（浙江专用）2020版高考生物一轮复习 专题24 实验与探究教师用书（PDF，含解析）

第八单元实验与探究专题２４　实验与探究真题多维细目表真题涉分考点实验与探究题型难度设题情境试题结构素养要素２０１９浙江４月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难验证胰岛素的生理作用(绘柱形图)实验探究生命观念ꎻ科学探究２０１８浙江１１月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难研究蛙的神经系统结构与功能(绘曲线图)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１８浙江４月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难生物学实验综合(绘曲线图)四问并列生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１７浙江１１月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难研究海拉细胞的增殖(绘曲线图)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１７浙江４月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难研究药物对海拉细胞增殖的抑制作用(绘曲线图)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１６浙江１０月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难鉴别三种细胞悬液中有几种细胞(绘表格)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１６浙江理综ꎬ３１１２实验设计与分析非选择难研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用(绘曲线图)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１６浙江４月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难研究某生物制剂具有促进细菌Ｂ增殖的作用(绘柱形图)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１５浙江１０月选考ꎬ３３１０实验设计与分析非选择难小鼠肝细胞在不同浓度ＮａＣｌ溶液中的体积和数量变化(绘曲线图)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究２０１５浙江理综ꎬ３１１２实验设计与分析非选择难培养时间与某细菌细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系(绘曲线图)实验探究生命观念ꎻ科学思维ꎻ科学探究五年均分２０.８考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容本专题主要考查实验思路的设计、实验结果预测及分析讨论ꎮ０２考频赋分本专题为高频考点ꎬ选考分值均为１０分ꎮ０３题型难度题型以非选择题形式出现ꎬ试题均有一定的难度ꎮ０４命题特点设题情境多结合生产生活实际ꎬ考查考生的实验探究、科学分析等能力ꎮ０５核心素养多考查生命观念、科学思维和科学探究ꎮ０６命题趋势预计２０２０年高考中较可能以动物细胞或实验动物为背景ꎬ综合考查对实验的设计、分析与讨论ꎮ１１８　　５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对应学生用书起始页码Ｐ２４１实验设计与分析(科学探究、科学思维)　　一、探究设计型实验１.生物实验中的变量变量是实验过程中可以变化的因素ꎮ在设计实验时ꎬ要注意使自变量可控制、因变量比较好检测ꎬ并尽量避免无关变量对实验的干扰ꎮ(１)变量的种类变量是指可被操纵的特定因素或条件ꎮ根据其在实验中的作用可分为两大类:①实验变量(自变量)与反应变量(因变量)ꎮ实验变量是指实验中由实验者操纵的因素或条件ꎬ而反应变量是指由实验变量引起的变化结果ꎬ二者之间是前因后果的关系ꎮ实验的目的就在于获得和解释前因与后果ꎮ②无关变量与额外变量ꎮ无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件ꎮ由无关变量引起的变化结果就叫额外变量ꎮ它们之间也是前因后果的关系ꎬ但对实验变量与反应变量的获得起干扰作用ꎮ(２)变量的控制控制变量是指控制其他因素不变ꎬ集中研究其中一个因素的变化ꎬ保证实验不受干扰或将干扰因素降到最低程度ꎮ通过实验控制ꎬ尽量减小实验误差ꎬ以取得较为精确的实验结果ꎮ①操纵实验变量的方法:设法给研究对象施加干扰ꎬ造成