第3单元 实验技能课(03)——实验思路的设计与答题技巧（word教参）-【导学教程】2025年生物新编高考大一轮总复习（人教版 多选）

1．实验思路与实验步骤 实验思路与实验步骤的侧重点有所不同。实验步骤是详细的可操作性较强的实验过程，如：如何分组、实验组和对照组如何处理、因变量如何检测、无关变量如何平衡和消除等。实验思路不需要写出细致具体的可直接操作的步骤，描述实验思路的要点是答出自变量如何施加、因变量如何检测及实验材料的选择等，而不是具体可操作性的设计。在控制无关变量时，实验思路中只要提到“相同且适宜”即可，具体操作时不同的实验者可以采用不同的方法去控制。 2．实验思路的规范表达 实验思路关注的是自变量的确定、因变量的检测以及预期结果与假设的关系。其答题模式一般为：实验材料选择与处理＋自变量＋因变量＋预期结果，解题流程为：依据实验目的选择合适的材料→确定自变量和因变量→预期结果与假设的关系→组织语言，书写答案。 3．实验步骤的规范表达 (1)取材分组编号：将若干生长状况、大小等相同的材料(用具)均分为若干组，并用A、B、C……进行标号。 (2)控制自变量和无关变量：对实验组和对照组分别进行……处理；控制无关变量(其他条件相同且适宜)。 (3)观察记录：反应(生化反应类)或培养(生理实验类)相同时间后，观察指标(特异颜色变化、沉淀反应、形态结构、生理特征变化等)或测定指标(生长发育速度、生化反应速度等)、记录数据。 1．(2021·全国乙卷)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有______________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________________，又能保证________正常进行。 (3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(简要写出实验思路和预期结果) 解析　(1)白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP中，有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，同时，细胞呼吸(呼吸作用)产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸(或呼吸作用)释放的CO2。(2)由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度较高蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证光合作用等生命活动的正常进行。(3)该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH值。实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一段时间液泡中的pH，并求平均值。 预期结果：A组pH平均值高于B组。 答案　(1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜　细胞呼吸(或呼吸作用) (2)蒸腾作用过强导致水分散失过多　光合作用 (3)实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一段时间液泡中的pH，并求平均值。 预期结果：A组pH平均值高于B组。 2．(经典高考题)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题： (1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力________。 (2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果___________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)经干旱处理后，根细胞的溶质浓度增大，渗透压增大，对水分子吸引力增大，植物根细胞的吸水能力增强。(2)据题干条件可知，干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小，导致叶片细胞吸收CO2减少，暗反应减弱，因此光合速率会下降。(3)干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的，而ABA缺失突变体植株不能合成ABA，故其在干旱条件下气孔开度不会减小，但是在ABA处理下气孔开度会变小。自变量应分别为①正常条件和缺水环境，②植物体中ABA的有无。据此，设计实验。 实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果：干旱处理前后气孔开度不变。 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组做对照，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是：ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 答案　(1)增强　(2)下降　叶片气孔开度减小，使供应给光合作用所需的CO2减少　(3)实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。 预期结果：干旱处理前后气孔开度不变。 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组做对照，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。 预期结果：ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 3．取藓类小叶分别浸入蒸馏水、一定浓度的蔗糖溶液和一定浓度的KNO3溶液中，图1是在蔗糖溶液中的观察结果，图2是原生质体(植物细胞除去细胞壁后的部分)的体积随时间的变化，请据图回答下列问题。 (1)图1的A中充满的是________，结构B是________，出现图中所示状态的原因是原生质层的________大于细胞壁。 (2)图2的A、B、C三条曲线中，代表浸在一定浓度的蔗糖溶液中的是________，代表浸在一定浓度的KNO3溶液中的是________。 (3)bc段外界溶液的渗透压________(填“大于” “小于”或“等于”)细胞液的渗透压。 (4)若利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞观察植物细胞的质壁分离和复原，观察的对象主要是细胞中________的大小，以及________的位置。 解析　(1)图1的A为细胞膜与细胞壁之间的间隙，充满的是蔗糖溶液。结构B是叶绿体。图1所示状态为质壁分离，出现质壁分离的原因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(2)将藓类小叶浸在一定浓度蔗糖溶液中，蔗糖分子不能通过细胞膜，因为细胞液的浓度小于外界溶液的浓度，细胞会因失水而发生质壁分离，导致原生质体体积变小，与曲线C相对应。