高三生物二轮复习课件专题九 第19讲 考向2 实验的设计、分析与评价

考向2实验的设计、分析与评价实验方案的组成：实验目的、实验原理、实验假设、实验步骤、实验结果、实验结论、记录表格。一、实验目的（区分探究性与验证性实验）探究性实验验证性实验实验目的____自变量对因变量的影响（目的不明确）_____自变量对因变量的影响（目的明确）实验结果及结论假如出现现象1，则得出结论1假如出现现象2，则得出结论2与实验目的_____的结果和结论验证探究一致由于验证性实验结果和结论可以预知（实验只是为了再次验证），一般用陈述式，即由于出现了现象1，所以结论确实是A。例：研究表明，性激素能促进动物生殖器官的发育，孕激素则反之。某科研小组为验证雌激素和孕激素的功能。利用体外培养的小鼠子宫内膜上皮细胞作为实验材料，培养不同时间后，检测增殖细胞数目比例(增殖细胞数/细胞总数)。该实验的实验目的：验证雌激素对小鼠子宫内膜上皮细胞的增殖具有促进作用验证孕激素对小鼠子宫内膜上皮细胞的增殖具有抑制作用例：(2021·福建）大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长，进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同CO2浓度（大气低CO2浓度LC和高CO2浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。本实验的目的是:探究在一定光照强度下不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。

(1)自变量的判定:(2)因变量的判定:二、实验设计、分析①人为控制的对实验对象进行处理的变量为自变量；②坐标图横坐标多是自变量；③探究××对××的影响，探究后面的名词为自变量;④在同一组实验中，自变量可以有两个。①因自变量改变而变化的变量为因变量;②坐标图纵坐标多是因变量;③探究××对××的影响，影响前面的名词为因变量。P116T2.(不定项)纳米酶是一类蕴含酶学特性的纳米材料,具有催化活性高、稳定、成本低和易于大规模生产等特点。研究人员制备了能催化H2O2分解的纳米酶，如图是探究其特性的一项实验结果，图中“△DO”表示加入H2O25min后反应体系中溶氧量的变化情况。下列相关叙述错误的是(

)A.该纳米酶的最适pH为8.0B.该纳米酶在发挥作用后被迅速降解为氨基酸C.纳米酶通过与底物结合发挥作用，能显著降低化学反应的活化能D.实验过程中应控制好纳米酶的用量、H2O2溶液的浓度、O2的浓度等无关变量ABDO2浓度是因变量P117T3.(不定项)(2025·聊城模拟)研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段,以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是(

)A.叶状体中CO2的减少导致其上浮B.各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行C.4℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用D.增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加B(3)实验设计原则：①科学性原则，实验材料选择与实验方法要科学合理。②对照性原则，③单因子变量和等量原则，二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，实验必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。④平行重复原则，为减小实验误差，应进行至少3次实验。

