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实验与探究
教材基础实验 学案
【考点梳理】
典例1
下列关于光学显微镜的叙述错误的是( )
A.观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离与复原现象可持续使用低倍显微镜
B.用高倍光学显微镜观察水绵叶绿体时，可观察到叶绿体具有双层膜
C.在高倍显微镜下可以观察到健那绿染液将活细胞中的线粒体染成蓝绿色
D.用高倍显微镜观察经苏丹Ⅲ染液染色后的花生子叶细胞，可见橘黄色的脂肪颗粒
答案：B
解析：A、质壁分离和复原的实验中，洋葱鳞片叶外表皮是活细胞，可以通过低倍显微镜持续观察，A正确；B、叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，光学显微镜的高倍镜无法观察到，B错误；C、健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色，故在在高倍显微镜下可以观察到健那绿染液将活细胞中线粒体染成蓝绿色，C正确；D、花生子叶中含有丰富的脂肪，脂肪经苏丹Ⅲ染液染色后，在高倍显微镜观察花生子叶细胞，可见橘黄色的脂肪颗粒，D正确。故选：B。
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显微观察类实验
一、显微镜的操作步骤
低倍镜用法：取镜→安放→对光→压片→调焦→观察
高倍镜用法：找——在低倍镜下找到观察目标并调节至清晰
移——在低镜下将观察目标移到视野中央
转——转动转换器，换为高倍物
调——调节光圈或反光镜及细准焦螺旋至物像清晰
二、实验总结
实验名称 细胞状态 装片制作 生物材料
观察DNA、RNA在细胞中的分布 死细胞 用甲基绿、吡罗红染色 人的口腔上皮细胞
观察线粒体 活细胞 用健那绿染色
观察叶绿体 直接制片 藓类叶片或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮
观察植物细胞的质壁分离和复原 直接制片 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
低温诱导植物染色体数目的变化 死细胞 用改良苯酚品红染液染色 洋葱根尖分生区细胞
观察细胞的有丝分裂 用龙胆紫或醋酸洋红染液染色
观察细胞的减数分裂 龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色 蝗虫精母细胞
用显微镜观察多种多样的细胞 直接制片 相关细胞
例题练习
1.某同学在实验中用同一显微镜观察了同一装片4次，得到清晰的4个物像如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.若在低倍物镜下观察发现视野中有一异物，换用高倍物镜后发现异物消失，则该异物一定在物镜上
B.实验者若选用15×的目镜和40×的物镜组合观察，则物像中细胞的表面积被放大600倍
C.若每次操作都未调节反光镜和光圈，则看到清晰物像时物镜离装片最远和视野最暗的分别是①④
D.转动遮光器可以调节视野的亮度和物像的清晰度
答案：C
解析：若在低倍物镜下观察发现视野中有一异物，换用高倍物镜后发现异物消失，由于换用高倍物镜后视野变小，则该异物可能在物镜上，也可能在装片上，A错误；放大倍数是指物像的长度或宽度的放大倍数，因此物像中细胞的直径被放大600倍，B错误；放大倍数越小物镜离装片越远，放大倍数越大视野越暗，因此在未调节反光镜和光圈的条件下，看到清晰物像时物镜离装片最远和视野最暗的分别是①④，C正确；转动遮光器只能调节视野的亮度，不能调节物像的清晰度，D错误。
2.下列关于“观察叶绿体”活动的说法，错误的是( )
A.可直接用高倍光学显微镜观察黑藻叶肉细胞
B.观察前需将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养
C.黑藻的幼嫩小叶不需处理，可直接放在载玻片的水滴中
D.若光照强烈，叶绿体大多分布在背光侧
答案：A
解析：观察叶绿体时，先用低倍显微镜找到叶肉细胞，再换高倍镜观察，A错误；观察前需将黑藻放在光照充足、温度适宜的条件下培养，使黑藻代谢旺盛，观察的实验结果更明显，B正确；黑藻的幼嫩小叶由单层细胞构成，所以不需处理，可直接放在载玻片的水滴中，C正确；若光照强烈，叶绿体大多分布在背光侧，D正确。
典例2
某些化学试剂能够使生物组织中的有机物产生特定的颜色反应。下列有关检测试剂与检测对象等对应正确的是( )
组别 试剂 检测有机物 常用材料 条件 颜色反应
A 斐林试剂 葡萄糖、蔗糖 梨、苹果匀浆 50~65℃水浴加热 砖红色沉淀
B 苏丹Ⅳ 脂肪 花生种子匀浆 制作临时装片 红色
C 双缩脲试剂 蛋白质、多肽 豆浆、新鲜肝脏研磨液 将双缩脲试剂A液、B液混合后加入 紫色
D 碘液 淀粉 小麦种子匀浆 直接加入 蓝色
