专题13实验与探究教学案解析版

专题13实验与探究1从考查内容上看，主要集中对教材实验的综合考查和实验探究能力上。2从考查角度上看，多以完善补充实验原理、实验步骤、预测实验结果、结论。处理实验数据的形式考查实验分析、探究能力。3从命题趋势上看，预计2017年高考命题仍可能立足于教材实验，结合新的背景材料，考查实验原理和操作技能的迁移应用能力；结合代谢、调节、遗传和生态的相关实验背景，考查实验原理的提取、变量的确认、实验程序的设置、实验结果的处理及结果预测和分析等。实验设计的难度会有所降低，淡化实验过程的表达，注重科学实验素养，侧重实验设计思路的命题可能会加大。一、实验设计的基本原则1科学性原则所谓科学性原则，是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理，以及其他科学领域的基本原则。科学性原则具有两个方面的含义首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。具体地说，科学性原则体现在以下几个方面实验原理的科学性、实验方法的科学性、实验材料选择的科学性、实验结果处理的科学性及实验结果分析的科学性等。2平行重复原则平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，观察其对实验结果的影响程度。任何实验都必须能够重复，在同样条件下重复，实验结果应该一致或相近，实验设计时，可以通过在一组实验中同时处理多个材料体现重复性原则。3单一变量原则单一变量原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义包括不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个变量对应一个需要观测反应变量；实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。这一原则强调实验组和对照组只有一个量是不同的，实验组和对照组的结果差异只能是由这个单一变量导致的，从而证明实验组变量的作用。因此，在进行实验设计时，要首先确定实验变量并正确设置。4对照原则对照原则是中学实验中最常用的原则。通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。在一个对照实验中，可包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量处理的对象组，一般是随机决定的。常用的对照组类型有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照几种。5控制与平衡控制原则该原则是指要严格地操纵自变量，以获取因变量。同时，要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。即尽量消除实验误差，以取得较为精确的结果。常用的方法有单组、等组及轮组实验法。6随机性原则实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体或群体中随机抽取的。这样做可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；平衡各种条件，避免实验结果出现误差。二、探究性实验与验证性实验的比较验证性实验探究性实验实验目的验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系。实验结论已经明确探究研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系。实验结论存在多种可能实验假设结论已知，不需假设对探究的问题提出一种可能实验原理由验证内容决定由探究内容决定实验步骤分组编号实验处理对实验组和对照组的处理，除单一变量外，其他条件、因素等完全相同观察、记录实验现象，收集整理实验数据分组编号实验处理对实验组和对照组的处理，除单一变量外，其他条件、因素等完全相同观察、记录实验现象，收集整理实验数据实验现象只有一种情况存在多种可能结果预测对确定的结果进行描述对多种可能进行描述实验结论要验证的问题肯定或否定假说三、实验设计及分析1科学研究方法的基本思路生物科学是一门实验科学，在生物学中，很多基本概念、基本方法、基础理论的得出，都是通过科学家的实验最终确立的，因此学好科学研究方法的基本思路，就显得极为重要。科学研究方法的基本思路是观察、提出问题提出假说设计、完成实验分析数据，得出结论2实验设计时的一般步骤第一步，取材、分组、编号。在这里实验材料包含实验中用到的各种动植物，取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具有烧杯、培养皿、饲养动物的容器等。这些材料、用具在试题中都会给出，要结合实验的目的和原理合理利用。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。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。