备战高考生物 热点题型提分策略 专题14 探究实验的设计与评价学案.docx
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备战高考生物热点题型提分策略专题14探究实验的设计与评价学案
专题14探究实验的设计与评价
1．两类探究实验的操作流程模板
（1）性质探究类实验的操作流程模板
（2）功能探究类实验一般操作流程模板
2．“五看法”评价实验设计
1．某同学在培养皿底部铺上棉花并加入适量的清水，然后把胚具活性且大小相同的豌豆种子各15粒放在棉花上。
实验过程与结果如下表，下列叙述正确的是
装置
场所
温度
棉花状态
数日后的现象
甲
日光
23℃
潮湿
全部发芽
乙
日光
23℃
干燥
没有发芽
丙
黑暗
23℃
潮湿
全部发芽
丁
黑暗
23℃
干燥
没有发芽
A．该实验研究的目的是：
探究光照、温度和水分对种子萌发的影响
B．该实验的自变量为光照、温度和水分，因变量为种子是否萌发
C．该实验选用胚具活性且大小相同的豌豆种子作为实验材料属于对无关变量的控制
D．该实验的结论是：
种子萌发只与光照和水分有关
【答案】C
2．如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。
下列叙述错误的是
A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨
B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同
C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照
D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多
【答案】B
【解析】SiO2使研磨充分，CaCO3能防止研磨过程中色素被破坏，所以提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨，A正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同。
溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，B错误；实验结果①中共有的色素带的颜色是黄色和橙黄色，分别是叶黄素和胡萝卜素，说明叶绿素的合成需要光照，C正确；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D正确。
3．某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。
现在需要在乙图所示实验结果的基础上继续实验，用以探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
有关实验步骤表述中错误的是
A．第一步，在b管中加入适量的蔗糖酶
B．第二步，水浴加热U形管至适宜温度，保温一段时间后观察a、b两管内液面变化
C．第三步，分别从a、b两管中吸取适量液体
D．第四步，检验吸取的液体中是否有还原糖
【答案】A
4．切除老鼠体内的甲状腺10d后代谢能力明显下降；若切除5d后，将溶解于某溶剂的一定量的甲状腺激素给老鼠连续注射5d后进行观察，其物质代谢能力没有下降。
为了验证甲状腺激素能增强物质的代谢能力，下列最为适宜的对比实验组是
A．既没有切除甲状腺，又未注射甲状腺激素的实验组
B．从进行切除后的第1d开始，只注射用于该实验溶剂的实验组
C．从进行切除后的第5d开始，只注射等量用于该实验溶剂的实验组
D．将溶解于另一种溶剂的甲状腺激素注射到刚刚做完切除手术的实验组
【答案】C
【解析】科学探究实验需要遵循对照原则和单一变量原则，实验探究的是甲状腺激素的作用，自变量应该是甲状腺激素的有无，为了确定实验结果的准确性，排除其他因素的干扰，需要另外只注射用于该实验的溶剂作为实验组。
根据题目中的叙述，不能确定是某溶剂还是甲状腺激素在发挥作用，还要增加一组从进行切除后的第5天起，只注射用于该实验的溶剂的实验组，才能确定，所以C选项是正确的。
其他选项都没有遵循单一变量的设计原则。
5．在验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响的实验中，将材料浸入蒸馏水中1小时后，再分别转入5种用含糖的磷酸盐缓冲液配制成的不同浓度的A溶液中（实验组）。
在23℃的条件下，避光振荡培养24小时后，逐一测量切段长度（取每组平均值），实验进行两次，以下有关实验的叙述，正确的是
A．本实验应选用胚芽鞘尖端，因为该处细胞分裂旺盛
B．本实验应设6组，其中用蒸馏水组作为对照组
C．振荡培养液的目的是增加溶液的溶氧量以满足细胞呼吸需要
D．若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应舍去
