2012高考生物 考前30天之備戰(zhàn)沖刺押題系列Ⅱ 題型解讀4.3實(shí)驗(yàn)的基本理論與基本方法

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1、 實(shí)驗(yàn)的基本理論與基本方法 生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，生物學(xué)的基礎(chǔ)理論都是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。實(shí)驗(yàn)在生物學(xué)的發(fā)展中起著決定性的作用，且實(shí)驗(yàn)題能準(zhǔn)確地反映出學(xué)生的理解能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、語(yǔ)言的表達(dá)能力以及學(xué)生再學(xué)習(xí)的潛力。所以在高考中有關(guān)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容一直是考試的重點(diǎn)、難點(diǎn)。考試形式有以下幾點(diǎn)：1直接考察課本中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、理論、結(jié)果、設(shè)計(jì)思路。2利用課本實(shí)驗(yàn)的方法、理論、或者設(shè)計(jì)思路，創(chuàng)設(shè)新情景，在新的情景解決新的實(shí)驗(yàn)問題，以考查學(xué)生知識(shí)遷移能力、知識(shí)的靈活運(yùn)用能力。3直接創(chuàng)設(shè)新情景，在所給的新情境中提煉實(shí)驗(yàn)方法、理論、甚至設(shè)計(jì)思路， 以考察學(xué)生獲取信息和處理信息的能力，分析、

2、比較和判斷能力、學(xué)習(xí)的潛力。 本文通過典型例題，對(duì)高考中涉及實(shí)驗(yàn)的基本理論與基本分析方法的問題進(jìn)行分析，期望幫助同學(xué)們提高應(yīng)試能力。 考點(diǎn)一、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的類型及應(yīng)用 例1 對(duì)照實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)常用的研究方法。以下實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)置正確的是（??? ） A．研究植物有絲分裂中解離液的效果分別用龍膽紫液和醋酸洋紅液進(jìn)行染色 B．研究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響分別在0℃、60℃和100℃條件下進(jìn)行 C．研究氧濃度對(duì)植物呼吸的影響分別在黑暗和光照條件下進(jìn)行 D．研究乙烯利的催熟效果分別在等量等濃度的乙烯利和乙烯處理下進(jìn)行 解析：對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，各組除自變量不一致外，無(wú)關(guān)變量應(yīng)保持一致。龍膽紫液和醋酸洋紅液

3、都是用來染染色體的；研究植物有絲分裂中解離液的效果應(yīng)比較經(jīng)解離液處理過的材料和不經(jīng)解離液處理的材料，A錯(cuò)誤。研究溫度對(duì)淀粉酶活性影響實(shí)驗(yàn)的自變量為溫度，對(duì)照實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持一致，B正確。研究氧濃度對(duì)植物呼吸的影響實(shí)驗(yàn)的自變量為氧濃度，C錯(cuò)誤。研究乙烯利的催熟效果的自變量為乙烯利，對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)為乙烯利的不同濃度，D錯(cuò)誤。 答案：B 備考指導(dǎo)：生物實(shí)驗(yàn)中對(duì)照實(shí)驗(yàn)的類型 1　空白對(duì)照?:不給對(duì)照組任何處理因素，因而空白對(duì)照能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說服力。設(shè)置空白對(duì)照目的是為了說明實(shí)驗(yàn)對(duì)象所具備的性質(zhì)等，作為“空白對(duì)照”，它的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該是預(yù)知的。所以空白組明

4、顯的就是我們所指的對(duì)照組了。例如證明甲狀腺激素可促進(jìn)幼小動(dòng)物的發(fā)育的實(shí)驗(yàn)中，不作任何處理喂養(yǎng)正常食物的一組是空白對(duì)照。 2　條件對(duì)照：?雖然給對(duì)照組施以部分實(shí)驗(yàn)因素，但不是所要研究的處理因素。處理不是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。這種處理是有對(duì)照意義的。例如證明甲狀腺激素可促進(jìn)幼小動(dòng)物的發(fā)育的實(shí)驗(yàn)中，給小蝌蚪喂養(yǎng)添加有甲狀腺激素抑制劑食物的一組是條件對(duì)照。 3　自身對(duì)照?：對(duì)照和實(shí)驗(yàn)都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行。有的是同一研究對(duì)象在實(shí)驗(yàn)前后對(duì)照，如“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實(shí)驗(yàn)；有的是在同一研究對(duì)象的不同部位進(jìn)行對(duì)照，如利用銀邊天竺葵（葉片邊緣無(wú)綠色）證明光合作用需要葉綠素。