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观察。3实验结果与结论的分析与归纳实验结果是指通过观察或测量的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据对实验因变量与自变量关系的分析得出的具有普遍意义的理论性结论。结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般思路是1通过实验目的或步骤根据单一因素不同找出实验变量，将实验分为多个对照组。2由因找果，分析实验变量与结果间的逻辑关系，先得出正确结论分结论。3再根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论总”。4在验证性实验中，如果实验目的已知，可直接作为正确结论，但全面性要因对照组而定。考点一、基本实验综合例1下列与实验相关的叙述，正确的是A探究淀粉酶对淀粉和蔗糖催化的专一性时，不可用碘液代替斐林试剂进行检测B通常用层析液分离和提取绿叶中的色素研究色素的种类和含量C用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程D可用紫色洋葱外表皮细胞观察DNA和RNA的分布【答案】A【解析】碘液只能检测淀粉存在与否，不能检测蔗糖及其水解产物存在与否，A正确；层析液不能用于绿叶中的色素的提取，B错误；由于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中有大的紫色液泡，所以用低倍镜可以观察到其质壁分离和复原的过程，C错误；紫色洋葱外表皮细胞有紫色的液泡，影响实验的颜色观察，D错误。【变式探究】下列有关实验的描述，正确的是A检测还原糖的实验中，刚加入斐林试剂时组织样液呈无色，加热后变成砖红色B在观察口腔上皮细胞DNA和RNA分布时，盐酸的作用是对该细胞进行解离C选取经低温诱导的洋葱根尖制成的临时装片，在显微镜下观察不到联会现象D探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液混合后置于不同温度下保温【答案】C【举一反三】紫色洋葱是生物学中常用的实验材料。它的叶分为两种管状叶伸展于空中，进行光合作用；鳞片叶层层包裹形成鳞茎，富含营养物质。以洋葱为材料进行如下实验1若分离叶绿体中的色素，所用的实验材料是_。提取叶绿体中的色素使用的试剂是_。分离色素依据的实验原理是_。2观察植物细胞的质壁分离和复原所用的最佳材料是_。该实验的自变量是_。3若观察DNA、RNA在细胞中的分布，理想材料为_，该材料优于其他部位的原因是_。4若观察细胞的有丝分裂，所用的理想材料为_，简要写出操作流程_。5在“观察DNA、RNA在细胞中的分布”和“观察细胞的有丝分裂”两个实验中，都用到了盐酸，它在两个实验中的作用_填“相同”或“不同”。【解析】1紫色洋葱管状叶能进行光合作用，可用作分离叶绿体中色素的实验材料；提取色素的试剂是无水乙醇，由于不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同，依据此原理可将色素进行分离。2紫色洋葱的鳞片叶外表皮细胞呈紫色，便于显微镜观察，可用作观察质壁分离和复原的实验材料，该实验的自变量是不同浓度的外界溶液。3紫色洋葱的鳞片叶内表皮无色，适于用作观察DNA、RNA在细胞中的分布的实验材料。5在“观察DNA、RNA在细胞中的分布”实验中盐酸的作用是增加细胞膜的通透性，并使染色体中的DNA与蛋白质分离，而“观察细胞的有丝分裂”实验中盐酸的作用是解离。【答案】1管状叶无水乙醇不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同2紫色洋葱鳞片叶外表皮不同浓度的外界溶液或清水和蔗糖溶液3鳞片叶内表皮无色4根尖分生区组织细胞取材解离漂洗染色制片观察5不同考点二、实验设计例2下列有关生物学实验的叙述，正确的有A探究温度对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液作底物B在电子显微镜下拍摄到的叶绿体的结构照片属于物理模型C色素的提取和分离实验中，提取色素时加入无水乙醇过量，纸层析时色素带颜色将变浅D在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，若溶液能使溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄，则说明溶液中含有O2【答案】C【变式探究】生物实验中常用到对照，以下对照设置正确的是A研究温度对酶活性的影响分别在酸性和碱性条件下进行B研究蝾螈细胞核的功能实验中，将其受精卵横缢成有核和无核两部分C验证胚芽鞘感光部位在尖端的实验中，甲组用锡帽罩住尖端，乙组去掉尖端D在观察DNA和RNA在细胞中的分布时，分别使用甲基绿和吡罗红两种染色剂【答案】B【解析】研究温度对酶活性的影响实验时，PH为无关变量，应在最适PH时进行，A错误；验证胚芽鞘感光部位在尖端的实验中，应该都有尖端，一个遮光，一个照光，C错误；甲基绿和吡罗红混合染色剂对细胞染色，能够把DNA和RNA分别染色，不是分别使用甲基绿和吡罗红，D错误。