2014届高三生物大一轮复习学案：专题47《生态问题归纳拓展与集训》

学案学案 4747 生态问题归纳拓展与集训生态问题归纳拓展与集训 命题规律 从近三年考题看 本单元主要考查内容有 种群的数量特征 种群数量的 增长规律 种间关系与群落演替 生态系统的物质循环和能量流动的特点及应用 生态系 统的稳定性 全球生态环境 生物多样性等 在命题角度上 以种群增长的数学模型结合现实生活中的实例进行分析 通过曲线 图表等信息进行结合分析考查 通过曲线分析群落的种间关系 联系新情景 考查群落的 演替 生态系统及其稳定性 生态环境等 考查学生获取信息的能力和综合 比较 分析 推理等能力 在命题形式上 种群的数量变化以图表结合的简答题为主 生态系统的结构 功能和 稳定性结合在一起与环境生态问题以新情景 新材料的情景 以综合性选择题或综合性简 答题的形式考查 命题趋势 图表 曲线与新情景文字综合起来 考查理论知识的综合分析能力 可以 是选择题 但以简答题居多 难度系数在 0 65 以上 结合生态系统的结构 原理分析具体 生态系统的功能 生态问题 病虫害防治 环境保护等问题 多以简答题为主 难度系数 在 0 65 左右 一 种群数量变化曲线与种群增长率 种群增长速率 1 J 型曲线与种群增长率 1 J 型增长的数学模型为Nt 这种简单种群增长模型中 表示该种群数量是一年前种群数量的 2 1 种群数量 1 种群数量 0 1 种群数量 0 种群在下一代 2 S 型曲线与种群增长速率 1 图乙的Of 段相当于图甲的 段 增长速率增大 2 图乙的 f 点相当于图甲的 点 增长速率最大 3 图乙的 fg 段相当于图甲的 段 增长速率不断降低 4 图乙的 g 点以后相当于图甲的 段 增长速率为 0 但种群数量达到最大 思维拓展 1 增长率 是否就是曲线的斜率 种群数量的两种增长曲线 如下图 J 型增长曲线 图 A 和 S 型增长曲线 图 B 其实 在种群增长曲线中 增长率并不等于曲线的斜率 只有增长速率才等于曲线的 斜率 J 型增长曲线的增长率不变 但其增长速率 等于曲线的斜率 却逐渐增大 S 型增长曲线的种群增长率一直下降 其增长速率 相当于曲线斜率 是先增后减 2 S 型增长曲线的开始部分是不是 J 型增长曲线 答案是否定的 这个问题可以从两个方面来理解 1 S 型增长曲线的种群增长率是一直下降的 而 J 型增长曲线的种群增长率始 终保持不变 2 J 型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线 如有些种群迁入一个食 物和空间条件充裕 气候适宜 没有敌害的理想环境 迁入后种群数量马上就会呈指数形 式增长 不存在适应过程 而 S 型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段 始 终存在环境阻力 探究示例 1 研究种群数量的变化规律对于野生资源的利用和保护有重要意义 如图 是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线 请据图回答下列问题 1 图中表示种群数量最大的点是 2 图中表示种群增长速率最快的点是 3 该种群的增长速率由缓慢逐渐加快是从 点开始的 环境阻力明显增大是从 点开始的 4 既要获得最大捕获量 又要使该动物资源的更新能力不受破坏 应使该动物群体的 数量保持在图中 点所代表的水平上 5 在图中的 ab 段 能否认为种群数量的增长曲线呈 J 型 为什么 6 在 b 点 种群数量增长快的原因是什么 听课记录 二 依据信息构建食物链的几种题型 1 曲线图呈现构建食物链 如图 1 为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线 如果它们构成一条食物 链 在一般的生态系统中 种群的相对数量与种群的能量呈正相关 从图示三条曲线与纵 坐标的交点可以看出 此生态系统中 的相对数量最多 能量也最多 应处于 营养级 其次 最少 分别处于第二 第三营养级 则食物 链是 2 柱形图呈现构建食物链 网 如图 2 在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链 在某一时间分别测得这四种生 物 甲 乙 丙 丁 所含有机物的总量 能量储存在有机物中 各营养级的有机物总量可 以看作 含有的能量 在生态系统中 营养级越 所占有的能量越 反之 则越 据此可以推出生态系统的食物链是丙 甲 乙 丁 3 表格数据形式直接呈现 能量值 构建食物链 网 下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果 表中 A B C D 分别表示不 同的营养级 Pg 表示生物同化作用固定能量的总量 营养级 ABCD Pg15 9870 70 9141 0 所以根据能量多少和传递效率 可以确定食物链为 B D A C 4 表格数据形式间接呈现 重金属 DDT 等浓度 