A.A B.B C.C D.D
答案：D
解析：蔗糖是非还原糖，不与斐林试剂发生反应，A错误；检测脂肪时，若实验材料为花生种子匀浆，则不需要制作临时装片，B错误；用双缩脲试剂检测蛋白质时，先加双缩脲试剂A液，再加双缩脲试剂B液，C错误；淀粉遇碘液变蓝，小麦种子匀浆中富含淀粉，检测淀粉时，可向小麦种子匀浆中直接加入碘液，溶液呈蓝色，D正确。
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物质鉴定和提取类实验
一、教材实验中的“染色剂”
试剂 被染成分 呈现颜色
斐林试剂 还原糖 砖红色沉淀
苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）染液 脂肪 橘黄色（或红色）
双缩脲试剂 蛋白质 紫色
二苯胺 DNA 蓝色
甲基绿+吡罗红 DNA、RNA 前者绿色、后者红色
健那绿染液 线粒体 蓝绿色
龙胆紫溶液 染色体 紫色
醋酸洋红溶液 红色
改良苯酚品红染液 红色
二、实验总结
试剂 被染成分 呈现颜色 试剂 被染成分
淀粉的鉴定 碘液 蓝色 脱色的叶片
还原糖的鉴定 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨匀浆等 现配现用、水浴加热
脂肪的鉴定 苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）染液 橘黄（或红）色 花生种子切片 需用高倍镜观察
蛋白质的鉴定 双缩脲试剂 紫色 豆浆、稀蛋清等 先加A液，后加B液
绿叶中色素的提取和分离 提取液：无水乙醇 分离液：层析液 ①胡萝卜素：橙黄色 ②叶黄素：黄色 ③叶绿素a：蓝绿色 ④叶绿素b：黄绿色 新鲜的绿叶（如菠菜叶） 加入二氧化硅是为了研磨得更充分；加入碳酸钙可防止在研磨中色素被破坏
酒精的鉴定 重铬酸钾溶液 灰绿色 无氧环境中的酵母菌 酸性条件
鉴定CO2 澄清石灰水 变混浊 有氧或无氧环境中的酵母菌
溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄
例题练习
1.以新鲜、等量的韭菜和韭黄为实验材料提取色素，如图表示结果之一，下列相关叙述正确的是( )
A.色素分离的原理是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同，扩散速率也不同
B.图表示以韭黄为实验材料的实验结果
C.韭黄的叶片中四种色素都大量分解，所以叶片变成了黄色
D.色素③与④的合成需要镁元素，且需要光照
答案：D
解析：色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，扩散速率也不同，A项错误；图示中叶绿素a的色素带最宽，应表示以韭菜为实验材料的实验结果，B项错误；由于缺少光照，叶绿素合成减少，导致韭黄的叶片中叶绿素的含量少，类胡萝卜素的含量多，所以叶片变成了黄色，并不是四种色素都大量分解，C项错误；色素③叶绿素a与④叶绿素b的合成需要镁元素，且需要光照，D项正确。
2.下列关于提取和分离光合色素实验和探究酵母菌细胞呼吸方式实验的说法，正确的是( )
A.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
B.未见色素带，原因可能为实验材料是黄化叶片
C.在有氧呼吸的装置中，向酵母菌培养液中通入空气时需除去CO2
D.酵母菌细胞呼吸产生的CO2可使酸性重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄
答案：C
解析：A、色素溶于层析液，会随着层析液的扩散而扩散，A错误；B、材料是黄化叶片也会有色素带，因为黄化叶片中有叶黄素和胡萝卜素，B错误；C、在有氧呼吸的装置中，因为有氧呼吸产物中有CO2，为避免干扰产物的检测，应该除去通入空气中的CO2，C正确；D、酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，D错误。
典例3
如图为探究酵母菌细胞呼吸的实验装置，锥形瓶装有正常生长的酵母菌及足量培养液，试管装有溴麝香草酚蓝水溶液，从阀门通入的空气已去除CO2，实验过程其他条件适宜。下列叙述错误的是( )
A.若打开阀门，探究温度对酵母菌有氧呼吸的影响，则通入锥形瓶的O2属于无关变量
B.若关闭阀门，以乳酸菌替代酵母菌进行实验，试管中溶液颜色由蓝变绿再变黄
C.若打开阀门，在不同温度下进行实验，试管溶液颜色变化所需的时间越短，则表明酵母菌在所处温度下的有氧呼吸越旺盛
D.若关闭阀门进行实验，一段时间后锥形瓶中的液体能使酸性重铬酸钾溶液变成灰绿色
答案：B
