2024高考生物一轮复习特色专题三实验与探究学案

PAGE12-试验与探究1.三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析2．教材中探究类试验的变量分析试验名称自变量因变量无关变量通过模拟试验探究膜的透性半透膜两侧溶液浓度差漏斗玻璃管液面的上上升度半透膜的种类、起先时的液面高度、温度等条件探究温度对淀粉酶活性的影响不同温度酶的活性(观测指标：加碘液后溶液颜色的变更)pH、底物量、酶量、试管的干净程度、反应时间、操作程序等探究pH对过氧化氢酶活性的影响不同pH酶的活性(观测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度)温度、底物量、酶量、试管的干净程度、反应时间、操作程序等探究酵母菌的呼吸方式氧的有无CO2生成量(观测指标：澄清石灰水的浑浊程度)；是否产生酒精(用酸性重铬酸钾检测)葡萄糖溶液的量、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的干净程度等模拟探究细胞表面积与体积的关系细胞体积的大小物质运输的效率琼脂块的一样性、NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的精确性等续表试验名称自变量因变量无关变量探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度不同浓度的生长素类似物扦插枝条的生根数量或长度试验材料的一样性、生长素类似物浓度的精确性、处理时间的一样性等探究培育液中酵母菌数量的动态变更时间酵母菌种群数量培育液的成分、培育条件、空间等探究水族箱中的群落演替时间群落的变更水族箱的培育条件和环境等1.比照原则比照试验是指除所限制因素不同外，其他条件完全相同的试验。科学地设置比照试验，能够有效地解除其他因素干扰试验结果的可能性。设置比照组有4种方法：类型设置比照试验实例空白比照比照组不做任何处理验证甲状腺激素的作用，比照组动物不做任何处理，让其自然生长自身比照试验组和比照组都在同一个试验对象上进行植物细胞质壁分别和复原试验，在同一个装片中先后进行，比照组(正常的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞)和试验组(发生质壁分别和复原的细胞)是同一组细胞条件比照给试验对象施以某种处理，但这种处理不是试验假设所给定的试验变量，这种比照方法，通过得出两种相对立的结论，以验证明验结论的正确性在验证激素作用的试验中，甲组为试验组(饲喂甲状腺激素)，乙组为条件比照组(饲喂甲状腺激素抑制剂)，不饲喂药剂的是空白比照组相互比照不单独设置比照组，而是几个试验组相互比照在探究细胞的遗传物质时，分别用35S和32P标记噬菌体2．单一变量原则和等量原则即除自变量以外，应使试验组和比照组的无关变量保持相同且相宜。如探究光照强度对光合速率影响，唯一变量是光照强度，无关变量CO2、温度等要保持相宜且一样。3．平行重复原则在试验设计中为了避开试验结果的偶然性，减小试验误差，必需对所做试验进行足够次数的重复，以获得多次试验结果的平均值，保证明验结果的精确性。如探究培育液中酵母菌数量动态变更的试验中，每次计数都要重复至少3次。4．科学性原则在设计试验时必需有充分的科学依据，即试验目的要明确，试验原理要正确，试验探讨的材料和试验方法的选择要恰当，整个试验设计的思路和试验方法的确定都不能偏离试验原理、有关的生物学学问及其他学科领域的基本学问。(1)选材科学性：如鉴定还原糖的试验中不能以西瓜汁为试验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应。(2)试验方法科学性：如运用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。注：试验设计时还有其他原则，如可行性原则，即从试验目的、试验原理到试验材料用品的选择、试验操作等，都要符合试验者的一般认知水平，满意现有的条件，具有进行试验和完成试验的可能性；简便性原则，即试验材料简单获得，试验装置简化，操作简便，效果明显并能在较短时间内完成等。1.