构建食物链 网 如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表 生物体 ABCDE 有机汞浓度 ppm 0 0570 51680 39 注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度 并非能量值 有机汞存在生物富集现 象 即随着营养级的 汞浓度 两者在数值上呈正相关 所以从表中有 机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低 从而判断各生物能量值的大小 表中 A 有机 汞浓度最低 属第一营养级 含能量也最多 和 的有机汞浓度差不多 表明两者属于同一营养级 有机汞浓度最高 属最高营养级 含能量也最少 那么 最可能的食物链 如图 5 根据提供的捕食方面的信息构建食物链 网 古树上有红蜘蛛 蚜虫 草蛉 七星瓢虫 麻雀 花喜鹊等 6 种动物 它们之间的关 系是 草蛉 七星瓢虫捕食红蜘蛛 蚜虫 红蜘蛛 蚜虫以植物的各器官为食物 麻雀 花喜鹊以红蜘蛛 蚜虫 草蛉为食 根据上述材料 画出该生态系统的食物网简图 以表示各生物之间的关系 图示如下 三 生态系统的反馈调节 1 概念和类型 1 概念 当生态系统某一成分发生变化的时候 它必然会引起其他成分出现一系列的 相应变化 这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象 2 类型 包括正反馈和负反馈 调节在生态系统中普遍存在 是生态系统自 我调节能力的基础 2 正 负反馈调节的比较 调节 方式 负反馈调节正反馈调节 比较 内容 作用 是生态系统自我调节能力的 能 使生态系统达到和保持平衡 使生态系统 平衡状态 结果 或 最初发生变化的那 种成分所发生的变化 最初发生变化的那种 成分所发生的变化 实例森林中的食虫鸟和害虫的数量变化 已经污染的湖泊中污染状况加 剧 图示 探究示例 2 某池塘中 早期藻类大量繁殖 食藻浮游动物水蚤大量繁殖 藻类减少 接着又引起水蚤减少 后期排入污水 引起部分水蚤死亡 加重了污染 导致更多水蚤死 亡 关于上述过程的叙述 正确的是 A 早期不属于负反馈 后期属于负反馈 B 早期属于负反馈 后期不属于负反馈 C 早期 后期均属于负反馈 D 早期 后期均不属于负反馈 听课记录 四 水污染及其净化 思维拓展 1 淡水湖泊和江河中由于氮 磷元素污染导 致的藻类等微生物爆发 叫做水华 海湾水域形成的类似情况 叫做赤潮 这样的水 体污染会使渔业遭受重大经济损失 使邻近地域人们的饮水受到直接威胁 2 解决水污染最有效的办法就是减少排放 对不可避免产生的污水 要集中到处理厂 进行净化 通常的方法有物理沉降过滤 化学反应分解等 最符合生态学原理的是利用生 物分解的办法降解 3 处理污染水体 土壤常借助于微生物的分解作用 特别关注微生物代谢类型与环 境关系 1 自养型微生物处理无机物污染 如富营养化问题的解决 重金属污染等 2 异养型微生物处理有机物污染 如生活污水 农药等 3 异养需氧型微生物处理时保证充足的空气 采用搅拌 通气等措施 4 异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境 密封 池底沉积物等措施 探究示例 3 下图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后 污染物含量的 变化 则水体中好氧型微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是 1 种群在有环境阻力条件下 呈 S 型曲线增长 结合下图分析 下列相关叙述中 正确的是 A S 型曲线增长的自然种群 如果Nt N0 t 则其中 是一个变化值 B 为保护鱼类资源 捕捞的最佳时机应选择在 c 点 C 若图示为蝗虫种群增长曲线 则虫害防治应在 c 点之后 D 图中表示种群增长速度最快的点是 b 点 2 2011 镇江调研 研究人员根据黄杉胸径的大小划分了不同龄级 对种群 A 自然 状态 和种群 B C 不同人为干扰强度 进行了取样调查 结果如下图 由此得出的结论正 确的是 多选 A 不同人为干扰条件下 黄杉种群均表现为增长型 B 适度的人为干扰对低龄级黄杉的生长较为有利 C 种群 A 中各龄级数量适中 营养级能量将保持相对稳定 D 种群 C 中高龄级黄杉数目锐减 随时间推移种内斗争将会增加 3 生活废物中常有生活污水 洗涤剂 生活垃圾 塑料袋等 对其处理的描述正确的 是 多选 A 未经处理便直接排放到河流的污水含有机物多 会引起水质富营养化 B 洗涤剂帮助杀死腐生性细菌和腐生性真菌 利于污水处理厂处理污水 C 生活垃圾是土壤污染的重要因素 且有机物降解时还会吸引害虫传播疾病 D 塑料袋 一次性饭盒等制品不易降解 对环境污染较大 应减少使用 4 有研究表明 一些生活在阔叶树上的食叶甲虫是落叶林中的重要生物 假如没有这 些甲虫 