专题18实验与探究

专题 18 实验与探究高频考点教材基本实验综合考查能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，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运用实验设计及分析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；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、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实验评价与修订能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订【高考突破1】教材基本实验归类1. 鉴定类实验归类实验名称鉴定对象试剂颜色生物材料备注淀粉的鉴定淀粉碘液蓝色脱色的叶片还原 ( 性) 糖的鉴定还 原 ( 性 )糖斐林试剂 ( 班氏试 剂 或 本 尼 迪特试剂 ) 砖红色沉淀( 砖红色或红黄色沉淀 ) 苹果或梨的匀浆等甲 、 乙 液 现 用 现 配 、50 65 温水浴加热 ( 或 80 100 热水浴加热 ) 脂肪的鉴定脂肪苏 丹 ( 或 )染液橘( 橙) 黄( 或红 ) 色花生种子切片需用高倍镜观察蛋白质的鉴定蛋白质双缩脲试剂紫色豆浆、稀蛋清等先加 A 液，后加B 液，摇匀DNA的鉴定DNA 二苯胺试剂蓝色鸡血、菜花等沸水浴中加热叶绿体中色素的提取和分离四种色素色素提取液： 无水 乙 醇 ； 分 离液：层析液胡萝卜素：橙黄色；叶黄素：黄色；叶绿素 a：蓝绿色；叶绿素b：黄绿色新 鲜 的绿 叶 ( 如菠 菜叶) 加入二氧化硅是为了研磨得更充分；碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏2. 观察类实验归类实验名称细胞的状态染色剂生物材料观察 DNA 、RNA在细胞中的分布死细胞甲基绿、吡罗红 ( 派洛宁 ) 人的口腔上皮细胞 观察线粒体活细胞健那绿 ( 詹纳斯绿 B)染液观察细胞的减数分裂死细胞龙胆紫溶液或醋酸洋红液蝗虫精母细胞实验名称细胞的状态染色剂生物材料低温诱导染色体加倍死细胞改良苯酚品红染液洋葱根尖细胞观察细胞的有丝分裂死细胞龙胆紫溶液 ( 或醋酸洋红液 ) 观察多种多样的细胞活细胞或死细胞无( 无需染色 ) 酵母菌细胞、水绵细胞、叶的保卫细胞、鱼的红细胞等观察叶绿体活细胞藓类的叶 ( 或菠菜叶、黑藻叶) 观察植物细胞的质壁分离与复原活细胞紫色洋葱鳞片叶表皮细胞3. 调查类实验归类分析实验名称调查常见的人类遗传病土壤中小动物类群丰富度的研究样方法标志 ( 记) 重捕法调查对象随机确定的人群；一定数量的家族生活在土壤中的小动物植物、活动范围小的动物活动范围大的动物调查方法汇总法用取样器取样进行采集、 调查的方法五点取样法、等距取样法捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕统计方法发病率 =( 患病人数 / 被调查人数 )× 100% 记名计算法；目测估计法样方密度的平均值作为种群密度的估计值种群密度 =第一次捕获个体数×重捕个体数÷重捕中标记个体数注意事项调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等调查某种遗传病的发病率时，要随机抽样调查，且要保证调查的群体足够大取样时应注意随机取样，避免人为心理作用动物类群因所取地段不同， 可能差异较大样土塑料袋上标明取样的地点和时间不知名的动物标记为 “待鉴定 XX”调查的指标是动物种类的丰富度和数量的丰富度随机取样，避免人为干扰对结果造成的影响要选择合适的样方面积标记个体与未标记个体被重捕的概率是一样的调查期间无个体的出生、死亡和迁入、迁出标记物不能对生物的正常生命活动及其行为产生任何干扰【名师点睛】1. 实验材料的选择(1) 在显色实验 ( 如物质鉴定 ) 中，材料通常选择颜色较浅或近于无色、同时富含待鉴定物质的，或实验时对有色材料进行脱色处理；(2) 可溶性还原 ( 性) 糖鉴定中不宜选择甜菜、甘蔗等，因其含有的糖主要是蔗糖，其为非还原( 性) 糖；(3) 鸡蛋清较黏稠，其作为鉴定蛋白质的材料时，需稀释。