验证性试验和探究性试验的区分(1)依据语言描述快速区分验证性试验和探究性试验验证性试验探究性试验适用范围试验结果是已知的试验结果是未知的题目中常见提问语“请设计一个试验，验证……”或“验证……(自变量)对……(因变量)的影响”或“验证……(自变量)与……(因变量)的关系”“请设计一个试验，探究……”或“探究……(自变量)对……(因变量)的影响”或“探究……(自变量)与……(因变量)的关系”(2)验证性试验和探究性试验的比较验证性试验探究性试验试验目的验证探讨对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系探究探讨对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系试验假设因结论是已知的，因此不存在假设依据现有的科学理论、事实，对所要探讨的对象设想出一种或几种可能性的说明、答案试验原理因验证内容而异因探究内容而异试验过程试验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异因探究内容而异试验现象已知，应精确描述事先未知，可能出现多种现象试验结果的预测试验现象是确定的，要么是，要么不是分类探讨“假如出现结果①会怎样，假如出现结果②或③又会怎样”。但有时也会出现“预料最可能的结果”的问题。此种状况应依据已有学问推想最合理的结果试验结论依据试验结果做出确定或否定的结论，即结论是唯一的依据可能出现的结果，做出不同的结论，即结论不是唯一的2．探究性试验的一般程序3．试验程序详解(1)审目的①变量法找寻试验目的依据试题供应的文字、表格或曲线信息找出自变量和因变量后，再找寻自变量和因变量之间的关系，此即试验目的。②探究性或验证性试验的“试验题目或目的”的描述。a．句式一：“探究(或验证)自变量对因变量的影响”。b．句式二：“探究(或验证)因变量与自变量之间的关系”。c．句式三：“因变量与自变量之间关系的探讨”。③应用提示a．有时试验中的自变量可能是一个，即单自变量，有时为多个，即多自变量。b．对验证性试验来说，试验目的与试验结论是相对应的，即在书写试验结论时重复试验目的的相关语句即可。(2)定原理①试验原理就是进行试验的理论依据，包括选择试验材料的依据、作出假设的依据、设置试验步骤的依据、分析现象和结果的依据(或缘由)、确定观测指标的依据(或缘由)。因此，要熟知教材试验中涉及的各种试剂的选择依据及相应的生理过程，进而确定试验原理。②试验原理可以从三个方面来书写a．自变量作用的科学依据。试验中涉及的科学依据必需是经证明的科学理论，往往来源于教材，如胰岛素能降低血糖浓度，还原糖与斐林试剂水浴加热时产生砖红色沉淀等。b．因变量观测指标。因变量观测指标是试验现象与结果出现的干脆观测指标，如在验证甲状腺激素具有促进动物新陈代谢的作用时，甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，从而使耗氧量和活动量加大，故因变量为动物新陈代谢速率，因变量观测指标为耗氧量和活动量。c．因变量检测指标，如视察特异性颜色变更、溶液浑浊度等，视察形态结构、生理特征变更等，测量生长发育速度、生化反应速度等。试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＋试验过程概括。在表述时一般运用陈述句而不用疑问句，用确定句而不用否定句。(3)作假设①假设的确定依据对探究性试验来说，假设是对所要探讨的问题设想一种或几种可能的答案或说明，提出可能的试验原理。②假设的描述a．句式一：“假如……现象，则……结论”。b．句式二：“当条件X存在时，事务P(试验现象)会发生”或“当条件X存在时，事务P(试验现象)不发生”或“当条件X存在时，对事务P(试验现象)没有影响”。③应用提示假说的书写，往往针对试验目的以陈述句式进行表述。(4)设计试验方案，确定试验思路试验思路一般用一句话表述为“用某方法处理某材料，视察其对某方面的影响效果”。描述试验思路的要点是答出自变量、因变量、比照思想、检测指标，而不是详细可操作性的设计。在限制无关变量时，试验思路中只要提到“相同且相宜”即可，详细操作时不同的试验可以采纳不同的方法去限制。(5)实施试验方案，确定试验步骤步骤一：试验前的打算——取材、分组、编号(共性处理)①选材的句式：“选取年龄、性别相同，健康且发育状况相同的同种动物”“选取长势相同、大小相像的同种植物”“取两支(或多支)干净程度等方面相同的试管”等。②分组的句式：“随机均分(等分)为X组”。③编号的句式：“编号为A、B……组”或“编号为甲、乙……组”。步骤二：试验中的处理——相同处理和不同处理(变量限制)[方法]第一，不施加试验变量(自然条件或模拟自然条件)的设为比照组；施加试验变量的设为试验组(或是相互比照组)。其次，限制无关变量，即其他条件相同相宜，试剂等量且适量。[语言描述]可通过“适量”和“等量”表达出来。如“在A、B两组均加入等量的……”；A组加适量的……(试验处理)，B组加等量的……(比照处理)；每组都在其他条件相同且相宜。步骤三：试验后的观测[方法]反应(生化鉴定类)或培育(生理试验类)相同时间后，视察指标(颜色变更、沉淀反应；形态结构、生理特征变更等)或测定指标(生长发育速度、生化反应速度等)并记录数据。