实验与探究
考点一：教材基础实验
显微观察类实验
显微镜的操作步骤
低倍镜用法：取镜→安放→对光→压片→调焦→观察
高倍镜用法：找——在低倍镜下找到观察目标并调节至清晰
移——在低镜下将观察目标移到視野中类
转——转动转换器，换为高倍物
调——调节光圈或反光镜及细准焦螺旋至物像清晰
实验总结
实验名称 细胞状态 装片制作 生物材料
观察叶绿体 活细胞 直接制片 藓类叶片或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮
观察植物细胞的质壁分离和复原 直接制片 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
低温诱导植物染色体数目的变化 死细胞 用改良苯酚品红染液染色 洋葱根尖分生区细胞
观察细胞的有丝分裂 用龙胆紫或醋酸洋红染液染色
观察细胞的减数分裂 龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色 蝗虫精母细胞
用显微镜观察多种多样的细胞 直接制片 相关细胞
物质鉴定和提取类实验
教材实验中的“染色剂”
试剂 被染成分 呈现颜色
斐林试剂 还原糖 砖红色沉淀
苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）染液 脂肪 橘黄色（或红色）
双缩脲试剂 蛋白质 紫色
二苯胺 DNA 蓝色
甲基绿+吡罗红 DNA、RNA 前者绿色、后者红色
健那绿染液 线粒体 蓝绿色
龙胆紫溶液 染色体 紫色
醋酸洋红溶液 红色
改良苯酚品红染液 红色
实验总结
实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
淀粉的鉴定 碘液 蓝色 脱色的叶片
还原糖的鉴定 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨匀浆等 现配现用、水浴加热
脂肪的鉴定 苏丹Ⅲ（或苏丹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 双缩脲试剂 紫色 豆浆、稀蛋清等 先加A液，后加B液
绿叶中色素的提取和分离 提取液：无水乙醇 分离液：层析液 ①胡萝卜素：橙黄色 ②叶黄素：黄色 ③叶绿素a：蓝绿色 ④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；加入碳酸钙可防止在研磨中色素被破坏
酒精的鉴定 重铬酸钾溶液 灰绿色 无氧环境中的酵母菌 酸性条件
鉴定CO2 澄清石灰水 变混浊 有氧或无氧环境中的酵母菌
溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄
探究类实验
探究类实验技巧
科学探究一般过程为：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。
探究实验设计时要遵循四大基本原则：单一变量原则等量原则、平行重复原则、对照原则。
实验一般程序：分组编号→设置对照→条件处理→观察比较→得出结论。
实验总结
实验名称 自变量 因变量 无关变量
探究温度对淀粉酶活性的影响 不同温度 酶的活性（观测指标：加碘液后溶液颜色的变化） pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响 不同pH 酶的活性（观测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度） 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究酵母菌的呼吸方式 氧的有无 CO2生成量（观测指标：澄清石灰水的浑浊程度）；是否产生酒精（用酸性重铬酸钾检测） 葡萄糖溶液的量、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等
探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度 不同浓度的生长素类似物 扦插枝条的生根数量或长度 实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等
探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌种群数量 培养液的成分、培养条件、空间等
调查类实验
研究性课题 调查对象 统计方法 计算方法
调查人群中某种遗传病 人类某种遗传病 汇总法 发病率＝×100%
种群密度的取样调查 活动能力强的动物 标志重捕法 ＝
植物或活动能力弱的动物 样方法
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
验证性实验和探究性实验的区分
（1）根据语言描述快速区分验证性实验和探究性实验
验证性实验 探究性实验
适用范围 实验结果是已知的 实验结果是未知的
题目中常见提问语 “请设计一个实验，验证……”或“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” “请设计一个实验，探究……”或“探究……（自变量）对……（因变量）的影响”或“探究……（自变量）与……（因变量）的关系”
（2）验证性实验和探究性实验的比较
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 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设 因结论是已知的，因此不存在假设 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解释、答案
实验原理 因验证内容而异 因探究内容而异
实验过程 实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异 因探究内容而异
实验现象 已知，应准确描述 事先未知，可能出现多种现象
实验结果的预测 实验现象是确定的，要么是，要么不是 分类讨论“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
实验结论 根据实验结果做出肯定或否定的结论，即结论是唯一的 根据可能出现的结果，做出不同的结论，即结论不是唯一的
探究性实验的一般程序
例题1：某同学在实验中用同一显微镜观察了同一装片4次，得到清晰的4个物像如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A.若在低倍物镜下观察发现视野中有一异物，换用高倍物镜后发现异物消失，则该异物一定在物镜上
B.实验者若选用15×的目镜和40×的物镜组合观察，则物像中细胞的表面积被放大600倍
C.若每次操作都未调节反光镜和光圈，则看到清晰物像时物镜离装片最远和视野最暗的分别是①④
D.转动遮光器可以调节视野的亮度和物像的清晰度
【答案】C
【解析】若在低倍物镜下观察发现视野中有一异物，换用高倍物镜后发现异物消失，由于换用高倍物镜后视野变小，则该异物可能在物镜上，也可能在装片上，A错误；放大倍数是指物像的长度或宽度的放大倍数，因此物像中细胞的直径被放大600倍，B错误；放大倍数越小物镜离装片越远，放大倍数越大视野越暗，因此在未调节反光镜和光圈的条件下，看到清晰物像时物镜离装片最远和视野最暗的分别是①④，C正确；转动遮光器只能调节视野的亮度，不能调节物像的清晰度，D错误。
例题2：以新鲜、等量的韭菜和韭黄为实验材料提取色素，如图表示结果之一，下列相关叙述正确的是（ ）
A.色素分离的原理是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同，扩散速率也不同
B.图表示以韭黄为实验材料的实验结果
C.韭黄的叶片中四种色素都大量分解，所以叶片变成了黄色
D.色素③与④的合成需要镁元素，且需要光照
【答案】D
【解析】色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，扩散速率也不同，A项错误；图示中叶绿素a的色素带最宽，应表示以韭菜为实验材料的实验结果，B项错误；由于缺少光照，叶绿素合成减少，导致韭黄的叶片中叶绿素的含量少，类胡萝卜素的含量多，所以叶片变成了黄色，并不是四种色素都大量分解，C项错误；色素③叶绿素a与④叶绿素b的合成需要镁元素，且需要光照，D项正确。
例题3：下列有关“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的说法，正确的是（ ）
A.有氧装置和无氧装置中加入酵母菌培养液后，均需立即连上盛有澄清石灰水的锥形瓶
B.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的颜色深浅，来判断CO2产生量的多少
C.用酸性重铬酸钾检测酒精时，发现有氧装置的滤液也出现了灰绿色，则说明该装置中一定同时发生了无氧呼吸
D.该实验中两组装置均为实验组，无空白对照组
【答案】D
【解析】无氧装置中加入酵母菌培养液后应封口放置一段时间，待酵母菌将瓶中的O2消耗完，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清石灰水中，A错误；有氧呼吸产生CO2的速率比无氧呼吸快，因此可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率，B错误；由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，故用酸性重铬酸钾检测酒精时，有氧装置的滤液也出现了灰绿色，不能说明该装置中一定同时发生了无氧呼吸，C错误；该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，两组均为实验组，相互对照，无空白对照组，D正确。
例题4：土壤是无数小动物的家园，这些小动物对动植物遗体的分解起着重要作用。下列有关土壤中小动物类群丰富度研究的说法，正确的是（ ）
A.可采用样方法来调查土壤中小动物类群丰富度
B.借助土壤中小动物具有趋湿、趋光、避高温的生活习性来采集小动物
C.土壤中动物群落不具有分层现象，对表层土壤取样研究即可
D.若完成统计和分析后，发现小动物还存活，应将其放回原地
【答案】D
【解析】土壤中小动物类群丰富度的研究，采用的实验方法是取样器取样法，A错误。采集小动物利用的是土壤中小动物具有趋湿、避光、避高温的生活习性，B错误。任何群落均有分层现象，调查土壤中小动物类群丰富度时，不能只采集表层土壤，C错误。调查实验结束后，如果小动物还存活，应将其放回原生态系统，D正确。
考点二：教材中的科学史实验
必修一
1.虎克：细胞的发现者和命名者。用显微镜观察植物木栓组织（死细胞），发现由许多规的小室组成，命名为细胞（cell）。
