（5月黄金档）2022高考生物冲刺秘籍第七讲生物实验部分[高考命题特点及预测]生物学实验一直是生物学高考必考的内容。综观2022年生物高考卷实验部分可以发现，重视基础是今年命题的一个重要特点。从实验检测的内容来看，教材知识点是实验题命题的基点。如上海卷36.B题、江苏卷22题、广东卷6、14、36题、全国理综卷一4题、全国理综卷二5题直接取材于教材实验。教材实验拓展是实验题取材的重点。如上海卷40题、广东卷42题、北京理综卷2题，是教材内容的拓展。高考试题主要考查实验基本操作技能和对实验材料的选用。预计2022年仍将重视基础知识的考查。基本操作包括使用各种玻璃器皿和其他工具、仪器，如显微镜的使用、水浴加热、研磨和过滤、层析法、引流法、试剂配制、制作玻片标本等，以及进行操作、观察、记录、绘图等。实验材料的选择正确与否，关系到一些实验能否成功。因此将侧重考察：仪器和工具的使用方法，观察和记录方法，实验材料在实验中的作用。（一）复习要求： 对每个实验的内容仔细地在头脑中回顾1—2遍，全面弄清每步原理，对不清楚的地方可边看边用“脑图”归纳整理，再回顾直到记住为止（二）、实验内容● 探究性实验（设计）1、比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率2、探素淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用3、温度对酶活性影响4、植物向性运动的实验设计和观察5、生长素类似物对植物生长发育影响的实验设计● 验证性实验（设计）1、植物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质的鉴定2、叶绿体中色素的提取和分离3、DNA的粗提与鉴定4、用动物激素饲喂小动物的实验观察类实验1、用高倍镜观察叶绿体和细胞质流动2、观察细胞有丝分裂3、观察植物细胞的质壁分离和复原4、观察SO2对植物的影响● 实习1、种群密度的取样调查2、设计小生态瓶，并观察生态系统的稳定性● 研究性课题1、调查媒体对生物科学技术发展的报道2、观察被子植物的花粉管3、调查人群中的遗传病4、种群密度的取样调查5、设计农业生态系统6、调查环境污染对生物的影响7、调查生物工程制品在社会生活中的应用，并写调查报告8、收集有关生物工程发展的信息，并做交流报告课文中所涉及的一部分实验（一）复习要求明确实验原理，掌握课文中的实验思路、方法及材料用具，站在设计实验的角度上进行学习，这是高考实验题的主要来源。（二）实验内容● 必修本（上册）1．关于细胞核重要作用的一组实验P32第二章2．胡萝卜韧皮部细胞的组织培养P41第二章3．酶发现的一组经典实验P45第三章-38-\n4．光合作用发现的一组经典实验P52—53第三章5．小球藻进行光合作用的实验P58第三章6．渗透作用与水分流动的演示实验P60第三章7．溶液养法鉴定植物必需矿质元素的实验P63第三章8．证明根吸收的矿质元素是通过导管向上运输的实验P65第三章9．利用无土栽培技术培养植物P67—68第四章10．植物的向重力性生长的实验P83第四章11．生长素发现的一组经典实验P84第四章12．关于顶端优势的实验P85第四章13．无子果实的培育实验P86第四章14．摘除公鸡睾丸的实验P98第四章15．摘除母鸡卵巢和又注射或口服睾丸酮的实验P98第四章● 必修本（下册）1．肺炎双球菌的转化实验P2—3第六章2．噬菌体侵染细菌的实验P3—4第六章3．孟德尔的碗豆杂交试验P18—20第六章4．一对相对性状的遗传试验P20—21第六章5．验证基因分离规律的测交实验P23第六章6．两对相对性状的遗传实验P30第六章7．验证基因自由组合规律的测交实验P31第六章8．三倍体无子西瓜的培育P55第六章9．利用延长或缩短光照时间控制动物生殖的实验P83第八章10．黑光灯诱杀农业害虫的实验P84第八章11．利用标志重捕法调查种群密度P92第八章12．赛达伯格湖的能量流动情况及定量分析P107第八章13．设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性P113第八章14．被Hg污染的水对水蚤生命活动的影响演示实验P123第九章15．微生物分解农药的实验P129第九章实验基本方法汇总（一）重视实验基础知识的学习，理解实验及实习的目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，进一步理解有关的生物学知识。要规范使用生物学语言回答问题。（二）总结常用的试剂和实验方法，拓展视野，为设计性、研究性实验等打好基础。举例如下：1.染料及染色剂（1）染料：按染色对象分为胞核染料（龙胆紫、醋酸洋红），胞浆染料（红墨水、碘液等），脂肪染料（苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ）等。（2）染色剂：染料溶解在溶剂中而成的溶液。如碘液（对口腔上皮细胞的染色）、醋酸洋红液、龙胆紫溶液、亚甲基蓝溶液（活体染色）、红墨水等。2.掌握几种制剂的作用（1）2，4-D生长素类似物：有双重性，低浓度促进生长；高浓度抑制生长；培育无籽果实。（2）10-4M的秋水仙素：a.诱发基因突变。b.使染色体加倍，培育多倍体。c.单倍体育种，培育纯种。（3）0.9%生理盐水（维持红细胞、口腔上皮细胞形态），10%KNO3-38-\n溶液（植物细胞质壁分离和自动复原），5%CaCl2溶液和0.01%亚甲基蓝溶液（根对离子的交换吸附），15%盐酸溶液（对根尖解离），丙酮、酒精（溶解色素），层析液（分离色素），龙胆紫溶液、醋酸洋红液（根尖细胞染色体染色），30%蔗糖溶液（植物细胞质壁分离和复原）（4）紫外线：一定剂量可作为能量、保温，高剂量可导致细胞基因突变。3.最常见的经典的实验方法汇总如下（在各种实验中常常用到，要多总结）：①化学物质的检测方法②淀粉——碘液③还原性糖——斐林试剂、班氏试剂④CO2——Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂⑤乳酸——pH试纸⑥O2——余烬木条复燃⑦无O2——火焰熄灭⑧蛋白质——双缩脲试剂⑨染色体——龙胆紫、醋酸洋红溶液⑩DNA——二苯胺试剂⑾脂肪——苏丹Ⅲ或苏丹IV染液实验结果的显示方法⑴光合速率——O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量⑵呼吸速率——O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量⑶原子途径——放射性同位素示踪法⑷细胞液浓度大小——质壁分离⑸细胞是否死亡——质壁分离、亚甲基蓝溶液染色⑹甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度等⑺生长激素作用——生长速度（体重变化，身高变化）⑻胰岛素作用——动物活动状态⑼菌量——菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度⑽大肠杆菌——伊红-美蓝琼脂培养基实验条件的控制方法⑴增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物⑵减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水⑶除去容器中CO2——NaOH溶液或KOH溶液⑷除去叶片中原有淀粉——至于黑暗环境一昼夜⑸除去叶片中叶绿素——酒精加热⑹除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光⑺如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光⑻血液抗凝——加入柠檬酸钠⑼线粒体提取——细胞匀浆离心⑽骨的脱钙——盐酸溶液⑾灭菌方法——微生物培养的关键在于灭菌，对不同材料，灭菌方法不同：培养基用高压蒸汽灭菌；接种环用火焰灼烧灭菌；双手用肥皂洗净，擦干后用75%酒精消毒；整个接种过程都在实验室无菌区进行。实验中控制温度的方法⑴还原糖鉴定：水浴煮沸加热⑵酶促反应：水浴保温⑶用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热⑷DNA的鉴定：水浴煮沸加热⑸细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养一些常见的实验方法：⑴、根据颜色来确定某种物质的存在：淀粉+I2(蓝色)；还原性糖+斐林试剂(砖红色)；脂肪+苏丹Ⅲ(橘黄)或+苏丹Ⅳ(红色)；蛋白质+双缩脲试剂(紫色)；大肠杆菌+伊红和美蓝(菌落为深紫色，有金属光泽)-38-\n⑵、用颜色标记法来确定原肠胚三个胚层的分化情况。⑶、用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性⑷、同位素示踪法：光合作用产生氧气的来源；光合作用中二氧化碳的去向；噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；DNA的复制是半保留复制。⑸、确定某种元素为植物生长必需的元素的方法:水培法(完全培养液与缺素完全培养液对照)⑹、获得无籽果实的方法:用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无籽蕃茄、诱导染色体变异，如无籽西瓜。⑺、确定某种激素功能的方法：饲喂法，切除注射法，阉割移植法，切除口服法。⑻、确定传入、传出神经的功能：刺激+观察效应器的反应或测定神经上的电位变化。⑼、植物杂交的方法雌雄同花：花蕾期去雄+套袋+开花期人工授粉+套袋雌雄异花：花蕾期雌花套袋+开花期人工授粉+套袋⑽、确定某一显性个体基因型的方法：测交；该显性个体自交。⑾、确定某一性状为显性性状或隐性性状的方法：具有一对相对性状的纯合体的杂交自交，观察后代是否有性状分离。⑿、确定某一个体是否具有抗性基因的方法：确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈病菌去侵染，一段时间后，观察有无锈出现。⒀、鉴定血型的方法：用标准血清与待测血型混合，在显微镜下观察血液的凝集情况。⒁、育种的方法：杂交育种；人工诱变育种；人工诱导育种；单倍体育种；基因工程育种；细胞工程育种等。⒂、测定种群密度的方法：样方法；标志重捕法⒃、生态瓶的制作方法。⒄、分离微生物的方法：平板划线法；用选择培养基培养(如：圆褐固氮菌的分离，金黄色葡萄球菌的分离，细菌和酵母菌的分离)⒅、测定微生物群体生长的方法：测定细菌的数目---显微计数测定细菌的重量---取一定体积的培养基，经离心分离，反复洗涤后，称湿重，或烘干后称干重。实验题解题思路1、审准实验目的和原理。明确验证“生物学事实”是什么，或“生物学事实”的哪一方面；实验所依据的生物学原理是什么。2、找出自变量和因变量，以及影响本实验的相关原理，然后构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。在实验中必须严格控制相关变量，做到平衡和消除相变量对实验影响。常常采用对照的方法，即相关变量相同的条件下，观察实验变量（实验条件）的不同情况对反应变量（实验结果）的影响。-38-\n3、实验对象。实验所用的生物学材料，如光合作用的叶片，验证质壁分离所用的成熟植物细胞4、实验条件。完成这一项实验所必需的下条件及生物学处理方法，如光照、温度、pH、酶、缓冲剂、离心等。5、设计实验方法和步骤。这一环节要遵循科学性原则、可操作性原则、对照设计原则，使实验有可信度和说服力。6、记录分析实验方法和步骤。分析应有的实验结果，对意料之外的结果甚至失败的情况作出恰当的分析和推论。7、注意事项及补救措施。实验中若要使用有毒物质，应怎么使用？加热酒精应采用水浴法隔水加热。一旦燃烧怎么办？这些注意事项都应该在实验前有所准备，这些方面常常需要相关科学实验能力的渗透。[模拟范例][例1]在可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，对实验材料的选择叙述错误的是（A）A.马铃薯块茎中含有较多的糖且近于白色，可用于进行可溶性还原糖的鉴定B.花生种子富含脂肪且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的好材料C.大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想植物组织材料D.鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的动物材料[解析]用于可溶性还原糖鉴定的材料的要求是：①含糖量高，且必须是还原性的糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）。②颜色较浅或近于白色，便于观察。蔗糖没有还原性，不符合要求。马铃薯块茎中含有的糖是淀粉，不合适。用于脂肪鉴定的材料是富含脂肪的种子，花生种子富含脂肪，是用于脂肪鉴定的理想材料。用于蛋白质鉴定的材料是富含蛋白质的生物组织，常用的是大豆和鸡蛋清（蛋白）。[例2]回答下列实验操作和观察的有关问题：⑴下面是几位同学在实验中的做法，其中操作正确的是乙、丁。甲：将反光镜对着太阳光以使视野内达到最大亮度乙：观察切片时，两眼睁开，左眼观察，右手画图丙：用卫生纸擦拭目镜丁：使用低倍镜已看到细胞，觉得有些模糊，于是调试细准焦螺旋戊：使用低倍镜看不到细胞，于是换高倍镜期望能看到细胞已：为了用高倍镜观察低倍镜视野中左上方的一个细胞，在换用高倍镜前应先向右下方移动装片⑵下列关于实验观察的叙述，错误的是D、E。A．低倍镜下看到的洋葱根尖分生区细胞呈正方形；与低倍镜相比，高倍镜下视野变暗，但细胞变大，数目减少B．纸层析法分离出的色素，从上到下的顺序依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bC．蛋白质与双缩脲试剂反应生成紫色物质D．将斐林试剂加入到蔗糖溶液中，加热后出现砖红色沉淀E．观察细胞质流动时，应以液泡的运动作为参照物；每个细胞的细胞质流动的方向是一致的，且流动速度与温度等条件无关F在紫色洋葱发生质壁分离复原的过程中，液泡由小变大，紫色变浅[解析]⑴-38-\n题考查显微镜的使用。对光时不能将反光镜对着太阳光，否则可能会刺伤眼睛。当镜头不干净时，要用擦镜纸擦拭镜头，不能用卫生纸。高倍镜的视野更小，如果低倍镜下看不到，高倍镜下更看不到。显微镜成像原理是光学成像原理，像与物是倒反关系，装片移动方向与看到的实际操作的方向相反，因此装片应向左上方移动。⑵题考查对实验现象的观察。A正确，根尖分生区细胞的特点是：细胞呈正方形，排列紧密，有的正在分裂；高倍镜的特点是：物像大、数目少、视野暗。