min。

(5)在3支试管中加入2.O mL斐林试剂振荡后,将3支试管的下半部放入盛有热水的大烧杯中,用酒精灯加热,煮沸1min。观察3支试管中溶液的变化情况,记录结果。

该学生的设计方案,有无不妥之处?若有请改正并指出原因。

5、实验补充完善题

实验补充完善题是高考的热点题型,该题型将实验与探究能力渗透到各题题干及解题过程中进行考查,将常规实验与探究能力、实验与理论知识融合考查,注重探究过程和方法,并加强。

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