2.列文虎克：活细胞的首位观察者，利用自制的显微镜对红细胞和动物精子进行观察并进行精确描述。
3.德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出细胞学说，支持细胞是一切动植物结构的基本单位。
4.德国魏尔肖提出“细胞通过分裂产生新细胞”。
5.欧文顿：提出膜由脂质组成的假说。
6.荷兰科学家：通过化学分析提出膜是由两层磷脂分子构成的。
7.罗伯特森：电镜下看到了清晰地暗-亮-暗三层结构，提岀生物膜的“单位膜”模型，认为细胞膜是静止的，膜蛋白的分布是对称的。
8.桑格和尼克森：提岀“流动镶嵌模型”，强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。
9.斯帕兰扎尼：通过实验证明胃液具有化学消化作用。
10.法国微生物学家巴斯德通过显微镜观察，指出酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在，没有细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。
11.德国化学家李比希认为引起发酵的是酵母菌中的某些物质，但这些物质在酵母菌死亡并裂解后才发挥作用。
12.德国化学家毕希纳，通过实验证明李比希的假说成立，并将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
13.萨姆纳：从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。
14.美国科学家切赫和奥特曼，发现少数RNA也具有生物催化作用。
15.英国科学家普利林斯特，通过实验发现植物可以更新空气。
16.德国科学家萨克斯，通过实验证明光合作用产生淀粉。
17.美国科学家恩格尔曼，通过实验证明叶绿体是植物进行光合作用的场所。
18.美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用中释放的氧气全部来自于水。
19.卡尔文：放射性同位素标记法最终探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，称为卡尔文循环。
必修二
1.孟德尔：通过豌豆杂交实验，运用假说—演绎法，提出基因的分离定律和自由组合定律。
2.约翰逊：给孟德尔的“遗传因子”重新命名为“基因”，并提出表现形和基因型的概念。
3.萨顿：在研究中发现孟德尔假设的遗传因子的分离与减数分裂过程中同源染色体的分离非常相似，并由此提出基因位于染色体上的假说。
4.摩尔根，用假说—演绎法证明基因在染色体上。还证明基因在染色体上呈线性排列。
5.英国化学家和物理学家道尔顿，第一个发现色盲症。
6.格里菲斯通过实验推向，以杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。
7.美国科学家艾弗里，通过实验证明“转化因子”是DNA，即，DNA才是遗传物质。
8.赫尔希和蔡斯运用同位素标记法，通过噬菌体侵染细菌的实验证明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA而非蛋白质。
9.美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
10.克里克提出中心法则。
11.拉马克：最先提出生物的进化学说，认为生物是不断进化的，生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。
12.达尔文：科学地阐述了以自然选择学说为核心的生物进化理论。
必修三
1.沃泰默：把通向狗的上段小肠的神经切除，只留下血管，向小肠内注射稀盐酸时，仍能促进胰液分泌。但他认为这是由于小伤上微小的神经难以去除的缘故。
2.斯他林和贝利斯，从小肠粘膜提取液中发现了促使胰液分泌的物质——促胰液素。提出“激素”的概念，并提出激素在血液中起化学信使作用的概念。
3.巴普洛夫：建立条件反射学说。
4.达尔文通过实验推想，胚芽鞘的尖端可能产生某种物质，这种物质在单侧光的照射下，对胚芽鞘的下面部分会产生某种影响。
5.詹森：通过实验证明，胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。
6.拜尔：通过实验证明，胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的刺激在其下部分分布不均匀造成的。
7.温特：用实验证明造成胚芽鞘弯曲生长的刺激是一种化学物质，并命名为生长素。
8.荷兰科学家郭葛等人从植物中提取出吲哚乙酸——生长素。
9.高斯：通过实验发现草履虫种群数量增长的“S”型曲线。
10.林德曼：通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖泊的能量流动进行定量分析，发现生态系统的能留流动具有单向流动、逐级递减的特点，能量在相邻两个营养级之间的产地效率大约是10%~20%。
※科学史常用实验方法
同位素标记法(同位素示踪法）：如噬菌体侵染细菌的实验、鲁宾和卡门证明光合作用的O2全部来自水的实验等。
（2）补充法：如用饲喂法研究甲状腺激素的作用，用注射法研究胰岛素和生长激素的作用，用移植法研究性激素的作用等。
（3）摘除法：如用阉割法或摘除法研究性激素、甲状腺激素或生长激素的作用等。
（4）杂交法：如植物的杂交实验、测交实验等。
（5）理论分析法：如植物向性运动的研究。
（6）假说一演绎法：孟德尔遗传规律的提出、摩尔根果蝇杂交实验证明基因在染色体上。
例题1：细胞学说是19世纪自然科学史上的一座丰碑，下列相关结论和推断正确的是（ ）
A.解剖学家维萨里指出相似的细胞构成组织，进而构成器官等其他生命层次
B.细胞学说揭示了植物和动物两大有机界最本质的联系
C.魏尔肖总结的“新细胞是由老细胞分裂产生的”，至今仍未被推翻
D.施莱登和施旺都应用了完全归纳法提出细胞学说
【答案】B
【解析】维萨里通过解剖研究器官，并不知道更小的细胞结构，A错误；细胞学说揭示了植物和动物两大有机界最本质的联系，B正确；受精卵不是由老细胞分裂产生的，C错误；细胞学说的提出用了不完全归纳法，D错误。
例题2：（多选题）下列有关科学史分析和教材实验的叙述，正确的是（ ）
A.“观察植物细胞的质壁分离及复原”实验遵循对照原则，滴加蔗糖溶液组为实验组，滴加清水组为对照组
B.在探究细胞核功能时，把蝾螈受精卵横缢为有核、无核两半进行对照实验，有核部分为对照组
C.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中设置有氧组和无氧组进行对比实验，根据溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，检测CO2的产生情况
D.“模拟探究细胞大小与物质运输的关系”实验中设置边长不同的琼脂块进行对比实验，每组NaOH在琼脂块的扩散速率相同
【答案】BCD
【解析】“观察植物细胞的质壁分离及复原”实验遵循对照原则，设置了一组实验进行自身前后对照，A错误；在探究细胞核功能时，把蝾螈受精卵横缢为有核、无核两半进行对照实验，有核部分为对照组，无核部分为实验组，B正确；“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中设置有氧组和无氧组进行对比实验，根据溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，检测两组酵母菌培养中CO2的产生情况，C正确；“模拟探究细胞大小与物质运输的关系”实验中设置边长不同的琼脂块进行对比实验，每组NaOH在琼脂块的扩散速率相同，扩散进琼脂块的深度相同，而扩散的效率（NaOH扩散体积/琼脂块总体积）不同，D正确。
考点三：实验设计
实验原则
（1）对照原则
对照实验是指除所控制因素不同外，其他条件完全相同的实验。科学地设置对照实验，能够有效地排除其他因素干扰实验结果的可能性。设置对照组有4种方法：
类型 设置对照实验 实例
空白对照 对照组不做任何处理 验证甲状腺激素的作用，对照组动物不做任何处理，让其自然生长
自身对照 实验组和对照组都在同一个实验对象上进行 植物细胞质壁分离和复原实验，在同一个装片中先后进行，对照组（正常的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞）和实验组（发生质壁分离和复原的细胞）是同一组细胞
条件对照 给实验对象施以某种处理，但这种处理不是实验假设所给定的实验变量，这种对照方法，通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性 在验证激素作用的实验中，甲组为实验组（饲喂甲状腺激素），乙组为条件对照组（饲喂甲状腺激素抑制剂），不饲喂药剂的是空白对照组
相互对照 不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照 在探究细胞的遗传物质时，分别用35S和32P标记噬菌体
（2）单一变量原则和等量原则
即除自变量以外，应使实验组和对照组的无关变量保持相同且适宜。如探究光照强度对光合速率影响，唯一变量是光照强度，无关变量CO2、温度等要保持适宜且一致。
（3）平行重复原则
在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，减小实验误差，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。如探究培养液中酵母菌数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。
（4）科学性原则
在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。
选材科学性：如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应。
实验方法科学性：如使用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。
※注：实验设计时还有其他原则，如可行性原则，即从实验目的、实验原理到实验材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有进行实验和完成实验的可能性；简便性原则，即实验材料容易获得，实验装置简化，操作简便，效果明显并能在较短时间内完成等。
科学研究方法
假说—演绎法
（1）孟德尔遗传定律的发现过程。
（2）基因与染色体的关系的探究历程
从萨顿提出“基因在染色体上的假说”到摩尔根通过实验验证这个假说，整个过程体现了“假说—演绎”的应用。同时，从摩尔根发现果蝇中出现一只白眼雄蝇到提出“控制白眼性状的基因位于X染色体上”到最后通过实验证明，也是“假说—演绎”的经典应用。
