山东省聊城市第四中学高考生物总复习 专题七 实验要点透析(1).doc

山东省聊城市第四中学2014届高考生物总复习 专题七 实验要点透析一、中学生物实验的基本类型及特点1.验证性实验 特点：验证前人的科学研究过程和结论，而这种结论在理论课中已讲过。例如：生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定；观察植物细胞的有丝分裂；观察植物细胞的质壁分离和复原；叶绿体中色素的提取和分离等。这类实验重点是理解实验原理，掌握实验步骤，解释实验结果产生的原因。2.探究类实验 特点：实验目的和实验结果带有不确定性，要经过实验或研究得出结论。例如：比较过氧化氢酶和fe3+的催化效率；探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用；探索温度对淀粉酶活性的影响等。在这类实验中要注意实验变量的控制，实验步骤的正确与否，这样才能得到正确的结论。3.模拟类实验 特点：所用的材料全是非生物材料和替代材料，通过对实际研究过程相似的情景，模拟实际研究过程。例如：性状分离比的模拟实验；制作dna双螺旋结构模型。通过此类实验，同学们能理解掌握科学研究的一般方法，加深对教材中相关知识点内容的理解。4.调查类实验 特点：研究的对象是客观存在的事实、现象，通过对客观事实和现象之间联系的了解，得出结论，提出自己的观点。例如：种群密度的取样调查；调查环境污染对生物的影响。5.设计类实验 特点：根据学过的生物学原理设计完整的研究过程，包括实验仪器、实验材料用具、实验方法和实验步骤等。例如：植物向性运动的实验设计和观察；设计实验观察生长素和生长素类似物对植物生长的影响；设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性等。二、实验设计的原则和基本方法1、实验设计的原则（1）对照性原则：只有比较才能看出差异，只有通过对照才能验证我们的推论，因此，在实验设计中，一般都要设置对照组。设置对照的目的通常有两种情况，一种是为了说明问题，验证推论；另一种是为了消除或减少实验误差。通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。设置对照组有3种方法：空白对照：即不给对照组做任何处理，或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；如要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，让其自然生长，而实验组饲喂甲状腺激素制剂或甲状腺抑制剂，以观察甲状腺激素的作用；自身对照：指实验组和对照组都在同一实验对象上进行。如观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，对照组即正常的洋葱表皮细胞和实验组即质壁分离和复原的细胞是同一组细胞，是典型的自身对照实验；又如探究酵母菌在培养液中的生长。相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。如“比较过氧化氢酶和fe3+催化效率”实验中，分别用过氧化氢酶和fe3+去催化过氧化氢分解，进行相互对照，以得出酶的高效性结论等。通常采用空白对照的原则：即不给对照组以任何处理因素。但是要注意，不给对照组以任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组也要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素而已。如探索光对种子萌发的影响中，实验组不给光照，对照组给予光照，其他的如空气、水分、温度都要适宜且相同；另外，土壤中微生物的分解作用实验，对照组的土壤不做处理。（2）随机性原则：实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做是由于：可以消除或减少系统误差，使测验有意义；平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。（3）平行重复原则：平行重复原则，即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。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。如果重复实验结果不一样，则不能得出结论，只能是偶然的结果。