[语言描述]“一段时间后，视察(现象)或测量(数据)，做好记录(并计算出平均值)”。步骤三主要是针对试验结果的处理，以描述因变量怎样检测。(6)得结论①探究性试验探究性试验的结果及结论是不唯一的，解题时要把各种可能的结果全部列出。详细分析流程如下：eq\x(\a\al(分析实,验目的))→eq\x(\a\al(确定可,能的实,验结论))→eq\x(\a\al(对应结论分,析可能的预,期结果))→eq\x(\a\al(依据模式书写,试验的预期结,果及结论))②验证性试验验证性试验的结果与相应结论只需考虑一种状况。一般只有一个结果和一个相应的结论，且结论就在题目中，如“验证……”“证明……”等。“五看法”评价试验设计1.下图是中学生物探究性试验设计的示意图，相关叙述正确的是()A．图中A处应为“演绎推理”，比如孟德尔所做的测交试验就属于此过程B．图中B处应为“无关变量”，比如探究光照强度对光合速率的影响试验中，温度就是此变量C．图中C处应为“因变量”，比如探究酵母菌的呼吸方式试验中，有无氧气就是此变量D．图中D处应为“干扰因素”，比如叶肉细胞不适用于视察线粒体答案D解析图中A处应为“做出假设”，A错误；图中B处应为“因变量”，探究光照强度对光合速率的影响试验中，温度是无关变量，B错误；图中C处应为“无关变量”，探究酵母菌的呼吸方式试验中，有无氧气就是自变量，C错误；图中D处应为“干扰因素”，比如叶肉细胞不适用于视察线粒体，因为叶肉细胞中含有叶绿体，会对试验颜色产生干扰，D正确。2．(2024·北京测试)比照试验是生物科学探究中常用的试验方法之一，设置比照试验的方法也多种多样。下列关于比照试验的说法，错误的是()A．“低温诱导植物染色体数目加倍”的试验中，作为比照的常温组也要用卡诺氏液处理B．“探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度”的预试验中，不须要设置比照试验C．“探究血浆维持pH相对稳定”的试验中，清水组和缓冲液组都作为比照组D．沃泰默探究狗胰液分泌调整的试验中，将稀盐酸注入狗的血液能起比照作用答案B解析“低温诱导植物染色体数目加倍”的试验中，自变量是温度，而无关变量应保持相同，因此作为比照的常温组也要用卡诺氏液处理，A正确；“探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度”的预试验中，须要设置生长素类似物浓度为零的比照组，进行比照试验，以辨别各试验组所用的生长素类似物浓度对扦插枝条生根所起的是促进作用还是抑制作用，B错误；“探究血浆维持pH相对稳定”的试验原理是：通过比较自来水、缓冲液(如Na2HPO4、KH2PO4等溶液，在加入酸或碱时，能使pH的变更减弱)和生物材料在加入酸或碱后的pH的变更，推想生物体是如何维持pH稳定的，可见该试验中，清水组和缓冲液组都作为比照组，C正确；沃泰默探究狗胰液分泌调整的试验流程是：①是干脆将稀盐酸注入狗的上段小肠肠腔内，②是干脆将稀盐酸注入狗的血液中，③切除通向该段小肠的神经，只留血管，在小肠内注入稀盐酸，三组试验相互比照，D正确。3．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钟罩内，定期检测O2含量。写出该试验目的的推导过程：____________________________________________。答案eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(自变量：CO2浓度,因变量：光合速率))⇒试验目的：eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(探究CO2浓度与,光合速率的关系))4．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视察指标设计试验。某同学的试验方案如下：①将正常小鼠随机分成A、B两组，视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，活动削减，甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变更。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更。该试验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。请回答：该试验的原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。