35知识讲解——实验分析与设计专题

1、高考总复习35实验分析与设计专题 【考纲要求】 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、试验与调查，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作出恰当的评价和修订 【考点梳理】 考点一、教材实验分类归纳 实验类型 具体实验 需进行显微观察的实验 观察多种多样的细胞 观察DNA RNA在细胞中的分布 脂肪的切片法鉴定 观察线粒体和叶绿体 观察植物细胞的质壁分离和复原 观察细胞的有丝分裂 观察细胞的减数分裂 低温诱导染色体加倍 培养液中酵母菌种群数量的变化 物质的提

2、取、分离 及鉴定实验 物质的鉴定 脂肪鉴定 还原性糖鉴定 蛋白质的鉴定 淀粉鉴定 粗提DNA勺鉴定 细胞呼吸产生的CQ的鉴定 细胞无氧呼吸产生酒精的鉴定 物质的提取和分离 绿叶中色素的提取和分离 DNA的粗提取和鉴定实验 血红蛋白的提取和分离 植物有效成分的提取（植物精油、胡萝卜素等的提取） 探究类实验 比较过氧化氢在不同条件下的分解（酶的高效性） 探究影响酶活性的条件（温度、pH） 探究环境因素对光合作用强度的影响 探究酵母菌细胞呼吸的方式 通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用 探究培养液中酵母菌数量的动态变化 设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳

3、定性 调查类实验 调查常见的人类遗传病 土壤中小动物类群丰富度的研究 生物技术的应用 传统发酵技术的应用 微生物的培养 酶的固定化技术 植物组织培养技术 PCR技术 遗传学实验 孟德尔的杂交实验（得到了基因分离定律、基因自由组合定律） 摩尔根的果蝇实验（证明了基因位于染色体上） 证明DNA是遗传物质的实验 证明DNA半保留复制方式的实验 要点诠释（实验中用到的方法或技术归纳） （1）检测物质或观察结构（主要为染色法） 物质或结构 试剂 现象 淀粉 碘液 变为蓝色 还原糖 斐林试剂（本尼迪特试剂） 产生砖红色沉淀 蛋白质 双缩脲试剂 变为紫色 脂肪 苏丹川或苏丹W染液 变为橘黄色或红色 CO 溴

4、麝香草酚蓝水溶液（BTB 由蓝变绿再变黄 澄清石灰水 变浑浊 02 好氧微生物聚集（或带火星的木条复燃） DNA 甲基绿（观察DNA与 RNA分布时用） 绿色 二苯胺（检测DNA时用） 蓝色 RNA 吡罗红 红色 染色体 龙胆紫（醋酸洋红）染液 紫色（红色） 线粒体 健那绿染液 蓝绿色 （2）实验条件控制方法 增加水中溶氧：泵入空气或吹气或放入绿色植物 减少水中溶氧：容器密封或油膜覆盖或将水煮沸后备用 除去CO: NaOH溶液 除去叶片中原有的淀粉等：置于黑暗中进行饥饿处理 除去叶片中的色素：置于酒精中并加热（酒精要进行隔水加热） 防止光合作用对呼吸作用的干扰：遮光处理 得到单色光的方法：棱镜

5、色散或彩色滤膜滤光 温度控制：水浴加热或煮沸、恒温箱 防止血液凝固：加入柠檬酸钠 （3）实验结果的测定方法 Q释放量、 02吸收量、 CO吸收量或有机物产生量 CQ释放量或淀粉消耗量 法 光合速率：测定单位时间内的 呼吸速率：测定单位时间内的 物质或元素的转移途径：同位素标记（示踪） 甲状腺激素的作用：动物耗氧量、发育速度等 生长激素的作用：生长速度（体重、身高变化） 胰岛素作用：测定血糖浓度、动物的生活状态（休克、晕厥等） （4）其它实验技术： 显微镜操作技术 临时装片的制作 研磨、过滤技术：用于物质的提取，研磨时一般需加二氧化硅（石英砂），过滤时一般用纱布等，不用滤纸。 解离技术：用于分散

