2019届600分考点700分考法A版高考生物总复习第十四章实验与设计讲义

考点38教材实验归纳与分析考点39生物实验类型及设计第十四章实验与设计考法1教材中生物学经典实验的归纳考点38教材实验归纳与分析高考考法突破考法2高考中19个生物学基础实验的常考点归纳考法1教材中生物学经典实验的归纳内容科学家结论或观点实验重要细节细胞的结构与功能生物膜功能上的联系—科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，用同位素标记亮氨酸的实验—生物的新陈代谢酶的发现1773年，意大利科学家斯帕兰札尼证明胃液具有消化作用—光合作用的发现①1771年，英国科学家普利斯特利发现植物可以更新空气—②1864年，德国科学家萨克斯证明光合作用产生淀粉①实验前叶片要进行饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验的说服力②处理后的叶片一半遮光一半曝光，进行自身对照高考考法突破内容科学家结论或观点实验重要细节生物的新陈代谢光合作用的发现③1880年，德国科学家恩格尔曼证明叶绿体是光合作用场所①将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中光线和O2的影响②设置细光线和好氧菌的原因：能够准确判断出水绵细胞中产生氧气的部位④1941年，美国科学家鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2全部来自水应用同位素标记法追踪CO2和H2O中的氧元素在光合作用中的转移途径生命活动的调节遗传物质的探索①格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌转化实验②赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质实验设计思路均是设法把DNA与蛋白质等物质分开，单独而直接地观察它们各自的作用遗传规律的发现孟德尔的一对相对性状杂交实验基因的分离定律假说—演绎法孟德尔的两对相对性状杂交实验基因的自由组合定律假说—演绎法摩尔根的果蝇杂交实验证明基因在染色体上假说—演绎法内容科学家结论或观点实验重要细节生命活动的调节动物激素调节的发现1902年，英国科学家斯他林和贝利斯促胰液素的发现将小肠黏膜与稀盐酸混合磨碎制成提取液，完全排除了神经调节的影响，证明引起胰液的分泌是某种物质的作用生长素的发现①19世纪末胚芽鞘尖端产生某种影响，该影响传递到下部伸长区时，由于单侧光的作用，造成背光面比向光面生长快—②1910年，鲍森·詹森胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部—③1914年，拜尔胚芽鞘的弯曲生长是由于尖端产生的刺激在下端分布不均匀造成的—④1928年，荷兰科学家温特证明胚芽鞘尖端产生的刺激是某种促进生长的化学物质——生长素使用放置过胚芽鞘尖端的琼脂块，证明了胚芽鞘尖端产生的某种物质的作用生物与环境能量流动的特点美国生态学家林德曼能量流动的特点：单向流动、逐级递减对生态系统能量流动的定量分析方法［[江苏生物2015·4，2分］下列关于研究材料、方法及结论的叙述,错误的是()A.孟德尔以豌豆为研究材料,采用人工杂交的方法,发现了基因分离与自由组合定律B.摩尔根等人以果蝇为研究材料,通过统计后代雌雄个体眼色性状分离比,认同了基因位于染色体上的理论C.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质D.沃森和克里克以DNA大分子为研究材料,采用X射线衍射的方法,破译了全部密码子【解析】孟德尔以豌豆为研究材料,采用人工杂交的方法,运用假说—演绎法发现了基因分离与自由组合定律，A正确；摩尔根等人以果蝇为研究材料,通过眼色的遗传，认同了基因位于染色体上的理论，B正确；赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，利用同位素示踪技术证明了DNA是遗传物质，C正确；沃森和克里克提出DNA分子构模型，尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码，后来科学家陆续破译了全部密码子，D错误。例D1.有关实验材料的考查考法2高考中生物学基础实验的常考点归纳(1)观察类、调查类实验的材料选择及分析(1)观察类、调查类实验的材料选择及分析（2）检测类实验的材料选择及分析（3）提取类实验的材料选择及分析（4）探究类实验的材料选择及分析2.有关实验试剂或仪器的考查（1）NaOH：用于吸收CO2或调节溶液的pH。（2）Ca(OH)2：鉴定CO2。（3）CaCl2：提高细菌细胞壁的通透性。（4）HCl：①配制解离液：体积分数为95%酒精＋质量分数为15%HCl②改变溶液的pH③质量分数为8%的HCl：观察DNA和RNA在细胞中的分布（5）NaHCO3：提供CO2、作为酸碱缓冲剂。（6）酸碱缓冲对(NaHCO3/Na2CO3，NaH2PO4/Na2HPO4)：用于维持溶液pH稳定。（7）NaCl：①配制生理盐水（0.9%）：观察DNA和RNA在细胞中的分布，从而保持口腔上皮细胞正常的形态。②用于提取DNA：在0.14mol/L的NaCl溶液中DNA的溶解度低；在2mol/L的NaCl溶液中DNA的溶解度高。