落叶层将严重堆积 最终导致落叶林生长不良 以下分析有误的是 A 食叶甲虫处于营养结构中的第二营养级 B 食叶甲虫属于该生态系统中的分解者 C 食叶甲虫对落叶林的物质循环有促进作用 D 食叶甲虫在能量金字塔中不应位于最底层 5 生态学家高斯 Gause 在 0 5 mL 培养液中放入 5 个大草履虫 在培养了 5 d 之后 大草履虫的数量基本维持在 375 个左右 对此实验认识不正确的是 A 高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制 B 高斯实验得到的K值是 375 C 在相同条件下培养变形虫 K值也是 375 D 重复此实验 K值有可能不同 6 下图是某生态系统物质和能量流向示意图 下列有关叙述正确的是 A X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器 B X1过程吸收的 CO2总量与 Y1 Y2 Y3 及 Z 过程释放的 CO2总量相等 C 当该生态系统处于相对稳定的状态时 X3过程的能量值约为 X1过程能量值的 1 4 D Z1 Z2 Z3 过程提供的有机物中的碳将全部转变为 Z 过程释放的 CO2中的碳 7 2011 南京调研 下列实例中 不属于 生态系统具有自我调节能力的典型实例 的是 A 矿质元素被绿色植物吸收 其枯枝落叶腐烂后又还给土壤 B 被轻度污染的水体经过理化作用而得到净化 C 由于大火烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新 D 过度开垦草原 毁林造田使气候失调 土地沙漠化 题 号 1234567 答 案 8 2011 山东卷 26 6 月 5 日是世界环境日 今年我国的世界环境日主题是 共建 生态文明 共享绿色未来 草原是绿色生态环境的重要组成部分 某草原生态系统的食物 网如下图所示 1 图中食物网较简单 因此 该草原生态系统的 能力较差 其 稳定性也相应较低 除图中所示的生物类群外 该生态系统的生物组成成分还应 有 才能保证其物质循环的正常进行 2 如果图中草能提供 10 000 kJ 的能量 营养级间的能量传递效率为 10 20 那 么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分别是 kJ 和 kJ 若去除 蛇 且狐的数量不变 则草原容纳鹰的数量会 若外来生物入侵该区 则会导致 该草原的 锐减或丧失 3 影响图中兔种群数量变化的种间因素是 和竞争 若某年兔种群的K值为 1 000 只 且 1 只兔和 4 只鼠消耗的草量相等 其他条件不变的情况下 次年鼠的数量增加 400 只 则兔种群的K值变为 只 用标志重捕法调查该区鼠的种群数量时 若部 分标记个体迁出 则导致调查结果 填 偏高 或 偏低 4 草原干旱时 兔摄取水分减少 体内细胞外液渗透压 引起 渗透 压感受器兴奋 增加抗利尿激素的释放 进而引起 对水的重吸收增加 减少排尿 量 以保持体内水平衡 9 2011 安徽理综 29 大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物 它们体型相近 曾经同域分布 一度都有较大的种群数量 由于栖息地破坏导致它们的数量锐减 目前野 生大熊猫仅有 1 600 只左右 而华南虎在野外已基本绝迹 1 从生态系统能量流动的特点分析 大熊猫比华南虎有一定生存优势的原因是 2 成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记 这种行为传递的 信息类型属于 3 目前 野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群中 通过建立生态廊道沟通各种群 可以使种群间发生 4 建立自然保护区 改善栖息环境 以提高 是提高大熊猫种群密度的根本 措施 专题学案专题学案 4747 生态问题归纳拓展与集训生态问题归纳拓展与集训 课堂活动区 一 1 1 N0 t 倍数 2 上升 稳定 下降 灭亡 2 1 ac 2 c 3 cd 4 de 探究示例 1 1 d 2 b 3 a c 4 b 5 不能 S 型曲线与 J 型曲线并不 重合 图中 ab 段增长仍然受到环境阻力的影响 并不是理想的条件 6 在此处 生物已 达到一定的初始数量 而且已经适应了环境 此时的资源和空间比较充足 天敌较少 解析 S 型曲线的成因是环境资源有限 种群有K值 S 型曲线中种群的增长速 率先变大 后变小 最后达到K值时种群的增长速率为 0 由于在K 2 时 种群的增长速 率最大 所以在利用野生生物资源时 应在K 2 时 这时种群数量的恢复速度最快 获得 的野生生物资源多 S 型曲线的起始段与 J 型曲线相似 但有着本质的区别 S 型 曲线是在有限资源空间下种群增长曲线 而 J 型曲线是在理想的无限的资源空间条件下 种群增长曲线 K 2 增长速度最快 