【答案】C
【解析】验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响，实验的自变量应是生长素类似物的不同浓度，胚芽鞘尖端可以产生生长素，影响自变量的控制，A项错误；对照组应用含糖但不含生长素类似物的磷酸盐缓冲液，B项错误；振荡培养液可以增加溶液的溶氧量，以满足细胞有氧呼吸需要，C项正确；若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应记录，D项错误。
6．在验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响的实验中，将材料浸入蒸馏水中1小时后，再分别转入5种用含糖的磷酸盐缓冲液配制成的不同浓度的A溶液中（实验组）。
在23℃的条件下，避光振荡培养24小时后，逐一测量切段长度（取每组平均值），实验进行两次，以下有关实验的叙述，正确的是
A．本实验应选用胚芽鞘尖端，因为该处细胞分裂旺盛
B．本实验应设6组，其中用蒸馏水组作为对照组
C．振荡培养液的目的是增加溶液的溶氧量以满足细胞呼吸需要
D．若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应舍去
【答案】C
【解析】验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响，实验的自变量应是生长素类似物的不同浓度，胚芽鞘尖端可以产生生长素，影响自变量的控制，A项错误；对照组应用含糖但不含生长素类似物的磷酸盐缓冲液，B项错误；振荡培养液可以增加溶液的溶氧量，以满足细胞有氧呼吸需要，C项正确；若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应记录，D项错误。
7．为研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用，对成年小鼠的分组及处理见下表：
组别
甲组
乙组
丙组
丁组
处理
摘除甲状腺
不摘除甲状腺
不摘除甲状腺
注射一定量的甲状腺激素溶液
不摘除甲状腺+X
注：
实验中甲状腺激素溶液由甲状腺激素和A液配制而成。
在适宜的实验条件下，正常饲养相同时间，每隔一定时间测定耗氧量（单位时间内单位体重的氧消耗量），记录数据。
下列说法合理的是
A．甲组小鼠垂体分泌的促甲状腺激素减少
B．丙组小鼠下丘脑的相关分泌活动加强
C．X是指注射等量不含甲状腺激素的A液
D．推测乙、丙两组小鼠的耗氧量大致相当
【答案】C
【解析】甲组小鼠甲状腺激素含量降低，对垂体的抑制作用减弱，垂体分泌的促甲状腺激素增加，A项错误；丙组小鼠甲状腺激素含量较高，反馈抑制下丘脑、垂体分泌功能，B项错误；丁组X是指注射等量不含甲状腺激素的A液，与丙组对照，以证明甲状腺激素的作用，C项正确；甲状腺激素可促进有机物氧化分解，丙组小鼠耗氧量较多，D项错误。
8．用不同浓度的生长素溶液处理某植物幼苗使其生长，实验结果如下表所示。
下列有关叙述错误的是
组别
清水
浓度甲
浓度乙
浓度丙
浓度丁
平均株高（cm）
16
20
38
51
13
A．不同浓度的生长素，对植物幼苗的生长影响有差别
B．甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液大小关系不能确定
C．生长素的作用具有两重性，丁浓度条件下幼苗不能生长
D．实验处理的时间长短、用的植物材料和温度等条件应相同
【答案】C
【解析】据表格，不同浓度的生长素处理，其平均株高不相同，说明不同浓度的生长素，对植物幼苗的生长影响有差别，A正确。
由于生长素的生理作用具有两重性，不同的浓度处理会存在相同的效果，甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液均为促进作用，则无法确定甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液大小，B正确。
与清水组对照，丁浓度条件下，平均株高更低，说明该浓度会抑制幼苗的生长，并不是不能生长，C错误。
实验处理的时间长短、用的植物材料和温度均属于无关变量，因此均应相同，D正确。
9．某校生物兴趣小组将体重、大小和年龄相同的成年小鼠分成甲、乙、丙三组，分别进行如表所示的连续实验，下列有关该实验的叙述中，错误的是
组别
第一步操作
第一步现象
第二步操作
第二步现象
甲组
腹腔注射适量适宜浓度的胰岛素溶液
小鼠活动减弱直至昏睡
腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液
小鼠逐渐苏醒、活动恢复正常
乙组
腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液
检测小鼠尿糖呈阳性
腹腔注射适量适宜浓度的胰岛素溶液
检测小鼠尿糖逐渐呈阴性
丙组
腹腔注射适量的生理盐水
