高三生物实验设计专题.doc

高三生物实验设计专题重难点讲解生物是一门以实验为基础的学科因此对实验的重视和复习是高考复习中重要的一环从近几年上海广东生物高考试题分析看对实验能力进行考查是重点它的导向功能在这里得到了充分的体现从知识内容看试题涉及生物学基本原理概念解剖和生理知识实验目的材料操作方法和步骤对实验现象的观察分析实验设计和结果的预测等多方面从认识水平看包括了解理解综合运用等层次本专题考点章节册综合分为五个层次列表如下分类层次实验名称实验要求离子分子水平实验植物根对矿质离子的交换吸附现象叶绿体中色素的提取和分离生物组织中可溶性糖脂肪蛋白质的鉴定酶的高效性和专一性影响酶活性实验选做的生理作用选做植物激素与向性实习动物激素饲喂小动物实验实习选做的粗提取与鉴定制作双螺旋结构模型探究模拟通过分子杂交人猿间的亲缘关系学会学会初步学会初步学会初步学会初步学会初步学会初步学会学会初步学会初步学会细胞水平实验观察果蝇唾液腺巨大染色体装片人类染色体组型分析探究观察细胞质流动高倍镜使用和观察叶绿体的装片植物细胞有丝分裂观察植物细胞的质壁分离和复原观察蝗虫精原细胞的减数分裂的装片学会初步学会初步学会学会学会学会初步学会个体水平实验观察玉米杂种后代粒色的分离现象植物的向性和感性现象的实验设计和观察用当地某种生物做有性杂交试验实习选做初步学会初步学会初步学会种群水平实验性状分离比例几率的模拟探究调查人群中的遗传病实习选做种群密度的取样调查实习初步学会初步学会初步学会生态系统水平实验设计制作小生态瓶观察生态系统稳定性实习调查或观察环境污染对生物的影响实习初步学会实步学会说明标号是年颁布的大纲增加的实验实习探究内容生物实验设计的科学性分析实验能力是教学大纲要求学生掌握的一项基本能力就是能使用恰当的方法验证简单的生物学事实并对结果进行解释和分析此能力要求包括两方面的内容一是能够设计简单的实验验证简单的生物学事实二是能对实验现象实验结果作出正确的解释和分析实验能力也是高考考试说明要求学生掌握的一项基本能力设计和完成实验的能力此能力要求也包括两方面的内容一是独立实验的能力大纲归定学生实验和教师演示实验即理解实验原理目的要求材料用具掌握实验的步骤控制实验条件使用有关仪器安全问题处理观察现象分析数据得出结论常规实验非常规做法二是能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论实验方法和仪器设计简单的实验方案并处相关的实验问题用理化生三科实验中所学的知识去解决实际问题实验所占比分为基本不变也可能在左右实验设计是较高的能力要求除要具备一定的知识基础外还需要具有一定的创造能力所设计的实验是建立在科学的基础上的还应具有一定的观察和发现问题的能力要提高这方面的能力必须改变过去背实验的方法亲自动手做实验熟悉实验的操作步骤弄清实验的原理能运用所学知识对实验现象进行分析以此来验证或探究某一结论只有这样才能促进实验能力的提高促进科学思维的形成和发展才能真正对实验的知识内容进行举一反三实验设计的基本内容实验名称是关于一个什么内容的实验实验目的要探究或者验证的某一事实实验原理进行实验依据的科学道理实验对象进行实验的主要对象实验条件根据实验原理确定仪器和设备要细心思考实验的全过程实验方法与步骤实验采用的方法及必需最佳操作程序每一步骤都必须是科学的能急时对仪器步骤进行有效矫正实验测量与记录对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录实验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理科实验设计的三个原则对照性原则科学合理的设置对照可以使实验方案简洁明了且使实验结论更有说服力包括类空白对照相互对照自身对照具备可重复性等量性原则每次实验所加试剂的量要相等单因子变量的原则理科实验设计的性科学性这是实验方案设计的首要原则原理操作程序方法正确安全性尽量避免危险性操作如果必须使用要注明防止环境污染和人身伤害可行性实验设计应切实可行所选取药品仪器设备在中学现有实验室内能够完成简约性实验方案尽可能简易方便用药少步骤少时间短总之原理正确效果明显装置简单操作安全其它正确步骤多一步要扣分实验设计的基本思路明确实验目的实验原理及实验要求的基本条件精心策划实验方法严格设计实