高考生物大一轮复习学案+作业第九单元专题学案47生态问题归纳拓展与集训

这是一份高考生物大一轮复习学案+作业第九单元专题学案47生态问题归纳拓展与集训，共25页。学案主要包含了种群数量变化曲线与种群增长率，依据信息构建食物链的几种题型，生态系统的反馈调节，水污染及其净化，探究性实验，设计型实验试题的解题突破和方法，补充完善类实验等内容，欢迎下载使用。

学案47　生态问题归纳拓展与集训

命题规律　从近三年考题看，本单元主要考查内容有：种群的数量特征、种群数量的增长规律、种间关系与群落演替、生态系统的物质循环和能量流动的特点及应用、生态系统的稳定性、全球生态环境、生物多样性等。
在命题角度上，以种群增长的数学模型结合现实生活中的实例进行分析，通过曲线、图表等信息进行结合分析考查；通过曲线分析群落的种间关系；联系新情景、考查群落的演替、生态系统及其稳定性、生态环境等，考查学生获取信息的能力和综合、比较、分析、推理等能力。
在命题形式上，种群的数量变化以图表结合的简答题为主，生态系统的结构、功能和稳定性结合在一起与环境生态问题以新情景、新材料的情景，以综合性选择题或综合性简答题的形式考查。
命题趋势　图表、曲线与新情景文字综合起来，考查理论知识的综合分析能力，可以是选择题，但以简答题居多，难度系数在0.65以上。结合生态系统的结构、原理分析具体生态系统的功能、生态问题、病虫害防治、环境保护等问题，多以简答题为主，难度系数在0.65左右。


一、种群数量变化曲线与种群增长率(种群增长速率)
1．“J”型曲线与种群增长率

(1)“J”型增长的数学模型为Nt＝________________，这种简单种群增长模型中λ表示该种群数量是一年前种群数量的________。
(2)λ＞1，种群数量________；λ＝1，种群数量________；0＜λ＜1，种群数量________；λ＝0，种群在下一代______。
2．“S”型曲线与种群增长速率

(1)图乙的Of段相当于图甲的______段，增长速率增大。
(2)图乙的f点相当于图甲的________点，增长速率最大。
(3)图乙的fg段相当于图甲的________段，增长速率不断降低。
(4)图乙的g点以后相当于图甲的________段，增长速率为0，但种群数量达到最大。
思维拓展
1．“增长率”是否就是曲线的斜率
种群数量的两种增长曲线(如下图)：“J”型增长曲线(图A)和“S”型增长曲线(图B)。

其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率一直下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
2．“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
(1)“S”型增长曲线的种群增长率是一直下降的，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
(2)“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
探究示例1　研究种群数量的变化规律对于野生资源的利用和保护有重要意义，如图是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线，请据图回答下列问题：

(1)图中表示种群数量最大的点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的点是________。
(3)该种群的增长速率由缓慢逐渐加快是从________点开始的，环境阻力明显增大是从________点开始的。
(4)既要获得最大捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应使该动物群体的数量保持在图中________点所代表的水平上。
(5)在图中的ab段，能否认为种群数量的增长曲线呈“J”型，为什么？
________________________________________________________________________。
(6)在b点，种群数量增长快的原因是什么？
________________________________________________________________________。
听课记录：　

　
二、依据信息构建食物链的几种题型
1．曲线图呈现构建食物链
如图1为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线，如果它们构成一条食物链，在一般的生态系统中，种群的相对数量与种群的能量呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出，此生态系统中________的相对数量最多，能量也最多，应处于__________营养级，________其次，________最少，分别处于第二、第三营养级，则食物链是________。


2．柱形图呈现构建食物链(网)
如图2在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。能量储存在有机物中，各营养级的有机物总量可以看作________含有的能量。在生态系统中，营养级越________，所占有的能量越________，反之，则越________。据此可以推出生态系统的食物链是丙→甲→乙→丁。
3．表格数据形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)
下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。
营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
0.9
141.0
所以根据能量多少和传递效率________可以确定食物链为B→D→A→C。
4．表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度，并非能量值。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的________，汞浓度________，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。表中A有机汞浓度最低，属第一营养级，含能量也最多，________和________的有机汞浓度差不多，

表明两者属于同一营养级，________有机汞浓度最高，属最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物链(如图)。
5．根据提供的捕食方面的信息构建食物链(网)
古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊等6种动物，它们之间的关系是：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。
根据上述材料，画出该生态系统的食物网简图，以表示各生物之间的关系，图示如下：

三、生态系统的反馈调节
1．概念和类型
(1)概念：当生态系统某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象。
(2)类型：包括正反馈和负反馈。________调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。
2．正、负反馈调节的比较


负反馈调节
正反馈调节
作用
是生态系统自我调节能力的______，能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统________
平衡状态
结果
________或________最初发生变化的那种成分所发生的变化
________最初发生变化的那种成分所发生的变化
实例
森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
已经污染的湖泊中污染状况加剧
图示


探究示例2　某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
听课记录：　

　
四、水污染及其净化

思维拓展
1．淡水湖泊和江河中由于氮、磷元素污染导
致的藻类等微生物爆发，叫做水华。海湾水域形成的类似情况，叫做赤潮。这样的水体污染会使渔业遭受重大经济损失，使邻近地域人们的饮水受到直接威胁。
2．解决水污染最有效的办法就是减少排放。对不可避免产生的污水，要集中到处理厂进行净化。通常的方法有物理沉降过滤、化学反应分解等，最符合生态学原理的是利用生物分解的办法降解。
3．处理污染水体、土壤常借助于微生物的分解作用——特别关注微生物代谢类型与环境关系。
(1)自养型微生物处理无机物污染，如富营养化问题的解决、重金属污染等。
(2)异养型微生物处理有机物污染，如生活污水、农药等。
(3)异养需氧型微生物处理时保证充足的空气——采用搅拌、通气等措施。
(4)异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境——密封、池底沉积物等措施。
探究示例3　下图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后，污染物含量的变化。则水体中好氧型微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是(　　)