B正确，由于四种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同而分离，从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。C正确，蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的有为键，故能与双缩脲试剂发生反应，形成紫色或紫红色的络合物。D错误，蔗糖是非原糖。E错误，液泡颜色和运动都不明显，不宜作为参照物；每个细胞的细胞质流动的方向是不一样的，且速度与温度等条件有关。F正确，质壁分离复原的原因是细胞渗透吸水，细胞液浓度变小，紫色变浅。[例3]下面是以小麦为材料所进行的实验，请回答有关问题。（1）将发芽的种子研磨液置于试管中，加入班氏试剂，并___________，试管中出现红黄色，说明发芽的小麦种子中含有___________________。（2）在盛有10ml3%过氧化氢溶液的试管中，加入新鲜的发芽的小麦种子研磨液时，试管中有大量气泡生成，将点燃的卫生香插入试管，火焰变得明亮，这个实验证明发芽的小麦种子中含有________________。（3）利用小麦叶片进行“叶绿体色素提取与分离”实验时，将盛有叶绿体色素提取液的试管经静置后置于透射光和反射光下，依次呈________和__________色。（4）小麦幼根吸水能力最强的部位是_________区，用显微镜观察此区的徒手纵切片，可见到该区已分化出木质部，其中输送水分的是_____________。（5）为了研究小麦染色体数目、大小和形态特征，应以显微镜观察并计数小麦根尖的分生区处于_________期的细胞染色体。若以适宜浓度的秋水仙素处理培育中的小麦幼苗根部，则此根尖分生组织细胞中的染色体与处理前相比较，其数目________。（6）若利用小麦的根毛细胞进行质壁分离实验，由于观察的细胞无色透明，为了取得更好的观察效果，调节显微镜的措施是：_____________________________。（7）现有在培养皿中萌发至3cm的小麦幼苗，罩以侧面开一个小孔的纸盒，胚芽鞘弯向小孔生长。请设计一个实验方法，在细胞水平上证明，向光一侧细胞生长慢，背光一侧细胞生长快：___________________________________________________。[解析]（1）班氏试剂检验还原性糖，要加热至沸腾。（2）过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解有氧气生成。（3）叶绿体色素对绿光吸收最少，对着光源看到的是透过滤液的投射光是绿光。背着光源看滤液时，看到的是滤液吸收红光和蓝紫光后反射出来的光。根据波长与光子能量成反比规律，反射出的波长比入射的波长要长些，反射的光是红色。叶绿体色素提取液吸收的透射光是绿色，反射光是红色。（4）根毛区有大量根毛，内部分化有导管，吸水能力最强。（5）有丝分裂中期染色体形态比较固定，数目清晰。秋水仙素抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍。（6）观察的细胞无色透明，为了取得更好的观察效果，应使视野暗些，应缩小光圈或换平面反光镜。（7）光线改变生长素分布，从而影响细胞的伸长。取弯曲处纵切片制成玻片标本，用显微镜观察并测量向光侧和背光侧细胞长度[答案]（1）加热至沸腾还原性糖（2）过氧化氢酶（3）绿色红色（4）根毛导管（5）有丝分裂中增加一倍（或原来的两倍）（6）缩小光圈或换平面反光镜（7）取弯曲处纵切片制成玻片标本，用显微镜观察并测量向光侧和背光侧细胞长度[例4]（1）用普通的光学显微镜观察切片时，当用低倍镜看清物像后，转换成高倍镜后却看不到原来观察到的物像，可能的原因是_________________________________。（2）在显微镜下观察黑藻细胞质流动时，发现细胞质的流动方向是顺时针的，则实际黑藻中细胞质的流动方向是_______________________。-38-\n（3）在质壁分离的过程中，洋葱表皮细胞的吸水能力逐渐____________。（4）在“DNA的粗提取和鉴定”实验中，进一步提纯DNA时，使用的试剂是____________。（5）在下列四个试管中分别加入一些物质，甲试管：豆浆；乙试管：人体必需的8种氨基酸溶液；丙试管：牛奶和蛋白酶；丁试管：口腔上皮细胞和低渗溶液。上述四个试管中加入双缩脲试剂振荡后，有紫反应的是__________________________。[解析]本题涉及高倍镜的使用方法及其成像特点，在显微镜的视野中观察的物象与实际物象相比是倒置的，但细胞质的流动方向却是一致的；质壁分离越明显的植物细胞，其吸收能力越强，这与原生质层的内外浓度差有关，浓度差愈大，其吸收能力就愈强；双缩脲试剂与蛋白质结合才能发生紫色反应的实质是，双缩脲试剂的主要成分是Cu2+，在碱性溶液中的Cu2+能与蛋白质中的肽键结合成紫色络合物。豆浆、牛奶和口腔是皮细胞中都含有蛋白质，蛋白酶本身就是蛋白质，而氨基酸没有肽键。[答案]（1）物像没有移到视野的正中（2）顺时针（3）增强（4）冷却的95%的酒精溶（5）甲、乙、丙、丁[例5]某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌和酵母混在一起。该同学设计下面的实验，分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。（1）实验原理：圆褐固氮菌是自生固氮菌，能在无氮培养条件下生长繁殖而酵母菌则不能；青霉素不影响酵母菌等真菌的生长繁殖，而会抑制圆褐固氮菌的生长繁殖。（2）材料用具：（略）（3）主要步骤：①制备两种培养基，一种是无氮培养基，另一种是含有青霉素的培养基，将两种培养基各自分成两份，依次标上A、a和B、b。②分别向A、B培养基中接种混合菌，适宜条件下培养3~4天。③分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌种并分别接种到a、b培养基中，适宜条件下培养3~4天。（4）请回答：①本实验中，根据上述原理配制的培养基属于_______培养基。②根据所需目的配制上述培养基时除营养要协调外还应注意________。③实验步骤中第③步的目的是________。④青霉素抑制圆褐固氮菌的生长繁殖，其作用机理是破坏或抑制其细胞壁的形成。请据此推测不影响酵母菌与真菌生长繁殖的原因是_________。[解析]解答本题的关键是根据不同微生物的特点及实验目的，选择恰当的培养基。对微生物分离采用选择培养基，选择培养基是根据微生物的特点，在培养基中加入或少加某种物质，以促进目标微生物的生长，抑制其他微生物的生长。根据题中所给的原理即可分离。为获得纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌，可以用选择培养基进行重复培养。[答案]①选择②pH要适宜③分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌④圆褐固氮菌为原核生物，酵母菌为真核生物，它们细胞壁的组成成分不同。[例6]某生物学习小组对动物在空腹状态和进食后，血液和尿液中是否含有葡萄糖进行了实验研究。他们从一健康的成年狗身上采集了以下四种实验材料：a:空腹时的血液b:进食1小时后的血液c:空腹时的尿液d:进食1小时后的尿液注：材料a、b都加入了柠檬酸钠（一种防凝剂）请回答下列问题：（1）如果用斐林试剂进行实验，该试剂在使用时应现用现配-38-\n,实验材料与试剂混合后，必须进行水浴加热。（2）材料a、b必须进行如何处理才能用于该实验？为什么要进行这项处理？静置一段时间，使血细胞沉淀，取上清液进行实验。因为血液呈红色，若直接进行实验，难以判断是否出现显色反应。（3）请你预测这四组实验可能出现的现象，并做出简要解释：a组出现砖红色沉淀，因为血液中含有葡萄糖；b组出现砖红色沉淀，因为血液中含葡萄糖；c组不会出现砖红色沉淀，因为空腹后尿液中不含葡萄糖；d组可能不出现砖红色沉淀，是由于在形成过程中，葡萄糖被全部重吸收；也可能出现砖红色沉淀，因为一次性食糖过多，造成暂时性血糖含量过高，出现尿糖。[解析]斐林试剂极不稳定，要现用现配，水浴加热。本实验原理是：如果血液和尿液中有葡萄糖，会与斐林试反应有砖红色沉淀产生。否则则无。通常情况下，因肾小管的重吸收作用，尿液中不含葡萄糖。暂时性血糖含量过高，出现尿糖。血液呈红色，会掩盖氧化亚铜的颜色，故要先去除血细胞。[例7]有时候，由于实验材料用品所限而需要设法替代。下列各项中正确的是（C） A.做植物细胞有丝分裂实验时，可用蒜叶代替洋葱 B.做植物细胞质壁分离和复原实验时，可用30%的食盐溶液代替30%的蔗糖溶液 C.做叶绿体色素提取和分离实验时，可用乙醇代替丙酮 D.做DNA粗提取与鉴定实验时，可用新鲜猪血代替鸡血[解析]做植物细胞有丝分裂实验时，目的是要观察细胞分裂，而蒜叶细胞不分裂，故不能代替洋葱(根尖)。不能用30%的食盐溶液代替30%的蔗糖溶液，因为30%的食盐溶液浓度太高，分离速度快，会使细胞过度失水而死亡。色素可以溶解于有机溶剂，如丙酮、酒精、石油醚，故可以用酒精(乙醇)代替丙酮。猪是哺乳动物，其成熟红细胞没有细胞核，也就无法提取DNA并鉴定，故不可以用新鲜猪血代替鸡血。[分级模拟训练题]A级模拟1．若从自然界中分离得到样品中含有谷氨酸棒状杆菌、圆褐固氮菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌等，现欲筛选出酵母菌，则简便的方案是：________________________________________。2．取生长健壮的小麦根尖，经过解离、漂洗、染色、制片过程，制成临时装片，放在显微镜下观察，欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期（）A.应该选一个处于间期的细胞，持续观察它从间期到末期的全过程B.如果在低倍境下看不到细胞，可改用高倍境继续观察C.如果在一个视野中不能看全个时期，可移动装片从周围细胞中寻找D.如果视野过暗，可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度3.关于"DNA的粗提取与鉴定"的实验（如图2-1-1）：图2-1-1-38-\n (1)鸡血细胞中红细胞____________，家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中___________细胞数目较多，可以提供丰富的_____________。 (2)在该实验中，实验材料一般选用鸡血球液，而不是鸡全血，主要原因__________。(3)生活在牧区的人们，采集牛、羊和马血比较方便，若他们按实验要求完成实验步骤后，结果是_____________,这是因为这些动物和人类一样_____________，但若改用动物肝脏做实验材料，实验能顺利进行，这是因为______________。若选用动物肝脏做实验材料，在提取之前，最好增加___________程序，使细胞更易分离。 (4)在A图所示的实验步骤中加入蒸馏水的目的是______________；通过B图所示的步骤获得的滤液，需要加入2mol/L的NaCl溶液，其目的是____________；C图所示实验步骤中加入蒸馏水的目的是___________。 (5)在实验中，有两次DNA的沉淀析出，其依据的原理是__________。 ①DNA在氯化钠溶液浓度为0.14mol/L时溶解度最低②DNA不溶于冷酒精 A.两次都是①B.两次都是② C.第一次是②，第二次是①D.第一次是①，第二次是② (6)为鉴定实验所得丝状物的主要成分为DNA，可直接滴加溶液，其实验原理是_____。B级模拟1.）如图1-2所示是在高倍显微镜下观察到的黑藻叶细胞图，回答下列问题： (1)为了看到细胞质处于不断流动状态，最好选图中的____________作为参照物。图1-2 (2)图中的箭头表示__________________。 (3)为什么黑藻叶片是做细胞质流动的观察实验的理想材料？_______________。 (4)如把它置于较大浓度的尿素溶液中，可看到___________的现象，原因是_______。实验过程中，细胞液浓度的变化情况是图1-3的_________________。 (5)要使黑藻细胞质流动加快，可采取的有效措施是___________。 A.在载玻片上加一滴酸液，以增强刺激B.在载玻片上加一滴热水C.将临时装片煮沸D.尽量减少光照图1-32.铁在生物的生命活动中具有非常重要的作用。 (1)若植株缺铁，首先变黄的部位是_________叶；若人体摄入铁的量过少，会引起_________的合成量减少，进而引起红细胞运输氧的能力降低。-38-\n (2)Fe3+可作为过氧化氢分解的无机催化剂，新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶。某同学做了两种催化剂的比较实验如图1-4，实验记录如下：图1-4 请判断该实验记录是否正确？______________，说明理由：_________________。 (3)把点燃但无火焰的卫生香放入试管，卫生香剧烈燃烧的原因是试管中产生了。 A.氢气B.酒精C.甲烷D.氧气 (4)如果肝脏放置过久，则现象有什么不同？，原因是。3.将1g淀粉放在烧杯中加水煮熟，冷却后，取2mL淀粉悬浮液和2mL唾液装入一个玻璃纸袋（半透膜）内，扎紧袋口。然后将它放入盛稀碘液（浅褐色）的烧杯中，袋的扎口露出液面，在37℃条件下保持20min左右。上述过程中依次出现的现象是：玻璃纸袋内最初无色→逐渐变蓝色→一段时间后又变成无色，而玻璃纸袋外的液体始终是浅褐色。请分析出现上述现象的原因。⑴最初无色的原因是__________________________________________________。⑵逐渐变蓝色的原因是________________________________________________。⑶一段时间后又变成无色的原因是______________________________________。⑷玻璃纸袋外液体始终是浅褐色的原因是________________________________。C级模拟 1.（2022年全国大联考模拟八）在进行"观察植物细胞的有丝分裂"实验中，甲～戊五位同学在剪取洋葱根尖后立即进行的操作步骤如下： 学生操作步骤解离漂洗染色制片观察甲-++++乙+-+++丙++-++丁+++++戊+++++ 请回答： (1)甲观察到的实验结果是________，乙观察到的实验结果是________，丙观察到的实验结果是__________。