第十一单元 实验必备方法探究-【金版教程】2025年高考生物一轮复习创新方案word（新教材，创新版，单选版）

金版教程　高考科学复习创新方案　生物学(单选版） 实验设计遵循的原则 一　科学性原则 (1)选材科学性：如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应。 (2)实验方法科学性：如使用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。 二　单一变量原则和等量原则 (1)单一变量原则：是指实验组和对照组之间自变量是唯一的。只改变一个因素(实验自变量)，观察其对实验结果(因变量)的影响，严格遵守单一变量原则才能确定自变量与因变量的对应关系。 (2)等量原则：强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量的一致性，例如“等量”“同种”“相同”等，所有组的无关变量应该相同且适宜。 三　平行重复原则 排除偶然因素的影响，取材时应强调若干、等量；实验操作时可能会涉及多次重复取平均值。 四　对照原则(为使实验结果更有可信度，需设置对照组) (1)空白对照：即对照组不做任何变量处理。 例如：探究胰岛素的生理作用实验中，对小鼠进行饥饿处理后，注射胰岛素的为实验组，注射等量生理盐水的为对照组。 (2)相互对照：实验中不单独设对照组，而是几个实验组相互对照。 例如：在确定噬菌体的遗传物质的实验中，一组为32P标记噬菌体的DNA，用标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，另一组为用35S标记噬菌体的蛋白质，用标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，两组实验都是实验组，相互对照。 (3)自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行。 例如：质壁分离和复原实验。实验处理前后的细胞状态分别为对照组和实验组，通过比较二者差异分析得出实验结论。 (4)条件对照：即给对照组施加变量处理，但这种处理不是实验假设所定的。 例如：探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素，空白对照为饲喂等量生理盐水，可以再增加一组对照组，饲喂甲状腺激素抑制剂，即条件对照，这样可以增加实验的说服力。 变量的控制和实验组与对照组 一　变量的控制 实验探究能力培养，特别关注在复杂实验背景下，理清自变量、因变量，从而进一步确定实验组与对照组，这是解实验设计题的关键。 (1)变量定义：①自变量：是指实验过程中人为控制的对实验对象进行处理的因素。②因变量：是指因自变量改变而变化的变量。③无关变量：是指除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。 (2)变量之间的关系 (3)变量的处理办法 ①自变量的处理办法 a．“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。 b．“换”：例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。 ②无关变量控制的方法如下 消除法 排除或隔离无关变量对实验结果的影响。例如，验证“生长素能促进果实发育”的实验中，有一组要求无生长素，需开花前用纸袋将雌花套住，使雌花不能完成受粉，不能形成种子产生生长素，并保持其他条件相同 恒定法 在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不变。例如，在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验的影响 平衡法 设立对照组，除自变量外，无关变量对实验组与对照组的影响都是均等的。从而可平衡无关变量的影响，得到实验单一变量的效果 ③因变量的确定：因变量必须是可测量或可观察的指标，例如：某溶液中是否存在淀粉酶，肉眼看不到，通过实验加淀粉，但淀粉含量是否发生变化还是看不到，所以需要通过加碘液进行颜色方面的鉴定。 二　实验组和对照组 (1)实验组和对照组定义 实验组：接受实验变量处理的一组。 对照组：不接受实验变量或者常态下的一组。 (2)实验组和对照组的判断方法 ①运用加减法设计的实验，做了加(减)法处理的是实验组。没有做加(减)法处理的是对照组。 　为了验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法，其中对照组和实验组的处理及结果分别是什么？ a．黑暗中培养 b．在光下培养 c．生长良好 d．生长不良 思路引领[找常态：处于常态的为对照组(生物生存的环境)] (1)实验目的：验证光是植物生长发育的必要条件。 (2)实验变量：是否有光。 (3)找常态：自然光照环境。光照环境是常态组；黑暗环境为变量处理组。 对照组：b、c 实验组：a、d [练1]　为了解土壤微生物是否能分解农药，并尽快得出结论，有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行了实验，取等量的砂土分装于相同的容器中，A组高压灭菌，B组不灭菌，A组和B组哪组是实验组？ 对照组：不灭菌即B组 实验组：高压灭菌即A组 　为探究酸雨对植物的影响，某同学取生长状况相同的若干株相同植物分为2组，一组植物定时喷洒适量清水，另一组植物定时喷洒适量酸雨，一段时间后观察两组植物生长状况。该实验中，对照组和实验组分别是哪组？ 思路引领[空白的为对照组(清水，生理盐水等)] (1)实验目的：探究酸雨对植物生长的影响。 (2)实验变量：有无酸雨。 (3)找空白：清水处理组。 对照组：等量清水喷洒植物组 实验组：适量酸雨喷洒植物组 [练2]　为探究空气中CO2对植物生长的影响，某同学设置了甲、乙两组实验，实验组和对照组分别为哪组？ 对照组：甲组 实验组：乙组 ②根据实验目的及实验变量确定，变量处理的为实验组，不作处理的为对照组，或者结果已知的为对照组。 　(2021·山东等级考节选)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发，也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。 