高考生物实验设计专题

1高考生物实验专题张素娥一．考试大纲中有关实验的要求（1）能独立完成“生物知识内容表”（见下表）所列实验。包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。（2）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。（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力。2011年：包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。（2010年：包括确认变量、做出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据做出合理的判断。）（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修改。二．考试大纲中“生物知识内容表”所列实验：实验类型实验要求4-1分子与细胞（1）观察DNA、RNA在细胞中的分布（2）检测生物组织中还原糖、脂肪、和蛋白质（3）用显微镜观察多种多样的细胞（4）观察线粒体和叶绿体（5）通过模拟实验探究膜的透性（6）观察植物细胞的质壁壁分离和复原（7）探究影响酶活性的因素（8）叶绿体色素的提取和分离（9）探究酵母菌的呼吸方式（10）观察细胞的有丝分裂掌握程度参考本考试大纲中的：一、考试的能力要求2.实验与探究能力2（11）模拟探究细胞表面积与体积的关系4-2遗传与进化（1）观察细胞的减数分裂（2）低温诱导染色体加倍（3）调查常见的人类遗传病掌握程度参考本考试大纲中的：一、考试的能力要求2.实验与探究能力4-3稳态与环境要求（1）探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用（2）模拟尿糖的检测（3）探究培养液中酵母菌数量的动态变化（4）土壤中动物类群丰富度的研究（5）探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替掌握程度参考本考试大纲中的：一、考核目标与要求2.实验与探究能力三．实验一般包括的内容及各内容之间的关系：1.实验内容：①实验目的②实验原理③材料和用具④实验步骤⑤实验结果⑥实验结论2.各内容之间的关系：实验目的是整个实验的核心为达到实验目的而寻找实验原理依据实验原理选择实验材料和用品用材料和用品根据实验目的和实验原理设计实验步骤（实验目的和实验原理决定了实验步骤，实验步骤反映了实验目的和实验原理）实验步骤结束得到（出现）实验结果由实验结果推出实验结论（达到实验目的）四．实验的分类：根据实验的目的把实验分为两类：验证性实验：实验结论已知。探究性实验：实验结论未知。五．对照实验中实验组和对照组的判定：3实验组：对其结果来说是未知的，需要研究的，能反映出研究目的为实验组。另一组为对照组。对照组的结果是已知的，其结果是作为实验组结果的参考标准的。在整个实验中起对照作用，故名对照组。六．对照实验中的变量：1.自变量：实验组与对照组唯一不同的因子（由实验目的可知）2.因变量：即实验结果的不同。（因自变量而导致）3.控制变量（无关变量）：要求——实验组与对照组相同且适宜。通常，自变量是原因，因变量是结果，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。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温（冰块）、适温（37℃）、高温（沸水浴）就是自变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液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（因变量）的因果关系。控制变量（无关变量），指实验中除自变量以外的会影响实验结果的因素或条件。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、唾液新鲜程度、可溶性淀粉剂量、浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，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组实验是相同且适宜的。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、不适宜，就会出现干扰，对实验结果造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量，避免出现干扰，以减少误差。七．设计对照实验步骤的一般程序：在设计步骤之前，先根据实验目的确定自变量和因变量。实验步骤的一般程序如下：1.取材、编号、分组、安放2.自变量处理3.在相同且适宜的无关变量条件下进行实验4.观察并记录实验结果（因变量）。八．实验步骤在语言叙述上的规范：量：适量（一定量），等量；适量且等量时间：一定时间，（一段时间）温度：适宜的温度（适宜的条件）实验过程的条件：相同且适宜九．实验结果的处理：由实验结果推导出实验结论。十．实验题的解题技巧1.审题时前后找答案2.能抄则抄3.能套则套4.分段、简明、科学、正确练习题１．（2006年江苏卷）赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤；①培养噬菌体，②35s和32P标记噬菌体，③放射性检测，④离心分离。实验步骤的先后顺序为：A．①②④③B．④②①③C．②①④③D．②①③④答案：C（教材中的实验）42.（2007年重庆卷31（21分））甘薯和马铃薯都富含淀粉，但甘薯吃起来比马铃薯甜，为探究其原因，某兴趣小组以甘薯和马铃薯块茎为材料，在不同温度、其他条件相同的情况下处理30min后，测定还原糖含量，结果表明马铃薯不含还原糖，甘薯的还原糖含量见下表：处理温度（℃）0102030405060708090甘薯还原糖含量（mg/g）22.123.325.837.640.547.454.768.945.328.6由表可见，温度为70℃时甘薯还原糖含量最高，这是因为马铃薯不含还原糖的原因是为了确认马铃薯不含还原糖的原因，请完成以下实验：实验原理：①②备选材料与用具：甘薯提取液（去淀粉和还原糖），马铃薯提取液（去淀粉），二苯胺试剂，斐林试剂，双缩脲试剂，质量分数为3%的淀粉溶液和质量分数为3%的蔗糖溶液等。实验步骤：第一步：取A、B两支试管，在A管中加入甘薯提取液，B管中加入等量的马铃薯提取液。