这是由于种群已有足够的初始数量 且食物 空间资 源充足 种群的出生率很大 而死亡率很小 故种群增长速率最大 增长速度最快 二 1 乙 第一 丙 甲 乙 丙 甲 2 各营养级 低 多 少 3 10 20 4 增加 增加 C E D 三 1 2 负反馈 2 基础 远离 抑制 减弱 加速 探究示例 2 B 水蚤以藻类为食 早期藻类大量增多 水蚤增多 因水蚤大量繁殖 导致藻类减少 这属于负反馈 而后期因污染导致水蚤死亡 水蚤的死亡又加重了污染 属于正反馈 思路导引 掌握反馈调节的基本过程 理解两种反馈调节的本质 并加以比较区分 四 增多 增多 N P 赤潮 探究示例 3 D 解答本题时要注意的是 一次性有机物污染 而不是连续污染 有 机物的分解主要靠好氧微生物 因为开始污染物含量较多 所以微生物的数量在一定时期 内逐渐增加 但随着微生物的分解作用 污染物逐渐减少 导致微生物的斗争加剧 出生 率下降 死亡率增大 微生物数量减少 课后练习区 1 A 为保护鱼类资源 捕捞后鱼的种群数量应维持在 c 点 害虫防治应该在 b 点以 前 种群增长速度最快的是 c 点 由于种群的增长受环境阻力的影响 因此 表示种群 数量是一年前种群数量的倍数 发生变化 方法技巧 有关种群增长曲线的辨析 1 种群数量变化曲线与增长速率曲线不同 把握种群的数量增长方式时 要从增长条 件 增长率变化 有无K值等几个方面进行把握 J 型增长是在一种理想条件下形成的 自然界中的 J 型增长往往是短时期的 如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长 大多数种群的数量增长呈 S 型增长 2 增长率 是否就是曲线的斜率 增长率是单位时间内增长的个体数 初始个体数 增长速率是单位时间内增长的个体数 时间 其实 在种群增长曲线中 增长率并不等于曲线的斜率 只有增长速率才等于曲线的 斜率 J 型增长曲线的增长率不变 但其增长速率 等于曲线的斜率 却逐渐增大 S 型增长曲线的种群增长率先不变后下降 其增长速率 相当于曲线斜率 是先增后减 3 S 型增长曲线的开始部分是不是 J 型增长曲线 答案是否定的 这个问题可以从两个方面来理解 S 型增长曲线的种群增长率是先不变后下降 而 J 型增长曲线的种群增长率 始终保持不变 J 型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线 如有些种群迁入一个食物 和空间条件充裕 气候适宜 没有敌害的理想环境 迁入后种群数量马上就会呈指数形式 增长 不存在适应过程 而 S 型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段 始终 存在环境阻力 2 ABD 3 ACD 处理有机物污染时可以用微生物将其分解 杀死微生物不利于污水处理 4 B 根据题干信息 食叶甲虫与阔叶树是捕食关系 因此食叶甲虫属于该生态系统 中的消费者 处于生态系统的第二营养级 因此 B 选项错误 5 C 在有限的资源条件下 种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上 从而 达到K值 故 A B 两个选项都是正确的 若重复此实验 由于时间 培养条件等的不同 K值有可能不同 D 项也是正确的 若在相同条件下培养变形虫 由于变形虫与大草履虫对 生活资源的要求不同 其K值一定不同 所以 C 项是不正确的 方法链接 种群数量变化的几种数学模型 种群生态学研究的核心是种群的动态问题 种群增长是种群动态的主要表现形式之一 它是在不同环境条件下 种群数量随着时间的变化而增长的状态 反映种群数量变化的常 见数学模型有 1 公式模型 如 J 型增长种群的数量变化可以表示为Nt N0 t Nt代表t年后 种群数量 N0代表种群的初始数量 表示相邻两年 生物的两代 种群数量的倍数 公 式模型具有数量精确的优点 但公式模型比较抽象且理想化 2 表格模型 通过统计表的形式反映种群数量变化情况 表格模型相对比较直观 但 由于表格容纳的信息有限 表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势 3 曲线模型 如 J 型 S 型增长曲线等 曲线模型是最直观的数学模型 根据 曲线模型可以预测种群数量变化趋势 4 其他数学模型 如柱形图 饼状图等 6 C X1过程为光合作用 多数植物的光合作用在叶绿体中完成 少数生物如蓝藻没 有叶绿体也可完成光合作用 故 A 选项错误 X1过程吸收的 CO2总量应大于 Y1 Y2 Y3 及 Z 过程释放的 CO2总量 故 B 选项错误 能量在食物链中的传递效率为 10 20 故 X3过程的能量值约为 X1过程的能量值的 1 4 故 C 选项正确 生产者 消费者体内的有机物除了被分解者分解外 还有一部分用于自身生命活动 转化为其他物 质 故 D 选项错误 知识链接 生态系统的能量流动过程可以用下图表示 