2026届高三生物一轮复习课件专题突破1：实验技能解题策略

该高中生物学高考复习课件聚焦实验技能专题，覆盖控制变量、对照实验、实验设计原则等核心考点，对接高考评价体系，通过2017全国卷Ⅰ、2021全国乙卷等真题分析考点权重，归纳实验设计思路、结果分析等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件以科学思维和探究实践素养为导向，以2021山东卷“激素对黑毛小鼠体毛影响”实验题为例，解析实验思路设计“三步曲”（取材分组、变量处理、观察记录），针对对照设置、变量控制等易错点提供答题模板，助力学生掌握得分技巧，教师可精准把握学情，提升复习效率。

专题突破1 实验技能解题策略 1 1.控制变量和设计对照实验 单一变量 自变量 因变量 无关变量 决定 影响 因自变量改变而变化的变量 会对实验结果造成影响的因素 （人为改变的变量） （检测） （控制相同且适宜） 实验组：施加改变 对照组：不施加改变 对照实验：除自变量不同外，无关变量相同且适宜，并将实验结果进行比较的实验，一般要设置对照组和实验组 设置目的：排除无关变量的干扰 科学方法—教材P78 2 2、对照实验 除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。一般要设置对照组和实验组。 一般认为，实验组是根据实验目的、针对研究对象而进行的实验操作，来得出结论的；对照组则是为了排除其他无关因素或非研究因素的干扰或同时证明实验操作过程、实验方法正确与否而进行的操作。常用的对照类型分为空白对照、条件对照、相互对照和自身对照。 不是所有生物实验都是对照实验，如观察类实验(观察叶绿体等) 一、实验设计遵循的原则 注意　单一变量原则和等量原则的目的是完全统一的，只不过强调的侧重点不同。 某同学拟探究不同温度（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，设计如下方案： ①称取两等份同一品种的成熟度一致的蓝莓果实，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。 为使实验结果更可靠，请给出建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。 每个温度条件下至少有3个（或多个）平行重复实验 P64 常态为对照 相反作用的处理，或具有相同结果的处理，从而突出实验变量的作用结果或从中推导其作用原理，这种处理是作为对照意义的。 P92 二、实验设计的基本程序 实验设计程序：书写实验目的→书写实验原理→提出假设→设计实验思路→完善实验步骤→分析实验结果和得出结论。 1.书写实验目的 (1)验证性实验：实验目的的一般写法为“验证……”。 (2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。 探究锌肥施用量对番茄果实产量的影响(或探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围) 例1　科学施肥可使作物接近最高产量而又不会造成肥料浪费。实验表明锌肥的施用量与番茄的果实产量密切相关，如图为实验结果曲线图，请完善本探究实验的实验目的。实验目的： 科研人员在一定二氧化碳浓度和温度条件下，利用苹果树、梨树幼苗进行了一系列探究实验，得到结果如图所示。科研人员设计本实验的目的是： 探究不同光照强度对两种果树光合作用速率的影响 例：从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线如图： 该实验的实验目的是： 探究CO2浓度对光合作用的影响 自变量： （观测指标） NaHCO3溶液的浓度 小圆叶片上浮到液面的时间 因变量：光合作用强度 CO2浓度 2.书写实验原理——实验原理就是进行实验的理论依据 例2　某生物兴趣小组同学用某种植物验证镁是合成叶绿素的必需元素，实验的步骤如下。请根据步骤回答相关问题： 第一步：配制等量的全素营养液和缺镁的全素营养液。 第二步：取该植物生长状况相同的健康幼苗若干，随机均分为甲、乙两组，甲组幼苗用全素营养液培养，乙组幼苗用缺镁的全素营养液培养。 第三步：在相同且适宜的条件下培养一段时间后，用纸层析法分离叶片中的色素，乙组叶片中的色素在滤纸条上的分布情况如图1所示，甲组叶片中的色素在滤纸条上的分布情况如图2所示。 该实验的原理是_________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________。 镁是合成叶绿素的必需元素，用缺镁的全素营养液培养幼苗，叶绿素合成受阻，取其叶片经纸层析法分离色素，会出现叶绿素a和叶绿素b色素带缺失或颜色变浅(或色素带宽度变窄) 例：（2017·全国卷Ⅰ，29改编）某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。 （1） 可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基 ，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基 ，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA 14 实验原理：胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解 例：为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下： ①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。 ②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。 ③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。 