2027年高考一轮生物学总复习讲义-微专题二　实验技能专题 实验技能专题

微专题三　实验技能专题 专|题|整|合 一、实验设计遵循的原则和变量分析 1．实验设计的三大原则 (1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。 (2)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。 (3)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)，如下表： 空白对照 对照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理，并非什么因素都不给予，而是针对实验所要研究的因素不给予，以体现实验因素的有无对实验结果的影响。如探究“影响酶活性的条件”实验中： 自身对照 实验组与对照组在同一个对象上进行，不另设对照组。如“探究植物细胞的吸水和失水”实验，是典型的自身对照——蔗糖溶液处理前的对象为对照组，蔗糖溶液处理后的对象为实验组；清水处理前的对象为对照组，清水处理后的对象为实验组 条件对照 给对照组施以某种实验处理，但不是所研究的实验因素，以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异，从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响。如肺炎链球菌转化实验中的以下两组实验：S型细菌DNA＋R型活细菌S型菌落＋R型菌落(实验组)； S型细菌DNA＋DNA酶＋R型活细菌R型菌落(条件对照组) 相互对照 如果并不知道两组(或多组)实验中的自变量对实验结果所造成的影响，需要通过实验来进行确定。不单独设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他组别的对照组，由此得出相应的实验结论。 相互对照实验也称对比实验。如探究酵母菌细胞呼吸的方式实验 2．实验设计三类变量(自变量、因变量、无关变量) 二、实验设计的基本方法 实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。 1．实验目的 (1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”即为该实验的实验目的。 (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。 2．实验假设 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即可。 3．实验原理 实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写的基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。 4．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”。 5．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： 【注意】自变量的处理方法 (1)“加”或“减”：例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。 6．实验结果和结论 实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。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，得出的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)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)由果找因，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“全面结论(总)”。 (4)在验证性实验中，因为要验证的事实是已知的，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。在探究性实验中，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。 三、正确分析评价和完善实验设计方案 实验方案的分析与评价，是“实验设计”的一个重要环节，所有实验结束后，都需要对自己或对他人的实验方案进行分析与评价，这就意味着“分析与评价”的内容与“实验设计”的内容紧密相关。解答此类问题时，需要从“实验目的”“自变量”“因变量”“无关变量”的角度，按照科学性原则、单一变量原则逐一进行评价。 对|点|落|实 1．(2025·广东省多校摸底)实验设计应注重科学性、遵循实验设计原则。下列叙述正确的是(　　) A．探究pH影响酶活性实验，可选用胃蛋白酶，在pH为6～8范围设置不同实验组 B．探究温度对酶活性的影响实验，可选用唾液淀粉酶，并且需要设置空白对照组 C．探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，有氧与无氧条件下的两组实验是对比实验 D．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，自变量为催化剂，因变量为O2生成量 2．(2026·广东潮州期末)如图是某兴趣小组在过氧化氢酶的最适温度条件下，探究其他因素对过氧化氢分解的影响实验中所绘制的曲线图。下列相关说法错误的是(　　) A．图甲所代表的实验中，自变量是反应时间和催化剂种类 B．图甲可以得出的实验结论是过氧化氢酶具有专一性 C．图乙中限制AB段O2产生速率的因素是H2O2的浓度 D．图甲与图乙中温度均为实验的无关变量 3．(2019·全国卷Ⅰ节选)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。 有研究表明：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。 ______________________________________________________________________________________________________________________________________ 4．