2020届高考生物二轮复习实验专题 第3节 教材中科学史的实验、研究方法及技术

专题12 实验与探究-科学史与科学探究【真题突破】1. (2016全国III)在前人进行的下列研究中，采用的核心技术相同(或相似)的一组是( )①证明光合作用所释放的氧气来自于水②用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株③用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质④用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸的分布A．①②B．①③C．②④D．③④2. (2018全国III)下列研究工作中由我国科学家完成的是( )A．以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验B．用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验C．证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验D．首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成3. (2019全国I)用体外实验的方法可合成多肽链，已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是( )①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA细胞裂解液A.①②④B.②③④C.③④⑤D.①③⑤【难点突破】一、教材经典实验(科学史)1.对生物膜结构的探索历程(必修一P65-67)2.光合作用的探究历程(必修一P101-102)【资料分析】关于酶本质的探索(P81)【资料分析】叶绿体的功能(P100)3.孟德尔豌豆杂交实验(实验材料、方法)4.对遗传物质的早期推测(必修二P42-46)5.DNA的复制(必修二P52-53)5.生长素的发现过程(必修三P46-47)【资料分析】促胰液素的发现(P23)（1）实验结果的显示方法：①②光合/呼吸作用速率——③原子转移途径——④细胞浓度大小——⑤细胞是否死亡——⑥生长激素的作用——⑦胰岛素的作用——⑧细菌数量——（2）实验条件的控制方法①增加水中的氧气——②减少水中的氧气——③除去(或维持浓度不变)容器中CO2——④除去叶中原有淀粉——⑤除去光合作用对呼吸作用的干扰——⑥分离细胞器——⑦动物细胞破裂——⑧控制容器中的温度——【例1】(2018广西一模)下列有关科学家的探索实验的叙述，错误的是()A．与黑藻相比，水绵更适合用作探究光合作用的材料B．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径C．孟德尔在分析、总结豌豆的遗传规律时，运用了假说—演绎法D．沃森和克里克研究DNA分子结构时，运用了建构数学模型的方法【例2】(2019长沙模拟)下列关于生物科学研究方法和相关实验的叙述中，不正确的是() A．差速离心法：细胞中各种细胞器的分离和叶绿体中色素的分离B．模型构建法：DNA双螺旋结构的发现和研究种群数量变化规律C．对比实验法：探究酵母菌细胞的呼吸方式D．同位素标记法：研究光合作用的反应过程和噬菌体侵染细菌实验【例3】下表是生物科学史上一些经典实验的叙述，表中“方法与结果”和“结论或观点”相匹配的是()二、科学探究(明确)实验目的→(分析)实验原理→(提出)实验思路→(描述)实验步骤→(预期)实验结果→(得出)实验结论1.明确实验目的实验目的就是探究问题或要验证某一事实。

年级高三学科生物版本人教新课标版课程标题高考第二轮复习——科学史、经典实验专题编稿老师马学春一校黄楠二校林卉审核樊金玲一、考纲要求1. 能独立完成考纲要求的生物实验，理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。

2. 具备验证简单生物学事实、探究生物学问题的能力，能定量描述自然科学的现象和规律，能用简单的图表和数据描述生命活动的特征；能恰当运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

3. 能对实验方案作出恰当的评价和修正。

4. 关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展，以及生物科学发展史上的重要事件。

二、考题规律1. 以经典实验、教材实验内容为背景，考查学生相关知识、技能和描述、解决问题的能力。

2. 根据生物学原理探究的隐性实验进行拓展，设计实验方案、预测实验结果、得出实验结论，对实验现象和结果进行解释、分析和处理。

3. 遗传学中相关实验内容的拓展应用。

三、考向预测本专题内容是历年高考的必考点和难点，能较好地反映考生收集处理信息的能力、语言表达能力、知识迁移能力、对实验方法的掌握、逻辑思维的条理性与严密性等，试题角度多样，综合性强，能力要求高。