小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性
腹腔注射适量的生理盐水
小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性
A．该实验可验证胰岛素和胰高血糖素的功能以及它们在调节血糖过程中的拮抗作用
B．该实验的对照有同组内的自身对照，甲乙间的相互对照，设计丙组作空白对照无必要
C．该实验所用的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应是生理盐水与相应激素配制而成的
D．该实验同一步所用的三种溶液用量必须相等，同一组前后两步所用溶液用量可以不等
【答案】B
10．某兴趣小组的同学用黑藻完成如下实验：
实验仪器：
6支20mL容积的洁净试管及相应的橡皮塞、荧光灯、直尺等。
实验用品：
中性BTB溶液、黑藻等。
实验原理：
BTB溶液在碱性环境中显蓝色，中性环境中显绿色，酸性环境中显黄色。
实验过程和结果如下图所示。
请回答下列问题：
（1）本实验的目的是探究________________________________________________。
（2）黑藻叶片光合作用时，还原三碳化合物的部位是________。
（3）试管C中黑藻的光合作用强度________（填“大于”“等于”或“小于”）细胞呼吸强度，若用不透光的锡箔纸完全包裹试管C，其他条件不变，24小时后最可能出现的实验结果是__________________。
（4）试管F呈现深蓝色的原因是_______________________________________。
【答案】
（1）光照强度对黑藻光合作用的影响
（2）叶绿体基质
（3）等于 溶液呈黄色
（4）黑藻光合作用强，吸收掉大量的CO2，使溶液呈碱性
11．如表所示为某小组为“探究过氧化氢酶的活性是否受pH影响”而设计的实验操作步骤，据表回答下列问题：
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的过氧化氢溶液
2mL
2mL
2
加质量分数为5%的盐酸
1mL
－
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
－
1mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察
较少气泡
较多气泡
（1）本实验的自变量是________，因变量是__________________，可观测的指标是__________。
（2）上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）为了将此次多余的猪肝研磨液保留到下次使用，应对它进行________（填“高温”或“冷藏”）处理。
（4）如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越________（填“高”或“低”）。
【答案】
（1）pH 过氧化氢分解速率 相同时间内气泡的产生量
（2）增设试管丙，加2mL过氧化氢溶液和1mL蒸馏水后再加入2滴猪肝研磨液与试管甲、乙对照，其他步骤不变
（3）冷藏
（4）低
【解析】
（1）由题干可知，本实验的实验目的是探究过氧化氢酶的活性是否受pH影响，故实验的自变量为pH，结合表中信息可知，因变量是过氧化氢分解速率，可观测的指标是（相同时间内）试管中产生气泡的数量。
（2）分析实验操作步骤可知，实验缺少空白对照组，应增加试管丙，将加盐酸或氢氧化钠溶液的步骤换为1mL蒸馏水，其他步骤不变。
（3）过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在高温下，会变性失活，而低温下，只是酶活性受到抑制，在适宜条件下，其活性仍能恢复，因此可冷藏处理。
（4）如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需时间越长，说明酶促反应速率越慢，即酶的活性越低。
12．纳米银由于抗菌性能良好而被广泛应用于食物容器、个人护理品等商品中，但其释放到水环境中的风险也引起了研究者的重视。
用单细胞小球藻研究纳米银的毒性，开展了如图实验。
请回答下列问题：
（1）用计数法研究“纳米银”对小球藻生长的抑制情况，结果如图甲，据图可知纳米银在________条件下的毒性更强。
实验中需要使用________________和显微镜对小球藻进行计数。
（2）用溶氧法进一步探究不同浓度纳米银对小球藻光合作用和呼吸作用的影响，进行了如下实验，结果如图乙。
①材料用具：
不同浓度的纳米银溶液、培养液、小球藻若干、密闭锥形瓶若干、溶氧测定仪、蒸馏水等。
②实验步骤：
第一步：
将小球藻平均分为A、B两组，A、B组又各分为________个小组并编号，分别放入密闭锥形瓶中培养。
第二步：
