最新高中生物验证性实验和探究性实验专题11980

高一生物探究性实验专题

一、背景叙述

高中生物实验分两种类型，验证性实验和探究性实验，由于后者更能体现探究能力、实验设计能力和运用生物学知识和方法分析和解决实际问题能力；更能体现科学态度、科学精神和创新意识，每次考试都有相当比重。由于探究实验知识教材中并没有系统的整理，使同学们在做这方面题时感到无所是从。为解决这一问题，现将有关实验设计的基本理论、实验设计的思路方法和常见的类型作一介绍，以期增加理论知识，提高分析问题和解决问题的能力之目的。

二、高一生物必修一分子与细胞中所涉及的实验

实验1使用高倍显微镜观察几种细胞

实验2检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质

实验3观察DNA和RNA在细胞中的分布

实验4体验制备细胞膜的方法

实验5用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体

实验6比较过氧化氢在不同条件下的分解

实验7绿叶中色素的提取和分离

实验8细胞大小与物质运输的关系

探究1植物细胞的吸水和失水

探究2影响酶活性的条件

探究3探究酵母菌细胞呼吸的方式

探究4环境因素对光合作用强度的影响

三、探究实验的基本内容

探究性实验一般包括：提出问题、作出假设、设计实验、进行实验并观察并记录结果（有时需收集数据）、分析结果得出结论和表达和交流六个基本内容。

（一）提出问题

人们对事物作缜密观察以后，常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题，虽然任何人都能提出问题，但只有意义的问题才值得探讨，问题即为实验的题目，是实验要达到的具体目标，例如“探究植物细胞在什么条件下吸水和失水”“探究影响酶活性的条件”“酵母菌在有氧还是无氧条件下产生酒精”“光照强度对光合作用的影响”

（二）作出假设

根据已有的知识和经验，对提出的问题作出尝试性的回答，也就是作出假设。假设一般分为两个步骤：第一步，提出假设；第二步，做出预期(推断)。一个问题常有多个可能的答案，但通常只有一个是正确的。因此，假设是对还是错，还需要加以验证，即依据假设或预期，设计实验方案，进行实验验证。

（三）设计实验

A、实验原则：

1、单一变量原则

实验过程中可以变化的因素称为变量。按性质不同，通常可分为三类：自变量、因变量和无关变量

自变量，指实验中人为改变的变量。因变量，指实验中随着自变量的变化而引起的变化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的活

性也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。

无关变量指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。显然，无关变量会对反应变量有干扰作用，例如，上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，PH、试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量，以减少误差。

2、对照性原则

通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组：对照组，也称控制组。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：

（1）空白对照

指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

（2）自身对照

指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。细胞外液为蔗糖溶液则液泡变小，细胞外液为清水则液泡增大，自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

（3）条件对照

指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如，“动物激素饲喂小动物”的实习实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：

甲组：饲喂甲状腺激素(实验组)；

乙组：饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组)；

丙组：不饲喂药剂(空白对照组)；

显然，乙组为条件对照。丙组为空白对照，通过比较、对照、更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进动物的生长发育。

（4）相互对照

指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照，如“PH 值对酶活性的影响”的实验中，分别设置不同的PH值来实验，各个实验组所采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。

3、科学性原则

所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则，都要具有可行性。

4、重复性原则

在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验部必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，尤其是有数据计算的实验，设计的实验不能只能进行一次，在无法重复的情况下，作为正式结论，这样的结论易被推翻。

（四）进行实验并记录观察或测量实验结果

（五）分析结果得出结论

（六）表达和交流

四、笔试考查点及解题技巧

六个基本内容中，除实施实验笔试无法考查外，其它各项均是考查点。

（一）课题的考查

通常对课题的考查要求考生以合乎规范的方式写出或补充课题，难度不大，但要注意以下两点：

1、要紧扣试题的意图，不能偏题。

2、课题是具体的、有明确的目标，不能大而空洞，如果试题的意图是“探究不同光照强度对光合作用的影响”，而回答成“探究光照对光合作用的影响”即为偏题，不具体。（二）假设的考查

