2014高考生物二轮专题复习：专题七第2讲常考实验技能

第2讲 常考实验技能

直击考纲1.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。2.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说—演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。3.能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

技能1 准确理解应用实验基本原则

1．科学性原则：包括实验原理、实验材料的选择、实验方法、实验结果处理的科学性，要有科学的思想和方法作指导。 典例应用1 (2012·大纲全国卷，33)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤： ①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1 mL。 ②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。 ③将5支试管放入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。 ④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。 ⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。

上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。

(1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 答案 (1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 ℃ (2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在沸水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂与还原糖反应显色

解析 解答本题时应全面考虑酶的最适条件以及斐林试剂的作用条件。(1)唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，70 ℃时酶会变性失活。(2)加入斐林试剂后，需要沸水浴加热才能看到砖红色沉淀。

2．平行重复原则：控制某种因素的变化幅度，在同样情况下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，从而揭示事物的本质特征。其目的是为了使实验结果或数据更接近真实情况，避免偶然因素对实验的影响。

典例应用2 把引起50%左右的细胞发生初始质壁分离的浓度称为等渗浓度。为了测定洋葱表皮细胞的等渗浓度，有人把大小一样的洋葱表皮细胞分别放入下面各组溶液中，并记录结果如下表： 培养皿 1 2 3 4 5 6 7 蔗糖溶液 (mol·L－1) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 发生初始质壁分离的细胞占 观察细胞数目的百分比 无 无 15% 40% 80% 99% 100% 请分析回答：

(1)该洋葱表皮细胞的等渗浓度为多少？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)你认为用什么方法可以更精确地测定洋葱表皮细胞的等渗浓度？写出你的设计思路。(数据保留2位小数)

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 答案 (1)从表中看到，当蔗糖溶液浓度分别为0.5 mol·L－1和0.6 mol·L－1时，有40%和80%的细胞发生初始质壁分离，根据题干的条件，故确定细胞液的等渗浓度为0.5～0.6 mol·L－1 (2)分别配制浓度为0.52 mol·L－1、0.54 mol·L－1、0.56 mol·L－1、0.58 mol·L－1四组蔗糖溶液进行实验，再观察细胞发生质壁分离的百分比，百分比接近50%的蔗糖溶液的浓度即为细胞液的等渗浓度

典例应用3 若探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用，为了排除偶然因素的干扰，对插条处理又该如何操作？

答案 同浓度处理的插条要求为3～5根，然后再求平均值。

3．对照原则：即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组。对照组是不接受自变量处理的对象组。常见对照类型分为空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。

典例应用4 试判断下列实验分别是属于什么对照类型？实验组和对照组分别是什么？

(1)“探究影响酶活性的因素”实验中：1号试管加1 mL蒸馏水；2号试管加1 mL盐酸；3号试管加1 mL NaOH溶液。

答案 属于空白对照。对照组为1号试管，实验组为2号和3号试管。 (2)“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。

答案 属于自身对照。实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。 (3)肺炎双球菌转化实验中以下两组实验： 混合培养

①S型菌DNA＋R型菌――→S型菌落＋R型菌落 混合培养②S型菌DNA＋DNA酶＋R型菌――→R型菌落

答案 属于条件对照。①为实验组，②为对照组。

(4)植物向重力性生长的向性实验中将玉米种子放置在不同的方向。 答案 属于相互对照。没有单独的对照组，而是几个实验组相互对照。

(5)在“动物激素饲喂小动物”的实验中，甲组饲喂甲状腺激素，乙组饲喂甲状腺激素抑制剂，丙组不饲喂药剂。

答案 属于条件对照同时具备空白对照。甲组为实验组，乙组为条件对照，丙组为空白对照。 4．单一变量原则和等量原则：二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同。前者强调的是自变量的单一性，即实验组和对照组相比只能有一个变量；而后者强调的是除了自变量之外

的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制在适宜条件下的等量即相同，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。

典例应用5 现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理如下表： Ⅱ Ⅲ Ⅳ 实验组 Ⅰ种皮完整，25 ℃机械破损种蒸馏水浸泡24 皮，25 ℃蒸馏h 水浸泡24 h 种皮完整，25 ℃ 机械破损种皮，0.05%的赤霉25 ℃ 0.05%的赤霉素水溶液浸泡素水溶液浸泡24 h 24 h 处理 下列组合不能达到相应目的的是 ( ) A．仅做Ⅰ组与Ⅱ组实验，可探究机械破损对该种子萌发的影响 B．仅做Ⅰ组与Ⅲ组实验，可探究种皮完整条件下赤霉素对该种子萌发的影响 C．仅做Ⅱ组与Ⅲ组实验，可探究赤霉素或机械破损对该种子萌发的影响 D．仅做Ⅱ组与Ⅳ组实验，可探究机械破损条件下赤霉素对该种子萌发的影响 答案 C

解析 对照实验自变量必须单一，否则无法说明因变量变化的原因。Ⅰ组与Ⅱ组对照自变量为种皮的完整性；Ⅰ组与Ⅲ组对照自变量为种皮完整条件下有无赤霉素；Ⅱ组与Ⅳ组对照自变量为机械破损条件下有无赤霉素；Ⅱ组与Ⅲ组之间变量不单一，无法进行对照。

典例应用6 某学生准备验证酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸，并设计了下列对照实验，请你帮助他完成有关内容。

