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《金牌学案》2012届高考生物二轮专题复习课件:知识专题7学案15 实验与探究


专题七 实验与探究 学案 15 实验与探究 网络构建
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显微镜观察类实验

探究类实验

随机 对照 适宜 重复 观察现象 返回

对照性原则 单一变量原则

变量处理(对变量

进行不同处理)

[连接处思考] (1)在观察类实验中哪些是对活体材料的观察? (2)常用的对照类型有哪几种?

答案 (1)观察线粒体、 叶绿体; 观察质壁分离与复原。 (2)空白对照、 自身对照、条件对照、相互对照等。

要点突破
一、验证鉴定与观察类实验
1.填充下表中的验证鉴定类实验 实验 名称 淀粉 的鉴定 鉴定 对象 淀粉 试剂 颜色 生物材料 备注 无

碘液

蓝色 脱色的叶片

斐林 砖红色 苹果或梨 甲乙液现混 还原糖 水浴 还原糖 沉淀 的匀浆等 现用、 试剂 的鉴定 加热 苏丹Ⅲ 橘黄 花生种 脂肪的 需用高倍镜 脂肪 (或 Ⅳ ) (或红) 子切片 观察 鉴定
染色 色

蛋 白 质 的鉴定 尿 糖 的 检测

双缩脲 紫色 蛋白质 试剂 葡萄糖 葡萄糖 试纸
有色 胡萝卜素:

豆浆、稀蛋清 先加 A液,后 等 加B液,摇匀
水、葡萄糖溶 液、三份模拟 “尿样” 加入二氧化 硅是为了 研 无

绿 叶 中

提取液: 橙黄 ;

无水 叶黄素:黄 新鲜的绿叶 磨得更充分 色 素 的 四种 ; 乙醇 ; 色;叶绿素 提 取 和 色素 (如菠菜叶 ) 碳酸钙 可防 蓝绿色; 分离液: a: 止研磨中色 分离 层析液 叶绿素 b: 素被破坏 黄绿 色

特别提示

对于验证性实验,一要分清实验组和对照组;二

要分析实验设计的单一变量;三要注意实验操作步骤的前后 顺序,要有逻辑性(前因后果),步步有理,环环紧扣,保证实 验的科学性和可操作性;四要确定实验的观察指标和合适的 观察方法,注意实验结果的观察、记录、分析;五要对实验 结果做出科学的解释并能得出正确的结论。

2.填充下表中的观察类实验 实验名称 观察 DNA、RNA 在细胞中的分布 观察线粒体 观察细胞的减数 分裂 低温诱导植物染 色体数目的变化 观察细胞的有丝 分裂 细 胞 的 状态 染色剂 生物材料

死细胞

活细胞
死细胞

甲基绿、 人的口腔上 吡罗红 皮细胞 健那绿
无(为固定装 片) 蝗虫精母细胞

死细胞
死细胞

改良苯酚品 红染液 龙胆紫(或 醋酸洋红) 洋葱根尖细胞

酵母菌细胞、 水 观 察 多 种 多 样 的 活或死 细胞 绵细胞、 叶的保 卫细胞、 鱼的红 无(无需染色) 观察叶绿体 观察植物细胞的 质壁分离与复原 细胞等 藓类的叶(或菠 菜叶、黑藻叶)

细胞

活细胞 活细胞

紫色洋葱鳞片 叶表皮细胞

特别提示

(1)此类实验要特别注意选取材料、材料处理、玻

片制作技术及显微镜的使用技术等。 (2)探究性实验中的“培养液中酵母菌种群数量的动态变化” 也需用显微镜观察。

应用突破 1

(2011· 全国新课标卷,6)下表中根据实验目的, ( ) 实验目的 试剂 预期的实验结果

所选用的试剂与预期的实验结果正确的是 观察根尖分生组 A 织细胞的有丝分 裂 B C 的脂肪 检测植物组织中 的葡萄糖 观察 DNA 和 RNA D 在细胞中的分布

醋 酸 洋 染色体被染成紫红 红 色

检 测 植 物 组 织 中 双 缩 脲 脂肪颗粒被染成红 试剂 甲基绿 色 葡萄糖与甲基绿作 用,生成绿色沉淀

斐 林 试 斐 林 试 剂 将 DNA 剂 、 吡 染成绿色,吡罗红 罗红 将 RNA 染成红色

解题技巧

明确物质检测与观察类实验中相关试剂的选用及

染色的原理与结果。

思路分析

在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中,用

碱性染料如龙胆紫溶液或醋酸洋红液进行染色,使细胞核中 的染色体(质)着色,醋酸洋红液可将染色体(质)染成紫红色, A 项正确。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液,双 缩脲试剂是用来检测蛋白质的试剂,B 项错误。植物组织中 的葡萄糖属于还原糖,可用斐林试剂进行检测,看是否产生 砖红色沉淀; 而甲基绿可将 DNA 染成绿色, C、 项错误。 故 D
答案 A

