2 新方向二 地理实验方案设计类试题的答题策略（教师用书）-【金版新学案】2027年高考地理高三总复习大一轮复习讲义（人教版）

该高中地理高考复习讲义聚焦地理实验设计核心考点，涵盖沉积作用、水土流失等高考高频情境，以“通法点拨（五环节）+真题引领+实践演练”构建知识体系。通过考点梳理（实验目标确立至报告撰写）、方法指导（变量控制、模型简化）、真题训练（广东卷等高考题解析），帮助学生系统掌握实验设计逻辑，突破探究题难点。 资料以地理实践力和综合思维为导向，创新采用“原理建模+模拟操作”教学法，如“黄河浮雕沉积物粒径实验”设计，引导学生通过搅拌、静置、观察沉降过程，理解重力分选原理。设置分层练习（真题+模拟题），配合步骤标准化指导，确保学生在有限时间内掌握实验设计规范。为教师提供系统复习框架，助力精准把控节奏，有效提升学生应考能力。

(2025•广东卷，节选)阅读图文资料，完成下列要求。 　　在晋陕峡谷山西临县段黄河两侧有河流阶地发育。在该地黄河东岸崖壁上发育的微地貌、因其形态各异、凹凸有致而被形象地称为“黄河浮雕”(图1)。黄河浮雕出现于图2所示部位。 最近，某中学研学小组在该地考察黄河浮雕过程中，发现在图2中阶地②上的粉砂层表层沉积物粒径呈现下粗、上细的特征，同学们推测这与黄河水流中所挟泥沙差异性沉降相关。请你设计一个小实验(写出主要的实验步骤)，根据实验结果证实该研学小组的推测是合理的。(6分) 答案：步骤：在烧杯中加入水和一定量泥沙，用玻璃棒充分搅拌，然后静置；(2分)结果：会发现烧杯中较粗颗粒物质先沉降，较细颗粒物质后沉降，在烧杯底沉积层颗粒呈现下粗、上细特征；(2分)黄河水所挟的不同粒径泥沙因重力分选发生差异性沉降，形成此特征，故推测是合理的。(2分) (一)确立实验目标 　　实验始于对地理现象的敏锐观察和科学问题的精准提炼。 范例解析：在“黄河阶地粉砂层沉积结构研究”中，观察到的核心地理现象是沉积物粒径在垂直剖面上呈现“下粗上细”的规律性分布。基于“流水沉积作用”与“重力分选”原理，提出的科学问题是：此结构是否由不同粒径泥沙在静水环境中沉降速率差异所致？进而建立“差异性沉降导致沉积物分选”的研究假设。 通用原则： 1.现象描述客观化：摒弃主观感受，使用定量或定性描述准确记录地理事象的空间分布、形态特征与时间变化。 2.问题提出聚焦化：将宏观现象转化为具体、可验证的科学问题。 3.假设构建理论化：假设需基于公认的地理原理，并具备可检验性。 (二)设计实验方案 范例解析：为验证上述假设，所构建的概念模型如下： ◎核心过程模拟：以烧杯静水环境模拟黄河水流速减缓后的滞水区。 ◎实验材料替代：用多级配的混合泥沙模拟黄河悬移质。 ◎控制变量设置：保持水体体积、泥沙总量、初始水温等一致，以凸显“静置沉降”这一核心过程。 通用原则： 1.变量识别与控制：明确自变量(实验操作的核心改变)、因变量(观测和测量的结果)与控制变量(需保持恒定的条件)。严谨的实验设计在于对变量的有效控制。 2.模型简化合理性：在保证核心地理过程得以再现的前提下，对复杂自然环境进行合理简化。需明确模型的边界与局限性。 3.步骤流程标准化：实验步骤应具备清晰的逻辑顺序与可重复性。通常包括：实验准备(器材清点、环境设置)→初始状态建立→实验干预实施→过程现象观测→终端数据采集。 选择材料与仪器： 根据实验方案，列出所需的所有材料和仪器。考虑安全性、易得性和成本(尽量利用常见物品)。 