实验与探究性课题公开课课件

考查点200920102011显色反应上海生物T7广东生物T6江苏生物T21四川理综T2广东理综T29福建理综T26Ⅱ新课标卷T6重庆理综T30Ⅱ山东理综T6显微镜的使用及叶绿体和线粒体观察、细胞分裂观察山东理综T27(3)上海生物T19、广东生物T5、江苏生物T6上海生物T18江苏生物T28江苏生物T10天津理综T2江苏生物T28浙江理综T31考查点200920102011影响植物光合作用、呼吸作用因素的探究安徽理综T29(Ⅰ)福建理综T26(1)海南生物T21江苏生物T33福建理综T26Ⅰ安徽理综T29Ⅰ全国卷T33山东理综T4植物激素对生物影响实验探究山东理综T26(4)安徽理综T29(Ⅱ)海南生物T14、T22北京理综T29全国卷ⅠT31生态因素及环境污染实验设计及分析辽宁、宁夏理综T32广东生物T15、T36浙江理综T3重庆理综T31Ⅱ广东理综T28实验在高考中的地位不容忽视，实验分数一般都约占25%。教材中的基础实验在高考中占有很大的比重，另外，一些经典实验也是考查的目标。实验立足于教材，以常规素材设置问题既有广度又有深度，主要考查考生对实验问题的分析及判断能力。在复习过程中，要将教材中的基础实验分类进行系统的复习，主要注意以下几个方面：(1)强调实验的原理、规律、方法、步骤和相关操作要领，提炼出生物实验的共同要素和普遍规律，形成学科能力；(2)分析教材中的经典实验，如光合作用、生长素的发现、孟德尔豌豆杂交实验、肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验等；(3)剖析典例，建立科学实验的思维方法并掌握实验设计的方法技巧。可以选择部分题目或典型的实验设计案例，按照实验目的、原理、材料及用具、假设、方法步骤、现象、预期、结果、结论等内容进行分析，理解对照类型、单一变量、所用的实验方法、观测指标等各是什么，明确操控变量的基本思想和方法。一、考纲要求的教材实验归纳分类实验类型实验名称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→观察显微镜观察类1.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．观察植物细胞的吸水和失水5．观察细胞的有丝分裂和减数分裂取材→(染色)→制片→显微观察→结论实验类型实验名称实验一般程序验证性实验1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质2．绿叶中色素的提取和分离选择材料→材料处理→检测或分离→观察模拟调查类1.通过模拟实验探究膜的透性2．模拟探究细胞大小与物质运输的关系3．模拟尿糖的检测选择材料→模拟研究→结论4.调查人群中的遗传病选择课题→课题选择理由→收集、处理材料→结论二、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。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、生物学中常用的试剂和药品试剂鉴定(染色)的物质(结构)是否加热颜色注意事项斐林试剂还原糖是砖红色现用现配双缩脲试剂蛋白质否紫色A液与B液不能混合，需先滴加A液，再滴加B液苏丹Ⅲ染液脂肪否橘黄色苏丹Ⅳ染液脂肪否红色试剂鉴定(染色)的物质(结构)是否加热颜色注意事项甲基绿DNA否绿色DNA、RNA同时存在时要混合使用且现用现配吡罗红RNA否红色健那绿线粒体否蓝绿色龙胆紫溶液(醋酸洋红)染色质(体)否深色染色前必须漂洗彻底(1)空白对照：对照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理，并非什么因素都不给予，而是针对实验所要研究的因素不给予，以体现实验因素的有无对实验结果的影响。如探究“影响酶活性的条件”中，1号试管加1mL蒸馏水，2号、3号试管分别加等量的NaOH、盐酸溶液。1号试管即为典型的空白对照组。如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，1号试管也为空白对照。(2)自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。如“观察植物细胞的吸水和失水”实验，即是典型的自身对照——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)条件对照：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所造成的影响。