二、调查与探究类实验 1.总结下表中的调查类实验 学 习 、 研 究 调查 性课题 对象 人 类 调查人群中 某 种 的遗传病 遗 传 病 初次捕获个体数 = 总数?N? 汇总法 统计方法 计算公式

患病人数 发病率= 被调查人数
×100%

种群密度的 取样调查

动物 标志重捕法

重捕标志个体数 再次捕获个体数 所有样方内个体总数 样方的总面积

植物

样方法

土 壤 取样器 取 土壤中小动 中 的 样 进 行 采 物类群丰富 小 动 集 、 调 查 的 物 方法 记名计算法、目测估计法

特别提示

(1)调查的随机性决定了调查的准确性,所以应做

到无区别对待调查对象,以确保调查的准确性。 (2)要向规范化表达要成绩,要做到专业术语不能出现错别 字,专有名词不能意思化,答案应简明扼要,重点突出。具 体做法:①尽量用教材中的术语进行表达,不能用含糊的口 语,如“随机取样”不能说成“任意取样”,“取样调查” 不能说成“抽样调查”,“等量的”不宜说成“一样多的” 等。说明性的表达一定要落脚到教材中的结论性叙述上。 ②语言表达要完整。③答案要准确,做到层次清晰、条理清 楚、逻辑严谨。 (3)解答有关种群密度或动物类群丰富度调查的信息题时,要 读懂题意,明确已知条件和需要解决的问题,找到解题的切 入点,认真分析材料中所蕴含的信息与教材的哪些内容有联 系。从材料中提炼出与教材知识相关的结合点。

2.思考下面的探究类实验 实验中,变量可分为自变量、因变量和无关变量。分析下 列实验,请仔细思考其中的变量。 ①通过模拟实验探究膜的透性 ②探究酵母菌细胞的呼吸方式 ③探究培养液中酵母菌数量的动态变化 ④细胞大小与物质运输的关系 (1)四个实验中,自变量分别是什么? 答案 ①半透膜两侧溶液的浓度差;②氧的有无;③时间;
④琼脂块体积的大小。

(2)四个实验中,因变量分别是什么?
答案 ①漏斗玻璃管内液面的上升高度;②CO2 生成量(澄清

石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝由蓝→绿→黄的时间等); 酒精的产生(重铬酸钾检测); ③酵母菌种群数量;④物质运输 的速率。
(3)四个实验中,无关变量分别是什么?
答案 ①半透膜的种类、开始时的液面、温度等条件;②葡

萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度、连 接导管的大小等;③培养液的成分、培养条件、空间等; ④琼脂块的一致性、NaOH 溶液的量、浸泡的时间、测量尺 的准确度等。

应用突破2

(2011· 江苏卷,31)为探究植酸酶对鲈鱼生长和

消化酶活性的影响,研究者设计并进行了相关实验,实验 步骤及结果如下: ①鲈鱼的驯养:将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网 箱中饲养14 d,用普通饲料投喂,备用。 ②饲料的配制:在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶, 配制成加酶饲料;并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小 相同的颗粒,烘干后储存。 ③鲈鱼的饲养:挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分 组,放养于规格相同的浮式海水网箱中,放养密度为60尾 /箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料,给实验 组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。

④称重并记录:投喂8周后,从每个网箱中随机取20尾鲈鱼 称重。结果显示,对照组、实验组鱼体平均增重率分别为 859.3%、947.2%。 ⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品,并分别测定消化酶的活性, 结果见下表。 蛋白酶活 性(U/mg) 对照组 实验组 1.09 1.71 脂肪酶活 性(U/mg) 0.08 0.10 淀粉酶活 性(U/mg) 0.12 0.13

根据上述实验,回答下列问题: (1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是 ;实验前的驯养是为 了 其原因是_____________________________________。 (3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有________________ ____________________________。 (4)本实验得出的初步结论是____________________________ __________________________________________________。 (5)推测鲈鱼的食性并说明理由:______________________。 。

