備戰(zhàn)高考
——實驗篇

遼寧省實驗中學(xué)　趙倩

一直以來，實驗專題在《考試說明》中都占有非常重要的地位。在“考核目標(biāo)與要求”中一共提到了四點，實驗占據(jù)了第二點的位置，可見其重要性。具體內(nèi)容如下：“2.實驗與探究能力（1）能獨立完成“生物知識內(nèi)容表”所列的生物實驗，包括理解實驗?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能等進(jìn)行運用。（2）具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析、解釋，并能對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。（3）具有對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。（4）能對一些簡單的實驗方案做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂?！北疚膶娜蠓矫鎭斫忉尅犊荚囌f明》對實驗的要求。

一、教材實驗考查

針對教材實驗，在近年高考題中有很大的體現(xiàn)，而且在2016年各地高考題都體現(xiàn)得很明顯。具體到遼寧高考所使用的新課標(biāo)Ⅱ卷中在近幾年也都體現(xiàn)得很明顯，應(yīng)該著重引起同學(xué)們的注意。在這里，以幾道高考題為例進(jìn)行具體的說明。

例1（2016年新課標(biāo)Ⅱ卷·4）關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是

A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中

B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收

C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用

D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的

【解析】本題主要考查的是必修1第六章第四節(jié)《能量之源——光與光合作用》的第一部分“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”中光合色素的相關(guān)知識點。葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑中；鎂屬于細(xì)胞中的無機(jī)鹽，可以以離子狀態(tài)被植物的根從土壤中吸收主動運輸進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)而參與葉綠素的合成；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光的波長范圍大約是390～760nm，不包括紅外光和紫外光；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導(dǎo)致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來，因而葉片呈黃色。綜上，本題錯誤選項為C項。

【答案】C

例2（2016年新課標(biāo)Ⅱ卷·5）如果采用樣方法調(diào)查某地區(qū)（甲地）蒲公英的種群密度，下列做法中正確的是

A.計數(shù)甲地內(nèi)蒲公英的總數(shù)，再除以甲地面積，作為甲地蒲公英的種群密度

B.計數(shù)所有樣方內(nèi)蒲公英總數(shù)，除以甲地面積，作為甲地蒲公英的種群密度

C.計算出每個樣方中蒲公英的密度，求出所有樣方蒲公英密度的平均值，作為甲地蒲公英的種群密度

D.求出所有樣方蒲公英的總數(shù)，除以所有樣方的面積之和，再乘以甲地面積，作為甲地蒲公英的種群密度

【解析】本題主要考查了必修3第四章第一節(jié)《種群的特征》中調(diào)查種群密度的方法之一 “樣方法”的相關(guān)知識。樣方法的具體調(diào)查方法以及注意事項為：在被調(diào)查范圍內(nèi)，通過五點取樣法或者等距取樣法的取樣方法，隨機(jī)取樣，通過“取上不取下，取左不取右，加所取兩邊頂點”的計數(shù)原則進(jìn)行統(tǒng)計每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，求得每個樣方內(nèi)的種群密度，以所有樣方內(nèi)種群密度的平均值作為該種群的種群密度估算值。根據(jù)樣方法的調(diào)查方法可以看出選項C符合題意。

【答案】C

例3（2013年新課標(biāo)Ⅱ卷·5）在生命科學(xué)發(fā)展過程中，證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗是

①孟德爾的豌豆雜交實驗

②摩爾根的果蠅雜交實驗

③肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗

④T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗

⑤DNA的X光衍射實驗

A.①②B.②③C.③④D.④⑤

【解析】本題主要考查必修2第三章第一節(jié)《DNA是主要遺傳物質(zhì)》一節(jié)的實驗設(shè)計，證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗是肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗，這在教材中有明確的文字講解；而其他幾個備選答案也都是教材中的實驗設(shè)計，孟德爾通過豌豆雜交實驗提出基因的分離定律和基因的自由組合定律；摩爾根的果蠅雜交實驗證明基因在染色體上；DNA的X光衍射實驗確認(rèn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。故本題答案選C。

【答案】C

例4（2014年新課標(biāo)Ⅰ卷·29）回答下列問題：

（1）在觀察大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂的實驗中，常用鹽酸酒精混合液處理根尖，用龍膽紫溶液染色。實驗中，鹽酸酒精混合液的作用是____；龍膽紫溶液屬于____性染料，能夠使細(xì)胞中的____著色。