【举一反三】科学家利用小鼠进行特异性免疫研究时，进行了如下实验提取分离出对细菌X免疫过的小鼠甲和未对细菌X免疫过的小鼠乙体内的T细胞和血清，分别注入四组未接触细菌X的小鼠体内，一段时间后，分别注入等量的细菌X，得到如下实验结果，有关分析错误的是A组、组在该实验中起对照作用B由该实验结果可得出小鼠对细菌X的免疫为细胞免疫C组与组相比，可知血清中的抗体不能有效抑制脾脏内的细菌繁殖D由、两组实验结果说明细菌X生活在小鼠的内环境中【答案】D12016全国3，2，6分在前人进行的下列研究中，采用的核心技术相同或相似的一组是证明光合作用所释放的氧气来自水用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸的分布ABCD【答案】B【解析】采用的都是同位素标记法；采用的是物理因素使其发生基因突变；采用的是细胞染色的方法。22016江苏单科，19，2分下列实验都需要使用光学显微镜进行观察，有关实验现象描述合理的是实验编号实验名称观察到的实验现象观察植物细胞的质壁分离和复原镜检1几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色；镜检2不同细胞质壁分离的位置、程度并不一致观察多种多样的细胞菠菜叶表皮细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核组成；人口腔上皮细胞具有细胞核和核糖体观察细胞的有丝分裂洋葱根尖伸长区细胞长，液泡大；分生区细胞呈正方形，多数细胞中呈紫色的染色体形态清晰探究酵母菌种群数量的动态变化酵母细胞呈球形或椭圆形，细胞核、液泡和线粒体的形态、数目清晰可见A实验B实验C实验D实验【答案】A32016全国2，31，8分BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验用少量的NAHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加入7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离/CM20遮光1008060402050MIN后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100CM的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题1本实验中，50MIN后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由_引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是_填“可靠的”或“不可靠的”。2表中X代表的颜色应为_填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”，判断依据是_。35号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草_。【答案】1不同光强下水草光合作用和呼吸作用不可靠的2黄色水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管3光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等12015天津卷，5为达到实验目的，必须在碱性条件下进行的实验是A利用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质B测定胃蛋白酶分解蛋白质最适温度C利用重铬酸钾检测酵母菌培养液中的酒精D观察植物细胞的质壁分离和复原【解析】本题考查教材实验的实验原理或实验步骤，考查识记能力。难度较小。利用双缩脲试剂检测蛋白质时，先加NAOH溶液1ML，振荡均匀后，滴加34滴CUSO4溶液，振荡后观察颜色变化，A正确；“测定胃蛋白酶分解蛋白质的最适温度”的实验中，自变量为温度，酸碱度是无关变量，应该保持相同且最适宜，胃蛋白酶的最适PH为2左右，B错误；“利用重铬酸钾检测酵母菌培养液中的酒精”的实验中必须是溶解有重铬酸钾的浓硫酸溶液，C错误；“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，细胞必须保持活性，碱性环境会破坏细胞活性，D错误。【答案】A2、2015江苏卷，23下列关于实验现象与结果的分析，错误的是A组织切片上滴加苏丹染液，显微观察有橘黄色颗粒说明有脂肪B组织样液中滴加斐林试剂，不产生砖红色沉淀说明没有还原糖C洋葱表皮细胞滴加蔗糖溶液后，发生质壁分离说明细胞有活性DPCR产物中加入二苯胺试剂，加热变蓝说明有目的DNA产生【答案】BD32015课标卷，29某基因的反义基因可抑制该基因的表达，为研究番茄中的X基因和Y基因对其果实成熟的影响，某研究小组以番茄的非转基因植株A组，即对照组、反义X基因的转基因植株B组和反义Y基因的转基因植株C组为材料进行实验，在番茄植株长出果实后的不同天数D，分别检测各组果实的乙烯释放量果实中乙烯含量越高，乙烯的释放量就越大，结果如下表乙烯释放量LKG1H1组别20D35D40D45DA0271715B0952C0000回答下列问题1若在B组果实中没有检测到X基因表达的蛋白质，在C组果实中没有检测到Y基因表达的蛋白质。