5、4　相互對(duì)照：相互對(duì)照是指不另設(shè)對(duì)照組，而是在進(jìn)行的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)相互之間形成對(duì)比對(duì)照。如探究酶的最適溫度分成不同的實(shí)驗(yàn)組。如用不同濃度的蔗糖溶液來測(cè)定細(xì)胞液濃度實(shí)驗(yàn)時(shí)，彼此不同的濃度梯度形成相互對(duì)照。 例2 酵母菌在氧氣充足條件下不能進(jìn)行酒精發(fā)酵，有同學(xué)認(rèn)為是氧氣自身抑制了酵母菌厭氧呼吸，也有同學(xué)認(rèn)為是需氧呼吸產(chǎn)生的某產(chǎn)物X抑制了酵母菌厭氧呼吸。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究酵母菌在氧氣充足條件下不能進(jìn)行厭氧呼吸的原因。 供選的實(shí)驗(yàn)試劑和用品：酵母菌細(xì)胞（試劑1）、酵母菌破碎后經(jīng)離心處理得到的只含有酵母菌細(xì)胞溶膠的上清液（試劑2）和只含有酵母菌細(xì)胞器的沉淀物（試劑3）、X溶液、蒸餾水、橡皮管夾若干、其他常用器

6、材和試劑。 （1）先給本設(shè)計(jì)作出假說 ? ??（2分）。 ②首先完成表內(nèi)空格的填空（在C錐形瓶中添加試劑、溶液和氣體的處理），然后按表格完成實(shí)驗(yàn)操作。 實(shí)驗(yàn)操作 a b c d 添加試劑（供選：試劑1、2、3） 10mL的試劑2 10mL的試劑2 ? ?????? 10mL的試劑2 添加溶液（供選：X溶液、蒸餾水） 2mL蒸餾水 2mL X溶液 ? ?????? 2mL X溶液 通氣狀況（供選：氧氣、氮?dú)猓? 持續(xù)通入足量的氮?dú)? ? ?????? ? ??????

7、持續(xù)通入足量的氧氣 (注：a、b、c、d四套裝置均先持續(xù)通入氮?dú)?min，去除錐形瓶中的氧氣，后按表格操作) ③將四套裝置放在溫度適宜（25～35℃）的相同條件下培養(yǎng)相同一段時(shí)間（8～10h）。 ④觀察澄清石灰水是否變渾濁，判斷是否進(jìn)行厭氧呼吸。 （3）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出相應(yīng)結(jié)論： ①? ?? ????； ②? ?? ????； ③? ??

8、 ????； ④? ???? ??； ⑤a、b、c三套變渾濁，丁套不變渾濁，則酵母菌厭氧呼吸受X與氧氣共同抑制。 也不受氧氣抑制；酵母菌厭氧呼吸受X與氧氣共同抑制） （2）②首先完成表內(nèi)空格，并按表格完成實(shí)驗(yàn)操作。 實(shí)驗(yàn)操作 a b c d 添加試劑（供選：試劑1、2、3） ? ? 10mL的試劑2 ? 添加溶液（供選：X溶液、蒸餾水） ? ? 2m

9、L蒸餾水 ? 通氣狀況（供選：氧氣、氮?dú)猓? ? (持續(xù)）通入足量的氮?dú)? (持續(xù)）通入足量的氧氣 ? （3）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出相應(yīng)結(jié)論： ①若a、c兩套變渾濁，b、d兩套不變渾濁，則酵母菌厭氧呼吸受X抑制，不受氧氣抑制? ②若a、b兩套變渾濁，c、d兩套不變渾濁，則酵母菌厭氧呼吸受氧氣抑制，不受X抑制? ③若甲套變渾濁、b、c、d三套都不變渾濁，則酵母菌厭氧呼吸既受X抑制，也受氧氣抑制 ④若a、b、c、d四套均變渾濁，則酵母菌厭氧呼吸不受X抑制，也不受氧氣抑制 備考指導(dǎo)：對(duì)照實(shí)驗(yàn)的作用 1.設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以說明生物體內(nèi)某物質(zhì)具有某項(xiàng)性質(zhì)而其他物質(zhì)沒有，如為了證明酶

