备战高考——实验篇

辽宁省实验中学　赵倩

一直以来，实验专题在《考试说明》中都占有非常重要的地位。在“考核目标与要求”中一共提到了四点，实验占据了第二点的位置，可见其重要性。具体内容如下：“2.实验与探究能力（1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能等进行运用。（2）具备验证简单生物学事实的能力，能对实验现象和结果进行分析、解释，并能对收集到的数据进行处理。（3）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。（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。”本文将从三大方面来解释《考试说明》对实验的要求。

一、教材实验考查

针对教材实验，在近年高考题中有很大的体现，而且在2016年各地高考题都体现得很明显。具体到辽宁高考所使用的新课标Ⅱ卷中在近几年也都体现得很明显，应该着重引起同学们的注意。在这里，以几道高考题为例进行具体的说明。

例1（2016年新课标Ⅱ卷·4）关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是

A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中

B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收

C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用

D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的

【解析】本题主要考查的是必修1第六章第四节《能量之源——光与光合作用》的第一部分“捕获光能的色素和结构”中光合色素的相关知识点。叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中；镁属于细胞中的无机盐，可以以离子状态被植物的根从土壤中吸收主动运输进入细胞，进而参与叶绿素的合成；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光的波长范围大约是390～760nm，不包括红外光和紫外光；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色。综上，本题错误选项为C项。

【答案】C

例2（2016年新课标Ⅱ卷·5）如果采用样方法调查某地区（甲地）蒲公英的种群密度，下列做法中正确的是

A.计数甲地内蒲公英的总数，再除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度

B.计数所有样方内蒲公英总数，除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度

C.计算出每个样方中蒲公英的密度，求出所有样方蒲公英密度的平均值，作为甲地蒲公英的种群密度

D.求出所有样方蒲公英的总数，除以所有样方的面积之和，再乘以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度

【解析】本题主要考查了必修3第四章第一节《种群的特征》中调查种群密度的方法之一 “样方法”的相关知识。样方法的具体调查方法以及注意事项为：在被调查范围内，通过五点取样法或者等距取样法的取样方法，随机取样，通过“取上不取下，取左不取右，加所取两边顶点”的计数原则进行统计每个样方内的个体数，求得每个样方内的种群密度，以所有样方内种群密度的平均值作为该种群的种群密度估算值。根据样方法的调查方法可以看出选项C符合题意。

【答案】C

例3（2013年新课标Ⅱ卷·5）在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是

①孟德尔的豌豆杂交实验

②摩尔根的果蝇杂交实验

③肺炎双球菌转化实验

④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验

⑤DNA的X光衍射实验

A.①②B.②③C.③④D.④⑤

【解析】本题主要考查必修2第三章第一节《DNA是主要遗传物质》一节的实验设计，证明DNA是遗传物质的实验是肺炎双球菌的转化实验和T2噬菌体侵染细菌的实验，这在教材中有明确的文字讲解；而其他几个备选答案也都是教材中的实验设计，孟德尔通过豌豆杂交实验提出基因的分离定律和基因的自由组合定律；摩尔根的果蝇杂交实验证明基因在染色体上；DNA的X光衍射实验确认DNA的双螺旋结构。故本题答案选C。

【答案】C

例4（2014年新课标Ⅰ卷·29）回答下列问题：

（1）在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精混合液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是____；龙胆紫溶液属于____性染料，能够使细胞中的____着色。

（2）用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为：____。

【解析】本题（1）考查了必修1第六章第一节《细胞的增殖》的实验“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”的相关知识，主要考查了该实验中所用的实验试剂，盐酸酒精混合液的作用是解离，目的是用药液使组织中的细胞相互分离开来，龙胆紫溶液的作用是使细胞中的染色体着色，属于碱性燃料。（2）紧接着染色体在细胞中的存在位置考查了细胞核的功能，“细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心”。

【答案】（1）使组织中的细胞相互分离碱染色体

（2）细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。

二、对实验现象或结果的分析、解释和处理

针对《考试说明》中的验证或探究某些生物学问题以及相关结论在近几年的高考题中主要是以对实验现象或结果进行分析、解释和处理，此类问题解题的关键在于读题，认真仔细地分析题目所给的信息和条件，结合所学知识进行答题。本文以新课标Ⅱ卷的高考题为例来解释，以便同学们参考答题技巧以及注意事项。

