2023届 二轮复习 实验步骤或思路的分析、设计与结果和结论预测 学案

考点三实验步骤或思路的分析、设计与结果和结论预测一、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的变化的实验中，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，空白对照组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。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。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，书写基本思路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果找联系→组织语言写原理”。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。一般需体现“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1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。请回答下列问题：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作用相抗衡。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α和β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，α和β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α和β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。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2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：①将________________________________________________________________________的幼龄小白鼠平均分为A、B、C三组。②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______________________________________________________________。③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：①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。②________________________________________________________________________，说明过期生长激素还有部分生物活性，但使用价值低。③________________________________________________________________________，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)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)②注射等量的正常生长激素注射等量的过期生长激素(2)②若C组小白鼠体重高于A组，但低于B组③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。三、实验方案评价与修订试题的解答思路1．(2022·湖北)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同，研究证实高浓度臭氧(O3)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。注：曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。请回答下列问题：(1)图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会__________(填“减小”“不变”或“增大”)。(2)与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明__________________________________________________________________________________________。(3)从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的__________________，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明_______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定基因A功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中基因A过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。答案(1)增大(2)高浓度O3处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小(3)①实验组的净光合速率均明显小于对照组②长时间高浓度O3对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异(4)基因A过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同解析(1)限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，图1中，在高浓度O3处理期间，当光照强度增大到一定程度时，净光合速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会增大。(2)据图可见，用某一高浓度O3连续处理甲植物不同时间，与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明高浓度O2处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小。(3)据图3可见，O3处理75天后，曲线3净光合速率小于曲线1、曲线4净光合速率小于曲线2，即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；曲线4净光合速率比曲线3下降更大，即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物，表明长时间高浓度O3对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。(4)实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定基因A功能与植物对O3耐受力的关系，自变量是基因A功能，因此可以使乙植物中基因A过量表达，并用高浓度O3处理75天，比较基因A过量表达与表达量下降时的净光合速率，若两种条件下乙植物的净光合速率相同，则说明基因A的功能与乙植物对O3耐受力无关。2．(2019·江苏，30)为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题：(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有________(填序号)。①试管②滴管③量筒④酒精灯⑤显微镜(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，滴加________，进行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。由此可得出的结论是__________________________________________________。(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如图所示)，40℃温育30min后，分别加入斐林试剂并60℃水浴加热，观察试管内颜色变化。请继续以下分析：①设置试管1作为对照，其主要目的是__________________________________。②试管2中应加入的X是________的提取液。③预测试管3中的颜色变化是____________________。若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)，则最可能的原因是_________________________________________。答案(1)双缩脲①②③(2)碘液玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少(3)①排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖②发芽前玉米③蓝色→砖红色淀粉酶已失活解析(1)检测蛋白质或多肽应该用双缩脲试剂；该实验需要用量筒量一定量的蛋白质溶液、双缩脲试剂A液，需要用滴管滴加双缩脲试剂B液，但是该实验不需要加热，也不需要显微镜观察，故选①②③。(2)检测淀粉应该用碘液；胚乳呈现蓝色块状，说明胚乳含有大量的淀粉，而随着时间的延长，蓝色块状变小了，说明玉米发芽的过程中胚乳的淀粉逐渐减少了。(3)①该实验的目的是验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶的作用，在淀粉酶的作用下淀粉水解产生了还原糖，还原糖用斐林试剂检测会出现砖红色沉淀。试管1加的是缓冲液和淀粉，作为对照实验，其可以排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖。②根据单一变量原则，试管1加的是缓冲液作为对照，3号、4号实验组分别加了发芽玉米提取液、淀粉酶溶液，则试管2加的X溶液应该是发芽前玉米提取液。③试管3发芽玉米提取液中含有淀粉酶，催化淀粉水解产生了还原糖，因此其颜色由蓝色变成了砖红色；如试管4的颜色没有从蓝色变成砖红色，可能是因为淀粉酶已失活，不能催化淀粉水解。1．(2022·江苏南通高三一模)下图一是微生物细胞呼吸中的主要生化反应示意图，①～⑤表示过程，A～D表示物质；图二是检测气压变化的密闭装置，反应瓶和中心小杯中放置有关实验材料和试剂，关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。请回答下列问题：(1)图一中产生ATP最多的过程是________(填中序号)，图一中物质C是________。(2)④和⑤过程产生的物质不同，直接原因是______________。有人认为过程②和③并不都在线粒体中进行，理由是____________________________________________________。(3)某同学利用图二所示装置探究某种微生物的细胞呼吸方式，取甲、乙两套该密闭装置设计实验。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。①请补充下表有关内容：装置反应瓶中加入的材料中心小杯中加入的材料液面高度变化的含义甲一定浓度的葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1mL适量的NaOH溶液a：__________乙b：__________c：______细胞呼吸时CO2的释放量与O2消耗量的差值②将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60min后读数。请补充下表有关内容：预期实验结果微生物的细胞呼吸方式甲乙上升不变d：________e：________下降只进行产生B和CO2的无氧呼吸上升下降f：________g：________不变只进行产生A的无氧呼吸答案(1)③水(2)参与反应的酶不同有的原核生物含②③相关的酶，也能进行上述过程(3)①a.细胞呼吸O2的消耗量b．一定浓度的葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1mLc．等量蒸馏水②d.只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸e．不变f．同时进行有氧呼吸和产生酒精、CO2的无氧呼吸g．不变解析(1)有氧呼吸过程中产生ATP最多的是有氧呼吸的第三阶段，对应图中过程③；图一中物质C可与丙酮酸参与有氧呼吸第二阶段，表示水。(2)④和⑤过程都是无氧呼吸第二阶段，两个过程产生的物质不同，直接原因是参与反应的酶不同；有人认为过程②和③并不都在线粒体中进行，理由是有的原核生物无线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，也能进行上述过程。(3)①根据甲中所放的材料和试剂和液面高度变化的含义可以判断，反应瓶中细胞呼吸释放的CO2被NaOH溶液吸收，同时可能消耗O2，所以液面高度变化的含义是细胞呼吸时O2的消耗量；根据乙中液面高度变化的含义，可以判断反应瓶中所加材料应与甲相同为一定浓度的葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1mL，而中心小杯内加入的材料应该是等量蒸馏水。②甲右管液面上升，说明消耗了O2，乙右管液面不变，说明消耗的O2量等于产生的CO2量或既没有消耗O2也没有产生CO2，因此微生物只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸；若微生物只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，说明不消耗O2，但产生了CO2，则表现为乙右管液面下降，甲右管液面不变；甲右管液面上升，说明消耗了O2，乙右管液面下降，说明产生的CO2量多于消耗的O2量，因此微生物同时进行有氧呼吸和产生酒精、CO2的无氧呼吸；若微生物只进行产生乳酸的无氧呼吸，则既不消耗O2，也不产生CO2，故甲右管液面不变，乙右管液面也不变。2．(2022·四川成都七中高三二模)EV71是引发人手足口病的一种肠道病毒(图2)。目前临床上还没有有效的治疗药物，疫苗的研发与接种是控制手足口病流行的重要手段。科研人员用小鼠进行相关实验，请据图回答下列问题：(1)该实验的自变量是____________。多次免疫后，分别取上述3组小鼠的血清和未免疫小鼠血清，测定血清中抗体与相关抗原的结合强度，结果如图1所示。实验表明EV71免疫的小鼠血清抗体____________(填“是”或“不是”)单一抗体，判断依据是___________________