（3）DNA复制方式的提出与证实。
建立模型法
（1）由于种种原因，直接用研究对象进行研究非常困难或者不可能，可以用建立模型的方法进行研究。
建立模型时，人们常对认识对象进行简化的概括性描述。经过分析，从复杂的生物学问题中提取主要因素，忽略次要因素，用形象化的手段描述主要因素间的关系。
模型包括物理模型、概念模型、数学模型等。模型一方面需要被检验，另一方面可以对未来做出预测。
（2）通过建立模型的方法进行研究的实例
细胞膜结构和功能的研究——流动镶嵌模型
研究细胞大小与细胞物质交换效率的关系模型
沃森、克里克建立DNA双螺旋结构模型
种群J型增长和S型增长数学模型
同位素标记法
常用的示踪元素：如3H、14C、15N、18O、32P、35S（蛋白质的特征元素）等。同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可用弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
此方法用于：
探究分泌蛋白的合成和运输途径：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
证明光合作用释放的氧气来自水。
噬菌体侵染细菌的实验。
DNA半保留复制实验。
类比推理法
这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。例如：萨顿的推理是类比推理。他将看见的基因与看不见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
荧光标记法
（1）在生物学中，和同位素标记法类似的另一种方法。
（2）教材应用
细胞融合实验：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定流动性。
基因在染色体上的实验证据：运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。
离心法
（1）常用离心法：差速离心法、密度梯度离心。
（2）实例：分离细胞器、探究DNA复制方式、噬菌体侵染细菌的实验等。
纸层析法：分离色素。
控制变量
实验过程中可以变化的因素称为变量。其中认为改变的变量称为自变量：随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。上述实验中只有反应条件是改变的，其余因素（如反应物的性质和浓度）都没有变化。对照实验一般要设置对照组和实验组。在对照实验中，出来要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
控制实验条件的方法
增加溶液中的O2：泵入空气或吹气或放入绿色植物；
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；
除去容器中的CO2：密闭实验装置中放入NaOH溶液或KOH溶液；
维持装置中的CO2浓度：密闭装置中放入NaHCO3溶液；
除去叶中原有淀粉：置于黑暗环境一昼夜（饥饿处理）；
除去叶中的叶绿素：将叶片放入盛有酒精的小烧杯中并水浴加热(酒精脱色）；
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）；
单色光的获得：棱镜色散；
血液抗凝：加入柠檬酸钠（去掉血液中的Ca2＋）；
分离各种细胞器：差速离心法；
补充动物激素的方法：口服（饲喂）、注射；
阻断植物激素传递：插入云母片；
消除植株本身的生长素：去掉生长旺盛的器官或组织（如芽、生长点等）；
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。
理清实验设计的思路
准确描述实验操作步骤的“四步曲”
“五看法”评价实验设计
例题1：生物实验小组的同学将某动物的提取液注射到正常小鼠体内，下列关于该小鼠的分析不正确的是（ ）
A.若小鼠出现糖尿，则是注射的提取液中可能含抗利尿激素所致
B.若小鼠排卵增多，则注射的提取液可能来自垂体
C.若小鼠出现呼吸加快、心率加快、反应灵敏等症状，则注射的提取液中可能含肾上腺素
D.若小鼠出现活动减少、嗜睡，甚至昏迷等症状，则注射的提取液中可能含胰岛素
【答案】A
【解析】若小鼠出现糖尿，即出现了高血糖症状，则注射的提取液中含有升高血糖的激素，可能是胰高血糖素，抗利尿激素的作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收，A错误；垂体分泌的促性腺激素能促进排卵，所以若小鼠排卵增多，则注射的提取液可能来自垂体，B正确；肾上腺素能使小鼠呼吸加快、心跳与血液流动加速等，所以若小鼠出现呼吸加快、心率加速、反应灵敏等症状，则注射的提取液中可能含肾上腺素，C正确；胰岛素能降低血糖浓度，所以若小鼠出现活动减少、嗜睡，甚至昏迷等低血糖症状，则注射的提取液中可能含胰岛素，D正确。
例题2：假说一演绎法是现代科学研究中常用的方法，利用该方法孟德尔发现了两个遗传规律。下列有关分析正确的是（ ）
A.孟德尔所作假设的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
B.孟德尔发现的遗传规律可以解释所有有性生殖生物的核遗传现象
C.孟德尔在发现基因分离定律时的“演绎”过程：若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则F2中三种基因型个体的数量比接近1:2:1
D.提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和F1自交遗传实验基础上的
【答案】D
【解析】孟德尔未提出“基因”这一概念，A错；孟德尔的遗传规律不能解释连锁互换定律，B错；孟德尔在发现基因分离定律时的“演绎”过程是:若F1产生配子时成对遗传因子分离，则测交后代会出现两种性状，分离比接近1:1，C错。故选D。
例题3：下列实验中，生物材料选择及装片制作步骤均合理的是（ ）
序号 实验内容 生物材料 装片制作步骤
① 脂肪的鉴定 花生子叶 切片→染色→去浮色→盖盖玻片
② 观察植物细胞质壁分离 洋葱根尖 滴清水→加根尖→盖盖玻片→压片
③ 观察细胞有丝分裂 黑藻叶片 解离→漂洗→染色→压片
④ 培养液中种群数量变化 酵母菌 滴培养液于计数室→盖盖玻片
A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④
【答案】A
【解析】脂肪的鉴定实验中，装片制作步骤为切片、染色、去浮色、盖盖玻片；观察植物细胞质壁分离实验应该选择紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，不能选择根尖；观察细胞有丝分裂实验中不能选择黑藻叶片，因为黑藻叶片细胞已经高度分化，不再分裂；探究培养液中酵母菌种群数量变化实验中，应该先盖盖玻片，再滴培养液。
2实验与探究
1.归纳法是科学研究中经常运用到一种方法。下列关于归纳法的叙述不正确的是( )
A.归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法
B.细胞学说的研究过程运用了完全归纳法，因此是可信的
C.根据观察植物和动物都由细胞构成，得出所有生物都由细胞构成属于不完全归纳法
D.不完全归纳法得出结论可能是正确的
2.在生命科学发现过程中，很多科学家花费了大量的时间和精力。科学的研究方法和技术有助于实验的进展，下列科学发现与研究方法不符合生物科学发展史的是( )
A.拜尔通过设置对照实验发现，尖端产生的影响在其下部分布不均匀导致胚芽鞘弯曲生长
B.林德曼通过定量分析的方法，揭示了赛达伯格湖中的能量单向流动、逐级递减的特点
C.斯塔林和贝利斯运用假说—演绎法证明了胰液的分泌受小肠黏膜产生的化学物质调节
D.沃森和克里克运用同位素标记法，发现了DNA边解旋边复制的特点
3.下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是( )
A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B.摩尔根等证明基因在染色体上时使用了假说—演绎法
C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
4.秋水仙素与低温都能诱导植物细胞染色体数目加倍，下列有关该生物学实验的说法错误的是( )
A.使用卡诺氏液固定细胞形态后，用清水冲洗2次才能进行装片制作
B.秋水仙素与低温都是通过抑制植物细胞纺锤体的形成从而使细胞染色体数目加倍
C.装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤，解离需要使用盐酸和酒精试剂
D.观察时先用低倍镜确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察
5.下列关于科学史的叙述正确的是( )
A.沃泰默通过动物实验发现促胰液素
B.班廷和贝斯特用结扎了胰管的狗进行实验证明胰岛素由胰岛分泌
C.斯他林和贝利斯的实验证明了胰液的分泌只存在化学调节而不存在神经调节
D.科学家坎农提出稳态的概念，他认为内环境保持稳定主要是依赖神经系统的调节
6.下列有关遗传学史上经典实验的叙述，正确的是( )
A.孟德尔通过豌豆杂交实验提出了遗传因子在染色体上是成对存在的
B.摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因在染色体上呈线性排列
C.艾弗里利用加法原理设置对照实验证明了DNA是转化因子
D.沃森和克里克通过构建物理模型提出DNA呈双螺旋结构
7.研究人员利用荧光染料标记T 噬菌体的某种成分，并让标记的噬菌体与大肠杆菌混合培养，定时取菌液制成装片在荧光显微镜下观察，发现不同时间的荧光情况如表所示：
时间 荧光情况
5min 大肠杆菌表面出现清晰的环状荧光
10min 大肠杆菌表面环状荧光模糊，大肠杆菌内出现荧光
15min 大多数大肠杆菌表面的环状荧光不完整，大肠杆菌附近出现弥散的荧光小点
下列叙述正确的是( )
A.可以通过离心后从上清液中吸取菌液制作装片
B.实验中荧光染料标记的T 噬菌体成分是DNA
C.15min时出现的弥散荧光小点都是释放出的子代噬菌体
D.发荧光的子代噬菌体所占比例随培养代数的增多而增多
8.三刺鱼通常以浮游动物水蚤为食。研究人员在有水蚤的人工水域利用翠鸟模型和饥饿的三刺鱼进行实验，结果如下图。下列与本实验相关的分析错误的是( )
A.本实验主要研究三刺鱼在有无翠鸟威胁时的取食行为
B.本实验的自变量是水蚤密度和翠鸟的有无
C.翠鸟在水蚤密度小的水域攻击三刺鱼的次数更多
D.翠鸟的存在改变了三刺鱼的捕食策略
