第3单元 微专题1 实验技能专题-【优学精研】2027年高考生物一轮总复习教用Word

该高中生物学讲义聚焦实验技能专题，覆盖实验设计原则、方法及方案评价等高考核心考点，按“原则-设计-评价”逻辑架构梳理知识，通过考点梳理（如变量辨析）、方法指导（如实验步骤三步曲）、真题训练（2025年模拟题）等环节，帮助学生构建实验思维体系，突破难点。 资料融合科学思维与探究实践，如设计淀粉酶活性实验引导分析自变量与因变量，培养科学思维；通过酶抑制剂实验方案评价题提升探究实践能力。设置分层练习，配合即时解析，高效提升学生实验设计与分析能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

微专题1　实验技能专题 实验设计遵循的原则 1.科学性原则 2.单一变量原则和等量原则 特别提醒：①生物实验变量的辨析 ②自变量的处理方法 a.“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。 b.“换”：例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。 3.平行重复原则 4.对照原则 1.（2025·河南郑州模拟）对照原则是科学实验中的重要原则，下列实验中对照组的设计，错误的是（　　） A.还原糖的鉴定实验中，可以设置清水组和葡萄糖组作对照 B.血浆对pH的调节实验中，对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH C.探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验，分别设置0 ℃和100 ℃作对照 D.探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中两组均为实验组，相互对照 解析：C　还原糖的鉴定实验中，是否含有葡萄糖（还原糖）是自变量，可以设置清水组和葡萄糖组作对照，A正确；血浆对pH的调节实验中，酸性条件和碱性条件为无关变量，故对照组也应该分别滴加相应剂量的HCl和NaOH，B正确；探究水温对加酶洗衣粉的效果影响实验中，高温、低温均为实验组，但设置0 ℃和100 ℃作对照，温度梯度过大，且实际生活中不用100 ℃水洗衣服，C错误；探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，两组均为实验组（都人为控制了变量，都是实验组），相互对照，属于对比实验，D正确。 2.现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计实验如下： 实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖；用分光光度计测量溶液的吸光度时，物质含量越多，其吸光度越大，因此可测出物质的相对含量。 实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。 实验过程： 　　 　组别 步骤　 　　 1 2 3 4 5 6 7 8 ①水浴缸温度（℃） 20 30 40 50 20 30 40 50 ②取8支试管各加入等量淀粉溶液（mL），分别保温5分钟 10 10 10 10 10 10 10 10 ③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液分别保温5分钟 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B ④将同温度下的两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5分钟 实验结果：图甲是40 ℃时测定酶A催化淀粉水解生成麦芽糖的量随时间变化的曲线，图乙是第④步保温5分钟后，用分光光度计对各组淀粉剩余量进行检测的结果。 （1）该实验的自变量是　酶的种类和温度　，因变量的检测指标是　各组淀粉剩余量（或麦芽糖的生成量）　，淀粉酶催化淀粉水解的实质是　降低反应所需的活化能　。 （2）1、6两组　不能　（填“能”或“不能”）作为对照，原因是实验设计要遵循　单一变量　原则。 解析：（1）自变量是在实验过程中可以变化的量，本实验的目的是探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，因此本实验有两个自变量，即酶的种类和温度；因变量为各组淀粉剩余量或产物——麦芽糖的生成量；淀粉酶催化淀粉水解的实质是降低了该反应所需的活化能。 （2）1、6两组温度和酶的种类均不同，不遵循单一变量原则，所以1组和6组不能作为对照。 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）实验目的的书写与表达模式 （2）实验目的的确认方法 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.实验思路和实验步骤 （1）实验思路与实验步骤书写技巧的比较 （2）实验步骤操作的“三步曲” 5.实验结果和结论 （1）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。 （2）探究性实验中预期实验结果及结论的分析模式 ①以“结论→结果”为序，分析可能的实验结果（逆向思维）。采用“假设法”逐条列举，不要重复、遗漏。 ②以“结果→结论”为序，书写预期实验结果及结论（顺向答题）。一般的书写模式为若……（实验结果），则……（实验结论）。 采用上述分析模式时，一定要注意区分“分析顺序”和“书写顺序”，不能混淆。 3.（2025·江西景德镇三模）浮梁红茶（又称“浮红”）因其形美、色艳、香郁、味醇的特点享誉海内外。发酵是浮红制作的关键工序，将揉捻后的茶叶置于特定环境，茶叶中的多酚氧化酶（PPO）能催化无色的多酚类物质氧化为褐色醌类物质。科研人员探究了pH、高温等因素对PPO活性的影响，结果如图所示。回答下列问题： （1）PPO催化无色物质生成褐色物质的机理是　降低化学（多酚类物质氧化）反应活化能　。 制作绿茶时，在揉捻之前需经过焙火杀青，其目的是将茶叶经　高温　处理，防止酶促褐变。 （2）据图可知，温度越高，PPO维持活性的时间越　短　。