（2）用光學(xué)顯微鏡觀察細(xì)胞，可以看到細(xì)胞核。細(xì)胞核的功能可概括為：____。

【解析】本題（1）考查了必修1第六章第一節(jié)《細(xì)胞的增殖》的實驗“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”的相關(guān)知識，主要考查了該實驗中所用的實驗試劑，鹽酸酒精混合液的作用是解離，目的是用藥液使組織中的細(xì)胞相互分離開來，龍膽紫溶液的作用是使細(xì)胞中的染色體著色，屬于堿性燃料。（2）緊接著染色體在細(xì)胞中的存在位置考查了細(xì)胞核的功能，“細(xì)胞核是遺傳信息庫，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心”。

【答案】（1）使組織中的細(xì)胞相互分離堿染色體

（2）細(xì)胞核是細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)儲存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要場所，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。

二、對實驗現(xiàn)象或結(jié)果的分析、解釋和處理

針對《考試說明》中的驗證或探究某些生物學(xué)問題以及相關(guān)結(jié)論在近幾年的高考題中主要是以對實驗現(xiàn)象或結(jié)果進(jìn)行分析、解釋和處理，此類問題解題的關(guān)鍵在于讀題，認(rèn)真仔細(xì)地分析題目所給的信息和條件，結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行答題。本文以新課標(biāo)Ⅱ卷的高考題為例來解釋，以便同學(xué)們參考答題技巧以及注意事項。

例5（2016年新課標(biāo)Ⅱ卷·29）為了研究溫度對某種酶活性的影響，設(shè)置三個實驗組：A組（20℃）、B 組（40℃）和 C 組（60℃），測定各組在不同反應(yīng)時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度 （其他條件相同），結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉栴}：

（1）三個溫度條件下，該酶活性最高的是____組。

（2）在時間t1之前，如果A組溫度提高10℃，那么A組酶催化反應(yīng)的速度會____。

（3）如果在時間t2時，向C組反應(yīng)體系中增加2倍量的底物，其他條件保持不變，那么在t3時，C組產(chǎn)物總量____，原因是____。

（4）生物體內(nèi)酶的化學(xué)本質(zhì)是____，其特性有____（答出兩點即可）。

【解析】本題以“溫度對酶活性的影響”的實驗為背景，考查了酶以及影響酶活性的因素的相關(guān)知識點。解決此類曲線問題，首先要觀察曲線的橫縱坐標(biāo)，理解其含義，還要重點分析曲線的起點、拐點、交點、終點以及曲線的趨勢，運用所學(xué)知識解答實際問題。本題橫坐標(biāo)是時間，縱坐標(biāo)是產(chǎn)物濃度。曲線起點都為O；曲線趨勢：斜率越高，反應(yīng)速率越快，說明酶活性越高；曲線的終點為該反應(yīng)最終完成時所生成的產(chǎn)物的量。60℃時產(chǎn)物的量比20℃和40℃時都少，說明酶已變性失活。

【答案】（1）B

（2）加快

（3）不變60℃條件下，t2時酶已失活，即使增加底物，反應(yīng)產(chǎn)物總量也不會增加

（4）蛋白質(zhì)或RNA高效性和專一性

例6（2016年新課標(biāo)Ⅱ卷·31）BTB是一種酸堿指示劑。BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進(jìn)行了如下實驗：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實驗處理和結(jié)果見下表。

*遮光是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100cm的地方。

若不考慮其他生物因素對實驗結(jié)果的影響，回答下列問題：

（1）本實驗中，50min后1號試管的溶液是淺綠色，則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是由____引起的；若1號試管的溶液是藍(lán)色，則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是____（填“可靠的”或“不可靠的”）。

（2）表中X代表的顏色應(yīng)為____（填“淺綠色”、“黃色”或“藍(lán)色”），判斷依據(jù)是 ____。

（3）5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草____。

【解析】本題是光合作用和呼吸作用的知識點與實驗設(shè)計相結(jié)合的題型，考查了植物的光合作用和呼吸作用，并對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析、解釋和處理的能力。此類問題的解題關(guān)鍵在于：仔細(xì)閱讀題目，提取有效信息，結(jié)合所學(xué)的光合作用和呼吸作用相關(guān)知識進(jìn)行綜合分析判斷，并對知識加以運用。本題題目中提供信息：溶液的顏色由藍(lán)→綠→黃的變化過程中，CO2濃度逐漸增高；1號試管沒有水草，為對照組；2號試管內(nèi)的水草遮光處理，只能進(jìn)行呼吸作用釋放CO2，溶液中CO2濃度最高；3～7號試管內(nèi)水草的光合作用強度隨光照強度的增加而逐漸增強，吸收的CO2逐漸增多，溶液中CO2濃度逐漸降低，溶液顏色隨之變化。