(1)实验目的：验证酵母菌的细胞呼吸方式。

(2)材料用具：酵母菌培养液、质量浓度为0.19 g/mL的葡萄糖溶液、液体石蜡油、蒸馏水、保温瓶、温度计、棉花。 (3)实验步骤： ①将质量浓度为0.19 g/mL的葡萄糖溶液加热后冷却备用。 ②取3个保温瓶，编号为A、B、C，并将C瓶设置为对照。 ③在3个保温瓶中分别加入等量的________________。 ④A瓶中再加入__________________________________，B瓶中再加入______________________，C瓶中再加入________________________________。 ⑤在3个保温瓶中均放入温度计，用棉花轻轻塞上瓶口，并保证保温瓶通气。 ⑥24小时后观察并记录3个保温瓶中温度的变化。 (4)实验结果及分析：

C瓶温度________，A瓶温度________(填“高于”、“低于”或“等于”)B瓶温度，原因是____________________________。

(5)实验结论：____________________________________。 答案 (3)③葡萄糖溶液 ④适量的酵母菌培养液和液体石蜡油 与A瓶所加酵母菌培养液等量的酵母菌培养液 与A瓶所加酵母菌培养液等量的蒸馏水 (4)不变 低于 酵母菌无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸释放的能量少 (5)酵母菌的细胞呼吸方式有有氧呼吸和无氧呼吸两种(或兼性厌氧)

解析 本实验的目的是验证酵母菌的细胞呼吸方式，故控制好单一变量(有氧或无氧环境)是实验的关键；具体表达实验步骤时，要注意体现出等量原则。对于实验结果的分析，由于酵母菌有氧呼吸释放的能量比无氧呼吸释放的能量多，故作为实验组的A、B两瓶温度不同，且B瓶温度较高。

技能2 明确实验目的、原理，做出适当假设

1．实验目的——要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。

(1)实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含：研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量)，格式为“探究(验证)××(自变量)对××(因变量)的影响”或“探究(验证)××(自变量)与××(因变量)的关系”等。

典例应用7 在用生长素促进植物枝条生根的实践过程中，发现枝条生根情况不一，分析其原因，认为可能与生长素的浓度有关。请据此拟定一个相关研究课题的实验目的：________________________。

答案 探究生长素浓度对植物枝条生根的影响(或探究生长素浓度与植物枝条生根的关系) 解析 首先要确定自变量和因变量。由该题信息可知，自变量是“生长素浓度”，因变量为“枝条生根情况”，然后再依据名称模式写出课题实验目的名称，可以表述为“探究生长素浓度对植物枝条生根的影响”或“探究生长素浓度与植物枝条生根的关系”。 (2)实验目的的确认方法 ①根据题目信息，直接写出实验目的

典例应用8 甲型流感病毒正在全球范围内扩散，严重危害人体健康。某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？该兴趣小组为探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计了实验步骤，请为该实验拟定一个实验目的。实验目的是__________________________________。

答案 探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA

解析 题目中含有“探究”字眼，也有“提出疑问”，因此很容易据此找到实验目的，即探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。 ②根据实验装置或实验现象，推断实验目的

典例应用9 如图装置表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内，完善下面图解，体验分析思路：

自变量： ??

?实验目的：________________________。 ?因变量： ?

答案 CO2浓度 光合速率 探究CO2浓度与光合速率的关系

(3)从“实验目的”中的审读提炼信息

典例应用10 阅读下列各实验目的，试分析各实验中的实验类型、生物学事实、自变量、因变量、无关变量。 ①探究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况

答案 实验类型为探究类；生物学事实——色素对光的吸收；自变量为光质；因变量为合成淀粉的量(检测观察指标为叶片的颜色变化)；无关变量为植物的发育状况、光照时间、环境温度和植物中已有的有机物。 ②探究叶色暗绿是否由缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致 答案 实验类型为探究类；生物学事实——叶色暗绿(色素与叶色的关系)；自变量为磷的有无；因变量为叶色是否暗绿；无关变量为所选植物叶片的生理状态、选取数量、培养条件。 ③验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验

答案 实验类型为验证类；生物学事实——胰岛素的作用及调节血糖的过程；自变量为胰岛素

的有无；因变量为小鼠的症状(具体为：小鼠的活动状况)；无关变量为实验动物小鼠的生长生理状态、所使用试剂的量。 ④探究生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度

答案 实验类型为探究类；自变量为生长素类似物浓度；因变量为枝条生根的情况；无关变量为植物材料、处理时间和处理方法。 ⑤验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关

答案 实验类型为验证类；生物学事实——大豆品种矮化现象；自变量为赤霉素含量的变化；因变量为大豆是否出现矮化现象；无关变量为大豆的品种及长势状况、培育环境条件和营养条件。 ⑥探索蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离与复原的影响

答案 实验类型为探究类；生物学事实——洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离与复原；自变量为蔗糖溶液的浓度；因变量为细胞质壁分离与复原；无关变量为洋葱鳞片叶表皮细胞的生理状态、处理方式和时间。

2．实验原理的确认与书写

实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定观测指标的依据。书写时，有时只涉及某一方面，有时考虑多方面，其一般书写格式分为三步曲：假设(未被证实的结论)＋假设与结果的联系＋结果(或预期结果)，一般用陈述句、肯定句，其思路为先找到结论或假设，再找到结果或现象，然后根据所学知识、题干信息和实验目的寻找两者之间的联系。