例5（2016年新课标Ⅱ卷·29）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组（20℃）、B 组（40℃）和 C 组（60℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度 （其他条件相同），结果如图。回答下列问题：

（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是____组。

（2）在时间t1之前，如果A组温度提高10℃，那么A组酶催化反应的速度会____。

（3）如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量____，原因是____。

（4）生物体内酶的化学本质是____，其特性有____（答出两点即可）。

【解析】本题以“温度对酶活性的影响”的实验为背景，考查了酶以及影响酶活性的因素的相关知识点。解决此类曲线问题，首先要观察曲线的横纵坐标，理解其含义，还要重点分析曲线的起点、拐点、交点、终点以及曲线的趋势，运用所学知识解答实际问题。本题横坐标是时间，纵坐标是产物浓度。曲线起点都为O；曲线趋势：斜率越高，反应速率越快，说明酶活性越高；曲线的终点为该反应最终完成时所生成的产物的量。60℃时产物的量比20℃和40℃时都少，说明酶已变性失活。

【答案】（1）B

（2）加快

（3）不变60℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加

（4）蛋白质或RNA高效性和专一性

例6（2016年新课标Ⅱ卷·31）BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。

*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm的地方。

若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：

（1）本实验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由____引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是____（填“可靠的”或“不可靠的”）。

（2）表中X代表的颜色应为____（填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”），判断依据是 ____。

（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草____。

【解析】本题是光合作用和呼吸作用的知识点与实验设计相结合的题型，考查了植物的光合作用和呼吸作用，并对实验现象和结果进行分析、解释和处理的能力。此类问题的解题关键在于：仔细阅读题目，提取有效信息，结合所学的光合作用和呼吸作用相关知识进行综合分析判断，并对知识加以运用。本题题目中提供信息：溶液的颜色由蓝→绿→黄的变化过程中，CO2浓度逐渐增高；1号试管没有水草，为对照组；2号试管内的水草遮光处理，只能进行呼吸作用释放CO2，溶液中CO2浓度最高；3～7号试管内水草的光合作用强度随光照强度的增加而逐渐增强，吸收的CO2逐渐增多，溶液中CO2浓度逐渐降低，溶液颜色随之变化。

【答案】（1）不同光强下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的

（2）黄色水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号管

（3）光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等

三、对实验方案的评价和修订

《考试说明》中对实验要求的第4点是“能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订”，虽然近几年高考题中辽宁高考卷出现的频率不是很高，但在各地高考题中却是频频出现，也是值得引起即将高考的考生注意的。所以本文继续从实验原则方面来帮助大家解决相关问题。

高中阶段的实验设计基本都是对照实验，对照实验是指除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。其中人为改变的这个因素叫做自变量，随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。在对照实验中，要想避免实验的偶然误差，必须遵循一些实验原则，主要有对照原则、无关变量的等量且适宜原则、自变量的单一变量原则、随机取样、设置多组平行实验并取平均值。那么这些实验原则是怎样在实验设计中应用的呢？本文就以几道高考题为例进行全面且详细的阐述。

例7（2012年北京卷·29）为研究细胞分裂素的生理作用，研究者将菜豆幼苗制成的插条插入蒸馏水中（图1）。对插条的处理方法及结果见图2。

图1　

图2

（1）细胞分裂素是一种植物激素。它是由植物体的特定部位____，再被运输到作用部位，对生长发育起____作用的____有机物。

（2）制备插条时除去根系和幼芽的主要目的是____，插条插在蒸馏水中而不是营养液中培养的原因是____。

（3）从图2中可知，对插条进行的实验处理包括____。

（4）在实验Ⅰ中，对A叶进行实验处理，导致B叶____。该实验的对照处理是____。

（5）实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的结果表明，B叶的生长与A叶的关系是：____。

（6）研究者推测“细胞分裂素能够引起营养物质向细胞分裂素所在部位运输”。为证明此推测，用图1所示插条去除B叶后进行实验，实验组应选择的操作最少包括____（填选项前的符号）。

a.用细胞分裂素溶液涂抹A1叶

b.用细胞分裂素溶液涂抹A2叶

c.用14C-淀粉溶液涂抹A1叶

d.用14C-淀粉溶液涂抹A2叶

e.用14C-氨基酸溶液涂抹A2叶

f.用14C-细胞分裂素溶液涂抹A2叶

g.检测A1叶的放射性强度

【解析】本题的实验目的是“研究细胞分裂素的生理作用”，自变量为细胞分裂素的有无，所以为保证自变量的单一变量，需要除去根系和幼芽，主要目的是防止内源激素的干扰。如果插条插在营养液中培养，那么营养液可能对插条上叶面积的大小有影响，从题中图2可以看出本实验的因变量是B叶叶面积的相对值，所以插条插在蒸馏水中而不是营养液中遵循了无关变量必须适宜的原则，排除了无关变量的干扰。