解析：若打开阀门，探究温度对酵母菌有氧呼吸的影响，则温度属于自变量，通入锥形瓶的O2属于无关变量，A正确。若关闭阀门，以乳酸菌替代酵母菌进行实验，因为乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，不能使溴麝香草酚蓝水溶液变色，B错误。若打开阀门，则酵母菌进行有氧呼吸，在不同温度下进行实验，试管溶液颜色变化所需的时间越短，说明酵母菌有氧呼吸产生CO2的速度越快，即酵母菌在所处温度下的有氧呼吸越旺盛，C正确。若关闭阀门进行实验，酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应呈灰绿色，D正确。
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探究类实验
一、探究类实验技巧
1.科学探究一般过程为：观察、提出问题→作出假设→设计、完成实验→分析数据，得出结论→交流、表达和再探究。
2.探究实验设计时要遵循四大基本原则：单一变量原则等量原则、平行重复原则、对照原则。
3.实验一般程序：分组编号→设置对照→条件处理→观察比较→得出结论。
二、实验总结
实验名称 自变量 因变量 无关变量
通过模拟实验探究膜的透性 半透膜两侧溶液浓度差 漏斗玻璃管液面的上升高度 半透膜的种类、开始时的液面高度、温度等条件
探究温度对淀粉酶活性的影响　　　 不同温度 酶的活性（观测指标：加碘液后溶液颜色的变化） pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究pH 对过氧化氢酶活性的影响 不同pH 酶的活性（观测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度） 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究酵母菌的呼吸方式 氧的有无 CO2生成量（观测指标：澄清石灰水的浑浊程度）；是否产生酒精（用酸性重铬酸钾检测） 葡萄糖溶液的量、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等
模拟探究细胞表面积与体积的关系 细胞体积的大小 物质运输的效率 琼脂块的一致性、NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等
通过模拟实验探究膜的透性 半透膜两侧溶液浓度差 漏斗玻璃管液面的上升高度 半透膜的种类、开始时的液面高度、温度等条件
探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度 不同浓度的生长素类似物 扦插枝条的生根数量或长度 实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等
探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌种群数量 培养液的成分、培养条件、空间等
探究水族箱中的群落演替 时间 群落的变化 水族箱的培养条件和环境等
例题练习
1.下列有关“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的说法，正确的是( )
A.有氧装置和无氧装置中加入酵母菌培养液后，均需立即连上盛有澄清石灰水的锥形瓶
B.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的颜色深浅，来判断CO2产生量的多少
C.用酸性重铬酸钾检测酒精时，发现有氧装置的滤液也出现了灰绿色，则说明该装置中一定同时发生了无氧呼吸
D.该实验中两组装置均为实验组，无空白对照组
答案：D
解析：无氧装置中加入酵母菌培养液后应封口放置一段时间，待酵母菌将瓶中的O2消耗完，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清石灰水中，A错误；有氧呼吸产生CO2的速率比无氧呼吸快，因此可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率，B错误；由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，故用酸性重铬酸钾检测酒精时，有氧装置的滤液也出现了灰绿色，不能说明该装置中一定同时发生了无氧呼吸，C错误；该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，两组均为实验组，相互对照，无空白对照组，D正确。
2.研究小组在利用NAA进行“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”实验时，分别采用沾蘸法和浸泡法处理两组插条，得到的实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.由两曲线可知，该实验是在预实验确定的有效浓度范围基础上进行的
B.由两曲线可推测，用浸泡法处理插条生根的最适浓度要比沾蘸法的低
C.由浸泡法曲线可知，当浓度高于0.5g/L时，NAA会表现出抑制作用
