10　必修1　第二单元　微专题1　实验技能解题策略

微专题1实验技能解题策略一、实验设计遵循的原则1．科学性原则2．单一变量原则和等量原则3．平行重复原则4．对照原则(为使实验结果有可信度，需设置对照组)1．某生物学兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的过氧化氢酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：(1)本实验的目的是探究_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。设计实验时，各实验组应遵循____________________________________原则。(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2+、Cu2+都能抑制过氧化氢酶的活性，且相同浓度的Cu2+的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2+。Cd2+、Cu2+对过氧化氢酶活性的影响主要取决于________________(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。(3)Cd2+、Cu2+等重金属离子影响了过氧化氢酶的__________________，从而引起酶活性的改变。[答案](1)不同浓度的Cd2+和Cu2+对不同水稻品种中过氧化氢酶活性的影响单一变量、对照、平行重复(2)大于重金属种类和浓度(3)空间结构[解析](1)由实验结果看出该实验研究的是不同浓度的Cd2+和Cu2+对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的过氧化氢酶活性的影响。本实验中的三个自变量：不同的水稻、不同的重金属离子、不同的离子浓度，设计实验时，各组实验应遵循单一变量原则、对照原则和平行重复原则。(2)分析表中数据可知，相同浓度的Cd2+和Cu2+，Cu2+的抑制作用大于Cd2+。Cd2+和Cu2+对过氧化氢酶活性的影响主要取决于重金属种类和浓度。(3)重金属离子影响了蛋白质的空间结构，从而影响了酶的活性。二、实验设计的基本方法实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。1．实验目的(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”即为该实验的实验目的。(2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。2．实验原理实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。3．实验假设假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，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。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须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你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出你认为最可能的一种假设即可。4．实验思路思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。5．实验步骤步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序：6．实验结果和结论实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法：(1)通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同，找出实验自变量。(2)由果找因，分析实验结果(因变量)与实验控制的单一因素(自变量)之间的逻辑关系，得出正确结论。(3)在有些实验中，还要根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面(总)结论”。(4)在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论即是实验要验证的事实。在探究性实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。2．科学施肥可使作物接近最高产量而又不会造成肥料浪费。实验表明锌肥的施用量与番茄的果实产量密切相关，如图为实验结果曲线图。实验目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]探究锌肥施用量对番茄果实产量的影响(或探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围)3．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”)都需要标记的，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[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．某校生物学实验小组要对“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：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)动物细胞能通过渗透作用吸水和失水(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)5．普通淀粉酶的最适温度在40～60℃之间，而极端耐热淀粉酶在100℃仍能保持较高的活性，因此在生产上具有更为广泛的应用前景。设计实验测定极端耐热淀粉酶起催化作用的最适温度。(1)此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑哪些因素?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(指出两点即可)。(2)简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)底物淀粉溶液的浓度和用量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序(2)在40℃和100℃之间每隔一定温度设置一个实验组，其他实验条件适宜且保持一致。以反应液和碘液发生颜色反应的程度为指标确定最适温度6．(人教版必修1P86问题探讨改编)实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液，请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；取两支试管编号为甲、乙，分别加入等量的已配置的悬浊液；向甲试管中加入两滴ATP溶液，向乙试管中加入两滴葡萄糖溶液，在黑暗环境中观察两试管；观察到甲试管发出荧光，乙试管没有发出荧光7．(2021·湖北卷)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合，酶的活性能恢复)；另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具：蒸馏水，酶A溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋(人工合成半透膜)，试管，烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，提出以下实验设计思路，请完善该实验设计思路，并写出实验预期结果。(1)实验设计思路取________支试管(每支试管代表一个组)，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量______________________，一段时间后，测定各试管中酶A的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶A活性。(2)实验预期结果与结论若出现结果①：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，则得出结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，则得出结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③：______________________________________________________________________________________________，则得出结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。若出现结果④：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，则得出结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。[答案](1)两甲物质溶液、乙物质溶液(2)透析后，两组的酶A活性均比透析前酶A的活性高透析前后，两组的酶A活性均不变加甲物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶A的活性不变加甲物质溶液组，透析前后酶A的活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高[解析](1)分析题意可知，实验目的是探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型，则实验的自变量为甲、乙物质的有无，因变量为酶A的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：取两支试管，各加入等量的酶A溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和等量原则)，一段时间后，测定各试管中酶A的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶A活性。(2)据题意可知，甲物质和乙物质对酶A的活性有抑制作用，但作用机理未知，且透析前有甲物质和乙物质的作用，透析后甲物质和乙物质的作用减弱，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶A的活性能恢复，故透析后，两组的酶A活性均比透析前酶A的活性高；②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶A的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶A活性均不变；③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析