1．种群在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长。结合下图分析，下列相关叙述中正确的是(　　)

A．“S”型曲线增长的自然种群，如果Nt＝N0·λt，则其中λ是一个变化值
B．为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在c点
C．若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后
D．图中表示种群增长速度最快的点是b点
2．(2011·镇江调研)研究人员根据黄杉胸径的大小划分了不同龄级，对种群A(自然状态)和种群B、C(不同人为干扰强度)进行了取样调查，结果如下图。由此得出的结论正确的是(多选)(　　)

A．不同人为干扰条件下，黄杉种群均表现为增长型
B．适度的人为干扰对低龄级黄杉的生长较为有利
C．种群A中各龄级数量适中，营养级能量将保持相对稳定
D．种群C中高龄级黄杉数目锐减，随时间推移种内斗争将会增加
3．生活废物中常有生活污水、洗涤剂、生活垃圾、塑料袋等，对其处理的描述正确的是(多选)(　　)
A．未经处理便直接排放到河流的污水含有机物多，会引起水质富营养化
B．洗涤剂帮助杀死腐生性细菌和腐生性真菌，利于污水处理厂处理污水
C．生活垃圾是土壤污染的重要因素，且有机物降解时还会吸引害虫传播疾病
D．塑料袋、一次性饭盒等制品不易降解，对环境污染较大，应减少使用
4．有研究表明，一些生活在阔叶树上的食叶甲虫是落叶林中的重要生物。假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析有误的是(　　)
A．食叶甲虫处于营养结构中的第二营养级
B．食叶甲虫属于该生态系统中的分解者
C．食叶甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．食叶甲虫在能量金字塔中不应位于最底层
5．生态学家高斯(Gause)在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，在培养了5 d之后，大草履虫的数量基本维持在375个左右。对此实验认识不正确的是(　　)
A．高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制
B．高斯实验得到的K值是375
C．在相同条件下培养变形虫，K值也是375
D．重复此实验，K值有可能不同
6．下图是某生态系统物质和能量流向示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器
B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的CO2总量相等
C．当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%～4%
D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳
7．(2011·南京调研)下列实例中，不属于“生态系统具有自我调节能力的典型实例”的是(　　)
A．矿质元素被绿色植物吸收，其枯枝落叶腐烂后又还给土壤
B．被轻度污染的水体经过理化作用而得到净化
C．由于大火烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新
D．过度开垦草原，毁林造田使气候失调，土地沙漠化
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案







8.(2011·山东卷，26)6月5日是世界环境日，今年我国的世界环境日主题是“共建生态文明，共享绿色未来”，草原是绿色生态环境的重要组成部分。某草原生态系统的食物网如下图所示。

(1)图中食物网较简单，因此，该草原生态系统的______________能力较差，其________稳定性也相应较低。除图中所示的生物类群外，该生态系统的生物组成成分还应有________才能保证其物质循环的正常进行。
(2)如果图中草能提供10 000 kJ的能量，营养级间的能量传递效率为10%～20%，那么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分别是________kJ和________kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量会________。若外来生物入侵该区，则会导致该草原的____________锐减或丧失。
(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是________和竞争。若某年兔种群的K值为1 000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增加400只，则兔种群的K值变为________只。用标志重捕法调查该区鼠的种群数量时，若部分标记个体迁出，则导致调查结果________(填“偏高”或“偏低”)。
(4)草原干旱时，兔摄取水分减少，体内细胞外液渗透压________，引起________渗透压感受器兴奋，增加抗利尿激素的释放，进而引起________对水的重吸收增加，减少排尿量，以保持体内水平衡。
9．(2011·安徽理综，29Ⅱ)大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同域分布，一度都有较大的种群数量。由于栖息地破坏导致它们的数量锐减，目前野生大熊猫仅有1 600只左右，而华南虎在野外已基本绝迹。
(1)从生态系统能量流动的特点分析，大熊猫比华南虎有一定生存优势的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于________________________________________________________________。
(3)目前，野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群中，通过建立生态廊道沟通各种群，可以使种群间发生________________________________________________________________。
(4)建立自然保护区，改善栖息环境，以提高________，是提高大熊猫种群密度的根本措施。

专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
课堂活动区
一、1.(1)N0λt　倍数　(2)上升　稳定　下降　灭亡
2．(1)ac　(2)c　(3)cd　(4)de
探究示例1　(1)d　(2)b　(3)a　c　(4)b　(5)不能，“S”型曲线与“J”型曲线并不重合，图中ab段增长仍然受到环境阻力的影响，并不是理想的条件　(6)在此处，生物已达到一定的初始数量，而且已经适应了环境，此时的资源和空间比较充足，天敌较少
解析　“S”型曲线的成因是环境资源有限，种群有K值。“S”型曲线中种群的增长速率先变大，后变小，最后达到K值时种群的增长速率为0。由于在K/2时，种群的增长速率最大，所以在利用野生生物资源时，应在K/2时，这时种群数量的恢复速度最快，获得的野生生物资源多。“S”型曲线的起始段与“J”型曲线相似，但有着本质的区别，“S”型曲线是在有限资源空间下种群增长曲线，而“J”型曲线是在理想的无限的资源空间条件下种群增长曲线。K/2增长速度最快，这是由于种群已有足够的初始数量，且食物、空间资源充足，种群的出生率很大，而死亡率很小，故种群增长速率最大，增长速度最快。
二、1.乙　第一　丙　甲　乙→丙→甲　2.各营养级　低　多　少　3.10%～20%　4.增加　增加　C　E　D
三、1.(2)负反馈　2.基础　远离　抑制　减弱　加速
探究示例2　B　[水蚤以藻类为食，早期藻类大量增多，水蚤增多。因水蚤大量繁殖，导致藻类减少，这属于负反馈，而后期因污染导致水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，属于正反馈。]

