35知識講解——實驗分析與設(shè)計專題

1、高考總復(fù)習(xí)35實驗分析與設(shè)計專題 【考綱要求】 1. 具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析和處理。 2. 具有對一些生物學(xué)問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、試驗與調(diào)查，假說演繹、建立模型與系 統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。 3. 能對一些簡單的實驗方案作出恰當?shù)脑u價和修訂 【考點梳理】 考點一、教材實驗分類歸納 實驗類型 具體實驗 需進行顯微觀察的實驗 觀察多種多樣的細胞 觀察DNA RNA在細胞中的分布 脂肪的切片法鑒定 觀察線粒體和葉綠體 觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原 觀察細胞的有絲分裂 觀察細胞的減數(shù)分裂 低溫誘導(dǎo)染色體加倍 培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化 物質(zhì)的提

2、取、分離 及鑒定實驗 物質(zhì)的鑒定 脂肪鑒定 還原性糖鑒定 蛋白質(zhì)的鑒定 淀粉鑒定 粗提DNA勺鑒定 細胞呼吸產(chǎn)生的CQ的鑒定 細胞無氧呼吸產(chǎn)生酒精的鑒定 物質(zhì)的提取和分離 綠葉中色素的提取和分離 DNA的粗提取和鑒定實驗 血紅蛋白的提取和分離 植物有效成分的提?。ㄖ参锞?、胡蘿卜素等的提?。?探究類實驗 比較過氧化氫在不同條件下的分解（酶的高效性） 探究影響酶活性的條件（溫度、pH） 探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響 探究酵母菌細胞呼吸的方式 通過模擬實驗探究細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系 探究植物生長調(diào)節(jié)劑對扦插枝條生根的作用 探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的動態(tài)變化 設(shè)計并制作小生態(tài)瓶，觀察生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)

3、定性 調(diào)查類實驗 調(diào)查常見的人類遺傳病 土壤中小動物類群豐富度的研究 生物技術(shù)的應(yīng)用 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用 微生物的培養(yǎng) 酶的固定化技術(shù) 植物組織培養(yǎng)技術(shù) PCR技術(shù) 遺傳學(xué)實驗 孟德爾的雜交實驗（得到了基因分離定律、基因自由組合定律） 摩爾根的果蠅實驗（證明了基因位于染色體上） 證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗 證明DNA半保留復(fù)制方式的實驗 要點詮釋（實驗中用到的方法或技術(shù)歸納） （1）檢測物質(zhì)或觀察結(jié)構(gòu)（主要為染色法） 物質(zhì)或結(jié)構(gòu) 試劑 現(xiàn)象 淀粉 碘液 變?yōu)樗{色 還原糖 斐林試劑（本尼迪特試劑） 產(chǎn)生磚紅色沉淀 蛋白質(zhì) 雙縮脲試劑 變?yōu)樽仙?脂肪 蘇丹川或蘇丹W染液 變?yōu)殚冱S色或紅色 CO 溴

4、麝香草酚藍水溶液（BTB 由藍變綠再變黃 澄清石灰水 變渾濁 02 好氧微生物聚集（或帶火星的木條復(fù)燃） DNA 甲基綠（觀察DNA與 RNA分布時用） 綠色 二苯胺（檢測DNA時用） 藍色 RNA 吡羅紅 紅色 染色體 龍膽紫（醋酸洋紅）染液 紫色（紅色） 線粒體 健那綠染液 藍綠色 （2）實驗條件控制方法 增加水中溶氧：泵入空氣或吹氣或放入綠色植物 減少水中溶氧：容器密封或油膜覆蓋或?qū)⑺蠓泻髠溆?除去CO: NaOH溶液 除去葉片中原有的淀粉等：置于黑暗中進行饑餓處理 除去葉片中的色素：置于酒精中并加熱（酒精要進行隔水加熱） 防止光合作用對呼吸作用的干擾：遮光處理 得到單色光的方法：棱鏡