其中对经典实验的深层次挖掘、生物学原理的准确掌握是解决实验问题中分析、推理，设计、创新的基础。

预计考查的实验类型会从验证性实验向探究性实验，从常规实验向研究性课题有关实验方面转变。

考点一：科学史与经典实验的归纳总结，领悟科学实验的基本要素，掌握实验原理、目的、材料和试剂的选用、操作步骤，构建实验知识体系。

1. 教材实验要点分析：（1）观察DNA和RNA在细胞中的分布（试剂、显微镜的使用）（2）检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质（试剂、现象）（3）体验制备细胞膜的方法（原理、材料）（4）用高倍镜观察线粒体和叶绿体（试剂、显微镜的使用）（5）细胞三维模型的建构（建模思想的建立）（6）观察植物细胞的吸水和失水（试剂、现象分析）（7）比较过氧化氢在不同条件下的分解（材料的获取、变量的控制）（8）影响酶活性的条件（自变量的控制、因变量的测量）（9）探究酵母菌的呼吸方式（试剂、对比实验）（10）绿叶中色素的提取和分离（操作、试剂、结果）（11）细胞大小与物质运输的关系（结论）（12）观察根尖细胞的有丝分裂（解离液、染色试剂、步骤、分生区细胞特点）（13）性状分离比的模拟（材料代表的含义，结果分析）（14）观察减数分裂装片（显微镜的使用、结果报告）（15）低温诱导染色体加倍（试剂、步骤、显微镜观察）（16 ）调查人群中的遗传病（设计思路）（17）生物体维持pH稳定的机制（分析结果、理解稳态）（18）建立血糖调节模型（建模训练、理解血糖调节过程）（19）探究植物生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度（材料选取、因变量的测量、预实验）（20）探究培养液中酵母菌数量的动态变化（计数原则）（21）土壤中动物类群丰富度的研究（诱虫器原理）2. 科学探究过程中实验思想的体现（1）孟德尔的遗传实验（2）证明DNA分子是遗传物质的实验（3）摩尔根的果蝇实验（4）生长素的发现（5）神经调节的基本机理（6）激素的反馈调节3. 特殊方法实验总结——放射性同位素标记方法的应用（1）探究光合作用中氧气中氧的来源——鲁宾、卡门（必修1—P102）（2）探究碳反应中C的转移途径——卡尔文循环（必修1—P102）（3）探究分泌蛋白的合成和分泌途径（必修1—P48）（4）探究DNA的复制方式（选学）（必修2—P52）（5）噬菌体侵染大肠杆菌实验——赫尔希、蔡斯（必修2—P44）考点二：实验设计思路1. 明确实验目的、确定自变量、因变量（观察指标）和无关变量实验1：探究植物生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度类型——探究实验（结果不确定）自变量——生长素类似物浓度因变量——生根的情况（条数、长度）实验2：探索温度对酶活性的影响自变量——温度因变量——酶的活性（以反应速率、产物生成率等指标衡量）2. 分析材料、用具、原理，提出实验思路实验：生物组织中可溶性还原糖的鉴定原理——可溶性还原糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀材料——宜选用颜色浅、含糖量高的材料思路——制备组织样液、水浴条件下观察反应3. 写出实验步骤第一步：取材（分组编号、平行重复）材料设置——同种、生理状况相同、健康、均分等第二步：处理（设置自变量、等量对照组）自变量设定——有或无（自变量因素）高、中、低（浓度、温度、pH、CO2浓度、光照强度等）种类（如酶和无机催化剂）自变量叙述——等量第三步：检测观察（控制无关变量、观察因变量、变量唯一原则）无关变量控制——相同且适宜，一段时间因变量检测——测量指标科学可行、平均值的选取4. 结果分析探究性实验的预期结果——多种可能，一般有肯定、否定和中间预期验证性实验的预期结果——科学的、唯一的，是对假设的肯定5. 实验方案的评价和修正的角度实验原理、等量对照组、步骤正确可行、试剂的选择使用、单一变量原则，可重复性聚焦热点1：科学史与经典实验例 1 某研究性学习小组在调查人群中的遗传病时，以“研究××病的遗传方式”为子课题，下列调查的遗传病与选择的方法最合理的是（）A. 白化病，在学校内随机抽样调查B. 红绿色盲，在患者家系中调查C. 进行性肌营养不良，在市中心随机抽样调查D. 青少年型糖尿病，在患者家系中调查思路分析：调查统计发病率应在人群中随机抽样调查；调查遗传方式应对某个患者家系进行调查，根据该家系遗传状况推断遗传方式。

2020届高三生物复习选择题解题方法：史实方法一、方法归纳1．显微观察法——观察多种多样的细胞、观察线粒体和叶绿体、观察细胞的有丝分裂和减数分裂、观察植物细胞质壁分离及复原、观察染色体变异等。

