2020届高考生物艺考生大二轮总复习 上篇 专题十 实验与探究 第17讲 实验与探究 高频命题点2 实验分析、设计、评价教学案.doc

高频命题点2实验分析、设计、评价真题领航目标方向导入高考1(2019全国卷，4)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为()a有机物总量减少，呼吸强度增强b有机物总量增加，呼吸强度增强c有机物总量减少，呼吸强度减弱d有机物总量增加，呼吸强度减弱解析：a本题以黄化苗的代谢为载体，考查考生通过比较、分析与综合的方法，对某些生物学问题进行推理、解释并作出正确判断的能力；试题通过黄化苗与干种子的代谢状态的比较，体现了科学思维素养中的分析与推断要素。与干种子相比，黄化苗中自由水含量增多，细胞呼吸强度增强，有机物总量减少，a正确，b、c、d错误。2(2017全国卷，29)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即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)解析：该题主要考查病毒的增殖以及对照实验设计的思路和方法。题目假设病毒在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，放射性同位素标记的尿嘧啶(u)和胸腺嘧啶(t)只能通过宿主细胞进入病毒。因此，收集新复制的病毒，并检测它的放射性，便可知其核酸的类型。将含有放射性同位素标记的尿嘧啶(u)或胸腺嘧啶(t)的培养基分别标记为甲组、乙组，分别培养宿主细胞，之后分别接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。若为rna病毒，则甲组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性标记的尿嘧啶而具有放射性，乙组收集的病毒无放射性；若为dna病毒，则乙组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性标记的胸腺嘧啶而具有放射性，甲组收集的病毒无放射性。答案：(1)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并检测其放射性。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并检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为rna病毒；反之为dna病毒。核心整合掌握必备生物知识一、实验分析1实验中的变量实验名称自变量因变量无关变量探究温度对淀粉酶活性的影响不同温度(至少三种)酶的活性(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(至少三种)酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的剧烈程度)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(澄清石灰水的浑浊程度)；酒精产生与否(用酸性条件下的重铬酸钾检测)葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、ph、锥形瓶的洁净程度等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根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2.注意区分探究性实验与验证性实验比较项目探究性实验验证性实验概念指实验者在不知实验结果的前提下，通过自己进行实验、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已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证已知对象的已知属性、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一种或几种可能的答案、解释因结论是已知的，故不存在假设问题二、实验评价实验方案评价类试题解题的一般思路三、实验设计1实验设计的一般步骤 2.实验设计语言叙述中应注意的问题(1)实验材料选择：植物：“大小相似，长势相同的同种植株”。