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1高一生物探究性实验专题一、背景叙述高中生物实验分两种类型，验证性实验和探究性实验，由于后者更能体现探究能力、实验设计能力和运用生物学知识和方法分析和解决实际问题能力；更能体现科学态度、科学精神和创新意识，每次考试都有相当比重。由于探究实验知识教材中并没有系统的整理，使同学们在做这方面题时感到无所是从。为解决这一问题，现将有关实验设计的基本理论、实验设计的思路方法和常见的类型作一介绍，以期增加理论知识，提高分析问题和解决问题的能力之目的。二、高一生物必修一分子与细胞中所涉及的实验实验1使用高倍显微镜观察几种细胞实验2检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质实验3观察DNA和RNA在细胞中的分布实验4体验制备细胞膜的方法实验5用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体实验6比较过氧化氢在不同条件下的分解实验7绿叶中色素的提取和分离实验8细胞大小与物质运输的关系探究1植物细胞的吸水和失水探究2影响酶活性的条件探究3探究酵母菌细胞呼吸的方式探究4环境因素对光合作用强度的影响三、探究实验的基本内容探究性实验一般包括：提出问题、作出假设、设计实验、进行实验并观察并记录结果（有时需收集数据）、分析结果得出结论和表达和交流六个基本内容。（一）提出问题人们对事物作缜密观察以后，常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题，虽然任何人都能提出问题，但只有意义的问题才值得探讨，问题即为实验的题目，是实验要达到的具体目标，例如“探究植物细胞在什么条件下吸水和失水”“探究影响酶活性的条件”“酵母菌在有氧还是无氧条件下产生酒精”“光照强度对光合作用的影响”（二）作出假设根据已有的知识和经验，对提出的问题作出尝试性的回答，也就是作出假设。假设一般分为两个步骤：第一步，提出假设；第二步，做出预期(推断)。一个问题常有多个可能的答案，但通常只有一个是正确的。因此，假设是对还是错，还需要加以验证，即依据假设或预期，设计实验方案，进行实验验证。（三）设计实验A、实验原则：1、单一变量原则实验过程中可以变化的因素称为变量。按性质不同，通常可分为三类：自变量、因变量和无关变量自变量，指实验中人为改变的变量。因变量，指实验中随着自变量的变化而引起的变化和结果。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”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的活2性也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。无关变量指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。显然，无关变量会对反应变量有干扰作用，例如，上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，PH、试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、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干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量，以减少误差。2、对照性原则通过设置实验对照对比。既可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。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组：对照组，也称控制组。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：（1）空白对照指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。（2）自身对照指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。细胞外液为蔗糖溶液则液泡变小，细胞外液为清水则液泡增大，自身对照，方法简便，关键是要看清楚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则为实验组。（3）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，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如，“动物激素饲喂小动物”的实习实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：甲组：饲喂甲状腺激素(实验组)；乙组：饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组)；丙组：不饲喂药剂(空白对照组)；显然，乙组为条件对照。丙组为空白对照，通过比较、对照、更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进动物的生长发育。（4）相互对照指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照，如“PH值对酶活性的影响”的实验中，分别设置不同的PH值来实验，各个实验组所采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。3、科学性原则所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则，都要具有可行性。4、重复性原则在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验部必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，尤其是有数据计算的实验，设计的实验不能只能进行一次，在无法重复的情况下，作为正式结论，这样的结论易被推翻。3（四）进行实验并记录观察或测量实验结果（五）分析结果得出结论（六）表达和交流四、笔试考查点及解题技巧六个基本内容中，除实施实验笔试无法考查外，其它各项均是考查点。（一）课题的考查通常对课题的考查要求考生以合乎规范的方式写出或补充课题，难度不大，但要注意以下两点：1、要紧扣试题的意图，不能偏题。