已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。如果让你设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响，请写出你设计的实验组和对照组。 思路引领 (1)实验目的：验证长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。 (2)实验变量：是否有长期束缚及肾上腺。 (3)变量实施组： A组：长期束缚； B组：切除肾上腺(因为小鼠体内本身就有肾上腺，要研究肾上腺作用，需要切除)； C组：长期束缚＋切除肾上腺。 不作处理组： D组：没有束缚及手术。 对照组：D组 实验组：A组、B组、C组 [练3]　(2020·山东等级考节选)已知切断脾神经可以破坏脑—脾神经通路，请利用以下实验材料及用具，设计实验验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力。请写出实验设计的对照组和实验组。 实验材料及用具：生理状态相同的小鼠若干只，N抗原，注射器，抗体定量检测仪器等。 对照组：不做处理组 实验组：切断脾神经组 　过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　) 管号 1 2 3 4 1%焦性没食子酸/mL 2 2 2 2 2%H2O2/mL 2 2 2 2 缓冲液/mL 2 — — — 过氧化物酶溶液/mL — 2 — — 白菜梗提取液/mL — — 2 — 煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL — — — 2 A．1号管为对照组，其余不都是实验组 B．2号管为对照组，其余都为实验组 C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶 D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶 思路引领 (1)实验原理：过氧化物酶能分解过氧化氢，氧化焦性没食子酸呈橙红色。—题干已给 (2)实验目的：探究白菜梗中是否存在过氧化物酶。—题干已给 (3)实验变量：是否加白菜梗提取液及白菜梗提取液处理方法。 (4)不作处理组：1号试管。实验结果已知组(实验原理可知)：2，4号试管。 答案　A 解析　实验是为了探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，所以1号管、2号管、4号管均为对照组，3号管是实验组，A正确，B错误；3号管显橙红色，可能是由于提取液中含有其他氧化性物质导致的，故需要对照组来进行对照，C错误；4号管不显橙红色，很有可能是加入煮沸冷却后的白菜梗，煮沸使酶失活，无法证明白菜梗中无过氧化物酶，D错误。 [练4]　为研究生长激素(GH)和胰岛素样生长因子(IGF­1)影响奶牛牛乳中酪蛋白含量的机理，科研人员进行了如下实验。 将体外培养的奶牛乳腺上皮细胞等分为四组，各组处理如下： 实验处理 对照组 GH组 IGF­1组 GH＋IGF­1组 GH ？ ＋ － ＋ IGF­1 ？ － ＋ ＋ 动物细胞 培养液 ？ ＋ ＋ ＋ 注：“＋”：加入；“－”：不加入。 对照组的处理是：__________________________培养奶牛乳腺上皮细胞24小时。 答案　用等量的不含GH和IGF­1的动物细胞培养液 (3)模型动物相关实验中的对照组和实验组 ①空白对照 处理方法 指不经任何处理的实验动物，目的是突出正常动物与疾病动物之间有何差别。所谓不加处理因素，可以是用等量生理盐水等溶剂代替所要加的溶液，也可以是给实验动物开刀但是不摘除某个器官，等等 目的 排除无关变量的干扰，排除来自“取材差异”“操作处理”和“检测方法”带来的误差 举例 研究某种药物对糖尿病小鼠的治疗效果，空白对照组的设计是：未患有糖尿病的正常(健康)小鼠，注射等量的生理盐水或不包含药物的溶剂等 ②模型对照 处理方法 即疾病动物模型，用等量生理盐水或不含药物的溶剂处理 目的 观察与治疗组相比，药效如何及在疾病状态下的动物表现 举例 如要观察某种药物是否对乳腺癌有治疗效果，治疗组动物需要给药，模型组需要注射同等剂量的生理盐水或不包含药物的溶剂 ③已知治疗效果药物等治疗组对照(结果已知的为对照组) 处理方法 通常是给予模型动物已知应该有效的药物的处理 目的 对比某受试药物与已知药效药物，是否更有效 举例 例如已知阿霉素对乳腺癌肿瘤生长有抑制作用，因此我们可以选用阿霉素作为对照，来判断受试药物的治疗效果 综上，建议对照组的分组是：空白组；模型对照组；治疗对照组。 实验组的分组是：模型＋低剂量受试药物；模型＋中剂量受试药物；模型＋高剂量受试药物。 　为了探究某种复方草药对某种细菌性乳腺炎的疗效是否与机体免疫功能增强有关，如何设计对照组和实验组？ 思路引领[设计空白对照组，模型对照组，药物结果已知对照组，实验组；如果实验对象不需要疾病状态，则可不设置模型组，如果没有结果已知的治疗药物，则可不设置结果已知对照组] (1)空白对照组：正常小鼠＋等量生理盐水灌胃。 (2)模型对照组：细菌性乳腺炎模型小鼠＋等量生理盐水灌胃。 (3)实验组：细菌性乳腺炎模型小鼠＋复方草药灌胃。 [练5]　(2024·山东济南高三期末)糖尿病周围神经损伤属于糖尿病神经病变中最常见的一类，是糖尿病最常见的慢性并发症之一。临床上的常用缓解药有降糖药物二甲双胍和营养神经药物甲钴胺等。运动神经传导速度(MNCV)的测定是诊断外周神经病变的有效指标。为了探究新药S与甲钴胺相比的治疗效果以及能否恢复到正常小鼠的水平，请使用健康小鼠、糖尿病周围神经病变模型小鼠设计实验，对照组和实验组如何设置？ (1)空白对照组：给正常小鼠灌胃等量生理盐水。 (2)模型对照组：给糖尿病周围神经病变模型小鼠灌胃等量生理盐水。 (3)治疗对照组：给糖尿病周围神经病变模型小鼠灌胃等量甲钴胺。 (4)实验组：给模型小鼠灌胃等量新药S。 实验设计程序 一　实验目的 变量法寻找实验目的 (1)根据题目信息，直接写出实验目的。 此类题目中往往含有“验证×××”或“探究×××”的字眼，此即该实验的目的。 (2)根据实验装置或实验现象，推断实验目的。 