该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。 3.提出假设 假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设。 例3　伞藻是一类大型的单细胞海生绿藻，细胞核位于基部的假根内。伞藻成熟后顶部长出一个伞帽，伞帽的形状因伞藻的种类不同而异。“伞帽的形状是由细胞核还是由细胞质控制的呢？”某校生物兴趣小组模拟了科学家对单细胞伞藻的幼体嫁接实验，将甲种伞藻的伞柄嫁接到乙种伞藻的假根上，长出了伞帽。 (1)该实验所做的科学假设是____________________________。 (2)该实验的现象是_____________________。 伞帽的形状是由细胞核控制的 嫁接伞藻长出乙种伞帽 例（2017年，全国Ⅰ卷，29题）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。 实验假设：____________________________ 该新病毒是一种DNA病毒 实验目的： 探究该新病毒是DNA病毒还是RNA病毒 18 例:（2021湖北）使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A的活性有抑制作用。 实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。 实验假设：_____________________________ 4.设计实验思路 思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。 自变量的处理方法 ①“加”或“减”：如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺。 ②“换”：如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。 注意 例4　(2024·北京市门头沟一模)水稻的某些基因突变会导致叶绿素的合成功能发生改变形成黄绿叶，进而影响水稻产量。研究者推测突变体表型变化与基因A突变有关，请用基因敲除的方法验证该推测，写出简要实验思路并预期实验结果：_______________________________________。 实验思路：敲除野生型水稻的A基因，与野生型水稻、黄绿叶突变体水稻比较叶绿素含量及光合作用速率。 预期实验结果：敲除A基因的野生型水稻叶绿素含量、光合作用速率比野生型水稻低，与黄绿叶突变体水稻基本相同 例：（2021全国乙卷29T）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中：白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。（简要写出实验思路和预期结果） 预期结果：B组液泡中的PH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的PH夜晚明显低于白天。 实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的PH。 例（2021山东23T）过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发，也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。 （3）已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。 实验思路: 实验现象: 实验现象： A组小鼠的体毛无变化，B组小鼠的体毛增多，不变白，C组小鼠脱毛且变白，D组小鼠毛发增多（生长旺盛)，变白 实验思路： 取生理状况相同的黑色小鼠若干只，随机平均分为A、B、C、D四组，A组不作处理，B组切除肾上腺，C组束缚，D组切除肾上腺并束缚，其他条件相同且适宜，饲养一段时间后，观察并记录小鼠体毛数量（生长情况）和颜色的变化。 5.完善实验步骤 步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序： 例5　氢气是一种清洁能源。低氧时莱茵衣藻叶绿体中的产氢酶活性提高，使NADPH转变为氢气。已知CCCP(一种化学物质)能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产生氢气，而缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。请分析回答下列问题： 为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产生氢气的影响及其相互关系。现提供生长状况相同的莱茵衣藻、CCCP、完全培养液、缺硫培养液等实验材料。请完善如下实验步骤(提示：CCCP的使用量不作要求，其可溶解在培养液中)。 第一步：将生长状况相同的莱茵衣藻随机均分为_____组，并进行编号。 第二步：对照组中加入适量的完全培养液，实验组分别加入___________ _____________________________________________________。 第三步：_______________________________________________________ ___________。 