高三化学实验专题复习—实验及研究性课题

专题实验及研究性课题

一、高考实验设计的类型及一般步骤

二、常规实验复习的基本要求

1、复习要求：

（1）熟悉每个实验的常规内容，包括实验目的、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。

（2）站在全新的、应用的角度去重新分析已做过的每一个实验，从中提取出真正要掌握的最重要的内容，主要包括两部分内容：一是每个实验的设计思想、设计思路，做到触类旁通、能力迁移。二是每个实验中最基本的实验方法和技术（如显微镜、徒手切片、临时装片的制作、研磨、过滤、细菌培养等）

2、常规实验的实验方法归类、

⑴观察实验：还原性糖、蛋白质、脂肪的鉴定、植物细胞有丝分裂观察、叶绿体、细胞质的观察等。

⑵示踪原子法：噬菌体侵染细菌的实验、用18O和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实

验等。

⑶等组实验法：淀粉酶催化淀粉水解的实验，植物激素与向性。

⑷杂交实验法；一对相对性状的遗传

⑸化学分析法：叶绿体色素的提取与分离、DNA的粗提取

⑹模拟实验法：渗透作用的实验装置、分离定律的模拟实验等。

3、了解常规实验中常用药品的作用

氢氧化钠、氢氧化钙、盐酸、碳酸氢钠、氯化钠、丙酮、碳酸钙、层析液、菲林试剂、苏丹III、双缩脲试剂、淀粉酶、二苯胺、琼脂、亚甲基蓝、酒精（不同浓度作用不同）蔗糖、碘液等

三、实验设计的基本理论

1、科学研究方法的基本步骤：

在谈到实验设计的基本理论之前，首先回顾孟德尔对遗传定律的研究过程，从中不难发现科学的研究过程的基本步骤：

通过观察提出设计并完分析数据

提出问题假说成实验得出结论

（1）观察、提出问题

观察是科学研究方法的第一步，要求以客观的态度，在自然常态下进行，在此基础上提出有意义的值得探讨的问题。

（2）提出假说

假说指用来说明某种现象但未经证实的论题，也就是对所提出问题所作出的参考答案。

假说一般分为两个步骤：第一步：提出假说，即依据发现的事实材料或已知的科学原理，通过创造性思维，提出初步假定。第二步：作出预期推断，即依据提出的假说，进行推理，得出假定性结论。

如：孟德尔“对分离现象解释的验证”

（3）设计完成实验

（4）分析数据，得出结论。通过文字、图表、曲线、图像等形式对观察数据进行加工处理，并对实验数据进行分析推断，进而得出相关结论：①如果所获得的结果与假设相符，则肯定假设。②如果结果与假设不相符，则否定假设；③如果结果与假设无关，则无从判断。

2、完整实验包含的基本内容

（1）实验课题：研究或实验的内容

（2）实验原理：即完成该实验所应用到的理论依据是什么？

（3）实验目的：做了该实验后，要解决什么问题？能提高或学到哪些知识、能力等（从动手能力，观察能力、基本技能、实验设计、显微镜的使用等方面分析）

（4）材料用具：包括实验材料、仪器或试剂等

（5）实验的操作步骤，涉及到实验设计思想、器材、药品的使用、实验设计原则（科学性、简便性、单一变量、可重复性、控制的体现、控制与与平衡控制等）的体现。

（6）观察和收集实验数据

（7）分析与结论，对实验结果进行分析、推断，作出合理的结论。注：有些考题要求考生预测可能的实验结果，并推断相关的结论。

3、实验设计的具体方法

实验设计往往是解答实验题的难点，但只要理清思路，找准方法和突破口，也能化难为易。实验的设计可遵循以下思路和方法进行。

（1）首先确定实验目的，并对其去粗取精，提炼要点

（2）运用所学知识，找准实验原理，并要做到对原理理解透彻

（3）根据实验原理，对照实验目的，通过初步分析，在头脑中搜寻教材上或曾做过的实验模型，初步形成大致方案，实验设计大多与单因子变量和对照实验有关。

（4）结合实验所给的条件，选取适当的方法（简便性原则），开始草拟具体步骤方案，设计具体步骤后，要顺藤摸瓜，通过实验结果（现象）的判断，分析综合得出实验结论。回归检验。看看自己设的实验是否存在科学性原则，紧扣实验原理来进行分析；是否有遗漏的地方；是否还有其它可能性存在，即检验实验的严密性、科学性问题。实验设计的检验过程最终应该对照实验原理，回归实验目的。

