2022高考生物二轮复习实验与探究

专题七实验与探究核心要点突破实验类型实验内容实验一般程序鉴定类实验检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质取材→材料处理(制组织样液或装片)→加鉴定剂→观察显微观察类实验1.使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．植物细胞的吸水和失水5．观察植物细胞的有丝分裂和减数分裂取材→(染色)→制片→显微观察→结论探究性实验1.探究影响酶活性的条件2．探究酵母菌细胞呼吸的方式3．低温诱导植物染色体数目的变化4．探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度分组编号→设置对照→条件处理→观察比较→结果讨论→相应结论一、考纲要求的教材实验归纳分类验证性实验1.绿叶中色素的提取和分离2．验证酶的高效性分组编号→(设置对照)→分组处理→观察比较→获得结论调查类实验1.调查人群中的遗传病2．调查种群密度、土壤物种丰富度等选择课题→课题的选择理由→材料收集处理→结论(论文或调查报告)模拟类实验1.模拟探究细胞表面积与体积的关系2．模拟减数分裂过程中染色体的行为变化3．模拟尿糖的检测用非生物材料和替代材料→分析实际情境→模拟实际过程二、中学生物实验涉及的基本技术归纳1．光学显微镜的使用适用于观察生物的微观结构，如观察叶绿体和线粒体。注意正确掌握低倍镜和高倍镜的使用技术：(1)使用低倍镜应注意正确对光和调焦(粗、细准焦螺旋的调节)。(2)高倍镜的使用方法包括：①低倍镜下找到清晰物像并移至视野中央。②转动转换器，使高倍物镜正对通光孔。③调节细准焦螺旋至物像清晰。2．玻片标本的制作适用于显微观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制成玻片标本。包括：(1)压片法(如洋葱根尖细胞的有丝分裂)。压片的一般过程是：取材→固定→解离(对不易分散的材料用盐酸处理)→漂洗→染色→压片→观察。(2)装片法(如高倍镜下观察叶绿体和细胞质的流动)。其过程是；将材料在载玻片水滴中展平→放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上，防止气泡产生→对材料染色或改变溶液浓度→观察。3．研磨、过滤适用于从生物组织中提取物质，如酶、色素等。4．纸层析技术适用于溶液中物质的分离，如绿叶中色素的分离。主要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层析分离。5．解离技术用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片，如观察有丝分裂时制片的解离过程。6．等差梯度设置：如温度影响酶活性、植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用等实验。7．比色法：适用于还原糖、脂肪和蛋白质的检测等。另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定、同位素示踪技术等。三、教材经典实例的分析与拓展1．细胞内物质或结构的检测方法(1)淀粉：碘液；(2)还原糖：斐林试剂、班氏试剂、本尼迪特试剂；(3)CO2：Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂；(4)乳酸：pH试纸；(5)有O2：余烬木条复燃；无O2：火焰熄灭；(6)脂肪：苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液；(7)蛋白质：双缩脲试剂；(8)染色体：龙胆紫、醋酸洋红溶液；(9)DNA：甲基绿；RNA：吡罗红；(10)线粒体：健那绿。2．实验结果的显示方法(1)光合速率：O2释放量、CO2吸收量或淀粉产生量；(2)呼吸速率：O2吸收量、CO2释放量或淀粉减少量；(3)原子转移途径：放射性同位素示踪法；(4)细胞液浓度大小：质壁分离；(5)细胞是否死亡：质壁分离、亚甲基蓝溶液染色；(6)甲状腺激素作用：动物耗氧量、发育速度等；(7)生长激素作用：生长速度(体重变化、身高变化)；(8)胰岛素作用：动物活动状态。3．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溶液或KOH溶液；(4)除去叶片中原有淀粉：置于黑暗环境一昼夜；(5)除去叶片中叶绿素：酒精加热；(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰：给植株遮光；(7)如何得到单色光：棱镜色散或彩色薄膜滤光；(8)血液抗凝：加入柠檬酸钠；(9)各种细胞器的提取：细胞匀浆离心；(10)骨的脱钙：盐酸溶液。