常见材料：土壤样本、沙子、水槽/塑料盒、喷壶/量筒(模拟降水)、坡度板、不同植被(草皮、树叶、无覆盖)、温度计/数字温度计、湿度计、风速仪、量杯、电子秤、尺子、秒表、记录纸等。 明确测量工具的精度要求。 学生用书⬇第5页 考虑实验环境与安全： 1.确定实验场所(教室、实验室、校园内、校外)。 2.识别潜在安全隐患(用电、用水、土壤粉尘、户外活动等)并制定安全预案和操作规范(如戴手套、护目镜)。 (三)实验过程实施：规范操作与系统记录 　　规范的操作是数据可靠性的根本保障，系统的记录是进行分析与论证的基础。 范例解析：在泥沙沉降实验中，“充分搅拌形成均匀悬浊液”是模拟初始状态的关键；“静置过程保持系统稳定”是确保重力分选自然发生的前提。 通用原则： 1.操作规范性：严格遵循既定流程，使用仪器得当，避免人为引入误差。 2.观测系统性：采用定时、定点观测，或利用摄像等技术进行全程记录。对预期内与预期外的现象均需如实记载。 3.数据记录结构化：设计数据记录表，包含时间、观测项目、现象描述、初步分析等栏目，确保记录的完整与条理。 (四)数据分析与结论推导：从实证到阐释 　　此阶段是将感性认知上升为理性认识的关键，要求将观测数据与地理学原理进行紧密结合。 范例解析：观察到“粗颗粒物优先沉降并分布于底层，细颗粒物滞后沉降覆盖于上层”的现象，需将其与“沉积规律”相联系，论证“重力分选作用”是形成“下粗上细”正粒序层理的主导成因。 通用原则： 1.数据处理与可视化：对数据进行整理、计算，并运用图表(如沉积剖面图、过程曲线图等)进行可视化呈现。 2.原理链接与论证：将实验现象与地理学基本概念、过程与规律进行关联，逻辑严谨地论证实验现象如何支持或否定初始假设。 3.结论表述精准化：结论应直接回应实验目标，语言精炼、准确。明确指出假设是否成立，并概括核心发现。 (五)实验报告撰写与反思拓展 　　实验报告是研究成果的最终呈现，反思与拓展是能力提升的阶梯。 通用结构： 1.实验名称 2.问题与假设 3.实验设计(含变量控制) 4.器材与步骤 5.结果与展示(数据、图表) 6.分析与讨论(核心环节) 7.结论 8.误差分析与模型评价：讨论实验设计与真实环境的差异、可能的误差来源。 9.拓展探究建议：提出基于本次实验的新问题或改进方案。 1.(2025•江西卷，节选)阅读图文材料，完成下列要求。 　　华南某丘陵坡地柑橘园在降雨后常出现水土流失。地理小组基于已有的3个试验小区(每个大小：5 m×20 m)监测了一次降雨过程中的降雨量、植物截留量、地表径流量和下渗量(下图)。分析数据后，地理小组初步建议在柑橘林间种植大豆，在防治水土流失的同时可以提高果农收入。为评估不同降雨强度下柑橘林间种植大豆的水土流失防治效果，地理小组计划对原有3个试验小区进行改造，并增建3个，共6个试验小区。 为评估不同降雨强度下柑橘林间种植大豆的水土流失防治效果，从试验小区设计、监测指标选择(限3个)以及结果分析等方面给出研究方案。(12分) 答案：小区设计：分2组，柑橘试验小区(对照组试验小区)3个，柑橘＋大豆试验小区(实验组试验小区)3个；2组小区(或6个小区)除作物差异外，其他因素(包括坡度、朝向、高程、土壤性质、土层深度等)都保持一致(或与柑橘园平均状况接近)。 监测指标：降雨量、地表径流量、产沙量(或土壤侵蚀量，或含沙量)。 