四、实验设计的基本原则

（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。

①实验原理的科学性②实验材料选择的科学性

③实验方法的科学性④实验结果处理的科学性

（2）单一变量原则

该原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义是：

①不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；

②实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。

（3）对照原则

对照原则是中学实验设计中最常用的原则，如有关酶的高效、专一性和影响酶活性的条件的实验，观察植物细胞的质壁分离和复原实验等采用了对照。通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增

加实验结果的可信度和说服力。

对于对照实验，一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受自变量处理的实验组，对照组（控制组）是不接受自变量处理的对象组。至于哪个作实验组，哪个作对照组，一般是随机决定的。常用的对照类型有以下几种：

①空白对照: ②自身对照：③条件对照：④相互对照：

（4）控制与平衡控制原则

该原则是指要严格地操纵自变量，以获取因变量，同时，要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。即尽量消除实验误差，以取得较为精确的结果。常用的方法有单组、等组及轮组实验法。

①单组实验法②等组实验法③轮组实验法

（5）平行重复原则

（6）可行性与简便性原则

【重点知识联系与剖析】

生物学是一门以实验为基础的学科，生物学的基础理论都是建立在实验基础上发展起来的。对实验的重视和复习是高考复习的重要一环。从对近几年高考生物试卷分析中发现：有关实验能力的试题，从所占的比例来看有逐渐增加的趋势；从题目设计的认知层次来看有逐渐提高的趋势；从覆盖的知识范围来分析，有涉及高中课本内的知识，也有不涉及高中所学的内容，所要验证的生物学事实是由题目提供的；从知识内容分析，试题涉及生物学基本原理、概念、解剖和生理知识。实验目的、材料的使用。实验操作、方法步骤、对实验现象的分析、实验设计和结果预测等多个方面。

一、按照认知层次设计实验试题

从设计实验试题的认知层次分析，一般分为3个层次：识记、理解和综合运用。

1．识记层次的实验试题

一般都是以高中生物教材上的内容作为命题的基本素材，不要求考生有一个复杂的推理过程，只要求学生能在问题情境中识别它们即可。

如：通过纸层析法分离叶绿体色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，从上而下依次为（A）

A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b B．胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素

C．叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 D．叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素

这道题只要求学生对已做过的实验结果进行回忆，即能找到正确的答案。

2．理解层次的实验试题

一般要求学生根据实验的基本原理，进行科学的推理，才能导出正确的实验步骤或实验结果。

如：将制作的装片在显微镜下观察时，发现细胞的透明度较大，为便于观察，应采取下列何种措施（A） A．用平面反光镜，缩小光圈B．用平面反光镜，放大光圈

C．用凹面反光镜，缩小光圈D．用凹面反光镜，放大光圈

这道题目要求学生用显微镜的工作原理和显微镜的使用过程来综合分析，细胞的透明度太大，说明光线太强。学生能理解到这一点，就不难找到正确答案。

3．综合运用层次的实验题

这类题目难度一般较大。要求学生根据实验原理和实验目的，设计实验步骤，或根据实验原理设计实验步骤、预测实验结果，或对实验结果提出合理的解释等，这类题目不仅仅考查学生对生物学知识掌握和理解的程度，对学生的文字表达能力也有较高的要求。

如：为验证pH值对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：

(1)操作步骤：

①在1～5号试管中分别加入0．5％的淀粉液2mL。

②加完淀粉液后，向各试管中加入相应的缓冲液3．00mL，使各试管中反应液的pH值依次稳定在5．00．6．20．6．80.7．40．8．00。

③分别向1～5号试管中加入0．5％唾液1mL，然后进行37℃恒温水浴。

④反应过程中，每隔1min从第3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果。

(2)结果见表12-1。

请回答：

(1)实验过程为什么要选择37℃恒温？

(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明什么？

(3)如果反应速度过快，应当对唾液做怎样的调整？

(4)该实验得出的结论是什么？

答案 (1)在该实验中，只有在恒温的条件下，才能排除温度因素对结果的干扰；37℃是唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度 (2)淀粉已完全水解 (3)提高唾液的稀释倍数 (4)唾液淀粉酶的最适pH 值是

