2023屆 二輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)探究五　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題解題分析 學(xué)案

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題解題分析一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則1．科學(xué)性原則(1)選材科學(xué)性：如鑒定還原糖的實(shí)驗(yàn)中不能以西瓜汁為實(shí)驗(yàn)材料，因?yàn)槲鞴现募t色會干擾顏色反應(yīng)。(2)實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)性：如使用雙縮脲試劑時應(yīng)先加入A液，再加入B液。2．單一變量原則和等量原則二者是完全統(tǒng)一的，只不過強(qiáng)調(diào)的側(cè)重點(diǎn)不同，前者強(qiáng)調(diào)的是自變量的單一性即實(shí)驗(yàn)組和對照組相比只能有一個變量，而后者強(qiáng)調(diào)的是除了自變量之外的一切對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的無關(guān)變量，必須嚴(yán)格控制在適宜且等量條件下，以平衡和消除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。3．平行重復(fù)原則為減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，如探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量動態(tài)變化的實(shí)驗(yàn)中，每次計(jì)數(shù)都要重復(fù)至少3次。4．對照原則(為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有可信度，需設(shè)置對照組)(1)空白對照：即對照組不做任何變量處理。如探究胰島素的生理作用實(shí)驗(yàn)中，對小鼠進(jìn)行饑餓處理后，注射胰島素的為實(shí)驗(yàn)組，注射等量生理鹽水的為對照組。(2)自身對照：即對照組和實(shí)驗(yàn)組在同一實(shí)驗(yàn)對象上進(jìn)行，不再設(shè)置新的對照組。如觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)壁分離狀態(tài)與自然狀態(tài)形成對照。(3)條件對照：即給對照組施加變量處理，但這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所定的。如探究甲狀腺激素的生理作用實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組為飼喂甲狀腺激素，空白對照為飼喂等量生理鹽水，可以再增加一組對照組，飼喂甲狀腺激素抑制劑，即條件對照，這樣可以增加實(shí)驗(yàn)的說服力。(4)相互對照：即不單獨(dú)設(shè)對照組，而是幾個實(shí)驗(yàn)組之間相互進(jìn)行對照。如探究溫度、pH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，各組既是實(shí)驗(yàn)組，又是其他組的對照組。二、探究實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)答題技巧1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臅鴮懪c表達(dá)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膬?nèi)容包含研究對象、研究現(xiàn)象(因變量)和作用于對象的因素(自變量)，格式為“探究(或驗(yàn)證)×××(自變量)對×××(因變量)的影響”或“探究(或驗(yàn)證)×××(自變量)與×××(因變量)的關(guān)系”等。2．實(shí)驗(yàn)原理的書寫與表達(dá)實(shí)驗(yàn)原理就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)，包括選擇實(shí)驗(yàn)材料的依據(jù)，作出實(shí)驗(yàn)假設(shè)的依據(jù)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)步驟的依據(jù)，分析現(xiàn)象結(jié)果的依據(jù)和確定觀測指標(biāo)的依據(jù)。