（4）单因子变量原则：单因子变量原则是指实验组和对照组的处理只能有一项条件不同，其他条件都应相同。即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。例如：在验证酶是催化剂的实验中，a试管加入淀粉酶，在对照试管（b试管）中应加入等量的清水；观察温度对酶的影响时，各组其他条件一样，只有温度不同。观察ph对酶的影响时，各试管只能是ph不同，其他如温度、酶、反应物的量等必须相同。（5）平衡和消除额外变量原则例如：btb溶液在中性条件下呈绿色，酸性条件下呈黄色，碱性条件下呈蓝色。现有水草、试管、绿色btb溶液、黑纸等实验材料和用具，试设计实验证明光合作用需要光。 图1如图1所示，设a、b两组时不能排除btb溶液在照光时可能变蓝，故需设置c组（只放btb溶液，不放水草，置光下）。以平衡和消除额外变量对实验结果的影响。（6）科学性原则例如：以co2为指标，设计并测定植物呼吸速率的实验如图2所示 图2（1）为什么要遮光？消除绿色植物光合作用吸收co2对实验的干扰。（2）ca（oh）2溶液的应用：前者是检验空气中co2是否完全被naoh吸收；后者是检验植物是否进行了呼吸作用，并可对生成物作干燥处理后进行定量分析。（7）可行性原则设计步骤简单方便，材料易获取，条件易控制，又能说明问题。例如：验证酶专一性的实验中，用唾液淀粉酶（或商店售的淀粉酶），而不用胰淀粉酶或肠淀粉酶（不易获得）（8）要注意实验材料的理化特性实验材料选择不当，将直接干扰实验结果。例如：探索“温度对酶活性影响”的实验，可选用淀粉做实验材料，因高温和低温对淀粉这种实验材料影响较小，而对唾液淀粉酶的影响较大，所以该实验可验证温度对酶活性的影响。如果改为h2o2做实验材料，则温度对其分解影响很大，温度变化既可直接干扰实验结果，也可通过酶影响实验结果。（9）实验设计应注意严整性设计对照实验要便于实验前后对比或组间对比，得出明确可信的结论。例如：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，它缺乏则血液不能凝固；草酸钾溶液与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果。验证钙离子在血液凝固过程中的作用，并回答问题：实验的材料和用具：家兔 生理盐水 酒精棉球 适宜浓度的草酸钾溶液 适宜浓度的氯化钙溶液 试管、注射器（针管、针头）实验步骤和结果：第1步：在a、b试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水第2步：问题：设置b管的目的_。（答案：作为a管的对照）在该实验中，需作两次对照才能得出确切结论：第一次：如图3 现象：a不凝固，b凝固原因：a中草酸钾溶液能与血液中的ca2+发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。初步结论：a管血液不凝固是由于血液中缺ca2+第二次：在a、b两试管中加等量的cacl2溶液现象：a凝固，b凝固原因：加入了ca2+确切结论：血液凝固必须有ca2+参加。2、实验设计的基本方法（1）了解题目要求： 看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果。（2）明确实验目的原理： 明确实验到底要解决什么问题，要用到生物学上什么原理。（3）确定实验思路： 就是根据原理对实验做出假设，并对可能产生的现象做出预测，并充分利用实验材料设计实验思路。（4）设计实验步骤：根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验步骤。要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用？怎样运用？并且还要注意以下两点：一是题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。（5）记录实验现象和数据： 在实验中，将观察到的现象如实、准确地记录下来。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。（6）分析得出结论： 根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。三、实验设计题中的关键词： 在设计实验过程中要巧用下列几个词“适量”、“一定量”、“等量”、“同等条件”、“适宜条件”、“观察结果”等。