第二步：70℃水浴保温5min后，在A、B两支试管中各加入，第三步：70℃水浴保温5min后，在A、B两支试管中再各加入，第四步：。实验结果：马铃薯不含还原糖，但吃起来略带甜味，这是由于的作用。答案还原糖的产生是酶作用的结果，酶具有最适温度。不含淀粉酶实验原理淀粉酶水解淀粉产生还原糖还原糖与斐林试剂反应，产生砖红色沉淀等量淀粉溶液，等量斐林试剂沸水浴加热煮沸1-2min。A管砖红色，B管蓝色唾液淀粉酶（考查生物组织中可溶性还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定与糖代谢，是教材实验的迁移和运用）3．（27分）回答下列（1）、（2）小题。（1）植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。实验材料与主要用具：实验步骤：气孔结构示意图5预测实验结果并作出解释：（2）某实验小组为了验证乙烯的生理作用，进行了下列实验：取A、B两箱尚未成熟的番茄（绿色），A箱用一定量的乙烯利（可释放出乙烯）处理；B箱不加乙烯利作为对照。当发现两箱番茄颜色有差异时，A箱的番茄呈________________色，B箱番茄呈_________________色。从这两箱番茄中取等量的果肉，分别研磨成匀浆，除去匀浆中的色素，过滤。取无色的等量滤液分别加入A、B两支试管中，再各加入等量斐林试剂，加热后，摇匀观察，发现A试管中呈砖红色，B试管中也呈此颜色，但比A试管中的颜色_______________（深或浅），说明经乙烯利处理后番茄中_________________含量增多了。根据上述实验可证明乙烯具有_____________________________________的作用。答案（1）实验材料与主要用具：菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、滴管镊子等实验步骤：①取菠菜叶，用镊子剥取表皮。（2分）②在载玻片上滴一滴清水，将表皮放放清水中，盖上盖玻片，制成临时装片。（2分）③将临时装片放在显微镜载物台上，先在低倍镜下找到气孔，移动到视野中央，再换高倍镜进行观察，记录观察到的气孔状。（4分）④在盖玻片的一侧滴上浓盐水，在另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体，反复做几次。（2分）⑤继续观察气孔的变化，并做记录。（1分）预测实验结果并作出解释：①在清水中气孔应开启。因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启；（2分）②在浓盐水中气孔应关闭。因为当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩，气孔关闭。（2分）（其它正确答案也给分）（植物细胞质壁分离与复原实验的迁移和应用）（2）红（1分）绿（1分）浅（2分）还原糖（2分）促进果实成熟（2分）（实际生活中果实与植物激素、还原糖鉴定的结合）4．酶是生物的催化剂，其催化效率受温度、酸碱度和激活剂等因素的影响。为了验证氯离子是唾液淀粉酶的一种激化剂，两位同学进行了实验设计，下列（1）和（2）是实验设计的基本思路。这两位同学的实验设计均未达到实验目的，为什么？在（3）中写出你的设计思路。（1）取甲、乙两只试管，分别加入等量的淀粉糊，向甲试管加入适量的0.01mol/L的盐酸，向乙试管加入等量的蒸馏水，然后同时向两只试管各加入等量的稀释的唾液，混合均匀;向两只试管中各加入1滴碘液，观察比较哪支试管里的蓝色较快褪色。（2）取甲、乙两只试管，分别加入等量的淀粉糊，向甲试管加入适量的0.01mol/L的NaCI溶液，向乙试管加入等量的自来水，然后同时向两只试管各加入等量的稀释的唾液，混合均匀;向两只试管中各加入1滴碘液，观察比较哪支试管里的蓝色较快褪色。（3）下面由你进行实验设计，写出设计思路。答案：取甲、乙两只试管，分别加入等量的淀粉糊，向甲试管加入适量的0.01mol/L的NaCI溶液，向乙试管加入等量的蒸馏水，然后同时向两只试管各加入等量的稀释的唾液，混合均匀;向两只试管中各加入1滴碘液，观察比较哪支试管里的蓝色较快褪色。6（能抄则抄，能套则套）5．（2004年天津卷30）生态工作者从东到西对我国北方A.B.C三种类型的草原进行调查，下表示不同调查面积的物种数量统计结果：（1）A.B.C三种类型的草原对方木干扰的抵抗力稳定性由强到弱的顺序是________。（2）调查B草原某种双子叶植物的种群密度时，设计如下调查步骤：①选取40cm×40cm为最佳样方面积。②在该物种较密的地方取5个样方③计数每个样方内该植物的个体数，若技术结果由多到少依次为N1,N2,N3,N4,N5,则将N3作为种群密度估计值。请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。答案（18分）（1）A.B.C（2）①选取的样方面积不对，应取物种数量达到稳定的最小面积100×100cm②取样方法不对，应在B草原中随机取样③对种群密度值的估计方法不对，应以调查样方的单位面积中种群个体数量的均数作为种群密度估计值。6．（2004年天津卷31）（1）人们不会在热泉中发现获得嗜冷海藻，而经常可以在冷水中分离出嗜热微生物，请根据酶的特性分析产生这种现象的原因。（2）淀粉酶可以通过微生物发酵产生。为了提高酶的产量，请你设计一个实验利用诱变育种方法获得生产淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶，在菌落周围形成透明圈。答案（20分）（1）嗜冷海藻体内的酶遇到高温后，酶的分子结构破坏而失去活性，海藻很快死亡；而嗜热微生物体内的酶遇到低温环境，酶的活性降低，但酶的分子结构没被破坏，遇到合适的温度又会恢复活性（2）①主要实验步骤第一步：将培养好的生产菌株分为两组，一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理作对照第二步：制备含淀粉的固体培养基第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同且适宜条件下培养第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。②预期试验结果：a由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围透明圈大小与对照组相同10×1020×2040×4080×8090×901