6、细胞，需注意解离时间的控制 纸层析技术：用于溶液中物质的分离 差速离心法：用于细胞中各种结构的分离 电泳法：用于物质的分离、鉴定或提纯（根据物质的分子大小） 考点二、探究性实验与验证性实验 探究性实验 验证性实验 概念 指在不知道结果的前提下， 通过实验、探索、分析从而得出科学结论的过程 指针对已知的实验结果而进行的， 以验证实验结果、巩固和加强有关知识 实验目的 实验假设 探索研究对象的未知特征及 与其他因素的关系 根据现有的科学理论、事实, 对实验做出假设 及实验操作为目的的实验。 验证研究对象的已知特征、 与其他因素的关系 实验结果已知，无需假设 结果不确定，有多种，需分情况讨论 实验结

7、果 预期 分情况讨论举例： 实验组与对照组无显著差异，实验变量对实验 结果无影响 实验组比对照组好，实验变量对实验结果有利 实验组比对照组差，实验变量对实验结果不利 结果已确定，仅有一种，可准确描述 实验结论 假说演绎 法的应用 据分情况讨论的结果，做出结论 对应实验目的，做出肯定的结论 可应用 不需应用 实例 #1： 4科JQ下女材林用A,役计卑1|畫也血旻 $強榊样隔创bgu、株桂由般违、2支 小介笙二#2支秋晝编号为1吿，第 中令期Jb入程如 J4範會购自 诙 Mft 曲 ifc （mt） 画0曾申潞绘A啊 姜自氛無挨6勒Mf捧疏辭 *谴、irCfrfijL 參 SUM? 疲建皿和 MU

8、槁直劭 理？ U）jHa：林JLIH林 出钛右 知初玮解*翩浅 对忖弘人晦由显辭魏札 弁中鬻*1如4,的u卷s# 申征其亢射t折丘為 0）*匍 M. iii 夕U飆jiit窄屮林杆觌， 考点三、实验设计与分析 1.实验设计的基本原则 （1）对照原则：科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，目的是在于消除无关变量对实验结 果的影响，且使实验结论更有说服力。 常见的对照类型有： 空白对照：不做任何实验处理的对照组。如：生物组织中蛋白质的鉴定实验中，预留部分组织样液， 不做任何处理，比较变化，即为空白对照。 自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。如植物细胞质壁分离和复原实验，观察

9、实 验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。 条件对照：给对象施加某种实验处理，但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 所给定的实验变量的意义。如动物激素饲喂小动物实验： 甲组：饲喂甲状腺激素（实验组） 乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂（条件对照组） 丙组：不饲喂药剂（空白对照组） 相互对照：不另设对照组，几个实验组相互对照。如植物向光性的发现实验。 (2) 单一变量的原则：根据实验目的，只设置相应的一个变量，即实验中各组之间只能有一个变量。 (3) 等量原则：即每组实验所加试剂的量等无关变量要适宜且相等。 (4) 重复原则：在同样条件下

10、进行重复实验，即实验中每组均应设置重复实验(实验结果应该是一致或 相似的，避免结果的偶然性，使结论科学准确) 2.实验设计的基本模式 (1) (2) (5) 随机原则：指被研究的样本应从总体中随机抽取或随机分组，可以消除或减少系统误差。 呀芋实鳌日第=*険卅玄？实程? *实程凍環=S魁毒么*? 报掾制帝剂宴養廉理： (3) (1) (2) (3) 分尬-处理(实册*)-观#记相JL, JStAi,单一变iSJM.时霊大样ait号 ； ； 预期结果。 如果与相符，说明上述推测成立。 (3) Fi与隐性亲本(红鲤)杂交；观察后代性状表 【答案】(1)黑色(2) 2;基因自由组合定律 F2中黑鲤：红

11、鲤=15: 1,其实为9: 3: 3: 1的变式, 可设计测交实验来证明以上推测，若实验结果与 现，统计其性状分离比例；实验结果；预期结果 【解析】F1皆表现为黑鲤，所以黑色为显性性状； 可见体色受2对基因控制，其遗传符合基因自由组合定律， 预期结果相符，则推测成立。 【点评】本题为孟德尔两对相对性状杂交实验的变式，难度为中等。 类型二、非教材中的实验(利用相关知识，通过综合分析解决问题) 例3.为了探究植物矿质吸收是否与水分吸收同步(即植物根系是否等比例吸收矿质和水分)，特设计如 下实验：通过光照控制大麦叶片的蒸腾作用(水分蒸发忽略不计)，然后测定大麦根系所处溶液中矿质元素含 量的变化。 T

