2023届高考生物二轮复习专题8考点2　实验设计分析及答题技巧总结-讲义(通用版).docx

考点二实验设计分析及答题技巧总结一、实验设计遵循的原则1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。2单一变量原则和等量原则二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，前者强调的是自变量的单一性即实验组和对照组相比只能有一个变量，而后者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，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。3平行重复原则为减小实验误差应进行多次实验，如探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。4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。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)自身对照：即对照组和实验组在同一实验对象上进行，不再设置新的对照组。如观察植物细胞质壁分离和复原的实验中，质壁分离状态与自然状态形成对照。(3)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。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。(4)相互对照：即不单独设对照组，而是几个实验组之间相互进行对照。如探究温度、pH对酶活性影响的实验中，各组既是实验组，又是其他组的对照组。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。典题1如图装置表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株分别放在透光的密闭钟罩内。试将下列分析思路补充完整：自变量：_，因变量：_。实验目的：_。答案CO2浓度光合速率探究CO2浓度与光合速率的关系2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。典题2哺乳动物体温的相对恒定是完善的调节机制使机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。为了探究随外界环境温度的改变，哺乳动物细胞有氧呼吸强度是否会产生变化，某校生物兴趣小组制定了以下实验方案：(1)实验假设：_。(2)材料用具：略。(3)实验步骤：将4个恒温培养箱分别调节成10 、20 、30 、40 恒温，并编号为甲、乙、丙、丁四组。取四只体重400克，性别与生理状况相同的成年小白鼠分别放入4个恒温培养箱中。一段时间后，用仪器测量小鼠耗氧量，做好记录并计算。答案(1)随外界环境温度的改变，哺乳动物细胞有氧呼吸强度会产生变化3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”。典题3为验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠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。(2)A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。(3)A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。该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用，则该实验的原理是_。答案体内胰岛素含量过高时，引起血糖浓度下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过注射葡萄糖来缓解思维导图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”。典题4冠心病是指给心脏供血的冠状动脉发生粥样硬化，使血管腔狭窄或闭塞，导致心肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病，心肌缺血缺氧引发心前区疼痛，导致心率加快，可通过受体阻断药来治疗。预防冠心病，要注意低脂饮食。回答下列问题：受体阻断药可选择性结合受体，阻止相应信号的作用。现以狗为实验对象，据图选择作用于心肌细胞的受体阻断药(假定给药过程不影响心率)，通过检测心率证明：交感神经和副交感神经对心率的调节具有拮抗作用。实验思路：_。预期结果：_。答案实验思路：取甲、乙两组狗，先测定正常安静状态下的心率，然后甲组用适量M3受体阻断药处理，乙组用等量和型受体阻断药处理，再分别检测心率进行比较预期结果：甲组心率升高，乙组心率降低解析验证“交感神经和副交感神经对心率的调节具有拮抗作用”的实验，自变量是分别刺激交感神经和副交感神经，因变量是心率的变化。由于题干要求使用受体阻断药来控制自变量，图中M3受体为副交感神经反射弧中的激素受体，和型受体为交感神经反射弧中的激素受体，所以用适量M3受体阻断药处理代表阻断副交感神经，用等量和型受体阻断药处理代表阻断交感神经，检测心率变化即可。根据图中信息副交感神经导致心率减慢、心肌收缩减弱，交感神经导致心率加快、心肌收缩加强，可以预测甲组因副交感神经被阻断，导致心率升高，乙组因交感神经被阻断，导致心率降低。典题5高等哺乳动物最主要的突触接触形式根据突触接触的部位可以分为轴突细胞体突触、轴突树突突触和轴突轴突突触。图1表示神经元M外的两个轴突的分布，图2和图3表示对特定的轴突进行一定强度的刺激后，通过连接在M细胞膜内外的电极检测到的电位变化。