验过程合理设置对照或变量并引入科学的测量方法能够做到有效预测实验结果科学描述实验结果并得出科学的实验结论实验设计应注意的问题在掌握实验目的原理的基础上确定实验方法严格遵循实验设计的基本原则准确设置对照或变量注意实验程序的科学性合理性对实验现象进行准确的观察测量记录能够预测可能出现的实验结果及其导致原因并能够得出科学的实验结论多分析实验设计的实例实验设计的实例分析验证成熟植物细胞的渗透作用实验设计实例实验名称观察马铃薯条的渗透吸水与渗透失水现象实验目的验证成熟植物细胞的渗透作用实验原理当外界溶液浓度大于细胞液浓度时植物细胞通过渗透作用失水反之则吸水实验对象新鲜马铃薯条实验条件的蔗糖溶液蒸馏水大试管有刻度的小烧杯刀片镊子等实验设计的基本原则对照等量实验方法与步骤制备条长度宽度体积都相同的新鲜马铃薯条将其中的条分别放入盛有等体积的蔗糖溶液与蒸馏水的烧杯中另条放入加塞的空试管中以后通过比较的方法观察薯条的长度变化及蒸馏水蔗糖溶液体积的变化实验结果预测分析可能出现的实验结果是放入蒸馏水中的薯条长度增加而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小且蔗糖溶液体积明显大于蒸馏水体积放入蒸馏水中的薯条长度增加而放入蔗糖溶液中的薯条长度不变且蒸馏水的体积小于蔗糖溶液体积放入蒸馏水中的薯条长度不变而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小且蔗糖溶液体积大于蒸馏水体积薯条的长度及溶液的体积都没有明显的变化实验测量与记录将放入溶液中的薯条与试管中的薯条比较观察并比较烧杯中溶液的体积放入蒸馏水中的薯条变长放入蔗糖溶液中的薯条变短且烧杯中蔗糖溶液的体积比蒸馏水的体积大实验结论放入蔗糖溶液中的薯条渗透失水放入蒸馏水中的薯条渗透吸水广东河南高考题为证实二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料某同学制订了下列实验方案实验目的略实验材料和用具略实验方法和步骤用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯溶液密封不漏气将上述植物及装置放在暗室中饥饿消耗掉叶片内贮藏的有机物暗室内装有红色安全灯饥饿一定时间后自暗室中取出照光若干小时使其充分进行光合作用取一叶片放人盛有酒精的烧杯中水浴加热使叶绿素溶于酒精中将已脱绿的叶片取出平铺在一个培养皿中用碘液检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现该实验方案有几项明显错误请指出错误并改正误解对该实验方案的分析片面或缺乏必要的实验分析能力而误答诊断错因忽视了平时的生物实验操作和训练正确思路实验中无对照实验实验中不能用红色安全灯因为色素能够吸收红光进行光合作用影响实验结果淀粉遇碘变蓝是淀粉等特有的颜色反应而不是葡萄糖的颜色反应鉴定还原糖葡萄糖的存在应用的试剂是班氏试剂正确答案是实验步骤中暗室内用红色安全灯是错误的应改为绿色安全灯此项不改仅在对照中提到也给分实验步骤中的葡萄糖是错误的改为淀粉未设对照对照的作法是装置同题干中的步骤但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物用一杯清水代替溶液将上述植物及装置放在暗室中饥饿消耗掉叶片内贮藏的有机物暗室内装有绿色安全灯重复题干中的步骤重复改正后的题干中的步骤需要注意的是对于实验分析要求从以下几个方面进行科学性和严谨性主要指实验设计必须有充分的科学依据在某些实验中要有对照实验实验条件的一致性和可重复性在实验中除要设计的变量外其他条件都要一致并且一个实验不能只看一次的结果必须有足够的实验次数才能判断出实验结果的可靠性实验器材的选择实验中材料用具的选择是非常重要的要根据实验所提出的问题和要求联系命题者所提供的器材准确判断和筛选实验所需的用具及材料准确表达实验结果和进行数据处理上海高考题据药理研究一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成分某公司将它开发成一种保健饮料该产品是否适用于糖尿病患者生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