5、色散或彩色濾膜濾光 溫度控制：水浴加熱或煮沸、恒溫箱 防止血液凝固：加入檸檬酸鈉 （3）實驗結(jié)果的測定方法 Q釋放量、 02吸收量、 CO吸收量或有機物產(chǎn)生量 CQ釋放量或淀粉消耗量 法 光合速率：測定單位時間內(nèi)的 呼吸速率：測定單位時間內(nèi)的 物質(zhì)或元素的轉(zhuǎn)移途徑：同位素標記（示蹤） 甲狀腺激素的作用：動物耗氧量、發(fā)育速度等 生長激素的作用：生長速度（體重、身高變化） 胰島素作用：測定血糖濃度、動物的生活狀態(tài)（休克、暈厥等） （4）其它實驗技術(shù)： 顯微鏡操作技術(shù) 臨時裝片的制作 研磨、過濾技術(shù)：用于物質(zhì)的提取，研磨時一般需加二氧化硅（石英砂），過濾時一般用紗布等，不用濾紙。 解離技術(shù)：用于分散

6、細胞，需注意解離時間的控制 紙層析技術(shù)：用于溶液中物質(zhì)的分離 差速離心法：用于細胞中各種結(jié)構(gòu)的分離 電泳法：用于物質(zhì)的分離、鑒定或提純（根據(jù)物質(zhì)的分子大?。?考點二、探究性實驗與驗證性實驗 探究性實驗 驗證性實驗 概念 指在不知道結(jié)果的前提下， 通過實驗、探索、分析從而得出科學(xué)結(jié)論的過程 指針對已知的實驗結(jié)果而進行的， 以驗證實驗結(jié)果、鞏固和加強有關(guān)知識 實驗?zāi)康?實驗假設(shè) 探索研究對象的未知特征及 與其他因素的關(guān)系 根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論、事實, 對實驗做出假設(shè) 及實驗操作為目的的實驗。 驗證研究對象的已知特征、 與其他因素的關(guān)系 實驗結(jié)果已知，無需假設(shè) 結(jié)果不確定，有多種，需分情況討論 實驗結(jié)

7、果 預(yù)期 分情況討論舉例： 實驗組與對照組無顯著差異，實驗變量對實驗 結(jié)果無影響 實驗組比對照組好，實驗變量對實驗結(jié)果有利 實驗組比對照組差，實驗變量對實驗結(jié)果不利 結(jié)果已確定，僅有一種，可準確描述 實驗結(jié)論 假說演繹 法的應(yīng)用 據(jù)分情況討論的結(jié)果，做出結(jié)論 對應(yīng)實驗?zāi)康?，做出肯定的結(jié)論 可應(yīng)用 不需應(yīng)用 實例 #1： 4科JQ下女材林用A,役計卑1|畫也血旻 $強榊樣隔創(chuàng)bgu、株桂由般違、2支 小介笙二#2支秋晝編號為1吿，第 中令期Jb入程如 J4範會購自 詼 Mft 曲 ifc （mt） 畫0曾申潞繪A啊 姜自氛無挨6勒Mf捧疏辭 *譴、irCfrfijL 參 SUM? 疲建皿和 MU

8、槁直劭 理？ U）jHa：林JLIH林 出鈦右 知初瑋解*翩淺 對忖弘人晦由顯辭魏札 弁中鬻*1如4,的u卷s# 申征其亢射t折丘為 0）*匍 M. iii 夕U飆jiit窄屮林桿覿， 考點三、實驗設(shè)計與分析 1.實驗設(shè)計的基本原則 （1）對照原則：科學(xué)、合理的設(shè)置對照可以使實驗方案簡潔、明了，目的是在于消除無關(guān)變量對實驗結(jié) 果的影響，且使實驗結(jié)論更有說服力。 常見的對照類型有： 空白對照：不做任何實驗處理的對照組。如：生物組織中蛋白質(zhì)的鑒定實驗中，預(yù)留部分組織樣液， 不做任何處理，比較變化，即為空白對照。 自身對照：實驗與對照在同一對象上進行，不另設(shè)對照組。如植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗，觀察

