专题14 实验与实验探究-2014年高考生物考纲解读及热点难点试题演练 Word版含解析

1.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，并能将这些实验与技术涉及的方法和技能进行综合运用。
2.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。
3.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。
4.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。
一、观察、鉴定类实验及调查类实验
(一)观察类实验归类比较
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 人的口腔上皮细胞
观察线粒体 活细胞 健那绿
观察细胞的减数分裂 死细胞 无(为固定装片) 蝗虫精母细胞
低温诱导植物染色体数目的变化 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(或醋酸洋红)
观察多种多样的细胞 活或死细胞 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
说明：(1)以上实验除了“观察植物细胞的质壁分离与复原”使用低倍镜即可外，其余均需使用高倍镜。(2)鉴定类实验中的“脂肪的切片法鉴定”、探究性实验中的“培养液中酵母菌种群数量的动态变化”都需用显微镜观察。
(二)鉴定类实验归类比较
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 无
还原糖的鉴定 还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨的匀浆等 甲乙液现配现用、水浴加热
脂肪的鉴定 脂肪 苏丹Ⅲ(或Ⅳ)染液 橘黄(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，摇匀后加B液，摇匀
尿糖的检测 葡萄糖 葡萄糖试纸 有色 水、葡萄糖溶液、三份模拟“尿样” 无
绿叶中色素的提取和分离 四种色素 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；碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
(三)经典实验、拓展实验的条件控制与结果的显示方法
1．实验结果的显示方法
①光合速率：O2释放量、CO2吸收量或淀粉产生量；
⑦生长激素作用：生长速度(体重变化、身高变化)；
⑧胰岛素作用：动物活动状态。
2．实验条件的控制方法
①增加水中氧气：泵入空气或吹气或放入绿色植物；
②减少水中氧气：容器密封或油膜覆盖或用凉开水；
③除去容器中CO2：密闭实验装置中放入NaOH溶液或KOH溶液；
④除去叶片中原有淀粉：置于黑暗环境一昼夜；
⑤除去叶片中叶绿素：酒精加热。
⑥避免光合作用对呼吸作用的干扰：给植株遮光；
⑦如何得到单色光：棱镜色散或彩色薄膜滤光；
⑧防止血液凝固：加入柠檬酸钠；
⑨各种细胞器的提取：细胞匀浆离心(差速离心法)。
3．实验中控制温度的方法
①还原糖鉴定：水浴加热煮沸；
②酶促反应：水浴保温(最适温度或实验给定温度)；
③用酒精溶解叶中的叶绿体色素：酒精要隔水加热；
④二苯胺试剂鉴定DNA：水浴煮沸加热；
⑤细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养。
(四)调查类实验
　一般程序：确定课题和实验方案―→实施计划―→结果分析―→结论―→建议。
实验名称 调查对象 调查方法 统计方法(计算公式)
种群密度的取样调查 动物 标志重捕法 ＝
植物 样方法
调查人群中遗传病 人类某种遗传病 汇总法 发病率＝×100%
土壤中小动物类群丰富度的研究 土壤中的小动物 取样器取样法 记名计算法、目测估计法
二、探究类实验
1．探究类实验的一般程序
(1)完整的实验设计一般包括实验题目、假设、预期、实验观察和收集数据、分析、推论、评价、交流等。
(2)科学探究的一般过程为：观察、提出问题―→作出假设―→设计、完成实验―→分析数据，得出结论―→交流、表达和再探究。
(3)探究实验设计时要遵循四大原则：科学性原则、对照原则、单一变量原则和平行重复原则。
(4)实验过程中可以变化的因素称为变量，生物学实验中常涉及的类型有自变量、因变量和无关变量。
2．教材探究实验分析
实验名称 自变量 因变量
探究影响酶活性的因素(温度、pH等) 不同温度(或不同pH) 酶的活性(通过检测底物或产物来确定)
探究酵母菌的呼吸方式 O2的有无 CO2生成量(澄清石灰水浑浊程度检测)；酒精产生(酸性条件下的重铬酸钾溶液检测)
探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度 一系列浓度梯度的生长素类似物溶液 生根数量和长度
探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌数量
3.探究性实验和验证性实验的比较
比较项目 探究性实验 验证性实验