题请你完成下面的实验鉴定报告实验目的鉴定一种茅草的根是否含有还原性糖和淀粉实验原理还原性糖可用试剂淀粉可用试剂来检测实验器材一种茅草的根所需试剂刀片载玻片酒精灯试管夹火柴滴管实验步骤鉴定还原性糖鉴定淀粉实验现象结果分析在鉴定还原性糖的实验操作中应注意误解对该实验所涉及的基本实验原理和鉴定糖类物质的方法不熟而造成误答诊断错因本题考查实验设计要求学生设计完成研究某种保健饮料是否适合用于糖尿病患者的实验并写出实验报告有些同学实验能力欠缺实验设计缺乏严谨性和科学性正确思路从实验目的可以看出该实验实际上是鉴定茅草根内是否含有还原性糖和淀粉联系教材中的有关实验有无还原性糖可以用班氏试剂鉴定有无淀粉可用革兰氏碘液鉴定根据教材中鉴定梨中还原性糖的实验步骤写出鉴定茅草根中还原性糖的实验操作步骤注意在将载玻片放在酒精灯火焰上加热时为防止载玻片因加热不匀而爆裂应在火焰上来回移动根据鉴定淀粉的实验步骤写出鉴定茅草根中淀粉的实验操作步骤对实验结果进行分析若有还原性糖淀粉的存在回答应出现什么颜色变化若没有还原性糖淀粉的存在将出现什么颜色从而对实验现象和实验结果进行分析完成实验报告正确答案是班氏试剂革兰氏碘液将一种茅草的根切成薄片或压碎放于载玻片上滴加滴班氏试剂将载玻片放在酒精灯上加热观察颜色变化将一种茅草的根切成薄片或压碎放于载玻片上滴加滴革兰氏碘液观察颜色变化学生可以有几种不同的回答但一定要求观察到的实验现象与结果分析相一致如观察到的有红黄色说明有还原性糖存在如没有红黄色说明没有还原性糖存在如有蓝色或蓝紫色出现说明有淀粉存在如没有蓝色或蓝紫色出现说明没有淀粉存在载玻片在火焰上加热时要来回移动以免加热不匀而爆裂现有如下材料支试管编号分别是淀粉碘液以及将温度控制在和的个水浴锅请根据以上提供的材料及条件写出实验的步骤及其以后的实验步骤以证明温度对酶的催化活性的影响实验步骤步骤制备淀粉溶液并冷却至常温步骤收取唾液若干步骤写出实验的结果分析实验结果误解对实验的无关变量的控制考虑不足从而影响实验结果而出错诊断错因本题同样涉及实验设计但给出了具体的材料及条件要求设计实验操作的步骤并预期结果分析原因有些同学对实验步骤的严密性和合理性把握不够从而导致步骤不全或叙述不确切正确思路首先明确本实验的原理是温度能影响酶的活性实验条件分别给出了组不同的温度所给的试管也是支因此在设计对照实验时显然该设计为组实验利用温度分别为和的环境条件正确答案是步骤取支试管各加入可溶性淀粉步骤将支试管分别放置于和的水浴锅中维持步骤各加入新鲜唾液摇匀后保持各自温度步骤各加滴碘液检验观察溶液颜色变化试管不变蓝试管均变蓝试管所处温度条件适于酶的活性发挥淀粉被唾液淀粉酶分解成麦芽糖后者遇碘液不变蓝试管所处温度过低或过高酶无催化活性或丧失活性淀粉不被分解遇碘液变蓝说明酶的催化作用应具备适宜的温度练习某同学由温度能影响酶的活性联想到温度能否影响甲状腺素的活性为了探索这一问题他做了一个实验在实验步骤中各有一处错误或不妥之处请改正并预测实验现象及结论实验步骤取三只相同的洁净玻璃缸编上号分别装上等量的蒸馏水河水自来水取发育状况不同的只蝌蚪分成三等份分别放人号玻璃缸中三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养每天同时向号玻璃缸中分别投入普通饲料甲状腺制剂拌匀的饲料用温水处理小时的甲状腺制剂拌匀的饲料过几天比较蝌蚪的发育状况改正预测实验现象及结论参考答案改正蒸馏水河水自来水改为河水不同改为相同投入后加等量预测实验现象及结论若玻璃缸内蝌蚪发育最快而玻璃缸内蝌蚪发育状况相同说明高温使甲状腺制剂失活若玻璃缸内蝌蚪发育最快玻璃缸内次之玻璃缸最慢说明高温使甲状腺制剂活性降低若玻璃缸内蝌蚪发育状况相同而玻璃缸内较慢说明高温未影响甲状腺制剂活性练习现有一种植物的种子已经知道它的萌发受水分温度和氧气的影响但不了解其萌发与光是否有关探究光的有无对该种子萌发的影响请你依据所给材料和用品设计出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材料和用品数量充足的铺有滤纸的培养皿无菌水表面消毒过的种子等方法步骤可能的实验结果及相应的结论参考答案方法步骤向培养皿中倒入适量的水将等量的种子分别放入两组培养皿中将一组置于有光照的环境中另一组置于黑暗环境中在培养过程中使