四、增多　增多　N、P　赤潮
探究示例3　D　[解答本题时要注意的是“一次性有机物污染”，而不是连续污染。有机物的分解主要靠好氧微生物，因为开始污染物含量较多，所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加，但随着微生物的分解作用，污染物逐渐减少，导致微生物的斗争加剧，出生率下降、死亡率增大，微生物数量减少。]
课后练习区
1．A　[为保护鱼类资源，捕捞后鱼的种群数量应维持在c点。害虫防治应该在b点以前。种群增长速度最快的是c点。由于种群的增长受环境阻力的影响，因此λ(表示种群数量是一年前种群数量的倍数)发生变化。]
方法技巧　有关种群增长曲线的辨析
(1)种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。
(2)“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
①“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
2．ABD
3．ACD　[处理有机物污染时可以用微生物将其分解，杀死微生物不利于污水处理。]
4．B　[根据题干信息，食叶甲虫与阔叶树是捕食关系，因此食叶甲虫属于该生态系统中的消费者，处于生态系统的第二营养级，因此B选项错误。]
5．C　[在有限的资源条件下，种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上，从而达到K值，故A、B两个选项都是正确的；若重复此实验，由于时间、培养条件等的不同，K值有可能不同，D项也是正确的；若在相同条件下培养变形虫，由于变形虫与大草履虫对生活资源的要求不同，其K值一定不同，所以C项是不正确的。]
方法链接　种群数量变化的几种数学模型
种群生态学研究的核心是种群的动态问题。种群增长是种群动态的主要表现形式之一，它是在不同环境条件下，种群数量随着时间的变化而增长的状态。反映种群数量变化的常见数学模型有：
(1)公式模型：如“J”型增长种群的数量变化可以表示为Nt＝N0·λt[Nt代表t年后种群数量，N0代表种群的初始数量，λ表示相邻两年(生物的两代)种群数量的倍数]。公式模型具有数量精确的优点，但公式模型比较抽象且理想化。
(2)表格模型，通过统计表的形式反映种群数量变化情况，表格模型相对比较直观，但由于表格容纳的信息有限，表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势。
(3)曲线模型，如“J”型、“S”型增长曲线等。曲线模型是最直观的数学模型，根据曲线模型可以预测种群数量变化趋势。
(4)其他数学模型，如柱形图、饼状图等。
6．C　[X1过程为光合作用，多数植物的光合作用在叶绿体中完成，少数生物如蓝藻没有叶绿体也可完成光合作用，故A选项错误；X1过程吸收的CO2总量应大于Y1、Y2、Y3、……及Z过程释放的CO2总量，故B选项错误；能量在食物链中的传递效率为10%～20%，故X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%～4%，故C选项正确；生产者、消费者体内的有机物除了被分解者分解外，还有一部分用于自身生命活动，转化为其他物质，故D选项错误。]
知识链接　生态系统的能量流动过程可以用下图表示

流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：
(1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在足够长的时间内的去路有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，只有生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。
(2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在一定时间内的去路可有四条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第4部分的能量将保留给下一年。
7．D
8．(1)自我调节(或反馈调节、负反馈调节)　抵抗力　分解者　(2)10　400　增加　生物多样性(或物种多样性)　(3)捕食　900　偏高　(4)升高　下丘脑　肾小管和集合管
解析　(1)抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。生态系统的自我调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分(生产者、消费者和分解者)，图中的生物组成成分缺少了分解者。
(2)据图分析，鹰所在的食物链有三条，分别占据着第三营养级和第四营养级，它所获得的能量最低值要按照最长食物链(草→鼠→蛇→鹰)、最低能量传递效率(10%)来计算，即10 000×10%×10%×10%＝10 kJ；它所获得的能量最高值要按照最短食物链(草→鼠或兔→鹰)、最高能量传递效率(20%)来计算，即10 000×20%×20%＝400 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则兔的数量不变，而鼠的数量增多，去除蛇后，因为鹰的食物来源还有兔和鼠，且通过更短的食物链获得鼠的能量，故鹰的数量增多；若外来物种入侵到当地生态系统，外来物种会以当地物种为食物，或与当地物种竞争食物、空间等资源，会使当地生物多样性锐减甚至丧失。
(3)图中兔与草、狐、鹰形成捕食关系，与鼠形成竞争关系，两种种间关系都影响到兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖，增加的400只鼠争夺了100只兔的食物，所以兔种群的K值是1 000－100＝900只。标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。其计算公式是M/N＝m/n(其中N表示种群内个体总数，M表示第一次捕捉到并标记个体数；n表示第二次捕捉数；m表示第二次捕捉个体中标记数)，则N＝Mn/m，若部分标记个体迁出，即m值偏小，N值会偏高。
(4)动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋，兴奋经反射弧传导到垂体，促进抗利尿激素的释放。抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少尿的排放，以保持体内水分平衡。
9．(1)大熊猫比华南虎的营养级低，获得的能量相对较多　(2)化学信息　(3)基因交流　(4)环境容纳量(或K值)
解析　(1)大熊猫是初级消费者，属于第二营养级，华南虎是三级或四级消费者，属于第四或第五营养级。在食物链中，所处营养级越高，能量传递过程中损耗的能量也就越多，处于该营养级的生物同化的能量就越少。(2)生态系统中的信息分为物理信息、化学信息和行为信息，生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，如本题中的大熊猫尿液和肛腺分泌物即为化学信息。(3)通过建立生态廊道使各个孤立的种群沟通，可以加强基因交流，促进生物进化。(4)建立自然保护区可以为生物创造良好的生存环境，提高环境容纳量(或K值)。