典例应用11 探究影响酶活性的条件，其实验目的为：探究不同温度或pH条件下酶的活性。请写出实验原理：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 答案 不同的温度或pH会影响酶的活性(假设)。在一定温度或pH范围内，酶的活性随着温度或pH的升高而增大，但超过最适的温度或pH后，酶的活性随着温度或pH的升高而减小(假设与结果的联系)。淀粉水解产生的还原糖与斐林试剂生成砖红色沉淀。过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解生成水和氧气(结果)

典例应用12 为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。 某学生的实验方案如下：

(1)将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。

(2)A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力、活动减少、甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变化。

(3)A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组小鼠活动状况无变化。

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。请回答： 该实验的实验原理是：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案 胰岛素具有降低血糖的作用(结论)。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降(二者联系)。机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状(结果)，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解 解析 从实验目的看，自变量为胰岛素，所以书写原理时，胰岛素的作用就是原理的核心内容。先写结论：胰岛素具有降低血糖的作用。再写两者的联系：体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降；最后定结果(现象)：机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状。可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。最后按书写格式整理成连贯的条理清晰的答案。 3．实验假设的书写

假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。假设的提出可能正确也可能错误，只要能解释题给现象或与题干相符，则提出的假设就可以。一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自已平时积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。

典例应用13 哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。为了探究哺乳动物随外界环 境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低，某校生物兴趣小组制定了以下实验方案： 实验假设：

________________________________________________________________________。 材料用具：略 实验步骤： ①将4个恒温培养箱分别调节成10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃恒温，并编号为甲、乙、丙、丁四组； ②取四只400克、健康的、性别与生理状况相同的成年小白鼠分别放入4个不同温度的恒温培养箱中； ③一段时间后，用仪器测量小鼠耗氧量，做好记录并计算。 答案 哺乳动物随外界环境温度的升高，呼吸强度降低

解析 本实验要探究的问题是哺乳动物随外界环境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低。首先要获取解决该问题的信息，信息一方面蕴含在题干中：“哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。”一方面来自于平常所学的知识。接着，利用这些信息对呼吸强度的变化进行推测和解释：哺乳动物是恒温动物，体温通过产热量与散热量的平衡达到恒定，当外界温度上升时，散热速率会下降，使产热速率大于散热速率，动物体温会上升；要使升高的体温下降，需减少产热增加散热；动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。那么，哺乳动物是否通过减弱有氧呼吸的强度来达到体温的恒定？于是，根据这一推测的结果作出初步的假设：哺乳动物随外界环境温度的升高，呼吸强度降低。 技能3 实验步骤的科学设计与准确描述 1．实验步骤设计的一般程序

2．实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题 (1)实验材料的选择 ①植物：“大小相似，长势相同的同种植株”。 ②动物：“体重 (体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别”相同。 ③有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。 (2)试剂的选择 ①在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”、“等体积”、“适量的”、“一定量的”等词的运用。 ②实验时间和条件上用“一段时间”、“适宜的温度、pH”等语言。

典例应用14 前段时间我国白酒塑化剂事件的爆发，使我们清醒地认识到环境激素对人体的危害。有人猜测塑化剂的作用类似于雌性激素，可能会引发性早熟。请设计实验探究上述猜测是否正确。(说明：性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标)

(1)材料和用具：同种的________雌鼠若干，______________的饲料(甲)，含适量浓度雌性激素的饲料(乙)，普通饲料(丙)等。 (2)实验目的：

________________________________________________________________________。 (3)实验原理：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)实验思路： ①将雌鼠__________分为3组，编号为A、B、C。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 (5)如果猜测正确，则实验结果是

______________________________________________________________________。

答案 (1)同龄、幼年 含适量浓度塑化剂 (2)探究塑化剂的作用是否类似于雌性激素，可以引发性早熟 (3)过量雌性激素会引发性早熟；性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标 (4)①随机均等 ②A组每天饲喂一定量的饲料甲，B组每天饲喂等量的饲料乙，C组每天饲喂等量的饲料丙 ③将三组小鼠在相同且适宜的条件下饲养 ④观察并记录每只雌鼠的初始发情时间，并取每组的平均值 (5)A、B两组雌鼠的平均初始发情时间都短于C组

解析 (1)应选取发育程度与生理状态相同且健康的同龄雌性幼鼠。(2)本实验的目的是探究塑化剂对生物体的毒害作用(或是否引发性早熟)，因此要配制含适量浓度塑化剂的饲料。(3)本实验的原理(或实验依据)：过量雌性激素会引发性早熟，性成熟的早晚可以用初始发情时间为指

标进行测定。(4)①实验分组时要做到随机、平均，避免人为因素对实验结果的影响；②设置对照，操控实验变量(或自变量)，如A组为实验组，则B、C组分别为相应的对照组；③同条件处理，控制无关变量，三组实验鼠要在相同且适宜的条件下饲养，保证除自变量差异外，其他无关变量要一致且实验鼠能够正常生长发育；④观察比较，检测反应变量(或因变量)，观察记录每只雌鼠的初始发情时间，并取每组的平均值。(5)如果猜测正确，即实验结果与猜测一致，说明A、B两组雌鼠的平均初始发情时间都短于C组。 技能4 实验结果与结论的预测与分析