动物：“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别”相同。有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。(2)试剂选择：在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达；要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词语的运用；实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、ph”等语言。(3)实验器具选择：容器应使用大小相同的。如果使用滴管滴加不同溶液，应选用不同的滴管。考向立意突显科学探究能力考向以实验探究为载体，考查学生综合分析问题、解决问题的能力1为了探究湖泊中不同深度的蜗牛和不同深度的吸虫之间的寄生关系，科研工作者进行了下列研究：分别从湖泊浅、中、深水区捕获等量且足量未感染吸虫的蜗牛，将每种来源的蜗牛随机均分为3组；分别从湖泊浅、中、深水区感染吸虫的蜗牛体内取出具有感染能力的吸虫，按来源分别培养；将每种来源的3组未感染吸虫的蜗牛分别放入3种对应来源的吸虫环境中(其他条件相同)；培养相同时间后，分别统计各环境中3组蜗牛的吸虫感染率，绘制曲线如图。下列有关叙述与实验结果不相符的是()a实验中，来自浅水的蜗牛的吸虫感染率最高b不同深度的蜗牛更容易感染来自相同深度的吸虫c在本实验中所涉及的变量很多，其中自变量不止一个d来自深水的蜗牛感染率低可能是密度小，相互传染少解析：d横坐标表示蜗牛来源，通过三组曲线在浅水区、中层区和深水区的对比知，来自浅水区的蜗牛感染率最高，a正确；由三条曲线在不同水层的感染率可知，来自不同深度的蜗牛更易感染来自相同水层的吸虫，b正确；本实验中涉及的自变量有不同水层的蜗牛、不同水层的吸虫等，c正确；不同组别中蜗牛密度相同，故深水的蜗牛感染率低的原因不是蜗牛密度小，d错误。2某生物兴趣小组为探究“环境条件对花生种子萌发的影响”，设计了表中所示实验，请据表回答：培养瓶编号种子的数量(粒)种子所处的环境(其他外界条件均相同且适宜)50培养瓶底部垫有浸湿的布20 50培养瓶底部无水20 50培养瓶底部垫有浸湿的布0 (1)若选取和进行对照实验，则实验的自变量是_。若探究“水对花生种子萌发的影响”，需选取和进行对照实验，请改正实验设计中的一处不足：_。(2)为进一步探究花生幼苗的生理活动，兴趣小组设计了下图所示的实验装置。将该装置置于黑暗中进行呼吸速率测定时，为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正，校正装置的容器和烧杯中应该放入_。若想验证水是光合作用的原料(如图所示，将叶片甲主脉切断分成a、b两部分)，首先需要对装置进行如下调整：_。并在此基础上，请写出实验设计思路：_。解析：(1)和组处理方式中，唯一不同的是温度，则实验的自变量是温度。根据实验分析，为对照组，若探究“水对花生种子萌发的影响”，则为实验组，但与相比，存在两个变量，一个为是否有水分，另一个是底部是否垫有布，因此需将中的“培养瓶底部无水”改为“培养瓶底部垫有干燥的布”或将中“培养瓶底部垫有浸湿的布”改为“培养瓶底部加适量的水”。(2)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须排除外界环境对这个装置的影响，因此校正装置的容器和烧杯中应该放入与实验组相同的死花生幼苗和等量的氢氧化钠溶液，以测定该装置未进行呼吸时液滴的移动，从而得出更准确的数据。若想验证水是光合作用原料，则此装置需要进行光合作用，因此需要打开阀门，提供co2。naoh溶液会吸收co2，不利于植物进行光合作用，因此需要移除naoh溶液。验证水是光合作用原料，将叶片甲主脉切断分成a、b两部分，a部分无法吸收到水，b部分正常，先对装置进行黑暗处理，消耗掉叶片中的有机物，然后移到光下，一段时间后用碘液检测两部分叶片的颜色变化。答案：(1)温度中的“培养瓶底部无水”改为“培养瓶底部垫有干燥的布”或将中“培养瓶底部垫有浸湿的布”改为“培养瓶底部加适量的水”(2)与实验组相同的死花生幼苗和等量的氢氧化钠溶液打开阀门并移除naoh溶液将此装置在黑暗处放置一昼夜后，移到阳光下。一段时间后取下叶片甲，除去叶绿素后滴加碘液，观察a、b两部分颜色变化一、选择题1设计实验探究x是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无x)与实验后(有x)之间的自身对照：两次对照中属于实验组的依次是()a甲组、乙组实验前b甲组、乙组实验后c乙组、乙组实验前d乙组、乙组实验后解析：d实验组与对照组的判断常有如下方法：(1)处于正常状态下的是对照组，经过实验处理的是实验组。