研究对象的变化ꎬ从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性ꎮ②检测反应变量的方法:根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法ꎮ具体包括:观察特异性的颜色变化、沉淀反应ꎻ观察形态结构、生理变化ꎻ测量生长发育速度ꎻ测量生化反应速度ꎮ③控制无关变量的方法(平衡控制):排除因实验对象的个体差异带来的影响ꎻ设法创造稳定的相同的条件进行对照ꎬ以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰ꎻ设法提供适宜条件ꎬ以排除不利环境条件对实验对象的影响ꎻ重复实验ꎬ排除偶然因素的干扰ꎬ减小实验误差ꎮ不论一个实验有几个实验变量ꎬ都应确定一个实验变量ꎬ观测一个反应变量ꎬ这就是单一变量原则ꎬ它是处理实验中的复杂关系的准则之一ꎮ[知能拓展]　实验名称自变量因变量无关变量探究温度对淀粉酶活性的影响不同温度(至少三种)酶的活性(加碘液后溶液颜色的变化)ｐＨ、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等探究ｐＨ对过氧化氢酶活性的影响不同ｐＨ(至少三种)酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度)温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等续表实验名称自变量因变量无关变量探究酵母菌的呼吸方式氧气的有无ＣＯ２生成量(澄清石灰水的浑浊程度)ꎻ有无酒精产生(用重铬酸钾检测)葡萄糖溶液及石灰水的量、温度、ｐＨ、锥形瓶的洁净程度探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度　不同浓度的生长素类似物扦插枝条的生根数量或平均长度实验材料的一致性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时间酵母菌种群数量培养液的成分、培养条件、空间等　　２.实验设计的原则设计实验时要把握的原则有很多ꎬ如科学性原则、对照原则、单一变量原则、平行重复原则、随机性原则、可行性原则和简便性原则等ꎮ(１)科学性原则:包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性ꎮ①实验原理的科学性实验原理是实验设计的依据ꎬ也是用来检验和修正实验过程中失误的依据ꎬ因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论ꎮ②实验材料选择的科学性根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料ꎬ是保证实验达到预期结果的关键因素之一ꎮ如还原糖鉴定实验中以苹果或雪梨组织液为材料ꎻ观察植物细胞质壁分离与复原实验中以紫色洋葱为实验材料等ꎮ根据实验的原理、结果与类型正确选择实验材料:ａ.避免材料颜色对实验结果的干扰还原糖的鉴定:应选择浅颜色的组织材料如苹果、梨ꎮ叶片中淀粉的鉴定:用脂溶性物质将叶片中色素溶解掉ꎮｂ.根据所提取或鉴定的物质选材料色素的提取与分离:选深绿色材料如菠菜叶ꎬ不选浅绿色或不含色素的材料ꎮ还原糖的鉴定:所选材料必须含有还原糖ꎬ如苹果、梨、血浆、糖尿病病人尿液等ꎬ但甘蔗和甜菜等因主要含蔗糖而不能作为实验材料ꎮ油脂的鉴定:选富含油脂的种子ꎬ如花生种子ꎮ蛋白质的鉴定:选富含蛋白质的材料如大豆种子(或用豆浆)、鸡蛋蛋白(去掉蛋黄ꎬ稀释ꎬ留样液作对照)ꎮｃ.遗传方面的实验材料:要求相对性状明显ꎬ繁殖周期短ꎮ植物一般选择草本、自花传粉(闭花授粉)植物ꎻ动物中常用果蝇ꎮｄ.细胞分裂方面的材料:细胞分裂旺盛的部位如根尖分生区、形成层部分ꎻ细胞周期短而分裂期长的材料ꎮｅ.可用洋葱作为实验材料的实验观察质壁分离及质壁分离复原———紫色洋葱鳞片叶外表皮(细胞液呈紫色便于观察)ꎻ观察细胞的有丝分裂———根尖分生区(乳白色)ꎮ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题２４　实验与探究１１９　　③实验方法的科学性只有用科学而严谨的实验方法ꎬ才能得出正确而可靠的实验结果ꎮ如鉴定蛋白质的实验中ꎬ根据蛋白质分子在碱性环境中与硫酸铜反应呈紫色的反应特点ꎬ实验过程中必须先加双缩脲试剂Ａ液(质量浓度为０.１ｇ/ｍＬ的氢氧化钠溶液)ꎬ振荡后再加Ｂ液(质量浓度为０.