高三生物一轮复习讲义实验专题剖析（三）：实验目的、原理和假设

高中生物学实验专题剖析（三）实验目的、原理和假设一、内容解读1.正确写出实验目的实验目的——要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。(1)实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量)，格式为“探究(验证)×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究(验证)×××(因变量)与×××(自变量)的关系”等。(2)实验目的的确认方法①根据题目信息，直接写出实验目的。②根据实验装置或实验现象，推断实验目的。③根据实验步骤反推实验目的。2.准确写出实验原理实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。(1)实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验过程描述。(2)实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考，有些题目要求对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析时合理套用实验原理即可。3.规范写出实验假设假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。假设的提出可能正确也可能错误，假设要能解释题目现象或与题干相符。一般情况下，若是实验中要求写出假设，我们应根据平时积累的知识，写出认为最可能的一种假设。二、强化训练1.(2021·广东揭阳调研，节选)人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：①S型菌的蛋白质或多糖＋R型菌→只有R型菌②S型菌的DNA＋R型菌→R型菌＋S型菌③S型菌的DNA＋DNA酶＋R型菌→只有R型菌增设实验③的目的是证明____________________________________________。2(2020·河北衡水模拟，节选)小麦的穗发芽率影响其产量和品质。取穗发芽时间相同、质量相等的红粒和白粒小麦种子(穗发芽率不同)，分别加蒸馏水研磨并制成提取液(去淀粉，两种种子中淀粉酶种类相同)，在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如表所示(“＋”数目越多表示蓝色越深)：分组步骤红粒管白粒管对照管①加样0.5mL提取液0.5mL提取液蒸馏水②加缓冲液/mL111③加淀粉溶液/mL111④37℃保温适当时间后，终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色显色结果＋＋＋＋＋＋＋＋＋本实验的实验目的是_____________________________________________。3(2017·全国卷Ⅰ，29改编)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸________(填“是”或“不是”)都需要标记，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________。4(2021·广东五校模拟，节选)科学家发现一种单链RNA肿瘤病毒，能够诱发小鼠细胞癌变，患白血病。请回答下列问题。(1)RNA在生物体内具有多种作用，除可作为遗传物质外，还有__________________________(答出两点即可)。(2)该病毒能使小鼠患白血病，且它是一种逆转录病毒，其致癌的机理可能是____________________________________________________。(3)另有一种该病毒的突变株(甲)，缺失了15%的RNA序列，不能诱发小鼠患白血病。为了找到RNA上与诱发癌变有关的部位，除对核酸测序结果进行比较之外，请再寻找一种方案，简述思路：提取两种病毒的RNA后，分别经逆转录形成相应的单链DNA，然后____________________________________________________。5(2014·全国卷Ⅰ，29改编)用浓度为2%的秋水仙素溶液处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体的加倍呢？请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上问题，根据所学知识可作出的假设是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)提出上述假设的依据是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。6.（2022·焦作市调研，节选）某生物兴趣小组以鱼腥藻为实验材料，利用如图所示装置，将光源分别置于距烧杯15cm、25cm、35cm、45cm处，观察每分钟产生的气泡数。请回答下列问题：图示实验的实验目的是__________________________________________。7.（2022·广东佛山二模）为研究红枣多糖对血糖浓度的影响，某课题组用糖尿病模型小鼠（胰岛素分泌不足）进行实验。将生理状况相同的糖尿病小鼠均分为两组，A组灌胃一定量的红枣多糖，B组灌胃等体积的生理盐水，一段时间后测定两组小鼠体内血糖浓度及胰岛素含量。回答下列问题：（1）实验中血糖指标需要在空腹条件下测定，原因是_______________________________________________________________。（2）所得实验结果表明红枣多糖具有一定的降血糖作用。结合所学知识推测其作用机理是灌胃红枣多糖后，小鼠体内胰岛素含量（填“升高”或“降低”），组织细胞，导致血糖浓度降低。（3）为使实验更科学，还应增加一组小鼠，以测定的基准值。（4）该实验的原理是_________________________________________________。8.某校生物实验小组要对“动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水”进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：（1）实验假设是________________________________________________。（2）请你说出作出该假设的依据：___________________________________________________。9.（2022·湖南郴州质检）根据基因在染色体上的位置，性状的遗传可分为伴性遗传和常染色体遗传，其中伴性遗传（XY型）又分为伴X染色体遗传（基因仅位于X染色体上）、伴Y染色体遗传（基因仅位于Y染色体上）和伴X、Y染色体同源区段遗传（基因位于X、Y染色体的同源区段上）。有研究人员从世代连续培养的野生型红眼果蝇种群中分离出雌、雄各一只紫眼突变体（只涉及一对等位基因），并进行了以下实验，请分析回答下列问题。实验①：紫眼雌果蝇×野生型雄果蝇→F1均为红眼→F1雌雄个体相互交配得F2，F2中红眼∶紫眼＝3∶1实验②：紫眼雄果蝇×野生型雌果蝇→F1均为红眼→F1雌雄个体相互交配得F2，F2中红眼∶紫眼＝3∶1（1）根据上述实验结果可确定果蝇眼色的遗传不可能是伴Y染色体遗传，确定的依据是________________________________________________________。也可确定果蝇眼色的遗传不可能是伴X染色体遗传，确定的依据是__________________________________________________________________。（2）研究人员提出了控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体同源区段上的假设（假设一）。对控制果蝇眼色基因的位置还可以提出另一种假设：（假设二）。（3）为了判断（2）中所述何种假设成立，需要对实验①②的结果进行进一步的观测。支持假设一的观测结果是。（4）若（2）中所述假设一成立，让实验①F2的雌果蝇与实验②F2的雄果蝇随机交配，所得子代红眼果蝇中纯合子的比例是。