9.模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述，下列有关模型的说法，错误的是( )
A.罗伯特森在电镜下看到细胞膜暗—亮—暗的三层结构，并拍摄的亚显微照片是物理模型
B.沃森和克里克制作的DNA分子双螺旋结构模型是物理模型
C.达尔文在大量观察的基础上提出自然选择学说对生物进化的解释模型是概念模型
D.种群数量增长的“丁”形曲线和“S”形曲线是数学模型的一种表现形式
10.哺乳动物进食时，食物尚未进入胃内就可引起胃腺细胞分泌胃液（含有胃酸及胃蛋白酶），称为头期胃液分泌。该过程受神经调节和神经-体液调节的共同调控，如图所示。
（1）胃酸可以杀灭进入胃内的细菌，这是免疫系统第____________道防线，该免疫方式属于___________。
（2）据图分析，促进胃液分泌的信号分子有胃泌素和_____________。
（3）为探究两种调节机制对头期胃液分泌的影响，有人用同一只狗连续进行了以下实验：
步骤 实验操作 4小时胃液分泌量
1 假饲 + + + + + + + + +
2 切除胃窦，再假饲 +
3 假饲，并注射一定量的胃泌素 （控制胃泌素的注射剂量，使胃液分泌量与步骤1相当） + + + + + + + + +
4 只注射与步骤3相同剂量的胃泌素，但不假饲 + + + +
（假饲是让狗吃肉，但吞下的肉从食道上的人工瘘口掉出，不进入胃；“+”数量表示胃液分泌多少）
①步骤2中胃液的分泌是___________调节的结果。
②步骤3的目的是______________________________________________________。
③步骤4是为了确定在_______________调节作用下的胃液分泌量。
④重复上述实验均得到相同结果，表明在头期胃液分泌的两种调节机制中，________ 的作用效应更大；二者共同作用效应_____________（大于/小于/等于）各自单独作用效应之和。
（4）若将一定量的盐酸通过静脉直接注入狗体内，胰液分泌_______________（填“增多”、“减少”或“无显著变化”）。食糜（从胃离开进入小肠的半固体物质）会刺激小肠上段黏膜处的S细胞分泌促胰液素。食糜促进促胰液素分泌的过程_______________（填“属于”或“不属于”）体液调节，理由是_______________________________________。
（5）胰液进入小肠中会中和盐酸，从而建立起有利于小肠中消化酶作用的pH。从结构与功能相适应的角度推测：小肠下段_______________（填“富含”或“缺乏”）S细胞。
11.下列关于生物学实验的叙述，错误的是( )
A.观察根尖细胞有丝分裂中期的染色体，可用甲紫溶液使其着色
B.计数培养液中酵母菌数量时，先向计数室中滴加培养液，再盖上盖玻片
C.调查土壤小动物的丰富度时，用取样器取样后，再计数土壤小动物的种类和数量
D.粗提取DNA时，将鸡血细胞破碎后进行过滤，滤液中可加入适量木瓜蛋白酶
12.下列有关生命科学发展过程中重要实验的描述，正确的是( )
A.罗伯特森用电镜拍摄的细胞膜暗-亮-暗的三层结构亚显微照片是物理模型
B.探索酶本质时，萨姆纳用丙酮作溶剂从刀豆种子中提取出脲酶并证明其是蛋白质
C.希尔的实验说明水的光解、氧气的产生必须与糖类的合成相关联
D.鲁宾和卡门用同位素标记法分别标记H2O和CO2，通过检测放射性证明光合作用产生的O2来自于H2O
13.下列有关科学方法的叙述中错误的是( )
A.可通过构建物理模型研究真核细胞的基本结构
B.运用同位素标记法研究分泌蛋白的合成和运输
C.差速离心通过逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的物质或结构
D.不完全归纳法得出的结论不可信，科学研究中通常运用完全归纳法
14.人们对遗传物质的认知水平随着时代的发展而进步。下列叙述正确的是( )
A.孟德尔提出了分离定律和自由组合定律，并首次提出了基因的概念
B.萨顿用假说-演绎法，以蝗虫细胞作为实验材料证明了基因在染色体上
C.摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法
D.格里菲斯通过肺炎链球菌体内转化实验对遗传物质是蛋白质的观点提出了质疑
15.生物学实验常通过观察颜色及其变化进行相关检测或鉴定。下列说法正确的是( )
A.通过水浴加热条件下与双缩脲试剂呈现紫色检测生物组织中的蛋白质含量
B.通过观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞液颜色变化判断质壁分离程度
C.通过重铬酸钾浓硫酸溶液变成黄色判断酵母菌是否进行无氧呼吸
D.通过观察滤纸条上色素带的宽窄判断色素在层析液中的溶解度
16.对样品进行染色后，再通过显微镜观察，是细胞生物学研究的一个重要方法，下列说法正确的是( )
A. 黑藻细胞无须染色，可以直接制片观察叶绿体形态和细胞质流动
B. 洋葱根尖分生区细胞用甲紫染色后，可观察细胞中染色体数目和移动过程
C. 花生子叶切片用苏丹Ⅲ试剂染色制片即可观察细胞中的橘黄色脂肪颗粒
D. 用荧光染料分别对小鼠和人细胞膜蛋白标记后，诱导融合越快说明跨膜运输的能力越强
17.下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是( )
A.给水稻提供14CO2，则其根细胞在缺氧环境有可能出现14C2H5OH
B.给水稻提供14CO2，则14C的转移途径是：14CO2→14C3→(14CH2O)
C.用15N标记某种氨基酸，出现放射性的顺序依次是核糖体、高尔基体、内质网
D.小白鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到H218O，呼出的二氧化碳也可能含有18O
18.下列有关生物学实验操作的叙述，正确的是( )
A.取黑藻幼嫩小叶制作临时装片，先用低倍镜观察叶绿体的结构，再用高倍镜观察细胞质的流动
B.取洋葱鳞片叶内表皮制作临时装片，可用低倍镜观察原生质层的组成
C.取大蒜根尖2～3mm，经解离、漂洗和染色后制片，先用低倍镜找到分生区，再用高倍镜观察分裂期细胞内的染色体形态和分布
D.如果以红色苋菜为实验材料分离色素，层析液处理后，在滤纸条上先后分离出5条色素条带
19.下表是对高中生物学中几个用到酒精的实验的部分总结，正确的有( )
实验名称 试剂 原理 观察
名称 作用
检测生物组织中的脂肪 50%的酒精 洗去浮色 酒精能溶解苏丹Ⅲ染液、绿叶中的色素 ④都需要借助显微镜观察
提取绿叶中的色素 ①95%酒精+无水碳酸钠 提取叶绿体中色素
土壤中小动物类群丰富度的研究 70%的酒精 ②及时固定收集的小动物，防止腐烂 酒精能杀死小动物和微生物
观察根尖有丝分裂 ③100%的酒精 解离 杀死细胞，分解胞间层物质
A.①②③ B.①② C.①③ D.②③
20.下列与DNA相关实验的叙述，正确的是( )
A.DNA是遗传物质直接证据的三个实验都是用化学方法把DNA提取出来进行研究
B.探究DNA半保留复制的实验中通过检测14N和15N的放射性强度区分不同的DNA分子
C.DNA的粗提取与鉴定实验中可利用DNA在酒精中溶解度较大的特点来提取DNA
D.DNA片段的PCR扩增实验中反应缓冲溶液中的Mg2+能够激活TaqDNA聚合酶
21.耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是临床上常见的毒性较强的“超级细菌”，一般的青霉素对该细菌的杀伤力不强。为探究某种药物A是否能够增强青霉素对MRSA的杀伤作用，某科研小组设计如下四组实验：
（1）甲组加入培养液+MRSA+生理盐水；
（2）乙组加入培养液+MRSA+青霉素；
（3）丙组加入培养液+MRSA+药物A；
（4）丁组加入培养液+MRSA+药物A+青霉素。
下列关于此实验设计的说法，正确的是( )
A.上述实验的自变量是药物A，因变量是MRSA的死亡率
B.每组设置若干个重复实验，每组重复实验除自变量不同外，无关变量必须相同
C.设置丙组实验的目的是为了排除药物A对MRSA的杀伤作用
D.若乙组和丁组MRSA死亡率相同，则说明药物A与青霉素有同等大小的杀伤力
22.以下实验操作步骤正确的是( )
A.探究洋葱表皮细胞吸水和失水的实验时，在盖玻片的一侧先滴加清水，后滴加蔗糖溶液
B.鉴定豆浆中的蛋白质时，先加入CuSO 溶液，后加入NaOH溶液振荡
C.探究叶绿体中的色素种类时，应先用无水乙醇提取色素，再用层析液分离色素
D.观察根尖分生区细胞有丝分裂时，制作临时装片的流程为解离→染色→漂洗→制片
23.肥胖是世界卫生组织认定的全球十大慢性疾病之一，5月11日是“世界防治肥胖日”。相关数据显示，2022年我国青少年肥胖率接近20％。为研究肥胖的形成机理，科研人员进行了有关实验。回答下列问题：
（1）过度饮食会引起肥胖患者的血糖浓度大幅上升，在胰岛素的作用下将导致脂肪组织细胞中__________（填一种物质）的大量积累，进一步加重肥胖。
（2）研究发现小鼠的肥胖和X蛋白有关。科研人员检测了X基因功能缺失突变小鼠和正常小鼠正常生长发育中的体重变化，结果如图1所示。该实验结果表明__________。
（3）有报道认为瘦素能抑制食欲以减轻动物的体重。为验证该结论，科研人员以上述12周龄小鼠为实验材料，连续检测其每日体重和摄食量变化，分析完善以下实验记录表。
组别 实验材料 实验处理 体重 摄食量
甲 ①__________ 注射瘦素 减少 减少
乙 突变体小鼠 ②__________ 增加 增加
丙 正常小鼠 注射等量生理盐水 正常 正常
实验方法：腹腔内连续注射5天（瘦素注射剂量：5μg/g体重）
实验结果分析：乙组突变体小鼠血清瘦素含量明显高于丙组正常小鼠，但其体重仍增加，分析认为突变小鼠存在明显的瘦素抵抗。
（4）进一步研究发现正常小鼠和突变体小鼠每天的能量消耗总量相近，但代谢方式存在显著差异，如上图2所示（RER代表呼吸交换率，即每分钟CO2排出量与O2摄入量的比值；RER≥1说明呼吸底物只有糖类，RER=0.7说明呼吸底物只有脂肪）。据此从细胞呼吸的角度分析说明两组小鼠的代谢方式差异：__________。
（5）综合以上分析结论，简要说明突变体小鼠的肥胖机理：__________。
答案以及解析
1.答案：B
解析：归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法，A正确；细胞学说的研究过程运用了不完全归纳法，B错误；据观察植物和动物都由细胞构成，得出所有生物都由细胞构成属于不完全归纳法，C正确；不完全归纳法得出结论可能是正确的，也可能是错误的，D正确。
2.答案：D