如证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌体外转化实验中，设置了以下几组实验：2．单一变量原则该原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义是：(1)不论一个实验中有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；(2)实验中要尽可能避免无关变量的干扰。对照实验设置的正确与否，一个重要的方面是看是否遵循单一变量原则，具体来说有如下四个方面：①所用生物材料要相同，②所用实验器具要相同，③所用实验试剂要相同，④所用处理方法要相同。另外，实验设计时除依据实验原理外，对材料选择、实验方法、实验结果的处理还应遵循科学性原则和可行性原则等。(2)探究性实验探究性实验是探究研究对象的未知属性、特性以及与其他因素的关系的实验。①实验者在实验前对研究对象不了解或不完全了解，完全由实验者去尝试、探索和研究，它是一种真正意义的科学研究，探究性实验对生物科学的发展起了极大的推动作用。②探究性实验是根据一定的实验目的，利用现有的实验条件，通过控制实验变量的改变干扰研究对象，并观察实验结果(现象)和推理得出实验结论。③由于实验者在实验前提出的假说往往是比较模糊的，也没有掌握最后的实验结果和实验结论，因此对实验结果的预期也是不确定的，只能把各种有可能出现的实验现象都考虑在内，再由各种现象推出相应的实验结论。④此类实验一般需经过探究得出实验结论，往往需讨论，即“如果出现结果a会怎样，如果出现结果b或c又会怎样”。2．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。七、高中生物实验中常用的方法和思维(1)根据颜色来确定某种物质的存在：待测液＋I2→呈蓝色，待测液中存在淀粉；待测液＋斐林试剂→呈砖红色，待测液中存在还原糖；待测液＋苏丹Ⅲ(苏丹Ⅳ)→呈橘黄色(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)用大分子染料如红墨水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)用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性。(4)同位素示踪法：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；DNA的复制是半保留复制；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)确定某种激素功能的方法：饲喂法、切除注射法、阉割移植法、切除口服法。(8)确定传入、传出神经的功能：刺激＋观察效应器的反应或测定神经纤维上的电位变化。(9)植物杂交的方法雌雄同花：花蕾期去雄＋套袋＋开花期人口授粉＋套袋。雌雄异花：花蕾期雌花套袋＋开花期人工授粉＋套袋。(10)确定某一显性个体基因型的方法：测交；该显性个体自交。(11)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体杂交(自交)，观察后代是否有性状分离。(12)确定某一个体是否具有抗性基因的方法：如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。(13)鉴定血型的方法：用标准血清与待测血清混合，在显微镜下观察血液的凝集情况。(14)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。(15)测定种群密度的方法：样方法；标志重捕法；取样器取样法。(16)化学分析法：如番茄对Ca和Si选择吸收，叶绿体中色素的提取和分离实验等。(17)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。(18)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。(19)加法创意法：如用饲喂法研究甲状腺激素，用注射法研究动物胰岛素和生长激素，用阉割移植法研究性激素等。(20)减法创意法：如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素和生长激素的实验，雌蕊受粉后除去正在发育着的种子等。[例1](2011·天津理综，2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是()A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料[解析]