空白对照：不给对照组任何处理。

自身对照：实验组和对照组都在同一实验对象上进行。

条件对照：给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照的。

相互对照：不单独设对照组,而是几个实验组相互对照。(4)加法和减法原理:①加法原理：在对照实验中，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如，在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别做加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。②减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质。③要体现加法原理与减法原理，至少要3组实验，2组实验无法体现。(5)阳性对照与阴性对照：凡是肯定出现预期结果的组，为阳性对照组。凡是肯定不会出现预期结果的组，为阴性对照组。1、科学研究中常设置对照实验来增加实验结果的可信度和说服力。下列有关对照实验的叙述，正确的是(）A.空白对照组一般不进行特殊处理，所以无需进行任何操作B.探究酵母菌的细胞呼吸方式时有氧条件为对照组，无氧条件为实验组C.探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响，自变量为甲状腺激素的浓度D.探究某种抗生素对细菌的选择效果需设置无菌水及已知抗生素阳性对照组D(6)实验结果与结论：①实验结果：对图和表的描述，要客观和准确，描述方式为随自变量变化因变量的变化趋势，另加一些关键点的描述(如果有关键点)。如图实验结果是：随NAA浓度增加，不定根总数差值与胚轴长度差值先增加后减小，其中不定根总数差值在NAA浓度为10-12(g/mL)达到峰值，胚轴长度差值在NAA浓度为10-8(g/mL)达到峰值。(6)实验结果与结论：②实验结论：对实验结果的分析和推测要合理。如图实验结论是：NAA具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点。三、书写实验思路和实验步骤的注意点(1)要求写出实验思路和实验步骤的试题，都要注意“无关变量”的描述,尤其是写出实验步骤类试题。因为无关变量是决定实验成败的关键因素，写实验步骤时，必须要对无关变量的操作作出说明。(2)在一个实验中，人为设置的变量,除了自变量，都是无关变量，若有无关变量的具体内容(如某种酶发挥作用的最适温度为37℃)，则需明确写出；若没有无关变量的具体数值(如保温时间)，则可用“适宜且相等”“理想条件下”等文字表述。例：(2023·海南卷节选)海南是我国火龙果的主要种植区之一，由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。（3）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。

。

将生长状况相同的火龙果植株分三组，经不同光照强度的白光处理相同时间，其他条件相同且适宜，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光照对应最适光照强度。P115T1(2024·全国甲卷)某种病原体的蛋白质A可被吞噬细胞摄入和处理,诱导特异性免疫。回答下列问题。(1)病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于_____________。

(2)溶酶体中的蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，蛋白酶切断的化学键是________。

(3)不采用荧光素标记蛋白质A，设计实验验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，简要写出实验思路和预期结果。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。体液免疫肽键实验思路：以蛋白质A的片段为抗原，制备单克隆抗体，利用差速离心法将吞噬细胞中的溶酶体分离，并提取溶酶体中的蛋白质，利用抗原—抗体杂交技术进行检测。预期结果：出现杂交带，表明蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中。提高(2024·新课标卷节选)机体感染人类免疫缺陷病毒(HIV)可导致艾滋病。回答下列问题。(1)感染病毒的细胞可发生细胞凋亡。细胞凋亡被认为是一种程序性死亡的理由是

。

(2)设计实验验证某血液样品中有HIV，简要写出实验思路和预期结果。由基因决定的程序性调控过程

思路一：从样品中提取RNA，逆转录得DNA，用HIV核酸特异性引物进行PCR，电泳检测PCR产物。结果：有目的条带。思路二：利用抗HIV抗体，与血液中的样品进行抗原—抗体杂交实验；结果：若出现杂交带，则证明血液样品中含有HIV。P115T2.(补充实验步骤)(2025·浙江1月高考)为研究药物D对机体生理功能的影响和药物Z对细胞增殖的影响，某同学进行以下实验并提出一个实验方案。回答下列问题:给一组大鼠隔日注射药物D每隔一定时间,测定该组大鼠的血糖浓度和尿糖浓度。实验结果：血糖浓度增加，出现尿糖且其浓度增加。(1)①由上述实验结果推测,药物D损伤了大鼠的__________细胞,大鼠肾小管中葡萄糖含量增加,会使其尿量________。同时大鼠的进食量增加,体重下降,原因是________________________________________________________________________________________。

②检测尿中是否有葡萄糖，可选用的试剂是____________。

胰岛B增加大量的葡萄糖随尿排出，为补充能量，需增加食物的摄取，同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解，体重下降。斐林试剂(2)为验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，根据以下材料和用具，完善实验思路，预测实验结果。材料和用具：若干份细胞数为N的大鼠肝癌细胞悬液和肝细胞悬液、细胞培养液、药物Z、细胞培养瓶、CO2培养箱、显微镜等。(说明与要求：细胞的具体计数方法不作要求，不考虑加入药物Z对培养液体积的影响,实验条件适宜。)①完善实验思路。i.取细胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液。ii.__________________________________________________________。

iii._________________________________________________________。

iiii.____________________________________________________________________________________________________。

