2023年高考生物总复习高中生物实验设计分析及答题技巧总结.pdf
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1、高中生物实验设计分析及答题技巧总结实验设计程序:明确实验目的一分析实验原理一设计实验一进行实验一实验结果一得出结论。一、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。例L在 复 习“细胞膜”相关知识时,小明同学想自己设计实验验证“活细胞的细胞膜具有控制物质进出的作用”。于是他在家中挑选相关的厨房用品作为实验用具,进行了以下的实验验证,请你按照实验设
2、计的基本原则,补充完整小明同学的后续实验步骤,预测实验现象并分析原因。(1)实验目的:。(2)实验材料和用具:4株大小、状态相似的览菜,2只瓷碗,1个茶杯,1个电热水壶。(3)实验步骤::将2个相同的碗,编号为甲、乙。:向甲碗中倒入一满杯清水,:o:0(4)预测实验现象:【解析】:(1)本题为验证性实验,因此实验的目的为“验证活细胞的细胞膜具有控制物质进出的作用”。实验自变量为细胞死活状态,可用热水杀死植物细胞,达到控制自变量的目的。因变量是细胞膜对物质的控制能力,可用叶片的颜色是否褪去、水是否变红作为观察指标。在实验过程中要注意单一变量原则,其他无关变量要保持相同且适宜,如清水和开水的水量要
3、保持一致。(2)实验步骤:将2个相同的碗,编号为甲、乙。向甲碗中倒入一满杯清水,向乙碗中倒入一满杯已用电热水壶烧开的开水。分别向甲、乙两碗中放入2片红色览菜叶。一段时间后,观察水和叶片颜色的变化。(3)实验现象:甲碗中的水和叶片颜色无明显变化;乙碗中的水呈现红色,叶片的红色褪去。例2.下图是生物小组利用金鱼藻探究某环境因素对光合作用影响的实验装置,实验光照强度低于最适光照强度。请分析回答下列问题第3级第2级第1级可升降式LED灯管(冷光源)气金鱼藻NaHCOs溶液(1)金 鱼 藻 中 吸 收 光 能 的 色 素 位 于,若要分图其色素常用 法。(2)实验的自变量是,实验目的是,实验过程采用冷光
4、源的目的是_ O【解析】该实验装置为利用金鱼藻探究某环境因素对光合作用影响的实验装置,L E D灯管从第1级升为第3级的过程光照强度逐渐减弱,故实验的自变量为光照强度,因变量为光合作用速率(或单位时间内气泡的产生速率),所以该实验的实验目的是探究光照强度对光合作用影响。NaHC03溶液的作用是为金鱼藻的光合作用提供C02o【答案】(1)类囊体薄膜上 纸层析(2)光照强度 探究光照强度对光合作用影响 排除温度这一无关变量对实验结果的影响二、实验假设实验假设就是依据你要研究的对象或者说是研究目的作出推测假设通常有一种或几种答案或解释。但是需要注意的是,要有理论依据的去提出假说,因为此类题目一般伴随
5、着开放性问题,比如“你提出此假设的依据是什么”。这类题型的答法:“如果现象,则结论”。例 L用浓度为2%的秋水仙素,处理植物分生组织56 小时,能够诱导细胞内染色体加倍。那么,用一定时间的低温(如 4)处理水培的洋葱根尖时,是否也能诱导细胞内染色体加倍呢?请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上问题,你作出的假设是:o你提出此假设的依据是 o【解析】试题分析:(1)提出的假设应该具有一定的科学根据,提出的假设应该是最有可能的而不是随意猜测,所以探究的课题在题干中也应具有一定的指向性。因此针对题干问题,作出的假设是: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加倍。依据是低温能够影响酶
6、的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂),使细胞不能正常进行有丝分裂。【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加倍 依据是低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂),使细胞不能正常进行有丝分裂例2.动物细胞是否也能通过渗透作用吸水或失水?请对这个问题进行实验探究:(1)针对上面的问题,你作出的假设是:,请说出该假设的主要依据是_O(2)选用 作为实验材料,既便于取材又利于观察。(3)除取材工具外,需准备的溶液有:蒸谓水、9%N a C l溶液;需用的观察器具是 o(4)设计你的实验组合:(5)如果实验结果是,将为你的假设提供有力的证据。【解析】(1)实验小组要对“
7、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,因此实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水,作出该假设的依据是动物细胞具有发生渗透作用的条件,即细胞膜有选择透过性,水分子能自由通过,当细胞与外界溶液接触时,膜两侧具有浓度差。(2)动物细胞在吸水时,细胞体积会增大甚至破裂;失水时,细胞体积会缩小,所以为了便于取材和观察,最好选用红细胞作为实验材料。(3)除取材工具外,需准备的溶液有:蒸储水、生理盐水、9%N a C l;需用的观察器具主要有:显微镜。(4)实验组合为:取三支试管,1号试管加入生理盐水,2号试管加入蒸镭水,3号试管加入9%N a C L(5)预期的实验结果:1号红细胞形态
