2022年高中生物实验与探究 .pdf
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1、高中生物实验与探究一、课本实验的复习(一)要重视课本实验教材是基础,也是高考命题的依据,高考命题虽然取材于教材之外,但所有考查的基本实验方法、实验技术及实验思想,还是源于教材,且一般有一道选择题来自教材。(二)课本实验的提升对于每个实验可从两个方面复习:一方面是熟悉每个实验的常规内容,即了解每个实验的目的、原理、实验仪器和药品的使用、实验的方法、步骤、实验现象的观察和分析以及实验结论的得出等基本内容。另一方面要站在一个全新的、应用的角度去重新分析已做过的每一个实验,从中提取出应真正要掌握的最重要的内容,如有关实验的设计思想以及每个实验中最基本的实验方法和技术,是我们在自己独立设计实验时会经常用
2、到的。 (附课本实验如下)1. 物质鉴定(还原糖的检测脂肪的检测蛋白质的检测)2. 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布3. 高倍显微镜的使用和对叶绿体的观察4. 观察有丝分裂5. 比较酶和 Fe3+的催化效率6. 色素的提取和分离7. 观察质壁分离和复原8. 探究酵母菌的呼吸方式9. 制作 DNA 的双螺旋结构模型10. 性状分离比的模拟实验11. 观察细胞的减数分裂12. 低温诱导染色体加倍13. 调查常见的人类遗传病14. 种群密度的取样调查15. 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用16. 探究培养液中酵母菌数量的动态变化17. 土壤中动物类群丰富度的研究18. 设计并制作小生态
3、瓶,观察生态系统的稳定性二、考纲对实验的要求1. 能独立完成 生物知识内容表 所列实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。2. 具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。3. 具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等。4. 能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。在上述要求中,实际上强调的有两层含义(1)从课本实验上来看包括两种类型的实验:一是观察类实验,二是验证性实验。(2)从高考的实验题型上来看包
4、括对简单实验的设计和对所列实验的分析和评价。明确实验原理,理顺实验设计思路、理解实验步骤的科学性与完整性,特别是药品、试剂的正确使用与实验现象的准确描述等是学习的核心。三、常用仪器、试剂或药品的用途1、NaOH:用于吸收CO2或改变溶液的pH 2、Ca(OH)2:鉴定 CO23、CaCl2:提高细菌细胞壁的通透性4、HCl:解离( 15%)或改变溶液的pH 5、NaHCO3:提供 CO2、作为酸碱缓冲剂6、酸碱缓冲剂(Na2CO3/NaHCO3,Na2HPO4/NaH2PO4) :用于调节溶液pH 7、NaCl:配制生理盐水(0.9%)或用于提取DNA (0.14M 或 2M)8、琼脂:激素或
5、其他物质的载体或培养基,用于激素的转移或培养基9、酒精:用于消毒 (75%) 、提纯 DNA(95%) 、叶片脱色、 配制解离液 (95%的冷酒精) 及洗去浮色 (50%)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页10、蔗糖:配制蔗糖溶液,测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原11、二苯胺:用于DNA 的鉴定(沸水浴,蓝色)12、甲基绿:检测DNA ,呈绿色13、吡罗红:检测RNA,呈红色15、斐林试剂(甲液0.1g/mLNaOH 、乙液 0.05g/mLCuSO4)/班氏试剂:鉴定可溶性还原性糖(沸水浴,砖红色沉淀)16
6、、双缩脲试剂:用于蛋白质的鉴定(紫色)17、苏丹染液(橘黄色)和苏丹染液(红色):用于脂肪鉴定18、碘液:用于鉴定淀粉(变蓝色)19、龙胆紫溶液或醋酸洋红:碱性染料,用于染色体染色时,前者呈深蓝色,后者呈红色21、健那绿:检测线粒体,专一性让线粒体染色呈蓝绿色22、重铬酸钾溶液:检测酒精,呈灰绿色23、溴麝香草酚蓝水溶液:检测CO2,由蓝变绿再变黄24、伊红美蓝:鉴定有无大肠杆菌的存在,呈紫色25、pH 试纸:检验物质的酸碱性,如乳酸26、卡诺氏固定液:用于细胞有丝分裂根尖的固定27、解离液( 15%盐酸和 95%酒精按 1:1 的比例配成):有丝分裂中根尖的分离与固定28、层析液:用于叶绿素