解析：A、拜尔通过设置对照实验证明胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的，A正确；B、林德曼以赛达伯格湖为调查对象，采用定量分析的方法，发现了能量单向流动、逐级递减的特点，B正确；C、斯他林和贝利斯运用假说一演绎法，排除了神经系统的影响，证明了胰液的分泌受小肠黏膜产生的化学物质调节，C正确；D、沃森和克里克在多位科学家提供的信息和材料基础之上，构建了DNA双螺旋结构模型，并没有证明DNA的半保留复制，D错误。
3.答案：D
解析：孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表现型及比例，发现了遗传规律，A正确；摩尔根等使用假说演绎法证明了基因在染色体上，B正确；赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C正确；沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构，D错误。
4.答案：A
解析：A.使用卡诺氏液固定细胞形态后，需要用95%的酒精而不是清水冲洗2次才能进行装片制作，A错误；B.秋水仙素与低温都是通过抑制植物细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内染色体数目加倍，B正确；C.装片制作包括解离→漂洗→染色→制片4个步骤。需要准备质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精，解离时，将实验材料放入盛有盐酸和酒精（1:1）的玻璃皿中，在室温下解离，C正确；D.先用低倍镜寻找染色体形态较好的视野，视野中既有正常的二倍体细胞，又有染色体数目发生改变的细胞，确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察，D正确。
5.答案：B
解析：A、沃泰默通过动物实验得出顽固的神经调节的结论，没有发现促胰液素，A错误；B、班廷和贝斯特用结扎了胰管的狗，的萎缩胰腺提取液治疗糖尿病，证明胰岛素由胰岛分泌，B正确；C、斯他林和贝利斯的实验证明了胰液的分泌存在化学调节，但没有排除神经调节，C错误；D、科学家坎农提出稳态的概念，他认为内环境稳态是在神经和体液的共同作用下，通过机体各器官、系统的分工合作，协调统一而实现的，D错误。
6.答案：D
解析：A、孟德尔提出假说，体细胞中遗传因子成对存在，配子中只含有每对遗传因子中的一个，没有提出遗传因子与染色体的关系，A错误； B、摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上，B错误； C、艾弗里利用减法原理设置对照实验证明了DNA是转化因子，C错误； D、沃森和克里克运用构建物理模型的方法提出DNA呈双螺旋结构，D正确。
7.答案：B
解析：AB、分析表格数据可知，10min大肠杆菌表面环状荧光模糊，大肠杆菌内出现荧光，说明标记后的物质能进入大肠杆菌内，故标记的是DNA，通过离心后从沉淀物中吸取菌液制作装片，A错误，B正确；
C、15min时大多数大肠杆菌表面的环状荧光不完整，大肠杆菌附近出现弥散的荧光小点，表示噬菌体裂解释放，荧光小点包括亲代噬菌体和子代噬菌体，C错误；
D、由于DNA分子复制具有半保留复制的特点，亲代噬菌体的数量是固定的，发荧光的子代噬菌体所占比例随培养代数的增多而减少，D错误。
故选B。
8.答案：C
解析：三刺鱼通常以浮游动物水蚤为食。据图分析可知，本实验的自变量是水蚤密度和翠鸟的有无，因变量是三刺鱼对水蚤的进攻次数，由此可推断本实验研究三刺鱼在有无翠鸟威胁时的取食行为，故A、B项正确；翠鸟是三刺鱼的天敌，利用翠鸟模型和饥饿的三刺鱼进行实验，由实验结果可知，当没有翠鸟时，饥饿的三刺鱼喜欢取食高密度的水蚤来解除饥饿的威胁，即此时饥饿的三刺鱼对高密度区的水蚤的攻击次数更多。当有翠鸟时，饥饿的三刺鱼会转移到水蚤低密度区去捕食，即此时三刺鱼对低密度区的水蚤的攻击次数更多。由此可推知，翠鸟的存在改变了三刺鱼的捕食策略，故C项错误，D项正确。
9.答案：A
解析：本题主要考查建构模型的科学方法，考查学生的理解能力。罗伯特森在电镜下看到细胞膜暗—亮—暗的三层结构，并拍摄的亚显微照片是细胞膜本身，并不是模型，A项符合题意。
10.答案：（1）一；非特异性免疫
（2）神经递质
（3）神经；确定在假饲条件下胃泌素的分泌量；神经-体液；神经-体液；大于
（4）无显著变化；不属于；食糜没有经过体液的运输
（5）缺乏
解析：(1)胃腺细胞分泌胃液,属于皮肤及其黏膜的分泌物,胃酸可以杀灭进入胃内细菌,是保护人体健康的第一道防线,属于非特异性免疫过程。
(2)图中促进胃腺细胞分泌胃液的信号物质,除胃分泌素外还有传出神经释放的神经递质。
(3)①步骤2中切除胃窦,再假饲,已经排除了神经调节对胃窦G细胞的影响,胃液的分泌是不受胃泌素的影响,只能受到传出神经的影响,故胃液的分泌是神经调节的结果。②假饲,并注射一定量的胃泌素(控制胃泌素的注射剂量,使胃液分泌量与步骤!相当)的目的是排除体液调节的干扰,确定在假饲条件下胃泌素的分泌量。③根据胃液分泌的模式图,可知胃液分泌的调节机制包括“神经一胃液”(神经调节)和“神经一胃泌素一胃液”(神经·体液调节),因此,步骤4只注射胃泌素不假饲,就是为了确定在神经-体液调节下胃液的分泌量;④将步骤4与步骤2的结果进行比较,可以看出神经-体液调节的作用效应更大,再与步骤3的结果进行比较,可知两种调节机制共同作用效应大于各自单独作用效应之和。
(5)由于胰液会中和盐酸,因此小肠下段缺乏刺激S细胞分泌促胰液素的酸性环境,从结构与功能相适应的角度可以推测,小肠下端缺乏S细胞。
11.答案：B
解析：A、甲紫溶液和醋酸洋红等碱性染料可以对染色体和染色质进行染色，A正确；B、计数培养液中酵母菌数量时，先向盖上盖玻片，再在计数室中滴加培养液，B错误；C、调查土壤小动物丰富度时，用取样器取样法调查，取样后，再计数土壤小动物的种类和数量，C正确；D、粗提取DNA时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液加入适量木瓜蛋白酶，分解蛋白质去除部分杂质，D正确。故选：B。
12.答案：B
解析：A、模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，罗伯特森用电镜拍摄的细胞膜暗一亮一暗的三层结构亚显微照片不属于模型，A错误；
B、在酶本质的探索中，萨姆纳用丙酮作溶剂从刀豆种子中提取出脲酶并证明其是蛋白质，B正确；
C、希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖类的另一种必需原料CO2，因此实验说明水的光解并非与糖的合成相关联，C错误；
D、鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，用18O分别标记两组实验中的H2O和CO2，因为18O无放射性，所以检测的是产生的氧气的相对分子质量，并非放射性，以此证明光合作用产生的O2中的O全部来自H2O，D错误。故选B。
13.答案：D
解析：A、可通过构建物理模型研究真核细胞的基本结构，A正确；
B、放射性同位素可用于追踪物质运行和变化的规律，运用同位素标记法研究分泌蛋白的合成和运输，B正确；
C、分离破碎细胞的细胞器时采用的是差速离心法，差速离心通过逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的物质或结构，C正确；
D、不完全归纳法得出的结论也可信，根据部分植物细胞都有细胞核而得出植物细胞都有细胞核这一结论，是由部分推出所有，运用了不完全归纳法，D错误。
故选D。
14.答案：C
解析：本题主要考查遗传科学史，考查学生的实验探究能力。丹麦遗传学家约翰逊在1909年首次提出了“基因”的概念，而孟德尔提出的是遗传因子，A项错误。萨顿提出了基因在染色体上的推论，并没有证明，B项错误。艾弗里首次通过确凿的实验证据对遗传物质是蛋白质的观点提出了质疑，D项错误。
15.答案：B
解析：A、蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应，不需要水浴加热，A错误；
B、通过观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞液颜色变化可判断质壁分离程度，细胞液颜色越深，质壁分离程度越大，B正确；
C、通过重铬酸钾浓硫酸溶液由橙黄色变成灰绿色，来判断酵母菌是否进行无氧呼吸，C错误；
D、滤纸条上的色素带宽表明色素含量多，滤纸条上的色素带窄表明色素含量少；滤纸条上色素带排序与层析液中的溶解度有关，D错误。
故选B。
16.答案： A
解析：A、黑藻细胞液泡无色，但含有绿色的叶绿体，因此可用黑藻叶片作为实验材料制片观察叶绿体形态和细胞质流动， 不需要染色处理，A正确；
B、由于解离时细胞已经死亡，所以不能观察细胞中染色体移动过程，B错误；
C、花生子叶切片用苏丹III试剂染色后，需要用体积分数为50%的酒精洗去浮色，用显微镜才能可观察其中的脂肪颗粒，C错误；
D、用荧光染料分别对小鼠和人细胞膜标记后，诱导融合可以证明细胞膜具有流动性特点，诱导融合越快说明流行性越强，D错误。
故选B。
17.答案：C
解析：A、给水稻提供14CO2，14C在水稻光合作用过程中的转移途径大致是：14CO2→14C3→14C6H12O6，根细胞在缺氧状态下进行无氧呼吸时，14C6H12O6会分解形成14C2H5OH，A正确；
B、给水稻提供14CO2，则14C在光合作用的转移途径大致是：14CO2→14C3→（14CH2O），B正确；
C、用15N标记某种氨基酸，出现放射性的顺序依次是核糖体、内质网、高尔基体，C错误；
D、小白鼠吸入18O2，氧气参与有氧呼吸第三阶段，产生的水含有18O，则在其尿液中可以检测到H218O，水参与有氧呼吸第二阶段产生二氧化碳，所以呼出的二氧化碳也可能含有18O，D正确。
故选C。
18.答案：C
解析：A、观察叶绿体的结构和分布以及观察细胞质流动都需要用高倍镜，A错误；
B、洋葱内表皮没有颜色，不容易观察原生质层，应该选择洋葱鳞片叶的紫色外表皮细胞，B错误；
C、观察有丝分裂实验，取大蒜根尖2～3mm，经解离、漂洗和染色后制片，需要用低倍镜找到分生区再用高倍镜观察，染色体的形态和分布可区分细胞所处时期，C正确；
D、红色苋菜用层析液分离色素，由于红色是花青素，不溶于有机溶剂，所以在滤纸条上先后分离出4条光合色素色素条带，D错误。
故选C。
19.答案：B
解析：①光合色素能溶解于有机溶剂无水乙醇，也可以用95%酒精+无水碳酸钠代替无水乙醇，①正确；②70%酒精能使小动物和微生物因为脱水死亡，及时固定收集的小动物，防止腐烂，便于统计，②正确；③解离的目的是使细胞相互分离开，解离液的成分是体积分数95%的酒精和15%的盐酸比例1：1配制而成，③错；④“证明光合作用产生淀粉”和“土壤中小动物类群丰富度的研究”这两个实验都不需要显微镜观察，④错误。综上所述，①②正确。B正确，ACD错误。
20.答案：D