首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求(目的)一致。若为探究性实验则实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。

典例应用15 利用给出的材料和用具设计实验，请完善下列实验。 Ⅰ.高温能使唾液淀粉酶失活，那么高温能否使甲状腺激素失活呢？

(1)实验材料和用具：发育状况相同的蝌蚪15只，饲料甲——普通饲料，饲料乙——含适量甲状腺激素的饲料，饲料丙——含适量经100 ℃热水处理过的甲状腺激素的饲料，池塘水，大小和其他条件相同的玻璃缸三只。

(2)实验目的：________________________________。 (3)实验原理：甲状腺激素促进蝌蚪的变态发育。 (4)实验步骤： ①取三只玻璃缸，编号为1、2、3，分别加入等量且适量的池塘水。 ②将15只蝌蚪随机分成三等份，分别放入1、2、3号玻璃缸中，把三只玻璃缸放在相同且适宜条件下培养。 ③________________________________________________。 ④________________________________________________。 (5)预期实验结果：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ __________________________________。 Ⅱ.若已知高温能使甲状腺激素失活，材料和用具同上，请设计实验予以证明。 (1)实验目的：________________________________。 (2)实验步骤：是否与上述实验相同？______________。 (3)实验结果：______________________________________。 答案 Ⅰ.(2)探究高温能否使甲状腺激素失活 (4)③每天同时向1、2、3号玻璃缸中分别投入等量的饲料甲、乙、丙 ④观察三只玻璃缸中蝌蚪的发育状况 (5)2号玻璃缸内蝌蚪发育最快，而1、3号玻璃缸内蝌蚪发育状况相同；2号玻璃缸内蝌蚪发育快，3号和2号发育相同或慢于2号快于1号 Ⅱ.(1)验证高温能使甲状腺激素失活 (2)相同

(3)用饲料乙饲喂的蝌蚪发育最快，用饲料甲和丙饲喂的蝌蚪发育状况相似

解析 依题意，目前不知高温对甲状腺激素有何影响，因此，实验目的就是要探究这一问题。实验步骤中要注意控制变量，严格遵循单一变量原则和对照原则。由题意可知，观察甲状腺激素作用的最好指标就是蝌蚪的发育状况。由于是探究性实验，实验的结果是未知的，故预测时要注意分析全面。

技能5 归纳、演绎、类比和模型方法 方法 归纳 举例 细胞学说的提出 演绎 类比 概念模型 模型方法 物理模型 数学模型 孟德尔对测交实验的预测 萨顿的推理(根据基因和染色体行为之间的平行行为，推断基因位于染色体上) 如对真核细胞结构共同特征的文字描述、达尔文的自然选择学说的解释模型等 如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型等 如“J”型种群增长的数学模型Nt＝N0λt 典例应用16 模型构建、类比推理、假说—演绎等是现代科学研究中常用的科学方法。利用模型构建法，沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构；利用假说—演绎法，孟德尔发现了两大遗传定律；利用类比推理，萨顿提出了基因位于染色体上的假说。据此分析回答下列问题： (1)沃森和克里克所构建的DNA双螺旋结构模型属于________模型。种群“J”型增长的数学模型Nt＝N0λt的模型假设是：

________________________________________________________________________

__________________________________。

(2)利用类比推理法，萨顿提出了基因位于染色体上的假说，提出该假说的理由是______________________________。请你利用类比推理的方法，推断出基因与DNA分子的关系是__________________________。

(3)孟德尔以黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆作亲本，设计了纯合亲本的杂交、F1自交和测交等一系列实验，利用假说—演绎法“分析现象→作出假设→检验假设→得出结论”，最后得出了自由组合定律。 ①孟德尔提出的解释自由组合现象的“假说”是：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②孟德尔的“演绎”过程是：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 ③孟德尔做的测交实验的结果验证了他的假说。

答案 (1)物理 在理想条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍 (2)基因和染色体的行为存在着明显的平行关系 基因是DNA分子片段 (3)①F1形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，不成对的遗传因子自由组合，F1产生4种比例相等的配子，雌雄配子的结合是随机的 ②若F1产生配子时成对的遗传因子分离，不成对的遗传因子自由组合，则测交后代会出现四种性状，比例接近1∶1∶1∶1

解析 (1)构建DNA的双螺旋结构模型属于物理模型；种群的增长曲线属于数学模型，“J”型曲线的假设的前提是增长倍数为定值。(2)萨顿根据基因和染色体行为存在着明显的平行关系，利用类比推理的方法得到基因在染色体上的结论。(3)孟德尔解释自由组合现象的假说是：F1形成配子时，成对遗传因子彼此分离，不成对的遗传因子自由组合，F1产生4种比例相等的配子，雌雄配子的结合是随机的；孟德尔的演绎过程是若假说正确，则测交后代会出现4种性状，比例接近1∶1∶1∶1。 网络小结

1．为探究环境因素对光合作用强度的影响，某兴趣小组以金鱼藻为材料设计实验进行研究。如图为该兴趣小组设计的实验装置，请回答下列问题：

(1)甲、乙两组实验装置研究的实验课题是____________________________________。

(2)若探究光照强度对光合作用强度的影响，应该怎样设置实验？__________________________________________。

(3)在实验过程中可通过观察________________________________来判断光合作用强度。 (4)请用坐标曲线图表示预期的实验结果。

答案 (1)探究温度对光合作用强度的影响 (2)设置一系列和甲相同的装置，仅光照强度不同(答案合理即可)