10、具有高效性，需要將新鮮的肝臟研磨液與Fe3+催化效率進(jìn)行對(duì)比，設(shè)計(jì)了讓Fe3+作對(duì)照組。只有這樣才能體現(xiàn)酶的高效性。又如為了說明甲狀腺激素的作用，設(shè)計(jì)了正常食物給小蝌蚪喂養(yǎng)的空白對(duì)照組，添加有甲狀腺激素抑制劑食物喂養(yǎng)的條件對(duì)照組。 2.設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以說明生物體某些生理功能產(chǎn)生的條件或某些物質(zhì)發(fā)揮作用的條件，如研究影響光合作用進(jìn)行的條件，就要設(shè)置相關(guān)的對(duì)照組。 3.為了消除實(shí)驗(yàn)中無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量上的影響而設(shè)置對(duì)照組， 在涉及有關(guān)定量實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)樯矬w生命活動(dòng)過程中容易受到環(huán)境中各種不可預(yù)知因素的影響，為了使實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，就需設(shè)置對(duì)照組。如測(cè)定種子的呼吸速率時(shí)，要考慮對(duì)外界

11、因素的影響，需要設(shè)置對(duì)照組。此外，通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)，還可以糾正實(shí)驗(yàn)誤差。 4.設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以控制無(wú)關(guān)變量處于適宜條件。由于在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的因素是多方面的，不僅有實(shí)驗(yàn)變量，也有無(wú)關(guān)變量。在防止無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾時(shí)，首先必須要保證無(wú)關(guān)變量適宜，但無(wú)關(guān)變量是多方面的，甚至是不可預(yù)知的，有時(shí)還經(jīng)常受到實(shí)驗(yàn)者以至我們?nèi)祟悓?duì)生命活動(dòng)規(guī)律認(rèn)知水平的限制。那么怎樣保證無(wú)關(guān)變量適宜呢？最簡(jiǎn)單有效的方法就是設(shè)置對(duì)照組，對(duì)照組只有在出現(xiàn)預(yù)期結(jié)果時(shí)，才能說明無(wú)關(guān)變量是適宜的。 5.通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以得到我們需要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如探究生長(zhǎng)素作用的最適濃度時(shí)，設(shè)置不同的濃度梯度作為相互對(duì)照。從中才

12、能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 考點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)的變量 例3生長(zhǎng)素具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用，乙烯有抑制植物生長(zhǎng)的作用。右圖是盆栽植物平放時(shí)，根與莖的生長(zhǎng)情況?，F(xiàn)已知，近地側(cè)生長(zhǎng)素（IAA）濃度高于背地側(cè)；根對(duì)IAA的敏度越高，培養(yǎng)液中乙烯濃度也越高，根尖的生長(zhǎng)所受的抑制也越強(qiáng)。 （1）此人設(shè)置的空白對(duì)照組是___ ___。 （2）本實(shí)驗(yàn)的自變量是___ ___，因變量是___ ___。 （3）據(jù)此實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可推知圖中根向地生長(zhǎng)的原因是__ ____。 解析：（1）空白對(duì)照組是指不進(jìn)行

13、處理的組別。該實(shí)驗(yàn)的自變量是IAA的濃度，空白對(duì)照組就是不加IAA的含量等量蔗糖的培養(yǎng)液。 （2）本實(shí)驗(yàn)的自變量是IAA的濃度，因變量是乙烯的溶液及根尖的生長(zhǎng)情況。 （3）向地生長(zhǎng)是因?yàn)榻貍?cè)生長(zhǎng)受到抑制。高濃度生長(zhǎng)素誘導(dǎo)根細(xì)胞產(chǎn)生了乙烯，乙烯抑制根尖的生長(zhǎng)。 答案：（1）等量根尖放在含等量蔗糖但不含生長(zhǎng)素的培養(yǎng)液中 （2）生長(zhǎng)素濃度?? 乙稀濃度和根尖生長(zhǎng)的情況 （3）高濃度生長(zhǎng)素誘導(dǎo)根細(xì)胞合成了乙稀，乙稀抑制了根近地側(cè)的生長(zhǎng) 備考指導(dǎo)：教材基本實(shí)驗(yàn)的變量分析 實(shí)驗(yàn) 自變量 因變量 無(wú)關(guān)變量 比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率 催化劑的種類(過

