届高三生物二轮优化训练第1部分专题7第2讲 常考实验技能.docx

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届高三生物二轮优化训练第1部分专题7第2讲常考实验技能

第2讲　常考实验技能

直击考纲1.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。

2.具有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。

3.能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

技能1　准确理解应用实验基本原则

1．科学性原则：

包括实验原理、实验材料的选择、实验方法、实验结果处理的科学性，要有科学的思想和方法作指导。

典例应用1　（2012·大纲全国卷，33）某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：

①在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1mL。

②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1mL，摇匀。

③将5支试管放入70℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。

④取出各试管，分别加入斐林试剂2mL，摇匀。

⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。

上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由（不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数），以便实验能得到正确的预期结果。

（1）________________________________________________________________________。

（2）________________________________________________________________________。

答案　

（1）③中70℃应改为37℃。

因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37℃　

（2）在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在沸水浴中一段时间。

因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色

解析　解答本题时应全面考虑酶的最适条件以及斐林试剂的作用条件。

（1）唾液淀粉酶的最适温度是37℃左右，70℃时酶会变性失活。

（2）加入斐林试剂后，需要沸水浴加热才能看到砖红色沉淀。

2．平行重复原则：

控制某种因素的变化幅度，在同样情况下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，从而揭示事物的本质特征。

其目的是为了使实验结果或数据更接近真实情况，避免偶然因素对实验的影响。

典例应用2　把引起50%左右的细胞发生初始质壁分离的浓度称为等渗浓度。

为了测定洋葱表皮细胞的等渗浓度，有人把大小一样的洋葱表皮细胞分别放入下面各组溶液中，并记录结果如下表：

培养皿

蔗糖溶液

（mol·L－1）

发生初始质壁分离的细胞占

观察细胞数目的百分比

1

0.2

无

2

0.3

无

3

0.4

15%

4

0.5

40%

5

0.6

80%

6

0.7

99%

7

0.8

100%

请分析回答：

（1）该洋葱表皮细胞的等渗浓度为多少？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）你认为用什么方法可以更精确地测定洋葱表皮细胞的等渗浓度？

写出你的设计思路。

（数据保留2位小数）

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）从表中看到，当蔗糖溶液浓度分别为0.5mol·L－1和0.6mol·L－1时，有40%和80%的细胞发生初始质壁分离，根据题干的条件，故确定细胞液的等渗浓度为0.5～0.6mol·L－1

（2）分别配制浓度为0.52mol·L－1、0.54mol·L－1、0.56mol·L－1、0.58mol·L－1四组蔗糖溶液进行实验，再观察细胞发生质壁分离的百分比，百分比接近50%的蔗糖溶液的浓度即为细胞液的等渗浓度

典例应用3　若探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用，为了排除偶然因素的干扰，对插条处理又该如何操作？

答案　同浓度处理的插条要求为3～5根，然后再求平均值。

3．对照原则：

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。

常见对照类型分为空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。

典例应用4　试判断下列实验分别是属于什么对照类型？

实验组和对照组分别是什么？

（1）“探究影响酶活性的因素”实验中：

1号试管加1mL蒸馏水；2号试管加1mL盐酸；3号试管加1mLNaOH溶液。

答案　属于空白对照。

对照组为1号试管，实验组为2号和3号试管。

（2）“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。

答案　属于自身对照。

实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。

（3）肺炎双球菌转化实验中以下两组实验：

①S型菌DNA＋R型菌

S型菌落＋R型菌落

②S型菌DNA＋DNA酶＋R型菌

R型菌落

答案　属于条件对照。

①为实验组，②为对照组。

（4）植物向重力性生长的向性实验中将玉米种子放置在不同的方向。

答案　属于相互对照。

没有单独的对照组，而是几个实验组相互对照。

（5）在“动物激素饲喂小动物”的实验中，甲组饲喂甲状腺激素，乙组饲喂甲状腺激素抑制剂，丙组不饲喂药剂。

答案　属于条件对照同时具备空白对照。

甲组为实验组，乙组为条件对照，丙组为空白对照。

4．单一变量原则和等量原则：

二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同。

前者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；而后者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实验结果的影响。