書寫格式一般為：假設(shè)未被證實(shí)的結(jié)論＋假設(shè)與結(jié)果的聯(lián)系＋結(jié)果(或預(yù)期結(jié)果)，一般用陳述句、肯定句。3．實(shí)驗(yàn)假設(shè)的書寫假設(shè)是研究這對研究結(jié)果預(yù)先賦予的答案，是一種可能的解釋和說明。一般情況下，若是實(shí)驗(yàn)中要求寫出你的假設(shè)，應(yīng)根據(jù)自己平時積累的知識，寫出認(rèn)為最可能的一種假設(shè)即可。4．實(shí)驗(yàn)思路的確定5．實(shí)驗(yàn)步驟的整理(1)實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的一般程序(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中“使用恰當(dāng)?shù)恼Z言表述”應(yīng)注意的問題①實(shí)驗(yàn)材料的選擇植物：“大小相似、長勢相同的同種植株”；動物：“體重(體長)、年齡、生長趨勢相同”，有時甚至要“性別”相同；有時可以敘述為“生長狀況基本相同的個體”。②試劑的選擇在量上難以做到準(zhǔn)確的量化描述時，應(yīng)盡可能用“定性”的語言表達(dá)，要注意“等濃度”“等體積”“適量的”“一定量的”等詞的運(yùn)用；實(shí)驗(yàn)時間和條件上用“一段時間”“適宜的溫度、pH”等語言。6．實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論的預(yù)測與分析(1)首先要明確該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。(2)倒推法推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果①探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測對應(yīng)假設(shè)，常需分類討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論要根據(jù)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。②驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與相應(yīng)結(jié)論只需考慮一種情況。一般只有一個結(jié)果和一個相應(yīng)的結(jié)論，且結(jié)論就在題目中，如“驗(yàn)證……”“證明……”等。實(shí)驗(yàn)結(jié)論對應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膽?yīng)得出肯定結(jié)論。三、實(shí)驗(yàn)方案評價試題解題的一般思路『強(qiáng)化訓(xùn)練』1．(2022·湖北模擬)某實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有純合果蠅品系如下：長翅直剛毛雌蠅(甲)、長翅直剛毛雄蠅(乙)、殘翅焦剛毛雌蠅(丙)、殘翅焦剛毛雄蠅(丁)；下表為果蠅的部分性狀的顯隱性及控制基因所在的染色體?；卮鹣铝袉栴}：果蠅相對性狀長翅和殘翅直剛毛和焦剛毛顯隱性、控制基因及所在染色體長翅(A)對殘翅(a)為顯性，A/a位于Ⅱ號常染色體上控制基因?yàn)锽/b，顯隱性及B/b所在染色體未知(1)因?yàn)楣売衉_____________________________________(至少寫2點(diǎn))等優(yōu)點(diǎn)，因此常用作遺傳學(xué)研究的材料。(2)若只考慮果蠅的直剛毛和焦剛毛這一對相對性狀，利用上述材料的雜交實(shí)驗(yàn)(每對親本的繁殖率相當(dāng))，判斷直剛毛和焦剛毛的顯隱性及B/b所在染色體(考慮X、Y同源區(qū)段)，可采用的交配組合是____________________________。①若正反交的子代共有2種表現(xiàn)型，且焦剛毛∶直剛毛＝3∶1時，則可判斷焦剛毛為顯性性狀且B/b位于____________上。②若正反交的子代____________________________時，則可判斷直剛毛為顯性，且B/b位于________________________上。(3)若已知直剛毛為顯性性狀且B/b位于常染色體上。利用題述實(shí)驗(yàn)材料判斷B/b是否位于Ⅱ號染色體上，則實(shí)驗(yàn)思路為________________________________________________________________________，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為________________________________________________________________________時，可判斷B/b不位于Ⅱ號染色體上。