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，机体出现活动削减，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5．用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6h，能够诱导细胞内染色体数目加倍。那么，用确定时间的低温(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？请对这个问题进行试验探究。针对以上的问题，你作出的假设是__________________________________________。你提出此假设的依据是__________________________________________。答案用确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低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成)，使细胞不能正常进行有丝分裂解析提出的假设应当具有确定的科学依据，应当是最有可能的而不是随意揣测，所以探究的课题在题干中也应具有确定的指向性。因此针对题干问题，作出的假设是：用确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)，使细胞不能正常进行有丝分裂。6．(2024·山东潍坊一模)酶是活细胞产生的一类有机物，在细胞代谢中发挥重要的作用。请回答与酶有关的问题：(1)真核细胞内酶的合成场全部____________，细胞内酶的合成________(填“能”或“不能”)影响生物的性状。(2)酶的特性可通过试验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水；半透膜(只允许水分子通过)；长颈漏斗、烧杯、底部中心可放置半透膜的U形管各一个。请依据渗透作用的原理，选用一套装置以及试验材料设计试验，试验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等试验设计的基本原则。请写出最合理的试验思路及试验预期。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)细胞核、核糖体能(2)试验思路：在底部中心放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为10%的麦芽糖溶液，再在两侧各加等量的蔗糖酶溶液，相宜温度下一段时间后，视察两侧液面的变更。试验预期：蔗糖溶液一侧液面明显上升，则支持酶的催化作用具有专一性(或：麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性)解析(1)酶的本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，因此真核细胞内酶的合成场全部细胞核和核糖体，酶具有催化作用，细胞内酶的合成能影响细胞内的化学反应，从而影响生物的性状。(2)依据题目要求及材料用具，试验中应将等体积的质量分数为10%的蔗糖溶液和麦芽糖溶液置于U形管半透膜的两侧，依据都加入等量蔗糖酶溶液后液面的变更推断酶的催化作用。因为酶的催化具有专一性，1分子的蔗糖被蔗糖酶分解为1分子的葡萄糖和1分子的果糖，溶质数量多，溶液浓度高，水分会由麦芽糖侧进入到蔗糖溶液一侧，导致蔗糖溶液一侧液面上升。7．甘薯和马铃薯都富含淀粉，但甘薯吃起来比马铃薯甜，为探究其缘由，某爱好小组以甘薯的块根和马铃薯的块茎为材料，在不同温度、其他条件相同的状况下处理30min后，测定甘薯块根中还原糖含量如表所示，而马铃薯块茎中不含有还原糖。处理温度(℃)0102030405060708090甘薯还原糖含量(mg/g)22.123.325.837.640.547.454.768.945.328.6(1)由表可见，温度为70℃时甘薯还原糖含量最高，这是因为__________________________。(2)请你推想马铃薯块茎中不含有还原糖的最可能缘由是________________________________。(3)为了确认马铃薯不含还原糖的缘由，请完成以下试验：试验原理：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。备选材料与用具：甘薯提取液(去淀粉和还原糖)，马铃薯提取液(去淀粉)，1%醋酸洋红溶液，斐林试剂，双缩脲试剂，质量分数为3%的淀粉溶液和质量分数为3%的蔗糖溶液等。