高考化学二轮复习 专题二 化学基本理论 4 物质结构、元素周期律课件 (33)

1、策略二统揽教材实验熟谙设计原则策略二统揽教材实验熟谙设计原则一、中学生物学常见的实验类型中学生物学实验按照实验的本质属性或主要特征,可分为若干类型,常见的类型主要有以下四种。1.探究性实验探究性实验指在不知晓实验结果的前提下,通过实验、探索、分析、研究得出结论,从而培养考生的创新精神和实践能力。“通过模拟实验探究膜的透性”“探究影响酶活性的因素”“探究酵母菌的呼吸方式”“模拟探究细胞表面积与体积的关系”“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”等都属于此类实验。该类实验主要考查考生的实验设计能力、实验分析能力等。【例题】下图为去顶芽对拟南芥主根生长影响的实验结果,分析正确的是()A.去顶芽能促

2、进主根生长B.去顶芽植株不能合成生长素C.生长素由顶芽向下运输的方式为非极性运输D.外源生长素能替代顶芽促进主根生长答案 D解析 从题图可以看出,去顶芽植株的主根长度比正常植株的主根长度短,去顶芽不能促进主根生长,A项错误。去掉顶芽后根尖也能合成生长素,B项错误。生长素由顶芽向下运输的方式为极性运输,C项错误。去顶芽植株用外源生长素处理后,其主根长度和正常植株的主根长度相差不大,说明外源生长素能替代生长素促进主根的生长,D项正确。2.验证性实验验证性实验,是对已知的实验结果进行验证。如“观察DNA、RNA在细胞中的分布”“观察植物细胞的质壁分离与复原”“叶绿体色素的提取和分离”“观察细胞的有丝

3、分裂”等都属于此类实验。对于这一类实验,我们应重点理解和掌握实验的原理、方法、步骤、注意事项及结果分析等。在回答有关此类实验的问题时,一般从两个方面进行,即“是”“否”。【例题】(2017全国理综,2)下列关于细胞结构与成分的叙述,错误的是()A.细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测B.检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色C.若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色D.斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液,可被葡萄糖还原成砖红色答案 B解析 可用台盼蓝染色法检测细胞膜的完整性,即检测细胞的死活,A项正确。双缩脲试剂是用来检测蛋白质的,不能用于检测氨基酸,B项错误。染色体可被醋酸洋红液

4、或龙胆紫溶液染成深色,这样便于观察,C项正确。斐林试剂由质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 mg/L 的CuSO4溶液等量配制而成,可用来检测还原糖,它与还原糖在水浴加热的条件下反应,生成砖红色沉淀,D项正确。3.模拟实验对于某些由于受限于客观条件和技术水平等而不能进行的生物学实验,可以设计成模拟实验,从而运用相关原理分析问题、解决问题。教材中的这类实验有“模拟尿糖的检测”“模拟探究细胞表面积与体积的关系”等。【例题】糖尿病患者可以用尿糖试纸化验自己的尿糖情况。尿糖试纸中含有葡萄糖氧化酶,它可以催化葡萄糖形成葡萄糖酸和过氧化氢,过氧化氢可以将试纸中一种无色化合物氧化成

5、为有色化合物,试纸颜色的变化情况就可以显示尿中葡萄糖含量的高低。下图为上述作用机理的表达式,有关叙述错误的是()葡萄糖 b+cc+deA.表达式中,a的基本组成单位是氨基酸B.表达式中,b为葡萄糖酸C.表达式中,c为无色化合物D.表达式中,e为有色化合物答案 C解析 从图可知,a能催化葡萄糖分解形成葡萄糖酸和过氧化氢,故a是葡萄糖氧化酶,其化学本质是蛋白质,所以其基本组成单位是氨基酸。过氧化氢可以将试纸中一种无色化合物氧化成为有色化合物,所以表达式中c为过氧化氢,不是无色化合物,C项错误。由于过氧化氢可以将试纸中一种无色化合物氧化成为有色化合物,所以表达式中e为有色化合物。4.实习与研究性学习