2．分离各种细胞器、制备细胞膜等应用差速离心法。

3．证明DNA半保留复制应用密度梯度离心法(重带、轻带、中带等)。

4．细胞染色法——活细胞染色(健那绿染色线粒体)；碘液染色法，证明光合作用产生淀粉；死细胞染色(醋酸洋红液、龙胆紫溶液、改良苯酚品红染液、甲基绿—吡罗红混合染色剂)。

5．层析法——叶绿体中色素的分离应用纸层析法。

6．探究酵母菌呼吸方式运用了对比实验法。

7．浓度梯度设置实验——探究生长素对扦插枝条生根的最适浓度，探究酶活性的最适温度和最适pH。

8．孟德尔两大定律的发现、摩尔根证明基因在染色体上(用白眼果蝇为材料)运用了假说—演绎法。

9．萨顿提出“基因在染色体上”运用了类比推理法。

10．估算植物及活动能力弱的动物(如蚯蚓、蚜虫、昆虫卵)等的种群密度应采用样方法。

11．估算活动能力强的动物种群密度应采用标志重捕法。

12．取样器取样法——探究土壤动物类群的丰富度。

13．探究培养液中酵母菌种群数量的变动应用抽样检测法。

14．模型构建法——构建细胞亚显微结构的物理模型，构建DNA双螺旋结构的物理模型，构建细胞类型、种群特征、细胞分裂等的概念模型，构建种群增长的两种数学模型(公式、“J”型及“S”型曲线)，构建减数分裂、血糖调节过程的物理模型。

二、知识判断1．细胞的结构(1)荷兰科学家列文虎克发现并命名细胞( )(2)施莱登和施旺建立“细胞学说”()(3)罗伯特森用500多种化学物质进行膜通透性实验——膜是由脂质组成的( )(4)欧文顿电镜下观察细胞膜看到暗—亮—暗三层结构，因而将细胞膜描述为静态的统一结构( )(5)桑格和尼克森提出细胞膜流动镶嵌模型( )答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√2．细胞代谢(1)巴斯德将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶( )(2)萨姆纳提出并证明酶是蛋白质( )(3)切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能( )(4)恩格尔曼用水绵和好氧细菌证明光合作用释放O2及光合作用需要光( ) (5)普利斯特利认为植物只有绿叶才能更新污浊的空气，但没有说明该实验只有在光下才能成功( )(6)梅耶认为植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来( )(7)萨克斯通过实验证明光合作用的产物中含有O2( )(8)鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2证明光合作用释放的O2来自H2O( )(9)卡尔文用14C标记14CO2证明CO2中的碳在光合作用中转化为有机物中碳的途径[卡尔文循环：14CO2→14C3→(14CH2O)]( )答案：(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√(6)√(7)×(8)√(9)√3．生物的遗传规律(1)孟德尔用豌豆作遗传材料，利用假说—演绎法提出基因的分离定律和基因自由组合定律(关注孟德尔成功四大原因)( )(2)萨顿用比较法提出基因在染色体上( )(3)摩尔根用类比推理法证明基因在染色体上( )答案：(1)√(2)×(3)×4．遗传的物质基础(1)格里菲思通过肺炎双球菌的体内转化实验证明加热杀死的S型细菌中含有DNA( )(2)艾弗里通过肺炎双球菌体外转化实验证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，而不是蛋白质(转化因子为DNA)( )(3)赫尔希和蔡斯用放射性同位素标记法(32P 、35S)分别标记噬菌体，证明噬菌体的遗传物质是DNA( )(4)沃森和克里克构建出DNA 的双螺旋结构模型( )(5)沃森提出中心法则：DNA ――→转录RNA ――→转录蛋白质( )(6)富兰克林认为DNA 中腺嘌呤(A)量＝胸腺嘧啶(T)量，胞嘧啶(C)量＝鸟嘌呤(G)量( )答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)×5．生命活动的调节(1)贝尔纳认为内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节( )(2)坎农认为内环境稳态是神经调节、体液调节和免疫调节的结果( )(3)沃泰默认为促胰液素分泌只受神经调节( )(4)斯他林和贝利斯认为促胰液素可存在“化学调节”(并命名该调节物质为“激素”)( )(5)达尔文通过植物向光性实验，验证金丝雀草的胚芽鞘感光部位在尖端，尖端可向下面的伸长区传递某种“影响”造成单侧光下背光面比向光面生长快( )(6)拜尔通过实验证明胚芽鞘产生的影响可通过琼脂片传递到下部( )(7)詹森通过实验证明胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的( )(8)温特证明胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的(并将该物质命名为“生长素”)( )答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)× (8)√6．生态系统(1)高斯证明大小两个种的草履虫间存在竞争关系( )(2)美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析，发现了能量流动的两大特点：能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减( ) 答案：(1)√ (2)√三、答题模板广识记：解答本类题目首先要广泛而准确的记忆教材中主要生物学史实、重要成果及研究方法。