实验目的 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 验证某一结论是否正确的实验
实验假设 根据现有的科学理论、事实，对所探究的对象设想出一种或几种可能的答案、解释。常采用“如果A，则B”的形式 因结论已知，不存在假设
实验原理 因探究内容而异 因验证内容而异
实验现象 未知 已知
预期结果 对应假设，分开讨论 与验证结果相符
实验结论 根据可能结果，进行分析 对应实验目的作出肯定的结论
考点1、观察、鉴定类实验及调查类实验
【例1】 根据以下实验内容回答问题。
①生物组织中还原糖的鉴定　　　 ⑤叶绿体中色素的提取和分离
②花生子叶中脂肪的鉴定 ⑥观察DNA和RNA在细胞中的分布
③生物组织中蛋白质的鉴定 ⑦观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
④观察植物细胞的质壁分离和复原 ⑧探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)在上述实验过程中，必须借助显微镜才能完成的是________(序号)，换用高倍显微镜观察时，应调节________，直至看清楚物像为止。实验中应始终保持生物活性的是________(序号)。
(2)由于实验材料用品或试剂所限，有时候需要设法替代。下列各项处理中正确的是________。
A．做⑦实验时，可用洋葱表皮代替洋葱根尖
B．做①实验时，可用甘蔗代替苹果
C．做⑤实验时，可用干净的细沙代替二氧化硅
D．做②实验时，可用苏丹Ⅳ代替苏丹Ⅲ染液
(3)在实验⑤中，进行色素层析操作时，要注意不能让________________触及层析液。
(4)进行实验③时，在2 mL蛋白质溶液中加入2 mL双缩脲试剂A，摇匀后又加入2 mL双缩脲试剂B，溶液出现蓝色的原因是产生了过多的________。
(5)在上述实验中，常用到酒精的实验有②⑤⑦，其中酒精所起的作用分别是________________、________________、________________。
【解析】(1)还原糖的鉴定、生物组织中蛋白质的鉴定、叶绿体中色素的提取和分离及探究酵母菌的呼 【变式探究】下列试剂与鉴定的物质及颜色变化的对应关系，不正确的一组是(　　)。
A．双缩脲试剂—蛋白质—紫色；健那绿染液—线粒体—蓝绿色
B．碘液—淀粉—蓝色；重铬酸钾溶液—酒精—灰绿色
C．二苯胺—DNA—蓝色；斐林试剂—麦芽糖—砖红色
D．醋酸洋红染液—染色体—红色；苏丹Ⅳ染液—脂肪—橘黄色
【例2】 青蛙具有较高的生态价值，为了探究雌激素能否促进雌性成蛙排卵，做了如下实验：取发育状况相同的雌性成蛙20只，等分为甲、乙两组。把两组成蛙放在适宜且相同的环境中分开培养，每天同一时间饲喂，甲组饲喂适量雌激素制剂拌匀的饲料，乙组饲喂等量的普通饲料，提供成蛙繁殖所需的所有条件(包括雄性成蛙)，观察并记录雌性成蛙的排卵量，分别计算两组排卵量的平均值。
(1)本实验中________是实验组。
(2)本实验有多个变量，其中________是自变量，“培养环境、饲喂时间、饲料用量”是________。
(3)预测实验现象及结论：
①________________________________________________________________________，说明雌激素能促进雌性成蛙排卵；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(4)为排除雌蛙体内雌激素对实验的影响，有人建议增设丙组，丙组除了摘除雌性幼蛙卵巢外，其他的均保持与乙组相同。请你对这种做法作出评价，并说明理由。_______________________________
________________________________________________________________________。
【解析】(1)经过处理的组为实验组，不经处理的组为对照组，故甲组为实验组。(2)本实验中适量雌激 【拓展提升】实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题
(1)实验材料选择
①植物：“大小相似，长势相同的同种植株”。
②动物：“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别”相同。
③有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。
(2)试剂选择
①在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”、“等体积”、“适量的”、“一定量的”等词的运用；
②实验时间和条件上用“一段时间”、“适宜的温度、pH”等语言。
【变式探究】为了探究光照强度和CO2浓度对植物光合作用强度的影响，甲、乙两个研究学习小组的同学用相同方法、相同装置对A、B两种植物进行了实验，获得的实验结果如下表所示，请据表分析回答问题。
甲组：A植物在不同条件下单位时间内O2释放量/mL
CO2浓度 灯泡的功率(单位：W)
20 50 75 100 200 300