(3)一定时间内光合作用产生的O2的气泡数(答案合理即可，但答案必须反映出O2的产生速率，否则不正确) (4)如图所示

解析 本题给出两组实验装置，通过分析不同组别之间的差异，可以得知实验的目的。不同的实验目的决定了控制实验变量的方法。(1)甲、乙两装置中，不同的是温度，所以该实验的自变量是温度，探究的课题是温度对光合作用强度的影响。(2)探究光照强度对光合作用强度的影响时，自变量为光照强度的大小，因此应设置一系列和甲相同的装置，仅光照强度不同。

(3)判断光合作用强度的办法有很多，但就本实验而言最直接而且最有效的办法是观察一定时间内光合作用产生的O2的气泡数。(4)因为温度是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的，所以温度对光合作用影响的预期实验结果，可按照教材中酶活性受温度影响的示意图来画；绘制光照强度对光合作用影响的曲线时，要注意绘出光补偿点和光饱和点。 2．(经典题)已知H2O2＝H2O＋O2可以通过反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2的分解速度，请用所给的材料和用具设计实验，使其同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性，要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答相关问题。 实验材料及用具：适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、3.5%的FeCl3溶液、0.01%的牛过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。 实验步骤： ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。

(2)实验结果预测及结论：做不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：甲试管里气泡的释放速度最快，乙试管较慢，丙试管无气泡放出。由此得出的结论是：________________________________。

(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重复上述实验，O2的释放速度最快的是：__________________________。原因是：

______________________________________________________________。 答案 (1)①取3支试管，分别编号甲、乙、丙，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间 ②分别向上述3支试管中加入等量且适量的牛过氧化氢酶溶液、FeCl3溶液和蒸馏水 ③观察各试管中释放气泡的快慢 ④记录三支试管中气泡从溶液中释放的速度 (2)酶具有催化作用和高效性

(3)加FeCl3溶液的试管 在此温度下，FeCl3催化作用加快，而牛过氧化氢酶因高温变性而失去了活性

解题策略 (1)审题——关键做到“三明确”

①明确实验目的(实验的核心)：对于验证性实验，一般试题直接给出；对于探究性实验，则把题中问题变为陈述句(肯定或否定)。

②明确实验的原理(实验的依据)：涉及生物学及相关学科中的方法和原理，是设计实验所依据的科学道理。可从题干或教材相关知识获取。

③明确实验变量：根据实验目的，明确实验过程中的自变量和因变量及其变化。一般地自变量较易找，因变量一般是不能直接体现出来的，因此就要确定因变量及其体现指标。 该题实验目的是：“验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性”；实验原理是酶的特性(酶具有催化作用和高效性)；实验中自变量是两种不同的催化剂“3.5%的FeCl3溶液”和“0.01%的牛过氧化氢酶溶液”，因变量是“H2O2的分解速度”(用气泡的释放速度来判断)，无关变量与实验环境有关，设置空白对照不加催化剂，用蒸馏水代替。 (2)解题

①选择实验材料与用具

一般实验题中已提供的实验材料和用具都要用上，除非题干中有“选择使用”的情况下，才需要作出取舍。如上题中实验材料及用具有适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、3.5%的FeCl3溶

液、0.01%的牛过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅和试管。 ②书写实验设计步骤 第一步：分组编号

即依题找出实验变量后确定分组数，取样本材料数量n或实验器械数量n，编号1、2??或A、B??或甲、乙??。这一步要遵循等量原则，一般要用的词语有：“生长状况、大小相似”、“发育状态相同”等。

第二步：分组处理(共性处理和变量处理)

共性处理即对各组所施加的处理方法都相同，这种处理是为了控制无关变量，从而减少或抵消额外变量即减少系统误差和偶然误差。这一步要注意使用一些定性、定量的描述性语言，如“相同的”、“依次”、“适量”、“等量的”、“长势、生长状况相似的”、“相同一段时间”、“同等条件下”等等。变量处理，即对不同的组施加的处理方法不一样，实验变量就在这一步产生。

第三步：观察记录

即观察描述实验现象，收集记录实验数据，这一步的要点是观察的指标，也就是经变量处理后的实验组和对照组将要出现的现象及结果。

该题中的实验步骤如下：①取3支试管编号甲、乙、丙，向各试管加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间。②分别向上述3支试管加入等量且适量的牛过氧化氢酶溶液、FeCl3溶液和蒸馏水。③观察各管中释放气泡的快慢。④记录三只试管里气泡从溶液中释放的速度。

第四步：预测实验结果，得出实验结论。

该题为验证性实验，实验结果预测及结论如下：甲试管里气泡的释放速度最快，乙试管较慢，丙试管无气泡放出，由此得出实验结论：酶具有催化作用和高效性。

3．新疆是我国的棉花生产基地，棉花采收前，若先去除叶片的干扰，将会大幅提高机械采收棉桃(果实)的效率。请你帮助科技工作者完成对如何人工去除叶片而进行的探究实验，并回答问题。

(1)假设：________________________________________。 (2)探究： ①实验材料：棉花幼苗、空白琼脂块、含脱落酸的琼脂块、蒸馏水等。 ②实验步骤如图所示：用图示法，配合文字说明，在图丙中补全实验设计。