7、的分离,主要类型:由20 份石油醚(在6090下分馏出来的) 、2 份丙酮和1 份苯混合而成; 95%的酒精; 93 号汽油 ; 9 份体积分数为95%的酒精和 1 份苯混合;汽油或四氯化碳加少许无水硫酸钠。29、20%新鲜肝脏研磨液:含有H2O2酶,可促进H2O2分解产生 O230、无土营养液:用于植物无土栽培31、柠檬酸钠:血液抗凝剂32、秋水仙素( C22H25O6N) :用于单倍体育种,作用机理是可抑制植物细胞有丝分裂中纺缍体的形成,可导致细胞内染色体数目加倍。是 1937 年发现的, 是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶,有剧毒,使
8、用时应特别注意。33、滤纸:过滤或纸层析34、纱布、尼龙布:过滤,遮光35、云母片:阻止生长素传递36、微电流计:测量神经元受刺激时,神经元细胞内或细胞间的兴奋传递情况四、归纳:一些实验条件的控制方法(1)增加水中氧气泵入空气;吹气;放入绿色植物(2)减少水中氧气容器密封;油膜覆盖;用凉开水(3)除去容器中CO2 NaOH 溶液(4)除去叶中原有淀粉置于黑暗环境中(5)除去叶中叶绿素酒精水浴加热(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰给植株遮光(7)得到单色光 棱镜色散;彩色玻璃(薄膜)滤光(8)获得单一的细胞器 细胞匀浆超速离心(9)动物细胞破裂蒸馏水渗透胀破;搅拌;离心(10)杀灭细菌煮沸;烘烤
9、;酒精;高浓度NaCl;含青霉素培养基(11)控制容器的温度 用保温瓶或绒棉来隔热,避免生物所产生的热会散失至四周;或用水浴加热、恒温箱保温。(12)避免种子上的微生物影响 实验前利用福尔马林等对萌发的种子进行消毒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页五、实验结果的显示方法 实验现象的观测指标(1)光合作用: O2释放量或 CO2吸收量或有机物生成量。例:水生植物可依气泡的产生量或产生速率;离体叶片若事先沉入水底可依单位时间内上浮的叶片数目;植物体上的叶片可依指示剂(如碘液)处理后叶片颜色深浅。(2)呼吸作用: O2吸
10、收量或 CO2释放量或有机物消耗量(3)原子或分子转移途径:同位素标记法或元素示踪法(4)细胞液浓度大小或植物细胞活性:质壁分离与复原(5)溶液浓度的大小:U 型管+半透膜(6)甲状腺激素作用:动物耗氧量、发育速度等(7)生长激素作用:生长速度(体重、体长变化)(8)胰岛素作用:动物活动状态(是否出现低血糖症状 昏迷)(9)胰高血糖素作用:尿糖的检测(在尿液中加班氏试剂进行沸水浴,看是否出现砖红色沉淀。)(10)菌量的多少:菌落数、亚甲基蓝褪色程度(11)生长素作用及浓度高低的显示:可通过去除胚芽鞘后补充生长素后的胚芽生长情况来判断(弯曲、高度)(12)淀粉:碘液(变蓝色)(13)还原性糖:斐
11、林试剂/班氏试剂(沸水浴后生成砖红色沉淀)(14)CO2:Ca(OH)2溶液(澄清石灰水变浑浊)(15)乳酸: pH 试纸(16)O2:余烬复燃(17)蛋白质:双缩脲试剂(紫色)(18)脂肪:苏丹染液(橘黄色);苏丹染液(红色)(19)DNA :二苯胺(沸水浴,蓝色)、甲基绿(染色后,呈绿色)(20)RNA:吡罗红(呈红色) 、苔黑酚乙醇溶液六、放射性元素标记法的应用 一般常用的放射性元素有:15N、3H、2H、32P、14C、18O、35S 用放射性因素35S、32P 分别标记噬菌体,可验证噬菌体侵染细菌的过程,DNA 分子能保持连续性,从而说明 DNA 是生物的遗传物质。用放射性元素15N
12、 标记研究 DNA 的复制过程,可说明DNA 具有半保留复制的特点。用3H 标记氨基酸,可以研究氨基酸在细胞内合成分泌蛋白所经途径:氨基酸 核糖体 内质网 高尔基体经细胞膜分泌到细胞外。用放射性元素18O 研究光合作用释放的氧气来H2O:H218O+CO218O2H2O+C18O2O2 用放射性元素14C 研究光合作用中碳的同化途径:14CO214C314C6 用放射性元素32P标记胸腺嘧啶可研究DNA 的合成去向及细胞分裂的情况用放射性元素32P 标记尿嘧啶可研究RNA 的合成去向及蛋白质的合成情况七、一个完整的实验应该包括以下几个组成部分1、实验名称:是一个关于什么内容的实验2、目的:要探
13、究或者验证的某一个事实3、原理:进行实验依据的科学道理4、对象:进行实验的主要对象5、条件:完成实验必备的仪器、设备、药品和条件6、方法与步骤:实验采用的方法及必需的操作程序7、观察、测量与记录:对实验过程及结果认真观察和科学的手段测量并准确地记录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页8、结果预测及分析:能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因9、结论:对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论(一)、生物科学实验的一般程序为:观察并提出问题提出假说设计并完成实验分析数据,得出结论(二)、实验操作步骤应遵循四大基本