结果分析：将降雨分成不同的强度(或特大暴雨、大暴雨、暴雨、大雨、中雨、小雨)，对比某一降雨强度下，柑橘＋大豆试验小区(实验组试验小区)的地表径流量和产沙量平均值相对于柑橘试验小区(对照组试验小区)的下降程度(或下降比例)，如果下降程度(或下降比例)越大，说明该降雨强度时林间种植大豆的水土流失防治效果越好。 学生用书⬇第6页 2.(2025•八省联考陕晋宁青卷)阅读材料，完成下列要求。 　　土壤有效水是指土壤中能被植物吸收利用的水，其多少与土壤质地和有机质含量等有关。下图解释了土壤质地与土壤有效水的关系。 　　为探究有机质与土壤有效水的关系，某实验小组进行了模拟实验，实验报告如表所示。 实验名称 土壤渗水实验 实验目的 探究有机质含量对土壤有效水的影响 实验材料 土壤样品、相同烧杯2个、量杯2个、蒸馏水 实验步骤 步骤1：将土壤样品分成两份，其中一份去除大部分有机质，记录为样品A，未作处理的另一份记录为样品B。 步骤2：将A、B样品分别装入标有A、B的烧杯中，保证两份样品体积相同。 步骤3： 步骤4： 步骤5： 实验结果 样品B的渗水深度小于样品A 实验分析 质地相同的两份土壤样品具有相近的土壤有效水下限。因此，样品A、B的土壤有效水多少可由渗水深度推断 实验结论 补齐表中的实验步骤和实验结论。(8分) 答案：步骤3：用量杯分别量取适量的等体积蒸馏水。(2分) 步骤4：分别将蒸馏水缓慢、均匀加入样品A、B中。(2分) 步骤5：静置，(当土壤干湿分界线不再变化时，)对比样品A、B渗水深度。(2分) 实验结论：土壤有机质含量高，土壤有效水多。(有机质能提高土壤有效水。)(2分) 3.(2026•陕西安康模拟)阅读图文材料，完成下列要求。 　　河流沉积物中的有机碳有外源输入和内源补充两大类。在岩溶地下水补给的河流中，沉水植物将岩溶作用产生的不稳定无机碳转化为稳定有机碳并将其储存于沉积物是属于补充了内源有机碳。下图示意岩溶地下水补给河流沉积物有机碳来源模式。 　　沉积物C/N(碳氮比)可以较好反映沉积物中有机碳的来源。当C/N小于10时，有机碳来源以内源为主；而C/N大于20时，有机碳以外源输入为主。为探究某岩溶地下河(河段全长512米)沉积物有机碳的主要来源，某实验小组进行了模拟实验，实验报告如下表所示。 实验名称 地下河沉积物有机碳主要来源实验 实验目的 探究内源与外源对该河段沉积物的贡献关系 实验材料 标准土壤取样套件、便携式封口盒、相同烧杯3个、密封袋3个、元素分析仪 实验步骤 步骤1：在全长512米的河段上自上游向下游布设3个剖面甲、乙、丙。 步骤2：在每个剖面确定3个采样点，用标准土壤取样套件采集沉积物。 步骤3：①　　　　　　，甲、乙、丙剖面各自的样品记作A、B、C。 步骤4：②　　　　　　，样品带回实验室。 步骤5：取等量样品分别放入三个相同的烧杯，③　　　　　　，在相同温度下加热，使有机物中的碳元素转化为二氧化碳，氮元素转化为氮气。 步骤6：使用元素分析仪测定二氧化碳和氮气的含量，从而计算出碳氮比 实验结果 样品A的C/N约为12，样品B和样品C约为8 实验分析 样品对剖面具有较好的代表性，因此样品的C/N可以近似判断该处河流沉积物有机碳的主要来源 实验结论 ④　　　　　　 补全表中的实验步骤和实验结论。(8分) 1 　　　　　　②　　　　　　③　　　　　　④　　　　　　 答案：①将每个剖面3个采样点采集的样品混合均匀　②用便携式封口盒包装　③在烧杯外包裹密封袋　④河段上游有机碳内外源兼具，其他河段以内源为主。 学生用书⬇第7页 学科网（北京）股份有限公司 $