流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析 1 定量不定时分析 流入某一营养级的一定量的能量 在足够长的时间内的去路有三 条 自身呼吸散热消耗 流入下一营养级 被分解者分解利用 但这一定量的能量 不管如何传递 最终都以热能形式从生物群落中散失 只有生产者源源不断地固定太阳能 才能保证生态系统能量流动的正常进行 2 定量定时分析 流入某一营养级的一定量的能量 在一定时间内的去路可有四条 自身呼吸散热消耗 流入下一营养级 被分解者分解利用 未被自身呼吸消耗 也未被下一营养级和分解者利用 即 未利用 如果是以年为单位研究 第 4 部分的能量 将保留给下一年 7 D 8 1 自我调节 或反馈调节 负反馈调节 抵抗力 分解者 2 10 400 增加 生物多样性 或物种多样性 3 捕食 900 偏高 4 升高 下丘脑 肾小管和集合管 解析 1 抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的 能力 生态系统之所以具有抵抗力稳定性 是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力 生态系统的自我调节能力有大有小 因此 抵抗力稳定性有高有低 一般地说 生态系统 的成分越单纯 营养结构越简单 自我调节能力就越小 抵抗力稳定性就越低 生态系统 的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分 生产者 消费者和分解者 图中的生 物组成成分缺少了分解者 2 据图分析 鹰所在的食物链有三条 分别占据着第三营养级和第四营养级 它所获 得的能量最低值要按照最长食物链 草 鼠 蛇 鹰 最低能量传递效率 10 来计算 即 10 000 10 10 10 10 kJ 它所获得的能量最高值要按照最短食物链 草 鼠或兔 鹰 最高能量传递效率 20 来计算 即 10 000 20 20 400 kJ 若去除蛇 且狐的 数量不变 则兔的数量不变 而鼠的数量增多 去除蛇后 因为鹰的食物来源还有兔和鼠 且通过更短的食物链获得鼠的能量 故鹰的数量增多 若外来物种入侵到当地生态系统 外来物种会以当地物种为食物 或与当地物种竞争食物 空间等资源 会使当地生物多样 性锐减甚至丧失 3 图中兔与草 狐 鹰形成捕食关系 与鼠形成竞争关系 两种种间关系都影响到兔 种群的数量变化 兔和鼠都以草为食 鼠的数量增加势必影响兔种群的数量变化 兔和鼠 都以草为食 鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖 增加的 400 只鼠争夺了 100 只兔的食 物 所以兔种群的K值是 1 000 100 900 只 标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个 体数占总个体数的比例来估计种群密度 其计算公式是M N m n 其中N表示种群内个体 总数 M表示第一次捕捉到并标记个体数 n表示第二次捕捉数 m表示第二次捕捉个体中 标记数 则N Mn m 若部分标记个体迁出 即m值偏小 N值会偏高 4 动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高 刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋 兴奋经反射弧传导到垂体 促进抗利尿激素的释放 抗利尿激素促进肾小管和集合管对水 分的重吸收 减少尿的排放 以保持体内水分平衡 9 1 大熊猫比华南虎的营养级低 获得的能量相对较多 2 化学信息 3 基因交 流 4 环境容纳量 或K值 解析 1 大熊猫是初级消费者 属于第二营养级 华南虎是三级或四级消费者 属于 第四或第五营养级 在食物链中 所处营养级越高 能量传递过程中损耗的能量也就越多 处于该营养级的生物同化的能量就越少 2 生态系统中的信息分为物理信息 化学信息和 行为信息 生物在生命活动过程中 还产生一些可以传递信息的化学物质 如本题中的大 熊猫尿液和肛腺分泌物即为化学信息 3 通过建立生态廊道使各个孤立的种群沟通 可以 加强基因交流 促进生物进化 4 建立自然保护区可以为生物创造良好的生存环境 提高 环境容纳量 或K值 专题学案专题学案 4848 生物实验与探究生物实验与探究 考纲要求 1 教材基本实验 2 实验设计及分析 3 实验评价与修订 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 29 2010 年安徽理综第 29 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 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 探究性 实验 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 