14、原则(1)科学性原则符合实验的原理和程序;(2)可重复性原则使其他人能按照该步骤完成实验并能不断重复而得到相同的结果;(3)简便性原则能以最简单的步骤、材料(经济易得)完成实验;(4)单一变量原则排除干扰、控制变量(强调变量的惟一性)。(三)、设计实验步骤常用“ 四步法 ” 。第 1 步:共性处理实验材料,均等分组并编号。选择实验材料时要注意应用一些表示等量的描述性语言,如: “ 生长一致的 ” ,“ 日龄相同的,体重一致的” 等等。分成多少组要视题目中所给的信息而定,(一般情况分两组)。编号最好用A、B、C 或甲、乙、丙,而不用1、2、3 避免与实验步骤相混淆。第 2 步:遵循单因子变量原则
15、,对照处理各组材料。方法为一组为对照组(往往为处于正常生理状态的),其余为实验组,对照组与实验组只能有一个实验条件不同(单因子变量),其他条件要注意强调出相同来,这是重要的得分点或失分点。至于变量是什么要根据具体题目来确定。第 3 步:相同条件培养(饲养、保温)相同时间。第 4 步:观察记录实验结果。实验结果的预测(预期) ;首先要根据题目判断该题是验证性实验还是探究性实验,如果是验证性实验,则结果只有一个,即题目中要证明的内容。如果是探究性实验,则结果一般有三种:实验组等于对照组,说明研究的条件对实验无影响。实验组大于对照组,说明研究的条件对实验有影响,且影响是正相关。 实验组小于对照组 ,
16、说明研究的条件对实验有影响,且影响是负相关。高考实验的常见题型一、设计型设计型实验题是在目前实验考查难以做到动手操作的情况下,要求学生自己设计、选择、分析实验的思路和方案。分为探究性实验与验证性实验。(一)、审题分析理解能力:“三明确”1、明确实验目的:是实验的核心弄清是验证性实验还是探究性实验验证性实验验证简单的生物学事实探究性实验探究生物学新问题验证性实验与探究性实验结果和结论的区别:实验目的实验原理实验变量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页验证性实验探究性实验预测结果唯一不唯一(写全多种可能)如果 则(那么)
17、 ,说明 实验组比对照组结果强实验组与对照组结果相同实验组比对照组结果弱结果解释实验原理实验结论与实验目的相符2、明确实验原理:是实验的依据,进行实验依据的科学道理,从实验课题中找(自变量与因变量关系),实验步骤依据的科学道理。原理的来源其一:来自题干其二:课本中的相关知识解读题干或联想课本相关知识来获取。3、明确实验变量:是实验的手段变量是实验中由实验者操纵的因素或条件实验设计要遵循“单一变量”的原则:确认变量的原则 单一变量原则。控制其他因素不变,而只改变其中某一因素,观察该变量对实验材料和实验结果的影响的影响。含义:无论实验几个因子,都应作到一个实验因子对应一个反应结果。要确保单因子变量
18、的操作的规范性,仅可能的避免无关变量(因子)及额外因子的干扰。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外,其他实验条件要做到前后一致。注:实验变量是单因子,也可能是双因子(比较少见)。确认实验变量的方法:方法一:直接从实验目的获取如:探究 pH 对胃蛋白酶活性的影响实验变量是什么?无关变量有哪些?方法二:分析实验目的和实验原理推出实验目的:证明气孔具有开启和关闭的功能实验原理:保卫细胞吸水或细胞失水实验变量:保卫细胞外界溶液的渗透压(二)、解题语言表达能力“三个环节”1、选择实验材料用具、 生物实验题中已提供实验材料和用具主要分析“有什么用?” 、 “怎么用 ?”一般应全部用上,不可遗漏,除非这道实
19、验题是让你“选择使用”。、自行确定实验材料和用具实验材料要恰当:可以用、效果好实验用具要科学根据实验步骤,迁移运用教材相关实验中的实验用具如:临时装片制作与观察2、书写实验设计步骤“ 三步走 ”、选取题干提供的实验材料用具,组装实验设备,平均分组,并作好编号。常用语言:选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,分别编号为A、B、C 选择年龄、体重 (性别 )、健康状况相同的某种动物随机等量分组, 分别编号为1、2、3实验变量实验结果无关变量额外影响变量实验目的:证明气孔具有开启和关闭的功能实验原理:保卫细胞吸水或细胞失水实验变量:保卫细胞外界溶液的渗透压分组(或组装)对照(或处理)记录(或