(请从下列序号中选择) A.染色体未着上颜色，无法看清B.细胞重叠，看不到染色体 C.染色体着上颜色，清晰可见D.染色体着色很浅，模糊不清 (2)丁同学在进行上述操作后，直接在高倍镜下观察，长时间未找到有丝分裂的细胞，正确操作是__________。-38-\n(3)戊同学观察到了许多呈长方形的细胞，但未找到有丝分裂各时期的图象，可能的原因是_________。 (4)经教师纠正后，丁同学在视野中找到了有关细胞有丝分裂图象，但丁同学所看到的细胞图象位于视野的右上方，你认为他应如何正确移动装片？________________。 (5)戊同学经教师指点后，也找到了细胞分裂图象，他欲观察洋葱根尖有丝分裂中期的染色体数目和形态，应选用如图1-6的目镜和物镜的组合是________和__________。图1-6 (6)对"观察植物细胞的有丝分裂"的叙述中，正确的一组是___________________ ①实验中使用的盐酸的质量分数为15%②使用的酒精的体积分数为95%③使用的龙胆紫染液的质量浓度为0.01g/mL④解离液的两种液体的配制比例为1∶1⑤解离的时间为10～15min⑥漂洗的时间为10min⑦染色的时间为3～5min (7)在做观察植物细胞的有丝分裂实验时，利用洋葱根尖作为实验材料，常常因解离固定前不好确定取材时间，在所取材料中处于分裂期的细胞很少，影响实验效果。如果我们能了解洋葱根尖分生区细胞分裂周期，确定在一天中的什么时段其根尖分生区大部分细胞处于分裂期，在此时取材解离固定，实验成功率就会大大提高。要求：设计一个实验方案，测定出洋葱根尖分生区细胞在一天中什么时段分裂期细胞较多(设分裂期时长为半小时)。 ①写出你设计的实验简要步骤：每隔___________________________。 ②结论：______________________________。2.组成生物体的化合物有可溶性还原糖(葡萄糖、果糖、乳糖)、脂肪、蛋白质等物质。能与某些试剂发生反应，产生特定的颜色变化，从而鉴定生物组织或分泌物中这些化合物的存在。现欲鉴定牛奶中是否有乳糖、脂肪和蛋白质的存在。 (1)该实验所需的材料和试剂至少要有牛奶、吸管、试剂、_________、__________、___________和仪器_____________等。 (2)对斐林试剂和双缩脲试剂的配方，叙述不正确的是 A.都含有氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液 B.斐林试剂的配制是将4～5滴的0.05g/mL的硫酸铜溶液滴入2mL0.1g/mL的氢氧化钠溶液中即成 C.双缩脲试剂是将3～4滴的0.01g/mL的硫酸铜溶液滴入2mL0.1g/mL的氢氧化钠溶液中混合而成的 D.双缩脲试剂含有两种试剂：0.1g/mL的氢氧化钠溶液和0.01g/mL的硫酸铜溶液 (3)用双缩脲试剂鉴定牛奶中的蛋白质实验时，正确的操作顺序为 A.2mL牛奶稀释液先加0.1g/mL的氢氧化钠溶液，再加3～4滴0.01g/mL的硫酸铜溶液 B.2mL牛奶稀释液先加3～4滴0.01g/mL的硫酸铜溶液，再加0.1g/mL的氢氧化钠溶液 C.2mL牛奶稀释液同时加入0.1g/mL的氢氧化钠溶液和0.01g/mL的硫酸铜溶液 D.在0.1g/mL的氢氧化钠溶液和0.01g/mL的硫酸铜溶液的混合液中加入2mL牛奶稀释液 (4)实验需要用显微镜的是A.还原糖的鉴定B.蛋白质的鉴定C.脂肪的鉴定D.全都要 (5)在本鉴定实验中必须加热的是-38-\n A.斐林试剂鉴定还原性糖B.苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液鉴定脂肪 C.双缩脲试剂鉴定蛋白质D.上述都需要 (6)鉴定脱脂奶粉是否属于假冒伪劣产品，肯定不需要用到的化学试剂是 A.双缩脲试剂B.二苯胺试剂C.斐林试剂D.苏丹Ⅲ染液 (7)某些单子叶植物中，如大蒜、韭菜等叶子中含有大量的还原糖，但这些单子叶植物的叶子不宜作实验材料，原因是__________________。3.回答实验"叶绿体中色素的提取和分离"的下列问题。 分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。处理ABCSiO2（少量） ++CaCO3（少量-++95%乙醇（10毫升+ +蒸馏水（10毫升）-+- 注："+"表示加；"-"表示不加。 试回答：(1)A处理得到的溶液颜色是_______，原因是_________。 (2)B处理得到的溶液颜色是_________，原因是__________。 (3)C处理得到的溶液颜色是__________，原因是___________。 (4)提取和分离叶绿体中色素的正确顺序应该是_________。 A.进行纸层析→制取滤液→在滤纸条上画线→将实验材料研磨 B.制取滤液→进行纸层析→在滤纸条上画线→制取滤液→再画线 C.将实验材料剪碎、研磨→在滤纸条上画线→制取滤液→进行纸层析 D.将实验材料剪碎、研磨→制取滤液→在液纸条上画线→进行纸层析 (5)在叶绿体色素的分离实验中，要使色素带清晰又整齐，应采取的措施是_________。 ①定性滤纸要干燥②剪去滤纸条一端两角③滤液细线画细而直④重复画线⑤盖上培养皿盖图1-7(6)色素下行分离法也能将叶绿体中四种色素分离，具体做法如图1-7所示，在圆形滤纸上倒入少量色素滤液，随后不间断地倒入层析液，在玻璃管的底部用抽气机不断地抽气。已知胡萝卜素遇Al2O3会呈红色，其余色素遇Al2O3不改变其原有的颜色，问：最先进入Al2O3的色素带呈_____________。A.橙黄色B.红色C.蓝绿色D.黄绿色 (7)把叶绿体色素滤液放在自然光源和三棱镜之间，从棱镜的另一侧观察连续光谱中的明显变暗的区域是_____________。 A.黄光和蓝紫光区B.绿光和红光区C.红光和蓝紫光区D.黄光和绿光区实验基础知识分级模拟训练题参考答案A级模拟1.在培养基中加入青霉素（或无氧条件下培养）酵母菌和细菌分离常用方法是在培养基中加入青霉素。题目中的细菌均为好氧细菌，酵母菌为兼性厌氧菌，也可在无氧条件下培养。2.C材料经过了盐酸的处理后，是死的。高倍镜放大的是低倍镜下视野的正中央部位，用低倍镜找到分生区细胞，用高倍镜看清分裂的各个时期，这也是显微镜使用过程中对方法的基本要求。视野过暗，调节反光镜或光圈。-38-\n3.(1)含红细胞核红DNA(2)DNA主要存在于鸡血细胞内(3)很难提取到DNA其成熟红细胞中无细胞核肝细胞中有细胞核研磨(4)让细胞内溶液的浓度大于周围溶液的浓度，使细胞吸水以至胀破，细胞内的DNA就会出来溶解滤液中的DNA使NaCl溶液的浓度逐渐降至0.14mol/L，使DNA的黏稠物析出(5)D(6)二苯胺DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色B级模拟 1.(1)叶绿体(2)细胞质的环流方向(3)黑藻的幼嫩叶片只是一层细胞，便于显微镜观察，且叶绿体较大(4)先是质壁分离，后自动复原开始时黑藻叶细胞发生渗透失水，之后尿素进入黑藻叶细胞，使细胞液浓度增大，吸水膨胀复原B（5）AB2.(1)嫩血红蛋白(2)不正确过氧化氢酶具有高效性，实验一和实验二中的实验结果应调换一下(3)D(4)气泡产生少而慢酶的活性因肝脏的腐败而降低3.（1）碘液没有进入玻璃纸袋内（2）碘液逐渐进入到玻璃纸袋内，遇淀粉液显蓝色（3）玻璃纸袋内的淀粉逐渐被水解成麦芽糖，蓝色渐渐退去（4）淀粉分子比较大，不能穿过玻璃纸袋C级模拟1.(1)BDA(2)使用显微镜时先使用低倍镜，再使用高倍镜(3)观察部位不正确(该同学看到的是成熟区细胞或伸长区细胞)(4)将装片向右上方(5)BC(6)①③④⑥⑦(7)①30分钟(若时长在1小时以上不给分)取材(或剪取洋葱根尖)一次；制做装片(若写出详细制作装片过程不算错)；在显微镜下观察分生区；列表记录最佳视野中处于分裂期的细胞数目(或将各次数目列表记录)②根据所列表中数据，数目最多的时段，就是大多数细胞分裂期所处的时段 2.(1)斐林试剂苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液双缩脲试剂显微(2)C(3)A(4)C(5)A(6)B (7)这些叶子的颜色较深，对还原糖和斐林试剂的颜色反应起到了遮掩作用 3.(1)黄绿色(或褐色)叶绿素不是很稳定，容易被分解(2)几乎无色色素不溶于水(3)深绿色CaCO3可以保护色素不被破坏(4)D(5)①②③④(6)A(7)C二、设计与评价性实验[高考命题特点及预测]生物实验设计与评价题是近几年高考的热点。主要考查学生理解实验原理和学会分析实验结果以及灵活运用实验原理在不同情境下迁移知识的能力。生物实验设计与评价题的主要特点是：试题思维量大，信息和情境新颖，设问角度多样，综合性强，能力要求高，能较好地反映学生对生物基础知识和基本技能的掌握情况，能激活学生创新意识并提高其思维能力。如2022年江苏卷44题研究酶的有关特性，天津卷31（2）题验证“重力影响生长素的重新分配”，全国卷二30题证明气孔有开启和关闭的功能。因此这类题目在今后的高考中必将加强，可谓“年年考，常考不衰”，分数高，得分难，老师和同学们一定要重视！[模拟范例]（一）评价性实验[例1]如图2-1实验中，可被用来检验两种抗生素杀菌作用的是（）图2-1[解析]本题实际考查实验设计原则（对照、等量）的运用。实验目的是“-38-\n检验两种抗生素的杀菌作用”，因此要设置两个实验组，一个对照组；还要运用等量原则。选项B错在没有设置对照组，选项C没有注意等量原则，而选项D对照设置错误。[答案]A（二）补充性实验设计H2O2过氧化氢酶[例2]新稻米所含过氧化酶活性明显高于陈稻米。植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢（H2O2）存在时能把某些酚类化合物，如愈创木酚氧化成红褐色物质，简单表示为：愈创木酚红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关系。请你帮助完成为食品卫生质量检验人员设计的一个检测稻米新鲜程度的简易实验。实验目的：根据过氧酶活性的强弱来鉴别新稻米和陈稻米。实验原理：在有过氧化氢（H2O2）存在时，稻米内的过氧化氢酶可以使愈创木酚氧化成红褐色物质，颜色的深浅与酶活性呈正相关。实验材料：新稻米、陈稻米（数量足够）。试剂和用具：1%的愈创木酚、1%的过氧化氢（H2O2）、带塞子的试管、培养皿、移液管、观察颜色的放大镜等。实验步骤：⑴让稻米事先浸有1%的愈创木酚，具体做法是取两支带塞子的试管分别编号为A与B管设为对照，放入5g新稻米，B管放入5g待检测的陈稻米（要求设对照，放入稻米的量要足够多且相等）。,然后分别用移液管往两试管内加入1%的愈创木酚溶液，浸没大米，盖上试管塞用力摇动振荡20下，静置一段时间后，弃掉多余液体。⑵将浸有1%的愈创木酚的稻米分别倒入两个具有与前相同编号的培养皿中，用镊子摊开，然后用移液管吸取1%的过氧化氢（H2O2）分别滴向两培养皿的稻米里，使所有稻米都浸有过氧化氢。⑶几分钟后（一定时间后），用放大镜观察两培养皿的稻米的颜色变化。预期结果：新稻米呈红褐色，陈稻米几乎无色或颜色变浅。结论：稻米里的过氧化氢酶的活性会随着贮藏时间的延长而降低。[解析]仔细阅读题干内容，就会发现题干其实已经告诉了实验原理，目的是应用这个原理，来检测稻米的新鲜程度。实验步骤可仿照必修教材过氧化酶实验进行设置，注意设置对照实验，体现等量原则，控制变量。根据题意，不难预期结果，新稻米含过氧化氢酶多，与过氧化氢反应产生的氧多，使愈创木酚氧化的形成的颜色更深，而陈稻米几乎无色或颜色很浅。由此可以得出结论：稻米里的过氧化氢酶的活性会随着贮藏时间的延长而降低。（三）完整性实验设计[例3]⑴植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图2-2所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。实验材料与主要用具：菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、滴管、镊子等。实验步骤：①取菠菜叶，用镊子剥取表皮。②在载玻片上滴一滴清水，将表皮放入清水中，盖上盖玻片，制成临时装片。③将临时装片放在显微镜载物台上，先在低倍镜下找到气孔，移动到视野中央。再换高倍镜进行观察，记录观察到的气孔状态。④在盖玻片的一侧滴上浓盐水，在另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体，反复做几次。⑤继承观察气孔的变化，并做记录。-38-\n图2-2预测实验结果并作出解释：在清水中气孔应开启。因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启。在浓盐水中气孔应关闭。因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩，气孔关闭。[解析]本题实验目的是“证明气孔具有开启和关闭的功能”，为此要明确实验原理：当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启。当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩，气孔关闭。题目已给出菠菜，要制备临时装片。观察气孔的变化。预测实验结果并作出解释要注意科学性。[例4].（预测题）设计一个实验，证明ATP是生物直接的能源物质。要求：（1）自选器材试剂；（2）写出实验步骤：（3）预测实验结果；（4）设置对照实验。[解析]这是一道开放型实验设计题，一般是沿着“明确的要求→确定的原理假设→选择器材用具→设定方法步骤→预设实验结果”的思路设计实验方案。本题采用“逆推法”，从课题要求入手，进行逆向思维，按“能源物质→发光→萤火虫→发光原理→选择器材→安排步骤”的思路去设计实验方案。①选择萤火虫的发光器为实验材料，主要是因它发光的现象容易观察；②将发光器捣碎，增大发光细胞与溶液接触面积，加快化学反应速度；③蒸馏水不是能源物质，葡萄糖虽然是主要的能源物质（在细胞内，葡萄糖氧化分解释能量，其中一部分供ADP→ATP），但不是直接的能源物质，因此，用葡萄糖、蒸馏水作对照实验，它们都不会使熄灭的离体发光器重新发光。本实验过程中的现象是：（ATP供能）发光→（ATP耗尽萤光）熄灭→（能否提供ATP决定发光器）是否重新发光。[答案]（1）器材试剂：培养皿，试管，活萤火虫（摘下其尾部发光器备用），ATP制剂，0.1%葡萄糖溶液，生理盐水、蒸馏水。