0.1% 3.4 16.0 28.2 40.5 56.5 56.5
0.03% 2.3 11.2 19.8 27.6 27.5 27.6
乙组：B植物在不同条件下单位时间内O2释放量/mL
CO2浓度 灯泡的功率(单位：W)
20 50 75 100 200 300
0.1% 2.6 9.1 19.5 55.7 75.6 102.6
0.03% 1.8 8.4 18.9 54.2 75.2 101.8
(1)甲组的实验方案中自变量是________，实验中需要控制的主要无关变量是________。
(2)分析表格数据可知，当A植物在灯泡功率为100 W，CO2浓度为0.03%时，可以采取________的措施来显著提高光合作用强度。
(3)B植物在CO2浓度为0.1%时，若将灯泡功率由300 W逐渐增大至400 W，请预测O2释放量的变化趋势：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)上表中测得的O2释放量并非光合作用实际产生的氧气量，这是因为________________________________________________________________________。
(5)在阳光不充足地区，大棚种植A、B两种植物时，光照最可能成为限制________植物正常生长的主要生态因素。菜农往往通过在大棚内养殖蘑菇来提高A、B两种植物的产量，采用这种方法增产效果更好的植物是________。
解析　(1)由题干信息“探究光照强度和CO2浓度对植物光合作用强度的影响”，可推断出实验的自变
【例3】下面是某研究性学习小组的同学为证明农田土壤中的微生物对某种农药具有分解作用而提出的实验方案。(如何检测农药的含量不做要求)
①他们在同一块农田的不同地点取等量的土壤，将其标记为甲、乙两组；将甲组土壤进行灭菌，待用。
②实验开始时向两组分别加入等量的用无菌水配制的某种农药，并与土壤混匀，放在自然条件下(暴露在空气中)。
③一段时间后，多次取样检测甲、乙两组土壤中农药的浓度并求平均值，比较两组农药含量的差异。
(1)请指出并改正实验中两处明显的错误，并说明原因。
错误一：________________，改正：________________，原因是________________________________。
错误二：________________，改正：________________，目的是________________________________。
(2)上述改正遵循的主要是实验设计的什么原则？
________________________________________________________________________。
【变式探究2】保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：
材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干、保水剂、氮肥等。
方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60 kg·hm－2)、氮肥(255 kg·hm－2)、保水剂(60 kg·hm－2)＋氮肥(255 kg·hm－2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如下表：
组号 叶绿素含量/(mg·g－1)
A 10.66 3.07
B 13.04 3.02
C 15.91 3.05
实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正：
步骤①________________________________________________________________________；
步骤②________________________________________________________________________。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是________________________________________________________________________。
(3)实验测得的CO2吸收量________(大于、等于或小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是________________________________________________________________________。
光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定________释放量计算。
【解析】(1)本实验方案可从两个方面进行分析和评价：①是有无对照组；②是取材是否合理。从设计
(1)适用范围：实验结果是已知的。
(2)题目中常见提问语：“请设计一个实验，验证……”“验证×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“验证×××(自变量)与×××(因变量)的关系”。