一般要求根据试题中给出的材料、用具和药品，提出一种可检测的解释，因为后面的实验步骤的设计具体就是寻找证据检验假设成立与否，从而得出结论。

（三）实验预期的考查是常考点，有两种情况，一是预期最可能的结果，二是预期各种可能的结果。

（四）实验步骤设计的考查

最常见的几种考查形式是：写出实验步骤、补充关键步骤、续写步骤或找出设计中的错误。该考查点对考生来说最难，跨度最大，需熟知仪器、药品的使用方法，掌握生物学实验的一些基本技术、方法，掌握设计的原则并能准确运用，还需有具体实验情境中获取信息和灵活处理能力。所以要先审清：实验材料如何用？自变量是什么？如何控制？因变量是什么？用什么观测指标来表示因变量的变化？

步骤的一般顺序：

１、分组标号、前期共性处理；

２、设置对照（自身对照不需要设对照组）；

3、合适条件下培养或放置、后期共性处理；

4、观察现象，记录结果；

5、分析结果，推导结论。

高中生物必修一实验归纳

实验一使用高倍显微镜观察几种细胞

1、高倍镜的使用步骤：（1）在低倍镜下找到物象，将物象移至视野中央；（2）转动转换器，换上高倍镜。（3）调节光圈和反光镜，使视野亮度适宜。如果光线较暗时，可用凹面反光镜来对光，同时选用较大的光圈；如果光线明亮时，可用平面反光镜来对光，同时选用较小的光圈。（4）调节细准焦螺旋，使物象清晰。换用高倍镜后不能使用粗准焦螺旋。

2、低倍镜和高倍镜的区别：

透镜大小镜头长短视野亮度物像大小细胞数量

低倍镜小短亮小多

高倍镜大长暗大少

3、污点位置的判断：用显微镜观察玻片标本时，目镜、物镜、所观察的材料是在同一直线上的，只要分别转动镜头或移动玻片标本，看污物是否随之而动，就可做出正确判断。

实验二检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

（一）可溶性还原糖的检测和观察

1、实验原理及化学试剂：

斐林试剂与可溶性还原糖（如葡萄糖、果糖、麦芽糖）反应，生成砖红色沉淀。（这种试剂

要现配现用。甲液（质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液）与乙液（质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液）等量均匀混合生成蓝色Cu（OH）2，Cu（OH）2与可溶性还原糖发生反应。淀粉、蔗糖等不能与斐林试剂发生颜色反应。

2、实验过程：

选材（应选含糖量较高、颜色为白色或浅色的植物组织，以苹果、梨为最好）研磨过滤组织样液加入斐林试剂（现配现用）摇匀

水浴加热观察颜色反应（浅蓝色棕色砖红色沉淀）。

（二）脂肪的检测和观察

1、实验原理及化学试剂

苏丹Ⅲ染液：把脂肪物质染成橘黄色

苏丹Ⅳ染液：把脂肪物质染成红色

2、实验过程

选材（选含脂肪的种子，以花生种子为较好）浸泡制作花生子叶临时转片（徒手切片，切片要薄，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊）滴3滴苏丹Ⅲ染液染色用体积分数为50％的酒精洗浮色显微镜观察（先用低倍镜，找到子叶最薄处，并移到视野中央，再换高倍镜，调整细焦螺旋观察，可见已着色的脂肪颗粒）。

（三）蛋白质的检测和观察

1、实验原理及化学试剂

双缩脲试剂：与蛋白质发生作用，产生紫色反应。（在碱性溶液中，Cu2＋与蛋白质发生反应）双缩脲试剂A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液

