（浙江選考）2018屆高三生物二輪專題復習 專題十一 現(xiàn)代生物科技專題 高考熱點專題五 驗證性、探究性實驗學案 新人教版

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1、 專題十一 現(xiàn)代生物科技專題 高考熱點專題五 驗證性、探究性實驗 考情分析　實驗設計類試題是高考中的熱點題型，浙江省選考加試題33題作為壓軸題年年出現(xiàn)，主要考查角度有以下二個方面： (1)驗證性實驗的分析與設計，2016年4月浙江選考，33T；2017年4月浙江選考，33T。 (2)探究性實驗的分析與設計，2015年10月浙江選考，33T。 一、生物學實驗的設計 1．生物學實驗探究的一般程序 科學探究的一般過程可簡單地用下圖表示： (1)提出問題，確定實驗課題：所謂實驗課題的選定，就是實驗者首先要確定一個有一定價值的研究課題，明確通過實驗要解決什么問題。 (2)作出假

2、設：“假設”也稱假說或猜測，是指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實的論題，也是對所提出的問題作出的參考答案，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實材料或科學原理，通過創(chuàng)造性思維，提出初步假設。 (3)設計實驗方案：設計一個實驗來檢驗假說，在計劃中應該寫明詳細的實驗步驟，以及在實驗中要進行哪些觀察和測量。設計實驗方案是實驗探究的最基本環(huán)節(jié)。 (4)預期結(jié)果：在實驗設計方案確定以后、實驗正式實施之前，根據(jù)假說和原理，對實驗可能出現(xiàn)的結(jié)果進行判斷，依據(jù)提出的假說進行推理，得出假定性結(jié)果或推論，即“如果假設成立，則應有何種結(jié)果”。 (5)分析數(shù)據(jù)：實驗結(jié)束時要對數(shù)據(jù)進行分析，看是否存在什么規(guī)律或趨勢，它們能不能支持假說，它們

3、是否指出了實驗中存在的缺陷，是否需要收集更多的數(shù)據(jù)。 (6)得出結(jié)論：在下結(jié)論的時候，確定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假說。通常需要重復幾次實驗才能得出最后的結(jié)論。結(jié)論的得出必須依據(jù)實驗結(jié)果，即若出現(xiàn)的結(jié)果與預期結(jié)果一致，則得出與先前的假說一致的結(jié)論或“假說成立”；若實驗出現(xiàn)的結(jié)果與預期結(jié)果不符，則得出的結(jié)論應為“假說不成立”。 2．實驗設計的要求 3．實驗設計的一般步驟 實驗步驟應用簡潔科學的語言敘述，一般如下敘述： (1)分組編號：根據(jù)實驗要求選擇適宜的材料和器材，選材應保持條件相同(如：日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠)。將實驗分為實驗組和對照組，可以分兩組，也可以分若干

4、組，每組進行明確的標記，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C，或者是1、2、3，總之讓人一看就知道，便于實驗的觀察、統(tǒng)計、比較和敘述。 常用語言模板：①將培養(yǎng)瓶平均分為3組，編號A、B、C。分別向三組培養(yǎng)瓶中加入等量的XX細胞懸浮液和等量的培養(yǎng)液，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)，分別用血細胞計數(shù)板測定各組的XX細胞數(shù)；②取兩支試管，分別編號為甲、乙，各加入等量的某溶液；③選擇年齡、體重(性別)、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3等。④選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C等。 (2)對照處理：根據(jù)實驗的要求分別對實驗組和對照組進行處理，除實驗變量外，

5、對實驗組和對照組的培養(yǎng)、飼養(yǎng)等條件應相同，即控制無關(guān)變量。要注意能體現(xiàn)“單一變量”詞語的準確使用，例如使用“等量”、“相同”、“適宜”等詞語。 (3)培養(yǎng)(或飼養(yǎng))、觀察、記錄：對于植物實驗和某些動物實驗，分別進行實驗處理后，要進行一段時間的培養(yǎng)才能出現(xiàn)結(jié)果。而有些實驗進行實驗處理之后，在短時間內(nèi)(1～2 h)就可以觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象。要仔細觀察實驗組與對照組出現(xiàn)的差異，記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。 二、探究性實驗與驗證性實驗的比較 1．區(qū)別 項目 探究性實驗 驗證性實驗 概念 指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學概念的一種認知活動