A、B组加入肝癌细胞悬液，C、D组加入肝细胞悬液A、C组不加药物Z，B、D组加药物Z将上述细胞培养瓶置于CO2培养箱，培养一段时间后，在显微镜下观察并计数细胞数，记录并处理所得数据。②预测实验结果(设计一个坐标,用柱形图表示最后一次检测结果)。答案:例：(2023·湖北卷节选)研究发现,实验动物被脊髓灰质炎病毒侵染后,发生了肢体运动障碍。为判断该动物的肢体运动障碍是否为脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致,以电刺激的方法设计实验，实验思路是_____________________________________________________________________________________________________,预期实验结果和结论是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

用适宜大小的电流刺激该动物的骨骼肌，观察该动物的骨骼肌是否收缩(或肢体运动情况)①若骨骼肌不收缩(或肢体运动障碍)，则脊髓灰质炎病毒直接引起骨骼肌功能损伤；②若骨骼肌收缩(或肢体运动正常)，则脊髓灰质炎病毒没有引起骨骼肌功能损伤。四、实验方案和实验步骤的评价和完善例：为探究红光和黄光培养条件下烟草体内叶绿素含量是否发生改变，某同学提出以下实验思路。分别用一定强度的红光和黄光培养烟草，一段时间后提取和分离烟草叶绿体中的色素，通过比较滤纸条上叶绿素a和叶绿素b色素带的位置来判断叶绿素含量是否发生改变。有同学认为该方案存在不足，原因有：①

;②

。

该实验缺少同等强度白光培养的对照组

色素带的位置只能反映色素在层析液中的溶解度的大小，不能反映色素的含量。P116T3(2023·山东高考)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。(1)该实验的自变量为______________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_____________________________(答出2个因素即可)。

(2)根据本实验，________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是__________________________________________________________________。H蛋白、光照CO2浓度、温度、水分不能突变体PSⅡ的损伤小但不能修复，野生型PSⅡ的损伤大但能修复(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量________(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是____________________________________________________________________________________。

少突变体的NPQ强度大，PSⅡ的损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性强，光反应产物多P117T4.(2025·哈尔滨模拟)5-羟色胺(5-HT)是一种神经递质,5-HT含量偏低容易引起情绪低落、失眠等症状,进而导致抑郁。临床上可用酒石酸唑吡坦片等药物进行治疗。已知5-HT释放、回收以及与受体结合传递信号的过程如图所示。请回答以下问题:(1)5-HT与突触后膜上的______________________________________结，可引起Ca2+通道打开，从而使突触后膜的膜外电位变为__________，产生兴奋。

5-HT受体负电位(2)5-HT和突触前神经元的5-HT自身受体结合后能抑制突触前膜释放5-HT,这种调节方式属于____________调节，正常情况下该调节方式对以上生理活动的意义是_____________________________________________________;据图分析：对于抑郁症患者来说，除5-HT自身受体相关原因外，其突触间隙中5-HT含量降低的原因还有_________________________________。

(负)反馈维持突触间隙5-HT含量的相对稳定(或维持机体的稳态)5-HT转运体对5-HT的回收增加(3)已知酒石酸唑吡坦片通过促进脑干神经细胞分泌5-HT，一定程度上改善睡眠，研究人员分析了中药柴胡加龙骨牡蛎汤对5-HT含量的影响，并做了相关实验。请根据以下提供的实验材料，完善实验思路并进行分析。材料与用具：健康、生理状况相同的雄性小鼠若干、生理盐水、柴胡加龙骨牡蛎汤、酒石酸唑吡坦片溶液、对氯苯丙氨酸、注射器、灌胃器等。(说明：对氯苯丙氨酸可降低5-HT含量引起失眠；不考虑给药方法、药量对实验结果的影响)。①分组编号：实验小鼠正常饲养，3天后随机均分为甲、乙、丙、丁4组。②模型建立：甲组每天腹腔注射适量生理盐水1次；其余各组每天注射________________________1次，一段时间后获得失眠模型小鼠。

