統(tǒng)考版2024高考生物二輪復(fù)習第1部分專題素能提升專題6第2講實驗設(shè)計分析與評價學(xué)案

PAGE10-第2講試驗設(shè)計、分析與評價eq\a\vs4\al(網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建)1．試驗?zāi)康牡膶徸x若題目中以坐標模型呈現(xiàn)試驗?zāi)康?，則可描述為探究“橫軸標識(自變量)”對“縱軸標識(因變量)”的影響。一般模式：探究(驗證)＋自變量＋因變量，例如，探究光照強度對植物光合作用強度的影響。2．試驗原理的分析(1)試驗原理一般由三段組成：自變量和因變量的關(guān)系＋因變量的觀測指標＋試驗過程描述。(2)試驗原理中“因變量的觀測指標”可作為試驗結(jié)果的參考；有些題目要求對試驗結(jié)果進行分析，其考查的是試驗原理，所以對試驗結(jié)果分析時套用試驗原理即可。3．變量的限制(1)變量之間的關(guān)系(2)變量的處理方法①自變量的處理方法a．“加”或“減”：例如驗證甲狀腺激素的生理作用——“加”即口服或注射該激素；“減”即手術(shù)切除甲狀腺法。b．“換”：如探究溫度對酶活性的影響試驗，對自變量溫度無法“加”或“減”，就用“換”的方法。②無關(guān)變量的限制方法a．消退法：解除或隔離無關(guān)變量對試驗結(jié)果的影響。例如在“驗證生長素能促進果實發(fā)育”的試驗中，有一組要求無生長素，需在開花前，用紙袋將雌花套住，隔離外來花粉的干擾。b．恒定法：在整個試驗中，盡量使全部的試驗條件、試驗處理、試驗對象等都恒定不變。例如在“探究淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用”試驗中，始終將試管處于恒溫水浴中，以消退溫度這一無關(guān)變量對試驗的影響。c．平衡法：設(shè)立比照組，除自變量以外，無關(guān)變量對試驗組、比照組的影響都是均等的，從而可不計無關(guān)變量的影響，得到試驗變量的效果。③因變量的確定：因變量必需是可測量或可視察的指標，例如某溶液中是否存在淀粉酶，肉眼看不到，通過試驗加淀粉，但淀粉含量是否發(fā)生變更還是看不到，所以須要通過加碘液或斐林試劑進行顏色方面的鑒定，即是否出現(xiàn)藍色或磚紅色沉淀這些現(xiàn)象指標做因變量。4．試驗設(shè)計的基本步驟(1)材料分組編號(遵循等量原則，必要時還要體現(xiàn)平行重復(fù)原則、隨機性原則)。(2)對不同的對象施以不同的處理(遵循比照性原則和單一變量原則)。(3)在相同且相宜的條件培育(或反應(yīng))(限制無關(guān)變量)。(4)試驗結(jié)果的視察與記錄(因變量的預(yù)料)。5．試驗思路與試驗步驟的異同要求寫出或補充試驗思路與試驗步驟是探究性試驗題最為常見的考查形式，完備答案呈現(xiàn)的前提是突破一個難點：試驗思路與試驗步驟有何異同？現(xiàn)以“植物細胞的吸水和失水”中植物細胞的失水過程為例，分析如下：表述范例主要特點考題特點得分要點區(qū)分要點試驗思路將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，視察其變更言簡意賅多數(shù)試題要求“寫出”試驗思路，很少要求“補充”試驗思路必需體現(xiàn)“自變量”和“因變量”，對“無關(guān)變量”表述時留意體現(xiàn)“相宜且相等”思路，是“想”法試驗步驟制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片。用低倍顯微鏡視察洋蔥鱗片葉外表皮細胞中紫色的中心液泡的大小。從蓋玻片的一側(cè)滴入蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引，重復(fù)幾次。用低倍顯微鏡視察，看細胞的中心液泡是否漸漸變小精準微小經(jīng)常要求“補充部分”試驗步驟，很少要求“寫出全部”必需體現(xiàn)“自變量”如何設(shè)置、“因變量”如何獲得、“無關(guān)變量”如何保證相同且相宜步驟，是“做”法6.