典例应用5　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，25℃0.05%的赤霉素水溶液浸泡24h

机械破损种皮，25℃0.05%的赤霉素水溶液浸泡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

答案　C

解析　对照实验自变量必须单一，否则无法说明因变量变化的原因。

Ⅰ组与Ⅱ组对照自变量为种皮的完整性；Ⅰ组与Ⅲ组对照自变量为种皮完整条件下有无赤霉素；Ⅱ组与Ⅳ组对照自变量为机械破损条件下有无赤霉素；Ⅱ组与Ⅲ组之间变量不单一，无法进行对照。

典例应用6　某学生准备验证酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸，并设计了下列对照实验，请你帮助他完成有关内容。

（1）实验目的：

验证酵母菌的细胞呼吸方式。

（2）材料用具：

酵母菌培养液、质量浓度为0.19g/mL的葡萄糖溶液、液体石蜡油、蒸馏水、保温瓶、温度计、棉花。

（3）实验步骤：

①将质量浓度为0.19g/mL的葡萄糖溶液加热后冷却备用。

②取3个保温瓶，编号为A、B、C，并将C瓶设置为对照。

③在3个保温瓶中分别加入等量的________________。

④A瓶中再加入__________________________________，B瓶中再加入______________________，C瓶中再加入________________________________。

⑤在3个保温瓶中均放入温度计，用棉花轻轻塞上瓶口，并保证保温瓶通气。

⑥24小时后观察并记录3个保温瓶中温度的变化。

（4）实验结果及分析：

C瓶温度________，A瓶温度________（填“高于”、“低于”或“等于”）B瓶温度，原因是____________________________。

（5）实验结论：

____________________________________。

答案　（3）③葡萄糖溶液　④适量的酵母菌培养液和液体石蜡油　与A瓶所加酵母菌培养液等量的酵母菌培养液　与A瓶所加酵母菌培养液等量的蒸馏水　（4）不变　低于　酵母菌无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸释放的能量少　（5）酵母菌的细胞呼吸方式有有氧呼吸和无氧呼吸两种（或兼性厌氧）

解析　本实验的目的是验证酵母菌的细胞呼吸方式，故控制好单一变量（有氧或无氧环境）是实验的关键；具体表达实验步骤时，要注意体现出等量原则。

对于实验结果的分析，由于酵母菌有氧呼吸释放的能量比无氧呼吸释放的能量多，故作为实验组的A、B两瓶温度不同，且B瓶温度较高。

技能2　明确实验目的、原理，做出适当假设

1．实验目的——要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。

（1）实验目的的书写与表达：

实验目的的内容包含：

研究对象、研究现象（因变量）和作用于对象的因素（自变量），格式为“探究（验证）××（自变量）对××（因变量）的影响”或“探究（验证）××（自变量）与××（因变量）的关系”等。

典例应用7　在用生长素促进植物枝条生根的实践过程中，发现枝条生根情况不一，分析其原因，认为可能与生长素的浓度有关。

请据此拟定一个相关研究课题的实验目的：

________________________。

答案　探究生长素浓度对植物枝条生根的影响（或探究生长素浓度与植物枝条生根的关系）

解析　首先要确定自变量和因变量。

由该题信息可知，自变量是“生长素浓度”，因变量为“枝条生根情况”，然后再依据名称模式写出课题实验目的名称，可以表述为“探究生长素浓度对植物枝条生根的影响”或“探究生长素浓度与植物枝条生根的关系”。

（2）实验目的的确认方法

①根据题目信息，直接写出实验目的

典例应用8　甲型流感病毒正在全球范围内扩散，严重危害人体健康。

某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：

甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？

该兴趣小组为探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计了实验步骤，请为该实验拟定一个实验目的。

实验目的是__________________________________。

答案　探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA

解析　题目中含有“探究”字眼，也有“提出疑问”，因此很容易据此找到实验目的，即探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。