解析：A、艾弗里的体外转化实验是利用了减法原理去除某种物质，从而证明了DNA是遗传物质，格里菲斯是将肺炎链球菌直接注入小鼠体内，也没有用化学方法把DNA提取出来进行研究，噬菌体侵染细菌的实验是利用了噬菌体特有的侵染方式实现了DNA和蛋白质的分离，也没有用化学方法把DNA提取出来进行研究，A错误；
B、15N不具有放射性，在证明DNA半保留复制的实验中，用离心法通过观察15N和14N标记的DNA在离心管中的位置来区分不同的DNA分子，B错误；
C、DNA不溶于酒精，因此可用体积分数为95%冷酒精析出DNA，静置2-3分钟，获得较纯净的DNA，用玻璃棒沿着同一方向搅拌，卷起的丝状物是DNA，能够初步分离DNA与蛋白质，C错误；
D、DNA片段的PCR扩增PCR反应缓冲溶液中的Mg2+能够激活TaqDNA聚合酶，但要注意加入的Mg2+浓度，D正确。
故选D。
21.答案：C
解析：A、本实验的自变量是各组加入的药物的种类（是否加入药物A与青霉素），因变量是MRSA的死亡率，A错误；
B、平行重复实验组之间所有变量都必须相同，包括自变量与无关变量都相同，B错误；
C、本实验的实验目的是证明药物A是否能增强青霉素对MRSA的杀伤作用，而药物A本身对MRSA无杀伤作用，C正确；
D、乙组、丁组MRSA死亡率相同，说明药物A不能增强青霉素对MRSA的杀伤力，D错误。
故选C。
22.答案：C
解析：探究洋葱表皮细胞吸水和失水的实验时，在盖玻片的一侧应先滴加蔗糖溶液使细胞失水发生质壁分离，再滴加清水使其复原，A错误；鉴定豆浆中的蛋白质时，先加入NaOH溶液创造碱性环境，后加入CuSO4溶液振荡观察颜色反应，B错误；探究叶绿体中的色素种类时，应先用无水乙醇提取色素，再用层析液分离色素，C正确；观察根尖分生区细胞有丝分裂时，制作临时装片的流程应为解离→漂洗→染色→制片，D错误。故选C。
23.答案：（1）甘油三酯或脂肪
（2）X蛋白能减轻小鼠的肥胖症状（或抑制小鼠体重的快速增加）
（3）正常小鼠；注射等量瘦素
（4）正常小鼠白天主要以脂肪为呼吸底物，夜晚则以糖类为主，而突变体小鼠白天夜晚均以糖类为主
（5）突变体小鼠X基因功能缺失引起的X蛋白缺乏和瘦素抵抗导致其食欲增加，脂肪合成增多，同时由于其代谢特点使得脂肪消耗量少，最终引起脂肪积累而导致肥胖
解析：(1)血糖浓度升高,会促进胰岛素的分泌,胰岛素能促进脂肪细胞摄取葡萄糖将其转化为脂肪(甘油三酯)储存起来,进而导致肥胖。
(2)由图1可知,突变体小鼠体重随着年龄的增加大于正常小鼠,而突变体小鼠X基因功能缺失,则对应的X蛋白功能缺失,进而导致小鼠体重增加,由此可知X蛋白能减轻小鼠的肥胖症状(或抑制小鼠体重的快速增加)。
(3)实验的目的是验证瘦素能抑制食欲以减轻动物的体重,根据实验设计单一变量原则和对照原则,正常小鼠一组注射瘦素,一组注射等量的生理盐水,同时进一步研究突变体小鼠的体重在注射瘦素后的体重变化,因此表格中①处为正常小鼠,②处为注射等量瘦素。甲组与丙组比较可知丙组小鼠体重正常,摄食量也正常,而甲组体重减少,摄食量也减少,说明瘦素能抑制小鼠的体重增加。乙组突变小鼠注射瘦素后,体重却增加,摄食量也增加,说明瘦素不能起作用,存在瘦素抵抗。
(4)无论白天还是夜晚,突变体小鼠的RER值均大于1,正常小鼠白天RER小于1,夜晚大于1,说明正常小鼠白天主要以脂肪为呼吸底物,夜晚则以糖类为主,而突变体小鼠白天夜晚均以糖类为主。
(5)由以上分析可知,突变体小鼠X基因功能缺失,导致X蛋白质功能缺失,一方面会导致瘦素抵抗,食欲增加,脂肪合成增加;另一方面能量消耗总量接近的情况下,突变体小鼠的代谢特点使得脂肪消耗量少,引起脂肪积累,因而最终导致了突变体小鼠肥胖的产生。
2(共37张PPT)
单元十六 实验与探究
2024届高考生物解锁大单元一轮复习
思维导图
考点一：教材基础实验
1. 显微观察类实验
ü 显微镜的操作步骤
低倍镜用法：取镜→安放→对光→压片→调焦→观察
高倍镜用法：找——在低倍镜下找到观察目标并调节至清晰
移——在低镜下将观察目标移到視野中类
转——转动转换器，换为高倍物
调——调节光圈或反光镜及细准焦螺旋至物像清晰
实验总结
实验名称 细胞状态 装片制作 生物材料
观察叶绿体 活细胞 直接制片 藓类叶片或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮
观察植物细胞的质壁分离和复原 直接制片 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
低温诱导植物染色体数目的变化 死细胞 用改良苯酚品红染液染色 洋葱根尖分生区细胞
观察细胞的有丝分裂 用龙胆紫或醋酸洋红染液染色
观察细胞的减数分裂 龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色 蝗虫精母细胞
用显微镜观察多种多样的细胞 直接制片 相关细胞
1. 物质鉴定和提取类实验
ü 教材实验中的“染色剂”
试剂 被染成分 呈现颜色
斐林试剂 还原糖 砖红色沉淀
苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）染液 脂肪 橘黄色（或红色）
双缩脲试剂 蛋白质 紫色
二苯胺 DNA 蓝色
甲基绿+吡罗红 DNA、RNA 前者绿色、后者红色
健那绿染液 线粒体 蓝绿色
龙胆紫溶液 染色体 紫色
醋酸洋红溶液 红色
改良苯酚品红染液 红色
ü 实验总结
实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
淀粉的鉴定 碘液 蓝色 脱色的叶片
还原糖的鉴定 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨匀浆等 现配现用、水浴加热
脂肪的鉴定 苏丹Ⅲ（或苏丹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 双缩脲试剂 紫色 豆浆、稀蛋清等 先加A液，后加B液
绿叶中色素的提取和分离 提取液：无水乙醇分离液：层析液 ①胡萝卜素：橙黄色②叶黄素：黄色③叶绿素a：蓝绿色④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；加入碳酸钙可防止在研磨中色素被破坏
酒精的鉴定 重铬酸钾溶液 灰绿色 无氧环境中的酵母菌 酸性条件
鉴定CO2 澄清石灰水 变混浊 有氧或无氧环境中的酵母菌
溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄
3. 探究类实验
ü 探究类实验技巧
（1）科学探究一般过程为：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。
（2）探究实验设计时要遵循四大基本原则：单一变量原则等量原则、平行重复原则、对照原则。
（3）实验一般程序：分组编号→设置对照→条件处理→观察比较→得出结论。
ü 实验总结
实验名称 自变量 因变量 无关变量
探究温度对淀粉酶活性的影响 不同温度 酶的活性（观测指标：加碘液后溶液颜色的变化） pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响 不同pH 酶的活性（观测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度） 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究酵母菌的呼吸方式 氧的有无 CO2生成量（观测指标：澄清石灰水的浑浊程度）；是否产生酒精（用酸性重铬酸钾检测） 葡萄糖溶液的量、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等
探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度 不同浓度的生长素类似物 扦插枝条的生根数量或长度 实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等
探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌种群数量 培养液的成分、培养条件、空间等
4. 调查类实验
研究性课题 调查对象 统计方法 计算方法
调查人群中某种遗传病 人类某种遗传病 汇总法 发病率＝ ×100%
种群密度的取样调查 活动能力强的动物 标志重捕法 ＝
植物或活动能力弱的动物 样方法
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
1. 验证性实验和探究性实验的区分
（1）根据语言描述快速区分验证性实验和探究性实验
验证性实验 探究性实验
适用范围 实验结果是已知的 实验结果是未知的
题目中常见提问语 “请设计一个实验，验证……”或“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” “请设计一个实验，探究……”或“探究……（自变量）对……（因变量）的影响”或“探究……（自变量）与……（因变量）的关系”
（2）验证性实验和探究性实验的比较
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 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设 因结论是已知的，因此不存在假设 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解释、答案
实验原理 因验证内容而异 因探究内容而异
实验过程 实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异 因探究内容而异
实验现象 已知，应准确描述 事先未知，可能出现多种现象
实验结果的预测 实验现象是确定的，要么是，要么不是 分类讨论“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
实验结论 根据实验结果做出肯定或否定的结论，即结论是唯一的 根据可能出现的结果，做出不同的结论，即结论不是唯一的
2. 探究性实验的一般程序
例题1：某同学在实验中用同一显微镜观察了同一装片4次，得到清晰的4个物像如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A.若在低倍物镜下观察发现视野中有一异物，换用高倍物镜后发现异物消失，则该异物一定在物镜上
B.实验者若选用15×的目镜和40×的物镜组合观察，则物像中细胞的表面积被放大600倍
C.若每次操作都未调节反光镜和光圈，则看到清晰物像时物镜离装片最远和视野最暗的分别是①④
D.转动遮光器可以调节视野的亮度和物像的清晰度
【答案】C