（8）琼脂：作为激素或其他物质的载体，用于激素的转移；用于培养基的制作，探究细胞大小与物质运输的关系。（9）酒精：①75%酒精：用于消毒，酒精能渗入细菌体内，使组成细菌的蛋白质凝固变性而失去活性。②50%酒精：脂肪染色时洗去浮色。③95%酒精：叶片脱色、配制解离液（观察根尖分生组织的有丝分裂、低温诱导染色体数目加倍的实验中）。④95%冷酒精：提纯DNA。⑤70%酒精：保存收集的小动物（土壤中小动物类群丰富度的研究）。⑥无水乙醇：提取绿叶中的色素；配制卡诺氏固定液：3份无水乙醇和1份冰醋酸混合均匀。（10）蔗糖：配制蔗糖溶液，测定植物细胞液浓度或观察植物细胞的质壁分离与复原。（11）二苯胺：用于DNA的鉴定（沸水浴，蓝色）。（12）甲基绿：检测DNA，呈绿色。（13）吡罗红：检测RNA，呈红色。（14）斐林试剂（甲液0.1g/mLNaOH、乙液0.05g/mLCuSO4，需混合使用）：鉴定可溶性还原糖（水浴加热，砖红色沉淀）。（15）双缩脲试剂（A液0.1g/mLNaOH、B液0.01g/mLCuSO4，需分别加入）：用于蛋白质的鉴定（紫色）。（16）苏丹Ⅲ染液(橘黄色）和苏丹Ⅳ染液(红色）：用于脂肪鉴定。（17）碘液：用于鉴定淀粉（蓝色）。（18）龙胆紫溶液或醋酸洋红液：碱性染料，用于染色体染色时，前者呈深蓝色，后者呈红色。（19）改良苯酚品红染液：检测染色体，红色。（20）健那绿：检测线粒体，专一性使线粒体染色，呈蓝绿色，为活体染色。（21）酸性重铬酸钾溶液：检测酒精，呈灰绿色。（22）溴麝香草酚蓝水溶液：检测CO2，由蓝变绿再变黄。（23）吲哚酚试剂：用于维生素C的鉴定。（24）伊红美蓝：鉴定有无大肠杆菌的存在。（25）亚甲基蓝：用于活体染色或检测污水中的好氧性细菌（细菌的氧化可使之褪色）。（26）pH试纸：检验物质的酸碱性。（27）卡诺氏固定液：用于细胞有丝分裂根尖细胞的固定。（28）解离液（质量分数15%盐酸和体积分数95%酒精按1∶1的比例配成）：有丝分裂中根尖细胞的分离。（29）层析液：用于叶绿素的分离，主要类型：①由20份石油醚（在60～90℃下分馏出来的）、2份丙酮和1份苯混合而成；②93号汽油。层析液的作用是溶解绿叶中的色素，由于不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。（30）20%新鲜肝脏研磨液：含有H2O2酶，可促进H2O2分解产生O2。（31）无土营养液：用于植物无土栽培。（32）柠檬酸钠：血液抗凝剂。

(33)秋水仙素：用于单倍体育种，作用机理是抑制植物细胞有丝分裂中纺锤体的形成，导致细胞内染色体数目加倍；1937年发现，从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。(34)CaCO3：在色素的提取实验中防止色素分子被破坏。(35)SiO2（石英砂）：在色素的提取实验中使研磨更充分。(36)滤纸：过滤或纸层析。(37)纱布、尼龙布：过滤。(38)云母片：阻断生长素传递。(39)微电流计：测量神经元受刺激时，神经元细胞内或细胞间的兴奋传递情况。(40)显微镜：观察多种多样的细胞、观察脂肪的鉴定、观察细胞中DNA和RNA的分布、观察叶绿体和细胞质流动、观察细胞有丝分裂等。(41)血细胞计数板：探究培养液中酵母菌种群数量的变化，用于对酵母菌的计数。(1)显微观察法：如“观察细胞有丝分裂”“观察叶绿体和细胞质流动”“用显微镜观察多种多样的细胞”等。(2)观色法：如“生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定”“细胞中DNA和RNA的分布”等。(3)同位素标记法(同位素示踪法)：如“噬菌体浸染细菌的实验”“美国科学家鲁宾和卡门证明光合作用的O2全部来自水的实验”等。(4)补充法：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、用移植法研究性激素的作用等。(5)摘除法：如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素或生长激素的作用等。(6)杂交法：如植物的杂交实验、测交实验等。(7)理论分析法：如植物向性运动的研究。3.生物学常用实验方法总结(8)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。(9)假说—演绎法：孟德尔遗传定律的提出、摩尔根果蝇杂交实验证明基因在染色体上。(10)类比推理法：萨顿提出基因在染色体上的假说。(11)实验条件的控制方法①增加溶液中的O2：泵入空气或吹气或放入绿色植物；②除去溶液中的O2：容器密封，用煮沸后冷却的溶液并用油膜覆盖；③除去容器中的CO2：密闭实验装置中放入NaOH溶液或KOH溶液；④除去叶中原有淀粉：置于黑暗环境一昼夜(饥饿处理)；⑤除去叶中叶绿素：酒精水浴加热(酒精脱色)；⑥除去植物光合作用对呼吸作用的干扰：给植株遮光(或暗处理)；⑦单色光的获得：棱镜色散或透明薄膜滤光；⑧血液抗疑：加入柠檬酸钠(去掉血液中的Ca2＋)；⑨分离各种细胞器：差速离心法；⑩补充动物激素的方法：口服(饲喂)、注射；⑪阻断植物激素传递：插入云母片。⑫消除植株本身的生长素：去掉生长旺盛的器官或组织(芽、生长点)；⑬补充植物激素的方法：涂抹、喷洒、用含植物激素的羊毛脂膏或琼脂作载体；⑭消除叶片中脱落酸的影响：去除成熟的叶片。