分析图2，可以看出，该实验实际涉及了3个自变量与因变量的关系：图例中的实验组与对照组的处理的自变量是细胞分裂素的有无，通过实验组别Ⅰ可以看出细胞分裂素处理A叶，B叶生长受抑制，通过实验组别Ⅱ或Ⅲ或Ⅳ可以看出有细胞分裂素处理B叶，比用蒸馏水处理的B叶生长快；通过实验组别Ⅱ和Ⅲ和Ⅳ可以看出A叶数量越多，B叶生长越快，所以自变量为A叶的数量；通过实验组别Ⅰ和Ⅱ可以看出自变量为处理叶片的位置，实验结果为处理B叶比处理A叶，B叶叶面积的相对值大。

【答案】（1）产生调节微量的

（2）减少内源激素的干扰外来营养物质会对实验结果造成干扰

（3）用细胞分裂素分别处理A、B叶片；不同插条上去除不同数目的A叶

（4）生长受抑制用蒸馏水同样处理A叶

（5）A叶数量越少，B叶生长越慢

（6）a、e、g

【说明】本题涉及到了自变量的单一变量原则，无关变量等量且适宜原则以及对照原则。遇到此类多自变量的实验问题，一定要先分析出每个自变量与因变量的关系，逐一进行分析讨论。

例8

（2015年安徽卷·29Ⅰ）科研人员探究了不同温度（25℃和0.5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。

图1　

图2

（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是____；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的____浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测____浓度变化来计算呼吸速率。

（2）某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：

①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。

②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。

③记录实验数据并计算CO2生成速率。

为使试验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。

a.______________；

b.______________。

【解析】本题采用给出某一有缺陷的实验方案，需要完善实验并写出改进方案，这种题型是近年来比较常见的实验题考查模式，与《考试说明》中“能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订”的实验要求相贴近。但此类问题属于开放性试题，答题方式也有多种，而此类问题的参考答案都是依据实验设计的原则方面给出的，所以回答此类问题时一定要从实验原则入手，找出实验方案的缺陷。

本题的实验目的是 “探究了不同温度 （25℃和0.5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化”，自变量为不同温度条件（25℃和0.5℃），因变量为CO2生成速率。根据无关变量等量且适宜的原则，蓝莓果实的成熟度应一致。对于实验结果是CO2生成速率这种数据统计方面的结果，在设置实验时为避免偶然误差，需要设计多组平行实验取平均值。而本题中只有甲、乙两个瓶，所以应改进为设计3组以上平行实验并取平均值。

【答案】（1）低温降低了细胞呼吸相关酶活性CO2O2

（2）选取的果实成熟度还应一致每个温度条件下至少有3个平行重复实验

【说明】实验改错类题目一般都要从实验原则入手，涉及到数据统计方面的结果时还要注意设计多组平行实验取平均值。

例9

（2016年江苏卷·8）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是

煮沸冷1%焦性2%缓冲液/过氧化　白菜梗　却后的管号　没食子H2O2/mL物酶溶　提取液/白菜梗酸/mLmL液/mLmL提取液/mL 1　2　2　2　-　-　-2　2　2　-　2　-　-3　2　2　-　-　2　-4　2　2　-　-　-　2

A.1号管为对照组，其余不都是实验组

B.2号管为对照组，其余都为实验组

C.若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶

D.若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶

【解析】该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，自变量是白菜梗的有无，则1号为空白对照试验，2号为相互对照（对比试验），3号是实验组，4号为条件对照试验。1号和4号没有颜色变化，2号和4号为橙红色。

【答案】A

【说明】依据对照原则设计的对照实验包括完全空白对照实验、对比实验、条件对照实验和前后对照实验四种，无论是哪一种，都应遵循实验设计的原则：对照原则、无关变量的等量且适宜原则、自变量的单一变量原则、随机取样和设置多组平行实验取平均值。