（2）实验步骤试管步骤①发光器熄灭时，立即进行步骤②步骤观察现象A捣碎的发光器、生理盐水ATP制剂5mLB捣碎的发光器、生理盐水0.1%葡萄糖溶液5mLC捣碎的发光器、生理盐水蒸馏水5mL（1）结果预测：A恢复发光，B不再发光，C不再发光。（2）对照实验：B、C是对照实验组。[例5].某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌和酵母菌混在一起，请你设计实验分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。⑴实验原理：___________________________________________________________。⑵材料用具：配制培养基所需要的各种原料、无菌操作箱、接种环等。⑶简述主要步骤：①配制两种培养基，一种是_________培养基；另一种是___________培养基。分别分成两份，依次标上A、a、B、b备用。②分别向A、B培养基中接种混合菌。③接种后，放在恒温箱中培养3—4天。④分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌，分别接种a、b培养基中。⑤接种后，把a、b培养再放入恒温箱中培养3—4天。⑷实验结果：在a、b培养基上获得的分别是__________、____________________。⑸回答问题：步骤④⑤目的是____________________________________________。[解析]-38-\n将微生物进行分离一般采用选择培养基。选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长。圆褐固氮菌是自生固氮菌，能在无氮培养基上生长繁殖，而酵母菌则不能；青霉素不影响酵母菌等真菌的生长繁殖，而会抑制圆褐固氮菌的生长繁殖。根据这一原理可将两种微生物分离开来。为获得纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌，可以用选择培养基重复进行选择培养。[答案]⑴圆褐固氮菌是自生固氮菌，能在无氮培养基上生长繁殖，而酵母菌则不能；青霉素不影响酵母菌等真菌的生长繁殖，而会抑制圆褐固氮菌的生长繁殖。⑶无氮加青霉素⑷圆褐固氮菌酵母菌（顺序根据学生答题的具体情况）⑸可以获得纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。[例6]（图2-3是Grove及Williams等科学家在1975年利用A、B二种植物在温室中所进行的一组实验。各组实验的外部条件一样（如光照、温度等），进行的时间一样。柱状图⑴表示第1组实验结束后，称得A种植物的干重（去除水分后的质量），并将此质量设定为1；其余各组的柱状图表示的是各组实验结束后，称得A种植物干重与第1组A种植物干重的比值。图2-3第1组：A种植物单独种植于盆中。第2组：A种植物与B种植物地下部分同时植于与第1组条件相同的盆中，地上部分分别位于第1组条件下相同的两容器中。第3组：A种植物与B种植物地下部分分别种植于与第1组条件相同的两个盆中，地上部分则同时位于第1组条件相同的容器中。第4组：A种植物与B种植物的地上部分及地下部分均同时种值于第1组条件机同的容器及盆中。请回答：⑴该实验主要是研究生态方面的_________因素对A植物生长的影响。⑵Grove及Williams对此实验的设计目的是：①设置第1组是为了_____________；②设置第2组是为了研究___________对A植物生长的影响程度；③设置第3组是为了研究____________对A植物生长的影响程度。⑶当第2组与第3组分别有相同的竞争时，哪一种情况会对A植物生长造成更大的不利影响？__________。请说明理由____________________________________。[解析]在知识方面，本题通过对照实验为对照组，其中不存在竞争关系；第2组实验地下部分有竞争，第3组实验地上部分有竞争，第4组实验地下部分和地上部分都有竞争。分析实验图解，不难发现第1组实验为对照组，其中不存在竞争关系；第2组实验地下部分有竞争，第3组实验地上部分有竞争，第4组实验地下部分和地上部分都有竞争。[答案]⑴生物⑵①对照②地下部分有竞争时（争夺养分）③地上部分有竞争时（争夺空间）⑶第3组地上部分有竞争时，干物质重量减少更多[例7]-38-\n有机物在植物体内的运输是一个复杂的生理过程式，环境因素不仅能够影响有机物运输的速率，也能影响有机物运输的方向。植物茎上某叶片通过光合作用制造的有机物由于受环境因素的影响，既可能较多地运输到植物的顶端，也可能较多地运输致植物根部（如图2-4所示）。研究发现，运输的方向可能和大气温度、土壤温度两者的温差有关。材料和用品：几株完全相同的实验植物，分别能给大气和土壤升、降温的仪器，温度计，14C示记的二氧化碳，放射性元素测量仪等。图-2-4请你根据所给材料和用品设计“探究大气温度、土壤温度的温差对植物有机物运输方向的影响”实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。（已知植物体内有机物运输的适宜温度是220C，低于150C有机物运输受限制）[解析]此题的实验设计首先一定要抓住“大气温度和土壤温度的温差对运输方向影响”这个探究条件，这样才能设计相应的实验步骤；其次要注意对照组的设置，大气温度和土壤温度保持相同；最后要根据实验结果，得出合理的结论。[答案]（1）方法步骤：①取3株实验植物，置于3种不同的环境中，对照组大气温度和土壤温度都恒定在22。C；实验组1大气温度为15。C，土壤温度为22。C；实验组2大气温度为22。C，土壤温度为15。C②分别只给植物上某1片叶（饲喂叶）饲喂14C标记的二氧化碳（如图2-2-4）。③一段时间后分别测定对照组1、2中植物顶端和植物根部中放射性碳的含量，分别记作植物顶端：a、a1、a2和植物根部：b、b1、b2。（2）①如果a1＜a＜a2、b2＜b＜b1，则说明大气温度大于土壤温度有利天有机物向顶端运输，大气温度小于土壤温度有利于有机物向根部运输。②如果a2＜a＜a1、b1＜b＜b2，则说明大气温度大于土壤温度有利天有机物向根部运输，大气温度小于土壤温度，有利于有机物向顶端运输。③如果a1=a=a2、b1=b=b2，则说明有机物的运输与土壤温度和大气温度没有直接的关系。[方法归纳总结及考前注意事项]设计与评价性实验这部分内容包括两个方面：实验设计和评价。所谓实验设计，就是根据实验题目所提出的问题。运用已具备的生物知识或生物技能，确定实验原理，选择实验器材，拟定实验步骤，记录并处理实验数据，分析实验现象，构思出解决问题的方案，包括设计实验步骤、实验方案、实验改进方法等。而实验设计评价题通常是给一个或几个实验方案，这些方案不完整需要补充，或有几项明显的错误请考生指出并改正，或让考生判断实验设计是否合适，这就需要应用评价标准进行评价，看其是否“科学合理、设计简捷、效果明显”等。实验设计的基本内容有：⑴实验名称：是一个关于什么内容的实验。⑵实验目的：要探究或者验证什么事实。⑶实验原理：进行实验依据的科学道理。⑷实验对象：进行实验的主要对象。⑸实验条件：根据实验原理确定所需的仪器、设备和药品。⑹实验方法与步骤：确定实验采用的方法及必需（最佳）的操作程序。每一个步骤都必须是科学的，能及时对仪器和步骤进行有效矫正。根据实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。要思考题中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用，怎样运用。要注意以下两点：一是题中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意加实验试剂和材料。⑺实验测量与记录：应用科学的测量手段对实验过程及结果进行测量，并准确客观地予以记录。⑻实验结果预测及分析：预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。⑼实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。实验设计要遵循一些基本原则，如科学性原则、对照性原则、单因子变量原则、平行可重复性原则，总之，实验设计要做到“原则正确、效果明显、装置简单、操作安全”。学生答题存在的主要问题有：表述不准确，不能运用恰当的生物学术语阐述生物学现象、原理和方法，思维缺乏严密性和逻辑性；不善于综合分析、归纳、推断，导致在新情境下无从着手或答非所问；对实验题有畏惧感，导致失分。为此，要储备一些经典的实验方法（参看上文《实验基础知识》）。-38-\n综观近几年的高考生物实验题，发现有一个共同特点，就是回归基础，在教材中学生实验或演示实验的基础上进行重组与改造，创设新情境，提出新问题，以考查学生的创新意识。学生只要能理解平时已做过的实验的原理和方法，掌握相关的操作技能，并将实验设计的基本原则和教材中的基本知识相结合运用于解题之中，认真分析题干所给的条件，从不同角度去思考、分析，问题就会迎刃而解。在实验复习中，要注意挖掘教材中的实验设计理论知识，模拟教材中的经典实验进行重复性实验设计，丰富设计内容，掌握实验设计的一般规律和评价标准，提高实验设计的综合能力。对于实验题的设计一定要首先找准关键点，弄清实验设计的目的和要求，才能有目的、有针对性地设计，才能准确把握实验设计的全过程。在答题时还要注意善于利用题中给出的提示和条件，这样可以减少盲目性，有利于我们准无误地答题。[分级模拟训练题]A级模拟1.切除老鼠的甲状腺，10天后将其同正常老鼠相比，其代谢能力明显下降，并无法检验到血液内含有甲状腺素，如果在切除甲状腺5天后，将一定剂量的甲状腺激素溶于某种溶剂中制成溶液给其连续注射5天，其代谢能力没有下降，由此可推测，甲状腺激素能提高生物体的代谢水平。为了证实这一推论，有必要设计几组对照实验作比较，你认为下列哪项是最适宜的对照实验组（）A.既没有切除甲状腺，又没有注射甲状腺激素的实验组B.增加甲状腺激素注射量后进行手术切除，过5天后再移植甲状腺的实验组C.从切除后的第五天开始，只注射用于该实验的溶剂的实验组D.将溶解于另一溶剂（与上述溶剂不同）的甲状腺激素注射到刚刚做完手术的老鼠体内的实验组2.某同学由“高温能影响酶的活性”联想到“高温如何影响甲状腺激素的活性”。为了探究这一问题。他做了一个实验。在下述的实验步骤（1）、（2）、（3）中各有一处错误或不妥之处，请更正之并预测实验现象及结论。实验步骤：（1）取三只相同的洁净玻璃缸编号为A、B、C，分别装上等量的蒸馏水、河水、自来水。（2）取发育状况不同的15只蝌蚪，分成三等份分别放入A、B、C玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的适宜的外界条件下培养。（3）每天同时向A、B、C三只缸中分别投入普通饲料、甲状腺激素拌匀的饲料、用沸水处理1小时候的甲腺激素制剂拌匀的饲料。（4）一段时间后比较蝌蚪的发育情况。根据以上内容回答下列问题：（一）对错误或不妥之处的改正步骤⑴：蒸馏水、自来水均改为河水步骤⑵：“发育状况不同”改为“发育状况相同”步骤⑶：“投入”后加“等量的”三字（二）预测实验现象及结论⑴现象：若B缸内蝌蚪发育最快，而A、C内蝌蚪发育状况相同结论：说明高温使甲状腺激素制剂失去活性⑵现象：若B缸内蝌蚪发育最快，C缸次之，A缸最慢结论：_______________________________________________。⑶现象：若B、C缸发育状况相同，而A缸较慢结论：说明高温未影响甲状腺激素制剂的活性。3.为探索甲状腺激素对代谢的影响，设计如下实验：实验目的（略）实验材料：雄性小白鼠20只，鼠笼，鼠饮水器，灌胃管，5mg/mL的甲状腺激素溶液，0。9%NaCl溶液，1000mL广口瓶。-38-\n实验步骤：第一步：将健康雄性小白鼠按体重均匀分为实验组和对照组，每组10只，实验室温度保持在25℃左右。第二步：实验组小白鼠，每只每次用灌胃法给5mg/mL的甲状腺激素溶液1mL，每日2次，连续用药5d。对照组小白鼠，每只每次同样方法饲料给0。9%的NaCl溶液1mL。第三步：5d后将每只小白鼠分别放入容积为1000mL的广口瓶中，把口密封后立即观察小白鼠的活动，并记录其存活时间，最后汇总全组动物的实验结果。计算平均存活时间，并与对照组进行比较。根据以上实验步骤，完成下列问题。（1）设计一张观察实验结果的记录表。项目实验组对照组1234567891012345678910存活时间（min）平均存时间（min）（2）预测实验结果及分析实验结果：①实验组平均存活时间与对照组无差异。说明甲状腺激素对代谢无影响②实验组平均存活时间比对照组短。说明甲状腺激素对代谢有促进作用③实验组平均存活时间比对照组长。说明甲状腺激素对代谢有抑制作用（3）将实验动物在5d后放入密闭的广口瓶中的是检查实验动物对缺氧的敏感性（或检查实验动物对缺氧环境的忍耐性）。（4）如果将实验室温度提高到30℃对实验组小白鼠的影响实验动物存活时间更短。B级模拟1.如图2-5所示为某同学在培养金黄色葡萄球菌时，培养基上污染了青霉菌后发生的现象：在青霉菌（图中央的大斑点）周围的金黄色葡萄球菌（图中的小斑点）都被杀死了。请回答下列问题：（1）金黄色葡萄球菌与青霉素的细胞结构差异主要表现在有无核膜 。（2）如果希望在培养基中保留金黄色葡萄球菌，可向培养基中加入高浓度食盐水。2-5（3）从本实验现象分析：在临床医学中，随着抗生素的广泛使用，由霉菌引起的疾病呈较大上升趋势的可能原因是抑制了细菌的生长繁殖有利于霉菌等真菌的生长。（4）有关上述现象的产生，有人提出了化学拮抗的观点，即霉菌产生了一种化学物质抑制金黄色葡萄球菌的生长繁殖。试设计实验探究青霉与金黄色葡萄球菌之间是否存在这种关系。你的实验假设是：青霉菌产生了一种化学物质抑制金黄色葡萄球菌的生长繁殖。①制备细菌生长培养基两份，编号A、B。向培养基A中接种青霉，并将A、B培养基置于适宜温度条件下培养一段时间②取出培养基A，将其生长的青霉全部去除③向培养基A和B中同时接种金黄色葡萄球菌④观察两培养基上金黄色葡萄球菌的生长状况。实验结果预测和分析：A、B两个培养基中的金黄色葡萄球菌均生长良好，则说明两者之间不存在化学拮抗作用；A培养基中的金黄色葡萄球菌生长不良，而B培养基中的菌种生长良好，则说明两种微生物之间存在化学拮抗作用。-38-\n2.有人设计了下列实验，试图证明“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘色上端向下端运输）”一.材料、用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等。二.