(2)根据实验的目的，施加什么条件来达到这个目的，那这一组就是实验组。(3)自身前后对照实验中，实验前是对照组，实验后是实验组。(4)进行了实验处理的是实验组；自然状态下(未加处理)的称为对照组。故本题中，在空白对照实验中，乙组为实验组；在自身对照实验中，实验后为实验组。2以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为观察植物细胞质壁分离和复原实验的材料，下列有关说法正确的是()a正在发生质壁分离的细胞，其吸水能力逐渐减弱b正在发生质壁分离的细胞，其紫色区域逐渐缩小，该区域颜色逐渐变深c发生质壁分离后完全复原的细胞，其细胞液浓度最终与外界溶液浓度相同d该实验不选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞作材料，是由于该类细胞不能发生质壁分离解析：b紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液呈现紫色。正在发生质壁分离的细胞，因不断失水导致细胞液的浓度逐渐增大，紫色区域逐渐缩小，该区域颜色逐渐变深，其吸水能力逐渐增强，a错误，b正确；因具有支持和保护作用的细胞壁也有一定程度的伸缩性，实验发生质壁分离后完全复原的细胞，其细胞液浓度最终与外界溶液浓度相同或大于外界溶液浓度，c错误；该实验不选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞作材料，是由于该类细胞的细胞液无色，不易观察质壁分离及其复原现象，d错误。3下列有关叶绿体中色素提取与分离实验及创新改进的说法中，不合理的是()a设计一个对照实验，一组在研磨前加caco3，另一组不加，然后按规定步骤研磨，观察现象，可探究caco3加与不加对实验的影响b秋季使用黄色或红色叶片做实验材料可以证明叶片中不含叶绿素c把滤液细线画的宽一点做层析可以探究滤液细线的宽度对实验的影响d用不同量的绿叶作实验，实验不同浓度的滤液对实验结果的影响可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响解析：b探究caco3加与不加对实验的影响实验中，自变量是是否加caco3，因此一组在研磨前加caco3，另一组不加，然后按规定步骤研磨，观察现象，a正确；植物细胞叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，而红色叶片的颜色是因为液泡中的花青素，与叶绿体中的色素无关，b错误；把滤液细线画的宽一点做层析，与正常宽度做对比，可以探究滤液细线的宽度对实验的影响，c正确；用不同量的绿叶作实验，实验不同浓度的滤液对实验结果的影响可探究实验中绿叶的量是否需要准确称量及绿叶纯度对实验的影响，d正确。4(2019黑龙江省齐齐哈尔市一模)下图为某生物兴趣小组测定的不同ph条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。下列有关叙述正确的是()aph为11时，淀粉酶的活性完全丧失bph为3和9时，淀粉酶的活性不同c试管中溶液的ph由13调为7后，淀粉含量明显减少d先将淀粉与淀粉酶溶液混合后，再调节各组混合液的ph解析：b由题干信息可知，酸和淀粉酶都能促使淀粉分解。ph为11时，1 h后淀粉剩余量相对值小于1.0，说明淀粉酶的活性没有完全丧失，a错误；由题图可知，ph为3时与ph为9时，1 h后淀粉剩余量相对值相同，又由于酸能促使淀粉分解，所以两组中淀粉酶的活性不同，b正确；分析题图可知，ph为13时，淀粉酶已经完全丧失活性，将ph由13调为7后，淀粉酶的活性不会恢复，淀粉含量不会明显减少，c错误；若先将淀粉与淀粉酶溶液混合后，再调节各组混合液的ph，会导致每组实验的淀粉酶在没有达到设定的ph之前都已经开始进行催化反应了，造成实验结果不准确，d错误。5高中生物学实验常需测量和计数，下列操作可能导致实验结果估测值偏小的是()a对研磨后的苹果匀浆进行过滤检测可溶性还原糖含量b在蒲公英生长密集处取样调查其在样地中的种群密度c被标记鲤鱼投放入池塘后立即重捕并计算鲤鱼的数量d从静止的上清液处取样估测培养液中草履虫种群数量解析：c对研磨后的苹果匀浆进行过滤，不会影响可溶性还原糖含量的检测，a错误。