2020高考生物二轮复习实验专题（二）二、生物实验设计的方案内容(1)实验课题（题目）：即实验研究的课题名称。

(2)实验目的；明确要解决什么问题，探索哪方面的生物学规律，预期要取得何种成果。

(3)实验原理：即实验依据和思路。

(4)实验内容：根据实验目的确定具体的研究内容。

一般方法是把研究问题分解为许多小课题，分别进行研究，然后再将实验结果加以综合分析。

(5)实验材料：取材是实验成败的关键因素之一，一定要按科学的要求选好实验对象。

(6)实验方法：即采用哪些研究方法能获得明显的实验结果。

应尽量地减少人为或偶然的实验误差。

同时应注意：①根据研究内容确定实验类型和方法。

如野外生物种类考察，主要采用观察实验法；探明某一生命现象的性质和含量，用定性、定量实验分析法。

②根据实验的类型明确具体的研究方法。

如观察实验要明确是采用解剖观察还是野外观察，要明确观察的项目和标准。

③设置对照，适当增加重复，保证实验的准确性。

④进行田间实验时，应根据实验性质的不同，分为大区实验和小区实验。

田间试验要作合理的田间规划，根据土地条件、作物种类、实验要求和工作方便，规划小区面积、重复次数和田间排列方式；另外，还要注意设置对照小区和保护行。

⑤设计实验方法应尽量采用先进的实验技术和仪器设备，确保研究结果的准确性。

(7)实验用具和药品：即实验采用哪些设备和仪器，使用哪些药品，从而实现有计划和有效地观测与分析。

(8)实验程度：即实验流程，也就是如何运用仪器设备作用于实验对象的程序或步骤，对全部实验过程作出总体设计。

(9)日程安排：根据整体实验的要求，按日程分阶段实施实验方案。

三、生物实验的方法技术、试剂、器材1.常规实验方法教材中的实验方法可大致归纳为以下10种：①显微观察法。

如观察植物细胞有丝分裂的实验，观察植物细胞的质壁分离与复原实验等。

②观色法：如动物毛色和植物花色的遗传实验。

③同位素示踪法。

如噬菌体侵染细菌的实验，用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。

高考生物二轮复习考前专题增分特训-小题狂练
22.把握教材中的实验技术与方法
(时间：15分钟)
1.(2019·扬州市调研)下列是关于科学史中生物实验研究课题和实验方法或技术手段的对应关系，不．正确的是()
A.卡尔文循环、DNA复制方式——同位素标记法
B.分离细胞器、噬菌体侵染细菌实验——离心技术
C.DNA双螺旋结构的发现、种群数量增长曲线——模型构建法
D.探究酵母菌细胞呼吸方式、酶具有催化作用——对比实验法
解析卡尔文用同位素14C来研究C的循环途径、而DNA复制的方式用同位素15N来研究其复制方式，他们都采用了同位素标记法，A正确；分离细胞器采用的是差速离心法进行分离，噬菌体侵染细菌的实验中需要离心技术把大肠杆菌与噬菌体颗粒分开，B正确；DNA双螺旋结构模型属于物理模型，研究某种群数量变化规律属于构建数学模型，C正确；酵母菌的细胞呼吸方式有有氧呼吸和无氧呼吸，使用的是有氧和无氧两组实验进行对比的方法，酶具有催化作用，采用有酶和无酶两组实验进行对照的方法，D错误。

答案 D
2.(2019·盐城市模拟)下列有关实验的叙述，正确的是()
A.洋葱管状叶或蓝藻都可作为提取光合色素的材料
B.植物组织中脂肪的鉴定必须使用显微镜观察
C.植物生长素能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应
D.观察细胞有丝分裂时，显微镜放大倍数越高越利于统计不同时期的细胞数
解析洋葱管状叶和蓝藻都含有光合色素，可作为提取光合色素的材料；植物组织中脂肪的鉴定，如果使用花生种子切片必须使用显微镜观察，如果使用花生匀。