专题学案48　生物实验与探究
考纲要求　1.教材基本实验(Ⅱ)。2.实验设计及分析(Ⅰ)。3.实验评价与修订(Ⅰ)。
命题规律　在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。具体如下：
1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。
2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。
3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件(如设置对照、重复实验、控制无关变量等)和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等)。此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。
4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。此类题目在高考中相对较少。
在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。
纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。
考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。
命题趋势　实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。


一、考纲要求的教材实验归纳分类
实验类型
实验名称
实验一般程序
显微镜
观察类
1.用高倍显微镜观察几种细胞
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
4.观察植物细胞的吸水和失水
5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂
取材→(染色)→____→
显微观察→结论
探究性
实验[来源:Zxxk.Com][来源:Z。xx。k.Com]
1.影响酶活性的条件
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.低温诱导染色体数目变化
4.植物生长素类似物对插条生根的作用[来源:学_科_网][来源:Zxxk.Com]
[来源:学*科*网]
____编号→____对照→条件____
→观察比较→得出____
5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
6.探究水箱(或鱼缸)中群落的演替
处理→______→结论
验证性
实验
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.绿叶中色素的提取和分离
____材料→材料______→
检测或分离→____
模拟实验
1.通过模拟实验探究膜的透性
2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
3.模拟尿糖的检测
选择材料→____研究
→结论
调查类
实验
1.种群密度的取样调查
2.调查常见的人类遗传病
3.土壤中小动物类群丰富度的研究
4.环境污染对生物的影响
选择课题→课题选择理由→
收集、处理____→结论
探究示例1　(创新预测)由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。下列有关调查、实习的内容正确的一组是(　　)

内容
方法
实验要点
A
人群中遗传病
实际调查法
一定要选择群体中发病率较高的单基因遗传病
B
种群密度
样方调查法
随机选取不同大小的样方，统计种群密度平均值
C
设计并制作小生态瓶
模拟淡水生态系统
将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射光下
D
调查环境污染对生物的影响
实际调查法、实验法等
可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响
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二、生物学中常见的试剂
试剂
作用对象
颜色
备注
斐林试剂
还原糖
______
________，需水浴加热
双缩脲试剂
______
紫色
先加____液，再加____液
苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液
脂肪
____
______
有毒害性和致癌性
甲基绿
______
绿色
DNA、RNA都存在时混合使用
吡罗红
RNA
____
健那绿
线粒体
______
活染法
龙胆紫(醋酸洋红)
______
____
紫(红)色
染色前必须漂洗彻底
探究示例2　(2011·山东卷，6)只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质或结构的实验是(　　)
A．苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪
B．龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂
C．健那绿(詹纳斯绿B)染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
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三、中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总
1．实验结果的显示方法
(1)光合速度——________释放量或________吸收量或淀粉产生量。
(2)呼吸速度——________吸收量或________释放量或淀粉减少量。
(3)原子途径——____________示踪法。
(4)植物细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化。
(5)植物细胞是否死亡——质壁分离。
(6)甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等。
(7)生长激素作用——生长速度(体重变化，身高、身长变化)。
(8)胰岛素作用——动物活动状态、血糖浓度。
(9)菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度。
2．实验条件的控制方法
(1)增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物。
(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
(3)除去容器中CO2——NaOH溶液。
(4)除去叶中原有淀粉——置于________环境(饥饿处理)。
(5)除去叶中叶绿素——酒精加热。
(6)避免光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
(7)平衡密闭容器中CO2——________溶液。
探究示例3　下图表示三株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的同种相似植株放在不同的玻璃钟罩内。以下关于本实验的叙述中最准确的是(　　)

A．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
B．证明光合作用的必需条件是CO2
C．证明过多的CO2阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
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变式训练1　(2009·浙江卷，5)对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。

上述实验不能说明的是(　　)
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
四、生物实验中的变量与控制
1．变量的种类
变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用可分为两大类：
(1)自变量与因变量
自变量，指实验中由________________的因素或条件；因变量，指实验中由于________变化而引起的变化和结果。通常，自变量是________，因变量是________，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，α­淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性变化(因变量)的因果关系。
(2)无关变量与额外变量
无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些________因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。例如，上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、α­淀粉酶的浓度和纯度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
2．变量的控制
控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验____________或将干扰因素降低到________程度。通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。
(1)操纵自变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
(2)检测因变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度等。
(3)控制无关变量的方法(平衡控制)：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。
(4)对照的方法：对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除________变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除________变量的影响，又可增加______的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
探究示例4　(2010·淮安质检)下列对有关实验的变量的叙述，正确的是(　　)
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量
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变式训练2　某人将刚孵出的蟑螂分甲、乙、丙、丁四组，分别喂含不同营养的食物(如下表)。表中的数字代表所含成分的多少，“－”表示没有此成分。由表中内容可知，该研究者想研究的对蟑螂发育有影响的物质共几种(　　)

甲
乙
丙
丁
抗生素
－
0.1
0.1
0.1
维生素
0.5
－
0.5
0.5
蛋白质
44
44
44
－
淀粉
66
66
66
66
A．1 B．2 C．3 D．4
五、探究性实验
1．探究性实验的基本模式
(1)理论假设的提出
提出问题，明确________x，提出假说。假说必须能被检验，常描述为：当x存在时，事件如何；当x改变时，事件若________，可证明……当事件________时，可得到何种结论。

(2)设计实验
①实验准备，包括实验器材及药品。
②设置变量x，观察x被满足及x发生变化时，事件是否发生，如何变化。
③设计对照实验。
④检查你的实验设计是否遵循了“________变量”、“平行实验”等原则。
(3)分析数据
实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说？它们是否指出了你在实验中存在的缺陷？是否需要收集更多的数据？
(4)得出结论
在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要________________实验才能得出最后的结论。
探究示例5　小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。
实验材料和用具：大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0～10 000 Lux，温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案：
(2)实验结果预测：