14、氧化氫酶、Fe3+) 催化效率的高低(以點(diǎn) 燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香燃 燒的猛烈程度表示或以 氣泡產(chǎn)生速度表示) 試管等用具的潔凈度、環(huán)境溫度、相同材料的量、各種試 劑的量、反應(yīng)時(shí)間等 探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解的作 用 底物的種類(淀粉、蔗糖) 淀粉酶將淀粉水解(處理后加斐林試劑，加熱出現(xiàn)磚紅色沉淀)，但不能水解蔗糖(處理后加斐林試劑并加熱，無(wú)磚紅色沉淀出現(xiàn)) 淀粉與蔗糖溶液的量、水浴的溫度與處理時(shí)間、斐林試劑的使用量與加熱時(shí)間、操作程序等 植物向性運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和觀察 ①是否黑暗、單側(cè)光照、均勻光照②改變幼苗空間位置以接受重力影響 ①幼苗彎曲狀況 ②根的彎曲方向

15、①幼苗的種類、生長(zhǎng)狀況、環(huán)境溫度、培養(yǎng)條件、處理的 部位及裝置的合理性等 ②萌發(fā)種子的種類、萌發(fā)狀況、環(huán)境溫度及培養(yǎng)條件等 觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原 外界溶液的濃度（即高 滲及低滲溶液) 質(zhì)壁分離(液泡失水縮小、顏色變深、原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離)；質(zhì)壁分離復(fù)原(液泡恢復(fù)原狀、顏色變淺、原生質(zhì)層恢復(fù)原狀) 溶液的種類及濃度;分離與復(fù) 原現(xiàn)象的觀察；裝片的潔凈 度及臨時(shí)裝片的制作；材料 的選擇等 溫度對(duì)酶活性的影響 溫度(60℃熱水、沸水、冰塊) 加碘液后溶液顏色的變化 試管的潔凈度、淀粉溶液的量、不同溫度的處理時(shí)間長(zhǎng) 短、操作程序、碘液的加入量等 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)觀察

16、生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類似物對(duì)植物生 長(zhǎng)發(fā)育的影響 生長(zhǎng)素(或生長(zhǎng)素類似物)的不同濃度 ①扦插枝條的生根狀況的差異 ②果實(shí)發(fā)育狀況的差異 ③落花落果狀況在使用前后的差異 實(shí)驗(yàn)材料的一致性、激素濃度的準(zhǔn)確性、處理時(shí)間的一致性等 考點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn)分析的一般方法 例4 漢麥林（hammerlin）的實(shí)驗(yàn)如下圖所示，將單細(xì)胞的地中海杯狀藻先在近核處切斷，再在近杯處切斷（a），此中間的莖（b）置于海水中可再生一杯（c），但將此杯切掉后，不能再生第二杯（d）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說明（　?。┆? A.決定杯狀藻的藻杯的形態(tài)發(fā)生的遺傳信息來自細(xì)胞核 B.決定杯狀藻的藻杯的形態(tài)發(fā)生的遺傳信息來自細(xì)胞質(zhì) C.杯狀藻藻杯的形態(tài)發(fā)生是由細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的遺傳信息共同作用的結(jié)果 D.條件不足，不能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 解析：本題以實(shí)驗(yàn)為載體，考查學(xué)生分析問題的能力。將單細(xì)胞的地中海杯狀藻在近核處切斷，再在近杯處切斷（a），此中間的莖（b）置于海水中可再生一杯（c），可判斷杯狀藻藻杯的形態(tài)由細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)共同控制；但將此杯切掉后，不能再生第二杯（d），說明杯狀藻藻杯的形態(tài)只由細(xì)胞核控制。 答案：A 備考指導(dǎo)：理解分析題分析方法 驗(yàn)中，既要重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察和記錄，又要重視對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，既要重視對(duì)成功實(shí)驗(yàn) 8 用心 愛心 專心