将藓类小叶浸在一定浓度的KNO3溶液中，刚开始细胞会失水导致原生质体体积变小，后由于K＋、NO不断被细胞吸收，又使细胞液溶质的浓度增大，渗透压升高，细胞渗透吸水，原生质体体积变大，与曲线B相对应。(3)bc段原生质体体积在逐渐增大，表明藓类小叶细胞在不断吸水，说明外界溶液的渗透压小于细胞液的渗透压。(4)若利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料观察植物细胞的质壁分离和复原，观察的对象主要是细胞的中央液泡的大小，以及原生质层的位置。 答案　(1)蔗糖溶液　叶绿体　伸缩性　(2)C　B (3)小于　(4)中央液泡　原生质层 4．(2023·海南卷)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。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 回答下列问题： (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是________；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第________条。 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是________，该光源的最佳补光时间是________小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是_______________________________ ______________________________________________________________________________。 (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) ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。(2)根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光＋蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。(3)本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。 答案　(1) 叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)　一和二　(2)红光＋蓝光　 6　 不同的补光时间条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多　(3)将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数 命题热点·提素养(四)　细胞呼吸、光合作用原理在生产实践中的应用 1．细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是：在酶的催化作用下，分解有机物，释放能量。但是，有氧呼吸需要氧和线粒体的参与，有机物彻底氧化释放的能量比无氧呼吸多。 2．温度、水分、氧气和二氧化碳浓度是影响细胞呼吸的主要因素，储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、低氧等措施延长贮藏时间，而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。 3．光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物，并释放氧气的过程。该过程分为两个阶段：光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段是第一个阶段，该阶段必须有光才能进行，在类囊体的薄膜上进行，发生水的光解反应和ATP、NADPH生成。暗反应阶段有光没光都可以，在叶绿体的基质中进行，二氧化碳被利用，一系列反应后生成糖类。 4．光照、温度、水分、氧气、二氧化碳浓度、叶绿体的形成和结构等是影响光合作用的主要因素。 5．光合作用和呼吸作用原理在农业生产中的应用 应用 分析 轮作 轮作可以从时间上更好地利用光能，缩短田地空闲时间，延长了光合作用时间，提高了光能利用率 间作 间作可以从空间上更好地利用光能，从而提高光能利用率。 如最为普遍的玉米与豆类作物间作，两者高矮搭配能提高群落对阳光等环境资源的利用能力 合理 密植 合理密植有利于增大光合作用面积，充分利用光能和土壤肥力。 如果种植太稀，光能得不到充分的利用，如果种植得太密，植株又互相遮挡，植物因群体呼吸消耗继续上升而导致群体净光合降低 增施有 机肥 有机肥中含有的有机物被土壤中的分解者分解后，能为农作物提供更多的CO2和无机盐，能提高农作物光合作用效率。 值得注意的是施肥要适度，过度施肥会导致土壤溶液浓度过高，导致“烧苗” 中耕 松土 中耕松土能增加土壤含氧量，给农作物生长带来好处。 从呼吸作用的角度分析：能促进根细胞的有氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收； 促进土壤中好氧微生物对土壤中有机物的分解，为植物提供更多的 CO2和无机盐 科学 灌溉 土壤缺水会导致植物气孔部分关闭，CO2吸收不足，导致光合速率降低；长时间水淹会导致植物根系周围缺氧，根细胞无氧呼吸产生酒精对根产生毒害作用烂根 大棚 种植 大棚覆盖的薄膜一般采用无色透明薄膜，这样有利于阳光透过，增强光合作强度；大棚补光时，一般补充红光或蓝紫光，这是由于叶绿体中的色素对红光和蓝紫光吸收较强 [典例1]　(2021·湖北卷)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是(　　) A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏 B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少CO2增多，利于保鲜 C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓 D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓 [思维建模] 题干 信息 信息1 采摘后的梨常温下易软化。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期 信息2 果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变 素养 指引 生命观念 细胞中水的存在形式及功能；细胞呼吸原理在生产和生活中的应用 思维误区 误区：水果、蔬菜的贮藏应选择零上低温、低氧等环境条件 切记：自由水与结合水的比值越高，新陈代谢越旺盛，抗逆性越差 [解析]　常温下鲜梨含水量大，环境温度较高呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物增多，不耐贮藏，A正确；密封条件下，梨呼吸作用导致 O2减少，CO2增多，抑制呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B 正确；细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误；酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D 正确。 [答案]　C [典例2]　(2024·重庆调研)大棚蔬菜种植技术是一种比较常见的技术，它具有较好的相对密封性能，很多条件可以人为控制，从而有效提高蔬菜产量。下面是某同学参观完某地蔬菜大棚后总结的相关知识，总结中有科学性错误的是(　　) A．大棚经常使用无色透明的塑料薄膜覆盖，阴雨天用日光灯补光，可以增强光合作用的光反应 B．通过增施有机肥，不仅能给蔬菜提供无机盐，还能提供能量 C．白天适当提高大棚温度，夜晚适当降低温度，增大昼夜温差，有利于积累有机物 D．轮作(轮流种植不同的蔬菜)能提高蔬菜对矿质元素的利用率，减少病虫害发生 [思维建模] 题干 信息 信息1 大棚具有较好的相对密封性能 信息2 大棚蔬菜种植技术，很多条件可以人为控制，从而有效提高蔬菜产量 素养 指引 生命观念 植物对无机盐离子的吸收；物质和能量流动的特点；光合作用原理在生产和生活中的应用 思维误区 误区：增施有机肥增产的原因是能为植物提供无机盐和CO2，不能提供能量 切记：物质能够循环利用，能量不能循环利用 [解析]　无色透明的塑料薄膜允许各种颜色的光透过，阴雨天光照不足适当补光，都可以增强光反应，A正确；蔬菜能够利用有机肥分解产生无机盐，但蔬菜不能吸收有机肥中的能量，B 错误；光合作用合成有机物，呼吸作用消耗有机物，白天既进行光合作用又进行呼吸作用，光合作用相关的酶的适宜温度高于与呼吸作用相关的酶的适宜温度，晚上只进行呼吸作用，增大昼夜温差，有利于积累有机物，C正确；不同植物对矿质元素的吸收不同，轮作有助于提高土壤肥力，提高蔬菜对矿质元素利用率，减少病虫害发生，D正确。 [答案]　B 1．(不定项)(2021·河北卷)《齐民要术》中记载了利用荫坑储存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)，延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述正确的是(　　) A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解 B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到抑制 C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性 D．气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间 解析：选AC　荫坑和气调冷藏库环境中的低温均可通过降低温度抑制与呼吸作用相关的酶的活性，大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)降低氧气浓度，有氧呼吸和无氧呼吸均减弱，从而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解，A正确；荫坑和气调冷藏库储存中的低温可以降低呼吸作用相关酶的活性，大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)降低氧气浓度，其中酶的活性降低对有氧呼吸的三个阶段均有影响，B错误；温度会影响酶的活性，气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性，C正确；气调冷藏库配备的气体过滤装置应起到除去空气中氧气的作用，而不是去除乙烯的作用，以抑制果蔬的有氧呼吸，D错误。 2．(2023·福州期中)早种时，用温水淋种和时常翻种目的是控制温度和通气，使细胞呼吸顺利进行。下列分析正确的是(　　) A．细胞呼吸将糖类中的能量大部分转化为 ATP 中的化学能 B．温水淋种可提高稻谷代谢速率，增强与光合作用有关酶的活性 C．稻谷最好在低氧低温下保存 D．翻种可以避免谷芽因缺氧产生乳酸，从而影响幼胚的发育 解析：选C　细胞呼吸过程中释放的能量大部分以热能形式散失，一部分转移到ATP中，供各种生命活动的需要，A错误；温水淋种可促进稻谷萌发，增强与细胞呼吸有关酶的活性，B错误；低氧低温的条件下，稻谷消耗的有机物较少，适宜保存稻谷，C 正确；谷芽在缺氧的条件下进行无氧呼吸产生酒精，D错误。 3．(2024·岳阳模拟)为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如表所示。下列分析不正确的是(　　) 处理 光照强度 [μmol/(m2·s)] 叶绿素含 量(SPAD) 净光合作用 强度相对值 无遮光处理(A组) 1 292.7 40.9 25.4 红色透光膜(B组) 410.3 40.0 10.7 蓝色透光膜(C组) 409.9 39.6 13.2 黄色透光膜(D组) 930.7 42.1 21.2 A.导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长 B．将处理后的D组棉花植株再分别置于不同遮光环境中，黄色透光膜下的棉花叶光合速率最高 C．将处理后的四组棉花植株同时置于红色透光膜下，叶绿体中生成NADPH最多的是D组 D．雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花植株的生长 解析：选B　无遮光处理和不同颜色的透光膜处理下透过的光的波长不同，光照强度不同，进而导致净光合作用不同，故导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长，A 正确；将处理后的 D组棉花植株再分别置于不同遮光环境中，无遮光处理条件下光照强度最大，棉花叶的光合速率最高，B错误；D组处理后棉花叶片叶绿素含量最高，故推测将处理后的四组棉花植株同时置于红色透光膜下，D组吸收的光能最多，叶绿体中生成的 NADPH 最多，C正确；根据 B、C、D三组的实验结果可知，黄色透光膜下，棉花叶的净光合作用更强，故推测雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花植株的生长，D正确。 4．(2023·新课标卷)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是(　　) A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 解析：选A　措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确； 措施③风干储藏可以减少自由水含量，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B错误；措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误； 措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$