染液脂肪 有毒害性和致癌性 甲基绿 绿色 吡罗红 RNA DNA RNA 都存在时混合使用 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 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 用某种荧光染料标记该动物细胞 细胞表面出现荧光斑点 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 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 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 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 10 10 1 维生素 0 5 0 50 5 蛋白质 444444 淀粉 66666666 A 1 B 2 C 3 D 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 实验准备 包括实验器材及药品 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 设计对照实验 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 10 000 Lux 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 因结论是已知的 故 假设问题 性的答案 解释 实验 原理 因 内容而异因 内容而异 实验 步骤 取材 分组 编号 相同处理 不同处理 进一步相同处理 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 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 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 实验后 a b c d 4 种水样中的总氮量均下降到较低的水平 其原因是 4 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 条件 已知实验目的 部分实验步骤 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 条件 已知实验目的 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 条件 已知实验目的 实验材料 部分实验步骤 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 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 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 29 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 3 kg 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 10 d 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 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 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 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种子萌发总数 持续进行 2 周 如果你是该小组的一员 你认为下列哪个表格最适合记录实验结果 8 去除鼠的甲状腺 10 d 后进行测试 与未去除甲状腺的鼠相比较 物质代谢低下 而且在血液中无法检出甲状腺激素 摘除后第 5 日开始连续注射用溶剂溶解的甲状腺激素 5 d 10 d 后物质代谢低下症状消失 由此推断甲状腺激素使物质代谢率提高 为证明以上 推论 还需若干对照实验进行比较观察 最必要的是下列哪项实验 A 不去除甲状腺 不注射甲状腺激素对照组 B 注射甲状腺激素 切除甲状腺后第 5 日移植甲状腺 C 摘除后第 5 日开始 只注射前述实验用的溶剂 D 从手术后就开始注射与上述实验不同的溶剂溶解的甲状腺激素 9 某学生为了验证唾液的功能 做了如下一组实验 取甲 乙两试管 分别加入淀粉 糊 2 mL 甲试管又加入 2 mL 唾液 两试管同时放入 37 的温水中保持 10 min 后取出 各 加入 0 5 mL 碘液