12、I 探究假设：植物根系等比例吸收矿质和水分。 实验设计：依据上述研究目的设计的实验记录表如下: XI X2 YI 7.1 Z3 Y23 Z2 Z4 (1 )上表中，如果实验条件X1代表光照，检测变量丫2代表大麦培养液中的 Ca2+浓度，那么X2应为 而作为丫1的大麦根系水分吸收(或蒸腾量)可借助于测得。 (2) 表中的实验数据应按方式处理方可初步证实探究假设的成立与否。 .比较Z1+Z2和Z3+Z4两个加和 .比较Z1X Z2和Z3X Z4两个乘积 Y3至Yn应为 A 比较Z1: Z3和Z2: Z4两个比值 C 比较Z1-Z3和Z2- Z4两个差值 表中的 (3) 为了进一步调查上述假设的普遍

13、适用性， X3 。 (4) 实验条件X I的光照既有光能因素又有热能因素，为区分两者，增设一实验条件 A将II号杯置于晨光或夕照之下B .在II号杯中加装散热搅拌装置 C.在光源与II号杯之间加装滤色玻片D .将II号杯置于不同温度的恒温水浴中 (5) 在本探究中，检测变量 Y2的初始浓度(大麦插入前)不宜过高，否则 探究结论：植物根系以不等比例的方式吸收矿质和水分。 (2) A ( 3)其它矿质元素(或至少三种以 【答案】(1)黑暗(或不同光照强度)；容器上的刻度 上的矿质元素名称)(4) D (5)会导致植株失水。 【解析】(1)实验设计要遵循对照原则，X1表示光照，则X2应表示黑暗或者不

14、同强度的光照，以形成 对照；大麦根系吸收水分(或蒸腾)会导致容器中液面的下降，可通过容器上的刻度来表示大麦根系水分吸 收(或蒸腾量)的量。 (2) 不同条件下Z1和Z3、Z2和Z4表示对应的水分吸收量和矿质元素吸收量，若Z1: Z3和Z2: z4两 个比值相同，则说明水分的吸收和矿质元素的吸收是同步的，否则则说明二者是不同步的，本题选 (3) 为了使得到的结论更有说服力，需要对不同矿质元素的吸收进行测定，则Y3至Yn应为其他不同的 矿质元素(如N P、K等) (4) 为了将光能因素和热能因素分开，保持遵循实验的单一变量原则，可通过使光能因素相同或者热能 因素相同来实现。通过 D选项的途径，使得

15、两组实验装置的温度相同，排除了温度对实验结果的干扰。本题 选D (5) 在探究实验中丫2的初始浓度不宜过高，当外界溶液浓度过高，大于细胞液浓度时，会导致植物根 系细胞失水，不能正常的吸收水分，影响植株的生长和实验结果。 【点评】解答本题需运用探究实验的设计原理，进行综合分析，对能力要求较高，难度较大。 举一反三： (图1)，对插条的 【变式1】为研究细胞分裂素的生理作用，研究者将菜豆幼苗制成的插条插入蒸馏水中 处理方法及结果见图 2。 ti ET A. (1) 细胞分裂素是一种植物激素。它是由植物体的特定部位 长发育起 作用的有机物。 (2) 制备插条时除去根系和幼芽的主要目的是 液中培养的原因是 (3) 从图2中可知，对插条进行的实验处理包括 (4) 在实验I中，对A叶进行实验处理，导致 B叶 ，再被运输到作用部位，对生 ,插条插在蒸馏水中而不是营养 。该实验的对照处理是 O (5) 实验II、III、IV的结果表明，B叶的生长与A叶的关系是： (6) 研究者推测“细胞分裂素能够引起营养物质向细胞分裂素所在部位运输” 所示插条去除B叶后进行实验，实验组应选择的操作最少包括 a .用细胞分裂素溶液涂抹 A叶 c .用14C-淀粉溶液涂抹 A1叶 e