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2．探究性实验与验证性实验的比较
比较项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在______实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对____的实验结果而进行的以____实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的______实验
实验目的
探究研究对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出____或____可能性的答案、解释
因结论是已知的，故______假设问题
实验原理
因____内容而异
因____内容而异
实验步骤
①取材、分组、编号；②相同处理、不同处理；③进一步相同处理；④检测、观察、统计、分析
实验现象
____
________
实验结果预期
对应假设，分类讨论
____
实验结论
根据____的实验结果，进行分析
对应实验目的作出____结论
探究示例6

探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人____出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中__葡萄糖
实验原理
相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象)
实验现象
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
预期实


验结果
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
实验结论
若____砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若______砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中______葡萄糖
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六、设计型实验试题的解题突破和方法

2．实验设计时的一般步骤
(1)____、____、____
取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具要相同等。
(2)相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。
(3)进一步的____处理
其他因素相同且最适的继续处理。
(4)检测、观察、统计、比较
必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
探究示例7　Ⅰ：长江的水体污染是由流入长江的次级河流(城市生活污水)污染引起的，某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究，实验装置如图所示。

(1)图中植物的作用是___________________________________________________。
该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取________________等金属。
(2)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应______________________________。
(3)该小组实验结果如表所示，从此表中看出，该小组研究的因变量为________，你从表中得出的结论是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。

Ⅱ：为探究菖蒲(一种湿地植物)对不同种类污水的净化作用，某研究小组进行了以下实验：
(1)实验目的：(略)
(2)实验材料：从不同地点采集的生活污水、工业污水、混合污水、普通池塘水4种水样；菖蒲若干；透明玻璃缸若干个；测定BOD(即水中有机污染物经微生物分解的需氧量)和总氮量的设备。
(3)请写出实验步骤：
(4)实验结果：该实验小组得出的数据如下图所示，请分析回答：

①实验后a、b、c、d 4种水样中的总氮量均下降到较低的水平，其原因是________________________________________________________________________。
②4种水样中，有机污染物浓度最高的是________(填图中字母)。
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七、补充完善类实验
1．概述
补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。
2．类型
(1)补充完善实验材料
①条件：已知实验目的、部分实验步骤。
②补充完善角度：a.获取实验目的中的有关________信息。b.做对照时所需材料。此类试题往往是空白对照，故实验材料应有________。c.相同处理操作对象时所需材料。
(2)补充完善实验原理
①条件：已知实验目的。
②补充完善角度：根据实验目的中的________，而后联系教材相关知识进行作答。
(3)补充完善实验步骤
①条件：已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。
②补充完善角度
依据实验操作的一般步骤，即：________编号→________处理→相同处理→________现象。
a．分组编号
根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。
如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分5～6组。
b．对照处理
明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。
c．相同处理
明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析。
d．观察现象
要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。
(4)补充完善实验结果
①分清实验类型
是验证性还是探究性，验证性只有________结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有________结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。
②依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。
探究示例8　(2010·安徽理综，29Ⅱ)面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力的作用。
材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田园土与河沙混合，体积比9∶1)，大小一致的花盆……
方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土3 kg，并将花盆平均分成A、B两组。
(2)A组各花盆中________，B组各花盆中________。
(3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于________条件下培养。
(4)6周后，________处理10 d，每天观察、记录并统计________。
结果预测与分析：___________________________________________________________。
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1．下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是(　　)
A．“设计并制作生态缸，观察其稳定性”实验中，生态缸应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
2．(2011·山东卷，4)

某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是(　　)
A．滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
3．生物实验中常用到对照，以下对照设置不正确的是(多选)(　　)
A．研究氧浓度对植物呼吸的影响时分别在黑暗和光照条件下进行
B．研究细胞核的功能，把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分
C．探究Ca2＋的主动吸收，使细胞外Ca2＋浓度大于或小于细胞内液
D．研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色
4．在下图Ⅰ装置甲与装置乙中敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。绘制成曲线如图Ⅱ(净氧气量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量)所示。据图分析，下列叙述不正确的是(　　)

A．P处可以表示细胞呼吸消耗氧气的量，且温度越低，其绝对值越大
B．Q处净氧气量为零，是因为Q处小球藻光合作用较弱，光合作用速率等于细胞呼吸速率
C．甲、乙两管净氧气量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，无机盐也可影响光合作用强度
5．(2011·新课标卷，6)下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是(　　)

实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂
吡罗红
斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色
6.下列有关实验设计的叙述中正确的是(多选)(　　)
A．实验材料的数量，温度和时间都可能是实验的变量
B．各种实验中都必须设置空白对照组，确保单一变量
C．数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值
D．探究实验设计中，实验结果总是与提出的假设一致
7．某研究性学习小组搞设计实验，检测温度对种子萌发速率的影响。他们在四个培养皿中放置湿滤纸，然后在每个培养皿中随机放入10粒具有生活力的小麦种子，将四个培养皿标号并放置于不同温度的环境中。每天记录各培养皿中种子萌发总数，持续进行2周。如果你是该小组的一员，你认为下列哪个表格最适合记录实验结果(　　)