可推测，A组果实中与乙烯含量有关的基因有_，B组果实中与乙烯含量有关的基因有_。2三组果实中，成熟最早的是_组，其原因是_。3如果在35天时采摘A组与B组果实，在常温下储存时间较长的应是_组。【解析】本题通过考查学生实验分析能力，难度适中。1B组果实没有检测到X基因表达的蛋白质，乙烯释放量比对照组在相应天数要少，C组果实中没有检测到Y基因表达的蛋白质，C组乙烯释放量为零，说明反义X或反义Y基因抑制X基因或Y基因表达后，就影响了乙烯的合成，因此，对照组A组果实中与乙烯含量有关的基因有X、Y；B组除X、Y基因以外还有反义X基因与乙烯含量有关。2乙烯具有促进果实成熟的作用，A组在相同天数释放的乙烯最多，因此三组果实中A组成熟最早；在35天时采摘A组与B组果实，在常温下存储时间较长的应该是成熟程度较轻的B组，因为A组35天后释放较多的乙烯，B组释放乙烯量少。【答案】1X基因和Y基因X基因、Y基因和反义X基因2A乙烯具有促进果实成熟的作用，该组果实乙烯含量或释放量高于其他组3B/42015山东卷，3下列有关生物学实验的叙述，正确的是A叶绿体色素滤液细线浸入层析液，可导致滤纸条上色素带重叠B低温诱导大蒜根尖时间过短，可能导致难以观察到染色体加倍的细胞C用显微镜观察洋葱根尖装片时，需保持细胞活性以便观察有丝分裂过程D将洋葱表皮放入03G/ML蔗糖溶液中，水分交换平衡后制成装片观察质壁分离过程【答案】B52015海南卷，26回答下列问题1将贮藏的马铃薯块茎放入蒸馏水中，水分通过_的方式进入马铃薯细胞，引起马铃薯鲜重增加。随着蒸馏水处理时间延长，该马铃薯鲜重不再增加，此时，马铃薯细胞的渗透压比处理前的_。2将高温杀死的马铃薯细胞放入高浓度的NACL溶液中，_填“会”或“不会”发生质壁分离现象。3将发芽的马铃薯制成匀浆，使其与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，说明该马铃薯匀浆中含有_。【解析】本题考查物质的跨膜运输，渗透压，质壁分离及三大营养物质的鉴定的相关知识，考查知识的识记及理解能力，难度较小。1除了水、氧、二氧化碳外，甘油、乙醇、苯等物质也可以通过自由扩散进出细胞；水分子进入细胞内，细胞内溶质的浓度降低，渗透压降低。2高温杀死细胞，细胞膜不再具有控制物质进出的功能，所以不会发生质壁分离的现象。3还原糖如葡萄糖与斐林试剂混合，在5065的水浴中可生成砖红色沉淀。【答案】1自由扩散低2不会3还原糖（2014重庆卷）1下列与实验有关的叙述，正确的是A人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色，其细胞核呈绿色B剪取大蒜根尖分生区，经染色在光镜下可见有丝分裂各时期C叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢D在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的结构【答案】A【解析】甲基绿可将DNA染成绿色，DNA主要分布于细胞核中，A正确；在光镜下不一定能观察到有丝分裂所有时期，B错误；叶绿体色素在层析液中溶解度越大，扩散速度越快，C错误；光镜下只能观察到叶绿体的形状不能看到其结构，D错误。（2014山东卷）4下列有关实验操作的描述，正确的是A鉴定待测样液中的蛋白质时，先加NAOH溶液，振荡后再加CUS04溶液B制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色C低温诱导染色体加倍实验中，将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理D探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温【答案】A（2014四川卷）4下列有关实验方法或检测试剂的叙述，正确的是A用改良苯酚品红染色观察低温诱导的植物染色体数目变化B用健那绿和吡罗红染色观察DNA和RNA在细胞中的分布C用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素和鉴定胡萝卜素提取粗品D用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度【答案】A【解析】A改良苯酚品红染液是对染色体进行染色的优良试剂，故A正确。B健那绿染液是对活细胞中线粒体进行染色的专一性染剂，故B错。C纸层析法是对叶绿体中色素进行分离的方法,故C错。D标志重捕法是用来调查活动能力比较强，活动范围比较大的动物种群密度的方法，土壤小动物丰富度的调查用取样器取样法，故D错。（2014北京卷）5在25的实验条件下可顺利完成的是A光合色素的提取与分离B用斐林（本尼迪特）试剂鉴定还原糖C大鼠神经细胞的培养D制备用于植物组织培养的固体培养基【