方法、步骤与结果：（1）取一块含适宜浓度IAA的琼脂块及一块空白的琼脂块；（2）取一段胚芽鞘中间部分正放，上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块；（3）一段时间后，取步骤（2）下面的琼脂块的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧。一段时间后，观察到胚芽鞘弯曲生长。三．结论：以上实验说明了“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。请指出该实验步骤不严密的地方并加以补充。3.有人设计了一个实验来证明光合作用需要CO2。他在两支试管里装入蓝色的BTB溶液（这种溶液在酸性条件下呈黄色）。向试管内吹入CO2，溶液都变为黄色，在一号试管内加入绿色水草，放在阳光下；二号试管也加入绿色水草，用黑纸包起来。一小时后，观察到的结果如下：（1）一号试管内的BTB溶液为色，理由是。（2）二号管内的BTB溶液为色。（3）有人认为这个实验不够严密。为了使实验能够充分地证明光合用需要CO2，则应在上述实验装置的基础上加以改进，请按下列提示的实验步骤加以改进：步骤一：增加1支装有黄色BTB溶液的试管；步骤二：；步骤三：；预测结果是：；（4）改进的目地是：。C级模拟1.某农庄以农业生产为主，农庄的某些生态因素如下表：种植的农作物玉米、小麦、苹果、大豆、棉花养殖的畜、禽猪、牛、鸡、鸭施用肥料农家肥、化肥（30千克/亩）虫害玉米螟、黏虫、棉铃虫农药适量请依据生态原理，设计一个良性循环的生态农业（选择种植、养殖生物各两种）。以物质循环示意图展示，并做简要说明。（答案合理即给分）说明：养殖和种植可随意选取两种；同时考虑设置沼气池将秸秆和粪便入沼气池发酵产生沼气，供家庭生活用，沼渣供植物作肥料，植物茎秆作为动物的饲养；为减少污染不用或少用化肥；治理害虫不用农药。-38-\n2.植物对矿质元素的吸收受到诸多环境因素的影响，但不了解植物对矿质元素的吸收过程是否与光照有关。为探究光的有无对植物吸收矿质元素的影响，请依据所给材料和用品设计出实验的方法和步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。可能用到的主要材料和用品：缺N的“完全培养液”，适宜浓度的NaNO3溶液，测定溶液中离子含量的有关器材，广口瓶和量筒，生长状况一致的番茄幼苗。（1）方法步骤：①取相同的两只广口瓶标记为A和B，分别加入等量的缺N的“完全培养液”和适宜浓度的NaNO3溶液，并将生长状况一致的幼苗各5棵，分别培养在A、B两瓶中。 ②将A置于有光下，B置于无光条件下，培养过程中温度、通气状况等环境条件相同且适宜。 ③一段时间后，分别用器材测定广口瓶中的NO3-含量。（2）可能的实验结果及相应的结论：①A中的NO3-比B中的高，说明光抑制植物对NO3-的吸收②A中的NO3-比B中的低，说明光促进植物对NO3-的吸收③A中的NO3-与B中的相等或相近，说明光对植物吸收NO3-无影响3.有人说松树的针状叶具有保鲜作用。实验室中有柑桔60个、塑料桶（有盖）数只、松树针叶适量、医用保鲜剂一瓶。（1）请设计一个实验方案，研究室温条件下,松针是否具有保鲜作用。第一步：将柑桔分成三等份，放在A、B、C三个塑料桶内。第二步：A桶中加入适量的松针，B桶中喷洒适量医用保鲜剂，C桶不处理作对照，三个桶都加盖。第三步：一段时间后，观察和统计A、B、C三桶中发生霉变的柑桔数量。（2）根据桶中柑桔发生霉变的数量，预测并简单分析实验结果。①A桶中柑桔的霉变数量少于B桶，说明松针的保鲜作用十分明显②A桶中柑桔的霉变数量少于C桶而多于B桶，说明松针的保鲜作用不明显③A、C两桶中柑桔霉变的数量相当，说明松针不具有保鲜作用（答案合理即给分）。（3）如果松树的针状叶确实具有保鲜作用，请分析其可能的原因是松针的叶片产生抗生素，杀死了细菌。实验设计与评价分级模拟训练题参考答案A级模拟1.C变量是甲状腺激素，而注射液是由甲状腺激素和某种溶剂组成，要确定甲状腺激素的作用，就要排除溶剂的作用，即用溶剂作对照实验。B级模拟2.步骤（四）另取一段胚芽鞘中间部分倒放，上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块(b);步骤（五）过一段时间后，取琼脂块(b)的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧，过一段时间后，观察胚芽鞘不弯曲。有步骤（四）、（五）两步的平行重复实验作对照，才能平衡和消除无关因子对实验的干扰，才能严密论证以上结论。3.（1）蓝色水草进行光合作用时吸收溶液中的CO2，使溶液由酸性逐渐变成碱性（2）黄（3）步骤二：管内不放水草步骤三：自然照光（放在光下）预测结果：蓝色BTB溶液不变色（4）排除蓝色BTB溶液遇光变色的可能三、研究性课题[高考命题特点及预测]-38-\n探究是科学的核心，重视探究是新生课程教材的特点，主要表现在高考卷中要求较多地关注生物学概念、原理的运用过程和研究性课题的设计。研究性课题强调用学过的生物学知识解释和解决生物个体环境和社会生活中的某些问题，能够对一些生物学问题进行初步的探索性研究，并能制订研究方案。如江苏卷43题关于物种数量调查、44题研究酶的有关特性，天津31（2）题验证“重力影响生长素的重新分配”，考查的是学生对实验的设计和对实验结果的分析，题目的原型是书本上要求学生做的研究性课题，略微有变通，这也体现了高考卷逐渐与课程改革相接轨，体现了对中学教学法中研究性学习的关注。广东卷42题“探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响”，这类试题的题型主要以探索性实验类为主，运用学过的知识、实验方法和步骤，突破已学实验的局限，自行设计的新的实验方案，包括原理设计、步骤安排、器材用品的选择、数据的处理等，侧重考查学生的综合实验能力。“能对一些生物学问题进行初步的探究性研究，并制订初步研究方案”是新高考能力考查要求中的新增考点，也是高考的难点和可能的热点。培养创新能力，考查学生科学思维的过程。因此今后高考中研究性课题类的实验试题将会加强。[模拟范例][例1]湖南某乡镇被大山隔为多个相对集中的村落，因为经济、文化、交通等到因素的影响，加上传统的婚俗，发现该地区遗传病发病率较高。为此，该乡镇中学准备组织学生对本地5个自然村落进行了一次遗传病调查，目的是提醒人们改变传统的婚姻习惯，以降低遗传病发病率，提高人口素质。⑴请根据本次活动目的，确定一个调查课题，并简述选题理由。①研究课题名称：__________________。②选题理由：__________________。 ⑵简要拟订出你的调查方案：①调查对象（或内容）____________________。②调查方法（获取数据、信息的方法）______________________。③调查结果呈现方式________________________。⑶在实验结果分析中，为了能证明该种遗传在本乡镇发病率高与传统俗中近亲结婚有关，应特别注意从哪些方面分析调查结果，并预期能够支持这一观点的可能结果。_______________。⑷调查中，对与患病个体的交往你有何建议？_______________________________。⑸课题最终的成果形式是：____________________________。⑹试谈谈开展这项调查研究的意义：_____________________________。[解析]⑴根据题干要求：本次调查的目的是“提醒人们改变传统婚俗习惯（近亲婚配），以降低发病率”，调查研究范围是“本地5个自然村”，在选择调查的遗传病类型时应以调查群体中发病率较高的隐性遗传病为主，因为隐性遗传病在近亲婚配与非近亲婚配时，后代发病率存在明显差异。⑵对于遗传病调查的方法可以是逐个家庭（或家系）调查，调查群体中应注意调查对象之间的亲缘关系，特别注意近亲婚配家系的调查研究。当然，如有可能可与当地卫生保健部门搞联合调查，以增强调查的实用性、技术的可靠性和调查对象的信任度等。⑶对于遗传病调查结果一般采用家系图形式直观表现患病个体之间的关系，便于分析可能的遗传方式（如：显、隐性遗传，是否具有伴性遗传的特点等）；⑷调查类研究不同于实验类研究之处在于需要与被调查人进行交往，除了需要调查小组成员之间的团结合作外，还应特别注意与被调查对象的交往，通过努力让被调查对象主动配合，当然对调查者信息中涉及个人隐私部分应注意保密，不要随意扩大咨询范围等。⑸在探究性研究中，不仅培养科学探究的能力，面且也让学生在参与中获得合理的态度、情感、价值观。[答案]⑴①近亲婚配与白化病（或调查人群中患者较多的遗传病）②本地区该种遗传病在5个村落中较多，且发病率呈明显上升趋势⑵①-38-\n5个村落中全体村民（或5个落有该种遗传病的家庭）②逐户调查③绘制遗传家系图⑶统计该种遗传病在5个村落人群中的发病率明显高出正常人群（如全国）的发病率，统计5个村落中近亲婚配后代发病率明显高于非近亲婚配后代发病率⑷应主动向被调查者说明调查目的、并对个人信息作出保密保证等（只要合理均可）⑸调查报告⑹通过调查研究研究活动，让学生熟悉了科学研究过程，初步学会调查和统计人类遗传病的基本方法；加深对课堂中学习到的遗传学知识的理解；培养费学生的合作精神、实践能力和创新精神；调查结果可以为当地遗传病研究提供数据资料等。[例2]某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟对水蚤的影响”的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照1∶1的重量比浸泡24h，过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答：（1)采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响？（2)做该实验时必备的实验器材是。（3)写出实验的主要操作步骤。（4）设计一张表格用于实验时记录数据。[解析]（1）香烟浸出液对水蚤的影响是多方面的，如何测定其影响呢？首先需要确定测量的指标，而这指标必须是可度量的。活动强度、代谢强度、水蚤体积的变化等都缺少可度量性，必须将其转化为可检测性。实验结果的可度量性，应该是考虑实验设计时的一个重要的因素。对于水蚤而言，每分钟心跳的次数，单位时间死亡的数量等都是可度量的。（2）要确定实验必须的器材，需要根据实验操作步骤来确定，所以思考时可首先根据实验目的、原理以及检测方法来确定实验步骤。实验是要研究不同浓度的香烟浸出液对水蚤的影响，所以必须配置不同浓度的香烟浸出液。题目条件提供的是香烟浸出液，所以必须稀释。同时要设置对照，可用清水代替香烟浸出液。如何对水蚤进行观察？水蚤体积很小，必须借助显微镜，这就需要制作装片。装片制好后要进行观察和记录，并对实验资料进行处理。（3）由于需要配制不同浓度的香烟浸出液，所以需要配置浓度所须的量度器材，如量筒、烧杯等；由于需要制作装片进行显微观察，所以需要显微镜、载玻片和盖玻片等材料；如果要统计单位时间内的心跳次数，那就得有记时的工具等等。（4）要设计一张表格用于实验是记录数据，就得考虑实验数据要反映什么。实验的目的是研究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响，这里面反映了自变量和因变量的关系：香烟浸出液的浓度是自变量，而水蚤（如心率）的变化就是因变量。[答案]（1）水蚤每分钟心脏跳动次数（2）显微镜，秒表（记时工具），量筒，烧杯，载玻片，盖玻片等（3）①用蒸馏水稀释香烟浸出液原液，配3种不同浓度的溶液。②用吸管吸取水蚤，放在载玻片上，盖上盖玻片，调节光线，在显微镜低倍镜下观察。③用引流法引流，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水（对照）及不同浓度香烟浸出液中心跳次数，重复3次。④整理实验资料，算出每分钟心跳的平均次数，做出评价（4）见下表：不同浓度的香烟浸出液香烟浸出液第一次测量第二次测量第三次测量第四次测量浓度1浓度1浓度1蒸馏水（对照）[例3]加拿大一枝黄花属双子叶多年生草本植物，原产北美，作为观赏植物引入我国，现已在一些地区蔓延成灾，有“植物杀手”之称，严重威胁这些地区的生物多样性。为了研究加拿大一枝黄花在某地区的分布与危害性，有人做了如下调查：将调查的地块划分成10等份，每份内取1个样方，分别统计各样方内的植物种类和数量，计算各种植物的种群密度。近五年植物种群变化的调查结果汇总如下：-38-\n年份种名2000年2022年2022年2022年2022年加拿大一枝黄花1.95.19.415.116.5狗牙根8.06.25.63.91.6巢菜3.02.11.10.20车前草3.02.00.400婆婆纳3.22.81.71.30泽漆2.11.81.51.00小藜2.21.91.51.21.0狗尾草3.22.51.51.10.6繁缕8.03.21.10.50卷耳5.41.41.000⑴该群落中加拿大一枝黄花与其他植物间的关系是____________________。⑵在所给的坐标系中给出加拿大一枝黄花和繁缕的种群密度的变化曲线。________⑶本调查采用的方法是_____________；取样的关键除应考虑样方的大小和数量外，还应__________；种群密度的计算方法是_________________。⑷从生物多样性保护的角度考虑，本调查结果给我们的启示是______________。[解析]此题考查生物因素关系、种群密度的调查方法和生物多样性保护知识，是一道以科研活动为背景的实习、实验综合题。通过题中所给表格数据信息，考查学生的数据信息处理能力及相关的生态知识。核心目的是考查学生对种群密度取样调查方法的掌握情况及相关的实验设计能力。从表格数据资料分析，加拿大一枝黄花种群密度越来越高，与其他植物间的关系是竞争。在植物的种群密度调查中应注意的事项如下：①样方面积的选取应以物种数量达到稳定时的最小面积为宜。一般草本植物的样方面积应为1m2，灌木为16m2，乔木为100m2。②样方的选取应是随机选取。③种群密度的估计值应取各样方密度的平均值。某些外来物种到达新环境后，由于缺少天敌等会导致生态灾难。引进外来物种应慎重，加强生物安全性临测。[答案]⑴竞争⑵见图3-1⑶样方法随机取样计算所有样方种群密度的平均值⑷某些外来物种的引进和管理不当会导致生态灾难。引进外来物种应慎重，加强生物安全性临测。[例4]某校研究性学习小组的同学以“不同浓度的生长素似物对植物生长的作用不同”为研究课题。