【解析】①鲁宾和卡门利用同位素示踪法证明了光合作用释放的氧气全部来自于水；②科学家利用紫外线处理青霉菌，诱导其发生基因突变，从而选育高产青霉素菌株，属于诱变育种；③赫尔希、蔡斯利用同位素示踪法证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质；④用甲基绿吡罗红混合染液染色观察核酸的分布，是利用了甲基绿与吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同。由此看出，①③两个研究中采用的核心技术相同，B正确。［课标全国Ⅲ理综2016·2，6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（）①证明光合作用所释放的氧气来自于水②用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株③用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质④用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸的分布A.①②B.①③C.②④D.③④例B考法3实验的基本原则和变量分析考点39生物实验类型及设计高考考法突破考法4实验题的一般解题程序1.探究性实验和验证性实验的比较

考法3实验的基本原则和变量分析探究性实验验证性实验实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系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假设假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释因结论是已知的，因此不存在假设问题实验原理因探究内容而异因验证内容而异实验过程应有的实验步骤，实际上并未完成，因探究内容而异应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异实验现象未知，可以不描述已知，应准确描述实验结果预测对应假设，分类讨论。一般需讨论”如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题，此种情况应根据已有知识推测最合理的结果实验现象是确定的，要与实验目的一致实验结论根据可能出现的结果，作出不同的推论。即结论不唯一对应实验目的作出肯定结论高考考法突破（1）比较（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出现砖红色沉淀)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（1）对照原则：在实验设计中，为排除无关条件的干扰，常常要设置对照实验。通过干预或控制研究对象，以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异，除所控因素外，其他条件与被对照实验完全相等。2.实验的基本原则类型设置对照实验实例空白对照空白对照是指不做任何实验处理的对象组在“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，起空白对照作用自身对照实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照如“植物细胞质壁分离与复原”实验，则是典型的自身对照。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常见的对照方法：类型设置对照实验实例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，或不是所要研究的处理因素。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做不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性“动物激素饲喂小动物”实验，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。该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照，更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育相互对照不另设对照组，而是几个实验组相互之间对照如“植物激素与向光性、向重力性实验”和“温度对唾液淀粉酶活性的影响的实验”中，所采用的都是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果具有说服力（2）单一变量原则：控制其他因素不变，只改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如探索温度对酶活性的影响时，只能改变反应的温度，其他因素如pH、酶浓度等要完全相同且适宜。【注意】对照实验中需设置自变量为实验的单一变量，而无关变量必须遵循等量原则。对照实验设置正确与否，关键就在于如何尽量保证“其他条件的完全相同”。