【解析】(1)果蠅常用作遺傳學(xué)材料，原因是相對性狀易區(qū)分、子代數(shù)量多、繁殖快、生長周期短、易飼養(yǎng)。(2)判斷直剛毛和焦剛毛的顯隱性及B/b所在染色體，用長翅直剛毛和殘翅焦剛毛正反交進(jìn)行試驗(yàn)。只看直剛毛和焦剛毛，則親本為XBXB和XbY，子代為XBXb和XBY，反交親本為XbXb和XBY，子代為XBXb和XbY，顯性和隱性比為1∶1，所以子代共有2種表現(xiàn)型，且焦剛毛∶直剛毛＝3∶1時，則可判斷焦剛毛為顯性性狀且B/b位于X染色體。若正反交的子代只有一種表現(xiàn)型，且都表現(xiàn)為直剛毛時，則可判斷直剛毛為顯性，且B/b位于常染色體或者X、Y同源區(qū)段。(3)實(shí)驗(yàn)思路：選擇純合長翅直剛毛與純合殘翅焦剛毛的純合雌、雄果蠅雜交，得到F1，F(xiàn)1中的雌、雄果蠅隨機(jī)交配，得到F2，觀察并統(tǒng)計(jì)F2果蠅的表現(xiàn)型及比例。預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果：F2表現(xiàn)型有四種，長翅直剛毛∶長翅焦剛毛∶殘翅直剛毛∶殘翅焦剛毛＝9∶3∶3∶1時，位于非同源染色體，即B/b不位于Ⅱ號染色體上?！敬鸢浮?1)相對性狀易區(qū)分、子代數(shù)量多、繁殖快、生長周期短、易飼養(yǎng)(2)長翅直剛毛和殘翅焦剛毛①X染色體②只有一種表現(xiàn)型，且都表現(xiàn)為直剛毛常染色體或者X、Y同源區(qū)段(3)選擇純合長翅直剛毛與純合殘翅焦剛毛的純合雌、雄果蠅雜交，得到F1，F(xiàn)1中的雌、雄果蠅隨機(jī)交配，得到F2，觀察并統(tǒng)計(jì)F2果蠅的表現(xiàn)型及比例F2表現(xiàn)型有四種，長翅直剛毛∶長翅焦剛毛∶殘翅直剛毛∶殘翅焦剛毛＝9∶3∶3∶12．(2022·湖南長沙一模)人工合成的植物激素類似物常用于生產(chǎn)實(shí)踐。某課題組研究了赤霉素(GA3)和生長素(IAA)對植物生長的影響，切取菟絲子莖頂端2.5cm長的部分(莖芽)，置于培養(yǎng)液中無菌培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)分為A、B兩組，分別培養(yǎng)至第1.8天，再用適宜濃度的激素處理30天，測量莖芽長度，結(jié)果見圖。請回答下列問題：(1)用激素處理時，應(yīng)將IAA加在____________(填“培養(yǎng)液中”或“莖芽頂端”)，原因是________________________________________________________________________。(2)A、B兩組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明離體時間短的莖芽中本身含的__________低，而________較高(填“赤霉素”或“生長素”)，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________。(3)為了研究GA3的作用機(jī)理，有人用藥物完全抑制DNA復(fù)制后，發(fā)現(xiàn)GA3誘導(dǎo)的莖芽伸長生長被抑制了54%，說明GA3可通過促進(jìn)__________________影響莖芽伸長生長。(4)分析B組數(shù)據(jù)，GA3和IAA對離體莖芽的伸長生長都表現(xiàn)出促進(jìn)作用，這兩種激素共同處理作用更為顯著，分別是GA3、IAA單獨(dú)處理的__________倍，說明GA3和IAA在對莖芽伸長生長的作用上存在協(xié)同關(guān)系。【解析】(1)用激素處理時，應(yīng)用IAA處理莖芽尖端而不是加在培養(yǎng)液中，原因是在幼嫩組織中，生長素只能進(jìn)行極性運(yùn)輸，由形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端。(2)A、B兩組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用赤霉素或生長素處理都超過了不用激素處理的莖芽長度，且用赤霉素處理比用生長素處理后莖芽長度更長，說明離體時間短的莖芽中本身含的赤霉素低，在外源赤霉素的作用下，促進(jìn)作用表現(xiàn)更強(qiáng)；但用生長素處理只比不用激素處理略高，結(jié)合生長素作用具有兩重性的知識推測，可能是由于自身生長素含量較高，再施加外源生長素則可能導(dǎo)致超過其促進(jìn)生長的最適濃度而表現(xiàn)為促進(jìn)作用減弱。