(2023·全国甲卷节选)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果：_______________________________________________________________。 5．(2024·全国甲卷)某种病原体的蛋白质A可被吞噬细胞摄入和处理，诱导特异性免疫。回答下列问题。 (1)病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于________。 (2)溶酶体中的蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，蛋白酶切断的化学键是________。 (3)不采用荧光素标记蛋白质A，设计实验验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，简要写出实验思路和预期结果。 __________________________________________________________________________________________________________________________________。 6．(2024·贵州卷)每当中午放学时，同学们结伴而行，有说有笑走进食堂排队就餐。回答下列问题： (1)同学们看到喜欢吃的食物时，唾液的分泌量会增加，这一现象属于______(填“条件”或“非条件”)反射。完成反射的条件有__________________ ______________________________________________________。 (2)食糜进入小肠后，可刺激小肠黏膜释放的激素是______，使胰液大量分泌。为验证该激素能促进胰腺大量分泌胰液，以健康狗为实验对象设计实验。写出实验思路___________________________________________________________。 微专题三　实验技能专题 专|题|整|合 一、实验设计遵循的原则和变量分析 1．实验设计的三大原则 (1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。 (2)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。 (3)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)，如下表： 空白对照 对照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理，并非什么因素都不给予，而是针对实验所要研究的因素不给予，以体现实验因素的有无对实验结果的影响。如探究“影响酶活性的条件”实验中： 自身对照 实验组与对照组在同一个对象上进行，不另设对照组。如“探究植物细胞的吸水和失水”实验，是典型的自身对照——蔗糖溶液处理前的对象为对照组，蔗糖溶液处理后的对象为实验组；清水处理前的对象为对照组，清水处理后的对象为实验组 条件对照 给对照组施以某种实验处理，但不是所研究的实验因素，以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异，从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响。如肺炎链球菌转化实验中的以下两组实验：S型细菌DNA＋R型活细菌S型菌落＋R型菌落(实验组)； S型细菌DNA＋DNA酶＋R型活细菌R型菌落(条件对照组) 相互对照 如果并不知道两组(或多组)实验中的自变量对实验结果所造成的影响，需要通过实验来进行确定。不单独设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他组别的对照组，由此得出相应的实验结论。 相互对照实验也称对比实验。如探究酵母菌细胞呼吸的方式实验 2．实验设计三类变量(自变量、因变量、无关变量) 二、实验设计的基本方法 实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。 1．实验目的 (1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”即为该实验的实验目的。 (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。 2．实验假设 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即可。 3．实验原理 实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写的基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。 4．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”。 5．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： 【注意】自变量的处理方法 (1)“加”或“减”：例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。 6．实验结果和结论 实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。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，得出的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)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)由果找因，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“全面结论(总)”。 (4)在验证性实验中，因为要验证的事实是已知的，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。在探究性实验中，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。 三、正确分析评价和完善实验设计方案 实验方案的分析与评价，是“实验设计”的一个重要环节，所有实验结束后，都需要对自己或对他人的实验方案进行分析与评价，这就意味着“分析与评价”的内容与“实验设计”的内容紧密相关。