　②根据实验装置或实验现象，推断实验目的

典例应用9　如图装置表示3株脱淀粉（经充分“饥饿”处理）的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内，完善下面图解，体验分析思路：

实验目的：

________________________。

答案　CO2浓度　光合速率　探究CO2浓度与光合速率的关系

　（3）从“实验目的”中的审读提炼信息

典例应用10　阅读下列各实验目的，试分析各实验中的实验类型、生物学事实、自变量、因变量、无关变量。

①探究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况

答案　实验类型为探究类；生物学事实——色素对光的吸收；自变量为光质；因变量为合成淀粉的量（检测观察指标为叶片的颜色变化）；无关变量为植物的发育状况、光照时间、环境温度和植物中已有的有机物。

②探究叶色暗绿是否由缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致

答案　实验类型为探究类；生物学事实——叶色暗绿（色素与叶色的关系）；自变量为磷的有无；因变量为叶色是否暗绿；无关变量为所选植物叶片的生理状态、选取数量、培养条件。

③验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验

答案　实验类型为验证类；生物学事实——胰岛素的作用及调节血糖的过程；自变量为胰岛素的有无；因变量为小鼠的症状（具体为：

小鼠的活动状况）；无关变量为实验动物小鼠的生长生理状态、所使用试剂的量。

④探究生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度

答案　实验类型为探究类；自变量为生长素类似物浓度；因变量为枝条生根的情况；无关变量为植物材料、处理时间和处理方法。

⑤验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关

答案　实验类型为验证类；生物学事实——大豆品种矮化现象；自变量为赤霉素含量的变化；因变量为大豆是否出现矮化现象；无关变量为大豆的品种及长势状况、培育环境条件和营养条件。

⑥探索蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离与复原的影响

答案　实验类型为探究类；生物学事实——洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离与复原；自变量为蔗糖溶液的浓度；因变量为细胞质壁分离与复原；无关变量为洋葱鳞片叶表皮细胞的生理状态、处理方式和时间。

2．实验原理的确认与书写

实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定观测指标的依据。

书写时，有时只涉及某一方面，有时考虑多方面，其一般书写格式分为三步曲：

假设（未被证实的结论）＋假设与结果的联系＋结果（或预期结果），一般用陈述句、肯定句，其思路为先找到结论或假设，再找到结果或现象，然后根据所学知识、题干信息和实验目的寻找两者之间的联系。

典例应用11　探究影响酶活性的条件，其实验目的为：

探究不同温度或pH条件下酶的活性。

请写出实验原理：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　不同的温度或pH会影响酶的活性（假设）。

在一定温度或pH范围内，酶的活性随着温度或pH的升高而增大，但超过最适的温度或pH后，酶的活性随着温度或pH的升高而减小（假设与结果的联系）。

淀粉水解产生的还原糖与斐林试剂生成砖红色沉淀。

过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解生成水和氧气（结果）

典例应用12　为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。

某学生的实验方案如下：

（1）将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。

（2）A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。

一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力、活动减少、甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变化。

（3）A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。

一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组小鼠活动状况无变化。

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。

请回答：

该实验的实验原理是：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　胰岛素具有降低血糖的作用（结论）。

体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降（二者联系）。

机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状（结果），此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解

解析　从实验目的看，自变量为胰岛素，所以书写原理时，胰岛素的作用就是原理的核心内容。

先写结论：

胰岛素具有降低血糖的作用。

再写两者的联系：

体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降；最后定结果（现象）：

机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状。

可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。

最后按书写格式整理成连贯的条理清晰的答案。

3．实验假设的书写

假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。

假设的提出可能正确也可能错误，只要能解释题给现象或与题干相符，则提出的假设就可以。

一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自已平时积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。

典例应用13　哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。

动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。

为了探究哺乳动物随外界环境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低，某校生物兴趣小组制定了以下实验方案：