四、实验设计中的语言表述实验材料选择：a植物：“大小相似，长势相同的同种植株。”b动物：“体重(体长)、年龄，生长趋势相同”，有时甚至要考虑“性别”要相同。试剂选择：要注意“等浓度”、“等体积”。实验器具选择：a容器应使用大小相同的。b如果使用滴管滴加不同溶液，应选用不同的滴管。结果观测：a有关酶的实验设计，应注意各步骤的顺序，必须先调节相关条件（温度、ph等）才能反应物与酶相遇，还应注意空白对照中加入“等量清水”。b生长素设计中，应注意对胚芽鞘的生状况描述“向哪方弯曲生长”、“向上生长”、“不弯曲不生长”、无子蕃茄培育应注意“去雄”、“套袋”、“一定浓度生长素类似物”。c动物激素调节实验中，有些激素只能用“注射”（如胰岛素），有些可以“饲喂”（如甲状腺激素）。d无土栽培时应注意，“培养液中通空气”、“适时适量补充稀释培养液”。e微生物培养中注意，“无菌”、“接种到培养基”还有氧气、ph、温度等条件的控制。f遗传学实验：复制转录时应提供：原料（核苷酸），模板、能量（atp）、相应酶。翻译时应提供：原料（氨基酸）、模板、（mrna）、能量（atp），相应酶要，特别注意转运rna（trna）。植物杂交实验：如果为两性花（花中既有雄蕊又有雌蕊）的植物杂交。如、应注意“去雄”“人工授粉”“授粉后套袋”如果为单性花（即有雄无雌或有雌无雄），则无须“去雄”但要“套袋”动物杂交实验：千万不能有“自交”，应为“与相同基因型的异性交配”。基因工程实验：注意“限制性内切酶”“运载体”“dna连接酶”“目的基因”“受体细胞”等科学语言的使用。g细胞工程实验：植物体细胞杂交：应注意去细胞壁，使用纤维素酶，果胶酶后形成的应为“原生质体”。诱导融合的手段常用“peg”，融合后应有“再生出新细胞壁”，还应通过组织培养形成植株。动物细胞培养：应先剪碎材料，用“胰蛋白酶”处理，培养过程中用“胰蛋白酶”使增生细胞分散。单克隆抗体：选用小鼠做实验材料，不能用人，应先注射抗原。得到效应b（t）细胞，与骨髓瘤细胞融合，常用手段“灭活病毒”，也可以是peg。最终目的是通过细胞培养得到所需抗体（淋巴因子）。五 、解实验题的基本模式无论解哪种类型的实验试题，都可以用一个固定的模式去解，无论是补充完善实验还是自己独立设计实验，都可以用这个固定模式去套用。1.分组：根据实验要求和材料，有的实验只分2组，有的实验分3组，也有的实验分若干组。各组材料量要相同。如观察影响种子萌发因素的实验中，每组要取若干粒（如10、20粒），一定不要每组一粒种子。并给每组编号，有的实验还要做相同的处理如观察酶的高效性实验，先取2只试管，编号1、2；向2只试管各加入2毫升过氧化氢溶液等。2.做对照处理：根据实验的目的和要求，改变实验变量，其他条件一定相同，这样观察到的实验现象或结果差异才一定是由这种实验变量引起的，否则得不出结论。3.再做相同的处理：如在同一条件下培养一段时间或都恒温或水浴加热等。4.观察现象或实验结果：仔细观察实验组与对照组的差异5.得出结论：由于实验组和对照组只有一个条件的差异，因此实验结果的不同一定是由唯一的这个条件差异引起的。如果是验证性实验，结论就在题目中；如果是探究性实验，结论一般要分情况讨论，结果至少有2种或2种以上的可能。“验证性实验”实例例1：（04高考全国卷31）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，预测和解释应出现的结果，并写出实验结论。 （一）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，斐林试剂，注射器，试管，烧杯等。 （二）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）（三）实验结果的预测、解释和结论 。【提示及答案】：（二）实验步骤：1.分组：（1）取两支试管分别编号为1号和2号，各加入等量的斐林试剂。2.对照处理：（2）确定1只鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠为对照鼠，腹腔注射等量生理盐水。3.再相同处理：（3）给药1小时后，对两只小白鼠采尿液，实验鼠尿液放入1号试管内，对照鼠尿液放入2号试管内。4.观察实验现象或结果：（4）将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。