全章复习与测试优质课教案设计

高三二轮复习实验板块之

《探

究

实

验》专

题 理工附中 霍利茹

一、探究实验必备的两大基础理论： （一）探究实验的基本程序

什么是探究？ 探究是一个科学的解决问题的过程。

【探究案例】

1、

提出问题：蜜蜂喜欢什么颜色的花？

（探究总是以问题为起点，而我们要探究的问题即为该实验的目的。在探究性实验中，实验目的是其核心，找到这个核心，就能辐射出其他细节。因此，当同学们面对一道探究实验题毫无头绪时，就可以从准确表述出题目想要探究的问题开始。）

2、作出假设：你认为蜜蜂喜欢 色的花。

（注意：假设要有合理性，合理性来源于你的知识和经验。如果是在高考试题中，做假设的依据就是与题目相关的考试大纲列举的你所学过的知识。但是，你的假说是否正确呢？需要设计并实施实验方案来验证。）

3、设计实验方案：（找一个看得见的证据来证明假设的正确与否。）

（1）你的方案？（要注意实验方案的科学性和严谨性）

（方案设计好之后，在还没有实施方案之前，你心中会有一个小期盼：如果假设成立的情况下，这个方案应该出现什么样的结果。）

（2）你预期的结果是？

4、实施实验方案：（按照实验方案操作，记录实验结果）

5、分析实验结果，得出实验结论：（实验方案实施之后会得到一个真实的实验结果，将 和 做比较，就能判断假设是否正确。如果实验结果和预期结果相同，则假设成立，结论就是 ；如果实验结果不支持假设，结论就是 。）

【注意辨析】：预期结果、实验结果、实验结论。

6、表达和交流。

【归纳】探究实验的基本程序：

(注意:掌握探究性实验程序，并非要求同学们只简单记住各个环节的名称，而是要求同学们掌握开展探究性实验的整体思路。在寻找解题思路时，实验程序能起到“定位导航”的作用，避免我们答题时失去方向。）

（二）实验设计的基础理论。

【必须掌握的几个基本概念】：

a.自变量（可操纵）：在实验中，由实验操作者 的变量。

b.因变量（可观测）：在实验中，随着 的变化而变化的变量，因变量一般都有 。

c.无关变量（可控制）：除 外，能使实验对象发生变化的其他因素。

（“单一变量原则”：是处理实验中复杂变量关系的准则之一。它有两层意思：一是确保“单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个自变量对应观测一个因变量；二是确保“单一变量”的操作规范，即实验操作中要尽可能避免无关变量的干扰。）

d.对照实验：除了一个因素外，其余因素都保持相同的实验。对照实验一般分为: ①对照组：不经自变量处理。 ②实验组：经过自变量处理（施加或减除自变量）。

（“对照原则”：是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。）

1、实验设计的“基本思想”：

探究实验的方案设计过程，一定是要围绕以上三个变量来进行的，目的在于验证或探究 和 之间的因果关系。所以整个实验设计的过程就是要：操纵 ；观测 ；更重要的任务是平衡和消除 对实验结果产生的影响，其基本思路是要设置 。 2、实验操作步骤的“三步曲”。

①分组：取材、分组、编号，等量对照——主要是描述“无关变量”。

得分点：平衡和消除无关变量（即等量处理）。

句式：把……（生长状况、大小、身高、体重、生长发育等）相同的……随机平均分成A、B……组，A为对照组，B……为实验组。

②处理：实验组进行处理——主要是描述“自变量”，平衡“无关变量”。

即不施加实验变量（自然条件或模拟自然条件）的为对照组；施加实验变量的为实验组（或是相互对照组）；同时控制无关变量。

得分点：实验组要注意是否有正确的单一自变量设置；

对照组是否注意描述平衡和消除无关变量的影响。

句

式:甲组……（施加实验变量，如饲喂…、注射…适量某浓度的溶液），乙组……施加等量（作为对照的）处理（或不作处理）。

③观察（记录）：实验结果的处理——主要是观测和描述“因变量”。

得分点：确定精确的因变量观测指标。

句

式：把两（或多）组实验放在相同且适宜的环境中，培养或反应(或其他相同的方法处理)相同时间后，观察记录……（颜色变化、形态结构、生

理特征变化、生长发育指标、生化反应速度指标）等，进行相关处理（求平均值等）。

二、真题赏析（模拟练习）

【典例1】（2017全国卷I第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，简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）