回答下列问题：(1)图1中包括的突触类型有_，在轴突3处给予神经元M一定强度的刺激，电极之间的电表指针将_(填“会”或“不会”)发生偏转。(2)根据图2分析，单独刺激轴突1，神经元M_(填“能”或“不能”)产生动作电位，理由是_。根据图3分析，轴突2对轴突1的作用是_(填“升高”或“降低”)神经元M的兴奋，可能的原因是_。(3)请利用本实验中的材料，设计实验探究刺激轴突1能否引起轴突2发生反应，写出实验思路和预期结果：_。答案(1)轴突细胞体突触和轴突轴突突触会(2)不能神经元M的膜内电位没有变成正电位(或神经元M的膜电位没有变为外负内正)降低刺激轴突2影响了轴突1神经递质的释放量，导致神经元M中Na内流相对减少，膜电位峰值降低(3)实验思路：将电极两端连接在轴突2的膜外，刺激轴突1。预期结果：若电极之间的电表指针发生偏转，则刺激轴突1能引起轴突2发生反应；若电极之间的电表指针不发生偏转，则刺激轴突1不能引起轴突2的反应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注意自变量的处理方法(1)“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。(2)“换”：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。典题6生长激素是动物生理学实验中一种常用的激素。它是腺垂体细胞分泌的一种肽类激素，主要生理功能是促进神经组织以外的所有其他组织生长，促进机体代谢和蛋白质合成，从而使动物代谢加快，体重增加。现有一批生长激素过了保质期，某研究小组想设计一个实验来检验它是否还有使用价值。实验器具与试剂：若干幼龄小白鼠，饲料，正常生长激素，过期生长激素，生理盐水，注射器，酒精棉等。(1)实验步骤：将_的幼龄小白鼠平均分为A、B、C三组。每天对A组小白鼠注射一定量的生理盐水，B组小白鼠_，C组小白鼠_。在相同且适宜的环境下培养一段时间，观察并记录实验结果。(2)预测实验结果，得出结论：若C组与A组小白鼠体重基本相同，且低于B组，说明过期生长激素已没有使用价值。_，说明过期生长激素还有部分生物活性，但使用价值低。_，说明过期生长激素还具有完全正常的生物活性，具备使用价值。(3)操作步骤中，要在“相同且适宜”的条件下培养的原因是_。答案(1)若干体重相同(或若干体重相近或若干发育状况相近且体重相同)注射等量的正常生长激素注射等量的过期生长激素(2)若C组小白鼠体重高于A组，但低于B组若C组小白鼠与B组小白鼠体重基本相同，且高于A组(3)避免无关变量的干扰解析(1)实验步骤：设计实验时遵循对照原则和单一变量原则，所以需要将若干体重相同或若干体重相近或若干发育状况相近且体重相同的幼龄小白鼠平均分为A、B、C三组。(3)为保证唯一变量，避免无关变量的干扰，操作步骤中，要在“相同且适宜”的条件下培养。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“全面结论(总)”。(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。典题7(2021·湖北高三模拟)褪黑素是一种由松果体分泌的小分子激素，能够调节机体免疫和睡眠作用。研究小组采用小鼠口服褪黑素方法对其调节免疫的功能进行研究，结果如表。回答下列问题：测定指标组别脾淋巴细胞增殖能力(相对值)NK淋巴细胞活性(相对值)抗体生成细胞数量(相对值)对照组111低剂量组1.311.621.05高剂量组1.051.161.03(1)实验前，小鼠体内的褪黑素经体液运输至全身各处，调节着小鼠自身免疫功能。据表中信息分析，褪黑素可能作用的细胞有_(答出两种即可)。(2)体内的NK淋巴细胞能够识别并消除肿瘤或病毒感染的细胞，说明NK淋巴细胞能参与_免疫过程。据表结果分析，褪黑素对机体免疫能力的调节作用与其_有关。(3)综合上述分析，推测褪黑素能够增强机体免疫能力的机理是_。(4)研究发现，褪黑素还能调节小鼠睡眠时间。请利用以下实验材料及用具，设计实验探究褪黑素对小鼠睡眠的影响。简要写出实验设计思路并预期实验结果。实验材料及用具：睡眠情况相同的健康小鼠若干只，一定剂量的褪黑素溶液，生理盐水，计时器等。实验设计思路：_。预期结果及结论：_。答案(1)脾淋巴细胞、NK淋巴细胞、抗体生成细胞(2)细胞剂量(3)褪黑素通过促进脾淋巴细胞增殖、提高NK淋巴细胞活性和促进抗体生成细胞数量增多来增强机体免疫能力(合理即可)(4)将小鼠随机均分为甲、乙两组，甲组口服一定剂量的褪黑素溶液，乙组口服等量的生理盐水，在相同环境中饲养，记录两组小鼠每天的睡眠时长若甲组小鼠平均睡眠时间比乙组长，则褪黑素能延长小鼠睡眠时间；反之褪黑素能缩短小鼠睡眠时间三、实验方案评价与修订试题的解答思路典题8研究者以小鼠为实验材料，探讨动物脑中VMN区域与血糖调节的关系。回答下列问题：(1)向正常小鼠VMN区神经元中转入基因表达载体，指导合成的蛋白会被光激活，进而激活氯离子通道蛋白，使氯离子流入细胞内。当向VMN区神经元照光后，VMN区神经元_(填“不兴奋”或“兴奋”)。研究者用胰岛素处理小鼠，创设低血糖条件，照光一段时间，检测小鼠的血糖含量，发现VMN区神经元参与低血糖条件下血糖含量的恢复。(2)进一步研究VMN区神经元对血糖含量的影响。向正常小鼠VMN区神经元中转入另一基因表达载体(此类小鼠称为S鼠)，指导合成的蛋白可被光激活使得此区神经元产生兴奋。以S鼠为实验材料，验证正常血糖浓度下，若VMN区神经元兴奋，则机体血糖含量会升高这一推测。实验方案：对照组用胰岛素处理后的低血糖S鼠，适宜的光照VMN区神经元一段时间；实验组用血糖含量正常的S鼠，适宜的光照VMN区神经元一段时间。随时间推移检测两组鼠的血糖含量。请指出实验方案不当之处，并做修正：_。支持推测的结果是_。答案(1)不兴奋(2)该实验方案的自变量设置不对，对照组应用血糖含量正常的S鼠，VMN区神经元不照光两组鼠初始血糖含量相同，一段时间后，与初始血糖含量相比，对照组无明显差异，实验组显著升高小结