(3)解题模板
【例1】 人和鼠都是哺乳动物，胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖含量的生理作用”，请以小白鼠为实验对象设计实验，完成实验步骤，预测和分析实验结果，并写出实验结论。
(1)材料用具：大小、体重相同、生长正常的小白鼠两组，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，斐林试剂，注射器，试管，试管夹，吸管，烧杯，三角架，石棉网，酒精灯等。
(2)方法步骤：(提示：腹腔注射给药，剂量不作实验要求，给药1 h后，从小白鼠膀胱处穿刺取尿液)
第一步：________________________________________________________________________；
第二步；将两支试管编号为A和B，分别加入等量的斐林试剂；
第三步：________________________________________________________________________；
第四步：将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内进行水浴加热3～5 min，观察两支试管中溶液颜色的变化。
(3)实验结果的预测、分析及结论：
①实验结果的预测及分析：
A试管：________________________________________________________________________；
B试管：________________________________________________________________________。
②结论：________________________________________________________________________。
【解析】(2)根据实验目的，本实验分为两组，一组小鼠为实验组，注射胰高血糖素，一组小鼠为对照
【变式探究】为了验证甲状腺激素具有促进机体新陈代谢的作用，以耗氧量为测定指标，请你根据以下提供的实验材料与用具，设计实验步骤和表格，将预期的实验结果填入表中。
材料与用具：体重相同的正常同龄雌性小鼠若干只、适宜浓度的甲状腺激素溶液、生理盐水、耗氧量测定仪等。
(要求：答题时具体注射剂量不作要求)
(1)实验步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)设计一张表格，将预期的实验结果填入表中。
1．下列与实验相关的叙述，错误的是(　　)。
A．马铃薯块茎捣碎后的提取液可检测出蛋白质
B．光学显微镜，可用于观察植物细胞的质壁分离现象
C．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式
D．在95%乙醇中加入无水Na2CO3后可提高色素的溶解度
【解析】马铃薯块茎中也含有蛋白质，A项正确；植物细胞质壁分离用光学显微镜就可以观察到，B项正确；酵母菌细胞无论是有氧呼吸还是无氧呼吸都产生CO2，不能以是否产生CO2作为判断细胞呼吸类型 2．下列关于教材实验的叙述正确的是(　　)。
A．在剪碎的新鲜菠菜叶中加入SiO2、无水乙醇，充分研磨后过滤，则滤液呈深绿色
B．“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验步骤是制片―→水解―→冲洗―→染色―→观察
C．将糖尿病患者的尿液与斐林试剂混合，静置一段时间后，就会出现砖红色沉淀
D．将溴麝香草酚蓝水溶液滴入某溶液中变成灰绿色，证明该溶液中有酒精存在
3．生物学实验需要使用某些试剂处理，某同学对有关实验做了如下归纳，其中正确的是(　　)。
实验 内容 试剂 处理目的
① 观察花生子叶细胞的脂肪颗粒 体积分数50%酒精溶液 脂肪颗粒相互分散，便于观察
② 观察人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布 质量分数8%盐酸 改变细胞膜的通透性，便于染色
③ 观察人口腔上皮细胞中的线粒体 生理盐水 维持细胞活性
④ 探究酵母菌细胞呼吸方式 质量分数10% NaOH溶液 碱性环境，便于酵母菌细胞呼吸
⑤ 观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂 质量分数15%盐酸、体积分数95%酒精 洗去多余醋酸洋红溶液，便于观察
A.①③⑤ B．②④⑤ C．②③ D．③④
4．下列对有关实验的变量的叙述，正确的是(　　)。
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在探究氯化钠浓度对人的红细胞形态变化影响的实验中，氯化钠浓度是因变量
C．探究光照强度对植物光合作用速率影响的实验中，CO2浓度、温度、植物种类等是无关变量
D．在探究氧气浓度对酵母菌细胞呼吸速率影响的实验中，温度可以随便控制
5．下列有关实验的叙述正确的是(　　)。
A．摩尔根在证实基因在染色体上的过程中运用了类比推理法
B．在艾弗里肺炎双球菌的转化实验中，细菌转化的实质是染色体变异