6．8，高于或低于此pH 值时，酶的活性逐渐降低

二、按照实验过程来设计的实验试题

按照实验过程来设计的实验试题，从认知层次的角度分析，一般都属于较高的认知层次。要求学生根据已学过的生物学知识，对实验的基本原理、实验目的、实验步骤等有较为深刻的理解；要求学生能够从新的题目情境中收集处理信息，通过推理、想象，最后用恰当的文字、图或表的形式予以正确表达。在生物复习的过程中，教师如何帮助学生收集信息、处理信息、迁移知识是提高学生解实验题能力的关键。

1．根据实验结果提出合理解释

设计这类题目的：理论知识一般是以高中生物教材上的有关理论为知识背景，但实验的材料、实验的方法和步骤往往是书本外的，题目的情境设置很新颖。但只要撩开新情境的面纱，抓住实验的基本原理和实验结果，结合所学的理论知识，就不难得出正确的答案。

如：在淀粉块上的5个圆点位置，分别用不同的方法处理如图12-1所示：将该实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液冲浸淀粉一琼脂小块，其结果记录于表12-2。

表12-2 实验结果记录

请你仔细分析后回答下列问题：

(1)你对圆点A 和B 的颜色变化的解释是___________。

(2)圆点D 的颜色变化与圆点C 一致，你的解释是_____________。

(3)你认为圆点E 应呈现_______色，其理由是蔗糖酶__________。

(4)上述实验装置要放入37℃恒温箱中进行保温处理，你提出两个理由加以解释：①_______；②_______________。

答案 (1)强酸和强碱使唾液淀粉酶失活 (2)面包霉分泌淀粉酶 (3)蓝色 不能催化淀粉水解 (4)利于面包霉生长 提高酶的活性

2．根据实验结果确定实验控制的条件

设计这类题，一般是以影响某种生理过程的因素或生物体内的各种生物化学反应的原料或产物作为知识背景，重点考查学生对已学过的知识理解和掌握的程度。

如：在研究光合作用的光反应和暗反应的过程中，当控制了某种条件后，发现叶肉细胞中的五碳化合物的含量突然上升，试问：控制的条件是（C ）

A ．突然停止光照

B ．突然降低温度

C．突然停止CO2的供应D．突然升高或降低pH值

3．根据实验原理和实验过程，预测实验结果

这类题目，一般都是以已学过的知识背景作为设计题目的根据，重点考查学生综合运用和知识迁移的能力。

4，根据实验原理和所要验证的生物学事实，设计实验步骤和预测实验结果

设计为这类题目的知识背景，可以是来源于高中生物教材上的内容，也可以是书本外的知识，要验证的生物学事实是由题目提供的材料告知的。需要学生阅读材料，弄清问题的来龙去脉，再通过分析、推理，设计出严密的实验方案，确定实验的操作步骤。实验设计的逻辑严密性主要体现在对实验对照的设计。

在实验中要注意“变量”的控制，一般只有确认一个变量，即对实验结果有影响的变量。其余的因素都控制使其不变而成为常量。

【经典例题解析】

例题1在许多生物实验中都需要活的细胞作实验材料，否则得不到预期的效果，下列处于活状态的细胞有（）

①浸在30％的蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞②放在10％的HCl溶液中，浸泡10～15分钟的洋葱根尖生长点细胞③放在0．1％的盐水中的人的红细胞④洋葱根尖浸在0．01％的亚甲基蓝溶液中20分钟A．①②B．①④C．②④D．②③