D.沾蘸法因沾蘸时间短，只需处理插条基部，而浸泡法需处理整个插条
答案：B
解析：由图可知，浸泡法的数据出现了峰值，而沾蘸法的数据却并未出现峰值，无法判断最适浓度的大致范围，因此该实验应为预实验，A错误；从实验结果可以看出沾蘸法处理促进插条生根的最适浓度比浸泡法的高，B正确；由浸泡法的实验结果可知，NAA的浓度高于0.5g/L时，促进作用降低，但不会马上表现出抑制作用，C错误；浸泡法和沾蘸法处理的都是插条的基部，D错误。
典例4
调查种群密度在生产实践中具有重要意义。下列描述中与实际不符的是( )
A.调查种群密度常用估算的方法，如样方法、灯光诱捕法、标记重捕法等
B.麦田里蚜虫分布不均，取样数值偏差太大，不宜采用样方法调查种群密度
C.调查褐家鼠的种群密度时，可用标记重捕法，所做标记不应影响其被捕概率
D.用血细胞计数板统计酵母菌种群密度时，只计数中小方格内的酵母菌会使结果偏小
答案：B
解析：调查种群密度时，除分布范围小、个体较大的种群用逐个计数的方法外，多用估算的方法，针对不同的种群，可用样方法、灯光诱捕法、标志重捕法等，A正确；小麦蚜虫活动能力差，活动空间小，可采用样方法调查，确定样方时要随机取样，保证样方的代表性，B错误；标志重捕法成立的前提是动物两次被捕几率相等，所以标记时尽量做到不影响动物的生存机会，C正确；用血细胞计数板统计酵母菌密度时，应统计小方格内的菌和相邻的两条边线及顶角上的菌体，只统计小方格内的菌会使数据偏小，D正确。
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调查类实验
研究性课题 调查对象 统计方法 计算方法
调查人群中某种遗传病 人类某种遗传病 汇总法 发病率＝×100%
种群密度的取样调查 活动能力强的动物 标志重捕法 ＝
植物或活动能力弱的动物 样方法
土壤中小动物类群丰富度的研究 土壤中的小动物 取样器取样法 记名计算法、目测估计法
例题练习
1.土壤是无数小动物的家园，这些小动物对动植物遗体的分解起着重要作用。下列有关土壤中小动物类群丰富度研究的说法，正确的是( )
A.可采用样方法来调查土壤中小动物类群丰富度
B.借助土壤中小动物具有趋湿、趋光、避高温的生活习性来采集小动物
C.土壤中动物群落不具有分层现象，对表层土壤取样研究即可
D.若完成统计和分析后，发现小动物还存活，应将其放回原地
答案：D
解析：土壤中小动物类群丰富度的研究，采用的实验方法是取样器取样法，A错误。采集小动物利用的是土壤中小动物具有趋湿、避光、避高温的生活习性，B错误。任何群落均有分层现象，调查土壤中小动物类群丰富度时，不能只采集表层土壤，C错误。调查实验结束后，如果小动物还存活，应将其放回原生态系统，D正确。
2.某实验小组对白化病的遗传方式和发病率进行调查，下列相关叙述正确的是( )
A.调查白化病的遗传方式需在人群中随机调查
B.调查白化病的发病率需在家族中调查
C.在家系调查时对已经去世的个体信息不做统计
D.白化病的发病率=患者人数/被调查的总人数×100%
答案：D
解析：调查白化病的遗传方式需在家族中调查，A错误；调查白化病的发病率需在人群中随机调查，B错误；在家系调查时对已经去世的个体信息也应统计在内，C错误；某种遗传病的发病率=某遗传病的患病人数/被调查的总人数×100%，D正确。
【要点突破】
一、验证性实验和探究性实验的区分
1.根据语言描述快速区分验证性实验和探究性实验
验证性实验 探究性实验
适用范围 实验结果是已知的 实验结果是未知的
题目中常见提问语 “请设计一个实验，验证……”或“验证……（自变量）对……（因变量）的影响”或“验证……（自变量）与……（因变量）的关系” “请设计一个实验，探究……”或“探究……（自变量）对……（因变量）的影响”或“探究……（自变量）与……（因变量）的关系”
2.验证性实验和探究性实验的比较
验证性实验 探究性实验
实验目的 验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设 因结论是已知的，因此不存在假设 根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的解释、答案
实验原理 因验证内容而异 因探究内容而异
实验过程 实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异 因探究内容而异
实验现象 已知，应准确描述 事先未知，可能出现多种现象
实验结果的预测 实验现象是确定的，要么是，要么不是 分类讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题。此种情况应根据已有知识推测最合理的结果
实验结论 根据实验结果做出肯定或否定的结论，即结论是唯一的 根据可能出现的结果，做出不同的结论，即结论不是唯一的
二、探究性实验的一般程序

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