8.去除鼠的甲状腺，10 d后进行测试，与未去除甲状腺的鼠相比较，物质代谢低下，而且在血液中无法检出甲状腺激素。摘除后第5日开始连续注射用溶剂溶解的甲状腺激素5 d,10 d后物质代谢低下症状消失。由此推断甲状腺激素使物质代谢率提高。为证明以上推论，还需若干对照实验进行比较观察，最必要的是下列哪项实验(　　)
A．不去除甲状腺，不注射甲状腺激素对照组
B．注射甲状腺激素，切除甲状腺后第5日移植甲状腺
C．摘除后第5日开始，只注射前述实验用的溶剂
D．从手术后就开始注射与上述实验不同的溶剂溶解的甲状腺激素
9．某学生为了验证唾液的功能，做了如下一组实验：取甲、乙两试管，分别加入淀粉糊2 mL，甲试管又加入2 mL唾液，两试管同时放入37℃的温水中保持10 min后取出，各加入0.5 mL碘液，振荡，发现只有乙试管中呈现蓝色反应。此同学的实验程序中有一错误，请指出(　　)
A．乙试管应低温或室温
B．乙试管应加胃液
C．乙试管应加入与唾液等量的蒸馏水
D．应再加一支试管，内加些酸或碱
10．对下列图示的生物学实验的叙述正确的是(　　)

A．若图①表示用低倍显微镜观察正在发生质壁分离的紫色洋葱表皮细胞，可见其液泡体积逐渐变小，颜色逐渐变深
B．若图②是用低倍显微镜观察洋葱根尖某视野中的图像，则要看清处于分裂期的细胞，应将装片适当向右移动
C．若图③表示将显微镜镜头由甲转换成乙，则视野中观察到的细胞数目增多
D．若图④是利用2 m×2 m的样方调查双子叶草本植物苦荬菜的种群密度(圆圈表示个体)，则该样方内苦荬菜的种群密度为2.75株/m2
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案










11.(2011·福建理综，26)回答下列Ⅰ、Ⅱ题。
Ⅰ.机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感，主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18(IL－18)能促进免疫细胞的增殖和分化，提高机体免疫功能。某科研小组开展了“IL－18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究，方法如下：
选取若干实验小鼠，随机分成三组：①组无辐射损伤；②组辐射损伤(60Co照射，下同)；③组先辐射损伤，1天后注射IL－18。14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养，在培养了0 h、12 h、24 h、48 h后，进行细胞凋亡检测，得到的细胞凋亡相对值如下表：
组别
处理方法
0 h
12 h
24 h
48 h
①
无辐射损伤
0.046
0.056
0.048
0.038
②
辐射损伤
0.460
0.420
0.530
0.520
③
辐射损伤＋IL－18
0.239
0.265
0.279
0.269
(1)选择脾细胞作为本实验材料，是因为脾脏是机体重要的________器官。已知IL－18是一种淋巴因子，淋巴因子与________都属于免疫活性物质。
(2)细胞凋亡是由遗传机制决定的________死亡。从表中数据可知，细胞凋亡相对值越小，说明发生凋亡的脾细胞数目越________；从________(组别)两组数据可知，IL－18能够抑制脾细胞凋亡。
(3)科研小组还设置了第④组实验，方法是先注射IL－18，3天后进行辐射损伤，14天后的实验操作同前三组。与第③组相比，设置第④组的目的是____________________________
________________________________________________________________________。
(4)在作物育种中，可用60Co放出的γ射线使作物发生基因突变，从中筛选出优良的变异类型，这种育种方法叫做________育种，其特点是____________________________________
(至少答出两点)。
Ⅱ.使用染色剂染色是生物学实验常用的方法，某同学对有关实验做了如下归纳：
实验
观察对象
染色剂
实验结果
①
花生子叶细胞的脂肪颗粒
苏丹Ⅲ
脂肪颗粒被染成橘黄色
②
人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布
吡罗红甲基绿
细胞内染成绿色的面积显著大于染成红色的面积
③
人口腔上皮细胞中的线粒体
健那绿
线粒体呈现蓝绿色
④
洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂
龙胆紫
间期细胞不着色，分裂期细胞染色体着色
(1)上述实验结果的归纳，正确的有____________(实验序号)。
(2)实验②和实验④在染色之前，都使用了一定浓度的盐酸处理，其中，实验②用盐酸可改变________通透性，加速染色剂进入细胞；实验④用盐酸与酒精混合，对材料进行解离。在两个实验操作中，都要注意盐酸浓度、处理材料时的温度和________。
(3)健那绿使线粒体着色与线粒体内膜的酶系统有关。线粒体内膜上的酶主要催化有氧呼吸的第________阶段反应，该反应变化是___________________________________________。
12．为了探究生长素对早期幼苗生长发育的影响，某校生物兴趣小组以萝卜种子为材料设计了以下实验方案，假如你是其中一员，请你一起完成该研究方案。
(1)请为该研究方案拟一个名称：____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验假设：____________________________________________________________。
(3)实验设计
A．材料用具：已萌发的生长状况相同的萝卜种子若干、移液管和培养皿若干、蒸馏水、滤纸、生长素溶液(浓度分别为100 mg/L、10 mg/L、1 mg/L、0.1 mg/L、0.01 mg/L)。
B．方法步骤：①_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②使用移液管，__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果实验处理的幼苗生长情况如下图所示，则可以判断生长素促进幼苗生长的最适浓度范围为________________，请建立坐标曲线图以统计结果。








(5)为了进一步探究促进早期幼苗生长发育的最适生长素浓度，你认为应采取怎样的措施？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(2011·大纲全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。

回答问题：
(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。
(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________。
(3)组2叶片中合成淀粉的原料是__________，直接能源物质是________，后者是通过__________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。
14．(2011·江苏卷，28)洋葱(2n＝16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数(即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比)的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：
①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。
②将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。
③剪取根尖，用Carnoy固定液(用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀)固定8 h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中5～8 min。
④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。
⑤用石炭酸—品红试剂染色。
⑥制片、镜检；计数、拍照。
实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。

请分析上述实验，回答有关问题：
(1)步骤③中“将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中”的作用是_______________________。
(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是_____________________。
(3)根据所学的知识推测，石炭酸—品红试剂是一种________性染料。
(4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是____________________。
(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：
①质量分数为________秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；
②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是__________________________。
(6)下面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是________________________________________________________________________。