在蒲公英生长密集处取样调查其在样地中的种群密度，会使结果偏大，b错误。被标记鲤鱼投放入池塘后立即重捕，会使重捕个体中被标记的个体增加，从而使鲤鱼的数量偏小，c正确。草履虫的呼吸需要氧气，故草履虫都集中在静止的上清液，因此从静止的上清液处取样估测培养液中草履虫种群数量，会使估测值偏大，d错误。二、非选择题6某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续实验的简要步骤：_；_。(2)预测实验现象并作出结论：_。解析：该实验的目的是探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜，由提供的实验材料可推知实验原理：蔗糖的水解产物如果能透过半透膜，则由于渗透作用，两边的液面差会缩小，用斐林试剂检验，水浴加热(5060 )条件下a、b试管都会出现砖红色沉淀；否则，会因为蔗糖的水解使b管内溶质分子数增加而两边液面差加大，且用斐林试剂检验时a管内溶液不出现砖红色沉淀。实验步骤设计重点考查无关变量的控制，如两侧加入等量的蔗糖酶，水浴控制酶活性的最适温度等。答案：(1)向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)u型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化；吸取a、b两管内适量液体，分别加入a、b两试管中，并加入等量的斐林试剂，5065 水浴加热，观察a、b两试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小且a、b试管内均有砖红色沉淀生成，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且a试管内无砖红色沉淀生成，b试管内有砖红色沉淀生成，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜7.紫色洋葱是生物学中常用的实验材料。它的叶分两种：管状叶伸展于空中，进行光合作用；鳞片叶层层包裹形成鳞茎，富含营养物质。以洋葱为材料进行如下实验：(1)若分离叶绿体中的色素，所用的实验材料是_。提取叶绿体中的色素使用的试剂是_。分离色素依据的实验原理是_。(2)观察质壁分离复原所用的最佳材料是_，该实验的自变量是_。(3)若观察dna、rna在细胞中的分布状况，常用的理想材料为_，该材料优于其他部位的原因是_。(4)若观察有丝分裂，所用的理想材料为_，装片的制作流程为：解离_染色制片。(5)在“观察dna和rna在细胞中的分布”和“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”两个实验中，都用到了盐酸，它在两个实验中的作用_(填“相同”或“不同”)。解析：(1)由题可知，“管状叶伸展于空中，进行光合作用”说明管状叶含有叶绿体，则提取和分离绿叶中的色素所用的实验材料是管状叶，含有色素较多；无水乙醇(丙酮)能溶解色素；caco3的作用是防止研磨过程中叶绿素遭到破坏。分离色素依据的实验原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度也不同。(2)观察细胞的质壁分离及复原所用的最佳材料是紫色洋葱鳞片叶外表皮，具有紫色液泡，便于观察；该实验的目的是观察质壁分离和复原，则自变量是清水和蔗糖溶液，在蔗糖溶液中细胞失水，发生质壁分离；在清水中，发生质壁分离的复原。(3)若观察dna、rna在细胞中的分布状况，需要用甲基绿和吡罗红染色，使得细胞核呈绿色，细胞质呈红色，则理想材料为紫色洋葱鳞片叶的内表皮，没有色素。(4)若观察有丝分裂，所用的理想材料为洋葱根尖分生区细胞，细胞分裂旺盛，为正方形，排列紧密。该实验的装片制作程序是解离漂洗染色制片。(5)在“观察dna和rna在细胞中的分布”和“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”两个实验中都用到了盐酸，它在两个实验中的作用不同，前者是改变细胞膜的通透性和使染色质中dna和蛋白质分离开；后者的作用是作为解离液。答案：(1)管状叶无水乙醇不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度也不同(2)(紫色洋葱)鳞片叶外表皮清水和蔗糖溶液(3)鳞片叶内表皮颜色浅(由单层细胞构成)(4)根尖(分生区细胞)漂洗(5)不同8为了证明生长素在胚芽鞘中的极性运输，一位同学设计了如下图实验，一段时间后，发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素，请思考：(1)本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论？