（三）实验结果的预测、解释和结论：1号试管中应该出现砖红色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖；2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。5.得出结论：实验结论：实验鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。“探索类实验”实例例2：研究性学习小组在某电镀厂排水口采集重金属污染液1000ml。利用以下实验材料和器材设计实验，探究不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发和生长的影响。实验材料和器材：水稻种子；试管；培养皿；纱布；尺子（100mm）；蒸馏水；恒温光照培养皿，温度设定为28，光强度为2000lux；（实验材料和器材的数量不限）根据给出的实验材料和器材。请设计实验方法和步骤。预测实验结果并作出分析。（1）方法和步骤： 。（2）结果预测和分析： 。【解析】在特定温度和光照条件下，设置不同编号的实验装置，培养皿中放入浸湿的纱布，相同数量的种子，实验组用不同浓度重金属污染液处理（量要相同），对照组用相同量蒸馏水处理，观察种子萌发及生长状况。预期结果应是浓度越高，发芽率越低，生长越慢。【答案】方法和步骤：1.分组：（1）挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子250粒，随机分成5组，每组50粒。取5只培养皿，垫上纱布，分别编号为1、2、3、4、5； （2）用蒸馏水将重金属污染液逐级稀释10、100、1000、10000倍（稀释过程中ph值的变化可不作考虑），获得4种不同浓度的污染液。2.做对照处理：（3）向1、2、3、4号培养皿加入等体积的不同浓度重金属污染液（浸湿纱布即可），5号培养皿加入等体积的蒸馏水作为对照。3.再做相同的处理：（4）在每只培养皿的纱布上，均匀放置50粒水稻种子； （5）将5只培养皿置于恒温光照培养箱培养；每天实验组补充等量的相应浓度的重金属污染液，对照组补充等体积的蒸馏水，以保持纱布的湿润。4.观察现象或实验结果：（6）1周后统计各组的发芽率；用尺子测量幼苗株高（或根长），计算其平均值。5.得出结论：结果预测和分析：不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发均有抑制作用，随着浓度的增加，萌发率逐渐降低；不同浓度的重金属污染液对水稻幼苗的生长均有抑制作用，随着浓度的增加，株高（或根长）逐渐降低。例3：生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖。为探索该调控基因是存在于细胞质还是细胞核中，科研人员做了如下实验设计：根据以上思路，请继续完成下列实验设计方案：（一）实验方案：（实验提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求。） 1.用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。 2.分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。 3. 。 4.取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。 5. 。 6. 。（二）预期实验结果及结论： 1. 。 2. 。 3. 。【解析】本题是探究性实验设计题。解题的关键是实验变量的确定及施加，联系细胞工程中“核移植”等相关知识可受到启发：即通过核质重组的方法来施加变量并相互对照。本实验结果最可能的三种情况很容易预测，实验结论则分别是该调控基因存在于细胞核中或存在于细胞质中或同时存在于细胞核和细胞质中。【答案】（一）实验方案：3.取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙。5.分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙两只培养瓶中，进行细胞培养。6.分别观察甲、乙培养瓶中的细胞形态。 （二）预期实验结果及结论：1.若甲瓶中的细胞（或重组甲细胞分裂产生的细胞）形态发生明显变化，则调控基因存在于细胞核中。2.若乙瓶中的细胞（或重组乙细胞分裂产生的细胞）形态发生明显变化，则调控基因存在于细胞质中。 3.