三位同学提出了甲、乙、丙设计方案，其主要步骤如下：甲方案：将生长素类似物配制成10-8mol·L-1、10-4mol·L-1、10-2mol·L-1三种浓度，剪取某种植株的枝条若干，分为A、B、C三组，A组枝条浸泡在10-8mol·L-1溶液中10min,B组枝条浸泡在10-4mol·L-1溶液中20min,C组枝条浸泡在10-2mol·L-1溶液中30min，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长素类似物的最适浓度。乙方案：将生长素类似物制成10-4mol·L-1浓度，剪取三种植株的枝条若干，分为A、B、C三组，浸泡一定时间，将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。丙方案：将生长素类似物配制成10-8mol·L-1、10-4mol·L-1、10-2mol·L-1三种浓度，剪取某种植株和枝条若干，分为A、B、C、三组，浸泡一定时间，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长素类似物的最适浓度。-38-\n上述三种方案是否都合理？请说明理由。（1）甲方案：不合理，甲方案中具有浓度和时间两个变量，不符合实验设计要求（2）乙方案：不合理，乙方案中未设置浓度对照组，不符合题意要求。（3）丙方案：合理，丙方案设计中即控制单一变量，又有对照实验，是完全可行的实验方案。[解析]进行实验程序设计时，应遵循一些基本原则，如单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察对实验结果的影响；平等重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度；设置对照原则，即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。[例5]（预测题）为了证明光照和重力两种因素对生长素在植物体内的分布哪个影响更大，某研究性学习小组进行了如下探究：材料用具：品种、大小相同的泡胀玉米种子若干，空易拉罐四个，沙土，不透光的牛皮纸，剪刀等。图3-1方法步骤：⑴取四个空易拉罐，分别剪去顶盖，装入温润沙土并分别标号（甲、乙、丙、丁）；在每个易拉罐内植入三颗玉米种子，放在温度适宜的阴暗处培养，待幼苗长到2cm左右时备用。⑵将甲、乙、丙、丁均用不透光的牛皮纸包严（留出幼苗生长的足够空间），放在实验台上，甲、乙直立放置，在乙装置的一侧开直径1cm左右的小口，在它们的侧面0.5m处用100W的白炽灯连续照射；丙、丁水平放置，在丙装置的正对地面处开直径1cm左右的小口，在它们的下方0.5m处用100W的白炽灯连续照射（装置如图3-2所示）；甲、乙、丙、丁的其他条件相同。实验现象：两昼夜后，实验结果如图所示。甲直立生长；乙向光弯曲生长；丁向上弯曲生长；丙也向上弯曲生长，但与丁相比，弯曲度要小一些。请根据实验现象分析原因并得出结论：图3-2⑴由甲、乙装置内的玉米苗生长情况可知玉米苗具有_________特性，最可能的原因是：______________。⑵由甲、丁装置内的玉米苗生长情况可知玉米苗具有______________特性，最可能的原因是：____________。⑶由乙、丙、丁装置内的玉米苗生长情况可知：______________________。⑷如果实验开始后使整个实验装置失去重力，甲、乙、丙、丁四个装置的幼苗生长方向将是：甲_____________，乙___________，丙______________，丁______________。[解析]植物茎的向光生长是由于单侧光引起生长素分布不均，单侧光使生长素在背光一侧比向光一侧分布多，从而使背光一侧的细胞纵向伸长比向光一侧的快，结果使茎向生长慢的一侧（向光源一侧）弯曲生长，表现出向光性。由甲、乙装置内的玉米苗生长情况可知玉米苗具有向光性，这主要与单侧光引起生长素分布不均有关；由甲、丁装置内的玉米苗生长情况可知玉米苗有向背地方向生长的特性，这主要是受重力影响；由乙、丙、丁装置内的玉米苗生长情况可知，重力对芽长生的影响大于光照对芽生长的影响，这主要通过观察图中玉米苗生长弯曲程度而推知。若整个实验装置处于失去重力状态，即不考虑重力，甲、乙变化不大；但丙幼苗会向下生长，原因是单侧光引起了生长素分布不均；而丁幼苗则会水平向前生长，原因是失重状态下，植物体生长素分布均匀。[答案]⑴弯向光源生长的单侧光照使芽内的生长素在背光一侧分布较多，使背光侧的组织生长较快⑵向背地方向生长的在重力影响下，生长素在近地侧分布较多，使近地侧的组织生长较快⑶重力对芽生长的影响大于光照对芽生长的影响⑷直立生长弯向光源的程度加大向下生长水平向前生长[例6]“霜叶红于二月花”-38-\n的美丽景色，是由于成片的黄栌或枫树叶片逐渐变红形成的。假若你是研究性学习小组成员，请你利用暑假对这一自然现象产生的原因进行实验探究。实验假设：叶片变红现象受温度影响。围绕该实验假设，有的同学主张在进行实验前，需要搜集有关资料，才能对实验组的温度进行设置，该“有关资料”应为当地深秋的昼夜气温变化资料（当地气象资料）实验材料：盆栽的黄栌或枫树、透明的恒温箱等实验用具。实验步骤：⑴取甲、乙两盆栽的黄栌或枫树，分别放入两透明的恒温箱内，甲为实验组，乙为对照组。⑵甲组恒温箱模拟深秋时昼夜温度变化，乙组除温度与外界环境相同外，其余条件都与甲组一致。⑶若干天后观察实验现象。实验结果预测及结论：⑴如果实验组和对照组中的叶片都变红（或都不变红），假设不成立。⑵如果实验组叶片变红，对照组叶片不变红，假设成立。[解析]本题假设一个客观现实，并要求考生利用实验方法去解释，以此加强考生从现象推测本质和由本质解释现象的实际应用能力。在设计实验的过程中，要根据实验要求和已给的实验步骤，进行合理的相象，最好能根据题意图画出实验草图，这样有利于直观的回答问题。解答此题主要考虑以下几方面：⑴为了说明叶片变红现象受温度影响，必须通过设置对照实验来观察：实验组模拟深秋时昼夜温度变化，对照组模拟夏季时昼夜温度变化；⑵注意因子变量原则，各组除温度变化不同之处，其余的如实验所需的植物种类、大小、放置的环境、生存条件等都必须相同；⑶要根据实验要求和实验步骤，合理预测实验结果的结论。[例7]试根据所提供的材料建立一个微型密闭生态系统（不必做对照实验），并回答有关问题。供选材料：A.黑玻璃瓶B.透明玻璃瓶C.橡胶塞及密封胶D.河水及河泥E.蒸馏水F.无机盐G.新鲜水藻H.死水藻I.活小鱼（1）本实验不可缺少的材料是（填代号）_____________。（2）生态系统建立起来后应放在________适宜，并且有_______的环境中才能较长时间不需喂食和通氧。理由是_____________________________________。（3）该生态系统的能量流动是从___开始的，流经这个生态系统的总能量是____________________________________________。[解析]要建立一个微型密闭生态系统，肯定需要橡胶塞及密封胶；生态系统只是物质上自给自足，能量来自生产者固定的太阳能，所以玻璃瓶必须是透明的，植物见光才能进行光合作用；生态系统必须有三大成分：生产者、消费者和分解者，新鲜水藻可以作生产者，活小鱼作消费者，分解者来自河泥；水不能用蒸馏水，因为蒸馏水溶氧不足；瓶中装水不能太多，要留一定空间，以便O2和CO2的循环。只有保证合理的物质循环和能量流动，生态瓶中的生物才能存活较长时间。制作小生态瓶时应注意以下问题：（1）在制作完成的小生态瓶中所形成的生态系统，必须是密闭的。（2）小生态瓶中的各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。（3）小生态瓶必须是透明的，既让里面的植物见光，又便于观察。（4）小生态瓶中投放的生物，必须具有很强的生活力。投放的动物数量不宜过多，以免破环食物链。（5）生态瓶宜小不宜大，如果模拟的是微型池塘生态系统，则瓶中水量应为容器的4/5。（6）小生态瓶制作完毕后，应该贴上标签，写上制作日期，然的后将小生态瓶放在有较强散射光的地方，不能将小生态瓶放在阳光直射的地方，否则会导致水温过高，而使水草死亡。（7）在整个实验过程中，不要随意移动小生态瓶的位置。[答案]（1）B、C、D、G、I（2）温度光照水藻通过光合作用为小鱼提供O2和养料，小鱼通过呼吸作用为水藻提供光合作用所需的CO2-38-\n，排泄物被河泥中的分解者分解成小分子物质再被水藻利用（3）水藻的光合作用水藻固定的太阳能[方法归纳总结及考前注意事项]通常课题研究计划应包含如下几点：1.确定研究对象和内容；2.每个阶段的目标任务和时间安排3.组内同学分工安排；4.有关资料的收集和整理5.调查的方式和途径（含问卷、访谈、资料6.设计实验方案进行测度；7.分析数据，得出结论，撰写研究报告、论文和成果展示。课题研究方法答题要点如下：课题研究方法指的是在科学研究中常用的方法，如：观察法、实验法、类比法、案例分析法、社会调查法、数据统计法、归纳法等等。有些研究方法包含较多的手段，如社会调查法包含：抽样调查法、问卷调查法、个别访谈法、现状调查法、街头观察和采访、发展性调查法、相关性调查法、因果关系调查法、座谈调查法等。实验法包含：实地测试法、实验探索法、实验验证法以及实验装置改进、仪器、模型的制作等。课题研究方法通常不是单一的，而是多种方法都要采用。课题成果形式答题要点如下：研究性学习的研究课题结束，必须要以定的成果形式来展示。成果形式主要有：调查报告、课题结题报告、研究论文、计划书、建议书、设计图纸、统计表、个人小结、小组总结、成果鉴定书等文字材料。另外，还应包括：照片、图片、制作、模型、磁带、录象、网页、多媒体课件等实物材料。陈述选题理由要点如下：1.课程名称不宜过长、难懂，包含对象、内容和方式即可。2.该课题有实际意义、积极意义和研究价值。3.本人有较浓厚的兴趣和爱好特长。4.对课题较熟悉，具备较好条件（如有家长、专家知指导，居住地方便、收集资料容易等优势）5.课题的可操作性强，既内容深浅适合、范围适中，人力、物力、财力切合实际。[分级模拟训练题]A级模拟1.某研究性学习小组在进行“调查环境对生物的影响”课题研究时，确定了对“家庭煤炉对植物生长的影响”子课题研究，并指定了研究方案。请回答下列问题：（1）你认为该研究方案包括哪些内容？研究目的、研究方法、完成时间、结果预测、结论、报告形式等。（2）简述该课题研究的两点主要意义：①学会调查研究环境污染对植物影响的基本方法；②了解大气污染对植物生长的不利影响；（3）你对该课题研究作出的假设是煤球燃烧产生的二氧化硫会影响植物的生长；预期是一段时间后，在煤炉旁生活的植物会出现病症。（4）该小组开展研究作出的过程和结果如下：取两盆生长状况相似的葱，一盆（编号1）置于阳台，一盆（编号2）置于厨房煤炉旁，白天给予同样的护理，并进行同样的光照，经过一个月的观察，结果如下：项目编号原来形态一周后二周后三周后四周后长度14.8cm5.1cm5.8cm6.7cm8.1cm25.1cm5.3cm5.7cm6.1cm6.6cm颜色1绿色绿色绿色绿色绿色2绿色绿色顶尖变黄黄色扩大顶尖枯掉①该课题采用的研究方法是实验法、观察法；②你得出的初步结论是家庭煤炉燃烧产生的气体影响植物的生长。（5）如果让你完成该课题的研究报告，你的报告中应含有的主要内容是-38-\n前言（包括课题研究目的、原理、意义等）、材料与方法、结果、结论、与讨论、参考文献等。2.在人群中有耳垂和无耳垂是一对相对性状，已知无耳垂属于隐性性状，有耳垂属于显性性状。光明中学生生物学研究小组计划开展一次研究性学习活动，调查上海市50个家庭的父母与子女间这对相对性状的遗传（假设一对夫妻只生一个孩子）。⑴如果你是该小组中的一员，请你确定本次研究活动的主要目的：_______________。⑵请设计一个表格，用于对调查结果的统计、分析，并给表格起一个标题。（在下面的方框内设计表格，注意确定需要统计的内容或项目）标题：______________________统计表：⑶该调查活动的不足之处是__________________________________。3.拟调查一个池塘生态系统（如图3-3）的组成成分。请根据图示及提供的实验器材，写出调查项目。地点：池塘器材：温度计、光照强度测定仪、酸度计、溶氧测定仪、水网、显微镜、放大镜、笔、记录本等。调查项目：⑴非生物因素：___________。⑵生物成分：①______________________；②___________________；③____________________。B级模拟图3-31.培养液中酵母菌种群数量的变化目的要求：酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养。要学会探究培养液中酵母菌种群的数量随时间的变化情况。材料和用具：探究所需要的菌种和无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血球计数板（2mm×2mm方格）、滴管、显微镜等。讨论：（1）怎样进行酵母菌的计数？对一支试管中的培养液（可定为10mL）中的酵母菌逐个计数是非常困难的，可以采用抽样检测的方法：先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余的培养和滤纸吸去。稍等片刻，待细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。盖玻片下的培养液厚度为0.1mm，请推导也将一个小方格范围内的酵母菌数换算成10mL培养液中酵母菌总数（N）的公式。设每个小方格中酵母菌的数量为x，则N=10×103÷0.13×x。（2）本探究需要设置对照吗？如果需要，请讨论对照组应怎样设计和操场作，如果不需要。请说明理由。需要做几次重复计数，并记录小方格内酵母菌的数量，便于取不均值（3）怎样记录结果？记录表怎样设计？设计记录表，可参考以下表格：测量次数第一次第二次第三次第四次第五次123123123123123平均值（4）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取怎样的措施？-38-\n对溶液进行定量的稀释。2.研究生态系统的食物链和食物网探究目的：设计并制作生态缸，观察其稳定性并研究生态系统的食物链和食物网。探究原理：在有限的空间内，依据生态系统原理，利用蚯蚓8－10条，蜗牛5－7个，小乌龟2－３只；浮萍、水草、蕨类植物和一些低矮杂草，仙人掌或仙人球2－３株；玻璃板4－5m2，粘胶足量；沙土8－１０kg，含腐殖质较多的花土４０—５０kg，自来水足量。构建一个人工的微型生态系统，分析生态缸中各种生物之间的食物链和食物网的构建。制作生态缸方法步骤：按100cm×70cm×50cm的标准制作生态缸框架。在生态缸内底部铺垫沙土和花土，花土在下，一边高，一边低。沙土在上，沙土层厚5－10cm。在缸内低处倒入水。