四 等量的缺硫培养液、添加CCCP的完全培养液、添加CCCP的缺硫培养液 在相同且适宜条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测各组产生氢气的总量 实验思路的设计和实验步骤的区别： （1）设计实验思路规范表达∶ ①控制自变量（说明自变量的设置） ②观测因变量（说明因变量的检测方法） ③无关变量为相同且适宜 ④根据实验的性质说明预测结果与结论 注意：不要标序号，巧用关联词 （2）实验步骤书写的“三步曲” 实验步骤一般从以下3步考虑： ①取材分组：将若干生长状况、大小等相同的材料(用具)随机均分为若干组，并用A、B、C……进行标号 ②材料处理：不施加实验变量(自然条件或模拟自然条件)设为对照组；施加实验变量，设为实验组(或是相互对照组)；控制无关变量，即其他条件相同且适宜，试剂等量且适量 ③观察记录：反应(生化反应类)或培养(生理实验类)相同时间后，观察指标(特异颜色变化、沉淀反应；形态结构、生理特征变化等)或测定指标(生长发育速度、生化反应速度等)、记录数据 实验思路与实验步骤的侧重点不同。实验步骤关注的是具体的方案，例如：如何分组，实验组和对照组如何处理，无关变量如何平衡和消除，实验步骤特别强调的是方案设计中条件控制，比如无关变量的控制。实验思路则不过分关注细节，关注自变量、因变量的确定以及预期结果与假设的关系。可以把实验思路比作设计师，而实验方案设计就是施工队。 6.分析实验结果和得出结论 实验结果是通过观察或测量得到的实验现象。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析后得出具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法： (1)明确自变量：通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同，找出实验自变量。 (2)明确自变量和因变量的关系：分析实验结果(因变量)与实验控制的单一因素(自变量)之间的逻辑关系，得出正确结论。 (3)在有些实验中，还要根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面(总)结论”。 (4)在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论即是实验要验证的事实。在探究实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。 例6　(2021·湖北，21)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。 实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。 为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。 (1)实验设计思路 取____支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量________________________________，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。 (2)实验预期结果与结论 若出现结果①：_________________________________________________ ________________________。 结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。 3 甲物质溶液、乙物质溶液和蒸馏水 透析后，含有甲或乙物质的酶液酶活性比透析前高，与蒸馏水组(对照组)几乎相同 若出现结果②：_________________________________________________ __________________________。 结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③：_________________________________________________ ______________________________________________________________________________________。 结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。 透析后，含有甲或乙物质的酶液酶活性与透析前几乎相同，远低于蒸馏水组(对照组) 透析后，含有甲物质的酶液酶活性比透析前高，与蒸馏水组(对照组)几乎相同，含有乙物质的酶液酶活性与透析前几乎相同，远低于蒸馏水组(对照组) 若出现结果④：_________________________________________________ ______________________________________________________________________________________。 结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。 透析后，含有甲物质的酶液酶活性与透析前几乎相同，远低于蒸馏水组(对照组)，含有乙物质的酶液酶活性比透析前高，与蒸馏水组(对照组)几乎相同 例（2021·襄阳四中调研）为研究生长素 和赤霉素 对豌豆黄化幼苗茎切段伸长的影响，设计了以下两个实验： 实验一：用不同浓度的 和 分别处理相同的茎切段，结果如图1所示； 实验二：将相同的茎切段自顶端向下对称纵切到 处后，分别进行不同的处理，一段时间后，结果如图2所示。 39 请回答下列问题： （1） 图1中实验的自变量是___________________，该同学图1的设计实验缺少了一组，该组应该用_______________处理。 （2） 根据图1实验结果中 IAA 处理的结果，能否得出 IAA 生理作用具有两重性?_______；若想进一步研究 IAA 和 GA 之间相互作用的关系，则应该用________________处理茎切段作为实验组。 等量的蒸馏水 激素的种类和浓度 IAA和同时 不能 请回答下列问题： （3） 分析图2结果，研究者推测 IAA 和 GA 的作用部位有差异，用图2中的甲、乙、丙三组弯曲部位的茎切段作为实验材料，分别制作_________(填“横切片”或“纵切片”)进行显微观察。