6、社会调查等实践活动,在培养能力,特别是交际能力、语言表达能力、建立良好的协作关系等方面是必不可少的,因此教材中亦安排了相关实习(实验),包括“调查常见的人类遗传病”“种群密度的取样调查”等。【例题】(2016全国理综,5)如果采用样方法调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度,下列做法正确的是()A.计数甲地内蒲公英的总数,再除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度B.计数所有样方内蒲公英总数,除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度C.计算出每个样方中蒲公英的密度,求出所有样方蒲公英密度的平均值,作为甲地蒲公英的种群密度D.求出所有样方蒲公英的总数,除以所有样方的面积之和,再乘以甲地面积,作为甲地蒲公

7、英的种群密度答案 C解析 调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度不宜采用逐一计数法,而应采用样方法,A项错误;正确的方法是先确定若干个样方(包括样方大小、数量及取样位置等),然后计算出每个样方中蒲公英的密度,求出所有样方蒲公英密度的平均值,作为甲地蒲公英的种群密度,C项正确,B、D两项错误。二、中学生物实验仪器、相关技术分析1.中学生物常用的实验仪器【例题】(2017江苏,4)下列关于用显微镜观察细胞的实验,叙述正确的是()A.转换物镜时应该手握物镜小心缓慢转动B.以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离C.苏丹染色后的花生子叶细胞中可观察到橘黄色颗粒D.在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察

8、和计数答案 C解析 转换物镜时应缓慢转动转换器,A项错误。洋葱鳞片叶的内表皮细胞也可用于观察质壁分离,但不如细胞液有颜色的洋葱鳞片叶外表皮细胞效果明显,B项错误。花生子叶细胞中的脂肪可被苏丹染液染成橘黄色,或被苏丹染成红色,C项正确。新鲜黑藻小叶装片中细胞质处于流动状态,只能进行叶绿体形态观察,无法准确地对叶绿体数量进行计数,D项错误。2.中学生物常用的操作技术(1)光学显微镜的使用:适用于观察生物的微观结构,如细胞结构、染色体及部分细胞器(叶绿体、线粒体、液泡等)。使用低倍镜应注意正确对光和调焦(粗准焦螺旋和细准焦螺旋的调节)。高倍镜的使用方法:在低倍镜下找到物像并移至视野中央转动转换器,使

9、高倍物镜正对通光孔调节细准焦螺旋至物像清晰。(2)玻片标本的制作:凡需在显微镜下观察的生物材料,必须先制成装片才能观察。(3)研磨、过滤:适用于从生物组织中提取某种物质,如色素等的提取。(4)解离技术:用盐酸破坏细胞壁,分散植物细胞,制作临时装片。(5)恒温技术:适用于酶参与的生化反应,一般用水浴锅或恒温箱。(6)纸层析技术:适用于溶液中物质的分离,如叶绿体色素的分离。(7)比色法:适用于还原糖、脂肪和蛋白质的检测等。【例题】科学家在进行下列实验研究中,所采用的核心技术相同的一组是()分离真核细胞的细胞器探究光合作用释放的氧气来自水研究细胞中分泌蛋白的合成、加工及分泌过程用甲基绿和吡罗红对细胞

10、染色,观察核酸的分布用肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质用T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质A. B.C.D.答案 C解析 分离真核细胞的细胞器采用的核心技术是差速离心法;探究光合作用释放的氧气来自水,研究细胞中分泌蛋白的合成、加工及分泌过程,用T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质所采用的核心技术都是同位素标记法;用甲基绿和吡罗红对细胞染色,观察核酸的分布,采用的核心技术是染色后用显微镜观察;用肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质采用的核心技术是将各种物质分离提纯。三、实验设计应遵循的原则1.科学性、单一变量控制原则(1)科学性原则:狭义的科学性原则,是指设计的实验目的