解析这是一道考查高中生物教材上有关实验知识的实验试题。题目的要求是实验中需要活的细胞作实验材料，如果细胞死掉就得不到预期的实验效果。也就是说在提供的4种条件下，必须确保细胞是活的。浸在30％的蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，细胞会发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞一定是活细胞。放在10％的HCl溶液中的细胞，HCl的作用是对植物组织进行解离，即使组织中的细胞分散，盐酸是强酸，处在强酸中的细胞肯定会被强酸杀死。放在0．1％的盐水中的红细胞也将会死亡，因为人的红细胞的等渗溶液是0.9％的生理盐水，0．1％的盐水的渗透压与0．9％的生理盐水的渗透压相比较，低得太多，细胞会膨胀破裂。洋葱根尖浸在0．01％的亚甲基蓝溶液中，亚甲基蓝是一种活体染色剂，一般不影响细胞正常的新陈代谢，所以浸在0．01％的亚甲基蓝的溶液中的洋葱很尖细胞还是活细胞。

答案 B

例题2放在30％的蔗糖溶液中会发生质壁分离的细胞是（）

A．人的口腔上皮细胞B．洋葱根尖生长点细胞

C．洋葱表皮细胞D．干种子细胞

解析这是一道认知层次比较低的实验试题，考查的内容是选择实验材料。解答本题必须掌握两个基础知识：一是能够发生质壁分离的细胞应通过渗透作用吸水或失水的活细胞；二是质壁分离是指原生质层与细胞壁之间的分离，即必须是具有细胞壁和液泡的细胞。人的口腔上皮细胞属动物细胞，无细胞壁。干种子细胞和洋葱根尖生长点细胞均无大的液泡，不能发生渗透作用，即便失水也很难观察到原生质层的变化。只有洋葱表皮细胞具有大的液泡，由于渗透作用失水引起原生质层和液泡恢复而发生质壁分离。

答案 C

例题3在盛有稀葡萄糖液的A、B玻璃管内加入不同的单细胞真核生物，敞口放在光亮处，每隔1小时测定葡萄糖液的浓度和酸碱度(pH值)，前3小时数值变化如图12-8所示。再撤去光照，重复上述测定工作又历经3小时。请回答：

图12-8

(1)液面呈绿色的是_________管。理由是_______。

(2)在最初3小时内，A管中的葡萄糖液浓度不下降的原因是___________。

(3)在撤去光照后3小时内，两支玻璃管中葡萄糖浓度和pH值将发生怎样的变化？用画图表示。

解析这是一道对实验结果进行预测的实验题。在A、B管中盛有两种不同的单细胞真核生物，可能性有两种，一种是单细胞的绿藻，含有叶绿素，能进行光合作用；另一种是不含叶绿素，不能进行光合作用的单细胞真核生物，如酵母菌、草履虫等。根据题意：A管照光3小时，葡萄糖浓度基本不变，说明该单细胞生物在3小时内未消耗葡萄糖，惟一的原因是它能自己制造葡萄糖；照光3小时，pH值有所上升。其可能的原因是该单细胞生物能吸收溶液中的CO2，导致pH值上升。由此可以推测A管盛的是含有叶绿素的能进行光合作用的单细胞生物，最可能是绿藻，呈绿色。B管照光3小时后，溶液中葡萄糖浓度下降，说明该单细胞生物只消耗葡萄糖，不能制造葡萄糖；照光3小时后pH值下降，可能的原因是该单细胞生物不是吸收CO2，而是释放CO2，溶液因CO2浓度增加而导致pH值下降，所以B管盛的是不含叶绿素的，不能进行光合作用的单细胞生物。撤去光照后，A管内的绿藻也不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，释放CO2，所以A管内的pH值下降出管内pH值继续下降。