(2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意________,

解题技巧

(1)把握自变量的适用条件;(2)明确因变量要可

观测;(3)无关变量要从鲈鱼的生存环境来确定。

思路分析

(1)因该实验的观察指标是鱼体的增重量,而成体

鱼增重较慢,实验结果不明显。实验前,将鲈鱼放在网箱中 驯养是为了让鲈鱼适应实验养殖环境,从而减小环境对鲈鱼 的影响。(2)植酸酶为蛋白质,高温会使其失去活性,因此烘 干处理时需要注意温度不要过高。(3)除植酸酶外,影响鲈鱼 增重的外界环境因子还有水体温度、盐度和溶解氧等,根据 实验设计的单一变量原则,实验过程中需要控制这些无关变 量。(4)因实验组的平均增重高于对照组的平均增重,可初步 得出添加植酸酶的饲料可促进鱼体生长的结论。(5)因动物蛋 白质含量多,肉食性动物的消化酶中的蛋白酶活性应比脂肪 酶或淀粉酶活性高。根据表格数据可知,鲈鱼的蛋白酶的活 性高于其他两种消化酶的活性,因此鲈鱼应为肉食性动物。

答案 活性

(1)成体生长缓慢,实验效果不明显 (2)温度不能过高 (3)水体温度、盐度和溶解氧等

让鲈鱼适应实验

养殖环境

高温会使植酸酶变性而失去 (4)添加植酸酶的饲料

促进鲈鱼幼体的生长; 植酸酶能提高肠道中的蛋白酶的活性, 而对肠道中的脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小 (5)肉食性,其肠道中的蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶

规律总结

验证性实验和探究性实验的比较

1.验证性实验 验证性实验是验证某一个结论是否正确的实验。 (1)通过验证性实验可以对研究对象进行更深入地了解,也能 证明某种假设是否正确,从而加深对所学生物学知识的理解 和记忆。 (2)由于实验者在实验前大多已掌握了实验结果和实验结论, 因此实验者对实验结果的预期常常是惟一的。

2.思考下面的探究性实验 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)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。 (2)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。 (3)此类实验一般需经过探究得出实验结论,往往需要讨论, 即 “如果出现结果 a 会怎样, 如果出现结果 b 或 c 又会怎样” 。

特别提醒

探究性实验的基本模式

根据理论提出假设→设计实验→分析数据→得出结论。

真题演练
一、判断题 (1)(09· 福建 T1D)检测试管中的梨汁是否有葡萄糖,可加入 适量斐林试剂后,摇匀并观察颜色变化 呈绿色 (× ) (2)(08· 江苏 T4D)甲基绿染液可使人口腔上皮细胞的细胞核 (? ) √ (3)(10· 江苏 T19B)将豆腐分别置于 10℃、20℃、30℃的环 境中,预测结果为在 10℃环境中毛霉生长最好 加一些有机溶剂,如无水乙醇等 液在滤纸上的扩散速度不同 细胞的质壁分离和复原过程 (× ) (4)(09· 福建 T1C)在叶绿体色素提取实验中,研磨绿叶时应 (? ) √ (5)(08· 江苏 T4A)分离叶绿体中的色素时,不同色素随层析 (? ) √ (× ) (6)(08· 江苏 T4B)用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮

二、选择题 1.(2011· 山东卷,6)只有在保持细胞活性的条件下,才能显 示细胞中某物质或结构的实验是 A.苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪 B.龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂 C.健那绿(詹纳斯绿 B)染色观察动物细胞中的线粒体 D.甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的 DNA 和 RNA 解析 苏丹Ⅲ、龙胆紫、甲基绿和吡罗红都是大分子染色剂, ( C )

不是活细胞所选择吸收的物质,用它们给细胞中的物质染色 时,要用盐酸等杀死细胞以破坏细胞膜的选择透过性,从而 让染色剂顺利进入细胞而实现染色,所以,A、B、D 三项均 不符合题意;而健那绿是一种活性染色剂,能在保持细胞活 性的情况下给线粒体染色,C 项正确。

2.(2011· 天津卷,2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的 蔗糖溶液中,1分钟后进行显微观察,结果见下图。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 题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后 的图像,L为细胞壁,M为液泡,N为细胞壁和细胞膜之间 的物质,不是细胞质,A项错误。将该细胞浸润在清水中, 清水浓度小于细胞液浓度,则细胞吸水,发生质壁分离复原 现象,B项正确。质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液可透过细 胞壁进入细胞,但不能透过细胞膜,说明二者在物质透过性 上存在显著差异,C项正确。洋葱根尖分生区细胞无大液 泡,不能发生质壁分离现象,故不能作为该实验的实验材 料,D项正确。
答案 A