(4) 进行 DNA粗提取和鉴定实验时不能选用哺乳动物的成熟红细胞作为材料。(5) 观察类实验根据实验目的采用合适的材料，如观察有丝分裂应选取根尖分生区细胞；观察质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞等。2. 调查类实验应注意的三个方面(1) 调查类实验通常都要随机取样，避免主观；(2) 调查的样本数量通常不宜过小；(3) 为求准确，通常进行多次调查。【状元心得】明确实验的目的从目的理解实验原理从原理找可用的试剂和生物材料从试剂、材料理解实验的步骤和注意事项。【高考突破2】物质鉴定实验的记忆方法序号实验方法具体应用1根据颜色来确定某种物质的存在 待 测 液 + 碘 液 呈 蓝 色 ， 待 测 液 中 存 在 淀 粉 待 测 液 + 斐 林 试 剂呈砖红色，待测液中存在还原( 性) 糖待测液+苏丹 ( 或苏丹 ) 染液呈橘( 橙) 黄色 ( 或红色 )，待测液中存在脂肪待测液+双缩脲试剂呈紫色，待测液中存在蛋白质2用大分子染料如用红墨水、台盼蓝来验证生物组织细胞膜的选择透过性或检验细胞的死活3荧光标记法证明细胞膜具有一定的流动性、基因在染色体上的排列4同位素标记 ( 示踪 ) 法分泌蛋白的合成； 光合作用产生氧气的来源；噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；用18O2 和14CO2 追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等5模拟实验法如渗透作用的实验装置，分离定律的模拟实验等6获得无子 ( 籽) 果实的方法用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无子番茄；诱导染色体变异，如无子西瓜7确定传入、传出神经的功能刺激后，观察效应器的反应或测定神经上的电位变化8植物杂交的方法雌雄同花： 花蕾期去雄套袋开花期人工授粉套袋雌雄异花：花蕾期雌花套袋开花期人工授粉套袋9确定某一显性个体基因型的方法测交、该显性个体自交10确定某一性状为显性性状或隐性性状的方法具有一对相对性状的纯合子( 体) 的杂交 ( 自交 ) ，观察后代是否有性状分离11确定某一个体是否具有抗性基因的方法确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈菌去侵染小麦叶片，一段时间后，观察有无锈斑出现12育种的方法杂交育种；人工诱变育种；多倍体育种；单倍体育种；基因工程育种；细胞工程育种13测定种群密度的方法样方法；标志 ( 记) 重捕法；诱捕法序号实验方法具体应用14化学分析法如番茄对钙离子和硅离子的选择性吸收，叶绿体中色素的提取和分离实验等15理论分析法如大、小两种草履虫竞争的实验；植物根向地生长、茎背地生长的实验；植物向光性实验等16等组实验法如小麦淀粉酶催化淀粉水解的实验；发现生长素的燕麦胚芽鞘实验【名师点睛】实验观察的重要指标颜色变化(1) 观察细胞质流动时看叶绿体的运动是因为叶绿体呈绿色; (2) 观察叶绿体中的色素在滤纸条上呈现四种色素带是因为叶绿体中含有四种溶解度不同的色素; (3) 观察植物细胞质壁分离和复原的实验中选取紫色的洋葱细胞是因为其细胞液呈紫色。【状元心得】制作装片的三种方法(1) 装片法：把整个实验材料制成装片，如用葫芦藓观察叶绿体。(2) 切片法：把材料切成薄片，以便观察，如脂肪鉴定。(3) 压片法：把材料压碎成一薄层，以便观察，如观察根尖有丝分裂。【高考突破3】实验的类型和设计原则1. 探究性实验与验证性实验的区别类型验证性实验探究性实验现象每个装置只出现一种现象可能出现多种情况结论只有一种结论往往有三种可能性：正相关、负相关、中间(无影响 ) 注意事项验证性实验只有一种可能性：要么结论成立，要么不成立探究性实验的预测， 可能性较多， 且需对每种现象分别说明2. 实验设计的原则(1) 单一变量原则：在实验设计中通常把要研究探讨的条件作为单一变量，其他条件应完全一样。所用生物材料要相同，如所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。所用实验器具要相同，如试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的型号要完全一样。