实验假设：

________________________________________________________________________。

材料用具：

略

实验步骤：

①将4个恒温培养箱分别调节成10℃、20℃、30℃、40℃恒温，并编号为甲、乙、丙、丁四组；

②取四只400克、健康的、性别与生理状况相同的成年小白鼠分别放入4个不同温度的恒温培养箱中；

③一段时间后，用仪器测量小鼠耗氧量，做好记录并计算。

答案　哺乳动物随外界环境温度的升高，呼吸强度降低

解析　本实验要探究的问题是哺乳动物随外界环境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低。

首先要获取解决该问题的信息，信息一方面蕴含在题干中：

“哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。

动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。

”一方面来自于平常所学的知识。

接着，利用这些信息对呼吸强度的变化进行推测和解释：

哺乳动物是恒温动物，体温通过产热量与散热量的平衡达到恒定，当外界温度上升时，散热速率会下降，使产热速率大于散热速率，动物体温会上升；要使升高的体温下降，需减少产热增加散热；动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。

那么，哺乳动物是否通过减弱有氧呼吸的强度来达到体温的恒定？

于是，根据这一推测的结果作出初步的假设：

哺乳动物随外界环境温度的升高，呼吸强度降低。

技能3　实验步骤的科学设计与准确描述

1．实验步骤设计的一般程序

2．实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题

（1）实验材料的选择

①植物：

“大小相似，长势相同的同种植株”。

②动物：

“体重（体长）、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别”相同。

③有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。

（2）试剂的选择

①在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”、“等体积”、“适量的”、“一定量的”等词的运用。

②实验时间和条件上用“一段时间”、“适宜的温度、pH”等语言。

典例应用14　前段时间我国白酒塑化剂事件的爆发，使我们清醒地认识到环境激素对人体的危害。

有人猜测塑化剂的作用类似于雌性激素，可能会引发性早熟。

请设计实验探究上述猜测是否正确。

（说明：

性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标）

（1）材料和用具：

同种的________雌鼠若干，______________的饲料（甲），含适量浓度雌性激素的饲料（乙），普通饲料（丙）等。

（2）实验目的：

________________________________________________________________________。

（3）实验原理：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）实验思路：

①将雌鼠__________分为3组，编号为A、B、C。

②________________________________________________________________________。

③________________________________________________________________________。

④________________________________________________________________________。

（5）如果猜测正确，则实验结果是

______________________________________________________________________。

答案　

（1）同龄、幼年　含适量浓度塑化剂　

（2）探究塑化剂的作用是否类似于雌性激素，可以引发性早熟　（3）过量雌性激素会引发性早熟；性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标　（4）①随机均等　②A组每天饲喂一定量的饲料甲，B组每天饲喂等量的饲料乙，C组每天饲喂等量的饲料丙　③将三组小鼠在相同且适宜的条件下饲养　④观察并记录每只雌鼠的初始发情时间，并取每组的平均值　（5）A、B两组雌鼠的平均初始发情时间都短于C组

解析　

（1）应选取发育程度与生理状态相同且健康的同龄雌性幼鼠。

（2）本实验的目的是探究塑化剂对生物体的毒害作用（或是否引发性早熟），因此要配制含适量浓度塑化剂的饲料。

（3）本实验的原理（或实验依据）：

过量雌性激素会引发性早熟，性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标进行测定。

（4）①实验分组时要做到随机、平均，避免人为因素对实验结果的影响；②设置对照，操控实验变量（或自变量），如A组为实验组，则B、C组分别为相应的对照组；③同条件处理，控制无关变量，三组实验鼠要在相同且适宜的条件下饲养，保证除自变量差异外，其他无关变量要一致且实验鼠能够正常生长发育；④观察比较，检测反应变量（或因变量），观察记录每只雌鼠的初始发情时间，并取每组的平均值。

（5）如果猜测正确，即实验结果与猜测一致，说明A、B两组雌鼠的平均初始发情时间都短于C组。

技能4　实验结果与结论的预测与分析

首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。

若为验证性实验则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求（目的）一致。

若为探究性实验则实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。

典例应用15　利用给出的材料和用具设计实验，请完善下列实验。

Ⅰ.高温能使唾液