【答案】（1）不同光強下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的

（2）黃色水草不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3號管

（3）光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的CO2量相等

三、對實驗方案的評價和修訂

《考試說明》中對實驗要求的第4點是“能對一些簡單的實驗方案做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂”，雖然近幾年高考題中遼寧高考卷出現(xiàn)的頻率不是很高，但在各地高考題中卻是頻頻出現(xiàn)，也是值得引起即將高考的考生注意的。所以本文繼續(xù)從實驗原則方面來幫助大家解決相關(guān)問題。

高中階段的實驗設(shè)計基本都是對照實驗，對照實驗是指除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗。其中人為改變的這個因素叫做自變量，隨著自變量的變化而變化的變量稱為因變量。在對照實驗中，要想避免實驗的偶然誤差，必須遵循一些實驗原則，主要有對照原則、無關(guān)變量的等量且適宜原則、自變量的單一變量原則、隨機(jī)取樣、設(shè)置多組平行實驗并取平均值。那么這些實驗原則是怎樣在實驗設(shè)計中應(yīng)用的呢？本文就以幾道高考題為例進(jìn)行全面且詳細(xì)的闡述。

例7（2012年北京卷·29）為研究細(xì)胞分裂素的生理作用，研究者將菜豆幼苗制成的插條插入蒸餾水中（圖1）。對插條的處理方法及結(jié)果見圖2。

圖1　

圖2

（1）細(xì)胞分裂素是一種植物激素。它是由植物體的特定部位____，再被運輸?shù)阶饔貌课唬瑢ιL發(fā)育起____作用的____有機(jī)物。

（2）制備插條時除去根系和幼芽的主要目的是____，插條插在蒸餾水中而不是營養(yǎng)液中培養(yǎng)的原因是____。

（3）從圖2中可知，對插條進(jìn)行的實驗處理包括____。

（4）在實驗Ⅰ中，對A葉進(jìn)行實驗處理，導(dǎo)致B葉____。該實驗的對照處理是____。

（5）實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的結(jié)果表明，B葉的生長與A葉的關(guān)系是：____。

（6）研究者推測“細(xì)胞分裂素能夠引起營養(yǎng)物質(zhì)向細(xì)胞分裂素所在部位運輸”。為證明此推測，用圖1所示插條去除B葉后進(jìn)行實驗，實驗組應(yīng)選擇的操作最少包括____（填選項前的符號）。

a.用細(xì)胞分裂素溶液涂抹A1葉

b.用細(xì)胞分裂素溶液涂抹A2葉

c.用14C-淀粉溶液涂抹A1葉

d.用14C-淀粉溶液涂抹A2葉

e.用14C-氨基酸溶液涂抹A2葉

f.用14C-細(xì)胞分裂素溶液涂抹A2葉

g.檢測A1葉的放射性強度

【解析】本題的實驗?zāi)康氖恰把芯考?xì)胞分裂素的生理作用”，自變量為細(xì)胞分裂素的有無，所以為保證自變量的單一變量，需要除去根系和幼芽，主要目的是防止內(nèi)源激素的干擾。如果插條插在營養(yǎng)液中培養(yǎng)，那么營養(yǎng)液可能對插條上葉面積的大小有影響，從題中圖2可以看出本實驗的因變量是B葉葉面積的相對值，所以插條插在蒸餾水中而不是營養(yǎng)液中遵循了無關(guān)變量必須適宜的原則，排除了無關(guān)變量的干擾。

分析圖2，可以看出，該實驗實際涉及了3個自變量與因變量的關(guān)系：圖例中的實驗組與對照組的處理的自變量是細(xì)胞分裂素的有無，通過實驗組別Ⅰ可以看出細(xì)胞分裂素處理A葉，B葉生長受抑制，通過實驗組別Ⅱ或Ⅲ或Ⅳ可以看出有細(xì)胞分裂素處理B葉，比用蒸餾水處理的B葉生長快；通過實驗組別Ⅱ和Ⅲ和Ⅳ可以看出A葉數(shù)量越多，B葉生長越快，所以自變量為A葉的數(shù)量；通過實驗組別Ⅰ和Ⅱ可以看出自變量為處理葉片的位置，實驗結(jié)果為處理B葉比處理A葉，B葉葉面積的相對值大。