9、實 驗處理前后現(xiàn)象變化的差異，實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化為實驗組。 條件對照：給對象施加某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設(shè) 所給定的實驗變量的意義。如動物激素飼喂小動物實驗： 甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組） 乙組：飼喂甲狀腺激素抑制劑（條件對照組） 丙組：不飼喂藥劑（空白對照組） 相互對照：不另設(shè)對照組，幾個實驗組相互對照。如植物向光性的發(fā)現(xiàn)實驗。 (2) 單一變量的原則：根據(jù)實驗?zāi)康?，只設(shè)置相應(yīng)的一個變量，即實驗中各組之間只能有一個變量。 (3) 等量原則：即每組實驗所加試劑的量等無關(guān)變量要適宜且相等。 (4) 重復(fù)原則：在同樣條件下

10、進行重復(fù)實驗，即實驗中每組均應(yīng)設(shè)置重復(fù)實驗(實驗結(jié)果應(yīng)該是一致或 相似的，避免結(jié)果的偶然性，使結(jié)論科學(xué)準確) 2.實驗設(shè)計的基本模式 (1) (2) (5) 隨機原則：指被研究的樣本應(yīng)從總體中隨機抽取或隨機分組，可以消除或減少系統(tǒng)誤差。 呀芋實鰲日第=*険卅玄？實程? *實程凍環(huán)=S魁毒么*? 報掾制帝劑宴養(yǎng)廉理： (3) (1) (2) (3) 分尬-處理(實冊*)-觀#記相JL, JStAi,單一變iSJM.時霊大樣ait號 ； ； 預(yù)期結(jié)果。 如果與相符，說明上述推測成立。 (3) Fi與隱性親本(紅鯉)雜交；觀察后代性狀表 【答案】(1)黑色(2) 2;基因自由組合定律 F2中黑鯉：紅

11、鯉=15: 1,其實為9: 3: 3: 1的變式, 可設(shè)計測交實驗來證明以上推測，若實驗結(jié)果與 現(xiàn)，統(tǒng)計其性狀分離比例；實驗結(jié)果；預(yù)期結(jié)果 【解析】F1皆表現(xiàn)為黑鯉，所以黑色為顯性性狀； 可見體色受2對基因控制，其遺傳符合基因自由組合定律， 預(yù)期結(jié)果相符，則推測成立。 【點評】本題為孟德爾兩對相對性狀雜交實驗的變式，難度為中等。 類型二、非教材中的實驗(利用相關(guān)知識，通過綜合分析解決問題) 例3.為了探究植物礦質(zhì)吸收是否與水分吸收同步(即植物根系是否等比例吸收礦質(zhì)和水分)，特設(shè)計如 下實驗：通過光照控制大麥葉片的蒸騰作用(水分蒸發(fā)忽略不計)，然后測定大麥根系所處溶液中礦質(zhì)元素含 量的變化。 T

12、I 探究假設(shè)：植物根系等比例吸收礦質(zhì)和水分。 實驗設(shè)計：依據(jù)上述研究目的設(shè)計的實驗記錄表如下: XI X2 YI 7.1 Z3 Y23 Z2 Z4 (1 )上表中，如果實驗條件X1代表光照，檢測變量丫2代表大麥培養(yǎng)液中的 Ca2+濃度，那么X2應(yīng)為 而作為丫1的大麥根系水分吸收(或蒸騰量)可借助于測得。 (2) 表中的實驗數(shù)據(jù)應(yīng)按方式處理方可初步證實探究假設(shè)的成立與否。 .比較Z1+Z2和Z3+Z4兩個加和 .比較Z1X Z2和Z3X Z4兩個乘積 Y3至Yn應(yīng)為 A 比較Z1: Z3和Z2: Z4兩個比值 C 比較Z1-Z3和Z2- Z4兩個差值 表中的 (3) 為了進一步調(diào)查上述假設(shè)的普遍