8、不变,2号红细胞涨破,3号红细胞皱缩。【答案】动物细胞能通过渗透作用吸水或失水 细胞膜具有选择透过性,水分子能自由通过 红细胞 生理盐水 显微镜 取三支试管,1号试管加入生理盐水,2号试管加入蒸储水,3号试管加入9%N a C l 1号红细胞形态不变,2号红细胞涨破,3号红细胞皱缩三、实验原理实验基本原理是实验设计所依据的理论根据,是实验设计的依据和思路。所以,要求大家掌握生物教材中涉及的各种试剂的选择依据及相应生理过程,进而确定实验原理。例L细胞学研究常用“染色排除法”鉴别细胞的生命力。例如,用台盼蓝染液处理动物细胞时,活细胞不着色,死细胞则被染成蓝色。(1)“染色排除法”依据的原理是:。(
9、2)某同学为验证“染色排除法”的原理,用紫色洋葱内表皮及台盼蓝染液等进行相关实验。实验器材及材料:显微镜、计时器、镜子、刀片、滴管、载玻片、盖玻片、盐酸、水、台盼蓝、洋葱完成实验步骤:取洋葱鳞片叶内表皮,分成甲乙两组;0预测实验结果:o【解析】(1)“染色排除法”的原理是活细胞的膜具有选择透过性,因此科研上鉴别死细胞和活细胞,可 以 用“染色排除法”。(2)完成实验步骤:取洋葱鳞片叶内表皮,分成甲乙两组,甲组将洋葱鳞片叶内表皮用盐酸杀死,乙组对洋葱鳞片叶表皮不做处理,用相同浓度的台盼蓝溶液染色相同时间,然后制作洋葱鳞片叶内表皮细胞的临时装片,使用显微镜观察并记录实验结果。预测实验结果:甲组鳞片
10、叶被染成蓝色,乙组叶不被染色。【答案】活细胞的细胞膜具有选择透过性(控制物质进出细胞)甲组将洋葱鳞片叶内表皮用盐酸杀死,乙组对洋葱鳞片叶表皮不做处理,用相同浓度的台盼蓝溶液染色相同时间,然后制作洋葱鳞片叶内表皮细胞的临时装片,使用显微镜观察并记录实验结果 预测实验结果:甲组鳞片叶被染成蓝色乙组叶不被染色例2.现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签的溶液,已知三种溶液是质量浓度为0.1 g/m L的蔗糖溶液、0.3 g/m L的蔗糖溶液和0.1 g/m L的葡萄糖溶液。某同学利用如图所示的装置设计了两组实验。(注:图中半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过,不允许蔗糖分子通过)左侧右侧半透膜实 验I:同时
11、将等量的A液和B液分别放入U形管的左、右两侧,一段时间后,左侧的液面升高;实验I I:将等量的B液 和C液分别放入U形管的左、右两侧,一段时间后,液面发生了下列变化:右侧先升高后降低。(1)本实验应用的原理是 0(2)根据实验现象得出结论:A液是,B液是_ O【解析】(1)渗透作用发生的条件是要有半透膜和膜两侧有浓度差,所以该实验的原理是渗透作用。(2)实 验I中左侧液面升高,所以左侧浓度大,为0.3 g/m L的蔗糖溶液,右侧为0.l g/m L的蔗糖溶液。实验I I将等量的B液和C液分放入U形管的左、右两侧,一段时间后,液面发生了下列变化:先右高于左,后左高于右,可 知C为葡萄糖溶液。原因
12、是左侧是0.I g/m L的蔗糖溶液,右侧是0.1 g/m L的葡萄糖溶液,虽然质量浓度相同,但葡萄糖溶液摩尔浓度高,所以水分子向右侧流,由于葡萄糖分子能透过半透膜,所以葡萄糖分子会进入左侧,使左侧溶质分子增多,摩尔浓度增大,进而水分子向左侧流动的多,所以液面发生了下列变化:先右高于左,后左高于右。【答案】渗透作用 0.3 g/m L的蔗糖溶液 0.1 g/m L的蔗糖溶液四、实验思路实验思路不需要写出具体的可操作的实验步骤,只需一个大致的实验设计过程。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。例1.(2 0 1 9年新课标全国卷I )将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进
13、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
14、吸收C 0 2 减少,暗反应减弱,因此光合速率会下降;(3)根据题意分析可知,实验目的为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,故实验应分为两部分:证明干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起的;证明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA引起的。该实验材料为ABA缺失突变体植株(不能合成ABA),自变量应分别为正常条件和缺水环境、植物体中ABA的有无,因变量均为气孔开度变化,据此设计实验。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。可说明缺水环境不影响ABA缺失突变体植株气孔开度变化,即干旱条件下植物气
15、孔开度变化不是缺水引起的。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。可说明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA引起的。【答案】增强 降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的C02减少 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。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A
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