【答案】（1）產(chǎn)生調(diào)節(jié)微量的

（2）減少內(nèi)源激素的干擾外來營養(yǎng)物質(zhì)會對實驗結(jié)果造成干擾

（3）用細(xì)胞分裂素分別處理A、B葉片；不同插條上去除不同數(shù)目的A葉

（4）生長受抑制用蒸餾水同樣處理A葉

（5）A葉數(shù)量越少，B葉生長越慢

（6）a、e、g

【說明】本題涉及到了自變量的單一變量原則，無關(guān)變量等量且適宜原則以及對照原則。遇到此類多自變量的實驗問題，一定要先分析出每個自變量與因變量的關(guān)系，逐一進(jìn)行分析討論。

例8

（2015年安徽卷·29Ⅰ）科研人員探究了不同溫度（25℃和0.5℃）條件下密閉容器內(nèi)藍(lán)莓果實的CO2生成速率的變化，結(jié)果見圖1和圖2。

圖1　

圖2

（1）由圖可知，與25℃相比，0.5℃條件下果實的CO2生成速率較低，主要原因是____；隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內(nèi)的____濃度越來越高，抑制了果實的細(xì)胞呼吸。該實驗還可以通過檢測____濃度變化來計算呼吸速率。

（2）某同學(xué)擬驗證上述實驗結(jié)果，設(shè)計如下方案：

①稱取兩等份同一品種的藍(lán)莓果實，分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內(nèi)，然后密封。

②將甲、乙瓶分別置于25℃和0.5℃條件下儲存，每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度。

③記錄實驗數(shù)據(jù)并計算CO2生成速率。

為使試驗結(jié)果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案（不考慮溫度因素）。

a.______________；

b.______________。

【解析】本題采用給出某一有缺陷的實驗方案，需要完善實驗并寫出改進(jìn)方案，這種題型是近年來比較常見的實驗題考查模式，與《考試說明》中“能對一些簡單的實驗方案做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂”的實驗要求相貼近。但此類問題屬于開放性試題，答題方式也有多種，而此類問題的參考答案都是依據(jù)實驗設(shè)計的原則方面給出的，所以回答此類問題時一定要從實驗原則入手，找出實驗方案的缺陷。

本題的實驗?zāi)康氖?“探究了不同溫度 （25℃和0.5℃）條件下密閉容器內(nèi)藍(lán)莓果實的CO2生成速率的變化”，自變量為不同溫度條件（25℃和0.5℃），因變量為CO2生成速率。根據(jù)無關(guān)變量等量且適宜的原則，藍(lán)莓果實的成熟度應(yīng)一致。對于實驗結(jié)果是CO2生成速率這種數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面的結(jié)果，在設(shè)置實驗時為避免偶然誤差，需要設(shè)計多組平行實驗取平均值。而本題中只有甲、乙兩個瓶，所以應(yīng)改進(jìn)為設(shè)計3組以上平行實驗并取平均值。

【答案】（1）低溫降低了細(xì)胞呼吸相關(guān)酶活性CO2O2

（2）選取的果實成熟度還應(yīng)一致每個溫度條件下至少有3個平行重復(fù)實驗

【說明】實驗改錯類題目一般都要從實驗原則入手，涉及到數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面的結(jié)果時還要注意設(shè)計多組平行實驗取平均值。

例9

（2016年江蘇卷·8）過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，設(shè)計實驗如下表。下列相關(guān)敘述正確的是

煮沸冷1%焦性2%緩沖液/過氧化　白菜梗　卻后的管號　沒食子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號管為對照組，其余不都是實驗組

B.2號管為對照組，其余都為實驗組

C.若3號管顯橙紅色，無需對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶

D.若4號管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化物酶

【解析】該實驗的目的是探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，自變量是白菜梗的有無，則1號為空白對照試驗，2號為相互對照（對比試驗），3號是實驗組，4號為條件對照試驗。1號和4號沒有顏色變化，2號和4號為橙紅色。

【答案】A

【說明】依據(jù)對照原則設(shè)計的對照實驗包括完全空白對照實驗、對比實驗、條件對照實驗和前后對照實驗四種，無論是哪一種，都應(yīng)遵循實驗設(shè)計的原則：對照原則、無關(guān)變量的等量且適宜原則、自變量的單一變量原則、隨機(jī)取樣和設(shè)置多組平行實驗取平均值。