C．恩格尔曼的水绵实验中，好氧细菌的作用是检测水绵细胞内光合作用释放氧气的部位
D．观察植物细胞有丝分裂时，可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程
6．下列关于科学研究和实验方法的叙述，不正确的是(　　)。
A．低温诱导植物细胞染色体数目变异的实验原理是低温抑制细胞板向四周扩展，不能形成新的细胞壁
B．摩尔根等人通过假说—演绎法，证实了基因在染色体上
C．“建立血糖调节的模型”采用的研究方法是模型方法，模拟活动本身就是在构建动态的物理模型，之后，再根据活动中的体会构建概念模型
D．在土壤中小动物类群丰富度的研究中，由于许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于用样方法或标志重捕法进行调查
7．在下列有关实验叙述的组合中，正确的是(　　)。
①脂肪的鉴定需用显微镜才能看到被染成橘黄色或红色的脂肪颗粒　②分离叶绿体中的色素实验，滤纸条上色素带的颜色从上到下依次是橙黄色、黄色、黄绿色、蓝绿色　③鉴定还原糖时，要先加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液　④蛋白质用双缩脲试剂鉴定呈紫色　⑤在低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验中，观察不到完整的细胞周期图像　⑥用高倍显微镜观察线粒体的实验中，健那绿使活细胞的线粒体呈蓝绿色
A．①②④⑥ B．①②④⑤⑥
C．②④⑤⑥ D．①④⑤⑥
8．某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况见下表。与此有关的叙述不正确的是(　　)。
1组 2组 3组 4组
土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
湿润 湿润 较干燥 较干燥
A.探究的问题是不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B．该实验的自变量为土壤是否经灭菌处理，实验中的对照组是1和3
C．为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D．预期结果是1、3组的落叶不被分解，2、4组的落叶被不同程度地分解
的分解作用，落叶中的微生物对实验结果会产生影响，所以应进行灭菌处理，C正确。由于1、3组的土壤
9．根据教材实验回答下列问题。
(1)在鉴定脂肪的实验中，50%的酒精能洗去浮色的原因是______________________________________；
利用新鲜菠菜叶提取叶绿体中的色素时，所得色素滤液颜色较浅的原因可能是_____________
________________________________________________________________________(写出两项)。
(2)检测蛋白质时，向样液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B液摇匀。其中加入双缩脲试剂B液的量只能为3～4滴，而不能过量，其原因是__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)某同学在观察洋葱表皮细胞的质壁分离实验过程中，观察不到细胞有丝分裂过程，其原因是________________________________________________________________________。
(4)某实验小组以3%过氧化氢溶液和从新鲜猪肝中提取的过氧化氢酶为实验材料，让它们在不同温度下反应并测定气泡产生速率，得到如图所示的结果，据此得出“曲线上顶点对应的温度为过氧化氢酶活性的最适温度”这一结论是否可靠？________，理由是________________________________________。
10．为探究“影响酶活性的因素”，某同学设计了一个实验方案，见下表
试管 底物和试剂 实验条件
1 1 cm3瘦肉块＋4 mL蒸馏水 37 ℃水浴；pH＝1.5
2 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 37 ℃水浴；pH＝8
3 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 ①
4 1 cm3瘦肉块＋4 mL胃蛋白酶 0 ℃水浴；pH＝1.5
(1)请完成实验设计：①应为____________________________________________________。
(2)3、4号试管为一组对照实验，本实验中要探究的自变量是________，请为该组实验拟定一个课题名称________________。
(3)本实验的因变量可以通过观察________确定。
(4)在2、3号试管所研究的问题中，温度属于________变量。
(5)用双缩脲试剂检测2号试管的实验结果溶液呈________色，原因是________________________________________________________________________。