若甲、乙瓶中的细胞（或重组甲、重组乙细胞分裂产生的细胞）形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在于细胞核和细胞质中。专题练习一、选择题部分：1用正常的黄瓜雌花验证生长素的作用，设计的做法是：将用于实验的雌花在开花前套上纸袋，然后分别作如下处理：1号花开花后给雌蕊柱头涂一定浓度的生长素；2号花开花后人工授粉。此设计的缺陷是 ( ) a1号花未进行人工授粉 b2号花未涂生长素c缺乏自然传粉的雌花d缺乏只作套袋处理的雌花227只同种并同时孵化的长约16mm的蝌蚪,随机分为三组,饲养的水、饲料和温度等条件相同。a组加入甲状腺素，b组加入甲状腺抑制剂，c组不加入药剂。饲养1020天，观察生长情况。(1)根据实验的“假设预期验证”的原理，该实验的假设是 ( ) a甲状腺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cb组变态发育将加快 da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甲状腺激素能加快新陈代谢 da组变态发育加快，b组变态发育滞后(3)根据实验的“单一变量”原则回答下列问题：本实验中同种蝌蚪和相同饲养条件属于 ( )a组加入的甲状腺激素是 ( )a组的变化和结果是 ( )a实验变量 b因变量c无关变量 d控制变量(4)根据实验对照原理回答下列问题：a组属于 ；b组属于 ；c组属于 。a实验组 b条件对照c自身对照 d空白对照(5)本实验的关键技术是 ( )a定时喂食 b定时换水c定时观察 d用药量合理二、非选择题部分：3黄瓜花是单性花，雄花和雌花容易分辨。现在生物园里有几株黄瓜正在开花，为你提供必要的器具和药品，请你完成下面的实验方案，以证明黄瓜子房发育成果实需要种子提供的生长素。器具和药品：透明纸袋、回形针、小纸牌、剪刀、镊子、毛笔、烧杯、适宜浓度的生长素溶液。实验方案：步骤一：选择一批发育正常，即将开放的黄瓜雌花，为每朵花套上透明纸袋，用回形针将纸袋固定好，然后将这些雌花分为3组，分别挂上标有1、2、3的小纸牌。步骤二： 。结果预测：第一组雌花 ；第二组雌花 ；第三组雌花 。4苔藓植物(如葫芦藓)对空气中的二氧化硫十分敏感。现某地区空气中的二氧化硫的主要污染源是某钢铁厂排出的工厂废气，现请你设计一个实验，以葫芦藓作为“指示植物”，来检测该地区空气无污染、轻度污染、中度污染和重度污染的情况。(1)材料用具：4盆生长状况相同的葫芦藓，大号透明塑料袋若干只，200ml注射器2只，双面透明胶带。(2)请你为此研究拟定一个课题名称： 。(3)实验步骤：第一步：取大号塑料袋先排尽空气，收集钢铁厂工业废气若干。第二步： 。第三步： 。第四步： 。第五步： 。(4)实验预期结果与分析： 。练习参考答案1.d 2.（1）b （2）d （3）d a b （4）a b d（5）d 3.待纸袋中的雌花开放后，打开第一组的纸袋，用毛笔授以黄瓜的花粉，打开第二组的纸袋，在柱头上涂适宜浓度的生长素溶液，继续套袋观察。第三组作为对照组不做任何处理。（顺序可不同） 结有籽黄瓜 结无籽黄瓜 不结果花凋零【解析】 本题是实验设计题。根据实验的目的和内容，来具体设计实验的步骤，并预测可能的结果。在实验的方法中，必须遵循对照的原则。题中已给出步骤。一、由步骤一得三组即将开花的黄瓜花，现对这三组花进行处理，其中一组是作为对照的，即纸袋套好以后不做任何处理，另一组涂上一定浓度的生长素，继续套袋观察，再一组用毛笔进行人工授粉，也继续套袋观察。预测的结果应是，套袋以后不做任何处理的，花将凋零，不结果，涂生长素的这组雌花将发育成无籽黄瓜。人工授粉的这组雌花将结有籽黄瓜，由此，可充分的说明，子房发育成果实，必须要有生长素，发育着的种子可提供生长素。4.（2）不同浓度的so2对葫芦藓生长的影响（3）第二步：取4盆葫芦藓，分别套上相同大小的透明塑料袋，并标上1号、2号、3号、4号标记；第三步：用两只不同的注射器分别向1号盆注入200ml空气、2号盆注入150ml空气和50ml工业废气、3号盆注入100ml空气和100ml工业废气、4号盆注入50ml空气和150ml工业废气，注入后用透明胶带密封；第四步：4盆葫芦藓放在室温下培养24小时；第五步：观察现象，记录数据，进行实验结果分析。（4）如果4盆中的葫芦藓均生长良好，说明该地区空气无污染； 如4号盆中葫芦藓死亡而其他盆中葫芦藓生长正常，则说明该地区空气为轻度污染； 如3、4号盆中葫芦藓死亡而其他盆中葫芦藓生长正常，说明该地区空气为中度污染； 如2、3、4号盆