③预期：若________________________，则说明假设成立。 ④若上述实验中叶柄并未脱落，可能的原因是__________产生的__________对脱落酸有抑制作用；改进的措施是________________________________。 答案 (1)脱落酸能促进叶柄脱落 (2)②在叶柄切面A、B上分别放置空白琼脂块、含脱落酸的琼脂块，观察叶柄的脱落情况(图略) ③叶柄A不脱落，叶柄B脱落 ④顶芽 生长素 切去顶芽

解析 本题考查了探究性实验的相关设计，要求学生能提出合理的假设，然后选用恰当的方法验证提出的假设，并根据提出的假设作出合理的预测。因为实验材料中提供了含脱落酸的琼脂块，所以实验假设应为：脱落酸能促进叶柄脱落。根据题中实验步骤的图示可以补全实

验设计，并配合文字说明“在叶柄切面A、B上分别放置空白琼脂块、含脱落酸的琼脂块，观察叶柄的脱落情况”，若结果是叶柄A不脱落，叶柄B脱落，则说明假设成立。第④小题是要分析叶柄为什么未脱落，其主要原因是顶芽产生的生长素对其产生了干扰。

一、单项选择题

1．下列有关实验变量的叙述中正确的是 ( ) A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量

B．在探究唾液淀粉酶的最适pH的实验中，温度属于无关变量，无需控制温度 C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量 D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量 答案 C

解析 在探究温度对酶活性影响的实验中，探究的是温度的影响，温度是自变量，pH是无关变量，酶活性是因变量。在探究淀粉酶的最适pH的实验中，温度是无关变量，但实验组和对照组温度应保持一致。在探究酵母菌呼吸方式的实验中，通过检测酒精的有无来判定呼吸作用的方式，因此酒精是因变量。在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，植物生长调节剂是自变量，插条生根数是因变量。

2．某校生物兴趣小组的同学将体重、大小和年龄相同的成年小鼠随机分成甲、乙、丙三组，分别进行如表所示的连续实验，下列有关该实验的叙述中，错误的是 ( )

A.该实验可验证胰岛素和胰高血糖素的功能以及它们在调节血糖过程中的拮抗作用

B．该实验的对照有同组内的自身对照，甲、乙间的相互对照，设计丙组作空白对照无必要 C．该实验所用的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应是生理盐水与相应激素配制而成

D．该实验同一步所用的三种溶液用量必须相等，同一组前后两步所用溶液用量可以不等 答案 B

解析 该实验通过甲组和乙组的自身对照，可验证胰岛素和胰高血糖素的功能以及它们在调节血糖过程中的拮抗作用。实验要严格遵循对照原则和单一变量原则，因此该实验所用的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应是由生理盐水与相应激素配制而成的，而且该实验同一步所用的三种溶液用量必须相等，但是同一组前后两步所用溶液用量可以不等。该实验有组内的自身对照(第一步与第二步对照)，也有甲、乙两组的相互对照，但是丙组的空白对照也很有必要，因为只有与空白对照相比较才能够看出实验组的情况是否异常。

3．科研人员为研究生长素对根尖生长的影响，以琼脂块和水稻根尖为材料进行了如下实验，下列有关叙述正确的是 ( )

A.第2组与第4组说明单侧光照引起根尖生长素分布不均匀 B．第3组实验的目的是为了确定琼脂块对根尖生长无影响 C．第5组根尖的生长状况应该是“向贴琼脂块对侧生长”

D．第2组根尖背光弯曲生长说明生长素对根尖生长有抑制作用 答案 B

解析 分析实验可知，第2组与第4组实验，有两个自变量，不符合单一变量原则，无法进行实验比较；第3组实验使用空白琼脂块，作为对照组，以排除琼脂块本身对根尖生长的影响；高浓度的生长素会抑制根尖生长，故第5组根尖应弯向贴琼脂块一侧生长；因缺少对照实验，无法仅根据第2组实验得出选项D中的结论。

4．切除健康狗的胰脏，2天后狗出现糖尿病的一切症状。随后连续给其注射一定量溶于某种溶剂的胰岛素，发现其血糖含量恢复正常。由此推测：胰岛素能降低血糖的含量。为了证明这一推论，你认为下列最适宜作为对照组的是 ( ) A．既不切除健康狗的胰脏，又不注射胰岛素 B．用溶解于另一种溶剂的胰岛素溶液进行注射

C．切除健康狗体内的胰脏2天后，只注射等量用于该实验的溶剂 D．将健康狗体内摘除的胰脏制成提取液，注射给切除胰脏的狗 答案 C

解析 为了排除该实验中所用溶剂的干扰，因此要增加对照组，即切除健康狗体内的胰脏2天后，只注射等量用于该实验的溶剂。

5．在验证生长素类似物A对小麦胚芽鞘(幼苗)伸长影响的实验中，将如图1所示取得的切段

浸入蒸馏水中1小时后，再分别转入5种不同浓度的A溶液(实验组)和含糖的磷酸盐缓冲液(对照组)中。在23 ℃的条件下，避光振荡培养24小时后，逐一测量切段长度(取每组平均值)，实验进行两次，结果见图2。下列分析正确的是(多选)( )