具体来说有如下三个方面：①所用生物材料要相同即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。②所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题，一般最后总反应体积应相等。③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，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要做同样的处理。（3）平行重复原则：对所做的实验在同样条件下，进行足够次数的重复，不能只进行1～2次便轻易得出结论。需要选择的实验材料的样本数（如植株的数目、种子的粒数、实验动物的个体数等）不能太少，否则实验的结果不足以反映出真实的生物学现象。任何一项生物学实验，要有科学性，都必须能够重复，都必须经得起重复。此外，还应注意科学性原则（指在设计实验时，必须要有充分的科学依据，也就是要以前人的实验为基础，而不是凭空设想，主观臆造）、简便经济原则（如装置简单、实验步骤较少、使用材料用具少、实验时间较短等）等。(1)自变量与因变量自变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，指实验假设中涉及的给定的研究因素。因变量是指由实验变量而引起的变化结果，指实验变量所引起产生的结果。二者之间是前因后果的关系。实验目的就是实验自变量与因变量的关系，在于获得和解释前因与后果。3.实验中变量的分析(2)无关变量与额外变量无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。实验时应通过设置对照，控制条件（一般为适宜）排除其对实验结果的影响。［江苏生物2016·8，2分］过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是（）例管号1%焦性没食子酸/mL2%H2O2/mL缓冲/mL过氧化物酶溶液/mL白菜梗提取液/mL煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL1222---222-2--322--2-422---2A.1号管为对照组，其余不都是实验组B.2号管为对照组，其余都为实验组C.若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D.若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶【解析】该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，实验原理是过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色；实验的自变量是是否加入白菜梗提取液，其中1号管和2号管是对照组，3号管和4号管是实验组，A正确、B错误；实验设计必须遵循对照原则，3号与1、2号对照，3号管、2号管呈橙红色，1号管不变色，可以证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；3号管和4号管的自变量是是否经过煮沸处理，若4号管不呈橙红色，与3号管对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D错误。【答案】A1．明确实验目的，分析实验类型及相关变量考法4实验题的一般解题程序3．选择和使用实验材料用具(1)科学合理，简便易行，有典型性和代表性。(2)数量足够多(避免量少给实验带来偶然性误差)。(3)遵循等量原则，包括两方面：材料等量(种类、数量、生理状况等)、处理方法等量(温度、光照、时间等)。2．分析实验原理，明确实验设计思路(1)实验原理是实验设计的依据，运用所学知识，找准并理解实验原理对实验步骤的设计具有重要作用。(2)实验设计的关键点大多与单一变量和对照实验有关。解题第一步：确定实验目的。实验目的是实验的核心，通过思考要明确“探究什么”，其中把握三个要素，即①探究的因素；②探究的对象；③观察的指标。确定实验的类型是探究实验还是验证实验。4．应用实验原则，规范性书写实验步骤操作步骤模式：分组编号→变量操作→条件控制→观察记录。(1)取材、分组、编号(包括非条件处理等)(2)设置实验组(施加自变量)和对照组(不施加自变量或自然状态)(3)相同且适宜条件下培养(4)观察、记录、计算平均值5．预测实验结果、得出实验结论(1)分析观测指标①物理化学特性：颜色反应、有无气泡、沉淀等。②生物特性：生物形态结构、生理、生长发育等。a.光合速率：单位时间内氧气的释放量或二氧化碳的吸收量或淀粉生成量；b.呼吸速率：单位时间二氧化碳的释放量或氧气的吸收量或淀粉的消耗量；c.生长速率：植物株高、干重或动物身高、体重；d.动物代谢速率：一定时间内耗氧量或消耗一定氧气所需的时间e.某物质对生物的毒性：种子的发芽率或植株染病情况，动物寿命、染病情况。5．预测实验结果、得出实验结论（2）书写结果①文字描述：需注意提取题干中对解题有用的关键信息，并与题干信息保持一致。②设计表格，记录数据。a.准确找出实验的自变量和因变量b.要看清数据的变化趋势（上升、下降），特殊数据（最多、最少、平均、总和等）③画坐标图。a.注意横、纵