3.(2011· 北京卷,2)在生态学研究中,下列方法与研究目的 不相符的是 A.给海龟安装示踪器调查其洄游路线 B.给大雁佩戴标志环调查其迁徙路线 C.用样方法研究固着在岩礁上贝类的种群关系 D.用标志重捕法调查达乌尔黄鼠的丰(富)度
解析 给海龟安装示踪器可调查其洄游的路线, A 项符合。 故 给大雁佩戴标志环可调查其迁徙的路线,故 B 项符合。岩礁 上的贝类活动能力比较弱, 可用样方法调查其种群关系, C 故 项符合。丰(富)度是指群落中物种数目的多少,即有多少种生 物。物种越多,丰(富)度越大。标志重捕法只能调查达乌尔黄 鼠一种生物的种群密度,不能调查丰(富)度,故 D 项不相符。

( D )

三、非选择题 4.(2011· 福建卷,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 ① 观察对象 花生子叶细胞的脂 肪颗粒 人口腔上皮细胞中 ② 的 DNA 和 RNA 分 布 ③ ④ 人口腔上皮细胞中 的线粒体 洋葱根尖分生组织 细胞的有丝分裂 染色剂 苏丹Ⅲ 吡罗红 甲基绿 色 细胞内染成绿色的面 积显著大于染成红色 的面积 实验结果 脂肪颗粒被染成橘黄

健那绿 线粒体呈现蓝绿色 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

(1)②中染色的结果是细胞核被染成绿色,细胞质被

染成红色,故应是绿色的面积比红色的面积小;④中间期 细胞也能着色,是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。 (2)②中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性,加速染色剂进 入细胞,同时使染色质中的 DNA 与蛋白质分离,有利于 DNA 与染色剂结合。②中盐酸的质量分数为 8%,温度为 30℃,处理的时间是 5 min,④中盐酸的质量分数为 15%, 温度为室温,处理时间为 3~5 min。(3)有氧呼吸的第三阶 段的场所为线粒体内膜,其变化为第一、二两个阶段产生 的[H]与氧结合生成水,同时释放出大量能量。

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

学案解读手册 命题研究 分析近几年的高考试题,突出的特点是:(1)更加重视教材实 验的考查。(2)重视经典实验及教材经典实验思想的考查。 (3)重视考查基本的实验原则和方法,课改地区的试卷都重视 了单一变量原则、对照原则的考查。 阅卷报告 1.探究性实验试题思维量大,信息和情境新颖,设问角度多, 综合性强,考生常因对课本的基础知识掌握不够清晰而不能 找到答题的切入点。 2.设计实验的能力主要体现在实验步骤的设计上,而这恰好 是考生答题的最大难点,也是丢分最为严重的部分。

备考策略 根据高考试题的特点,实验复习应注意以下几个方面的问题: 1.以教材中的实验为基础,研读教材、吃透教材中的实验,掌 握原理、方法和技巧。实验题备考过程中,重视教材中规定的 实验内容,真正弄清实验最基本、最常规、最本质的东西,切 实领悟实验目的、原理、方法和操作要领,掌握相关的操作技 能。掌握实验设计的基本原则。 2.熟悉实验题的一般类型,解读命题意图和要求。在解题过程 中,要特别关注题目的描述与要求,理解实验目的、实验题类 型,是验证性实验还是探究性实验,是对实验现象的分析还是 对实验步骤的设计、分析等,在此基础上作出实验假设、分析 实验原理、确定实验的方法和步骤,然后确定解题思路,组织 答题语言。

3.要熟悉实验设计类试题的一般解题思路。 (1)明确实验目的和原理(验证的生物学事实是什么?依据的 生物学原理是什么?),这是确定正确解题思路的前提条件。 (2)找出实验变量、反应变量和无关变量。 (3)构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。 (4)明确实验对象和实验条件(实验对象:实验所用的生物学材 料;实验条件:完成这一实验必需的理化条件及生物学处理 方法)。 (5)最后设计实验方法和步骤。

附:考纲要求的教材实验 (1)观察DNA、RNA在细胞中的分布 (2)检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质 (3)用显微镜观察多种多样的细胞 (4)观察线粒体和叶绿体 (5)通过模拟实验探究膜的透性 (6)观察植物细胞的质壁分离和复原 (7)探究影响酶活性的因素 (8)绿叶中色素的提取和分离 (9)探究酵母菌细胞呼吸的方式 (10)观察细胞的有丝分裂

(11)模拟探究细胞表面积与体积的关系 (12)观察细胞的减数分裂 (13)低温诱导植物染色体数目加倍 (14)调查常见的人类遗传病 (15)探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用 (16)模拟尿糖的检测 (17)探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 (18)土壤中小动物类群丰富度的研究 (19)探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替

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