解析：解答一个新背景下的探究性实验题，首先要从探究实验的程序进行宏观判断、分析。

（1）根据题意可知，探究的问题是：如何判断一种新病毒的类型？ （2）据“病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型”，可通过判断病毒的核酸类型对新病毒的类型进行判断，从而作出假设：①新病毒的核酸是DNA, ②

新病毒核酸是RNA。

（3）根据题中“假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换”和“请利用放射性同位素标记的方法”的限定，可提出实验的大致思路：分别标记DNA和RNA的特异性的碱基（T/U）。

（4）然后结合教材经典实验噬菌体侵染细菌实验的实验步骤和试题中的提示

“实验包含可相互印证的甲、乙两个组”，可确定实验的自变量为培养液中含有被放射性标记的胸腺嘧啶（或尿嘧啶

），因变量是子代病毒是否含放射性。由于实验思路的文字表述实际上是实验方案（步骤）的“精简版”，实验所涉及的变量尽量要体现出来。

答案：（1）实验思路。甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病并监测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病并监测其放射性。（2）预期结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则病毒为RNA病毒；反之病毒为DNA病毒。

【典例2】（2018.3.4洛阳市尖子生联考.29）20世纪50年代，科学家卡尔文向装有小球藻的密闭容器中通入CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并检测。实验发现：仅仅光照30s的时间，放射性代谢产物多达几十种；缩短时间到7秒，发现放射性代谢产物减少到12种。请分析回答下列问题：

(1)探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是 ，通过上述方法证明CO2中碳原子的转移路径是 。

（2）进一步探究固定CO2的化合物是什么，卡尔文可采用的方法是 ，在短时间内检测 ，由此的出固定的物质是C5。

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（3）上述实验中，卡尔文用70度的热酒精处理要检测的小球藻，其目的是 ，随后利用纸层析法，分离出各种化合物，这种方法的原理是 。

解析：本题是依托课本经典实验进行的命题。意在考查如何设计探究思路验证生物学事实，并对实验中操作和原理进行解释、分析和处理的能力。

（1）据题意可知，随着光照时间的缩短，标记的代谢产物种类在减少，所以探究思路可能是：不断缩短光照时间后杀死小球藻，直至最终提取物中只有一种放射性代谢产物。课本明确卡尔文碳循环的路径为：CO2→ C3

→ C6

（2）结合暗反应过程中，条件改变后细胞内各化合物含量变化及相关知识可知：若欲探究固定CO2的化合物，则可设计：突然停止供应CO2，使该物质会在短时间内由于不能与CO2结合而使其含量增多。

（3）为准确测定改变条件后小球藻中的化合物的实时变化，就必须使反应迅速停止，最好的办法就是高温使酶失活，70°C热酒精的使用目的正是如此。根据必修1教材《绿叶中色素的提取和分离》和选修1《胡萝卜素的提取》两个实验可知，利用不同化合物在层析液中的溶解度不同，从而分离出各种化合物的方法叫纸层析法。

答案：（1）不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直至最终提取物中只有一种放射性代谢产物。 CO2→ C3

→ C6

（2）突然停止供应CO2

含量升高的化合物

（3）高温使酶失活，以保证小球藻中的化合物保持在实验的状态下

不同化合物在层析液中的溶解度不同

【模拟练】（真题改编）某研究性学习小组进行系列实验，实验结果处理后汇总，如图所示（注：实验中使用的酶为一种新型碱性纤维素酶）。

（1）该实验的目的是 。

（2）若实验组C、D相互对比，自变量是 ，无关变量是 ，可得出的实验结论为 ；若实验组D、F 相互对比，自变量是 ，无关变量是 ，可得出的实验结论为 。

（3）若想探究加大该酶用量是否可以显著提高洗衣粉的去污力，写出实验设计思路。

课

堂

练

习

1.(2016全国卷I第30题

节选)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：

（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是____ _. 2.（2012全国卷31）一对毛色正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果（控制毛色的基因显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因）；二是隐性基因携带者之间交配的结果（只涉及亲本常染色体上一对等位基因）。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。

（1）如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常的鼠比例均为 ，则可推测毛色异常是 性基因突变为 性基因的直接结果，因为 。

（2）如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠比例是 ，另一种是同一窝子代全部表现为 鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。

3.（2017全国卷二37） [生物——选修1：生物技术实践]

豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题：

（1）该实验的自变量是_________________、____________________。

（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是____________ 。

（3）如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是________ 。