专题学案48　生物实验与探究
课堂活动区
一、制片　分组　设置　处理　结论　观察　选择　处理　观察　模拟　材料
探究示例1　D　[调查遗传病的遗传方式应在患者家系内进行；调查遗传病的发病率最好选择群体中发病率较高的单基因遗传病并在人群中随机调查。种群密度的调查，随机选取的样方应该大小一致。设计的生态瓶，不能放在直射光下，以免高温对生物造成伤害。调查环境污染对生物的影响可采用实际调查法、实验法等，例如选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响。]
二、砖红色　现用现配　蛋白质　A　B　橘黄(红)色　DNA　红色　蓝绿色　染色质(体)
探究示例2　C　[苏丹Ⅲ、龙胆紫、甲基绿和吡罗红都是大分子染色剂，不是活细胞所选择吸收的物质，用它们给细胞中的物质染色时，要用盐酸等杀死细胞以破坏细胞膜的选择透过性，从而让染色剂顺利进入细胞而实现染色，所以，A、B、D三项均不符合题意；而健那绿是一种活性染色剂，能在保持细胞活性的情况下给线粒体染色，C项正确。]
三、1.(1)O2　CO2　(2)O2　CO2　(3)放射性同位素
2．(4)黑暗　(7)NaHCO3
探究示例3　A　[比较三个装置可知，装置中的CO2浓度不同(Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ)，即实验变量为CO2浓度，研究的是CO2浓度与光合作用速率的关系。]
思路导引　①NaHCO3、NaOH的作用是什么？②NaHCO3溶液浓度不同，目的是什么？③光合作用的基本过程是什么？
变式训练1　C　[根据图示信息，放射性的荧光物质被激光束照射时荧光消失，停止照射荧光恢复说明荧光物质并没有跨膜运输。细胞膜具有流动性，激光束照射可加快细胞膜的流动。]
四、1.(1)实验者所操纵　自变量　原因　结果　(2)可变
2．不受干扰　最低　(4)无关　无关　实验结果
探究示例4　C　[在探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，pH是无关变量。在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是自变量。在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是要检测的因变量。]

变式训练2　C　[依据单一变量原则和等量性原则分析，丙组中含有4种营养物质，为对照组；甲、乙、丁三组都只缺少其中的一种，为实验组，故该实验研究了3种物质对蟑螂发育的影响。具体为：通过甲、丙两组研究抗生素对蟑螂发育的影响；通过乙、丙两组研究维生素对蟑螂发育的影响；通过丁、丙两组研究蛋白质对蟑螂发育的影响。]
五、1.(1)实验变量　发生　不发生　(2)④单一　(4)重复好几次
探究示例5　(1)实验方案：①实验材料：选出180粒大小一致的种子，分成6组，每组30粒，在培养皿中培养。
②培养条件：光照强度分别设为0、2 000、4 000、6 000、8 000、10 000 Lux；温度25℃，培养一周。
③测定指标：用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。
注：要求至少分三组(三个处理)，每组有一定的种子数量，光照强度必须有0 Lux(黑暗)。
(2)实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。
解析　该实验目的为探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，实验变量为不同光照强度，反应变量为大豆植株的高度。书写实验方案的一般步骤为分组、对照培养、检测。预测实验结果时应通过分析题中给出的“黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多”信息进行预测。
2．不知晓　已知　验证　重复性　未知　已知　一种　几种　不存在　探究　验证　未知　已知　确定　可能　肯定
探究示例6　是否　含　出现或不出现　出现　出现或不出现　出现　出现　不出现　含
六、1.原理　变量　方法　装置　步骤　2.(1)取材　分组　编号　(3)相同
探究示例7　Ⅰ：(1)吸收水中的化学元素　铜、锌、汞
(2)多株且相等
(3)污水中N、P含量　两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(或菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和混合种植)
Ⅱ：(3)①取四个透明玻璃缸，编号，分别放入等量的上述4种水样；分别测定四个容器中的BOD和总氮量，记录数据。②分别放入等量的长势相似的菖蒲，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，再分别测定四个容器中的BOD和总氮量，记录数据。③重复上述实验3次(或3次以上)，记录数据并求平均值。
(4)①水样中的含氮无机盐被菖蒲吸收　②a