11、要明确,实验原理要正确,实验研究的材料和实验手段的选择要恰当,整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理及有关的生物学知识,或其他学科领域的基本知识。广义而言,实验设计所遵循的其他几个原则都属于科学性原则的范畴。(2)单一变量控制原则生物学实验是通过控制变量干预实验对象而进行的探究活动。变量可以分为自变量、因变量和无关变量。自变量是指研究者主动操纵的能引起因变量发生变化的因素或条件;因变量是自变量发生变化后能够进行观察或测定的因素或条件,因此,自变量被看作是因变量的原因。除自变量和因变量以外的其他变量都叫无关变量。单一变量控制原则,就是在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量,其他变量

12、不变且保持最佳状态,在此条件下,观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响。应注意,对某一项变量进行控制,并不意味着影响实验的变量只有一个,事实上任何一个生物学实验都包含多种变量,所以,与单一变量控制原则相对应的,还有多变量综合研究的原则。如孟德尔先研究一对相对性状的遗传规律,之后再研究多对相对性状的遗传规律。【例题】(2016北京理综,5)在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2,48 h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例如下图所示。与本实验相关的错误叙述是()A.14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物B.生

13、殖器官发育早期,光合产物大部分被分配到营养器官C.遮光70%条件下,分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近D.实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响答案 C解析 CO2被转化为有机物发生在光合作用的暗反应阶段,豌豆植株暗反应发生的场所是叶绿体基质,A项正确。由题图可知,生殖器官发育早期,光合产物大部分分配到营养器官,B项正确。由题图可知,遮光70%条件下,光合产物量在植株发育早期更多地分配到营养器官,在植株发育后期更多地分配到生殖器官,C项错误。本实验通过正常光照和遮光70%进行对照,研究了光强对不同发育期植株中光合产物在生殖器官和营养器官间分配的影响,D项正确

14、。2.对照原则为消除或减少实验误差,在实验设计中通常要设置对照组,这样既可以排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。在设计中采用的对照类型有空白对照、条件对照、自身对照、相互对照等。(1)空白对照:指不给对照组任何处理因素。空白对照能明明白白地对比和衬托出实验组的变化和结果,更能增加实验的说服力。如在探究唾液淀粉酶对淀粉水解作用的实验中,一支试管加唾液,另一支试管加等量的清水,加清水的这一组就是空白对照。(2)条件对照:指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照意义的,不是实验假设所给定的实验变量,通过对照比较,说明实验变量对实验的影响。如比较Fe3+和肝脏研磨液中的过氧化

15、氢酶对过氧化氢的水解的催化效率,尽管两者都能催化这一反应,但酶的催化效率高,那么Fe3+这一组实验就是条件对照,设置这一组条件对照,更能说明酶催化作用的高效性。(3)自身对照:指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照。如质壁分离与复原实验就是典型的自身对照。(4)相互对照:指不单独设对照组,而是几个实验组相互对比对照,由此平衡或抵消无关变量的影响,使实验结果具有说服力。例如,证明N、P是水稻生长发育必需的矿质元素实验的设计,可采用相互对照的方法,即分别配制完全培养液、缺N的培养液和缺P的培养液,将生长情况相同的水稻分别栽培在这三种培养液中,培养一段时间后,观察各组水稻生长发育的情况。通过与完

16、全培养液中水稻生长发育的状况比较,说明N、P是水稻生长发育的必要元素。对照实验设置的正确与否,关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相同”。具体来说有如下四个方面。所用生物材料要相同。即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等要尽量相同或至少大致相同。所用实验器具要相同。即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号要完全一样。所用实验试剂要相同。即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上的等量。所用处理方法要相同。如保温或冷却;光照或黑暗;搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对于对照实验来说,看起来似乎是毫无意义的,但最好还是要做同样的处理。【例题】(2017全国理综,2

17、9)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)答案 (1)思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并