4．实验中控制温度的方法(1)还原糖鉴定：水浴加热煮沸；(2)酶促反应：水浴保温；(3)用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热；(4)二苯胺试剂鉴定DNA：水浴煮沸加热；(5)细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养。5．实验药品的用途(1)NaOH：用于吸收CO2或改变溶液的pH。(2)Ca(OH)2：鉴定CO2。(3)HCl：解离或改变溶液的pH。(4)NaHCO3：提供CO2。(5)NaCl：配制生理盐水及其他不同浓度的盐溶液，可用于测定动物细胞内液浓度或用于提取DNA。(6)琼脂：激素或其他物质的载体，用于激素的转移或培养基。(7)亚甲基蓝：用于活体染色或检测污水的细菌含量(细菌可使之褪色)。(8)酒精：用于消毒处理、提纯DNA、叶片脱色及配制解离液。(9)蔗糖：配制蔗糖溶液，用于测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原。(10)滤纸：过滤或纸层析。(11)纱布、尼龙布：过滤。(12)碘液：鉴定淀粉。四、实验设计应遵循的原则实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目标和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法和步骤等全部方案的制订。进行实验设计应遵循如下原则：1．科学性原则实验设计必须有充分的科学依据，包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。2．可行性原则是指步骤设计简单方便，材料易获取，条件易控制，又能说明问题。3．对照性原则设计对照实验便于实验前后对比或组间对比，得出明确可信的结论，增加实验的可信度。一个对照实验包括实验组和对照组，实验组是“接受自变量处理的对象组”，对照组(控制组)是“不接受自变量处理的对象组”。至于哪个作实验组，哪个作对照组，一般是随机决定的。常用的对照类型有以下几种：(1)空白对照：①概念：给对照组施以对研究对象没有任何影响的处理因素或不给对照组任何处理因素。需要说明的是，“空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是对实验组所要研究的因素给予空白，以突出或纯化所要研究的因素。②实例：以小白鼠为材料进行“验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”的实验时，在其他条件相同的情况下，实验组给予用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，而对照组必须给予等量的生理盐水空白处理。(2)自身对照：①概念：实验组与对照组在同一对象上进行，不另设对照组。②实例：“观察植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照——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)相互对照：①概念：指不另设对照组，而是几个实验组相互对照。②实例：探究酶活性的最适温度、最适pH等均宜设置温度梯度或pH梯度，并相互对照，分析结果，获得结论，确认最适的值。(4)条件对照：①概念：条件对照是指虽给对照组施以某种实验处理，但不是所研究的实验因素，以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异，从一个侧面衬托实验因素对实验结果造成的影响。②实例：探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育影响实验时：a．实验组——饲喂饲料中添加甲状腺激素的组别。b．空白对照组——饲喂普通饲料的组别。c．条件对照组——饲喂普通饲料但添加甲状腺激素抑制剂的组别。4．单一变量原则和等量原则(1)单一变量原则：a．内容：实验组和对照组只能有一个变量。b．变量的确定：所要验证的中心条件。(2)等量原则：除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量要严格等量。5．平行重复原则和随机性原则[名师点睛]