若乙组与甲组对比，观察到乙组_____________________，则表明 IAA 作用于表皮细胞；若丙组与甲组对比，观察到丙组___________________，则表明 GA 作用于内部组织细胞。 表皮细胞较长 内部组织细胞较长 纵切片 三、实验方案评价与修订试题的解答思路 例7　天然黄绿叶(ygl)突变体玉米，其表现为籽粒重量和穗重均降低。研究发现，ygl突变体的Z基因中插入了51个碱基对。在世界范围内，水涝是影响玉米产量的主要因素。为验证Z基因能够提高在水涝条件下玉米的光合速率，设计了如下实验方案：对ygl突变体进行了6天的淹水处理，野生型不做淹水处理。在水淹0天、6天后分别检测两组的叶绿素前体物质含量。请指出该实验方案的不足：_____________________________。 野生型与ygl突变体应均做6天淹水处理；实验应检测CO2的吸收速率(或O2的释放速率或有机物的生成速率) 例：小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案。实验假设：下丘脑是调节体温的主要中枢。 材料用具：略。实验步骤： ①取两只性别与年龄相同的成年小白鼠，并标记为甲、乙组； ②用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不作处理作为对照； ③把甲鼠置于 环境中，乙鼠置于 环境中作为对照，在相对安静的条件下观察24小时，每隔4小时分别测量一次体温，并做好记录。 预期结果与结论： ①若甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，则假设成立； ②若甲、乙两鼠体温均保持相对恒定，则假设不成立。 44 （1） 该兴趣小组设计的实验方案有些不妥之处，请提出4条改进意见： a._______________________________________________________________________; b.___________________________________________; c._______________________________________; d.________________________________________________________。 应增加两组小白鼠的数量，避免偶然因素导致实验结果不准确，甚至实验失败 甲、乙两组小白鼠的健康和生理状况应该一致 实验前应先测定甲、乙两组小白鼠的体温 甲、乙两组小白鼠应置于相同的较低温度（如 ）环境中 （2） 有同学认为实验组与对照组可在同一只小白鼠身上进行，你是否赞同这个观点?并说明理由。_________________________________________________________________________。 赞同，先做不破坏下丘脑的实验，再做破坏下丘脑后的实验，进行自身前后对照 例：（2019全国Ⅰ）研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 实验目的: 验证干旱条件下气孔开度的减小不是由缺水直接引起， 验证在干旱条件下气孔开度的减小是由ABA引起的。  实验类型： 验证类 结果结论只有一个 自变量： ①培养条件（是否缺水）②干旱条件下是否用ABA处理 因变量：气孔开度的变化 实验材料： ABA缺失突变体植株 可以考虑做自身前后对照 初始气孔开度应相同 实验思路1：先测定ABA缺失突变体植株的气孔开度，取气孔开度相同的ABA缺失突变体植株均等分为A、B、C三组，A组在正常水分条件下培养，B、C两组在干旱条件下，其中B组用ABA处理，C组不用ABA处理，一段时间后，分别测定3组植株的气孔开度。 预期结果是A组气孔开度不变，B组气孔开度减小，C组气孔开度不变 实验思路2：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。 预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 例：已知交感神经参与的调节对疼痛具有一定的缓解作用，相关调节机制如图3。我国医书典籍《黄帝内经》记载了针灸治疗疼痛的方案，临床上可用电针来模仿针灸。 为探究电针缓解疼痛作用机制，结合图3和所给材料：正常大鼠和肌肉组织炎症模型大鼠若干，生理盐水，抗β-EP 抗体溶液，6-OHDA(可破坏交感神经)，进行设计实验。通过设计对照组“正常大鼠+不做处理+生理盐水”和“模型大鼠+不做处理+生理盐水”两组，实验组___________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________三组，然后检测NE 和β-EP 的含量进行比较分析可知：电针可通过激活交感神经，募集含β-EP的免疫细胞迁移到炎症部位释放β-EP 来发挥神经免疫镇痛效应。 “模型大鼠+电针处理+生理盐水” “模型大鼠+电针处理+抗β-EP 抗体处理”  “模型大鼠+电针处理+6-OHDA 处理” 例：禁食或高强度运动会导致血糖浓度降低，神经和免疫细胞“跨界合作”共同调节血糖以维持稳态的平衡。研究发现，当高强度运动导致血糖浓度降低时，神经系统调节先天样淋巴细胞（ILC2）发挥作用，通过增加ILC2的数量和改变ILC2的位置，进而影响胰腺中相应内分泌细胞的分泌作用，从而升高血糖。具体如下图所示。 (3)研究人员通过体外细胞培养技术来验证胰高血糖素的分泌是ILC2分泌的细胞因子起作用，而不是ILC2的直接作用。请利用以下实验材料设计实验思路并预期实验结果。 实验材料：胰岛A细胞、活化的ILC2、IL-13和IL-5、细胞因子阻断剂等 实验设计思路： 预期实验结果： 参考答案： (3)取生理状态相同的胰岛A细胞随机分成四组并编号甲、乙、丙、丁；甲组不做处理、乙组加适量活化的ILC2、丙组加等量活化的ILC2和适量细胞因子阻断剂，丁组加适量的IL-13和IL-5；在相同且适宜的条件下培养，检测培养液中胰高血糖素的含量      胰高血糖素含量乙≈丁>甲≈丙 $