分析試驗結(jié)果，歸納試驗結(jié)論試驗結(jié)果是通過視察或測量得到的試驗現(xiàn)象，是試驗實際出現(xiàn)的狀況。試驗結(jié)論是依據(jù)試驗現(xiàn)象，對試驗因變量與自變量關(guān)系進行分析，得出的具有普遍意義的理論性結(jié)論。試驗結(jié)論的得出必需依據(jù)試驗結(jié)果。要駕馭分析試驗結(jié)果，歸納試驗結(jié)論的一般方法：(1)通過試驗?zāi)康?、試驗的比照組設(shè)置或步驟，依據(jù)單一因素不同，找出試驗自變量。(2)由果找因，分析試驗結(jié)果(因變量)與試驗限制的單一因素(自變量)之間的邏輯關(guān)系，得出正確結(jié)論。(3)在有些試驗中，還要依據(jù)各比照組中得出的“分結(jié)論”，綜合為“全面結(jié)論(總)”。(4)在驗證性試驗中，因為要驗證的事實是正確的，試驗結(jié)果只有一種，試驗結(jié)論即是要試驗驗證事實。在探究試驗中，因為試驗結(jié)果是未知的，可能出現(xiàn)的試驗結(jié)果有多種，因此對應(yīng)的試驗結(jié)論也有多種，不同的結(jié)果對應(yīng)不同的結(jié)論。7．試驗方案的補充和完善試驗方案的補充和完善是試驗題目中難度較大的題目，要補充和完善試驗方案首先找出試驗方案中的錯誤和不足，要仔細分析試驗的材料、比照、步驟、結(jié)果等是否合理或正確。首先看試驗材料、器材的選擇是否合理，試驗藥品的運用和用量是否精確。其次是看試驗比照：試驗是否設(shè)置了比照；假如有比照，看比照設(shè)計是否合理，是否進行了編號和標記，試驗的自變量的限制是否嚴格，是否遵循單一變量原則、等量的原則、平行重復(fù)原則，是否解除了干擾因素。三看試驗條件：是否須要進行攪拌、加熱等；試驗須要的溫度、光照是否合理。四看試驗步驟：步驟依次是否合理，步驟是否完整，具體操作是否違反生物學(xué)基本原理。五看試驗結(jié)果：試驗?zāi)康氖欠衽c試驗結(jié)果、結(jié)論對應(yīng)；探究性試驗的結(jié)果和結(jié)論是否探討全面；是否先寫結(jié)果后寫結(jié)論。依據(jù)以上的分析，找出試驗方案中的錯誤或不足，然后對試驗方案進行補充和完善。1．下面的兩張圖是某探討小組圍繞探究H2O2分解條件而獲得的試驗結(jié)果。甲乙據(jù)圖分析：圖甲曲線AB段產(chǎn)生的最可能緣由是什么？圖乙曲線縱坐標y最可能代表什么？提示：反應(yīng)過程受過氧化氫酶數(shù)量(濃度)的限制。溶液中H2O2的剩余量。2．某生物愛好小組探討了一些因素對某種植物莖伸長的影響，部分試驗結(jié)果如圖所示。注：赤霉素合成抑制劑，圖中簡稱抑制劑。某同學(xué)依據(jù)上述試驗結(jié)果得出結(jié)論：該植物是赤霉素缺失突變體，你是否認同該同學(xué)的結(jié)論？請說明理由。(1)抓住試驗?zāi)康模_定本試驗的三個自變量。(2)依據(jù)因變量選擇合理的比照性組別，即對比4組與5組→植物體自身的赤霉素合成受阻。提示：否。對比4組和5組的莖長，同樣光照時間狀況下，運用赤霉素合成抑制劑的小組莖長較短，說明該植物體自身的赤霉素合成受阻導(dǎo)致莖長伸長受阻，該植物不是赤霉素缺失突變體。3．在相宜條件下，測得的某植物根細胞對a種物質(zhì)的汲取速率與外界溶液中這種物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖所示(曲線代表植物根細胞對不同濃度a種物質(zhì)的汲取速率)。王同學(xué)據(jù)圖認為a的跨膜運輸方式是主動運輸，李同學(xué)認為是幫助擴散。請設(shè)計試驗確定王同學(xué)的推斷是否正確。要求簡要寫出試驗思路、預(yù)期結(jié)果及結(jié)論。(1)由兩類運輸方式的主要區(qū)分設(shè)置自變量，即是否消耗能量。