(3)為了研究GA3的作用機(jī)理，有人用藥物完全抑制DNA復(fù)制后，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)的莖芽伸長生長被抑制了54%，這說明GA3是通過促進(jìn)細(xì)胞伸長和細(xì)胞分裂影響莖芽伸長生長。(4)分析圖中數(shù)據(jù)可知，與空白對照相比，GA3和IAA的離體莖芽的生長較快，說明二者均能促進(jìn)生長；B組實(shí)驗(yàn)中兩種激素聯(lián)合處理對莖芽伸長生長的促進(jìn)作用是13－4.0＝9cm，GA3、IAA單獨(dú)處理促進(jìn)伸長作用分別是6.5－4＝2.5cm、4.5－4＝0.5cm，因此兩種激素聯(lián)合處理對莖芽伸長生長的促進(jìn)作用與GA3、IAA單獨(dú)處理的倍數(shù)分別為9÷2.5＝3.6倍、9÷0.5＝18倍?！敬鸢浮?1)莖芽頂端在幼嫩組織中，生長素只能進(jìn)行極性運(yùn)輸(2)赤霉素生長素用赤霉素或生長素處理都超過了不用激素處理的莖芽長度，且用赤霉素處理比用生長素處理后莖芽長度更長，但用生長素處理只比不用激素處理略高(3)細(xì)胞伸長和細(xì)胞分裂(4)3.6、183．(2022·廣東深圳六校聯(lián)考)扶他林(主要成分是雙氯芬酸鈉)是臨床上常用的非甾體抗炎藥，服用該藥物后，該藥物可在體內(nèi)水解出有效成分雙氯芬酸，其作用于機(jī)體能起到鎮(zhèn)痛、消炎、解熱的作用，其作用機(jī)制如圖所示：請回答下列問題。(1)前列腺素誘導(dǎo)白細(xì)胞產(chǎn)生多種炎癥因子促進(jìn)機(jī)體發(fā)熱，從免疫系統(tǒng)的組成來看，這些炎癥因子屬于______________，同時炎癥因子持續(xù)刺激痛覺神經(jīng)末梢，并在__________(部位)形成痛覺。機(jī)體在炎癥反應(yīng)過程中往往還伴隨著組織水腫，會進(jìn)一步壓迫痛覺神經(jīng)，因此臨床上還可通過靜脈注射________(填“低濃度”或“高濃度”)甘露醇輔助止痛。(2)長期服用雙氯芬酸鈉可誘發(fā)高鈉血癥，導(dǎo)致患者出現(xiàn)一定的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，包括易怒及肌肉抽搐等，因此臨床上建議服用雙氯芬酸鈉期間大量飲水以緩解上述癥狀。從水鹽平衡及神經(jīng)調(diào)節(jié)的角度分析，大量飲水以緩解神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的原理可能是________________________________________________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)室中常通過抽取小鼠血液來檢測其前列腺素水平，原因是________________________________________________________________________?，F(xiàn)有生理狀況相近的炎癥模型小鼠若干，某濃度的雙氯芬酸鈉溶液及生理鹽水等材料，以小鼠前列腺素水平作為痛覺程度指標(biāo)，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證雙氯芬酸鈉能有效止痛。實(shí)驗(yàn)思路：________________________________________________________________________。預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)從免疫系統(tǒng)的組成來看，白細(xì)胞產(chǎn)生的多種炎癥因子屬于免疫活性物質(zhì)，炎癥因子持續(xù)刺激痛覺神經(jīng)末梢，最終可在大腦皮層產(chǎn)生痛覺。臨床上靜脈注射高濃度甘露醇可適當(dāng)提高血漿滲透壓，使較多的組織液進(jìn)入血漿，從而緩解組織水腫對痛覺神經(jīng)的壓迫，起到輔助止痛作用。(2)長期服用雙氯芬酸鈉可誘發(fā)高鈉血癥，導(dǎo)致患者出現(xiàn)一定的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，而服用雙氯芬酸鈉期間大量飲水，可使機(jī)體尿量增多，血液中的鈉離子隨尿液排出，鈉離子濃度降低，進(jìn)而使神經(jīng)細(xì)胞動作電位峰值下降，緩解神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。(3)前列腺素由內(nèi)分泌腺產(chǎn)生，內(nèi)分泌腺沒有導(dǎo)管，分泌的激素彌散到體液中，隨血液流到全身，因此可通過抽取小鼠血