区分实验变量与反应变量：实验变量——也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量——亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，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。五、探究性实验与验证性实验1．二者的区别探究性实验验证性实验实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证研究对象的已知属性、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”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释因结论是已知的，因此不存在假设问题实验原理因探究内容而异因验证内容而异实验过程应有的实验步骤，实际上并未完成，因探究内容而异应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异实验现象事先未知，可能出现多种现象事先已知，应准确描述实验结果预测对应假设，分类讨论无实验结论对应各种结果，作出相应结论对应实验目的，作出“肯定”结论2.探究性实验假设的基本要求(1)假设与实验目的具有统一性当一个实验课题确定后，假设应围绕实验目的或目标进行构思，提出猜想，形成假设，体现两者之间的一致性。(2)假设的客观性科学研究中的假设不是凭空瞎想的，而是以一定的科学事实、已有的知识和生活经验为基础做出的尝试性回答。(3)假设的推测性和预见性①推测性：假设带有一定的猜想成分，不可能保证与实验过程中产生的现象、数据和形成的实验结论等百分之百相符合。②预见性：假设是以一定的科学原理作支撑，不是“瞎猜。”(4)假设的多样性假设以客观背景为基础，可能形成几种不同的推测，进而形成不同的假设。[名师点睛]

探究性实验的实验结果一般是对应假设分类讨论，但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题，此种情况应根据已有的知识推测最合理的结果。3．举例探究性实验验证性实验实验名称鉴定某人是否出现糖尿验证某糖尿病患者尿液中含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)实验现象出现或不出现砖红色沉淀出现砖红色沉淀预期实验结果出现或不出现砖红色沉淀出现砖红色沉淀实验结论若出现砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若不出现砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿糖尿病患者尿液中含葡萄糖六、设计型实验试题的解题突破和方法1．解题思路准确把握实验目的：明确实验要解决的“生物学事实”是什么？要解决该“生物学事实”的哪一方面？明确实验原理：分析实验所依据的科学原理是什么？涉及到的生物学及相关学科中的方法和原理有哪些？确定实验变量、设置对照实验：找出自变量和因变量，确定实验研究的因素，以及影响本实验的无关变量；构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。确定实验方法：根据实验目的和所提供的材料来确定。设计合理的实验装置和实验步骤：严格遵循实验设计原则，根据实验原理以及充分考虑提供的实验材料、用具的基础上，根据设计要求，设计实验装置和步骤。得出预期实验结果和结论2．实验设计时的一般步骤(1)取材、分组、编号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)进一步的相同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。热点考向探究基本实验原理及方法的考查

(2010年高考四川理综)下列对实验的相关叙述，正确的是(

)A．探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性作用时，可用碘液替代斐林试剂进行鉴定B．纸层析法分离叶绿体色素的实验结果表明，叶绿素b在层析液中溶解度最低C．调查人群中某种遗传病的发病率时，应选择有遗传病史的家系进行调查统计D．鉴定蛋白质时，应将双缩脲试剂A液和B液混合以后再加入待检组织样液中【解析】碘液一般用来定性检验淀粉，而不能用来检验蔗糖及其分解产物。用纸层析法分离叶绿体色素的实验原理是四种色素在层析液中的溶解度不同，从而造成它们在滤纸条上的扩散速度不同，其中在滤纸条上扩散最快的是胡萝卜素，其次是叶黄素和叶绿素a，扩散最慢的是叶绿素b。调查某种遗传病的发病率，应在足够大的群体中随机抽样调查，并计算发病率；在调查遗传病的遗传方式时，选择有患者的家系进行调查。在蛋白质的鉴定实验中，应先向待测组织样液中滴加双缩脲试剂A液，摇匀后，再滴加双缩脲试剂B液。【答案】

B实验分析与评价

(2009年高考海南卷)现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理如下表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【解析】本题重在考查实验操作遵循的原则和实验评价，即提炼出实验的操作目的。单一变量原则和对照原则是最重要的两个原则，题中的I与Ⅱ、Ⅰ与Ⅲ、Ⅱ与Ⅳ均可形成对照，探究相应变量对种子萌发的影响。但C项中涉及变量不单一，无法形成对照来说明问题。【答案】

C[方法指南]