此类试题首先确定实验的自变量和因变量，再寻找自变量和因变量之间的关系，此即实验的目的。通常写法有：探究××(自变量)的作用、探究××(自变量)对××(因变量)的影响、探究××(自变量)与××(因变量)的关系等。 　为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路： (1)实验分组： 甲组：培养液＋Y细胞＋3H­TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)＋生理盐水。 乙组：培养液＋Y细胞＋3H­TdR＋X(用生理盐水配制)。每组设置若干个重复样品。 (2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。 (3)将各样品在相同且适宜的条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。 (要求与说明：答题时用X、CRD、3H­TdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞。) 请回答： 实验目的：_____________________________________________________________________。 答案　探究X对Y细胞增殖的影响 解析　分析实验分组可知，自变量为是否加入X物质，检测指标为CRD的大小，且3H­TdR是合成DNA的原料，DNA的合成主要在细胞分裂的过程中发生，由此可以判断本实验的目的是探究X对Y细胞增殖的影响。 [练1]　下图表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内。 写出该实验目的的推导过程。 答案　 二　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，写出认为最可能的一种假设即可。 　用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6 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(2n＝16)，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______________________________________________________________。 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 [练2]　将植物细胞置于外界溶液中可以发生渗透失水和吸水现象，针对这一现象回答下列问题： (1)水分子进出植物细胞要经过原生质层，原生质层是选择透过性膜，那么原生质层是否相当于半透膜？请针对这个问题作出假设：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某小组用紫色洋葱鳞片叶、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜、质量浓度为0．3 g/mL的蔗糖溶液、清水为实验材料，观察植物细胞质壁分离及复原实验。回答下列问题： ①如果成功完成这个实验，所观察到的结果能否支持该小组提出的假设？ ②如果不能支持，请解释原因；如果能支持，阐述得出“原生质层相当于一层半透膜”的合理推理。(可以结合教材的相关知识) 答案　(1)原生质层相当于半透膜 (2)①能支持。 ②渗透作用发生的两个条件：一是有半透膜，二是半透膜两侧存在浓度差。如果原生质层相当于半透膜，将植物细胞浸润在0．3 g/mL的蔗糖溶液中，植物细胞会失水，原生质层会与细胞壁分离，当质壁分离的细胞又浸润到清水中，细胞吸水膨胀，发生质壁分离的复原。 三　实验原理 掌握实验原理确定方法 (1)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、作出假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据(或原因)、确定观测指标的依据(或原因)。因此，要熟知教材实验中涉及的各种试剂的选择依据及相应的生理过程，进而确定实验原理。 (2)实验原理的书写 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＋实验过程概括。在表述时一般使用陈述句而不用疑问句，用肯定句而不用否定句。 ②实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考。 　库尔勒香梨果实中存在游离态和结合态两大类呈香物质。结合态呈香物质大部分以糖苷形式存在，本身没有香气，但在β­D­葡萄糖苷酶的作用下能分解释放出具有挥发性的游离态呈香物质。若香梨在贮藏期间上述转变过程迅速，会导致部分香气成分丧失，影响果实的风味和品质。科研人员进行了相关实验，并对β­D­葡萄糖苷酶的含量进行检测(实验结果如图所示)，请分析回答： (1)本实验的目的是__________________________________________________________。 (2)本实验的原理 对硝基苯­β­D－葡萄糖苷(pNPG) 对硝基苯酚 ①对硝基苯­β­D－葡萄糖苷(pNPG)与香梨中的__________________分子结构相似，能在β­D－葡萄糖苷酶作用下生成对硝基苯酚，对硝基苯酚在碱性条件下显黄色。 ②由于不同香梨中的________________不同，以上反应完成后，在碱性条件呈现的黄色深浅不同，在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值也不同。与事先配制好的对硝基苯酚标准溶液的________进行比较，确定__________含量，然后推算出______________________。 答案　(1)研究不同贮藏条件下β­D­葡萄糖苷酶含量的变化规律(或探究不同贮藏条件对β­D­葡萄糖苷酶含量的影响) (2)①结合态的呈香物质　②β­D­葡萄糖苷酶的含量　颜色(或吸光值)　对硝基苯酚　β­D­葡萄糖苷酶的含量 解析　(1)该实验的自变量是库尔勒香梨果实的贮藏条件，因变量是β­D­葡萄糖苷酶含量变化，因此，此实验的目的是研究不同贮藏条件下β­D­葡萄糖苷酶含量的变化规律或探究不同贮藏条件对β­D­葡萄糖苷酶含量的影响。 [练3]　为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下： ①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。 ②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组小鼠注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变化。 ③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组小鼠活动状况无变化。 请回答： 该实验的原理：________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。 答案　胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解 解析　该实验的原理由实验目的“验证胰岛素具有降低血糖的作用”得出，即胰岛素能够降低血糖。 四　实验思路和实验步骤、实验结果和结论 1．实验设计思路和步骤的区分 (1)思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。 方法：①先分析题目实验目的。②确定实验变量，设置出对照组和实验组。③写实验思路时需要体现出对照思想，显示自变量和因变量的检测指标，无关变量表述时注意相同且适宜。 (2)步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。 方法：①先分析题目实验目的。②确定实验变量，设置出对照组和实验组。③写实验步骤时需要体现出对照思想，如何设计自变量、因变量的检测指标，如何保证无关变量相同且适宜。 2．实验结果和结论 验证性实验 探究性实验 结果分析及实验结论 根据实验目的确定已知实验结果，并对实验结果进行准确描述 对应假设，分类讨论： ①实验组和对照组无显著差异，实验变量无影响； ②实验组比对照组好，实验变量有利； ③实验组比对照组差，实验变量不利 实验结论：对实验目的做出肯定结论 表达 将实验分析的结果用语言、文字、图表、曲线予以正确表达，同时检查实验设计及语言表达有没有科学性错误 　(2019·全国卷Ⅰ节选)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。 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。 思路引领 1．实验目的：验证干旱条件下气孔开度减少不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。 2．确定实验变量，设置对照组和实验组(由实验目的可知实验变量应该有2个) (1)首先证明气孔开度不是由缺水直接引起的 ① ② ③语言描述 实验思路(体现对照思想，显示自变量和因变量的检测指标)：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(验证实验的预期结果与实验目的一致)：干旱处理前后气孔开度不变。 (2)然后确定气孔开度减少，是否由ABA引起 ① ③语言描述 实验思路(体现对照思想，显示自变量和因变量的检测指标)：干旱处理的ABA缺失突变体植株分为两组，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。 预期结果(验证实验的预期结果与实验目的一致)：ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 答案　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。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。再将上述干旱处理的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，另一组作为对照组，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。 解析　欲设计实验验证“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”，该实验选用的材料是该种植物的ABA缺失突变体植株，应在干旱处理前后都测定叶片的气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。再将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下进行对照实验，一组用ABA处理，另一组作为对照组，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。 [练4]　(2021·广东选择考适应性测试改编)光补偿点指同一叶片在同一时间内，光合过程中固定的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度；光合速率随光照强度增加，当达到某一光照强度时，光合速率不再增加，该光照强度称为光饱和点。下表为甲、乙两个水稻品种在灌浆期、蜡熟期的光合作用相关数据。 表　甲、乙两个水稻品种灌浆期和蜡熟期光合作用相关指标的比较 生长期 光补偿点(μmol·m－2· s－1) 光饱和点(μmol·m－2· s－1) 最大净光合速率(μmol CO2·m－2·s－1) 甲 乙 甲 乙 甲 乙 灌浆期 68 52 1853 1976 21.67 27.26 蜡熟期 75 72 1732 1365 19.17 12.63 注：灌浆期幼穗开始有机物积累，谷粒内含物呈白色浆状；蜡熟期米粒已变硬，但谷壳仍呈绿色。 回答下列问题： (1)从表中的数据推测，________品种能获得较高产量，理由是_________________________ _______________________________________________________________。 (2)据表分析水稻叶片在衰老过程中光合作用的变化趋势。 (3)根据该实验的结果推测，从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率的变化可能与叶片的叶绿素含量变化有关。请设计实验验证该推测(简要写出实验设计思路、预测实验结果并给出结论)。 答案　(1)乙　乙组灌浆期最大净光合速率最大，最有利于幼穗对有机物的积累 (2)光合作用逐渐减弱。 (3)取等量的相同品种(甲品种或乙品种)的灌浆期和蜡熟期水稻叶片，分别标记为A、B组，分别用无水乙醇提取两组叶片的色素，再分别用层析液借助纸层析法对两组提取液进行色素分离，最后观察蓝绿色和黄绿色的色素带并比较带宽。 预测结果： A组蓝绿色和黄绿色的色素带明显比B组的要宽。 结论： 从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率的变化与叶片的叶绿素含量减少有关。 　探究镍是否为植物生活所必需的无机盐。 材料用具：完全培养液甲、缺镍的完全培养液乙、适当的容器和固定材料、玉米幼苗若干，含镍的无机盐 (1)方法步骤： ①将________的玉米幼苗分成数量________的两组，并标记A、B； ②将A组放在完全培养液甲中培养，B组放在____________________中培养，其余培养条件________； ③一段时间后，观察A、B两组植物的生长状况。 (2)实验预期及结论： ①A组幼苗________，B组幼苗__________，则说明____________________________。 ②A组幼苗________，B组幼苗正常生长，则说明________________________________。 (3)若实验得知镍为必需的无机盐，为进一步验证，还应增加的实验步骤是：在________组培养液中加入适量的__________________，一段时间后，该组中的植物则会________________。 (4)实验结论：_________________________________________________________________。 答案　(1)①长势相同　相等　②等量缺镍的完全培养液乙　相同 (2)①正常生长　不正常生长　镍为植物生活所必需的无机盐　②正常生长　镍不是植物生活所必需的无机盐 (3)B　含镍的无机盐　恢复正常生长 (4)镍为植物生活所必需的无机盐 [练5]　为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。 (1)材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，生理盐水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。 (实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作要求，室温恒定。) (2)方法与步骤： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (3)实验结果与结论： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案　(2)方法与步骤：①将若干日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠分为两组分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量；②每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的生理盐水，在相同且适宜的条件下，饲养一定时间；③定期测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。 (3)实验结果：给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。实验结论：甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。 解析　确定实验目的、实验原理： 实验目的：验证甲状腺激素的生理作用。 实验原理：甲状腺激素能加速物质的氧化分解，使耗氧量增加；提高神经系统的兴奋性，使活动量增加。 确定自变量、因变量、观察指标、无关变量： 自变量：甲状腺激素的有无。 因变量：大白鼠的代谢和活动情况。 观察指标：大白鼠的耗氧量和活动量。 无关变量：鼠龄、温度、药剂量、灌胃次数等。 五　实验方案的评价与修订 (1)实验原理是否正确。 (2)是否设置了对照组、是否需要条件对照和空白对照。 (3)实验步骤是否正确，有无漏步或颠倒。 (4)操作方法是否正确。 (5)检测结果的试剂的选择、使用方法是否正确。 (6)是否遵循单一变量原则，要特别关注干扰变量的消除或控制。 (7)是否遵循重复原则，是否存在偶然性，如“一只”“一片”等。 　两位同学围绕酶的特性进行了如下探究实验，请你运用所学知识，指出两位同学在实验中存在的问题，并提出修正方案。 (1)同学甲验证酶具有高效性，取2支试管，均加入2 mL H2O2溶液，再分别加入2滴蒸馏水和2滴新鲜土豆研磨液，观察到加新鲜土豆研磨液的试管有大量气泡产生，用带火星的卫生香检测，卫生香猛烈燃烧，证明酶具有高效性。 存在问题：____________________________________________________________________。 修正方案：____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)同学乙探究温度对酶活性的影响：①取6支试管，编号为A、A1、B、B1、C、C1。在试管A、B、C中都加入等量的淀粉溶液。在试管A1、B1、C1中都加入等量淀粉酶溶液。 ②将试管A、A1放入60 ℃水中，将试管B、B1放入100 ℃水中，将试管C、C1放入冰水中，维持5 min。 ③分别将等量的淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，在相应温度下维持5 min。 ④取出试管，用斐林试剂检测实验结果。 存在问题：__________________________________________________________________。 