2、课题是具体的、有明确的目标，不能大而空洞，如果试题的意图是“探究不同光照强度对光合作用的影响”，而回答成“探究光照对光合作用的影响”即为偏题，不具体。（二）假设的考查一般要求根据试题中给出的材料、用具和药品，提出一种可检测的解释，因为后面的实验步骤的设计具体就是寻找证据检验假设成立与否，从而得出结论。（三）实验预期的考查是常考点，有两种情况，一是预期最可能的结果，二是预期各种可能的结果。（四）实验步骤设计的考查最常见的几种考查形式是：写出实验步骤、补充关键步骤、续写步骤或找出设计中的错误。该考查点对考生来说最难，跨度最大，需熟知仪器、药品的使用方法，掌握生物学实验的一些基本技术、方法，掌握设计的原则并能准确运用，还需有具体实验情境中获取信息和灵活处理能力。所以要先审清：实验材料如何用？自变量是什么？如何控制？因变量是什么？用什么观测指标来表示因变量的变化？步骤的一般顺序：１、分组标号、前期共性处理；２、设置对照（自身对照不需要设对照组）；3、合适条件下培养或放置、后期共性处理；4、观察现象，记录结果；5、分析结果，推导结论。高中生物必修一实验归纳实验一使用高倍显微镜观察几种细胞1、高倍镜的使用步骤：（1）在低倍镜下找到物象，将物象移至视野中央；（2）转动转换器，换上高倍镜。（3）调节光圈和反光镜，使视野亮度适宜。如果光线较暗时，可用凹面反光镜来对光，同时选用较大的光圈；如果光线明亮时，可用平面反光镜来对光，同时选用较小的光圈。（4）调节细准焦螺旋，使物象清晰。换用高倍镜后不能使用粗准焦螺旋。2、低倍镜和高倍镜的区别：透镜大小镜头长短视野亮度物像大小细胞数量低倍镜小短亮小多高倍镜大长暗大少3、污点位置的判断：用显微镜观察玻片标本时，目镜、物镜、所观察的材料是在同一直线上的，只要分别转动镜头或移动玻片标本，看污物是否随之而动，就可做出正确判断。实验二检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（一）可溶性还原糖的检测和观察1、实验原理及化学试剂：斐林试剂与可溶性还原糖（如葡萄糖、果糖、麦芽糖）反应，生成砖红色沉淀。（这种试剂4要现配现用。甲液（质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液）与乙液（质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液）等量均匀混合生成蓝色Cu（OH）2，Cu（OH）2与可溶性还原糖发生反应。淀粉、蔗糖等不能与斐林试剂发生颜色反应。2、实验过程：选材（应选含糖量较高、颜色为白色或浅色的植物组织，以苹果、梨为最好）研磨过滤组织样液加入斐林试剂（现配现用）摇匀水浴加热观察颜色反应（浅蓝色棕色砖红色沉淀）。（二）脂肪的检测和观察1、实验原理及化学试剂苏丹Ⅲ染液：把脂肪物质染成橘黄色苏丹Ⅳ染液：把脂肪物质染成红色2、实验过程选材（选含脂肪的种子，以花生种子为较好）浸泡制作花生子叶临时转片（徒手切片，切片要薄，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊）滴3滴苏丹Ⅲ染液染色用体积分数为50％的酒精洗浮色显微镜观察（先用低倍镜，找到子叶最薄处，并移到视野中央，再换高倍镜，调整细焦螺旋观察，可见已着色的脂肪颗粒）。（三）蛋白质的检测和观察1、实验原理及化学试剂双缩脲试剂：与蛋白质发生作用，产生紫色反应。（在碱性溶液中，Cu2＋与蛋白质发生反应）双缩脲试剂A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液双缩脲试剂B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液2、实验过程选材（豆浆或鸡蛋蛋白）取组织样液加入试管中加入双缩脲试剂A液加入双缩脲试剂B液摇匀观察，出现紫色。（四）淀粉的检测和观察1、实验原理及化学试剂：淀粉遇碘变蓝。2、实验过程：选用富含淀粉的植物组织（如马铃薯）将组织样液注入试管滴加碘液观察颜色反应。实验三观察DNA和RNA在细胞中的分布1、实验原理：甲基绿将细胞核中的DNA染成绿色，吡罗红将细胞质中的RNA染成红色，用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。盐酸的作用：改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。2、实验过程：取口腔上皮细胞制片盐酸水解冲洗涂片染色观察（先用低倍镜，后用高倍镜）。3、实验结果：真核的DNA主要存在于细胞核中，此外，在线粒体和叶绿体中也有少量的DNA分布。RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中。实验四用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1、实验原理高等绿色植物的叶绿体存在于叶片中。叶绿体一般是绿色的椭球或球形，它的形态和分布不5需要染色就可以用高倍镜观察。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。线粒体的形态和分布可用高倍镜观察。2、实验过程（1）观察叶绿体：制作藓类叶片（或菠菜叶下表皮）临时装片，用显微镜观察叶绿体（低倍显微镜到高倍显微镜），注意观察叶绿体的形态和分布，绘图。（2）观察线粒体：制作人口腔上皮细胞临时装片，用低倍显微镜观察，找到观察的对象后移到视野中央，再高倍显微镜观察，细胞内蓝绿色小颗粒即是线粒体，观察其形态和分布。实验六植物细胞的吸水和失水一、实验原理当细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离，即发生质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入液泡中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即植物细胞发生质壁分离复原。常用的化学试剂：0.3g/mL蔗糖溶液。（试剂浓度越高，发生现象就越明显。但如果试剂浓度过高，则细胞会因为过度失水而死亡，不能发生质壁分离复原。）二、实验过程制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片显微镜观察液泡的大小和原生质层的位置滴入蔗糖溶液显微镜观察（观察到质壁分离现象）滴入清水显微镜观察（发生质壁分离复原）。【探究1】植物细胞的吸水和失水活动目标1．进行植物细胞失水和吸水的探究，观察植物细胞的质壁分离和复原。2．说明植物细胞失水和吸水的条件。背景资料1．相关知识（1）扩散现象如果在蔗糖浓溶液中加入清水，水分子就会进入蔗糖分子之间，直到水分子和蔗糖分子在