(2)表述時主要留意無關(guān)變量的限制，如長勢相同的某植物等。試驗思路：預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：提示：試驗思路：將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組，甲組放在有氧條件下，乙組放在無氧條件下，將甲、乙兩組植物根細胞放在相同且相宜的條件下培育一段時間后，分別測定根細胞對a物質(zhì)的汲取速率預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：若甲組根細胞對a物質(zhì)的汲取速率大于乙組，則說明a物質(zhì)的跨膜運輸方式為主動運輸；若甲組和乙組根細胞對a物質(zhì)的汲取速率大致相同，則說明a物質(zhì)的跨膜運輸方式為幫助擴散試驗思路及試驗預(yù)期1．某探討小組欲探討桑葉提取液對患糖尿病小鼠的降血糖效果，設(shè)計了一系列試驗。下列有關(guān)試驗的設(shè)計思路，說法錯誤的是()A．隨機選取三組生理狀況相同、數(shù)量相等的健康小鼠，其中兩組制備成患糖尿病的小鼠B．每組小鼠在試驗起先前和試驗結(jié)束后都須要測量其血糖濃度C．患糖尿病但不注射桑葉提取液的小鼠既可作為比照組又可作為試驗組D．健康小鼠除每天飼喂等量的食物，也要注射等量的桑葉提取液D[遵循單一變量原則，應(yīng)當隨機選取三組生理狀況相同、數(shù)量相等的健康小鼠，其中一組小鼠正常，另外兩組制成患糖尿病的小鼠，A正確；該試驗的因變量是小鼠的血糖濃度，因此每組小鼠在試驗起先前和試驗結(jié)束后都須要測量其血糖濃度，B正確；患糖尿病但不注射桑葉提取液的小鼠與正常小鼠相比為試驗組，與注射桑葉提取液的患糖尿病小鼠相比為比照組，C正確；依據(jù)試驗的單一變量原則和比照性原則，試驗組注射桑葉提取液，則比照組健康小鼠應(yīng)當注射等量的桑葉提取液的溶劑，D錯誤。]2．干旱可促進植物體內(nèi)脫落酸(ABA)的合成，而ABA又能促進根的伸長。為驗證上述理論，請以處在干旱程度下的時間作為植物受旱嚴峻程度的指標，完善試驗分組設(shè)計和試驗思路，預(yù)料試驗結(jié)果并進行分析探討。材料與用具：野生型正常小麥幼苗若干，ABA缺失突變體小麥幼苗若干，肯定濃度的ABA溶液，光照培育架等。(要求與說明：各種指標的具體測量的過程均不做要求，干濕處理的方式、過程不做要求，不考慮ABA溶液的濃度的影響和添加ABA溶液對濕度的影響。試驗條件相宜)(1)試驗分組設(shè)計：甲組：將野生型小麥幼苗種植在干旱條件下。乙組：將ABA缺失突變體幼苗種植在________下。丙組：將ABA缺失突變體幼苗種植在干旱條件下，添加________。(2)完善試驗思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)預(yù)料試驗結(jié)果(以坐標曲線圖表現(xiàn)試驗結(jié)果)[解析](1)依據(jù)題意可知，甲組試驗為空白比照組，乙組為相同干旱條件處理的ABA缺失突變體，目的是與甲組比較突變體根的伸長變更量，丙組為相同干旱條件處理的ABA缺失突變體和適量ABA溶液處理組，目的是探究補充外源性ABA對根伸長的影響。(2)該試驗的目的是驗證干旱是通過促進體內(nèi)脫落酸(ABA)的合成來促進根的伸長，試驗的自變量是時間與幼苗的種類和處理方式，因變量為根長度的增加量，所以除(1)的分組設(shè)計試驗外，應(yīng)限制溫度、干旱程度、光照等無關(guān)變量相宜且相同，分別測定各組不同時間的小麥根的長度變更量作為試驗的視察指標，并求其平均值。(3)依據(jù)題意可知，突變體由于缺少ABA，根的伸長增加量變更較小(乙組)，野生型可以產(chǎn)生ABA，根伸長增加量明顯(甲組)，ABA缺失突變體和適量ABA溶液處理組根的伸長增加量接近野生型組，曲線如圖：[答案](1)干旱條件適量ABA溶液(2)①分別將甲、乙、丙組小麥幼苗若干種植在盛有相同土壤的若干個花盆中，并使它們均處于相同的缺水狀態(tài)。