6、指實驗者針對已知的實驗結(jié)果而進行的以驗證實驗結(jié)果、鞏固和加強有關(guān)知識內(nèi)容、培養(yǎng)實驗操作能力為目的的重復性實驗 實驗目的 探究研究對象的未知屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系 驗證已知對象的已知屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系 實驗假設 假設一般采用“如果A，則B”的形式表達，是根據(jù)現(xiàn)有的科學理論、事實，對所要研究的對象設想出一種或幾種可能性的答案、解釋 因結(jié)論是已知的，故不存在假設問題 實驗現(xiàn)象 未知 已知 實驗結(jié)果預測 對應假設，分類討論： ①實驗組與對照組無顯著差異，實驗變量無影響； ②實驗組比對照組好，實驗變量有利； ③實驗組比對照組差，實驗變量不利(如果是相互對照

7、，也分類討論) 根據(jù)實驗原理確定已知實驗結(jié)果，并對實驗結(jié)果進行準確描述 實驗結(jié)論 根據(jù)可能的實驗結(jié)果，進行分析 對應實驗目的作出肯定結(jié)論 2.舉例 項目 探究性實驗 驗證性實驗 實驗名稱 鑒定某人是否出現(xiàn)糖尿 驗證某糖尿病患者尿液中含葡萄糖 實驗原理 相同(本尼迪特試劑與可溶性還原糖作用呈現(xiàn)紅黃色沉淀) 實驗步驟 相同(取尿液后加本尼迪特試劑熱水浴加熱，觀察實驗現(xiàn)象) 實驗現(xiàn)象 出現(xiàn)或不出現(xiàn)紅黃色沉淀 出現(xiàn)紅黃色沉淀 預期實驗結(jié)果 出現(xiàn)或不出現(xiàn)紅黃色沉淀 出現(xiàn)紅黃色沉淀 實驗結(jié)論 若出現(xiàn)紅黃色沉淀，證明此人出現(xiàn)糖尿；若不出現(xiàn)紅黃色沉淀，證明此人

8、不出現(xiàn)糖尿 糖尿病患者尿液中含葡萄糖 題型一　驗證性實驗 驗證性實驗適用于實驗結(jié)果是已知的實驗。題目中常見提問語：“請設計一個實驗，驗證……”“驗證×××(自變量)對×××(因變量)的影響”或“驗證×××(自變量)與×××(因變量)的關(guān)系?！? 1．為了驗證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠的活動狀況為觀察指標設計實驗。 實驗原理：胰島素具有降低血糖的作用。體內(nèi)胰島素含量過高時，引起血糖水平下降，機體出現(xiàn)活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，此癥狀可以通過補充葡萄糖溶液得到緩解。 材料用具：正常小鼠4只、注射器、葡萄糖溶液、生理鹽水。 (1)實驗步驟： ①將正常小鼠隨

9、機均分成A、B兩組，觀察并記錄__________________________ __________________。 ②A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組_______________________________________ ______________。一段時間后，A組小鼠會出現(xiàn)四肢無力，活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組________________________________________________________________________。 ③A組小鼠出現(xiàn)低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠__________________。一段時間后，A組小

10、鼠低血糖癥狀得到緩解，B組________________________________。 (2)該實驗過程可以說明________________________________________________。 (3)分析小鼠注射胰島素溶液后出現(xiàn)低血糖癥狀的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _____________

11、___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①小鼠的活動狀況?、谛∈笞⑸涞攘可睇}水　小鼠的活動狀況無變化　③注射等量葡萄糖溶液　小鼠的活動狀況無變化　(2)胰島素具有降低血糖的作用　(3)注射胰島素溶液后，小鼠體內(nèi)胰島素含量過高，引起血糖含量下降，小鼠組織細胞特別是腦組織細胞因血糖供應減少、能量供應不足而發(fā)生功能障礙，從而引起低血糖癥狀 解析　 2

12、．(2017·浙江4月選考，33)欲研究藥物乙對海拉細胞增殖的抑制作用，請根據(jù)以下提供的材料與用具，以海拉細胞的細胞數(shù)變化為測定指標，完善實驗分組設計和實驗思路，預測實驗結(jié)果并進行分析與討論。 材料與用具：海拉細胞懸液，藥物甲溶液(對細胞增殖有影響)，藥物乙溶液，培養(yǎng)液、培養(yǎng)瓶，血細胞計數(shù)板，顯微鏡等。 (要求與說明：細胞計數(shù)的具體操作過程不做要求，不考慮加入溶液對體積的影響，實驗條件適宜) 回答下列問題： (1)實驗分組設計： A組：海拉細胞懸液＋培養(yǎng)液 B組：海拉細胞懸液＋培養(yǎng)液＋藥物甲溶液 C組：海拉細胞懸液＋培養(yǎng)液＋藥物甲溶液，培養(yǎng)一段時間后，加入____________