双缩脲试剂B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液

2、实验过程

选材（豆浆或鸡蛋蛋白）取组织样液加入试管中加入双缩脲试剂A液加入双缩脲试剂B液摇匀观察，出现紫色。

（四）淀粉的检测和观察

1、实验原理及化学试剂：淀粉遇碘变蓝。

2、实验过程：选用富含淀粉的植物组织（如马铃薯）将组织样液注入试管

滴加碘液观察颜色反应。

实验三观察DNA和RNA在细胞中的分布

1、实验原理：甲基绿将细胞核中的DNA染成绿色，吡罗红将细胞质中的RNA染成红色，用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。

盐酸的作用：改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。

2、实验过程：

取口腔上皮细胞制片盐酸水解冲洗涂片染色观察（先用低倍镜，后用高倍镜）。

3、实验结果：真核的DNA主要存在于细胞核中，此外，在线粒体和叶绿体中也有少量的DNA分布。RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中。

实验四用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体

1、实验原理

高等绿色植物的叶绿体存在于叶片中。叶绿体一般是绿色的椭球或球形，它的形态和分布不

需要染色就可以用高倍镜观察。

健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。线粒体的形态和分布可用高倍镜观察。

2、实验过程

（1）观察叶绿体：制作藓类叶片（或菠菜叶下表皮）临时装片，用显微镜观察叶绿体（低倍显微镜到高倍显微镜），注意观察叶绿体的形态和分布，绘图。

（2）观察线粒体：制作人口腔上皮细胞临时装片，用低倍显微镜观察，找到观察的对象后移到视野中央，再高倍显微镜观察，细胞内蓝绿色小颗粒即是线粒体，观察其形态和分布。

实验六植物细胞的吸水和失水

一、实验原理

当细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离，即发生质壁分离。

当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入液泡中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即植物细胞发生质壁分离复原。

常用的化学试剂：0.3g/mL蔗糖溶液。（试剂浓度越高，发生现象就越明显。但如果试剂浓度过高，则细胞会因为过度失水而死亡，不能发生质壁分离复原。）

二、实验过程

制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片显微镜观察液泡的大小和原生质层的位置

滴入蔗糖溶液显微镜观察（观察到质壁分离现象）滴入清水显微镜观察（发生质壁分离复原）。

【探究1】植物细胞的吸水和失水

活动目标

1．进行植物细胞失水和吸水的探究，观察植物细胞的质壁分离和复原。

2．说明植物细胞失水和吸水的条件。

背景资料

1．相关知识

（1）扩散现象如果在蔗糖浓溶液中加入清水，水分子就会进入蔗糖分子之间，直到水分子和蔗糖分子在整个体系中均匀分布为止。像这样，一种物质的分子自发地分布于另一种物质中的现象称为扩散。

（2）渗透现象如果将蔗糖水溶液与水用半透膜隔开,使膜内和膜外液面相平（图1），静置一段时间后，可以看到膜内溶液的液面不断上升（图2），说明水分子不断地通过半透膜进入溶液中。溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程称为渗透现象。不同浓度的两种溶液被半透膜隔开时都有渗透现象发生。半透膜是一种只允许某些物质通过，而不允许另一些物质通过的薄膜。上述实验中的半透膜只允许水分子通过，而蔗糖分子却不能通过。细胞膜、膀胱膜、毛细血管壁等都具有半透膜的性质。人工制造的火棉胶膜、玻璃纸等也具有半透膜的性质。

图1 图2

上述渗透现象产生的原因是蔗糖分子不能通过半透膜，而水分子可以自由通过半透膜。由于膜两侧单位体积内水分子数目不等，水分子在单位时间内从纯水（或稀溶液）进入蔗糖溶液的数目，比蔗糖溶液中的水分子进入纯水（或稀溶液）的数目多，因而产生了渗透现象。渗透现象的产生必须具备两个条件：一是有半透膜存在，二是半透膜两