【解析】若在低倍物镜下观察发现视野中有一异物，换用高倍物镜后发现异物消失，由于换用高倍物镜后视野变小，则该异物可能在物镜上，也可能在装片上，A错误；放大倍数是指物像的长度或宽度的放大倍数，因此物像中细胞的直径被放大600倍，B错误；放大倍数越小物镜离装片越远，放大倍数越大视野越暗，因此在未调节反光镜和光圈的条件下，看到清晰物像时物镜离装片最远和视野最暗的分别是①④，C正确；转动遮光器只能调节视野的亮度，不能调节物像的清晰度，D错误。
例题2：以新鲜、等量的韭菜和韭黄为实验材料提取色素，如图表示结果之一，下列相关叙述正确的是（ ）
A.色素分离的原理是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同，扩散速率也不同
B.图表示以韭黄为实验材料的实验结果
C.韭黄的叶片中四种色素都大量分解，所以叶片变成了黄色
D.色素③与④的合成需要镁元素，且需要光照
【答案】D
【解析】色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，扩散速率也不同，A项错误；图示中叶绿素a的色素带最宽，应表示以韭菜为实验材料的实验结果，B项错误；由于缺少光照，叶绿素合成减少，导致韭黄的叶片中叶绿素的含量少，类胡萝卜素的含量多，所以叶片变成了黄色，并不是四种色素都大量分解，C项错误；色素③叶绿素a与④叶绿素b的合成需要镁元素，且需要光照，D项正确。
例题3：下列有关“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的说法，正确的是（ ）
A.有氧装置和无氧装置中加入酵母菌培养液后，均需立即连上盛有澄清石灰水的锥形瓶
B.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的颜色深浅，来判断CO2产生量的多少
C.用酸性重铬酸钾检测酒精时，发现有氧装置的滤液也出现了灰绿色，则说明该装置中一定同时发生了无氧呼吸
D.该实验中两组装置均为实验组，无空白对照组
【答案】D
【解析】无氧装置中加入酵母菌培养液后应封口放置一段时间，待酵母菌将瓶中的O2消耗完，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清石灰水中，A错误；有氧呼吸产生CO2的速率比无氧呼吸快，因此可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率，B错误；由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，故用酸性重铬酸钾检测酒精时，有氧装置的滤液也出现了灰绿色，不能说明该装置中一定同时发生了无氧呼吸，C错误；该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，两组均为实验组，相互对照，无空白对照组，D正确。
例题4：土壤是无数小动物的家园，这些小动物对动植物遗体的分解起着重要作用。下列有关土壤中小动物类群丰富度研究的说法，正确的是（ ）
A.可采用样方法来调查土壤中小动物类群丰富度
B.借助土壤中小动物具有趋湿、趋光、避高温的生活习性来采集小动物
C.土壤中动物群落不具有分层现象，对表层土壤取样研究即可
D.若完成统计和分析后，发现小动物还存活，应将其放回原地
【答案】D
【解析】土壤中小动物类群丰富度的研究，采用的实验方法是取样器取样法，A错误。采集小动物利用的是土壤中小动物具有趋湿、避光、避高温的生活习性，B错误。任何群落均有分层现象，调查土壤中小动物类群丰富度时，不能只采集表层土壤，C错误。调查实验结束后，如果小动物还存活，应将其放回原生态系统，D正确。
考点二：教材中的科学史实验
必修一
1.虎克：细胞的发现者和命名者。用显微镜观察植物木栓组织（死细胞），发现由许多规的小室组成，命名为细胞（cell）。
2.列文虎克：活细胞的首位观察者，利用自制的显微镜对红细胞和动物精子进行观察并进行精确描述。
3.德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出细胞学说，支持细胞是一切动植物结构的基本单位。
4.德国魏尔肖提出“细胞通过分裂产生新细胞”。
5.欧文顿：提出膜由脂质组成的假说。
6.荷兰科学家：通过化学分析提出膜是由两层磷脂分子构成的。
7.罗伯特森：电镜下看到了清晰地暗-亮-暗三层结构，提岀生物膜的“单位膜”模型，认为细胞膜是静止的，膜蛋白的分布是对称的。
8.桑格和尼克森：提岀“流动镶嵌模型”，强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。
9.斯帕兰扎尼：通过实验证明胃液具有化学消化作用。
10.法国微生物学家巴斯德通过显微镜观察，指出酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在，没有细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。
11.德国化学家李比希认为引起发酵的是酵母菌中的某些物质，但这些物质在酵母菌死亡并裂解后才发挥作用。
12.德国化学家毕希纳，通过实验证明李比希的假说成立，并将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
13.萨姆纳：从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。
14.美国科学家切赫和奥特曼，发现少数RNA也具有生物催化作用。
15.英国科学家普利林斯特，通过实验发现植物可以更新空气。
16.德国科学家萨克斯，通过实验证明光合作用产生淀粉。
17.美国科学家恩格尔曼，通过实验证明叶绿体是植物进行光合作用的场所。
18.美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用中释放的氧气全部来自于水。
19.卡尔文：放射性同位素标记法最终探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，称为卡尔文循环。
必修二
1.孟德尔：通过豌豆杂交实验，运用假说—演绎法，提出基因的分离定律和自由组合定律。
2.约翰逊：给孟德尔的“遗传因子”重新命名为“基因”，并提出表现形和基因型的概念。
3.萨顿：在研究中发现孟德尔假设的遗传因子的分离与减数分裂过程中同源染色体的分离非常相似，并由此提出基因位于染色体上的假说。
4.摩尔根，用假说—演绎法证明基因在染色体上。还证明基因在染色体上呈线性排列。
5.英国化学家和物理学家道尔顿，第一个发现色盲症。
6.格里菲斯通过实验推向，以杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。
7.美国科学家艾弗里，通过实验证明“转化因子”是DNA，即，DNA才是遗传物质。
8.赫尔希和蔡斯运用同位素标记法，通过噬菌体侵染细菌的实验证明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA而非蛋白质。
9.美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
10.克里克提出中心法则。
11.拉马克：最先提出生物的进化学说，认为生物是不断进化的，生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。
12.达尔文：科学地阐述了以自然选择学说为核心的生物进化理论。
必修三
1.沃泰默：把通向狗的上段小肠的神经切除，只留下血管，向小肠内注射稀盐酸时，仍能促进胰液分泌。但他认为这是由于小伤上微小的神经难以去除的缘故。
2.斯他林和贝利斯，从小肠粘膜提取液中发现了促使胰液分泌的物质——促胰液素。提出“激素”的概念，并提出激素在血液中起化学信使作用的概念。
3.巴普洛夫：建立条件反射学说。
4.达尔文通过实验推想，胚芽鞘的尖端可能产生某种物质，这种物质在单侧光的照射下，对胚芽鞘的下面部分会产生某种影响。
5.詹森：通过实验证明，胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。
6.拜尔：通过实验证明，胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的刺激在其下部分分布不均匀造成的。
7.温特：用实验证明造成胚芽鞘弯曲生长的刺激是一种化学物质，并命名为生长素。
8.荷兰科学家郭葛等人从植物中提取出吲哚乙酸——生长素。
9.高斯：通过实验发现草履虫种群数量增长的“S”型曲线。
10.林德曼：通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖泊的能量流动进行定量分析，发现生态系统的能留流动具有单向流动、逐级递减的特点，能量在相邻两个营养级之间的产地效率大约是10%~20%。
※科学史常用实验方法
（1）同位素标记法(同位素示踪法）：如噬菌体侵染细菌的实验、鲁宾和卡门证明光合作用的O2全部来自水的实验等。
（2）补充法：如用饲喂法研究甲状腺激素的作用，用注射法研究胰岛素和生长激素的作用，用移植法研究性激素的作用等。
（3）摘除法：如用阉割法或摘除法研究性激素、甲状腺激素或生长激素的作用等。
（4）杂交法：如植物的杂交实验、测交实验等。
（5）理论分析法：如植物向性运动的研究。
（6）假说一演绎法：孟德尔遗传规律的提出、摩尔根果蝇杂交实验证明基因在染色体上。
例题1：细胞学说是19世纪自然科学史上的一座丰碑，下列相关结论和推断正确的是（ ）
A.解剖学家维萨里指出相似的细胞构成组织，进而构成器官等其他生命层次
B.细胞学说揭示了植物和动物两大有机界最本质的联系
C.魏尔肖总结的“新细胞是由老细胞分裂产生的”，至今仍未被推翻
D.施莱登和施旺都应用了完全归纳法提出细胞学说
【答案】B
【解析】维萨里通过解剖研究器官，并不知道更小的细胞结构，A错误；细胞学说揭示了植物和动物两大有机界最本质的联系，B正确；受精卵不是由老细胞分裂产生的，C错误；细胞学说的提出用了不完全归纳法，D错误。
例题2：（多选题）下列有关科学史分析和教材实验的叙述，正确的是（ ）
A.“观察植物细胞的质壁分离及复原”实验遵循对照原则，滴加蔗糖溶液组为实验组，滴加清水组为对照组
B.在探究细胞核功能时，把蝾螈受精卵横缢为有核、无核两半进行对照实验，有核部分为对照组
C.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中设置有氧组和无氧组进行对比实验，根据溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，检测CO2的产生情况
D.“模拟探究细胞大小与物质运输的关系”实验中设置边长不同的琼脂块进行对比实验，每组NaOH在琼脂块的扩散速率相同
【答案】BCD