为什么？_。(2)欲得出上述结论应怎样改进更具说服力？_。答案：(1)不能。因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”，而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”(2)应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。(如图所示)。9一株植物水平放置时，根部表现为向地生长，茎部表现为背地生长。(1)根部和茎部的弯曲生长是因为_，造成生长素分布不均匀。(2)欲探究生长素的极性运输是否受重力影响，请利用相关材料在常规实验室条件下完成实验，要求简要写出实验思路、结果分析。(实验材料：放射性强度相同的含14ciaa琼脂片，不含iaa的空白琼脂片，新鲜枝条。材料充足，不考虑重力对琼脂片中iaa扩散的影响。回答实验思路时可用图辅助说明。)解析：(1)植物水平放置时，由于重力作用，生长素浓度在近地侧较高。对于植株的茎来说，这个浓度的生长素能促进生长，因而近地侧生长较快，植株的茎就向上弯曲生长。同样的生长素浓度，对于植株的根来说，却会抑制生长，因而，根部近地侧的生长比远地侧的慢，根就向下弯曲生长。因此根部和茎部的弯曲生长是因为重力使生长素由远地侧向近地侧运输，造成生长素分布不均匀。(2)生长素只能由形态学的上端运输到形态学的下端，而不能反过来运输，称为极性运输。要证明极性运输是否受重力的影响，应该设置一组把胚芽鞘倒过来放置，其他条件都相同的对照实验。故欲探究生长素的极性运输是否受重力影响的实验设计思路为：取生长状态相同的枝条若干，随机分成两组。将一组枝条的形态学上端朝上垂直放置，并在上方放置一块含有14ciaa的琼脂片，在下方放置一块空白琼脂片。将另一组枝条的形态学上端朝下垂直放置，并在下方放置一块含有14ciaa的琼脂片，在上方放置一块空白琼脂片。一段时间后测定两组空白琼脂片的放射性。结果分析：若两组空白琼脂片放射性相同，则生长素的极性运输不受重力影响；若两组空白琼脂片的放射性不同，则生长素的极性运输受重力的影响。答案：(1)重力使生长素由远地侧向近地侧运输(2)取生长状态相同的枝条若干，随机分成两组。将一组枝条的形态学上端朝上垂直放置，并在上方放置一块含有14ciaa的琼脂片，在下方放置一块空白琼脂片。将另一组枝条的形态学上端朝下垂直放置，并在下方放置一块含有14ciaa的琼脂片，在上方放置一块空白琼脂片。一段时间后测定两组空白琼脂片的放射性若两组空白琼脂片放射性相同，则生长素的极性运输不受重力影响；若两组空白琼脂片的放射性不同，则生长素的极性运输受重力的影响。10用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织56 h，能够诱导细胞内染色体数目加倍。那么，用一定时间的低温(如4 )处理水培的洋葱根尖(2n16条)时，是否也能诱导细胞内染色体数目加倍呢？请对这个问题进行实验探究。针对以上的问题，你作出的假设是_。你提出此假设的依据是_。解析：探究实验中，假设是由探究的问题决定的，该实验探究的问题是低温是否也能诱导细胞内染色体数目加倍，由此得出该探究实验的假设。根据低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂)，而推断低温状态下细胞不能正常进行有丝分裂，所以提出“低温能诱导细胞内染色体数目加倍”的假设。答案：用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体数目加倍低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂二、非选择题11猫是xy型性别决定的二倍体生物，有尾基因(b)对无尾基因(b)为完全显性，且位于性染色体上。现有各种纯种猫若干只，请利用一次杂交实验来确定这对等位基因是位于x染色体的同源片段上还是位于非同源片段上，写出亲本的杂交组合，并预测实验结果。(1)亲本交配组合：_。(2)预测实验结果：若_，则这对等位基因位于x染色体同源片段上；若_，则这对等位基因位于x染色体非同源片段上。解析：确定基因位于x或y染色体某一片段上可采用假说演绎法。在解此题时，