参考答案1.答案无DNA则转化一定不能发生解析艾弗里的实验增加了DNA和DNA酶的实验，①②③组实验互相对照，说明DNA是使R型菌发生转化的唯一物质，没有DNA，则R型菌不能转化为S型菌。2.答案探究种子中淀粉酶含量与穗发芽率的关系解析一个探究性实验的实验目的的文字表述，一般有两种答题模式。模式1：探究________(自变量)对________(因变量)的影响(侧重生物学原理的研究)；模式2：探究________(因变量)与________(自变量)的关系(侧重两个变量之间的“量”的关系)。由试题给出条件“取穗发芽时间相同、质量相等的红粒和白粒小麦种子(穗发芽率不同)”可知，本实验自变量为“穗发芽率不同”，由实验步骤和实验结果可知，因变量具体测定指标为淀粉的剩余量，故因变量应为淀粉酶的含量。由此可写出两个答案。答案1：探究小麦穗发芽率对淀粉酶含量的影响。答案2：探究种子中淀粉酶含量与穗发芽率的关系。鉴于本实验只是研究两个变量之间的“量”的关系，故模式2更适合用于表述本实验的实验目的，甄选“答案2”作为本题参考答案。3.答案(1)DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA(2)不是若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性解析本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。(1)病毒只有一种核酸，DNA或者RNA，二者在化学组成上的不同是DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，因此，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从而判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。(2)核苷酸包括两类，一类是脱氧核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么无论新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验结论。4答案(1)作为蛋白质合成的模板；识别密码子并运输氨基酸；降低化学反应的活化能；核糖体的组成成分等(答出任意两点即可)(2)经逆转录形成的DNA插入到小鼠染色体上，引起原癌基因和抑癌基因等发生突变(答案合理即可)(3)对两种单链DNA进行分子杂交，不能配对的区域所对应的RNA区域即诱发癌变有关的部位解析(1)RNA病毒的遗传物质是RNA，mRNA作为携带遗传信息的信使，是控制合成蛋白质的直接模板；tRNA可以运输氨基酸；rRNA是核糖体的组成成分；有些RNA还具有催化功能等。(2)将“致癌”与“逆转录”联系在一起的很可能是“基因突变”，经逆转录可以生成DNA片段，并整合到宿主细胞染色体上，而癌变是原癌基因和抑癌基因等发生突变的结果，所以逆转录病毒致癌的机理是经逆转录生成的DNA片段插入到小鼠染色体上，引起原癌基因和抑癌基因等发生突变。(3)由题意知，该病毒RNA上与诱发癌变有关的部位位于缺失的RNA序列中，所以我们可以将缺失部分序列的RNA与正常RNA直接进行比较，即题中已给方案。题目要求再找一种方案，沿着题中思路“经逆转录形成相应的单链DNA”，应该联想到通过比较经逆转录形成的单链DNA间接对该病毒和甲进行比较，问题变成了比较两种单链DNA的碱基序列，可以采用DNA分子杂交技术，不能配对的区域，就是与诱发癌变有关的部位。5答案(1)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加倍(2)洋葱根尖具有分生区，分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖，用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致细胞内染色体数目加倍解析(1)本题中，从实验程序上看，用秋水仙素溶液处理植物分生组织能够诱导细胞内染色体加倍是通过实验得到的结论(秋水仙素可诱导细胞染色体加倍)；而低温(如4℃)处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体的加倍是进一步提出的问题，针对这个问题的假设只有两种情况：能或不能。由于我们在人教版生物教材必修2第88页实验中学习过“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。”根据这一科学知识，可判断提出的假设应是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加倍。(2)考查实验原理，“低温能诱导染色体加倍”只是答题的方向，所写答案是否得分则取决于叙述是否准确、全面，要表达出“洋葱根尖具有分生区”“分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖”“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成”三个要点。6.答案探究光照强度对光合速率的影响7.答案（1）避免进食后机体从食物中吸收的葡萄糖对实验数据产生影响（2）升高对葡萄糖的摄取、利用和储存增加（3）灌胃等体积生理盐水的正常血糖浓度和胰岛素含量（4）胰岛素是唯一一种能直接降低血糖浓度的激素；促进胰岛素分泌可降低糖尿病小鼠血糖浓度（答案合理即可）解析（1）进食后，食物中的葡萄糖被吸收，会导致血糖浓度升高，影响实验结果，故实验中血糖指标需要在空腹条件下测定。（2）由题意可知，红枣多糖可降低血糖浓度，而胰岛素具有降低血糖浓度的作用，由此可推测红枣多糖可能通过促进胰岛素分泌来降低血糖浓度，故灌胃红枣多糖后，小鼠体内胰岛素含量会升高，使组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存增加，导致血糖浓度降低。（3）题中两组均为糖尿病小鼠，缺少正常小鼠进行对照，故为使实验更科学，还应增加一组灌胃等体积生理盐水的正常小鼠，以测定血糖浓度和胰岛素含量的基准值。（4）实验原理是实验设计的依据和思路。本小题可根据实验的过程和结果等来书写实验原理，此时要写出为什么这样操作、为什么出现这样的现象。依据实验结果可知，红枣多糖可能通过促进胰岛素分泌来降低血糖浓度，根据所学知识综合分析并组织语言写出实验原理即可（详见答案）。8.答案（1）动物细胞能通过渗透作用吸水或失水（2）动物细胞具有发生渗透作用的条件（或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差）9.答案（1）红眼和紫眼在雌雄个体中都有表现（答案合理即可）若果蝇眼色的遗传是伴X染色体遗传，则实验①F1应为红眼∶紫眼＝1∶1，F2也应为红眼∶紫眼＝1∶1，与实际杂交