试验步骤：第一步：取A、B两支试管，在A管中加入甘薯提取液，B管中加入等量的马铃薯提取液。其次步：70℃水浴保温5min后，在A、B两支试管中各加入____________________。第三步：70℃水浴保温5min后，在A、B两支试管中再各加入__________________。第四步：____________。试验现象：________________________________________________________________________。试验结论：________________________________________________________________________。答案(1)70℃是淀粉酶的最适温度(2)马铃薯中不含淀粉酶(3)①淀粉酶水解淀粉产生还原糖②还原糖与斐林试剂反应产生砖红色沉淀等量质量分数为3%的淀粉溶液等量的斐林试剂水浴加热A试管有砖红色沉淀，B试管为蓝色(无明显变更)马铃薯不含还原糖的缘由是因为其不含淀粉酶解析分析表格：表格表示在不同温度，其他条件相同的状况下测定的还原糖含量，温度在0～70℃时，随着温度的上升，甘薯还原糖的含量渐渐增多；温度超过70℃后，随着温度的上升，甘薯还原糖的含量渐渐削减。(1)依据题意分析可知：温度为70℃时甘薯还原糖含量最高，说明单位时间内分解的淀粉最多，因此推想此时淀粉酶的催化作用最强，故70℃是相关酶的最适温度。(3)试验原理：颜色反应，即还原糖与斐林试剂反应，产生砖红色沉淀；淀粉在淀粉酶的作用下，能够水解并产生还原糖。在试验过程中，要限制无关变量。所以加入淀粉溶液、斐林试剂的量要相等；要使试验效果明显，必需进行水浴加热约2min，产生砖红色沉淀。试验结果：因A管中加入的是甘薯提取液，含有淀粉酶，所以能将淀粉水解成还原糖，使A管中出现砖红色沉淀；而B管中加入的是马铃薯提取液，不含淀粉酶，所以不能将淀粉水解成还原糖，因此B管中仍为蓝色。8．某同学由温度能影响酶的活性联想到温度能否影响甲状腺激素的活性，为了探究这一问题，他做了一个试验，试验步骤如下：①取三只相同的干净玻璃缸，编上号(A、B、C)，分别装上等量的蒸馏水、河水、自来水。②取发育状况不同的15只蝌蚪，分成三等份，分别放入A、B、C号玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的相宜外界条件下培育。③每天同时向A、B、C号玻璃缸中分别投入一般饲料、常温下的甲状腺制剂拌匀的饲料、用80℃温水处理1小时的甲状腺制剂拌匀的饲料。④过几天比较蝌蚪的发育状况。(1)在试验步骤①、②、③中各有一处错误或不妥之处，请改正：①________________________________________________________________________②________________________________________________________________________③________________________________________________________________________(2)预料试验现象及结论：a．若B玻璃缸内蝌蚪发育最快，而A、C玻璃缸内蝌蚪发育状况相同，说明____________________________________________。b．若B玻璃缸内蝌蚪发育最快，C玻璃缸内次之，A玻璃缸最慢，说明__________________________。c．若B、C玻璃缸内蝌蚪发育状况相同，而A玻璃缸内较慢，说明__________________________。答案(1)①应当在三个缸中加同样水质的水(比如都是河水)②取发育状况相同的15只蝌蚪③等量的饲料(2)a.高温使甲状腺激素失活b．说明高温使甲状腺激素活性减弱c．说明高温对甲状腺激素活性没有影响解析该试验有两组比照试验，一组是A与B比照，试验变量是甲状腺激素，通过蝌蚪发育状况来确定甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响；另一组是B与C比照，试验变量是温度，通过蝌蚪发育状况来确定温度对甲状腺激素生理活性的影响。9．离子的跨膜运输是神经兴奋传导与传递的基础。兴奋在突触传递过程中，前、后膜内外离子的移动如下图所示。请回答问题：(1)当兴奋传导到突触前膜时，引起突触前膜对Na＋通透性的变更趋势为______________________________________。在此过程中Na＋离子的过膜方式是________________。(2)引起突触前膜上Ca2＋通道打开的缘由是_____________________