两组所处温度水分空气状况适宜且相同可能的实验结果及相应的结论有光组萌发无光组也萌发或答发芽率差异不显著该种植物的种子萌发不受光的影响有光组萌发无光组不萌发或答有光组发芽率高于无光组差异显著光是该种植物种子萌发的必要条件之一有光级不萌发无光组萌发或答无光组发芽率高于有光组差异显著光抑制该种植物种子的萌发诊断测试在用光学显微镜观察细胞时发现视野的右上方有一典型的分裂中期的细胞要将其移至视野中央应将装片推向右上方右下方左上方左下方参考答案根据显微镜所成物像为倒像的原理实物移动方向与视野内物像的移动方向恰好相反该细胞在视野的右上方要移至正中物像的移动方向为左下方因此装片应推向其相反方向显微镜镜头盒中有个镜头甲乙镜头一端有螺纹丙丁皆无螺纹甲长乙长丙长丁长问调好焦距以后物镜与装片之间距离最近的是在同样光源条件下视野中光线最暗的一组镜头是参考答案乙乙和丙根据显微镜的结构可知甲乙镜头一端有螺纹为物镜丙丁无螺纹为目镜物镜越长放大倍数越大工作距离越短即与装片之间的距离越近目镜越短放大倍数越大在同样光源条件下显微镜的放大倍数越大视野中光线越暗设计一个测定洋葱表皮细胞液浓度的范围的实验方案实验原理水分的作用材料用具略去不写方法步骤配制蔗糖溶液配制的蔗糖溶液制作装片制成洋葱表皮细胞装片观察装片结论该洋葱表皮细胞的细胞液的浓度是参考答案渗透洋葱表皮细胞具有大的中央液泡发生渗透吸水各种浓度或一系列梯度浓度分别用上述浓度的蔗糖溶液用显微镜按蔗糖溶液的浓度梯度逐个观察装片介于能引起与不能引起细胞质壁分离的两种相邻浓度溶液的浓度之间将动物的肝细胞研磨并除去后分别放人只标号为的锥形瓶中实验装置和处理如下图所示将实验用的只锥形瓶的瓶口密封后放人水浴锅中后的结果如图所示请根据实验结果回答实验中可以看到的明显变化是由此可以推断号锥形瓶中发生了作用该实验的全部结果说明参考答案号锥形瓶的酒精液滴在玻璃管中向左移动呼吸有氧呼吸肝细胞的呼吸作用需要葡萄糖和细胞进行呼吸作用需要的条件有葡萄糖主要的能源物质酶系肝细胞中已存在等尽管呼吸作用的结果是产生但在三羧酸循环过程中首先需要的参与才能完成呼吸作用最终产生现有面包生鸡蛋花生油等实验材料和试管烧杯温度计酒精灯三角架盐酸氢氧化钠蒸馏水碘酒等实验仪器和药品请你设计一个实验以验证胃液在化学性消化中的作用胃液的采集将一只对铃声已建立起食物反射的狗在其胃底部做一个人工胃瘘胃液可由胃瘘流到体外利用的方法可获得纯净的胃液实验材料的选择和制备将并各取分装在甲乙两个试管中验证胃液的化学性消化在甲试管中加入乙试管对照中加入然后将甲乙试管同时放人中约分钟实验结果及其分析实验结果是此结果说明如果要进一步验证胃液的消化作用在于酶而不是盐酸可以在上述实验中再加一个试管试管内应加入参考答案铃声刺激空腹的狗引起它产生分泌胃液的条件反射蛋清加水煮沸制成蛋花液胃液蒸馏水的温水甲试管中蛋花消失乙试管中蛋花不消失在外界条件适宜的情况下胃液对蛋白质有化学性消化的作用蛋花液和盐酸为了证实甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪生长发育的影响某同学制订了下列实验设计方案取个玻璃缸分别编号号号在个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草然后在每个玻璃缸中分别放人条发育状态不同的蝌蚪向号缸投放含甲状腺激素试剂的饲料号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料每天分别向各缸中投放一些饲料每隔一定时间观察一次观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中再将培养皿放在坐标纸上观察并且测量蝌蚪的体长变化前肢和后肢的生长情况尾的变化等上述实验设计方案中有一些明显的设计缺陷或不妥请你修改完善该设计方案该设计方案的明显缺陷是因此过程应改为只须陈述修改内容下同过程应改为方案中存在着引起实验误差的不妥之处过程的不妥之处应改为过程的不妥之处应改为参考答案缺少空白对照组或对照组增加一个缸编号为号号缸投放常规饲料或不含任何激素的饲料只是甲状腺试剂和甲状腺抑制剂的比较不能得出有效的结论这里明确缺乏空白对照组是关键为回答下面的问题打开了突破口发育状态相同的蝌蚪等量的饲料对照实验条件相同是个重要因