PPO粗提取液应在低温下临时保存的原因是　低温下PPO（酶）的空间结构稳定，PPO（酶）活性较低，且在适宜温度下PPO（酶）的活性可恢复　。 （3）结合图甲中信息，拟设计实验进一步探究浮红茶叶中PPO的最适pH（注：PPO的最适温度约为35 ℃）。在制备PPO粗提取液时一般会加入少量二氧化硅，目的是　使研磨得更加充分　。 现有充足的PPO粗提取液、茶多酚、仪器设备（如分光光度计，可定量测量有色物质的吸光度值，进而反映有色物质的含量）、pH不同的缓冲液（请自主设置pH范围）和玻璃器皿，简要描述实验过程： ①取5支洁净的试管，编号为A、B、C、D、E，分别加入等量的PPO粗提取液。 ②　在pH为7至8范围内，设置一系列pH梯度缓冲液，将上述缓冲液等量分别加入不同的试管中，放于35 ℃保温　　。 ③在每支试管中加入等量（且足量）的等浓度的茶多酚溶液。 ④　一段时间后用分光光度计测定各组混合液的吸光值，并记录　。 （4）桃、苹果、香蕉、荔枝等果实中也含有较多的PPO，褐变会导致果实品质下降，甚至腐败。为降低去皮后的果实和果汁褐变的速度，以利于保存。综合上述信息，请你提出两点合理的建议　　低温保存、糖水处理、淡盐水处理　（答出2点即可）。 解析：（1）PPO是多酚氧化酶，酶的作用机理是降低化学反应的活化能。制作绿茶时，在揉捻之前需经过焙火杀青，其目的是将茶叶经高温处理，防止酶促褐变。 （2）分析题图乙可知，在80 ℃下，PPO能维持70 s活性，在90 ℃下，PPO能维持40 s活性，温度越高，PPO维持活性的时间越短。低温下PPO（酶）的空间结构稳定，PPO（酶）活性较低，且在适宜温度下PPO（酶）的活性可恢复，因此PPO粗提取液应在低温下临时保存。 （3）在制备PPO粗提取液时一般会加入少量二氧化硅，有助于研磨充分。分析题图甲可知，在pH为7～8之间PPO的相对酶活性最高，为探究浮红茶叶中PPO的最适pH，可设计如下实验：①取5支洁净的试管，编号为A、B、C、D、E，分别加入等量的PPO粗提取液。②在pH为7至8范围内，设置一系列pH梯度缓冲液，将上述缓冲液等量分别加入不同的试管中，放于35 ℃保温。③在每支试管中加入等量（且足量）的等浓度的茶多酚溶液。④一段时间后用分光光度计测定各组混合液的吸光值，并记录。 （4）桃、苹果、香蕉、荔枝等果实中也含有较多的PPO，褐变会导致果实品质下降，甚至腐败。为降低去皮后的果实和果汁褐变的速度，可将果实低温保存、糖水处理、淡盐水处理，以利于保存。 实验方案评价与修订试题的解答思路 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。 4.某科研小组通过实验研究了两种不同的酶抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，结果如图所示。请回答下列问题： （1）该实验的自变量有　抑制剂的有无和种类以及底物浓度　，该实验的无关变量有 　温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等　（至少答出两项），为了保证实验的高效进行，应保证各无关变量　相同且适宜　。 （2）分析图中抑制剂Ⅰ与抑制剂Ⅱ，抑制酶活性能力更强的是　抑制剂Ⅱ　。 （3）随着底物浓度的升高，抑制剂　Ⅰ　的作用逐渐减小甚至消失。 （4）某同学认为该实验小组的实验过程应是： a.将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为若干份； b.在一定条件下将三组消化酶溶液与等量的不同浓度的底物混合； c.在①中加入一定量的蒸馏水，②中加入等量的抑制剂Ⅰ，③中加入等量的抑制剂Ⅱ； d.定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。 你认为该实验操作是否正确？　不正确　， 如果不正确，请进行改正：　步骤c应与步骤b互换，即先对酶溶液进行相应处理再加入底物　。 解析：（1）实验中的变量可以分为自变量、因变量和无关变量。由图可知，该实验的自变量是抑制剂的有无和种类以及底物浓度。该实验的无关变量是温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。无关变量要保持相同且适宜，避免无关变量对实验结果的干扰。 （2）由图分析可知，底物浓度为S1后（或超过一定的底物浓度后）曲线③的反应速率小于曲线②，可知抑制剂Ⅱ抑制酶活性的能力更强。 （3）由图可知，随着底物浓度的升高，曲线②的酶促反应速率逐渐与曲线①无抑制剂时相同，即抑制剂Ⅰ的作用逐渐减小甚至消失。 （4）若在对酶处理前，先将酶与底物混合，二者即可发生反应，则不能保证酶促反应全部发生在酶抑制剂处理过的条件下，从而影响实验结果。应先对酶进行不同的处理，然后再将处理后的酶与底物混合，即步骤c应与步骤b互换，即先对酶溶液进行相应处理再加入底物。 5.（2025·南阳一中模拟）酶具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性，某兴趣小组想借助如图所示的装置对这三个特性进行探究。 （1）该小组将相同的滤纸片平均分为两组，一组附有过氧化氢酶，一组附有等量的FeCl3，此实验的目的是探究酶的　高效性　，因变量是　过氧化氢的分解速率　，请列举出此实验中的一条无关变量　反应温度、反应物的浓度、滤纸片的数量（任选其一，合理即可）　。与无机催化剂相比，酶的催化效率更高，其原理是　酶降低化学反应活化能的作用更显著　　。 （2）该小组将相同的滤纸片平均分为两组，一组附有过氧化氢酶，一组空白，一段时间后发现前者浮出液面而后者沉于杯底，由此得出酶的催化具有专一性。我们对这一结论并不认同，请阐述不认同的理由：　此实验只能证明酶具有催化作用，验证酶的专一性时，实验设计的自变量应是不同的底物，因此需要一组加入过氧化氢溶液和过氧化氢酶，一组加入其他溶液（如蔗糖溶液）和过氧化氢酶作为对照，根据实验结果才能得出酶的催化作用具有专一性（合理即可）　。 （3）该小组继续用此装置探究温度或pH对过氧化氢酶活性的影响，指导老师不建议该小组探究温度这一自变量，其依据是　温度会直接影响过氧化氢的分解　。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $