【高三生物专题复习纲要】专题11 生物与环境
一、主干核心知识精要点拨
1．非生物因素对生物影响的分析
(1)温度——在不同海拔高度影响植物分布的主导因素。
①温度随海拔高度的增加而降低，海拔每增加100m，温度下降0.5～1℃，所以高山植物的垂直分布特点：森林→灌木林→高山草甸→雪线。类似于从南到北不同纬度上的植被分布，如北方有苹果、桃、梨，而南方有柑桔等。
②水分充沛地区，如我国沿海岸线由南到北，植物群落的分布特点是：热带雨林→常绿阔叶林→落叶阔叶林→北方针叶林。
(2)水——在同一纬度上影响植物分布的主导因素。
在亚洲大陆的中高纬度地区，降水量由东向西逐渐递减，所以在我国的北纬35°～45°之间的自然地带，从东到西的植物群落分布特点是：森林→草原→荒漠→沙漠。
(3)阳光——不同经度、不同纬度植物垂直分布的主导因素。
②光质(即光的波长)——主要影响水生植物的垂直分布。
一般情况下，大气中的可见光质是比较均匀的，对陆生植物的分布几乎无影响，但在水域生态系统中就不同了，特别是海洋生态系统，藻类植物由上到下的分布为：绿藻→褐藻→红藻。这不仅与光强有关，更与不同波长的光在海水中的透射程度有关。
右图上部为红藻(a)和绿藻(b)在不同光谱中的相对光合作用率，下部为不同水深光能的变化。
据右图分析可得：
a．红光波长较长，能量较低，在海水中的透射率较低，蓝紫光大部分被海水反射掉，所以海面看上去是蓝色的。
b．海水中透射率最高的是绿光。
c．表层海水中红光、蓝紫光较多，且绿藻此时的光合作用率高(因叶绿素a、b主要吸收这些光)，则绿藻适于生长在上层。
d．海水稍深处，红光和蓝紫光很少，已不适于绿藻生活，但却适于褐藻的生长。因褐藻细胞中除含有叶绿素a外还有叶绿素c，在红光、蓝紫光区域的吸收峰比较宽，更重要的还具有吸收绿光、青光的藻红素、藻蓝素等色素。
e．海水深处主要有绿光等，且红藻此时光合作用率高(因红藻主要吸收这些光)，则红藻适于生长在深水层。
长日照植物：需要长于某一临界日长的日照时间才能开花的植物
日中性植物：植物的开花结果与日照时间的长短没有明显的关系
短日照植物：需要短于某一临界日长的日照才能开花的植物
a．春天开花的植物一般需长日照条件，秋天开花的则需短日照条件。
b．在低纬度地区只具备短日条件，如在南北回归线间，一般只分布有短日照植物。
c．在中纬度地区春天具备长日照条件，秋天具备短日照条件，所以长日照植物和短日照植物均有分布。
d．在高纬度地区长日照条件和短日照条件均具备，但在短日照条件下，温度极低不适于植物生长，所以无短日照植物分布。
另外，动物的分布往往因植物而定(因营养关系)。
2．种群密度的变化预测
影响种群密度变化的因素有多种，它们的相互关系如下图：
归纳如下：
(1)出生率和死亡率，迁入率和迁出率是直接决定种群密度变化的因素。
(2)预测种群密度的变化趋势，首先依据的应该是年龄组成情况，其次是性别比例，由此推导预测出生率与死亡率的关系，从而确定种群密度的变化情况。
②相同的年龄组成情况下，如假设增长型的性别比例为
预测一个国家的人口变化情况也基本如此。
3．食物链、食物网及注意点
(1)三种食物链
捕食链：生物之间因捕食关系而形成的食物链。其第一营养级(开端)一定是生产者，第二营养级一定是植食性动物。例如：草→鼠→蛇→猫头鹰。高中生物通常意义上的食物链就是捕食链。
寄生链：生物间因寄生关系形成的食物链。例如：鸟类→跳蚤→细菌→噬菌体。
腐生链：某些生物专以动植物遗体为食物而形成的食物链。例如：植物残枝败叶→真菌→氧化细菌。
(2)捕食链中生态系统的成分、营养级的划分(举例如下)：
特别注意：
①食物链(捕食链)由生产者和各级消费者组成，分解者不能参与食物链。
②食物链中的营养级是从食物链的起点(生产者)数起的，即生产者永远是第一营养级；消费者是从第二营养级(即植食性动物)开始的。
③在食物网中数食物链条数，一定是从生产者开始一直到具有食物关系的最高营养级为止，中间不能断开。
4．生态系统的物质循环与能量流动
(1)对生态系统物质循环的理解：
①生态系统物质循环的范围是指地球上最大的生态系统——生物圈。
②所指的物质主要是指组成生物体的基本元素，而不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等具体形态的物质。
③所指的循环是指组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境之间的往返运动，其中伴随着复杂的物质变化和能量转化。
④生态系统的物质循环离不开能量的流动。
(2)生态系统的能量流动
①能量流动是生态系统的重要功能之一。生态系统中的能量流动是从绿色植物把太阳能固定在体内以后开始的。因此生态系统中能量流动的起点是生产者。
②能量流动的途径是食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳光能→生物体中的化学能→热能。因此热能是能量流动的最终归宿。
③流入生态系统的总能量是指全部生产者固定下来的太阳能的总量。
④每个营养级的能量生产者的能量主要来自太阳光；各级消费者的能量来自上一个营养级，流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用过程中所同化的物质中含有的能量总量；分解者的能量来自生产者和消费者。
⑤每个营养级的能量去路：一是通过细胞呼吸分解一部分有机物，释放能量供生命活动利用；二是随尸体、排泄物等流入到分解者中；三是有一小部分有机物中的能量，流入到下一个营养级中(最后一个营养级除外)，这是通过捕食关系进行的。
⑥能量流动之所以是单向的原因是：第一，食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果；第二，各营养级的能量总是趋向于细胞呼吸产生的热能而散失掉。
⑦能量在流动中逐级递减的原因是：第一，各营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量。第二，各营养级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用。
⑧能量的传递效率为10％～20％的含义是指“在输入到下一个营养级的能量中大约只有10％～20％的能量流动到下一个营养级”。这里“输入到一个营养级的能量”应是指流入这个营养级的总能量，“流动到下一个营养级”应是指下一个营养级的总能量。
(3)生态系统中能量流动与物质循环的关系
能量流动和物质循环是生态系统的基本功能，二者之间有明显的差别，又有必然的联系。
能量流动
物质循环
区别
单向的、不循环的、逐级递减的
在生物群落和无机环境之间反复出现、循环进行
在各级生态系统中进行
在生物圈的范围内进行，具有全球性的特点(生物地化循环)
联系
能量流动和物质循环是相互联系同时进行的，能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解；物质是能量的载体，使能量沿着食物链(网)而单向流动，能量是物质循环的动力，使物质在生物群落和无机环境间反复循环
5．有关环境保护的热点问题
(1)温室效应、酸雨和臭氧层破坏
温室效应
酸雨
臭氧层破坏
形成原因
化石燃料的大量燃烧，导致大气中CO2增多
化石燃料的大量燃烧导致大气中SO2和氮的氧化物增多
人类活动中产生的氮氧化物和氯氟烃增多
危害
①全球气候变暖；②海平面上升
①水体酸化；②伤害植物的叶和芽；③腐蚀建筑物和金属材料
①导致人类皮肤癌、白内障等疾病；②农作物减产
防治措施
①减少化石燃料的燃烧；②开发新能源；③大量植树造林
①减少化石燃料的燃烧；②使用脱硫煤；③开发新能源；④植树造林
减少氮氧化物和氢氟烃的排放
(2)生物富集作用
生物体从周围环境中吸收某些元素或不易分解的化合物，这些污染物在体内积累，使生物体内某些元素或化合物的浓度超过了环境中浓度的现象，叫做生物富集作用。生物富集作用可以分为水生生物富集作用和陆生生物富集作用。
①水生生物富集作用：水生生物主要通过食物链富集污染物质。例如，有机氯农药在水中的溶解度虽然很低，但是经过“浮游植物→浮游动物→小鱼→肉食性鱼”这样一条食物链，可以成千万倍地富集起来。
②陆生生物富集作用：陆生生物体内富集的有毒污染物主要是重金属和化学农药。陆生植物体内的重金属，主要是通过根系从土壤中吸收的。重金属进入动物体或人体后，除了随粪便排出一部分外，其余则在动物或人体内富集起来并逐渐造成危害。例如，日本的“镉米”事件。
(3)水体富营养化
富营养化是指水体中N、P等植物必需的矿质元素含量过多，导致藻类等植物大量繁殖，并引起水质恶化和鱼群死亡的现象。其危害原理如下：
6．碳循环、氮循环、硫循环
(1)碳循环
(2)氮循环
(3)硫循环
(4)三者的异同
碳循环
氮循环
硫循环
进入生物群落的途径
光合作用、化能合成作用
生物固氮、矿质元素的吸收
矿质元素的吸收(大气、土壤或水体中)
进入生物群落的形式
CO2
N2、NH3、NO3－、
SO2、SO42－
返回无机环境的形式
CO2
N2
SO2、SO42－、H2S
返回无机环境的途径
动植物的细胞呼吸、分解者的分解作用、燃烧
反硝化作用
分解者的分解作用、燃烧、火山爆发
相同点
①在生物群落和无机环境间都是以无机物的形式循环；②都经过生产者的作用进入生物群落；③在生物群落内部都主要以有机物形式传递
二、疑点难点思维辨析
1．关于植物的引种
(1)日照类型与开花
生态类型
诱导开花的日照长度
代表植物
短日照植物
小于临界日长
大豆、苍耳、菊花、晚稻
长日照植物
大于临界日长
菠萝、萝卜、冬小麦、油菜
中日性植物
对日照长短要求严格
甘蔗(12.5h)
日中性植物
要求不严
番茄、黄瓜、四季豆、蒲公英
植物在经过营养生长后，积累了足够的营养，即将进入生殖生长。但长日照植物开花时需要有较长时间的日照来诱导，一般在春夏季开花；而短日照植物开花时需要有较短时间的日照来诱导，一般在秋冬季开花。
(2)植物的南种北引
短日照植物在我国是在秋冬季节开花，此时我国北方和南方都具备短日条件，但北方地区日照时间比南方地区相对较短。因为植物必须积累一定的日照才能开花，而在相同的生长期内，短日照植物在北方所受的光照量要少于南方，所以移植到北方的植物会延长生长期以积累所需的日照量，结果推迟开花或不开花。因此，要保证结实，一般引早熟品种为好。如南方大豆在北方种植时，从播种至开花时间长、枝叶很繁茂，但由于开花期太晚了，天气冷了，果实结得不多，产量不高。一些麻类(如黄麻等)也是短日植物，人们主要取其茎杆上的纤维，南麻北种，由于开花推迟，生长期延长，可以增加植株高度，提高纤维产量。
长日照植物在我国是在春夏季节开花，此时我国北方和南方都具备长日条件，但北方地区日照时间比南方地区相对较长，南种北引在较短的时间内就能获得足够的光照量，所以提前开花。又因为在这种情况下，结实前的生长期过短，营养积累少，植株很小就开花了，所以产量也不高，出现“花”而不实、未老先衰的现象。为了提高作物的产量，应引种晚熟品种为好。
(3)植物的北种南引
短日照植物北种南引，在开花期时会因为南方地区比北方地区日照时间相对较长，而提前开花，为了保证作物的产量，应引晚熟种；长日照植物北种南引，在开花期时会因为南方地区比北方地区日照时间相对较短，而推迟开花或不开花，为了保证结实，应引早熟种。
2．环境污染与水体中溶氧量变化
溶解氧指溶解在水中的氧，在水中以分子状态存在，是水质好坏的重要指标之一，通常用1L水中溶解氧的毫克数来表示。对于人类来说，健康的饮用水中溶解氧含量不得小于6mg·L－1，对于水中鱼类而言，溶解氧需要大于4mg·L－1才能保证其正常的生命活动。
水体中溶解氧的含量受到两种作用的影响：一是耗氧作用。包括需氧有机物降解时的耗氧、生物呼吸时的耗氧以及无机物的氧化耗氧等。所谓需氧有机物，是指在微生物的生物化学作用的分解过程中需要消耗氧的有机物。
(1)轻度污染后的变化
轻度污染后水域生态系统通过自身的净化作用能够逐渐恢复其稳定性。在这个过程中，水体中溶解氧含量也会发生变化。以河流生态系统为例，当水体受到生活污水轻度污染后，在污染段由于大量有机物排入河流，导致需氧型细菌大量繁殖，分解有机物消耗氧气，结果使局部河段溶解氧大量减少。
有机物分解产生的HN4＋等无机盐离子，又会使污染段下游藻类植物大量繁殖。这样，一方面，藻类植物通过光合作用释放氧气，增加水体中的含氧量。另一方面，有机物的减少使得需氧型微生物数量下降，减少了氧的消耗。所以，水中溶解氧的含量在下游河段又会逐渐恢复并维持一定水平。
(2)水体富营养化后的变化
水体富营养化后，如果没有得到及时遏制和处理，就会导致“赤潮”或“水华”的出现，严重破坏生态系统的稳定性。在这个过程中，水体含氧量会呈现大起大落的明显变化。初期，由于有足够的无机养料，藻类植物大量繁殖，水中溶解氧含量迅速增加。
但随后，一方面大量藻类植物聚集在水的表层，挡住阳光，影响了空气中的氧溶入水体深层和水中植物的光合作用；另一方面，浮游动物数量的随后增长，增加了对水中氧的消耗，此外，藻类和其他浮游生物死亡的遗体被需氧型微生物分解时，又要消耗水中的溶解氧。这样，水中的溶解氧就会急剧减少。
专题12 实验、实习、研究性学习
一、专题主干核心知识归类总结
1．观察类实验分类总结
(1)在此类实验中常综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。归类如下：
实验名称
观察方式
观察对象
显微镜
玻片标本
染色剂
生物材料
观察叶绿体
原色观察
叶绿体
高倍
临时装片
无
菠菜叶
观察细胞质流动
细胞质(以叶绿体作参照)
高倍
临时装片
无
黑藻嫩叶
观察质壁分离与复原
紫色大液泡
高倍
临时装片
无
洋葱表皮
观察有丝分裂
染色观察
染色体
高倍
临时装片
龙胆紫(醋酸洋红)
洋葱根尖
脂肪的鉴定
脂肪
高倍
切片
↓
临时装片
苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
花生种子
(2)观察类实验应注意的问题
①注意取材：根据观察对象采用合适的材料，如观察有丝分裂应选取根尖分生区细胞；观察质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞等。
②注意材料处理：根据不同材料，不同的观察对象，做不同的材料处理，如浸泡、染色、解离、保持生活状态等。
③注意制片方法：显微观察实验要用装片，不同材料用不同的制片方法。装片法(把整个实验材料制成装片，如用葫芦藓观察叶绿体)，切片法(把材料切成薄片，以便观察，如脂肪鉴定)，压片法(把材料压碎成一薄层，以便观察，如观察根尖有丝分裂)。
④注意光学显微镜的使用方法。
2．化学物质鉴别类实验总结
(1)在此类实验中，常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别，针对不同的鉴别对象，采用不同的试剂。归类如下：
实验名称
鉴定
对象
试剂
颜色
水浴
加热
生物材料
生物组织中糖类的鉴定
淀粉
碘液
蓝色
无
脱色的叶片
还原糖
斐林试剂(班氏试剂)
砖红色
需要
含糖量高的白色或近白色的植物组织、尿液、血浆
蛋白质的鉴定
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
无
豆浆、牛奶、鸡蛋清、蛋白质类酶
DNA粗提取与鉴定
DNA
二苯胺试剂
蓝色
需要
鸡血细胞
(2)鉴别类实验应注意的问题
①实验结论常根据特定的颜色反应来确定。
②有些可不设立对照实验，若需设立，应增设一组，加入已知的待检测物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。
③注意选择合适的试剂，并注意试剂使用的特殊要求，如加热等。
3．物质提取类实验
(1)叶绿体中色素的提取和分离
(2)DNA的粗提取与鉴定
共同点：①均破坏细胞结构，使物质释放出来；②均采用物理或化学方法进行提取或分离。
不同点：具体操作方法不同，所用原理不同，结果不同。
4．实习和研究性课题
此类实验常通过调查法，调查法中常使用统计技术和测量技术。
实习、研究性课题
调查对象
统计方法
计算公式
种群密度的取样调查
动物
标志重捕法
植物
样方法
调查人群中遗传病
人类某种遗传病
汇总法
调查环境污染对生物的影响
环境污染程度
汇总法
5．探究性和验证性实验
此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。如教材中“比较过氧化氢酶与Fe3＋的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计与观察”等。这类实验要求高，开放性强。
设计探究和验证性实验要注意的问题：
(1)一定要设置对照。
(2)遵循实验设计的单一变量原则。
(3)注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性(前因后果)，步步有理，环环相扣，各步骤要严密、完整。
(4)注意确定实验用具与试剂及需要控制的实验条件。
(5)注意实验结果的观察、记录、分析和结论，确定对实验结查的观察内容和合适的观察方法，最后对结果作出科学的解释并得出正确的结论。
二、实验题解题方法研究
1．实验程序设计的一般规律
实验程序的设计是历年高考试题考查的重要内容，也是广大师生费时较多的训练试题。通过对大量高考试题的研究，可将繁杂的实验程序归纳为以下要点：共性处理→变量处理→结果处理。现给予举例说明：
[例1]为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并做出分析。
(1)材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。
(2)方法与步骤：
(3)结果预测与分析：
[解法阐释](1)将两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。这一步实际上是对雄性成年大白鼠分组、编号、测量等处理。两组做的处理完全相同。笔者称之为实验设计的第l步：共性处理。在不同的实验设计中，有不同的实验原理、实验目的，但第l步中一般都是分组、编号、添加相同的物质、做相同条件下的处理等等。需要注意的是要强调等量原则，要注意应用一些定性、定量的描述性语言，如此题中的雄性成年大白鼠选择“日龄相同、体重相近”。
(2)每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定时间。这一步甲、乙两组分别进行了不同的处理，笔者称之为实验设计的第2步：变量处理。不同的实验所做的变量处理不同，要注意灵活运用。单因子变量中的“变”就在这一步中体现。其他条件要注意强调相同，这些往往也是得分点和失分点，如此题中的蒸馏水的“等量”。
(3)测定与记录甲、乙组鼠耗氧量和活动量。这一步实际上是观察实验现象、测量实验数据、记录实验结果等。笔者称之为实验设计的第3步：结果处理。
[参考答案](1)将两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。(2)每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定时间。(3)测定与记录甲、乙组鼠耗氧量和活动量。
[例2]现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。
方法步骤：
(1)
(2)
可能的实验结果及相应的结论：
(1)
(2)
(3)
[答案及解法阐释](1)向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中(第l步：共性处理)。
(2)将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜相同(第2步：变量处理)。
第3步：即“结果处理”，北京高考这里不作要求，省略了。
[例3](1)人们不会在热泉中发现活着的嗜冷海藻，而经常可以在冷水环境中分离出嗜热微生物。请根据酶的特性分析产生这种现象的原因。(2)淀粉酶可以通过微生物发酵生产。为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随着生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。
[答案及解法阐释]主要实验步骤所给的答案：
第1步：将培养好的生产菌株分为两组，一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照(变量处理)。
第2步：制备含淀粉的固体培养基。
第3步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养(我们可以把第2步、第3步合并为一步，改为：制备含淀粉的固体培养基。然后，把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。共性处理)。
第4步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株(第2步、第3步合并，这一步相应地可改为第3步。结果处理)。
掌握了实验设计的一般程序后可根据试题要求灵活写出答案。
2．生物实验中的变量与设计原则分析
(1)变量
在实验中，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，可分为两类：
①实验变量与反应变量：
实验变量：也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
反应变量：亦称因变量，指实验中由实验变量引起的变化和结果。
②无关变量与额外变量：
无关变量：也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。
额外变量：也称干扰变量，指实验中由无关变量所引起的变化和结果。在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。
③教材中相关实验中的变量：
实验
自变量
因变量
无关变量
比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率
催化剂的种类(过氧化氢酶、Fe3＋)
催化效率的高低(以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速度表示)
试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等
探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
底物的种类(淀粉、蔗糖)
淀粉酶将淀粉水解(处理后加斐林试剂，加热出现砖红色沉淀)，但不能水解蔗糖(处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现)
淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等
温度对酶活性的影响
温度(60℃热水、沸水、冰块)
加碘液后溶液颜色的变化
试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长度、操作的程序、碘液的加入量等
观察植物细胞的质壁分离与复原
外界溶液的浓度(高渗及低渗溶液)
质壁分离(液泡失水缩水、颜色变深、原生质层与细胞壁分离)；质壁分离复原(液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状)
溶液的种类及浓度、分离与复原现象的观察时间、装片的洁净度及临时装片的制作、材料的选择等
植物向性运动的实验设计和观察
①是否单侧光照、均匀光照；②改变幼苗的空间位置以接受重力影响
①幼苗的弯曲状况；②根的弯曲方向
①幼苗的种类、培养条件、处理的部位、装置的合理性等；②萌发种子的种类及萌发状况、环境温度、培养条件等
观察二氧化硫对植物的影响
不同浓度的SO2
植物体生长状态的变化
实验装置及器材的一致性、实验植物生长状况、SO2浓度的控制、培养的环境条件、实验操作程序、观察时间的长短等
(2)设计原则
①科学性原则：指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期要有科学依据，实验的各个环节都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
②平行重复原则：任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。
平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。
③单一变量原则：该原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义是：
a．不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量。
b．实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。例如，在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，加入的淀粉和蔗糖是单一变量，而加入的淀粉酶的量、反应温度、pH则应控制成相同条件(常量)，否则这些因素的差异将作为无关变量，干扰实验结果及对实验结果的分析。
因此，在考虑单一变量原则时，还要尽量使常量能够满足实验成功的条件。
④对照原则：对于对照实验，一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受自变量处理的对象组，对照组(控制组)是不接受自变量处理的对象组。至于哪个作实验组，哪个作对照组，一般是随机决定的。
目的：通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。
对照类型：空白对照：对照组为不作任何处理的对象组。
自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组，如“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验，实验处理前后的对象状况分别为对照组和实验组。
条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理，如在“动物激素饲喂小动物的实验”中，存在以下实验组和对照组。
甲组：饲喂甲状腺激素(实验组)
乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂(条件对照组)
丙组：对蝌蚪不作任何处理(空白对照)
相互对照：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照，如在“植物向性运动的实验设计和观察”中，如下图所示，2与1对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可与l对照，4也可与l对照，也可与2对照。
⑤控制与平衡控制原则：指要严格地操纵自变量，以获取因变量。同时，要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。即尽量消除实验误差，以取得较为精确的结果。常用的方法有单组、等组及轮组实验法。
单组实验法：
对一组(或一个)对象，既用A法，又用B法，顺序随机或轮流循环，这是生物实验常用的实验方法。例如，“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验，通常是将做好的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞装片，先用蔗糖溶液做质壁分离观察，接着又用清水做质壁分离复原观察，这就是单组实验法。由于对象同一，无关变量的影响也就被平衡和抵消了。
等组实验法：
将状况相等的对象分成两组或多组，一组用A法，另一组用B法，这也是生物实验常用的实验方法。例如，“植物向性运动的实验设计和观察”实验，可设计多组实验，其对象是玉米幼苗，要求品种、萌发期、粗细、大小、长势等状况都是相同的，这就是等组实验法，对无关变量的影响起到了平衡和消除作用。
轮组实验法：
对两组或两组以上的对象，循环进行两个或两个以上的实验处理，如甲组——A法、B法；乙组——B法、A法等，这样能有效的平衡和抵消无关变量的影响，操作起来要麻烦一些。例如，“植物向光性”实验，可随机取2株(组)生长状况并不相同的玉米幼苗，做如下实验处理：
实验结果则是a+d(“不透光”)和b+c(“单侧光”)的比较，这就是轮组实验法。无论先用单侧光处理，还是先不透光处理，两株长势不同的玉米均表现向光性，均由单侧光引起，可见这种实验处理的匹配，对平衡、消除无关变量更有说服力。
3．如何确定实验方法举例
为了能够迅速确定实验方法，现将与中学实验有关的一些最常见的经典的实验方法汇总如下：
(1)化学物质的检测方法
①淀粉——碘液；②还原糖——斐林试剂、班氏试剂；③CO2——Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂；④乳酸——pH试纸；⑤O2——余烬复燃；⑥O2——火焰熄灭；⑦蛋白质——双缩脲试剂；⑧染色体——龙胆紫溶液、醋酸洋红液；⑨DNA——二苯胺试剂；⑩脂肪——苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
(2)实验结果的显示方法
①光合速率——O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量；②呼吸速度——O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量；③原子途径——放射性同位素示踪法；④细胞液浓度大小——质壁分离；⑤细胞是否死亡——质壁分离、细胞质流动；⑥甲状腺激素的作用——动物耗氧量，发育速度等；⑦生长激素的作用——生长速度(体重变化，身高变化)；⑧胰岛素的作用——动物活动状态；⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度；⑩大肠杆菌——伊红-美蓝琼脂培养基
(3)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除去容器中的CO2——NaOH溶液；④除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境中；⑤除去叶片中叶绿素——酒精加热；⑥除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光；⑦如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光；⑧血液抗凝——加入柠檬酸钠；⑨线粒体提取——细胞匀浆离心；⑩骨的脱钙——盐酸溶液；灭菌方法——微生物培养的关键在于灭菌，对不同材料，灭菌方法不同：培养基用高压蒸汽灭菌；接种环用火焰灼烧灭菌；双手用肥皂洗净，擦干后用75％酒精消毒；整个接种过程都在实验室无菌区进行
(4)实验中控制温度的方法
①还原糖鉴定：沸水浴加热；②酶促反应：水浴保温；③用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热；④DNA的鉴定：水浴煮沸加热；⑤细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养
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