A、B组中的实验组都分别加______________________________，对照组加等量蒸馏水。
第三步：
A组全部放在4000lx光照条件下培养，B组全部放在黑暗条件下培养，温度等其他条件____________，培养10min后，检测各个锥形瓶中__________的变化。
③实验结果：
如图乙其中系列1表示水体中的初始溶氧量，则系列________表示A组实验数据。
若不加纳米银，小球藻的总光合作用速率约为________mg/（L·min）溶解氧。
④综上研究，可得出实验结论：
____________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】
（1）黑暗 血细胞（血球）计数板
（2）②6 等量的不同浓度的纳米银溶液 相同且适宜 溶氧量 ③2 0.95 ④纳米银能抑制光合作用和呼吸作用，且对呼吸作用的抑制更为显著
13．某同学为探究某植物生长的最佳光照强度，设计了下面的实验：
首先取若干生长状况相同的植物幼苗，平均分为7组，分别放在密闭的玻璃容器中，实验开始时记录毛细刻度管的刻度，12小时后再次记录毛细刻度管的刻度。
（1）这一实验的自变量是____________________。
（2）如果用如图所示的装置来探究，且测量指标为装置中O2含量的变化，则该装置需要进行适当修改，具体修改措施是___________________________，为使测得O2的变化量更精确，还应再设置对照装置，该装置的玻璃容器和小烧杯中应分别放入___________________。
（3）如果实验结果如下表所示：
组别
1
2
3
4
5
6
7
温度（℃）
25
25
25
25
25
25
25
光照强度：
灯泡功率（W）
0
2．5
5
7．5
10
12．5
15
开始时的液滴所在刻度
1
1
1
1
1
1
1
12小时后液滴所在刻度
0．8
1．5
1．9
2．2
2．4
2．5
2．6
若将第7组植株突然移至第4组的条件下，短时间内光合细胞中的C3化合物的含量会________。
该实验设计尚不能确定该植物生长的最佳光照强度，请你提出进一步探究的实验设计思路：
___________________________________________________________。
【答案】
（1）光照强度
（2）将小烧杯中的蒸馏水换成CO2缓冲液（或碳酸氢钠溶液） 死亡的同种植物幼苗和CO2缓冲液（或碳酸氢钠溶液）
（3）增多 增加若干实验组，在第7组的基础上依次增加光照强度（合理即可）
【解析】
（1）根据题干信息可知，光照强度为自变量；温度、二氧化碳浓度都会对实验结果产生随机影响，但并非实验要控制的因素，为无关变量。
（2）若用该图装置来探究光照强度对光合作用速率的影响，且测量指标为装置中氧气含量的变化，则该装置需要进行适当修改，将小烧杯中的蒸馏水换成CO2缓冲液或碳酸氢钠溶液，以稳定二氧化碳的浓度，为使测得的O2变化量更精确，还应再设置一对照装置，对照装置的玻璃容器和小烧杯中应分别放入死的植物幼苗和CO2缓冲液，以消除偶然因素对实验结果的影响。
（3）若第7组植株突然移至第4组的条件下，光照减弱，光反应受到影响，光反应产物ATP和[H]减少，暗反应还原受抑制，C5化合物的生成减少，C3含量增加。
要确定该植物生长的最佳光照强度，可以增加若干实验组，在第7组的基础上依次增加光照强度，12小时后记录毛细刻度管的刻度。
14．日本核电站泄漏事故曾引发我国部分民众抢购碘盐，传言称食用碘盐可以防核辐射，对此卫生厅相关负责人向记者明确表示，碘摄入量不足会导致甲状腺肿，但盲目过量吃碘盐或碘片，亦会导致甲状腺肿。
某科研小组利用动物园饲养的狗设计以下实验来验证上述结论。
材料用具：
生长发育状况一致的正常成年狗若干，普通饲料（缺碘，其他营养全面），五组不同浓度的碘水（2μg/L、4μg/L、6μg/L、8μg/L、10μg/L），红外微光谱仪（通过体表测定狗甲状腺大小）。
实验步骤：
1取五只生长发育状况一致的成年狗随机编号A、B、C、D、E。
②分别给A、B、C、D、E五只狗每天定时饲喂等量且适量普通饲料并添加等量且适量的不同浓度的碘水。
③然后在动物园随机散养饲养一段时间后，用红外微光谱仪测定每只狗甲状腺大小，并记录分析。
请根据上述实验设计回答以下问题：
（1）上述实验步骤中至少有三处错误请改正：
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
（2）科研小组根据实验结果得出：
碘的作用具有最适浓度，在最适浓度时几乎不发生甲状腺肿，在低浓度（小于6μg/L）时，随浓度的降低，甲状腺肿的患病率逐渐升高达到40%左右；在高浓度（大于6μg/L）时，随浓度的升高，甲状腺肿的患病率逐渐升高，结果与低浓度接近。
请你将此结论用坐标曲线图表示出来。
【答案】