０１ｇ/ｍＬ的硫酸铜溶液)ꎬ而不能反过来或把Ａ液与Ｂ液混合后加入ꎮ又如在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件ꎻ在鉴定光合作用产物实验中ꎬ要首先对植物进行饥饿处理ꎬ去除细胞内原有的淀粉ꎮ④实验结果处理的科学性对于实验过程中得到的一些数据、现象或其他信息ꎬ不能简单处理ꎬ应整理后仔细分析ꎬ找出它们所能够透露的最大量信息ꎮ(２)单一变量原则:在实验设计中通常把要研究探讨的条件作为单一变量ꎬ其他条件应完全一样ꎮ①所用生物材料要相同ꎬ即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同ꎮ②所用实验器具要相同ꎬ即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的型号要完全一样ꎮ③所用实验试剂要相同ꎬ即试剂的成分、浓度、体积要相同ꎬ尤其要注意体积上等量的问题ꎮ④所用处理方法要相同ꎬ即保温或冷却、光照或黑暗、搅拌或振荡都要一致ꎮ有时尽管某种处理对对照实验来说似乎是毫无意义的ꎬ但最好还是要做同样的处理ꎮ(３)对照原则对照组实验是指除所控因素外其他条件与实验组别完全相同的实验ꎮ科学地设置对照实验ꎬ能够有效地排除其他因素干扰实验结果的可能性ꎮ设置对照组有４种方法:①空白对照ꎬ即不给对照组做任何处理ꎮ如在唾液淀粉酶催化淀粉水解的实验中ꎬ实验组滴加了唾液淀粉酶液ꎬ而对照组只加等量的蒸馏水ꎬ起空白对照作用ꎮ如在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入本尼迪特试剂ꎬ作为空白对照ꎮ②条件对照ꎬ即虽给对照组施以部分实验因素ꎬ但不是所研究的实验处理因素ꎬ这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都做不同条件的处理ꎬ通过得出两种相对立的结论ꎬ以验证实验结论的正确性ꎮ例如ꎬ在动物激素饲喂小动物的实验中ꎬ甲组为实验组(饲喂甲状腺激素)ꎬ乙组为条件对照(饲喂甲状腺激素抑制剂)ꎻ不饲喂药剂的是空白对照组ꎮ课本中温度对淀粉酶活性影响的实验中０℃、１００℃等温度下的对照则为条件对照ꎮ通过条件对照ꎬ实验说服力大大增强ꎮ③自身对照ꎬ指对照组和实验组都在同一研究对象上进行ꎬ不再另外设置对照组ꎬ例如ꎬ质壁分离与复原实验ꎬ自身对照简便ꎬ但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化ꎮ将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂ꎬ可催化过氧化氢分解ꎬ即为自身对照ꎬ处理前的对象状况为对照组ꎬ处理后的对象变化为实验组ꎮ④相互对照ꎬ不单独设置对照组ꎬ而是几个实验相互对照ꎮ植物向光性实验中ꎬ利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照ꎬ说明了生长素与植物生长的关系ꎮ证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中ꎬ不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照ꎮ(４)平行重复原则:为了避免偶然误差ꎬ在实验组和对照组中都要有一定数量的重复实验ꎮ如矿质元素对植物的影响ꎬ每一组实验都有数棵植物作为实验对象ꎮ【知能拓展】　①验证性实验每个装置只出现一种现象ꎬ探究性实验可能有多种情况ꎮ验证性实验只有一种结论ꎬ探究性实验对每种现象分别作出说明ꎮ②一般来说ꎬ探究性实验预测往往有三种可能性:正相关、负相关、中间(无影响)ꎮ而验证性实验则只有一种可能性ꎬ要么结论是成立的ꎬ要么结论不成立ꎮ　　二、实验方案设计中的语言推敲与不同类型实验应注意的问题１.实验材料选择(１)植物:“大小相似ꎬ长势相同的同种植株”ꎮ(２)动物:“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”ꎬ有时甚至要“性别”相同ꎮ２.试剂选择:在量上难以做到准确的量化描述ꎬ应尽可能用“定性”的语言表达ꎬ要注意恰当使用“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等语言ꎻ实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、ｐＨ”等语言ꎮ３.实验器具选择(１)容器应使用大小相同的ꎮ(２)如果使用滴管滴加不同溶液ꎬ应选用不同的滴管ꎮ４.各种不同类型实验应注意的问题(１)有关酶的实验设计ꎬ应注意各步骤的顺序ꎬ必须先调节相关条件(温度、ｐＨ等)才能使反应物与酶相遇ꎬ还应注意在空白对照中加入“等量蒸馏水”ꎮ(２)有关生长素的实验设计中ꎬ应注意对胚芽鞘的生长状况的描述:“向哪方弯曲生长”“向上生长”“不弯曲不生长”ꎬ无籽番茄培育时注意“去雄”“套袋”“一定浓度生长素类似物处理”ꎮ(３)动物激素调节实验中ꎬ甲状腺激素生理功能的研究常用饲喂法、切除法、注射法ꎬ常用蝌蚪、小白鼠、小狗作为实验材料ꎬ在设计过程中常做甲状腺激素含量增多、减少和不变三种处理ꎻ而胰岛素、胰高血糖素的研究常用注射法ꎬ少见切除法ꎬ常用小白鼠作为实验材料ꎬ在设计过程中常做该激素含量增多和不变两种处理ꎮ(４)遗传学实验植物杂交实验:如果为两性花(花中既有雄蕊又有雌蕊)的植物杂交ꎬ则应注意“去雄”“人工授粉”“授粉后套袋”ꎬ如果为单性花(即有雄无雌或有雌无雄)ꎬ则无需“去雄”ꎬ但要“套袋”ꎮ某同学为