该题考查具有大液泡的植物细胞在不同的外界溶液中失水和吸水时，细胞膜和细胞壁伸缩性不同和对物质的透过性不同造成的质壁分离和质壁分离复原现象中的有关知识。当细胞发生质壁分离的时候，充满在原生质体和细胞壁之间的应该是外界溶液。[答案]

A(2010·山东泰安模拟)回答下列与细胞有关的实验问题。(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有________(填序号)。①观察叶绿体和原生质的流动②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布③探究酵母菌的呼吸方式④红细胞中血红蛋白的提取和分离(2)按下面步骤进行质壁分离实验。步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中。步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。①图中A、B处的颜色分别是________。②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3g/mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是____________。③如果将上述实验步骤二中浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3g/mL的蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是________、________。如果A处呈绿色，可能的原因是________。[答案]

(1)①③(2)①无色、绿色②红色、绿色③改变光圈大小调节反光镜(电光源亮度)高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处[解析]

(1)该题主要涉及实验中材料是否仍需要保持活性，而②④中只需观察DNA的分布与血红蛋白提取与分离，而对细胞是否有活性无关。(2)①该题主要涉及实验结果的考查，从图中分析可知A属于细胞外溶液，主要溶液为蔗糖溶液，因此无色，而B属于叶绿体，因此为绿色。②由题意可知植物细胞不吸收伊红，结合细胞壁的全透性，可知A为红色而B为绿色。③在高温80℃条件下处理，细胞许多结构与功能将丧失，而对于显微镜使用的考查涉及调节光源。[例2](2011·福建理综，26Ⅱ)使用染色剂染色是生物学实验常用的方法，某同学对有关实验做了如下归纳：实验观察对象染色剂实验结果①花生子叶细胞的脂肪颗粒苏丹Ⅲ脂肪颗粒被染成橘黄色②人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布吡罗红甲基绿细胞内染成绿色的面积显著大于染成红色的面积③人口腔上皮细胞中的线粒体健那绿线粒体呈现蓝绿色④洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂龙胆紫间期细胞不着色，分裂期细胞染色体着色(1)上述实验结果的归纳，正确的有________(实验序号)。(2)实验②和实验④在染色之前，都使用了一定浓度的盐酸处理。其中，实验②用盐酸可改变________通透性，加速染色剂进入细胞；实验④用盐酸与酒精混合，对材料进行解离。在两个实验操作中，都要注意盐酸浓度，处理材料时的温度和________。(3)健那绿使线粒体着色与线粒体内膜的酶系统有关。线粒体内膜上的酶主要催化有氧呼吸的第________阶段反应，该反应变化是________________。[解析]

考查实验试剂和应用原理。(1)②和④错的原因：②应是红色的面积显著大于绿色的，④间期细胞也着色。(2)盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，用盐酸处理时，应注意盐酸的浓度、温度和处理时间的长短。(3)在线粒体内膜上进行的是有氧呼吸的第三阶段，即前两个阶段产生的氢与氧气结合生成水，同时释放大量能量的过程。[答案]

(1)①③(2)细胞膜时间(3)三[H]与氧结合形成水，同时释放出大量的能量 (2010·四川理综)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[答案]

B[解析]

本题考查酶的特性、色素的提取和分离、遗传病的发病率、蛋白质的鉴定等课本实验知识。淀粉酶能将淀粉分解为还原性糖但不能分解蔗糖，还原性糖能与斐林试剂发生反应生砖红色沉淀，碘液不能与还原性糖发生颜色反应，只能与淀粉发生蓝色反应，故不能替代，A错。色素分子中叶绿素b溶解度最低，扩散的速度最慢。调查人群中遗传病的发病率，应随机选样调查，调查遗传病的遗传方式应选择有遗传病的家系调查统计，C错。蛋白质鉴定中的双缩脲试剂使用时先加氢氧化钠溶液营造碱性环境再加硫酸铜溶液，即A液B液分别依次加入，D错。[例3](2011·全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。编号组1组2组3组4组5组6组7组8处理葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO2和N2蒸馏水浸泡水中通入空气蒸馏水浸泡水中通入CO2和N2光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗检测结果有淀粉有淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉回答问题：(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉，叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是________。(3)组2叶片中合成淀粉的原料是________，直接能源物质是________，后者是通过________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是________。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。[解析]

本题考查的是光合作用的相关知识及实验分析评价能力。(1)通入的空气中含有CO2，在光照条件下，可通过光合作用产生淀粉；在光反应中，水的光解可以产生氧气。(2)在黑暗条件下，进行有氧呼吸的条件必须有氧气(空气)的存在，分析各个实验组，可以发现，组2和组6的处理是黑暗且通入空气，符合问题要求。(3)组2浸泡叶片的溶液中加入了葡萄糖，在黑暗条件下合成了淀粉，可以推测出合成淀粉的原料是葡萄糖，直接能源物质是ATP；组2可进行有氧呼吸，而组4无氧气，无法合成ATP，因此不能合成淀粉。(4)组7中只通入氮气，缺乏合成淀粉