七、2.(1)②材料　蒸馏水　(2)②关键词　(3)②分组　对照　观察　(4)①一种　多种
探究示例8　(2)接种等量的摩西球囊霉菌菌种　不接种(或接种与A组等量的经灭菌处理的摩西球囊霉菌菌种)
(3)相同且适宜　(4)干旱(或停止浇灌)　紫花苜蓿死亡率(或存活率，或存活天数)　结果预测与分析：A组紫花苜蓿死亡率明显低于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌提高了紫花苜蓿的抗旱能力(或A组紫花苜蓿死亡率等于或高于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌不能提高紫花苜蓿的抗旱能力)
解析　本实验为探究性实验，实验过程应注意设置对照(实验组接种等量的摩西球囊霉菌，对照组不接种)，同时应注意在设置对照时等量原则的运用；应根据不同情况对结果进行预测，即实验结果具有不确定性。
课后练习区
1．C　[A项中，生态缸应放在较强的散射光下，以保证源源不断的能量供应；B项中，应该用龙胆紫等碱性染料使染色体着色；D项中，线粒体需用活细胞染料健那绿染色。]
2．D　[酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，气泡内的气体是CO2，A项正确；加水可以防止酵母菌与空气的接触，创造无氧环境，B项正确；若将水换成冷水，会降低酵母菌体内呼吸酶的活性，反应速率降低，气泡释放速率下降，C项正确；被分解的葡萄糖中的能量有三个去向：一部分转移至ATP，一部分以热能形式释放，其余的存留在酒精中，D项错误。]
3．ACD　[研究氧浓度对植物呼吸的影响应是用“不同浓度的氧气”形成对照进行实验。主动运输方式与其他方式相比，最主要的区别是需要消耗能量，故探究Ca2＋的主动吸收应以“是否需消耗能量”形成对照。研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，应用“是否经过解离液处理”形成对照。]
4．A　[P点无光照，小球藻不进行光合作用，此处为细胞呼吸消耗氧气的量。在一定温度范围内，温度升高，酶活性增强，呼吸作用加强，消耗O2量增多。]
5．A　[在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，用碱性染料如龙胆紫溶液或醋酸洋红液进行染色，使细胞核中的染色体(质)着色，醋酸洋红液可将染色体(质)染色紫红色，A项正确。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，双缩脲试剂是用来检测蛋白质的试剂，B项错误。植物组织中的葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂进行检测，看是否产生砖红色沉淀；而甲基绿可将DNA染成绿色，故C、D项错误。]
6．AC　[是否设置对照组根据实验目的确定，若为验证性实验则无需对照。实验的假设只是一种推测，要用结果来验证。若结果与假设一致，说明假设正确，反之，则假设错误。所以结果与假设不一定一致。]
7．C　[本题的研究性学习小组设计的实验变量为温度，其余均为无关变量，需控制为相同且适宜。C选项中将温度确定为单一变量体现了实验的意图，符合对照实验设计中的单一变量原则。]
8．C　[本实验的自变量为甲状腺激素，为了排除注射用溶剂对实验结果的干扰，必须设置只注射溶剂的对照组。]
9．C　[为了消除无关变量的干扰，通常要增设对照组。该同学的实验操作违背了这个原则，只给甲试管添加了2 mL唾液，而没给乙试管加入2 mL蒸馏水，应予以改进。]
10．A
11．Ⅰ.(1)免疫　抗体(溶菌酶)　(2)编程性(程序性)　少　②③　(3)比较核辐射前后注射IL－18对抑制脾细胞凋亡的影响　(4)诱变(辐射)　提高变异频率，加速育种进程；变异不定向，盲目性大；优良变异类型少(答出两点即可)
Ⅱ.(1)①③　(2)细胞膜　时间　(3)三　[H]与氧结合形成水，同时释放出大量的能量
解析　Ⅰ.(1)脾脏是机体重要的免疫器官，含有免疫细胞；免疫活性物质除淋巴因子外，还有抗体和溶菌酶等。(2)细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡。表中细胞凋亡的相对值越小，表示发生凋亡的脾细胞数目减少。①②比较说明核辐射损伤加速小鼠脾细胞的凋亡，②③比较则说明IL－18能抑制核辐射损伤对小鼠脾细胞凋亡的影响。(3)第④组实验与第③组实验的不同是先注射IL－18再进行核辐射损伤处理，其目的是比较核辐射前注射IL－18与核辐射后注射IL－18对抑制脾细胞凋亡的影响。(4)用γ射线照射诱发基因突变，人工筛选后获得所需要的优良品种，这属于诱变育种，依据的原理是基因突变，其优点是能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，从而加速育种的进程；缺点为变异的方向是不定向的，且有利的个体不多，需大量处理实验材料。
Ⅱ.(1)②中染色的结果是细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色，故应是绿色的面积比红色的面积小；④中间期细胞也能着色，是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。(2)②中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②中盐酸的质量分数为8%，温度为30℃，处理的时间是5 min，④中盐酸的质量分数为15%，温度为室温，处理时间为3～5 min。(3)有氧呼吸的第三阶段的场所为线粒体内膜，其变化为第一、二两个阶段产生的[H]与氧结合生成水，同时释放出大量能量。
12．(1)探究不同浓度的生长素溶液对早期幼苗生长发育的影响
(2)不同浓度的生长素对幼苗的影响不同
(3)①取6个培养皿，分别编号A、B、C、D、E、F，并垫上滤纸　②取等量的5种浓度的生长素溶液和蒸馏水分别移入6个培养皿中　③取等量的生长状况相同的已萌发的种子分别放入6个培养皿中　④将6个培养皿放在相同且适宜的环境中一段时间后，收集测量幼苗的株高并统计平均值
(4)1～10 mg/L　坐标曲线图如下图所示

(5)配制一系列浓度大于1 mg/L小于10 mg/L的生长素溶液，重复实验步骤①②③④的做法
13．(1)光合　H2O　(2)组2和组6　(3)葡萄糖　ATP　有氧呼吸　组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP　(4)无
解析　(1)光照条件下，植物叶片通过光合作用产生淀粉，此过程中叶肉细胞释放的氧气来自于水的光解。(2)组3、组4、组7、组8因缺少空气而无法进行有氧呼吸。剩余四组中只有组2和组6为黑暗条件。(3)由题意可知，光合作用的产物中有淀粉，淀粉是由葡萄糖合成的，所以合成淀粉需要葡萄糖和有氧呼吸提供的ATP。组1、组3、组5、组7四组叶片在光下能够进行光合作用，所以有淀粉生成；组2叶片虽然在无光条件下，但由于外界溶液中含有葡萄糖并在溶液中通入空气，能够进行有氧呼吸，可以为淀粉的合成提供葡萄糖和ATP，所以组2叶片有淀粉的产生；组4中无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺乏ATP，所以组4无淀粉生成；组6和组8无光照，不能进行光合作用，外界溶液中也没有葡萄糖，故无淀粉生成。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，则组7叶片由于缺乏二氧化碳而不能进行光合作用，故叶片中无淀粉。
14．(1)使组织中细胞相互分离开来　(2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜
(3)碱　(4)每组装片观察多个视野　(5)①0.01%　②0.01%秋水仙素溶液诱导24 h，再在清水中培养36 h
(6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后