所用实验试剂要相同，如试剂的成分、浓度、体积要相同，尤其要注意体积上等量的问题。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对照实验来说似乎是毫无意义的，但最好还是要做同样的处理。注意无关变量要进行严格控制，不但要等量，而且是在适宜条件下的等量，常态条件下的等量。(2) 对照原则：对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。科学地设置对照实验，能够有效地排除其他因素干扰结果的可能性。设置对照组有4 种方法：空白对照，即不给对照组做任何处理，如在“唾液淀粉酶催化淀粉水解”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照作用。条件对照，即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的实验中，采用等组实验法，甲组为实验组( 饲喂甲状腺激素 ) ，乙组为条件对照( 饲喂甲状腺激素抑制剂) ，不饲喂药剂的是空白对照组。自身对照，指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组。例如，“植物细胞的质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。相互对照，不单独设置对照组，而是几个实验相互对照。即实验与对照在同一对象上进行，这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，燕麦胚芽鞘的不同条件处理的若干实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。【状元心得】“四步走”设计对照实验第一步：取材、分组、编号。第二步：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) 。第三步：进一步做相同处理( 其他因素相同且最适) 。第四步：检测、观察、统计、比较。【高考突破5】实验设计的评价和修正1. 实验评价类试题的一般解题方法“五看”评价法二看步骤2. 实验评价类试题的评价角度及改进技巧(1) 实验材料用具：评价角度改 进 技 巧材料用具是否恰当明确实验原理，分析确定所给材料用具应具备的条件( 如浓度、规格等) ，如观察洋葱表皮细胞的质壁分离与复原实验不能用0.5 g/mL的蔗糖溶液一看对照有无对照实验如果有， 看对照设计是否合理实验变量设置是否有标记是否遵循单一变量原则是否遵循等量原则是否排除干扰因素步骤的顺序是否合理步骤是否完整具体操作有无违反生物学基三看验证实验结果的验证目标是否准确实验结果的验证方法是否得当是否遗漏重要的实验用具分析处理操作对象和观察现象时所用到的重要用具，仔细排查在所给用具中是否存在，如观察叶绿体的形态和分布，不能缺少显微镜评价角度改 进 技 巧材料用具是否充分利用思考所给材料用具分别起什么作用、怎样运用，应做到充分利用是否随意增加材料用具思考用哪种所给材料用具进行取代药剂选择、使用、用量是否准确根据所学实验要求合理选择、使用，做到用量准确步骤是否完整若没有设置对照实验，要依据实验目的、原理，确定应设置的对照实验类型进行补充步骤是否合理若操作步骤颠倒，应依据已有生物学知识进行调换，如用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，双缩脲试剂A 液(NaOH溶液 ) 和 B液(CuSO4 溶液 ) 的滴加顺序不能颠倒操作是否违反生物学原理若具体操作违反生物学基本原理，应根据已学的生物学基本原理进行纠正，如在探究pH对酶活性影响的实验中，不能用碘液检测实验条件是否正确若实验条件错误，要依据实验的可行性、安全性等进行调整，同时要注意语言叙述的严密性，如是否需要搅拌、加热，实验所需的温度、光照等条件是否合理等【名师点睛】1. 补充完善类试题常见的考查形式(1) 添加实验假设；(2) 完善实验步骤；(3) 总结实验结论；(4) 补充添加对照实验。2. 生物实验设计改错题常见错误归纳(1) 缺少对照实验；(2) 违反单一变量原则和等量原则；(3) 实验过程违反科学性原则。【高考突破5】易错辨析易错易混点1 实验材料选