20、描述)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页、要注意能体现“单一变量”的词语的准确使用,例如“等量”、 “相同”、 “适宜” 空白对照 : 指不用实验变量处理的对照组。不同情况下要合理地选用不同的水。如:清水、凉开水、蒸馏水、生理盐水。自身对照 : 实验与对照在同一对象上进行。如: “质壁分离与复原”实验, 自身对照简便 , 但关键要看清楚实验处理前后的现象及差异。相互对照 : 几个实验组相互之间形成的对照如: “探究温度对酶活性的影响”实验、记录收集记录实验数据观察描述实验现象3、预测解释实验结果实验结果:由实验变量
21、而引起的变化。实验结论:实验结论是根据实验结果作出的一种推论。1、凡实验中涉及到两组或两组以上, 所用器材需用1、2、3 或 A、B、C 或甲、乙、丙 等加以编号便于区分。2、实验步骤分步描述并加以编号(一般不宜连续描述)如:第一步 。第二步 。如: 1、 。2、 。3、在量上难以做到准确的量化描述,应尽可能用“定性”的语言表达。如: 一段时间 、适宜的温度 、适量的 、一定量的 等。4、叙说中尽量要用规范的实验术语,不能用含糊的口语。如: “盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”;“等量的”不宜说成“一样多的”; “振荡”不宜说成“晃动”, “摇动 ” 等等。如:如图二,有些学生描述为分别在甲、乙两
22、试管中加入A、B 物质 ,如此表达则成了图三的含义,显然与图二不符。准确的描述应为在甲乙两支试管中分别加入A、B 物质 或在甲试管中加入A 物质,乙试管中加入B 物质。 5、选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。例题 1:某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”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?(只要一种指标)。(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)设计一张表格用于在实验时记录数据。【思路方法】 本
23、题主要考查探究性实验的设计。基本解题思路如下:明确实验目的 确定实验变量分析实验原理提出实验假设 落实实验用品设计实验步骤 预测实验结果 得出实验结论实验目的: 探究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响。实验原理: 烟草细胞中所含烟碱、焦油等对动物有毒害作用(生物学科知识定位),通过测定不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响,如:每分钟心跳次数,单位时间内的死亡率或相同的水蚤全部死亡所需要的时精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页间等任一种明确的、可量度的指标进行评价。实验假设: 假设香烟浸出液中含有烟碱等有毒物质,对水蚤生命活动有
24、重大影响。实验预期: 香烟浸出液浓度越高,单位时间内水蚤死亡率越高(或心跳次数越慢)。实验变量: 不同浓度的香烟浸出液。反应变量: 水蚤的运动速度、单位时间内水蚤死亡率(心跳次数)的变化等。无关变量: 水温、 pH 值、水蚤的数量等对照实验: 空白对照(蒸馏水)搜集相关资料信息:香烟的成分、水蚤的生物学特征(在实际开展研究性学习时应当了解这方面的情况,但应试答题时不一定要搞清)。实验用具: 显微镜、秒表(计时工具)、量筒、烧杯、载玻片、盖玻片等。实验材料: 香烟浸出液、蒸馏水实验对象: 水蚤设计实验过程:材料准备与前处理 分组、编号 对不同(或同一)对象施以不同的处理(对照原则) 结果观察(预
25、测) 、记录 并根据结果(现象)进行分析主要操作步骤:(1)材料准备:用蒸馏水稀释烟草浸出液原液,配成3 种不同浓度的溶液。(2)分组、编号:准备4 组生活状况相同(或相似)的相等数目的适量水蚤。(3)对不同对象作不同处理(控制变量、设置对照等):用 3 种不同浓度的烟草浸出液和蒸馏水(对照)分别处 4 组生活状况相同或相似等数适量水蚤,观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水及不同浓度烟草浸出液中心跳次数,重复3 次。(4)结果预测,设计表格,记录数据。(5)观察结果,分析数据,做出结论。答案:(1)水蚤每分钟心脏跳动次数。(2)显微镜、秒表(计时工具)、量筒、烧杯、载玻片和盖玻片等。(3)用蒸馏水
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