对实验方案进行评价时，一般采用以下“五看”法：实验材料的选择

(2010年高考新课标卷)若要在普通显微镜下观察到质壁分离、RNA和脂肪，下列四组材料中应选择的一组是(

)A．水稻胚乳和花生子叶B．天竺葵叶和水稻胚乳C．紫色洋葱和花生子叶D．天竺葵叶和紫色洋葱【解析】在普通光学显微镜下观察细胞质壁分离所选择的材料应为成熟的植物组织细胞；观察RNA和脂肪时均需对材料进行染色处理，取材时应选用白色或近于白色的组织，以免造成对实验观察效果的干扰，而且花生子叶中脂肪的含量较多，所以C选项正确。【答案】

C

(2009年高考全国卷Ⅰ)已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。(1)实验步骤：①_______________________________。②________________________________。③_______________________________。(2)实验结果预测及结论：整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：_____。由此可得出的结论是______________。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是_____，原因是______。

实验设计与完善【解析】该题要同时验证酶具有催化作用和高效性，因此应遵循对照原则、科学性原则和单一变量原则。(1)实验步骤中应分三步：底物的添加、酶等催化剂的添加和结果的观察、记录、比较。底物的量和浓度要相同，三种催化剂的量要相同，结果的比较最好是易于观察比较的气泡产生速率。(2)整个实验中，不同处理的试管中O2释放最快的是加0.01%过氧化氢酶溶液的试管，其次是加3.5%FeCl3溶液的试管，再次是加蒸馏水的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和高效性。(3)将恒温水浴改为80℃，重做上述实验，由于过氧化氢酶因高温变性而失去了活性，因此释放O2最快的是加3.5%FeCl3溶液的试管。【答案】

(1)①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、3.5%FeCl3溶液和0.01%过氧化氢酶溶液③观察各试管中释放气泡的快慢(2)加0.01%过氧化氢酶溶液的试管、加3.5%FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用且具有高效性(3)加3.5%FeCl3溶液的试管在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温而失去了活性高考真题体验1．(2010年高考福建理综)下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是(

)A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变解析：低温能够抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，从而导致细胞中染色体数目加倍；卡诺氏液的作用是固定细胞而不是使洋葱根尖解离；改良的苯酚品红溶液与醋酸洋红溶液均为碱性染料，均可将染色体染成深色；有丝分裂过程中分裂淦谒檬奔湔颊鱿赴芷诘90%～95%，故此实验中绝大多数的细胞处于分裂间期，能观察到染色体数目加倍的仅为少数细胞。答案：C2．(2010年高考天津理综)在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，以下操作和结论正确的是(

)A．剪取5cm根尖，用酒精和吡罗红混合液解离染色B．右图是高倍显微镜下调节细准焦螺旋看到的视野C．持续观察，视野中的K细胞将分裂成两个子细胞D．视野中，N细胞的染色体数目是M细胞的一半解析：“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，解离液是盐酸和酒精(1∶1)的混合液，A项错误；该题图中能够清晰地看到染色体的变化，应为高倍显微镜下视野中观察到的结果，B项正确；在该实验中，植物细胞经过了解离和染色，细胞已经死亡，不会继续分裂，C项错误；视野中N细胞处于有丝分裂后期，M细胞处于有丝分裂中期，N细胞中的染色体数目是M期的2倍，D项错误。答案：B3．(2010年高考江苏卷)根据下列相关实验操作，预期结果合理的是(

)编号实验操作预期结果①将洋葱表皮分别置于0.2g/mL和0.3g/mL蔗糖溶液中，观察并比较细胞质壁分离的情况0.2g/mL蔗糖溶液中洋葱表皮细胞质壁分离现象更明显②将豆腐分别置于10℃、20℃、30℃的环境中，观察并比较毛霉生长的情况在10℃环境中毛霉生长最好③调查并比较同一地段甲区(腐殖质较丰富)和乙区(腐殖质不丰富)土壤中小动物丰富度甲区土壤中小动物丰富度更高④用两种不同浓度2,4D溶液分别处理月季插条形态学下端，观察并比较扦插后的生根数低浓度2,4D处理的插条生根数总是更多A.实验①