【解析】“观察植物细胞的质壁分离及复原”实验遵循对照原则，设置了一组实验进行自身前后对照，A错误；在探究细胞核功能时，把蝾螈受精卵横缢为有核、无核两半进行对照实验，有核部分为对照组，无核部分为实验组，B正确；“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中设置有氧组和无氧组进行对比实验，根据溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，检测两组酵母菌培养中CO2的产生情况，C正确；“模拟探究细胞大小与物质运输的关系”实验中设置边长不同的琼脂块进行对比实验，每组NaOH在琼脂块的扩散速率相同，扩散进琼脂块的深度相同，而扩散的效率（NaOH扩散体积/琼脂块总体积）不同，D正确。
考点三：实验设计
1. 实验原则
（1）对照原则
对照实验是指除所控制因素不同外，其他条件完全相同的实验。科学地设置对照实验，能够有效地排除其他因素干扰实验结果的可能性。设置对照组有4种方法：
类型 设置对照实验 实例
空白对照 对照组不做任何处理 验证甲状腺激素的作用，对照组动物不做任何处理，让其自然生长
自身对照 实验组和对照组都在同一个实验对象上进行 植物细胞质壁分离和复原实验，在同一个装片中先后进行，对照组（正常的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞）和实验组（发生质壁分离和复原的细胞）是同一组细胞
条件对照 给实验对象施以某种处理，但这种处理不是实验假设所给定的实验变量，这种对照方法，通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性 在验证激素作用的实验中，甲组为实验组（饲喂甲状腺激素），乙组为条件对照组（饲喂甲状腺激素抑制剂），不饲喂药剂的是空白对照组
相互对照 不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照 在探究细胞的遗传物质时，分别用35S和32P标记噬菌体
（2）单一变量原则和等量原则
即除自变量以外，应使实验组和对照组的无关变量保持相同且适宜。如探究光照强度对光合速率影响，唯一变量是光照强度，无关变量CO2、温度等要保持适宜且一致。
（3）平行重复原则
在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，减小实验误差，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。如探究培养液中酵母菌数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。
（4）科学性原则
在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。
ü 选材科学性：如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应。
ü 实验方法科学性：如使用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。
※注：实验设计时还有其他原则，如可行性原则，即从实验目的、实验原理到实验材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有进行实验和完成实验的可能性；简便性原则，即实验材料容易获得，实验装置简化，操作简便，效果明显并能在较短时间内完成等。
2. 科学研究方法
ü 假说—演绎法
（1）孟德尔遗传定律的发现过程。
（2）基因与染色体的关系的探究历程
从萨顿提出“基因在染色体上的假说”到摩尔根通过实验验证这个假说，整个过程体现了“假说—演绎”的应用。同时，从摩尔根发现果蝇中出现一只白眼雄蝇到提出“控制白眼性状的基因位于X染色体上”到最后通过实验证明，也是“假说—演绎”的经典应用。
（3）DNA复制方式的提出与证实。
ü 建立模型法
（1）由于种种原因，直接用研究对象进行研究非常困难或者不可能，可以用建立模型的方法进行研究。
建立模型时，人们常对认识对象进行简化的概括性描述。经过分析，从复杂的生物学问题中提取主要因素，忽略次要因素，用形象化的手段描述主要因素间的关系。
模型包括物理模型、概念模型、数学模型等。模型一方面需要被检验，另一方面可以对未来做出预测。
（2）通过建立模型的方法进行研究的实例
细胞膜结构和功能的研究——流动镶嵌模型
研究细胞大小与细胞物质交换效率的关系模型
沃森、克里克建立DNA双螺旋结构模型
种群J型增长和S型增长数学模型
ü 同位素标记法
常用的示踪元素：如3H、14C、15N、18O、32P、35S（蛋白质的特征元素）等。同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可用弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
此方法用于：
（1）探究分泌蛋白的合成和运输途径：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
（1）证明光合作用释放的氧气来自水。
（2）噬菌体侵染细菌的实验。
（3）DNA半保留复制实验。
ü 类比推理法
这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。例如：萨顿的推理是类比推理。他将看见的基因与看不见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
ü 荧光标记法
（1）在生物学中，和同位素标记法类似的另一种方法。
（2）教材应用
细胞融合实验：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定流动性。
基因在染色体上的实验证据：运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。
ü 离心法
（1）常用离心法：差速离心法、密度梯度离心。
（2）实例：分离细胞器、探究DNA复制方式、噬菌体侵染细菌的实验等。
ü 纸层析法：分离色素。
ü 控制变量
实验过程中可以变化的因素称为变量。其中认为改变的变量称为自变量：随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。上述实验中只有反应条件是改变的，其余因素（如反应物的性质和浓度）都没有变化。对照实验一般要设置对照组和实验组。在对照实验中，出来要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
ü 控制实验条件的方法
增加溶液中的O2：泵入空气或吹气或放入绿色植物；
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；
除去容器中的CO2：密闭实验装置中放入NaOH溶液或KOH溶液；
维持装置中的CO2浓度：密闭装置中放入NaHCO3溶液；
除去叶中原有淀粉：置于黑暗环境一昼夜（饥饿处理）；
除去叶中的叶绿素：将叶片放入盛有酒精的小烧杯中并水浴加热(酒精脱色）；
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）；
单色光的获得：棱镜色散；
血液抗凝：加入柠檬酸钠（去掉血液中的Ca2＋）；
分离各种细胞器：差速离心法；
补充动物激素的方法：口服（饲喂）、注射；
阻断植物激素传递：插入云母片；
消除植株本身的生长素：去掉生长旺盛的器官或组织（如芽、生长点等）；
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。
1. 理清实验设计的思路
2. 准确描述实验操作步骤的“四步曲”
3. “五看法”评价实验设计
例题1：生物实验小组的同学将某动物的提取液注射到正常小鼠体内，下列关于该小鼠的分析不正确的是（ ）
A.若小鼠出现糖尿，则是注射的提取液中可能含抗利尿激素所致
B.若小鼠排卵增多，则注射的提取液可能来自垂体
C.若小鼠出现呼吸加快、心率加快、反应灵敏等症状，则注射的提取液中可能含肾上腺素
D.若小鼠出现活动减少、嗜睡，甚至昏迷等症状，则注射的提取液中可能含胰岛素
【答案】A
【解析】若小鼠出现糖尿，即出现了高血糖症状，则注射的提取液中含有升高血糖的激素，可能是胰高血糖素，抗利尿激素的作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收，A错误；垂体分泌的促性腺激素能促进排卵，所以若小鼠排卵增多，则注射的提取液可能来自垂体，B正确；肾上腺素能使小鼠呼吸加快、心跳与血液流动加速等，所以若小鼠出现呼吸加快、心率加速、反应灵敏等症状，则注射的提取液中可能含肾上腺素，C正确；胰岛素能降低血糖浓度，所以若小鼠出现活动减少、嗜睡，甚至昏迷等低血糖症状，则注射的提取液中可能含胰岛素，D正确。
例题2：假说一演绎法是现代科学研究中常用的方法，利用该方法孟德尔发现了两个遗传规律。下列有关分析正确的是（ ）
A.孟德尔所作假设的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
B.孟德尔发现的遗传规律可以解释所有有性生殖生物的核遗传现象
C.孟德尔在发现基因分离定律时的“演绎”过程：若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则F2中三种基因型个体的数量比接近1:2:1
D.提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和F1自交遗传实验基础上的
【答案】D
【解析】孟德尔未提出“基因”这一概念，A错；孟德尔的遗传规律不能解释连锁互换定律，B错；孟德尔在发现基因分离定律时的“演绎”过程是:若F1产生配子时成对遗传因子分离，则测交后代会出现两种性状，分离比接近1:1，C错。故选D。
例题3：下列实验中，生物材料选择及装片制作步骤均合理的是（ ）
A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④
【答案】A
【解析】脂肪的鉴定实验中，装片制作步骤为切片、染色、去浮色、盖盖玻片；观察植物细胞质壁分离实验应该选择紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，不能选择根尖；观察细胞有丝分裂实验中不能选择黑藻叶片，因为黑藻叶片细胞已经高度分化，不再分裂；探究培养液中酵母菌种群数量变化实验中，应该先盖盖玻片，再滴培养液。
序号 实验内容 生物材料 装片制作步骤
① 脂肪的鉴定 花生子叶 切片→染色→去浮色→盖盖玻片
② 观察植物细胞质壁分离 洋葱根尖 滴清水→加根尖→盖盖玻片→压片
③ 观察细胞有丝分裂 黑藻叶片 解离→漂洗→染色→压片
④ 培养液中种群数量变化 酵母菌 滴培养液于计数室→盖盖玻片