素不可忽视假如在你的前面有三个水样它们是经过如下处理获得的第一步从泛着绿色的池塘中取水静置小时倒去上清液留下藻类再加清水静置小时再倒去上清液留下藻类重复次最后加水至第二步将藻液搅拌均匀分别倒人只烧杯中继续培养烧杯中加入克洗衣粉和克尿素烧杯中加入克尿素烧杯中不加任何物质第三步在向阳的窗台上培养天得到水样根据上述前处理过程回答如下问题如何通过实验大致计算出个水样中绿藻的密度大小前处理过程中第一步处理的目的是什么如果已知洗衣粉中含有一定量的磷你的检测结果可以说明什么问题上述实验不能证实氮也是藻类大量繁殖和生长的重要元素如何修改上述实验过程来证实氮也是藻类大量繁殖和生长所需要的重要元素之一池塘中藻类大量繁殖和生长称为水质富营养化大多数远离城市的天然池塘施人一定的氮肥常常不能引起池塘水质富营养化而施入一定的磷肥后很快就能引起池塘营养化上述实验的合理解释你认为可能是什么参考答案镜检后求其平均值再比较或用计数板计数后比较使水质贫营养化消除原池塘水中的矿质元素对实验的影响便于以后的实验比较是藻类的必需元素也是水质富营养化的原因之一加设一烧杯其中的藻液中只加洗衣粉而不加尿素天然池塘中可能富含固氮的菌和蓝藻等或因农田中使用氮肥后被雨水冲刷而流人池塘水体中使水体中化合态氮的量较为丰富因而就成为制约因素本实验通过比较分析不同情况下的水质营养化问题弄清了的来源及对水生植物的不同作用就能较准确地做出答案下表是验证唾液淀粉酶专一性的实验设计已知滴加本迪森试剂如出现黄色证明还原性糖的存在唾液淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖但不能水解蔗糖成为葡萄糖和果糖麦芽糖果糖葡萄糖具有还原性淀粉和蔗糖不具有还原性表中号试管和号试管各留下了一处空白你认为号试管空白处的操作应是号试管的空白处的处理应是其理由是实验中号和号试管起作用的实验结果说明试管内有还原性糖存在本实验中保持试管温度为的理由是本实验为什么可证明唾液淀粉酶的专一性试分析其理由参考答案加入一滴唾液不加蒸馏水保证试管具有等量的物质从而证明实验结果的差异是由唾液淀粉酶的作用引起的对照号唾液淀粉酶在左右时催化效率最高号试管变黄说明唾液淀粉酶使淀粉分解成了麦芽糖而号试管未变黄说明淀粉酶没有将蔗糖分解成果糖和葡萄糖从而证明了唾液淀粉酶具有专一性本实验是生物实验常用的对比分析实验特别要注意号试管的比较号起对照作用已知纯种的粳稻与糯稻杂交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加人物质试管号淀粉溶液滴蔗糖溶液滴稀释的唾液滴蒸馏水滴恒温处理本迪森试剂滴沸水浴现象不变黄不变黄变黄不变黄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和表示方案一方案二实验方法实验方法实验步骤实验步骤实验预期现象实验预期现象对实验现象的解释对实验现象的解释实验结论实验结论参考答案方案一采用测交法加以验证首先让纯合的粳稻与糯稻杂交获取杂合粳稻让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为测交后代应出现两种不同表现类型且比例为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和糯稻含且为纯合则必然产生两种类型配子即和由此可见中必然含有和基因且和这对等位基因在产生配子的过程中必定随同源染色体的分开而分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运用花粉鉴定法首先让纯种粳稻和糯稻杂交获取杂合粳稻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的现象为花粉一半呈蓝黑色一半呈红褐色实验现象说明在产生配子的过程中产生了一种含基因的配子蓝黑色和一种含基因的配子呈红褐色由此说明在减数分裂产生配子的过程中所含等位基因和随同源染色体的分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本实验要求用两种方案来验证基因的分离规律学生容易想到上述的第二个实验方案而对孟德尔的测交实验方法不会应用于实际可能认为是课本上讲的没有与生产实验相联系