A．本实验中1 mg/L的A溶液促进切段伸长的效果最明显

B．振荡培养可以增加溶液中的氧气浓度以满足切段细胞呼吸的需求 C．切段浸泡在蒸馏水中的目的是作为对照组

D．浓度为0.1 mg/L时两次实验数据偏差较大，应重复实验查找原因 答案 ABD

解析 据图2结果可知，1 mg/L的A溶液中切段平均长度最大，促进切段伸长的效果最明显；振荡培养可增加溶液中氧气的量，满足切段细胞呼吸的需求；切段浸泡在蒸馏水中的目的是减小切段自身的生长素对实验的影响。 6．(2013·重庆卷，9)研究发现豚鼠血清对人淋巴瘤细胞有抑制作用，而对正常细胞无影响。进一步研究发现，发挥作用的物质是L-天冬酰胺酶，它能将L-天冬酰胺分解，而淋巴瘤细胞自身

不能合成该氨基酸，增殖被抑制。

(1)为验证该酶对两种细胞的影响，某兴趣小组进行了以下实验。

实验材料：正常细胞、淋巴瘤细胞、培养基(含细胞生长所需的物质)、L-天冬酰胺酶

实验步骤： a．分组

实验组：培养基＋L-天冬酰胺酶＋淋巴瘤细胞；

对照组：培养基＋

________________________________________________________________________。 b．适宜条件下培养后，观察细胞生长状态、检测L-天冬酰胺含量。

实验结果(如下表)： 实验分组,生长状态,L-天冬酰胺含量培养液,细胞内实验组,①,缺乏,缺乏

对照组,正常,缺乏,正常结果分析：

该实验利用了酶的________特性；表中①应为__________；对照组细胞内L-天冬酰胺含量正常的原因是__________________。

(2)患者多次静脉注射该外源性酶后疗效降低，是因为发生了____________反应；该酶口服无效，原因是____________。

(3)根据实验结果，你认为理想的抗肿瘤药物应该具有的特性是

________________________________________________________________________。 答案 (1)L-天冬酰胺酶＋正常细胞 专一性 抑制 能合成L-天冬酰胺(有合成L-天冬酰胺的

酶)

(2)免疫(拮抗) 酶被分解失活

(3)对肿瘤细胞有专一性杀伤作用，对正常细胞无影响 解析 (1)实验的目的是验证L-天冬酰胺酶对两种细胞的影响，实验组加入了淋巴瘤细胞，对

照组应在相同条件下加入正常细胞，即：培养基＋L-天冬酰胺酶＋正常细胞；该实验利用了酶

的专一性；肿瘤细胞自身不能合成天冬酰胺，体内已有的天冬酰胺会被L-天冬酰胺酶分解，而

正常细胞中的天冬酰胺尽管会被酶分解，但自身能够继续产生天冬酰胺，故含量正常。(2)外源性L-天冬酰胺酶会被免疫系统当作抗原进行处理，多次注射后发生免疫反应，L-天冬酰胺酶

被免疫系统处理失活，疗效降低；L-天冬酰胺酶化学本质为蛋白质，若口服的话会被消化系统

消化分解成氨基酸，从而丧失其功能。(3)作为人体肿瘤康复治疗的药物应既不损伤机体又达到疗效，宗旨就是只专一性杀伤肿瘤细胞，而对正常细胞无负面影响。 7．(2013·大纲全国卷，32)用某种降血糖物质X做以下实验(注：用生理盐水配制X溶液)。 回答下列问题：

(1)某同学要验证X的降血糖作用，进行如下实验：

选择一批体重相同的正常小鼠，测定________，并将小鼠随机等量分成实验组和对照组，实验组注射适量的________，对照组注射等量的__________，一段时间后测定两组小鼠的________，若____________________________________，则表明X有降血糖作用。

(2)若要验证一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围，进行如下实验：

用____________小鼠作为实验组，用患糖尿病小鼠作为对照组1，用________小鼠作为对照组2；实验组注射________________，对照组1、2注射等量的生理盐水，一定时间后若实验组和对照组________的血糖浓度均在正常范围内，而对照组________的血糖浓度高于正常范围，则表明一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围。

答案 (1)血糖浓度 X溶液 生理盐水 血糖浓度 对照组血糖浓度不变，实验组血糖浓度下降 (2)患糖尿病 正常 一定量的X溶液(或X溶液) 2 1

解析 (1)实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称为自变量，本题中实验鼠是否注射X溶液为自变量；随自变量的变化而变化的变量称为因变量，本实验中血糖浓度的变化是因变量。除了一个因素以外，其他因素都保持不变的实验叫作对照实验。本实验过程中设置了对照实验，即注射X溶液与注射生理盐水形成对照，并且在实验前后均要测定小鼠的血糖浓度。本实验为验证性实验，故预测实验结果是对照组血糖浓度不变，实验组血糖浓度下降。(2)要验证一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围，除需要用患糖尿病小鼠作空白对照外，还需要增设正常鼠作恢复到正常范围的对照，预测结果是实验组和增设的正常鼠的血糖浓度在正常范围内，对照组1患糖尿病小鼠的血糖浓度高于正常范围。

8．叶片表面的气孔是由保卫细胞构成的特殊结构，是气体出入植物体的主要通道。气孔能通过开闭运动对外界环境刺激作出响应。请分析回答：

(1)气孔的开闭会影响植物的蒸腾作用、____________________过程的进行。研究表明，气孔的开闭可能与乙烯有关，乙烯是植物体合成的激素，具有______________等作用。