13、適用性， X3 。 (4) 實驗條件X I的光照既有光能因素又有熱能因素，為區(qū)分兩者，增設(shè)一實驗條件 A將II號杯置于晨光或夕照之下B .在II號杯中加裝散熱攪拌裝置 C.在光源與II號杯之間加裝濾色玻片D .將II號杯置于不同溫度的恒溫水浴中 (5) 在本探究中，檢測變量 Y2的初始濃度(大麥插入前)不宜過高，否則 探究結(jié)論：植物根系以不等比例的方式吸收礦質(zhì)和水分。 (2) A ( 3)其它礦質(zhì)元素(或至少三種以 【答案】(1)黑暗(或不同光照強度)；容器上的刻度 上的礦質(zhì)元素名稱)(4) D (5)會導(dǎo)致植株失水。 【解析】(1)實驗設(shè)計要遵循對照原則，X1表示光照，則X2應(yīng)表示黑暗或者不

14、同強度的光照，以形成 對照；大麥根系吸收水分(或蒸騰)會導(dǎo)致容器中液面的下降，可通過容器上的刻度來表示大麥根系水分吸 收(或蒸騰量)的量。 (2) 不同條件下Z1和Z3、Z2和Z4表示對應(yīng)的水分吸收量和礦質(zhì)元素吸收量，若Z1: Z3和Z2: z4兩 個比值相同，則說明水分的吸收和礦質(zhì)元素的吸收是同步的，否則則說明二者是不同步的，本題選 (3) 為了使得到的結(jié)論更有說服力，需要對不同礦質(zhì)元素的吸收進行測定，則Y3至Yn應(yīng)為其他不同的 礦質(zhì)元素(如N P、K等) (4) 為了將光能因素和熱能因素分開，保持遵循實驗的單一變量原則，可通過使光能因素相同或者熱能 因素相同來實現(xiàn)。通過 D選項的途徑，使得

15、兩組實驗裝置的溫度相同，排除了溫度對實驗結(jié)果的干擾。本題 選D (5) 在探究實驗中丫2的初始濃度不宜過高，當外界溶液濃度過高，大于細胞液濃度時，會導(dǎo)致植物根 系細胞失水，不能正常的吸收水分，影響植株的生長和實驗結(jié)果。 【點評】解答本題需運用探究實驗的設(shè)計原理，進行綜合分析，對能力要求較高，難度較大。 舉一反三： (圖1)，對插條的 【變式1】為研究細胞分裂素的生理作用，研究者將菜豆幼苗制成的插條插入蒸餾水中 處理方法及結(jié)果見圖 2。 ti ET A. (1) 細胞分裂素是一種植物激素。它是由植物體的特定部位 長發(fā)育起 作用的有機物。 (2) 制備插條時除去根系和幼芽的主要目的是 液中培養(yǎng)的原因是 (3) 從圖2中可知，對插條進行的實驗處理包括 (4) 在實驗I中，對A葉進行實驗處理，導(dǎo)致 B葉 ，再被運輸?shù)阶饔貌课?，對?,插條插在蒸餾水中而不是營養(yǎng) 。該實驗的對照處理是 O (5) 實驗II、III、IV的結(jié)果表明，B葉的生長與A葉的關(guān)系是： (6) 研究者推測“細胞分裂素能夠引起營養(yǎng)物質(zhì)向細胞分裂素所在部位運輸” 所示插條去除B葉后進行實驗，實驗組應(yīng)選擇的操作最少包括 a .用細胞分裂素溶液涂抹 A葉 c .用14C-淀粉溶液涂抹 A1葉 e