18、检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。解析 此题解题的切入点是DNA与RNA的区别。DNA与RNA在结构上的区别体现在碱基的种类、五碳糖的种类以及空间结构的不同。本题应通过测定新病毒所含碱基的种类确定其类型。DNA特有的碱基为胸腺嘧啶,RNA特有的碱基为尿嘧啶,故应分别用含有放射性标记尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基培养宿主细胞,之后接种新病毒,培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。根据收集到的病毒的放射性可知其所含碱基的种类(T或U),进而判断出其类型。3.随机性、重复性、简约性、可行性原则随机性原则是以数学理论为依据的,是指有些实验中,实

19、验对象的样本是从总体中任意抽取的,即抽样。这样做的意义,一是可以消除或减少系统误差,二是平衡各种条件,避免实验结果出现误差。如种群密度的调查首先要遵循这一原则。重复性原则的内涵:体现实验的科学性,设计的实验在相同的条件下,再进行重复实验;或扩大实验样本再次进行实验;或将某一个实验结果推广到同类事物中再次实验,都能够获得相同或相似的实验结果。简约性原则就是在实验设计时应考虑到以下几方面:实验材料容易获得,实验装置简化,实验药品便宜,实验操作简便,实验效果明显,并能在较短的时间内完成实验。可行性原则是指在设计生物学实验时,从实验目的、实验原理到材料用品的选用、实验操作等,都要符合实验者的一般认知水

20、平,满足现有的条件,具有实施和完成实验的可能性。【例题】下列为减少实验误差而采取的措施,错误的是 ()答案 B 解析 在对培养液中酵母菌数量进行计数时,计数次数越多其平均值越接近实际值,误差越小;调查人群中红绿色盲发生率,调查的群体越大,随机性越强,误差越小;比较有丝分裂细胞周期不同时期的时间长短,观察的装片越多,视野越多,计算出的有丝分裂细胞周期不同时期的时间越准确;如欲探索2,4-D促进插条生根的最适浓度,应先用预实验确定促进插条生根的适宜范围,否则会造成不必要的浪费。四、实验部分的学习建议与答题技巧分析1.突出重点,大胆取舍,综合应用。尽管考试大纲规定了19个实验,但由于各种原因,某些实

21、验不具有可操作性,故备考时重点复习常考的实验即可,其他实验可略化处理。某些试题将若干个实验综合在一起,通过选择题的不同选项进行考查,这是实验命题的常见形式。【例题】下列有关生物实验原理或方法的叙述,正确的是()A.马铃薯含有丰富的淀粉,因此常用作鉴定还原糖的材料B.在观察植物细胞的有丝分裂实验中,可观察到细胞的连续分裂过程C.调查农田中某种鼠的种群密度时,用样方法调查能更接近真实数据D.探究pH对酶活性影响的实验中,pH是自变量,酶浓度属于无关变量答案 D解析 葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等是常见的还原糖,淀粉是大分子物质,不是还原糖。观察植物细胞有丝分裂实验的装片制作过程中,细胞已被杀死,不能

22、观察到细胞连续分裂的过程。鼠的活动范围较广,应选用标志重捕法进行种群密度的调查。2.高考命题中的“能力立意”是通过题目创设的新情境对考生进行的能力测试,且生物学本身就是在实验的基础上发展起来的,所以我们常见的试题都不是简单地考查考试大纲规定的实验,而是由此延伸出的、与教学内容相关的其他实验,这也是高考实验试题常见的呈现形式。【例题】某学习小组欲利用以下材料用具,通过模拟实验,探究某种微生物种群数量的变动,并尝试建立数学模型,请分析并回答问题。实验用具:高吸水性树脂球(代表某种微生物,吸水膨胀表示微生物个体长大),清水(代表微生物培养的营养液),100 mL烧杯等。【实验步骤】(1)取多只烧杯,每一烧杯内装一定量的清水。(2)在第1只烧杯内放一粒树脂球(代表一个微生物个体),在第2只烧杯内放2粒树脂球(代表繁殖一