例题4横向放置的植物，其根向地生长，茎背地生长（见图12-10），原因是什么？

图12-10

解析这是一道对实验进行分析的实验试题。考查重力对生长素分

布的影响。重力对分布的影响是近地侧生长素分布多，背地侧分布少。

由于促进茎生长的生长素最适浓度比根高，对茎来说，近地侧生长素浓

度高一些正好促进其生长，使近地侧比背地侧生长得快，茎就向上弯曲，

故茎的生长是背地性的；根对生长素促进生长的最适浓度要比茎低得

多，所以根的近地侧生长素浓度稍微高一些就抑制了其生长，故根的近

地侧生长慢，茎向下弯曲生长，故根表现出向地生长的特性。

答案见解析。

例题5图12-11表示在烧杯中加入一些枯草杆

菌，过几天后放入大草履虫，再过几天后放入双小

核草履虫，它们都是以枯草杆菌为食的。根据图示

结果回答下列问题：

图12-11

(1)枯草杆菌和草履虫的关系是__________，两

种草履虫的关系是_____________。

(2)A和B两条曲线分别表示________和_________的数量变化情况。

(3)曲线A在ab段下降的原因是______________________________。

(4)曲线C在cd段下降的原因是_______________________________。

(5)如果在一个池塘生态系统中，大草履虫和双小核草履虫能否共存？试解释其原因？

__________________________________________________________________________

解析这是一道根据实验过程分析实验结果的实验试题。大草履虫和双小核草履虫是两种不同的原生动物，它们都能够以细菌为食，所以草履虫与枯草杆菌之间的关系应属于捕食关系；大草履虫与双小核草履虫的生态需求是基本一致的，都以细菌为食，所以它们之间为争夺食物而进行激烈的种间竞争。但双小核草履虫的繁殖速度比大草履虫快，种群发展迅速，能在较短的时间内迅速占据整个生存空间，双小核草履虫以种群的群体优势，在争夺食物和空间的斗争中获胜，大草履虫则被淘汰出局。

【题型训练】

1、若过大估计了实验装置的容积，很可能

A、使配制的SO2浓度过高

B、使两个装置产生的SO2浓度差别不大

C、使配制的SO2浓度过低

D、使不同装置产生的SO2的浓度差别显著

2、若要较好地观察到单个细菌增殖后代的菌落，在本文验操作中最好的接种方法是：

A、用接种环在培养基表面轻点若干点迹

B、用接种环在培养基表面轻划一条S线

C、将接种环插入培养基浅层后轻轻移出

D、将接种环在培养基表面反复涂抹数次

3、关于细胞质基质流动的意义的叙述中，不正确的是

A 、有利于细胞新陈代谢的进行

B 、有利于细胞间物质的交换

C 、有利于物质在细胞内的扩散和运输

D 、会造成内质网等细胞器结构的破坏，造成细胞内微环境的动荡

4、下列关于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解实验原理的叙述中，不正确的是

A 、淀粉和蔗糖都是非还原性糖，加热条件下，与斐林试剂作用不产生砖红色沉淀

B 、淀粉能在淀粉酶的作用下，水解成还原性糖

C 、蔗糖在淀粉酶的作用下可以水解为还原性糖葡萄糖和果糖

D 、淀粉酶能否催化淀粉和蔗糖水解，是通过有无还原性糖特定的颜色反应证明的。

5、请利用一盆栽天竺葵，设计实验证明叶片进行光合作用所需的水是由叶脉运输的（其他实验用具自选）。 实验步骤：

预期结果：

结果分析：

6、下图是一个用放射性同位素来追踪一盆栽植物体内营养运输途径的实验。将豆类植物的一片叶子密封在一个充满放射性14CO2的玻璃器皿中。

实验一：在3h 中叶子得到充足的光照，土壤得到适当的淋水，实验结束后测试顶芽、叶中、茎部Z 处和根中放射物的含量，记录数据。

(1)实验结束后时测试顶芽、叶中、茎部Z 处和根中的放射物，主要应是哪些有机物质：

，这些物质是在叶肉细胞的

中直接产生的。 （2）实验一显示的数据可知，往顶芽运输的物质比茎和根多，

其主要原因是 。 （3）通过对实验二和实验三的数据变化进行分析，可得出的结论是 。 （4）哪个实验是对照实验？ 。 3、根据下列二个实验，请你完成有关实验的设计方案，并预

测实验结果和实验原理。

实验一：把一盆栽的植物幼苗横放于密闭的硬纸盒内，几天后去掉硬纸盒，结果见图实验一。

实验二：把两盆长势相同的植物幼苗，分别扣入硬纸盒内，其中一盒穿一小孔，让光线射入，结果见图实验二。

请根据实验一、实验二设计一个实验方案，说明植物的向性生长可以是重力和单侧光共同作用的结果。

（1）实验方案（用文字或图示都可以）：

（2）实验结果：

（3）实验原理：