B．实验②C．实验③

D．实验④解析：实验①中，外界溶液的浓度越大，细胞失水的程度会越大，质壁分离现象会更明显，实验①错；实验②中毛霉生长时一般将温度控制在15℃～18℃，实验②错；实验③中腐殖质指已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质，因此，甲区土壤中分解者的种类和数量较多，其中小动物的丰富度也就更高；实验④中2,4D溶液对植物的生长具有两重性，但若两种浓度均在低浓度范围内，则浓度越低，生根数越少。答案：C4．(2009年高考福建理综)下列对有关实验的叙述，正确的是(

)A．在观察洋葱细胞有丝分裂实验中，将已解离、漂洗、染色的根尖置于载玻片上，轻轻盖上盖玻片后即可镜检B．对酵母菌计数时，用吸管吸取培养液滴满血球计数板的计数室及其四周边缘，轻轻盖上盖玻片后即可镜检C．在叶绿体色素提取实验中，研磨绿叶时应加一些有机溶剂，如无水乙醇等D．检测试管中的梨汁是否有葡萄糖，可加入适量斐林试剂后，摇匀并观察颜色变化解析：考查教材中的基础实验的过程及注意事项。在观察洋葱细胞有丝分裂实验中，将已经解离、漂洗、染色的根尖置于载玻片上，需要先用镊子尖把根尖弄碎后再轻轻盖上盖玻片，再在盖玻片上加一片载玻片，用拇指轻轻按压载玻片，目的是使细胞分散开来。对酵母菌进行计数时，血球计数板的计数室的四周边缘多余的培养液要用吸水纸吸去才可计数。在叶绿体色素提取实验中，研磨绿叶时应加一些有机溶剂，如无水乙醇等，是为了提取出其中所含的有机色素；斐林试剂检测葡萄糖需要加热，直接观察看不到颜色反应。答案：C5．(2010年高考江苏卷)单细胞铜绿微囊藻大量繁殖可形成水华，受到广泛关注。下面是有关铜绿微囊藻的研究，请回答问题：(1)利用配制的X培养液培养铜绿微囊藻8d，每天定时测定其细胞数量，发现铜绿微囊藻数量呈指数增长，短时间内产生大量个体，这是因为铜绿微囊藻具有________等特性。(2)某同学用X培养液培养铜绿微囊藻时，加入粉绿狐尾藻(一种高等水生植物)，结果铜绿微囊藻生长受到明显抑制，重要的原因是这两种生物在利用________等资源时存在显著的竞争关系。(3)也有人提出假设：粉绿狐尾藻能产生化学物质抑制铜绿微囊藻的生长。请利用下列实验材料用具，完成实验设计，探究该假设是否成立。材料用具：铜绿微囊藻，粉绿狐尾藻，用于配制X培养液的各种无机盐，500mL锥形瓶，蒸馏水，显微镜，血球计数板，盖玻片，玻璃缸，微孔滤膜(可以除菌)等。实验步骤：①材料准备：在装有7000mL蒸馏水的玻璃缸中种植一定数量且生长良好的粉绿狐尾藻，在适宜条件下培养8d。准备接种用的铜绿微囊藻。②培养液配制：________。③实验分组：取锥形瓶6只，分为两组。________。④接种与培养：________。⑤观察与统计：每天定时用血球计数板对6只锥形瓶内铜绿微囊藻细胞进行计数，计算平均值，比较两组间的差异。(4)若(3)中假设成立，则实验结果是________

解析：铜绿微囊藻在实验培养条件下呈“J”型曲线增长，是因为该生物具有单细胞、个体小、世代周期较短、无性繁殖等优势；铜绿微囊藻与加入的粉绿狐尾藻构成竞争关系，因竞争阳光、氧气、无机养料和二氧化碳等资源繁殖明显受到抑制。