(2)研究者取生长良好4～5周龄拟南芥完全展开的叶，照光使气孔张开。撕取其下表皮，做成临时装片。从盖玻片一侧滴入不同浓度乙烯利溶液(能放出乙烯)，另一侧用吸水纸吸引，重复几次后，在光下处理30 min，测量并记录气孔直径。之后滴加蒸馏水，用同样方法清除乙烯利，再在光下处理30 min，测量并记录气孔直径，结果如图甲所示。

①此实验的目的是研究______________________________。 ②图甲中用乙烯利处理叶片后，气孔的变化说明乙烯可诱导________，且随浓度增加______________。 ③用浓度为________的乙烯利处理拟南芥叶，既不会伤害保卫细胞，又能获得较好的诱导效果，作出以上判断的依据是

________________________________________________________________________。

(3)为研究乙烯调控气孔运动的机制，研究者用乙烯利、cPTIO(NO清除剂)等处理拟南芥叶，并测定气孔直径和细胞内NO含量，结果如图乙所示。

①实验Ⅰ、Ⅲ结果说明，有乙烯时______________________________________；实验Ⅱ、Ⅳ结果说明，有乙烯时，加入cPTIO后______________________。 ②由图乙所示结果可以推测__________________________。 答案 (1)光合作用和细胞呼吸(呼吸作用) 促进果实成熟 (2)①不同浓度乙烯利对拟南芥叶片气孔开度的影响(探究诱导拟南芥叶片气孔关闭的最适浓度) ②气孔关闭 诱导作用增强 ③0.004% 高于此浓度，去除乙烯利后，气孔开度恢复能力减弱(低于此浓度，去除乙烯利后，气孔开度恢复能力正常) (3)①NO含量增加，气孔直径减小 NO含量下降，气孔直径增大 ②乙烯(利)通过诱导NO的产生，导致气孔关闭(或开度减小)

解析 (1)气孔既是植物体内水分蒸腾到外界的通道，也是外界大气中光合作用的原料(二氧化碳)、呼吸作用的原料(氧气)进入植物细胞的通道，因此，气孔的开闭会影响植物的蒸腾作用、光合作用和细胞呼吸。(2)①该实验的目的是探究不同浓度乙烯利对叶片气孔开度的影响；②图甲结果显示，使用乙烯利处理后，气孔直径减小，且随着乙烯利浓度增大，气孔直径逐渐减小，这说明乙烯利可诱导气孔关闭；③用浓度为0.004%的乙烯利处理拟南芥叶，既不会伤害保卫细胞，又能获得较好的诱导效果，高于此浓度时，去除乙烯利后，气孔开度恢复能力减弱。(3)①实验Ⅰ显示，有乙烯利时，细胞内NO含量增加，实验Ⅲ显示，有乙烯利时，气孔直径减小；有乙烯利时，加入cPTIO后，实验Ⅱ与实验Ⅰ比较NO含量下降，实验Ⅳ与实验Ⅲ比较，气孔直径增大；②图乙中结果显示，只用乙烯利处理后，细胞内NO含量增加，同时气孔直径减小，当有乙烯利并加入cPTIO后，细胞内NO含量下降，同时气孔直径增大，这说明乙烯利通过诱导NO的产生，导致气孔关闭。

9．为探究环境因素对光合作用强度的影响，设计进行下列实验。

实验材料和用具：100 mL量筒，50 W、100 W、200 W和400 W的台灯，冷开水，适宜浓度的NaHCO3溶液、黑藻等。 实验步骤： ①准备4套如图所示装置，编号为1～4。在瓶中各加入500 mL NaHCO3溶液后用冷开水充满。

②取4等份长势相同的黑藻分别放入1～4号装置。 ③将4套装置放入暗室中，然后________照射1～4号装置，观察气泡的产生情况。 ④30 min后停止光照，测定光合作用释放的O2体积(mL)。

以上实验重复三次，实验结果如表所示。分析并回答有关问题：

(1)请将步骤③补充完整：____________________________________。 (2)表中的项目2应该是__________________。

(3)用上述装置测得的光合速率是否为实际光合速率？________。为什么？______________________________。

(4)若想确定黑藻生长的最适光照强度，应该继续在台灯功率为____________的范围内设置多组实验。

(5)请指出上述设计方案中的不足之处(写出一项即可)。__________________________________________。 答案 (1)分别用50 W、100 W、200 W和400 W的台灯等距离地 (2)平均氧气产生量(mL) (3)不是 黑藻自身的呼吸作用会消耗氧气 (4)100～400 W (5)没有考虑光照强度变化会引起温度变化

解析 (1)本实验探究的是光照强度对光合作用强度的影响，为保证单一变量，应分别将不同功率的台灯等距离照射实验装置。(2)为了使实验结果更准确，每组装置需重复三次测氧气的释放量，取其平均值。(3)由于黑藻自身呼吸会消耗氧气，所以实验测得的氧气产生量表示净光合速率。(4)欲进一步探究黑藻生长的最适光照强度，需在台灯功率为100～400 W的范围内，设置多组实验。(5)影响光合速率的主要因素有光照强度、温度和CO2浓度等，光照强度会使环境温度升高，进而影响光合作用速率。

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