将收集或购买的动物和植物放在生态缸中，其中浮萍、水草与小乌龟放在水中，仙人掌或仙人球移植到沙土上，蕨类植物和杂草移植到花土上，蚯蚓与蜗牛也放置在花土上。封上生态缸盖。将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射。讨论食物链和食物网：（1）请列出课题研究中生态缸中的各种动植物，这些生物分别属于生态系统何成分。生产者和消费者的食物链中，浮萍、水草、蕨类植物和一些低矮杂草，仙人掌或仙人球等是生产者，蚯蚓、蜗牛等是初级消费者，小乌龟是次级消费者。（2）如果增加此微型生态系统中动植物的种类，各种捕食链相互交织会形成怎样的图形？随着生物种类的增多，食物链的条数增多，食物网更复杂，使捕食链相互交织成网状。（3）除了捕食关系以外，你还能找出生物间更多的营养关系吗？例如蚯蚓和蜗牛之间是竞争关系，各种水草和其它植物之间也是竞争关系。3.某学校生物学研究性学习小组对A、B、C、D四个水深均超过2m的池塘的水质进行了全方位的研究，研究的内容包括水的清澈程度、水中有机物的含量、富营养化的程度等，下面就有关实验方案和结果回答下列问题：（1）他们从水体发绿的池塘中取得四瓶等量的水样，测定其溶氧量为8.5ppm，然后在晴天上午十点整将四瓶水样分别置于A、B、C、D四个池塘的1m水深处，下午四点将四瓶水样迅速取回实验室，测得其溶氧量见下表：样品ABCD溶氧量（ppm）9.58.57.510.5①根据表中结果你认为水质清澈度最高的池塘是__D__________。②请解释形成B瓶结果的原因：样品瓶中藻类的光合作用释放的氧气与瓶中生物呼吸消耗的氧气相等。（2）为了比较这四个池塘中有机物含量的高低，该小组分别在四个池塘1m水深处采集四瓶等量的水样，回实验室后分别滴加2滴0.01%的亚甲基蓝溶液，观察其褪色的时间记录为下表：样品ABCD褪色时间（小时）1612820根据表中结果你认为有机物含量最高的池塘是_C____。理由是有机物多，细菌多，亚甲基蓝被降解的速度就快，所以有机物越多，褪色越快。C级模拟1.某生物学研究小组的同学，在对人类聋哑病进行遗传调查时发现了如下几种情形：①家庭中父母表现均正常，子女出生时正常，但因幼时用药不当而致聋；②父母均正常，子女中有正常、也有聋哑患儿；③父母均聋哑，子女正常；④父母一方聋哑，子女均正常；⑤-38-\n父母一方聋哑，子女中出现聋哑患者。请仔细分析回答下列问题：⑴研究小组在进行遗传分析时首先应该如何处理研究结果？对第①类调查结果不进行统计归纳这种处理的理论依据是第①类子代出现的聋哑是由于环境变化引起的，属于不遗传的变异。（2）根据上述实验现象请提出较合理的假设，并应用假设以遗传图解形式正确解释结果③。实验假设：聋哑是由位于不同的同源染色体上的两对等位基因控制。对结果③的解释：设人类聋哑是由常染色体上的两对等位基因（A、a和B、b）控制，则有：AAbb（聋哑）×aaBB（聋哑）AaBb（全正常）2.血糖浓度的相对稳定是人和动物维持生命活动所必需的。请设计实验方案，探究某种器官在血糖调节中的功能。实验目的：学习用摘除法造成功能缺损，以了解研究某些器官功能的一些方法；观察某器官（胰腺内分泌部）对血糖平衡的调节作用。动物与器材：成熟的150g左右的健康雄性小白鼠6只，常用手术器械，消毒器材，75%酒精，麻醉药品，鼠笼，注射器，计时工具等。（1）列出一个课题名称：胰腺对血糖平衡的调节作用（只要合理均可，但（2）、（3）、（4）小题应与此相应）。（2）提出一项测量指标：尿糖的鉴定（血糖浓度的降低速度）。（3）方法步骤：①取成熟的150g左右的健康雄性小白鼠6只，预先饥饿一天。分成实验组4只和对照组2只，并编号。②消毒，切开皮肤和腹壁，摘除实验组的××器官，缝合切口并消毒。①对照组的手术和实验组相同，但不切除胰腺。两组均置于适宜的相同条件下分笼饲养。②利用斐林试剂（班氏试剂）或蚂蚁等对葡萄糖的应激性，鉴定尿液中是否含葡萄糖。⑤实验组出现尿糖时，记下时间，并立即给其中2只静脉注射胰腺研磨液，另2只不予抢救，测定其尿液中是否含葡萄糖。⑥比较并分析对照组、注射胰腺研磨液、出现尿糖后未经抢救的小白鼠的尿糖情况等。（4）预期结果并分析：①切除胰腺的小白鼠出现尿糖，注射胰腺研磨液后尿糖逐渐消失；而不予抢救的小白鼠持续尿糖（甚至惊厥死亡）；对照组基本正常。说明胰腺产生的物质能降低血糖。②切除胰腺的小白鼠出现惊厥，注射胰腺研磨液（葡萄糖）后逐渐恢复正常活动；而不予抢救的小白鼠死亡；对照组基本正常。说明胰腺产生的物质能升高血糖。③若切除胰腺的小白鼠与对照组的小白鼠活动情况相同，均不出现尿糖和惊厥现象，说明胰腺在血糖的调节中几乎不起作用。3.研究表明，细胞分裂素可以延缓叶片的衰老。某生物学兴趣小组的同学想通过实验检验生长素是否也具有延缓叶片衰老的作用。请你利用离体的叶片设计一个实验来探究这个问题。⑴实验目的：探究生长素是否具有延缓叶片衰老的作用。⑵实验原理：离体的叶子会逐渐衰老，叶片变黄，使用一定浓度的细胞分裂素处理之后，可以显著地延长保绿时间，推迟离体叶片衰老。⑶材料用具：足够数量的植物离体叶片、一定浓度的细胞分裂素和生长素、所需的相关器材和用具。⑷实验步骤（写出实验的思路即可）：①把植物的离体叶片随机均分成A、B、C三组②分别用适宜浓度的细胞分裂素和适宜浓度的生长素处理A、B两组叶片，C组不作任何处理③观察并记录叶片的保绿时间。-38-\n⑸结果预测和结论：①B组叶片与C组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素也具有延缓叶片衰老的作用②B组叶片与C组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素对叶片的衰老无影响③B组叶片的保绿时间在A组与C组之间，说明生长素具有加速叶片衰老的作用，但是还没有细胞分裂素作用明显。④B组叶片比C组叶片的保绿时间更短，说明生长素具有加速叶片衰老的作用。⑤B组叶片比A组叶片的保绿时间更长，说明生长素比细胞分裂素更具有延缓叶衰老的作用。研究性课题分级模拟训练题参考答案A级模拟1.（1）2.（1）确定人类耳垂性状是否为伴性遗传（或验证基因的分离定律，或人群中有耳垂基因频率调查等）（2）标题：上海市部分家庭耳垂性状遗传调查统计表（以确定耳垂性状是否为伴性遗传为例）表格：父亲性状母亲性状儿子性状女儿性状有耳垂无耳垂有耳垂无耳垂有耳垂有耳垂有耳垂无耳垂无耳垂有耳垂无耳垂无耳垂（3）被调查的家庭数目太少；每个家庭的孩子太少。3.⑴水温、水中含氧量、水面光照强度、pH⑵①生产者：水草、浮萍、栅藻、团藻②消费者：虾、草鱼、黑鱼③分解者：细菌、真菌[解析]生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，非生物的物质和能量包括空气、水、矿物质、阳光、热能等，但调查的项目中非生物因素不能这样照搬，应根据所给器材分析：温度计是测水温的，光照强度测定仪是测光照强度的，酸度计是测pH的，溶氧测定仪是测水中溶解氧的。所以非生物因素的表达应是水温、水中含氧量、水面光照强度、pH。生产者是生态系统中的自养生物，应是水草、浮萍、栅藻、团藻，消费者是生态系统中营异养生活的各种动物，应是虾、草鱼、黑鱼，分解者是生态系统中营腐生生活的细菌和真菌。四、验证性实验[高考命题特点及预测]高考验证性实验，一般给出实验目的、试剂和有关用品，要求学生据此设计实验或补充不完整的实验，来验证某一事实或原理。其特点是先有结论，然后用实验来验证结论。重在考查对实验设计和操作步骤的分析和理解能力，对实验结果的预测和归纳总结能力。近几年高考中都出现这类试题，预计2022年仍将考查。重点是考查验证某一结论或原理。[模拟范例][例1]选一盆银边天竺葵（叶边缘呈白色），先放在黑暗处48小时，再将长2厘米，宽2厘米不透光的黑色纸片用回形针夹在某叶片的绿色部位（图中C处），然后把植株放在阳光下照射4~6小时，再剪下此叶片，并用打孔器分别在该叶片的不同部位取下A、B、C三个叶圆片，如图4-1。把叶圆片放入装有“某溶液”的试管里，经热水浴脱色，然后把经过脱色的叶圆片放在清水中漂洗，取出放在白纸板上，再用吸管吸取碘溶液，分别滴在三个叶圆片上，分析上述实验，回答下列问题：图4-1（1）本实验整个设计过程当中，用到了哪些科学原理和方法？举例说明。_______________________________________________。-38-\n（2）设计本实验的目的是什么？__________________________________________。（3）本实验中的哪些知识是我们用来推理的已知知识？举例说明。______________。（4）请对B叶圆片的现象进行合理解释：____________________________________。[解析]本题利用光合作用的反应原理来验证光合作用发生所应具备的条件。本实验中，B与C进行对照，目的是用来研究光照对光合作用的影响；A和B进行对照，目的是研究叶绿体对光合作用的影响。[答案]（1）设计了对照实验；每个实验只研究单一的实验因素。如B与C对照研究光照对光合作用的影响，A和B对于照研究叶绿体对光合作用的影响（2）探究光合作用进行的条件（3）淀粉遇碘变蓝（4）B叶圆片满足光合作用进行的条件，通过光合作用产生淀粉，淀粉遇碘变蓝[例2]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的生理作用”，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。（一）实验材料和用具：正常健康的实验小白鼠20只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性试剂，注射器，试管，烧杯等。（二）实验步骤：（实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量度作实验设计要求；给药1小时后，用注射器在小白鼠膀胱处穿刺取尿液。）（三）实验结果的预测、解释和结论：[解析]此题是以实验探究的形式，考查学生的实验设计能力，实验结果的预期分析能力，考查对胰高糖血素作用的理解和还原糖的鉴定方法的掌握程度。该题型近几年不断出现，是经典的能力应用题。此实验的目的是“验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”。为此，设计实验步骤时应该考虑：（1）对照原则：把20只小白鼠均分为实验组和对照组；控制单一变量：分别在腹腔注射胰高血糖素溶液和等量的生理盐水。（2）分组取样：准备20支试管并编号。（3）特定反应鉴定：将20支试管均匀并放入盛入开水的烧杯内加热煮沸，冷却后观察20支试管内溶液颜色的变化。（4）实验结果的预期和解释：分两种情况考虑，分别对实验组和对照组做出结果预期和解释，实验组（1-10号试管）中应该出现砖红色沉淀，表面实验鼠尿液中有葡萄糖；对照组（11-20号试管）中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。（5）实验结论：通过对照，实验鼠血糖升高出现糖尿，证明胰高血糖素具有升高生血糖的生理作用。[答案]（二）实验步骤：（1）确定10只小白鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另10只鼠为对照鼠，腹腔等容量注射生理盐水。（2）将20支试管分别编号为1-10号和11-20号，各加入等量的班氏糖定性试剂。（3）给药1小时后，对20只小白鼠采尿液，实验鼠尿液放入1-10号试管内，对照鼠尿液入11-20号试管内。（4）将20支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察20支试管溶液颜色的变化。（三）实验结果的预测、解释和结论：1-10号试管中应该出现砖红色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖；11-20号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。实验结论：实验鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，这是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。[例3]某实验小组为了验证乙烯的生理作用，进行了下列实验：取A、B两箱尚未成熟的番茄（绿色），A箱用一定量的乙烯利（可释放出乙烯）处理；A箱不加乙烯利作为对照。当发现两箱番茄颜色有差异时，A箱的番茄呈色，B箱番茄呈-38-\n色。从这两箱番茄中取等量的果肉，分别研磨成匀浆，除去匀浆中的色素，过滤。区无色取得等量滤液分别加入A、B两支试管中，再各加入等量斐林试剂，加热后，摇匀观察，发现A试管中呈砖红色，B试管中也呈此颜色，但比A试管中的颜色（深或浅），说明经乙烯利处理后番茄中含量增多了。根据上述实验可证明乙烯具有的作用。[解析]乙烯能促进果实成熟。果实由绿色变为红色。通过对照可知，A箱的番茄先成熟，产生的还原性糖多，与斐林试剂作用产生的颜色深。[答案]红绿浅还原性糖促进果实成熟[例4]利用题中提供的实验原理和材料器具，写出验证动脉血和静脉血特点的实验步骤。一实验原理：血液中红细胞内的血红蛋白同氧气结合形成氧合血红蛋白，使血液转变为鲜红色的动脉血；血液中氧气含量少，血红蛋白同氧气分离，使血液转变为暗红色的静脉血。二材料器具：柠檬酸盐（家兔或鸡的血中加入少量柠檬酸钠，使血液不致凝固），烧杯，烧瓶，玻璃漏斗，10%柠檬酸钠，二氧化锰，双氧水稀释液，石灰石，盐酸，过氧化钠，新鲜萝卜碎屑。三实验步骤和实验结果：第一步：用盐酸和石灰石制CO2，用双氧水制O2。第二步：……[解析]可取几只烧杯，再把柠檬酸盐分别注入烧杯中，然后再通入氧气，可发现通入氧气的烧杯中血液变成红色；再把CO2通入另一烧杯中，观察到血液会变成暗红色。[答案]第二步：准备三只烧杯，并编号，把等量的柠檬酸盐分别注入3只烧杯中，其中2号作对照用。第三步：把O2通入1号烧杯中，观察到血液变成鲜红色；把CO2通入3号烧杯中，观察到血液变成暗红色；对照组不变。第四步：把O2通入先前通入CO2的血液后，血液又由暗红色变成鲜红色。[例5]蚕豆染色体数目为2N=12，蚕豆根尖在19摄氏度的条件下，一个细胞周期所占时间为19.3小时。大多数致癌物质都能提高生物的突变频率，癌症是由体细胞遗传物质的改变引起的，吸烟者容易患癌症，其得病率是不吸烟者的10.8倍。某中学教师为了让学生能清晰地观察到细胞的染色体变异，需在课前制作细胞临时装片，请你帮助老师完成上述的课前准备工作。（1）实验原理是什么？_____________________________________。（2）选择蚕豆作为实验材料最可能的原因是什么？