②將三組小麥幼苗置于光照培育架上，在相同且相宜的溫度、光照等條件下種植一段時間。③每隔肯定時間測定各組小麥根的長度變更量，并求其平均值(3)試驗思路不同于試驗步驟。試驗步驟是具體的可操作性較強的試驗過程(填寫試驗步驟要求學(xué)生對試驗的選材、分組、處理等均要寫出具體要求及具體內(nèi)容)，而試驗思路不須要寫出細致具體的可干脆操作的步驟，只須要有一個大致的試驗設(shè)計過程即可。試驗思路一般用一句話表述為用某方法處理某材料，視察其對某方面的影響效果。描述試驗思路的要點是答出自變量、因變量及試驗對象，而不是具體可操作性的設(shè)計。在限制無關(guān)變量時，試驗思路中只要提到“相同且相宜”即可，具體操作時不同的試驗者可以采納不同的方法去限制。試驗步驟設(shè)計及結(jié)果分析1．(2024·全國卷Ⅰ)已知藥物X對細胞增殖有促進作用，藥物D可抑制藥物X的作用。某同學(xué)將同一瓶小鼠皮膚細胞平均分為甲、乙、丙三組，分別置于培育液中培育，培育過程中進行不同的處理(其中甲組未加藥物)，每隔一段時間測定各組細胞數(shù)，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述不合理的是()A．乙組加入了藥物X后再進行培育B．丙組先加入藥物X，培育一段時間后加入藥物D，接著培育C．乙組先加入藥物D，培育一段時間后加入藥物X，接著培育D．若藥物X為蛋白質(zhì)，則藥物D可能變更了藥物X的空間結(jié)構(gòu)C[依據(jù)圖示，乙、丙兩組的細胞增殖速度都大于甲組，且起先一段時間內(nèi)乙、丙兩組增殖速度相同，所以兩組均為先加入藥物X，而丙組培育一段時間后細胞增殖速度低于乙組，說明丙組培育一段時間后又加入了藥物D；藥物D可抑制藥物X的作用，可能是藥物D變更了藥物X(蛋白質(zhì))的空間結(jié)構(gòu)。綜合上述分析，C項敘述不合理。]2．(2024·陜西百校聯(lián)盟高三聯(lián)考)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們發(fā)覺麥穗發(fā)芽會影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。某愛好小組為探究麥穗發(fā)芽率與淀粉酶活性的關(guān)系，進行了試驗。請補充試驗方案并回答問題：(1)試驗材料及用品：萌發(fā)時間相同的A品種和B品種小麥種子及其研磨液(不含淀粉)、恒溫水浴鍋、緩沖液、碘液、蒸餾水、一系列不同濃度的淀粉溶液等。試驗步驟：①取三組試管，每組若干個，分別標為甲、乙、丙。②在每組的每個試管中分別加入1mL的緩沖液。③給甲、乙兩組的每個試管中按組分別加入0.5mL的________，丙組每個試管加入等量的蒸餾水。④在甲、乙、丙三組的每個試管中分別加入1mL________。⑤處理相宜時間后，終止反應(yīng)，并限制在常溫下，分別加適量碘液，視察記錄顏色。試驗結(jié)果：三組試管均變藍，且藍色深淺丙組>甲組>乙組，說明______________。該愛好小組的另一試驗表明，處理相同的時間，A品種小麥的麥穗發(fā)芽率高于B品種，依據(jù)這兩個試驗?zāi)芡葡氲玫降脑囼灲Y(jié)論是_________________________。(2)某同學(xué)選用適當處理的小麥種子，按以上方案進行了試驗，試驗結(jié)果卻是甲、乙兩組都沒有變藍，而丙組顯示藍色。試分析可能的緣由：________________________。[解析](1)本試驗的自變量是不同發(fā)芽小麥種子的提取液(去淀粉)中酶的活性，步驟③中給甲、乙兩組的每個試管中按組分別加入0.5mL的萌發(fā)時間相同的A品種和B品種小麥種子研磨液。步驟④中在甲、乙、丙三組的每個試管中分別加入1mL肯定濃度的淀粉溶液，搖勻，相宜溫度下保溫。