③给药处理：甲组灌胃生理盐水；乙组作为阳性对照组，灌胃酒石酸唑吡坦片溶液；丙组作为实验组，灌胃柴胡加龙骨牡蛎汤；丁组作为阴性对照组，灌胃等量______________。

④取材检测:连续给药7天，末次给药12h后分离各组小鼠的_______________________进行充分研磨后将组织匀浆离心，取上清液测定各组5-HT含量并记录。

等量的对氯苯丙氨酸生理盐水脑干细胞(脑干组织)(4)统计(3)实验结果并分析：①发现乙组与丙组的5-HT含量相当;②推测甲组、丙组与丁组的5-HT含量的大小关系为：____________________(用“=”“>”“<”表示)。综合以上实验结果，该实验结论是________________________________________________________________________________。

甲组>丙组>丁组柴胡加龙骨牡蛎汤能促进神经细胞分泌5-HT，其效果与酒石酸唑吡坦片类似巩固：(2024·山东济南模拟)科研人员电刺激神经元时,能够引起细胞膜上Ca2+通道开放,Ca2+内流促使突触小泡与突触前膜融合。突触前膜释放乙酰胆碱(ACh),其与突触后膜特异性受体结合引起突触后膜兴奋;ACh也可作用于周围的星型胶质细胞(一种神经胶质细胞)的特异性受体,引起星型胶质细胞释放ATP,ATP作用于突触前膜上的P2Y受体,抑制ACh的释放,过程如图所示。请回答下列问题。(1)由题干可知,推测星型胶质细胞释放的ATP抑制ACh释放的机理是___。

ATP与突触前膜上的P2Y受体结合，抑制Ca2+内流，进而抑制ACh的释放。(2)要验证星型胶质细胞可以对突触中兴奋的传递产生抑制作用。请以具有突触联系的神经元、星型胶质细胞和电位计等为实验材料,简要写出实验思路并预期实验结果。实验思路:_________________________。

预期结果:

___________________________________________________________________________________________________________。

将具有突触联系的神经元分为两组，编号为甲、乙。甲组单独培养，乙组与星型胶质细胞混合培养；给予突触前神经元适宜刺激，测量两组突触后神经元的膜电位变化。

甲组膜电位变化正常，乙组的膜电位变化逐渐减小，说明星型胶质细胞对突触传递产生的抑制作用。自变量：有无神经胶质细胞

因变量：突触后膜电位变化提高.(2024·湖南模拟)糖尿病会引起人的认知障碍及大脑神经生理和结构的改变，引发糖尿病脑病。糖原合成酶激酶-3(GSK3β)是参与肝糖原代谢的关键酶，可磷酸化Tau蛋白，Tau蛋白过度磷酸化会引起轴突病变，从而造成神经元损伤。当GSK3β被磷酸化后，不再有磷酸化Tau蛋白的功能。回答下列问题。(1)人体血糖的平衡可受到神经系统调节，当血糖含量降低时,下丘脑通过

(填“交感神经”或“副交感神经”)调节胰岛A细胞分泌胰高血糖素。胰高血糖素通常不能作用于肌肉细胞，说明激素调节具有

的特点。

交感神经

作用于靶细胞和靶器官

(2)为探究小檗碱(黄连的有效成分)对缓解糖尿病脑病的治疗作用，科研人员进行了相关实验，并分别检测了正常和糖尿病脑病模型大鼠(模型组)中GSK3β、p-Tau等物质的含量，结果如图。由图可知，糖尿病脑病以及小檗碱不影响GSK3β的表达量,但模型大鼠体内