13、________。 (2)完善實驗思路： ① ? (3)預測實驗結(jié)果(以坐標曲線圖形表示實驗結(jié)果，并標出加入藥物的時間)： (4)分析與討論： 藥物甲的作用是________________________。 答案　(1)適宜濃度的藥物乙溶液　 (2)①將培養(yǎng)瓶平均分為3組，編號A、B、C。分別向三組培養(yǎng)瓶中加入等量的海拉細胞懸浮液和等量的培養(yǎng)液，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)，分別用血細胞計數(shù)板測定各組的海拉細胞數(shù) ②在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間后，向B組和C組加入藥物甲，A組不做處理，繼續(xù)培養(yǎng)一段時間，每隔一段時間測量各組細胞數(shù) ③在相同且適宜的條件下繼續(xù)培養(yǎng)一段時間后，

14、向C組加入藥物乙，繼續(xù)培養(yǎng)一段時間，每隔一段時間測量各組細胞數(shù) ④統(tǒng)計并分析數(shù)據(jù) (3)如圖所示 (4)促進細胞分裂 解析　(1)①分析實驗分組可知，A組：海拉細胞懸液＋培養(yǎng)液，為空白組；B組：海拉細胞懸液＋培養(yǎng)液＋藥物甲溶液，觀察藥物甲對海拉細胞的影響(條件對照)；C組：海拉細胞懸液＋培養(yǎng)液＋藥物甲溶液，培養(yǎng)一段時間后，加入藥物乙溶液(實驗組)，探究藥物乙對海拉細胞增殖的抑制作用。 (2)每組設置若干個重復樣品。 ①實驗的因變量為海拉細胞的數(shù)量，因此實驗開始時需要取細胞懸液加入到含培養(yǎng)液的培養(yǎng)瓶中，用血細胞計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù)并記錄。 ②在實驗過程中，無關(guān)變量要保持相同且適

15、宜，因此需要將細胞懸液分別加入到A、B、C三組培養(yǎng)瓶中進行培養(yǎng)。 ③每隔一段時間分別測定三組培養(yǎng)瓶中的細胞數(shù)并記錄。 ④當細胞增殖達到一定數(shù)量時，向C組加入藥物乙溶液。 ⑤重復③，統(tǒng)計并分析所得數(shù)據(jù)。 (3)題干中提出，藥物甲對細胞增殖有影響，可以預測具有促進作用，否則放在這里沒有意義。藥物乙對海拉細胞增殖有抑制作用，A為空白對照組。因此A組和B組相比，可能B組細胞數(shù)量較多，但是C組是與B組培養(yǎng)到一定時間后加入藥物乙，所以C組細胞剛開始數(shù)量增加，并多于A組，與B組相同，加入藥物乙后，由于藥物乙對海拉細胞增殖的抑制作用，因此數(shù)量少于B組。 (4)藥物甲的作用是促進海拉細胞的增殖。 題

16、型二　探究性實驗 探究性實驗適用于實驗結(jié)果是未知的實驗。題目中常見提問語：“請設計一個實驗，探究……”“探究×××(自變量)對××(因變量)的影響”或“探究×××(自變量)與×××(因變量)的關(guān)系”。 3．某同學由溫度能影響酶的活性聯(lián)想到溫度能否影響甲狀腺激素的生物活性。請以蝌蚪的變態(tài)發(fā)育情況為觀察指標，根據(jù)給出的實驗材料和用具，設計實驗步驟，探究經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素的生物活性是否發(fā)生了改變，預測實驗結(jié)果并得出結(jié)論。 (1)材料用具：體積相同的玻璃缸幾個，清水，生長發(fā)育狀況相同的小蝌蚪60只，飼喂蝌蚪的飼料，未經(jīng)處理的具有生物活性的甲狀腺激素，

17、50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素等。 (2)設計實驗的方法步驟。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)預測實驗結(jié)果并得出結(jié)論。 ________________________________________________________________________ ___________________

18、_____________________________________________________。 答案　(2)第一步：把生長發(fā)育狀況相同的小蝌蚪隨機平均分成A、B、C三組，分別放在加入等量清水的三個玻璃缸中，A為對照組，B、C為實驗組。 第二步：A組每天用適量的未添加甲狀腺激素的飼料喂養(yǎng)蝌蚪；B組每天用等量添加適量的未經(jīng)處理的甲狀腺激素的飼料喂養(yǎng)蝌蚪；C組每天用與B組等量的經(jīng)處理(與50 ℃溫水處理10 min)的甲狀腺激素的飼料喂養(yǎng)蝌蚪。其他條件相同且適宜。 第三步：把小蝌蚪喂養(yǎng)一段時間后，觀察記錄蝌蚪發(fā)育成青蛙的先后順序 (3)①如果B組玻璃缸中的蝌蚪發(fā)育成青蛙的時間早