步驟⑤三組試管均變藍，且藍色深淺丙組＞甲組＞乙組，說明A品種小麥的淀粉酶活性低于B品種。該愛好小組的另一試驗表明處理相同的時間，A品種小麥的麥穗發(fā)芽率高于B品種，通過這兩個試驗?zāi)芡葡氤龅慕Y(jié)論是淀粉酶活性越低，麥穗發(fā)芽率越高。(2)某同學(xué)按(1)中方案進行了試驗，試驗結(jié)果卻是甲、乙兩組都沒有變藍，而丙組顯示藍色；可能的緣由是選用了濃度較小的淀粉溶液，有可能甲、乙兩組淀粉被消耗完，遇碘不再變藍。[答案](1)③萌發(fā)時間相同的A品種和B品種小麥種子研磨液④肯定濃度的淀粉溶液，搖勻，相宜溫度下保溫⑤A品種小麥的淀粉酶活性低于B品種淀粉酶活性越低，麥穗發(fā)芽率越高(2)運用的淀粉溶液濃度偏小試驗方案的評價與完善1．為探討Cu2＋和Cl－對唾液淀粉酶活性的影響，某小組設(shè)計了如下操作依次的試驗方案：甲組：CuSO4溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測乙組：NaCl溶液—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測丙組：蒸餾水—緩沖液—淀粉酶溶液—淀粉溶液—保溫—檢測各組試劑量均相宜，下列對該試驗方案的評價，不合理的是()A．緩沖液的pH應(yīng)限制為最適pHB．保溫的溫度應(yīng)限制在37℃左右C．宜選用碘液來檢測淀粉的剩余量D．設(shè)置的比照試驗?zāi)苓_到試驗?zāi)康腄[緩沖液的作用是調(diào)整pH，維持pH穩(wěn)定，本試驗pH以及溫度都是無關(guān)變量，為了避開溫度和pH對試驗的干擾，因此溫度和pH都應(yīng)當設(shè)置到最適，A、B評價合理；本試驗的因變量可以是淀粉的剩余量，依據(jù)淀粉遇碘變藍可以檢測試驗中淀粉是否有剩余，與比照組相比較說明Cu2＋和Cl－對唾液淀粉酶活性的影響，C評價合理；甲乙兩組試驗中除了有Cu2＋和Cl－，還有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和Na＋，須要解除二者對試驗的干擾，因此比照組還須要再設(shè)置一組解除SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和Na＋干擾的比照試驗，因此設(shè)置的比照試驗只有一組不能達到試驗?zāi)康模珼評價不合理。]2．(2024·北京石景山區(qū)高三期末)石斛是歷代中醫(yī)治療“消渴癥”(糖尿病)的良藥。為探究4種石斛多糖DOP1～4的降血糖效果，并探討其分子機制，科研人員做了以下試驗。(1)取雄性小鼠若干只，適應(yīng)性飼養(yǎng)后注射200mg/kg四氧嘧啶生理鹽水溶液，72h后測定空腹血糖值，若血糖值≥13mmol/L，即為造模勝利小鼠。四氧嘧啶通過選擇性地破壞________細胞，從而導(dǎo)致______________________，進而引起體內(nèi)糖類代謝紊亂。(2)將模型鼠隨機分為6組，分別為4個試驗組以及2個比照組。除正常飲食和飲水外，試驗組每天分別灌胃一次DOP1～4，連續(xù)21d。比照組2每天灌胃有效降糖藥物二甲雙胍，比照組1的處理應(yīng)為________________。每隔7天測定一次空腹血糖，結(jié)果見下圖：結(jié)果表明：__________________________________________。請評價上述試驗方案是否嚴謹，并說明理由__________________。(3)依據(jù)已知的胰島素調(diào)整信號通路(見下圖)，探討人員提出了關(guān)于石斛多糖降糖機制的假設(shè)。假如你是探討人員，請你提出一種具體假設(shè)，并寫出利用上述幾組小鼠驗證假設(shè)的思路。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(提示：試驗思路用一兩句話描述即可)[解析](1)造模勝利小鼠血糖濃度偏高，說明不能降低