（1）取生长发育状况一致的正常成年狗随机均分成A、B、C、D、E五组，每组若干只 分组后应先用红外微光谱仪测定各组每只狗甲状腺大小并记录 实施实验变量后在相同且适宜的环境下饲养一段时间。
（2）如图
【解析】
（1）实验中为了避免偶然因素导致误差过大或实验失败，设计实验时应遵循平行可重复性原则，故步骤①应改为取生长发育状况一致的正常成年狗随机均分成A、B、C、D、E五组，每组若干只。
根据题意可知该实验的因变量为各组每只狗甲状腺的大小，故需在分组后先用红外微光谱仪测定各组每只狗甲状腺大小并记录，以便与实验结束后的结果进行比对。
实施实验变量后在相同且适宜的环境下饲养一段时间，以避免无关变量产生影响，而不应该是在动物园随机散养饲养一段时间。
（2）根据题意，碘的作用具有最适浓度，在最适浓度时几乎不发生甲状腺肿，在低浓度（小于6μg/L）时，随浓度的降低，甲状腺肿的患病率逐渐升高达到40%左右；在高浓度（大于6μg/L）时，随浓度的升高，甲状腺肿的患病率逐渐升高，结果与低浓度接近。
可见若以甲状腺肿的患病率为纵坐标，以碘水浓度（μg/L）为横坐标，则曲线应为开口向上的抛物线，其曲线的最低点对应的横坐标为6μg/L，曲线的最低点对应的纵坐标应非常接近横轴，据此可画出相关坐标曲线图。
15．将纯合的紫花植株（基因型为AAbb）与纯合的红花植株（基因型为aaBB）杂交，F1全开紫花，自交后代F2中，紫花∶红花∶白花＝12∶3∶1。
现有一白花植株，欲鉴定一紫花植株的基因型，请写出实验思路并分析实验结果。
（1）实验思路：
_________________________________________________。
（2）实验结果分析：
①若子一代中紫花∶红花＝1∶1，则待测紫花亲本植株的基因型为________。
②若子一代中紫花∶白花＝1∶1，则待测紫花亲本植株的基因型为________。
③若子一代全为紫花，能否由子一代确定待测紫花亲本基因型？
________（填“能”或“不能”）。
若子二代中，紫花∶红花∶白花的比例为__________________，则待测紫花亲本植株的基因型为AAbb。
【答案】
（1）将该紫花植株与白花植株杂交得子一代，子一代自交得子二代
（2）①AaBB ②Aabb ③不能 3∶0∶1
16．在适宜生长条件下，植物生理学家以菜豆为实验材料进行若干实验，以观察各种处理方法对侧芽生长的影响。
实验数据如下表（单位：
mm）：
组别
实验操作
侧芽生长情况
第1天
第3天
第5天
第7天
第9天
1
保留顶芽
0
0
0
0
0
2
去掉顶芽
0
20
40
60
80
3
保留顶芽，侧芽涂抹细胞分裂素
0
10
20
40
60
4
去掉顶芽，切口涂抹赤霉素
0
30
65
100
140
（1）从化学本质上说，植物激素都是对植物生长发育有显著影响的微量______________。
（2）从根本上说，植物的生长发育过程是基因组在一定时间和空间内__________________的结果，而________只是其生命活动调节的一部分。
（3）比较1、2组实验，说明_________________________________________________；
比较1、3组实验，说明_____________________________________________________；
比较2、4组实验，说明__________________________________________________。
【答案】
（1）有机物
（2）基因选择性表达 激素调节
（3）顶芽能抑制侧芽的生长 细胞分裂素可以促进侧芽的生长 赤霉素能明显促进侧芽的生长
17．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观察指标设计实验。
实验原理：
胰岛素具有降低血糖的作用。
体内胰岛素含量过高时，引起血糖水平下降，机体出现活动减少，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。
材料用具：
正常小鼠4只、注射器、胰岛素溶液、葡萄糖溶液、生理盐水。
（1）实验步骤：
①将正常小鼠随机均分成A、B两组，观察并记录
_______________________________________________________________________________________。
②给A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组小鼠
_______________________________________________________________________________________。
一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，
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