修正方案：__________________________________________________________________。 答案　(1)对照组设置不对　应将“加入2滴蒸馏水”改为“加入2滴FeCl3溶液”，其余条件都相同 (2)检测结果的试剂不合适　应该是取出试管，各加入等量的碘液 解析　(1)验证酶具有高效性的对照组应该加等量的无机催化剂(FeCl3)，根据单一变量原则，其他实验条件相同。 (2)利用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，不宜用斐林试剂作检测试剂，因为斐林试剂在使用过程中需要水浴加热。 [练6－1]　保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验： 材料和用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干、保水剂、氮肥等。 方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60 kg·hm－2)、氮肥(255 kg·hm－2)、保水剂(60 kg·hm－2)＋氮肥(255 kg·hm－2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。 ②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如下表： 组号 CO2吸收量(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量(mg·g－1) A 10．66 3．07 B 13．04 3．02 C 15．91 3．05 实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。 请指出上述方法步骤的缺陷并改正： 步骤①____________________________________________； 步骤②____________________________________________。 答案　没有对照组，应另设不施保水剂和氮肥的一组作为对照　取材方法不科学，选取的叶片还应取自植株的相同部位 解析　实验中要遵循对照原则和单一变量原则，所以步骤①应该增加正常生长，不做特殊处理的对照组；步骤②要保证无关变量相同，所以取相同部位的叶片。 [练6－2]　生态工作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的草原地进行调查。下表是不同调查面积的物种数量统计结果： 草原类型 调查面积cm×cm A B C 10×10 3 3 2 20×20 5 5 3 40×40 8 6 5 80×80 14 9 8 90×90 16 11 8 100×100 17 13 8 110×110 19 13 8 120×120 20 13 8 130×130 20 13 8 140×140 … … … (1)A、B、C三种类型的草原对放牧干扰的抵抗力稳定性由强到弱的顺序是________。导致这三种类型的草原物种数量不同的关键生态因素是________。 (2)调查B草原某种双子叶草本植物种群密度时，设计如下调查步骤： ①选取40 cm×40 cm为最佳样方面积。 ________________________________________________________________________ ②在该物种分布较密集的地方取5个样方。 ________________________________________________________________________ ③计数每个样方内该植物的个体数。若计数结果由多到少依次为N1、N2、N3、N4、N5，则将N3作为种群密度的估计值。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。 答案　(1)A、B、C　水 (2)①选取的样方面积不对，应取物种数量达到稳定的最小面积100 cm×100 cm。 ②取样方法不对，应在B草原中随机取样。 ③对种群密度值的估计方法不对，应以调查样方的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密度的估计值。 解析　(1)A、B、C三种类型的草原物种数量A>B>C，而物种数量越多，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高，则抵抗力稳定性由强到弱的顺序是A、B、C。草原物种数量不同的关键生态因素是水。 (2)调查B草原某种双子叶草本植物种群密度时，其步骤是确定调查对象→选取样方→计数→计算种群密度。①选取物种数量达到稳定的最小面积100 cm×100 cm为最佳样方面积。②应在B草原中随机选取5个样方。③计数5个样方内该植物的个体数，应以调查样方的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密度的估计值。 课时作业 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．(2023·海口模拟)选择30只生理状况大致相同的健康成年小白鼠，测定小白鼠单位时间耗氧量的平均值，以代表鼠的物质代谢强度，将其随机分为甲、乙两组，做如下处理： 组别 实验处理方法 10天后代谢强度 甲 切除小白鼠体内的甲状腺 大大下降 乙 切除小白鼠体内的甲状腺，5天后，连续给小白鼠注射一定量溶于某种溶剂中的甲状腺激素 没有下降 由此可以推测：甲状腺激素增强了小白鼠的物质代谢能力。为了证明这一推论，要增加下列哪项操作作为对照实验(　　) A．切除甲状腺，注射生理盐水 B．既不切除甲状腺，也不注射甲状腺激素 C．从切除甲状腺后的第5天开始，注射用于该实验的溶剂 D．从切除甲状腺后的第5天开始，注射促甲状腺激素 答案　C 2．将银边天竺葵(银边部分的细胞中无叶绿体)的一片叶用黑色圆纸片两面遮盖(如图)，置于暗处一昼夜后再移至光下数小时，取下此叶经脱色后滴加碘液。对此实验的分析，错误的是(　　) A．在暗处放置一昼夜目的是抑制叶片的呼吸作用 B．滴加碘液后①处变蓝，说明该处产生了淀粉 C．