侧的溶液存在浓度差。

上述实验中，膜内溶液液面的上升不是无止境的，而是达到某一高

度时便不再上升（右图），此时，单位时间内水分子进出膜的数目相同,

达到平衡状态，即渗透平衡。

（3）液泡是植物细胞中具有膜结构的细胞器之一。植物细胞具

有酸甜苦涩等味道，植物的花、果、叶具有红橙黄绿紫等颜色，通常都

与植物细胞中的液泡有关。液泡中的液体称为细胞液。细胞液中含有细

胞代谢的产物，其主要成分是水和溶于水的糖类、有机酸、植物碱、色素和盐类等，因此，细胞液具有一定的浓度。由于植物细胞的种类、分布部位等的不同，细胞液所含的物质也不完全相同。

操作指南

1．材料紫色的洋葱鳞片叶

2．用具刀片，尖头镊子，滴管，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸。

3．试剂质量浓度为0．3 g/mL的蔗糖溶液，清水。

4．操作要点

（1）制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片

用滴管在载玻片中央滴一滴清水。用镊子撕取一小块颜色较深的洋葱鳞片叶外表皮，将这块表皮放在载玻片中央的清水滴中展平。用镊子夹起盖玻片，将盖玻片的一边先接触载玻片上的水滴，然后轻轻地盖在水滴上。

（2）观察洋葱表皮细胞

将低倍镜对准通光孔，调节反光镜和光圈，获得明亮的视野。把做好的装片放在载物台上观察，直至获得清晰的影像。

（3）观察质壁分离

取下临时装片，水平地放在桌上。用滴管从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引。重复上述操作，使洋葱鳞片叶表皮浸润在蔗糖溶液中。用低倍镜观察蔗糖溶液中细胞的变化。

（4）观察质壁分离的复原

取下临时装片，水平地放在桌上。从盖玻片的一侧滴入1～2滴清水，在另一侧用吸水纸吸引，以吸去蔗糖溶液。这样重复几次，盖玻片下的洋葱表皮又浸润在清水中。仍用低倍镜观察，看洋葱表皮细胞又发生了什么变化。

分析讨论

1．从植物体的哪些部位能够获得用来研究细胞失水和吸水的材料？

2．植物细胞在什么条件下会发生质壁分离？在什么条件下发生质壁分离的复原？

3．如果本探究用KNO3溶液代替蔗糖溶液，洋葱表皮细胞会发生什么变化？

4．动物细胞能不能通过渗透作用吸水或失水？动物细胞会不会发生质壁分离现象？

实验七探究影响酶活性的因素

一、实验原理

淀粉遇碘后，形成紫蓝色络合物。淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，这两种物质遇碘后，形成紫蓝色的复合物，但是能与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色

沉淀。

二、实验过程

三、结论：酶的活性受温度和pH的影响。

4．几个具体案例

探究温度对淀粉酶活性的影响

材料质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液

用具试管，量筒，烧杯，三脚架，酒精灯，石棉网，火柴，试管夹，温度计，滴管。

试剂质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，碘液（或斐林试剂）。

方法步骤

（1）取2支洁净的试管，编上1号和2号，并分别加入2 mL的质量分数为3%的淀粉溶液(见下表)。

（2）另取2支洁净的试管，编上1′号和2′号，并分别加入2 mL的质量分数为2%的淀粉酶溶液。

（3）将1号和1′号试管放入60 ℃的水浴中保温5 min；2号和2′号试管放入100 ℃的水浴中保温5 min。

（4）将1′号试管中的淀粉酶溶液倒入1号试管中，轻轻振荡混合液，并将1号试管继续放在60 ℃的水浴中加热10 min；将2′号试管中的淀粉酶溶液倒入2号试管中，轻轻振荡混合液，并将2号试管继续放在100 ℃的水浴中加热10 min。

（5）待1号和2号试管冷却至常温后，在1号和2号试管中分别滴入2滴碘液，并轻轻振荡，观察颜色的变化。