解答此类问题时，需要从“实验目的”“自变量”“因变量”“无关变量”的角度，按照科学性原则、单一变量原则逐一进行评价。 对|点|落|实 1．(2025·广东省多校摸底)实验设计应注重科学性、遵循实验设计原则。下列叙述正确的是(　　) A．探究pH影响酶活性实验，可选用胃蛋白酶，在pH为6～8范围设置不同实验组 B．探究温度对酶活性的影响实验，可选用唾液淀粉酶，并且需要设置空白对照组 C．探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，有氧与无氧条件下的两组实验是对比实验 D．比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，自变量为催化剂，因变量为O2生成量 答案：C 解析：胃蛋白酶的最适pH为1.5，在pH为6～8范围设置实验组不合理，A错误；探究温度对酶活性的影响实验，可选用唾液淀粉酶，自变量为温度，不需要设置空白对照组，B错误；探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，有氧与无氧条件下的两组实验都是实验组，是对比实验，C正确；比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，自变量为不同条件，因变量为气泡生成速率，D错误。 2．(2026·广东潮州期末)如图是某兴趣小组在过氧化氢酶的最适温度条件下，探究其他因素对过氧化氢分解的影响实验中所绘制的曲线图。下列相关说法错误的是(　　) A．图甲所代表的实验中，自变量是反应时间和催化剂种类 B．图甲可以得出的实验结论是过氧化氢酶具有专一性 C．图乙中限制AB段O2产生速率的因素是H2O2的浓度 D．图甲与图乙中温度均为实验的无关变量 答案：B 解析：据图可知，图甲所代表的实验中，自变量是反应时间和催化剂种类，A正确；图甲可以看出过氧化氢酶的催化效率比FeCl3要高，故实验结论是过氧化氢酶具有高效性，B错误；据图乙分析可知，在AB段，随着底物浓度增加，O2的产生速率增加，说明图乙中限制AB段O2产生速率的因素是H2O2的浓度，C正确；据以上分析可知，温度是甲、乙两组实验的无关变量，D正确。 3．(2019·全国卷Ⅰ节选)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。 有研究表明：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。 ______________________________________________________________________________________________________________________________________ 答案：实验思路和预期结果：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。 解析：本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。 4．(2023·全国甲卷节选)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果：_______________________________________________________________。 答案：实验思路：将照光和黑暗处理的叶绿体悬浮液离心得到叶绿体，分别记为A组和B组。之后将得到的叶绿体进行脱色处理，向经脱色处理的叶绿体滴加碘液，观察颜色变化。预期结果：A组叶绿体变为蓝色，B组叶绿体不变色 5．(2024·全国甲卷)某种病原体的蛋白质A可被吞噬细胞摄入和处理，诱导特异性免疫。回答下列问题。 (1)病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于________。 (2)溶酶体中的蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，蛋白酶切断的化学键是________。 (3)不采用荧光素标记蛋白质A，设计实验验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，简要写出实验思路和预期结果。 __________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)体液免疫　(2)肽键 (3)实验思路：用含3H标记的亮氨酸的培养基或细胞培养该病原体，让其蛋白质A带上放射性标记；将蛋白质A带标记的病原体注入健康小白鼠体内，定期取小白鼠的吞噬细胞，检测其吞噬细胞的溶酶体中的放射性情况。预期结果：吞噬细胞的溶酶体中出现放射性 解析：(1)浆细胞是在体液免疫过程中由B细胞增殖、分化形成的。 (2)蛋白酶作用的化学键是肽键。 (3)题中要求不采用荧光素标记蛋白质A，可以让该病原体的蛋白质A带上放射性标记，可用含有3H标记的亮氨酸的培养基或细胞培养该病原体，让其蛋白质A带上放射性标记。可以参考分泌蛋白的合成和运输过程完成该实验。 6．(2024·贵州卷)每当中午放学时，同学们结伴而行，有说有笑走进食堂排队就餐。回答下列问题： (1)同学们看到喜欢吃的食物时，唾液的分泌量会增加，这一现象属于______(填“条件”或“非条件”)反射。完成反射的条件有__________________ ______________________________________________________。 (2)食糜进入小肠后，可刺激小肠黏膜释放的激素是______，使胰液大量分泌。为验证该激素能促进胰腺大量分泌胰液，以健康狗为实验对象设计实验。写出实验思路___________________________________________________________。 答案：(1)条件　需要经过完整的反射弧和适宜的刺激 (2)促胰液素　将生理状态相同的未进食正常狗平均分为A、B两组，A组静脉注射促胰液素，B组静脉注射等量的生理盐水，检测并比较两组狗的胰液分泌量 解析：(1)看到喜欢吃的食物时唾液分泌量增加为出生后在生活过程中通过学习和训练形成的条件反射。反射活动需要经过完整的反射弧来实现，同时也需要适宜的刺激。 (2)食糜进入小肠后，刺激小肠黏膜释放促胰液素，促进胰腺分泌胰液。要验证促胰液素的功能，可将生理状态相同的未进食正常狗平均分为A、B两组，A组静脉注射促胰液素，B组静脉注射等量的生理盐水，检测并比较两组狗的胰液分泌量即可。 学科网（北京）股份有限公司 $