此装置包含两组对照实验，分别是①与②、①与③ D．此装置可验证光合作用需要光和叶绿体 答案　A 解析　实验前将植株放在暗处一昼夜的目的是让叶片通过呼吸作用将叶片内原有的淀粉耗尽，A错误；①绿色部分滴加碘液后变蓝，原因是①绿色部分在有光的条件下，通过光合作用产生了淀粉，B正确；本装置有两组对照实验，②非绿色部分和①绿色部分形成对照，自变量是有无叶绿体，①绿色部分和③黑纸片遮盖部分形成对照，自变量是有无光，C正确；叶片①处有叶绿体，在光下进行光合作用制造了淀粉，滴加碘液后①处变蓝，②处没有叶绿体不能进行光合作用，不能产生淀粉，滴加碘液后②处不变蓝，说明光合作用需要叶绿体；叶片①处在光下进行光合作用制造了淀粉，滴加碘液后①处变蓝，③处没有光照不能进行光合作用，不能产生淀粉，滴加碘液后③处不变蓝，说明光合作用需要光照，D正确。 3．选取同种、年龄与生长状况相同的健康大鼠若干只，实施切除手术，一段时间后随机等分成四组，分别注射激素及生理盐水30天，结果如下图所示，下列叙述正确的是(　　) A．该实验中大鼠的性别、年龄，初始体重是无关变量，对实验结果没有影响 B．该实验需要切除大鼠的胰腺和下丘脑以排除内源性激素的干扰 C．实验结果表明胰岛素和生长激素均能促进大鼠的生长 D．实验结果表明胰岛素与生长激素拮抗作用的效应大于它们单独作用之和 答案　C 解析　无关变量对实验有影响，A错误；该实验需要切除大鼠的胰腺和垂体以排除内源性激素的干扰，B错误；实验结果表明注射胰岛素和生长激素时大鼠的体重较注射生理盐水时的体重有所增加，C正确；实验结果表明胰岛素与生长激素协同作用的效应大于它们单独作用之和，D错误。 二、非选择题 4．(2021·天津等级考)阿卡波糖是国外开发的口服降糖药，可有效降低餐后血糖高峰。为开发具有自主知识产权的同类型新药，我国科研人员研究了植物来源的生物碱NB和黄酮CH对餐后血糖的影响。为此，将溶于生理盐水的药物和淀粉同时灌胃小鼠后，在不同时间检测其血糖水平，实验设计及部分结果如下表所示。 组别(每组10只) 给药剂量(mg/kg体重) 给药后不同时间血糖水平(mmol/L) 0分钟 30分钟 60分钟 120分钟 生理盐水 － 4．37 11．03 7．88 5．04 阿卡波糖 4．0 4．12 7．62 7．57 5．39 NB 4．0 4．19 x1 6．82 5．20 CH 4．0 4．24 x2 7．20 5．12 NB＋CH 4．0＋4．0 4．36 x3 5．49 5．03 (1)将淀粉灌胃小鼠后，其在小鼠消化道内水解的终产物为________，该物质由肠腔经过以下部位形成餐后血糖，请将这些部位按正确路径排序：________(填字母)。 a．组织液 b．血浆 c．小肠上皮细胞 d．毛细血管壁细胞 血糖水平达到高峰后缓慢下降，是由于胰岛素促进了血糖合成糖原、________、转化为脂肪和某些氨基酸等。 (2)本实验以______________________作对照组，确认实验材料和方法等能有效检测药物疗效。 (3)该研究的结论为：NB和CH均能有效降低餐后血糖高峰，且二者共同作用效果更强。下列对应表中x1、x2、x3处的数据排列中，符合上述结论的是________(多选)。 A．7.15　7.62　6.37 B．7.60　7.28　6.11 C．7.43　6.26　7.75 D．6.08　7.02　7.54 答案　(1)葡萄糖　cadb　氧化分解 (2)生理盐水组与阿卡波糖组 (3)AB 解析　分析题意：本题实验的目的是研究生物碱NB和黄酮CH对餐后血糖的影响，故自变量为施加的药物种类，同时设置了施加生理盐水组与阿卡波糖组的对照组，因变量为给药后不同时间血糖水平，其他无关变量应相同且适宜。 (1)组成淀粉的基本单位是葡萄糖，灌胃小鼠后，淀粉在小鼠消化道内水解的终产物为葡萄糖。葡萄糖由肠腔被c小肠上皮细胞吸收，再由细胞另一侧释放进入a组织液，然后穿过d毛细血管壁细胞进入b血浆，形成血糖。胰岛素可以促进血糖合成糖原、氧化分解、转化为脂肪和某些氨基酸等，从而使血糖水平降低。 (2)由分析可知，本实验以生理盐水组作为空白对照，以阿卡波糖组为标准对照，以确认实验材料和方法等能有效检测药物疗效。 (3)若结论为：NB和CH均能有效降低餐后血糖高峰，且二者共同作用效果更强，则x1、x2组血糖应低于生理盐水组，且与阿卡波糖组相似，x3组血糖应低于x1和x2组，故A、B项数据符合上述结论，A、B正确。 5．(2024·北京东城高三期末)土壤板结会导致水稻根系出现变短的现象，我国研究人员展开了相关研究。 (1)生长素对植物根系生长发育的影响因浓度不同有较大差异，当________浓度时抑制根的生长。 (2)研究人员发现压实土壤后根部的脱落酸(ABA)浓度升高。利用ABA合成缺陷突变株开展实验，观察到生长4天的幼苗形态如下图所示。由此可作出推测______________________。 (3)生长素在植物根系生长发育中起着关键作用，推测ABA对水稻根系生长的作用与生长素有关。进一步研究发现，在给予外源ABA处理后，幼苗中生长素合成相关基因YUC表达增强。研究人员提出了“ABA通过生长素引发根系生长变化”的假说。请从A～I中选择字母填入表格，补充验证上述假说的实验方案。 组别 材料 培养条件 检测指标 1 野生型植株 土壤不压实；不施加外源ABA ③________ 2 ②________ 3 ①________ 土壤不压实；不施加外源ABA 4 同② A．野生型植株 　 B．ABA合成缺陷植株 C．生长素合成缺陷植株 　 D．土壤压实 E．土壤不压实 　 F．施加外源ABA G．不施加外源ABA 　 H．测定ABA含量 I．测定幼苗的根长 (4)实验证实上述假说成立。进一步推测ABA是通过转录因子b46调控YUC基因的启动子r7而激活生长素合成。研究人员还发现土壤板结会引起根部乙烯增多，引发转录因子osl也作用于启动子r7促进生长素合成。综合上述研究，完善土壤板结引发根生长变化的调控图(以文字和箭头的形式作答)。 答案　(1)高 (2)压实土壤后，ABA浓度升高导致根的生长受抑制 (3)①C　②EF　③I (4) 6．工业生产中产生的SO2是酸雨(pH＜5．6)形成的主要原因之一。有人设计实验研究酸雨对植物的毒害作用。实验过程如图所示(除图中特别说明外，其他条件甲、乙均相同)。实验结果表明，“酸雨”使植物叶片变黄，而对照实验中的植物没有变黄。