_________________________________________________________。（3）简要写出实验课前准备工作过程中的3个主要步骤。_____________________________________________________________。（4）用显微镜观察染色体时，应找到处于细胞分裂周期中的什么期的细胞？_________________________________________________________________。（5）为了得到更多的蚕豆根尖，你将如何处理实验材料？________________________________________________________________。（6）蚕豆根尖的培养至少需要多长时间？________________________________________________________________。[解析]本实验利用的是烟叶细胞中的诱变物质引起根尖细胞染色体发生变异的原理。选择实验材料最好是染色体数目少的，这样便于观察染色本的变异。其中，细胞分裂中期是观察的最佳时期。为了得到更多的蚕豆根尖，可以剪去主根，让其长出更多的侧根。蚕豆根尖的培养大致需要20小时。[答案]-38-\n（1）烟叶细胞中的诱变物质引起根尖细胞染色体变异（2）染色体数目少，便于观察染色体变异（3）加蒸馏水使种子吸水膨胀萌发，长出幼芽；将发芽的种子分为两等份，一份放在蒸馏水中培养，一份放在烟草浸出液中培养；按观察植物根尖细胞有丝分裂的要求制作装片，以供观察（4）中（5）剪去主根，让其长出更多侧根（6）19.3小时或20小时[例6]（创新题）植物根尖成熟区的主要功能是吸收水分和矿质元素离子。如图4-2表示刚施肥后的根尖成熟区表皮细胞在土壤溶液中的状态。请据图回答：（1）图示细胞此时所处的生理状态是________。此时，还能吸收水分和矿质元素离子吗？____________________________。图4-2（2）现提供0.3/mL的蔗糖溶液、1mol/L的硝酸钾溶液、1mol/L的醋酸溶液三种药品（以上溶液的浓度均比一般细胞液浓度大），紫色洋葱、显微镜。请你选择一种正确的药品及基他必要的仪器用具，设计一个简单的实验，证实你对第（1）题第二问的判断。实验步骤：①取一干净的载玻片，在中央滴加一滴___________________；②撕取紫色洋葱鳞片叶表皮，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察。实验现象：细胞先出现了________后又__________；实验结论：由此证明了______________。[解析]（1）由于图中是原生质层已与细胞壁分离，说明该细胞已失水；由于细胞吸水和吸收矿质离子是两个上对独立的过程，故该细胞不能吸水，但可以吸收矿质离子；（2）这是教材中的质壁分离的延伸，特别提醒的是：将植物细胞置于适宜的硝酸钾溶液中，细胞先发生质壁分离，后又自动复原，原因是细胞主动选择吸收K+、NO3-，提高了细胞液的浓度，致使细胞又吸收水分。[答案]（1）细胞失水，出现质壁分离不能吸收水分，仍能吸收矿质离子（2）1mol/L的硝酸钾溶液，质壁分离自动复原细胞失水处于质壁分离状态时，仍能吸收矿质离子[例7]已知纯种的粳稻杂交，F1全为粳稻。粳稻中含直链淀粉，遇碘呈蓝黑色（其花粉粒的颜色反应也相同），糯稻含支链淀粉，遇碘呈红褐色（其花粉粒的颜色反应也相同）。现有一批纯种粳稻和糯稻，以及一些碘液。请设计两种方案来验证基因的分离规律。（实验过程中可自由取用必要实验器材。基因用M和m表示）方案一：实验方法：采用测交法加以验证。实验步骤：⑴首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。⑵让F1杂合粳稻与糯稻测交，观察后代性状分离现象。实验预期现象：测交后代应出现两种不同表现类型且比例为1：1。对实验现象的解释：依据测交使用的糯稻为纯合体只产生一种含糯性基因的配子，后代既然出现两种表现型，粳稻（含M）和糯稻（含m，且mm为纯合），则F1中必然产生两种类型配子，即M和m。实验结论：F1中必然含有M和m基因，且M和m这对等位基因在F1产生配子的过程中必定随同源染色体的分开而他离，最终产生了两种不同的配子，从而验证了基因的分离规律。方案二：实验方法：运用F1的花粉鉴定法。实验步骤：⑴首先让纯种粳稻与糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。⑵F1开花时取其一个成熟花药，挤出花粉，置于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察。实验预期现象：花粉一半呈蓝黑色，一半呈红褐色。对实验现象的解释：F1在产生配子的过程中产生一种含M基因的配子（呈蓝黑色）和一种含m基因的配子（呈红褐色）。实验结论：F1-38-\n在减数分裂产生配子的过程中所含等位基因M和m随同源染色体的他开而分离，并最终形成了两种不同的配子，从而直接验证了基因的分离规律。[解析]基因的分离规律的实质是等位基因分离，可采用测交法和运用F1的花粉鉴定法加以验证。[方法归纳总结及考前注意事项]验证性实验设计一般包括如下内容：①实验名称：实验内容的名称。②实验目的：要探究或验证的事实。③实验原理：进行实验依据的科学道理。④实验对象：进行实验的主要对象。⑤实验条件：根据实验原理确定所需的仪器、设备和药品。⑥实验方法及步骤：确定实验采用的方法及必需（最佳）的操作程序。每一个步骤都必须是科学的，能及时对仪器和步骤进行矫正。⑦实验测量与记录：应用科学的测量手段对实验过程进行测量，并准确客观地记录实验过程及结果。⑧实验结果预测及分析：预测可能出理的实验结果并分析导致的原因。⑨实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。在实验设计中要遵循和体现实验设计的“三大原则”（对照性原则、等量性原则、单因子变量原则）和“四性”（科学性、安全性、可行性和简约性），文字叙述力求简练、准确、科学。建议同学们对生物实验“看一看（指阅读实验），做一做（指实验操作），想一想（指操作后的思考），练一练（指做实验练习题）”。训练这方面的能力，要求学生对每一个实验都要弄清楚实验的目的、原理，熟悉实验器材，掌握实验方法和步骤，要重视实验结果，更要重视对结果的分析，学会思考和推论，能正确处理数据，对结果整理并加以计算，得出正确结论，能处理非预期现象。[分级模拟训练题]A级模拟1.水分子进出细胞需通过水通道。为验证这一假设，科学家得到如下材料：A.分离纯化的水通道蛋白；B.含有水通道蛋白的细胞；C.去除水通道蛋白的细胞；D.磷脂双分子层构成的内含水溶液的球状体（其膜结构能与加入的蛋白质结合）；E.能够抑制蛋白质活性的含汞离子的试剂；F.蒸馏水。某生物小组设计了以下实验研究水通道：取一只培养皿，加入一定量的蒸馏水，放入含有水通道蛋白的细胞，一段时间后用显微镜观察，加入含有水通道蛋白的细胞吸水胀破。结论：水分子通过水通道蛋白进入细胞内部。①此实验目的是：______________________________________。②找出上述实验过程中不合理之处，并加以改正。2.研究人员从人体的ＤＮＡ中筛选克隆出内皮抑素基因，将此基因转移到双歧杆菌中，使其能够正常表达。用这样得到的双歧杆菌制成口服制剂，此制剂可以用于抑制癌症。在这种药物用于临床治疗之前，应该先进行动物实验，以确定制剂对机体内重要脏器的安全性。写出简要点的实验设计方案。实验材料：转基因双歧杆菌口服制剂；健康鼠４只，性别、体重如下表所示：代号甲乙丙丁性别雌雄雌雄体重78g76g99g101g实验设计：第一步：将实验鼠分为实验组、对照组，其中为实验组，___为对照组。（填写代号）②第二步：第三步：饲养相同时间后，分别解剖观察实验组、对照组的鼠，检查重要脏器发生病变情况。3.（创新题）如图4-3是有关物质半透膜扩散图解：-38-\n⑴请设计一个实验，证明图解是成立的。要求：直接在图中装置Ⅰ和装置Ⅱ的括号内填上适当的溶液或试剂的代号，以表明你的设计。可供选择的溶液试剂：①淀粉溶液②葡萄糖溶液③蒸馏水④I2-KCl溶液⑤少量班氏试剂（班氏试剂能跨膜扩散，且葡萄糖溶液遇班氏试剂形成砖红色沉淀）仪器：试管（若干），烧杯，试管架等。图4-3⑵根据你的设计方案，预测一段时间后，两个装置中的烧杯和透析袋内的颜色变化：装置Ⅰ________________________；装置Ⅱ_________________________________。⑶若想观测到水分子扩散的明显结果，装置应如何改________________________。B级模拟1.为检测光质（不同波长的光）对水生黑藻光合作用强度的影响，请你根据提供的材料和实验开始步骤完成后面的实验设计，并回答有关问题。实验材料：红、绿、白三种颜色的40W灯泡数个，试管数支，黑藻数枝，pH试纸，石蜡油，NaHCO3溶液。实验开始步骤：在室温为20℃的环境中，按如图4-4所示组装好实验装置。图4-4⑴写出后面实验设计的主要步骤。①将黑藻分成等量的三组，取适量的NaHCO3溶液三等份分别放入三只编号的试管中；②将三种灯泡安装在距试管相等距离处，且照射时间相同；③最后用pH试纸检验各试管溶液的pH变化。⑵请预测并简要分析上述实验结果。黑藻在不同的光照下光合作用的强度不同、CO2的吸收量不同、试管内的pH不同；在白光照射下光合作用最强，pH上升最大，其次是红光，最后是绿光。⑶若用一枝黑藻作为实验材料，请简要写出实验设计的步骤。用三种灯泡依次照射试管内的黑藻，每次照射要有时间间隔，并且在更换试管内的溶液，而且灯泡与试管之间的距离要相等，照射时间要相同，用pH试纸检测溶液的pH变化。⑷若不增加实验用具，写出另一种检测该实验结果的简便方法。直接观察气泡释放的速度。⑸若上述实验效果不明显，请设计一种增加光合作用强度的方法。适当提高温度。2.取4株大小、来源相同，且具有等量叶片的嫩枝，分别作图4-5甲所示的处理。实验开始时，先将各装置的质量调到80g，其后每隔4h，记录各装置的质量，实验结果如图4-5乙所示。请据图分析回答：⑴图乙中曲线Ⅰ代表图甲中A、B、C、D中的C和D（两组）的实验结果，原因是因为C中叶片的上下表皮涂有凡士林，不能进行蒸腾作用，D因无叶片也不能进行蒸腾作用。-38-\n⑵图乙中曲线Ⅱ、Ⅲ代表图甲中A、B、C、D中的B和A的实验结果，比较这两个实验结果，说明该植物叶片的上、下表皮中，上表皮的气孔数量较多，其原因是B装置中时片的下表皮涂以凡士林相对A装置的质量丢失较少，且未到A装置的一半。⑶若将装置A放入①玻璃钟罩内②暗室中，对实验结果有何影响？为什么会有这种影响？两种情况下，蒸腾作用失水相对都减少。因为在玻璃钟罩内，空气不流通，相当于风速为零，蒸腾作用减弱，而暗室内，无光照，空气流通不畅，蒸腾作用也减弱。4-63.如图4-6表示研究光合作用实验装置，用打孔器以同一片双子叶植物叶为材料，制成叶圆片并放入瓶中，通过气泵抽出瓶内的空气直到叶圆片降瓶底。将瓶中等量叶圆片转移到含有不同浓度NaHCO3溶液的培养皿中，所有培养皿置于相同的光照下，测量每一培养皿中叶圆片浮至溶液表面所需的时间，以计算光合作用速率，如下表所示。NaHCO3溶液浓度叶片浮至表面的时间隔（s）光合作用速率（1/T）0—00.101357.4×10-30.201059.5×10-30.309011.1×10-30.408312.0×10-30.508312.0×10-3（1）叶圆片转移到NaHCO3溶液之前，为什么必须抽出空气让叶圆片下沉？（2）为什么叶圆片在NaHCO3溶液浓度为0时不能上浮？（3）假如用等量的叶圆片（重复）实验，提出一种能够缩短实验时间的方法。（4）NaHCO3溶液浓度与光合作用速率的关系是。C级模拟1.为证明铁是否为植物生长发育所需要的“不可再利用元素”，请写出合理的实验设计：（1）实验原理：对于原本生长正常的植物，一旦环境不能满足它对某种元素的要求，植物_____________，那么这种元素就属于________元素；如果植物因缺少某种_________元素而表现出的__________ ，首先在_________部位发生，则可判断所缺的是“不可再利用元素”，这是因为______________________________。（2）实验方案：①选择____________植物若干，分为两组。②用_________ 配制_______营养液培养植株，作为实验组；用________配制的营养液培养植株，作为_______组。③将两组装置共同置于________ 、_______等适宜条件下培养。④观察植株生长情况并记录结果。（3）预期结果与推断：____________________________________________。2.在细菌培养过程中，分离获得了不能合成某种维生素的营养缺陷型菌株，请设计一个实验以鉴定这种维生素的类型。第一步：将变异菌株接种到________培养基上扩大培养。第二步：（简要写出以后的实验步骤）________________________________________实验结果分析：__________________________________________________验证性实验分级模拟训练题参考答案A级模拟1.①验证水分子进出细胞需要通过水通道蛋白②缺少对照实验。改正：另取一只培养皿，加等量的蒸馏水，将不含有水通道蛋白的细胞放入，在相同条件下放置一段时间后用显微镜观察，不含有水通道蛋白的细胞，保持原状。2.①甲与丁（乙与丙）乙与丙（甲与丁）②-38-\n每日为小鼠提供相同的食物、水；给实验组定时服用双歧杆菌制剂，同时给对照组服用等量的水3.（1）装置Ⅰ左边填写①、右下③④；装置Ⅱ的右边②、右下③⑤。（2）透析袋内变蓝色透析袋内形成砖红色沉淀（3）在两个透析袋上各插一根口径相同的玻璃管，盛上溶液，使液面高度相同B级模拟3.（1）防止溶液中有空气（CO2）而影响实验结果。（2）缺乏CO2不能进行光合作用，无氧气释放。（3）适当提高温度，或增加光照强度。（4）随NaHCO3溶液浓度升高，光合作用速率也升高，NaHCO3溶液浓度达到一定浓度后，光合作用速率不再升高。C级模拟2．⑴会因此表现出缺乏症植物的必需必需缺乏症幼嫩该元素在植物体内形成稳定化合物，难以分解和转移⑵①健康且生长状况相同的②只缺少Fe的溶液“完全”蒸馏水和无机盐对照③温度光照⑶与对照组相比，实验组的幼嫩部位首先出现缺乏症，表明Fe为植物生长发育所需的“不可再利用元素”3．第一步：完全第二步：配制一系列培养基，每种培养基为只添加某一种维生素的“完全培养基”；将扩大培养的变异菌株分别接种到上述培养基中培养；观察细菌生长情况。实验结果分析：细菌不能正常生长的培养基中所添加的维生素，就是该变异菌株不能合成的维生素。-38-