19、于A組玻璃缸中的蝌蚪，但晚于C組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素的生物活性增強；②如果C組玻璃缸中的蝌蚪發(fā)育成青蛙的時間早于A組玻璃缸中的蝌蚪，但晚于B組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后甲狀腺激素的生物活性減弱；③如果B、C組玻璃缸中的蝌蚪同步發(fā)育成青蛙，且均早于A組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素的生物活性不變；④如果A、C組玻璃缸中的蝌蚪同步發(fā)育成青蛙，且均晚于B組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素失去生物活性 解析　 4．(2015·浙江10月選考，3

20、3)欲進行小鼠肝細胞在不同濃度NaCl溶液中發(fā)生體積和數(shù)量變化的實驗，請根據(jù)以下提供的實驗材料與用具，提出實驗思路，預測實驗結(jié)果并進行分析。 材料與用具：小鼠肝細胞懸液(用質(zhì)量分數(shù)為0.9%NaCl溶液配制)、質(zhì)量分數(shù)為1.3%NaCl溶液、蒸餾水、試管若干支、血細胞計數(shù)板、顯微鏡(具有測距功能)等。 (要求與說明：對NaCl溶液的具體稀釋過程、細胞計數(shù)的具體操作過程不作要求。不考慮細胞體積變化對計數(shù)的影響。繪制曲線時的細胞體積指細胞的平均體積。) 請回答下列問題： (1)實驗思路 ①__________________________________________________

21、______________________ ________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③__________________________________________________

22、______________________ ________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)預測實驗結(jié)果(在以下坐標系中，繪制細胞體積和細胞數(shù)量變化示意曲線)： (3)分析與討論：

23、 ①當NaCl溶液濃度大于0.9%時，細胞體積與細胞數(shù)量發(fā)生的變化及其原因是什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②基于上述實驗，怎樣才能用肝細胞分離得到純度較高的細胞膜？ ________________________________________________________________________。 答案

24、　(1)①取試管若干支，將質(zhì)量分數(shù)為1.3%NaCl溶液由高到低進行濃度梯度稀釋 ②向各支試管中分別加入肝細胞懸液，放置一定時間 ③取各試管中的肝細胞懸液，分別滴加到血細胞計數(shù)板上，在顯微鏡下計數(shù)并測量細胞直徑，記錄實驗結(jié)果 ④對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析 (2)如圖 (3)①NaCl溶液濃度大于0.9%時，細胞體積變小，原因是細胞失水皺縮。細胞數(shù)量不變，原因是細胞仍完整 ②將肝細胞置于蒸餾水中，細胞吸水脹破，然后進行離心等處理，從而得到純度較高的細胞膜 解析　(1)本實驗的自變量為NaCl的濃度，所給的NaCl溶液的濃度為 1.3%，所以第一步需取試管若干支，將質(zhì)量分數(shù)為 1.3

25、%的NaCl溶液由高到低進行濃度梯度稀釋。第二步向各試管中加入肝細胞懸液。因為本實驗的因變量為小鼠肝細胞的數(shù)量和體積，所以第三步需要從各試管中取肝細胞懸液，在血細胞計數(shù)板上，通過顯微鏡進行計數(shù)并測量細胞直徑，以此作為衡量細胞體積大小的指標。最后一步是對所獲得的實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。 (2)需在雙坐標中畫出細胞體積和數(shù)量隨NaCl溶液的濃度變化的曲線圖，涉及兩條曲線，故應明確標示出兩條線的區(qū)別。細胞體積：一定濃度范圍內(nèi)，溶液濃度越大，細胞失水越多，則體積越??；細胞數(shù)量：低濃度時，溶液濃度越小，吸水越多，細胞脹破越多，數(shù)量越少，高濃度時細胞失水但數(shù)量不變。 (3)當NaCl溶液濃度大于 0.9%時，細胞體積變小，原因是細胞失水皺縮，而細胞數(shù)量不變，因為細胞失水皺縮不影響數(shù)量?；谏鲜鰧嶒?，要獲得純度較高的細胞膜，只需將肝細胞置于蒸餾水中，細胞吸水脹破，然后進行離心，即可獲得純度較高的細胞膜。 10