该实验说明“酸雨”对植物的生长发育有影响。 参照上述装置和试剂以小麦种子为实验材料尝试设计实验，探究两种不同pH的酸雨对种子萌发率的影响。 (1)探究的问题：不同pH的酸雨对小麦种子萌发率的影响。 (2)作出的假设：__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验步骤(简要叙述)：__________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)实验预期结果与分析(实验预期结果有多种，写出其中3种并加以分析)：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(2)不同pH的酸雨对小麦种子萌发率的影响程度不同(或相同)(只要合理即可) (3)用上述实验装置和试剂，配制两种pH＜5．6的“酸雨”进行实验，设置清水对照；在3个花盆中播种同样数量(如50粒)的小麦种子；在相同且适宜的环境中培养；一段时间(7天)后，分别统计3个装置中的种子萌发率 (4)①如果3个装置中种子萌发率没有差异，那么说明酸雨对种子萌发率没有影响。②如果3个装置中，pH越小，种子萌发率越低，说明酸雨对种子萌发有抑制作用，且随着pH的减小，抑制作用增大。③如果3个装置中，pH越小，种子萌发率越高，说明酸雨对种子萌发有促进作用，且随着pH的减小，促进作用增大 7．研究发现，在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，请以拟南芥ABA缺失突变体为材料，设计实验验证该结论，写出实验思路和预期结果(光合色素含量的测定方法不作要求)。 实验思路：_______________________________________________________________________ ___________________________________________________； 预期结果：____________________________________________________________________。 答案　取经过干旱处理的生长状况相同的拟南芥ABA缺失突变体若干并分组编号，用不同浓度的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量　随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降 解析　分析题意可知，该实验目的为验证在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，自变量为ABA浓度，因变量为光合色素含量。 8．(2023·海南中学高三模拟)研究发现，运动会诱导细胞产生一种叫鸢尾素的激素，该激素作用于皮下脂肪，可加快脂肪细胞内葡萄糖和脂肪的氧化分解，还可提高胰岛素的敏感性(敏感性高低与PI3K的含量呈正相关)。回答下列问题： 2型糖尿病是由于靶细胞对胰岛素不敏感，导致血糖浓度过高。研究又发现，青砖茶水提取物能促进2型糖尿病患者分泌鸢尾素且能提高胰岛素的敏感性，从而缓解患者病情。科研人员通过以下实验进行验证。 (1)实验步骤： ①取生长状况相同的2型糖尿病小鼠2只，分别编号为甲组、乙组，另取正常小鼠1只，编号为丙组； ②给甲组灌胃适量的青砖茶水提取物，乙组、丙组分别灌胃生理盐水； ③在相同且适宜条件下培养一段时间后，测量三组小鼠的鸢尾素含量和PI3K的含量。 请修正该实验方案中两点不合理之处：____________________________________________ __________________。 (2)预期实验结果：____________________________________________________。 答案　(1)甲、乙、丙三组小鼠应为多只；乙组、丙组应该分别灌胃与甲组等量的生理盐水 (2)甲组的鸢尾素含量和PI3K的含量高于乙组，但低于丙组 9．(2023·福建厦门高三期末)麻杏石甘汤(MXSGD)为汉代张仲景《伤寒论》中的名方，常用于防治流感。为研究MXSGD防治流感的机制，科研人员以正常小鼠和感染了A型流感病毒的模型小鼠为材料，分别给予不同的处理，结果如下图所示。 注：奥司他韦是一种治疗流感的西药。 回答下列问题： (1)本实验的自变量是______________________________。 (2)趋化因子CCL5是引起流感的重要炎症因子，能促使炎症细胞向病灶部位聚集，与流感病毒感染引起的炎症损伤程度呈正相关。CCL5属于免疫系统组成中的______________。图中的实验结果显示，麻杏石甘汤________(填“能”或“不能”)有效缓解流感病毒引起的炎症损伤，判断依据是________________________________________________________。 (3)研究发现，肠道菌群结构与机体的内环境稳态密切相关。肠道菌群失调会破坏肠道黏膜屏障功能，诱导肠上皮细胞过度表达炎症因子，引起炎症反应和肠组织损伤。研究人员继续进行了实验，结果如表所示。 处理3天后小鼠肠道菌群属水平相对丰富度 组别 粪球菌属 埃希菌属 乳杆菌属 普雷沃菌属 正常组＋生理盐水 1．11 0．03 1．90 10．97 模型组＋生理盐水 0．29 12．59 0．33 2．95 模型组＋奥司他韦 0．96 0．01 3．00 3．82 模型组＋MXSGD 1．11 0．02 1．10 10．51 表中的实验结果说明________属的细菌与肠道炎症损伤呈正相关。通过上表结果可以推测，MXSGD缓解流感病毒感染所致的免疫炎症损伤的机制是_____________________________ _______________________________________________________。 答案　(1)小鼠是否感染A型流感病毒、处理时间、药物的种类 (2)免疫活性物质　能　与模型组＋生理盐水相比，模型组＋MXSGD，小鼠体内的趋化因子CCL5的水平显著降低，与模型组＋奥司他韦CCL5的水平相近，且接近于正常组＋生理盐水水平 (3)埃希菌　MXSGD通过调节小鼠体内的肠道菌群结构，维持肠道黏膜屏障功能，避免肠上皮细胞过度表达炎症因子，从而缓解炎症损伤 1 学科网（北京）股份有限公司 $$