高考生物二輪復習 專題7 實驗與探究 2 實驗設(shè)計與探究課件.ppt

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第2講 實驗設(shè)計與探究,對照性原則,單一變量原則,原理已知,多種,存在,隨機,對照,適宜,重復,觀察現(xiàn)象,變量處理(對變量進行不同處理),考點一,考點二,半透膜兩 側(cè)濃度差,漏斗玻璃管液面的 上升高度,不同溫度,酶的活性,pH、底物量、酶量,考點一,考點二,氧氣的有無,二氧化碳生成,考點一,考點二,細胞(瓊脂 塊)體積大 小,物質(zhì)運輸效率,不同濃度 的生長素 類似物,生根數(shù)量或長度,時間,種群數(shù)量,時間,群落的演替,,,,,,考點一,考點二,例1：下列實驗操作能達到預(yù)期結(jié)果的是( ) A.在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗中,統(tǒng)計每一時期細胞數(shù)占計數(shù)細胞總數(shù)的比例,能比較細胞周期各時期的時間長短 B.在“探究細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”實驗中,計算紫紅色區(qū)域的體積與整個瓊脂塊的體積之比,能反映NaOH進入瓊脂塊的速率 C.在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化”實驗中,培養(yǎng)期內(nèi)共三次取樣測定密度,即可準確繪制酵母菌種群增長曲線 D.在“探究α-萘乙酸促進插條生根的最適濃度”實驗中,用高濃度組的α-萘乙酸溶液浸泡插條基部一天后,觀察生根情況以確定最適濃度,考點一,考點二,解析:計算紫紅色區(qū)域的體積與整個瓊脂塊體積之比,反映的是NaOH在瓊脂塊中的運輸效率,而不是運輸速率,故B項錯誤。“探究酵母菌數(shù)量變化”實驗中,應(yīng)定期進行多次取樣,僅取三次無法準確繪制增長曲線,故C項錯誤?！疤骄喀?萘乙酸促進生根最適濃度”實驗中,應(yīng)設(shè)置多組具有一定濃度梯度的溶液分別進行實驗,而不是一種濃度,其中生根數(shù)量最多的一組對應(yīng)的濃度即為最適濃度,故D項錯誤。細胞周期中時間越長的時期,在該時期的細胞數(shù)目越多,因此可用各個時期的細胞數(shù)占計數(shù)細胞總數(shù)的比例去比較各個時期的時間長短,故A項正確。 答案:A,,考點一,考點二,對點訓練1 (2015陜西寶雞九校聯(lián)考)下列有關(guān)實驗探究的敘述,正確的是( ) A.在探究溫度對酶活性影響的實驗中,溫度和pH是自變量 B.在“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”實驗中,質(zhì)量分數(shù)為8%的鹽酸的作用是改變細胞膜的通透性,并與DNA結(jié)合促進DNA水解 C.將重鉻酸鉀溶解在體積分數(shù)為95%的濃硫酸溶液中,配制成橙色的重鉻酸鉀溶液來鑒定呼吸作用中產(chǎn)生的CO2 D.鹽酸在“低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化”和“觀察植物細胞有絲分裂”中的作用相同,考點一,考點二,解析:探究溫度對酶活性的影響時,溫度為自變量,pH為無關(guān)變量,A項錯誤;在觀察DNA和RNA的分布實驗中,鹽酸的作用是改變細胞膜的通透性,促進染色質(zhì)中的DNA和蛋白質(zhì)分開,便于DNA與染色劑結(jié)合,B項錯誤;酸性的重鉻酸鉀溶液可以用來鑒定無氧呼吸產(chǎn)生的酒精,C項錯誤;鹽酸在“低溫誘導植物染色體數(shù)目變化”實驗和“觀察植物細胞有絲分裂”實驗中,都是解離液的成分,促進植物細胞分離開來,D項正確。 答案:D,,考點一,考點二,1.驗證性實驗 驗證性實驗通常是考生設(shè)計實驗驗證已學過的或者題目中已明確告知的生物學原理、概念或性質(zhì),即所驗證的實驗?zāi)康幕蚪Y(jié)論是確定的、已知的。該題型的一般解題思路如下。 (1)通過實驗?zāi)康拇_定自變量和因變量:試題往往通過“驗證×××(自變量)對×××(因變量)的×××”形式出現(xiàn),從中可確定自變量和因變量。 (2)分析實驗原理:通過自變量和因變量的關(guān)系找出可操作的觀測指標,思考如何設(shè)置自變量可達到目的。 (3)分析材料用具:要注意研究題目提供的材料用具的用途,對于補充完善類型的實驗,排除已經(jīng)用到的材料,重點關(guān)注題目中還沒有用到的材料用具,通過材料用具的用途可進一步確定實驗的設(shè)計思路。,考點一,考點二,(4)理順實驗步驟:實驗步驟往往有取材、分組編號、材料處理、觀察記錄幾個環(huán)節(jié)。 (5)描述實驗結(jié)果與結(jié)論:驗證性實驗的結(jié)果與結(jié)論是確定的、唯一的。,考點一,考點二,例2：研究發(fā)現(xiàn)豚鼠血清對人淋巴瘤細胞有抑制作用,而對正常細胞無影響。進一步研究發(fā)現(xiàn),發(fā)揮作用的物質(zhì)是L-天冬酰胺酶,它能將L-天冬酰胺分解,而淋巴瘤細胞自身不能合成該氨基酸,增殖被抑制。 (1)為驗證該酶對兩種細胞的影響,某興趣小組進行了以下實驗。 實驗材料:正常細胞、淋巴瘤細胞、培養(yǎng)基(含細胞生長所需的物質(zhì))、L-天冬酰胺酶 實驗步驟: a.分組。 實驗組:培養(yǎng)基+L-天冬酰胺酶+淋巴瘤細胞 對照組:培養(yǎng)基+ b.適宜條件下培養(yǎng)后,觀察細胞生長狀態(tài)、檢測L-天冬酰胺含量。,考點一,考點二,結(jié)果分析: 該實驗利用了酶的 特性;表中①應(yīng)為 ;對照組細胞內(nèi)L-天冬酰胺含量正常的原因是 。 (2)患者多次靜脈注射該外源性酶后療效降低,是因為發(fā)生了 反應(yīng);該酶口服無效,原因是 。 (3)根據(jù)實驗結(jié)果,你認為理想的抗腫瘤藥物應(yīng)該具有的特性是 。,考點一,考點二,解析:(1)為探究L-天冬酰胺酶對淋巴瘤細胞和正常細胞的影響,對照組應(yīng)除換用正常細胞外,其余均與實驗組相同,即培養(yǎng)基+L-天冬酰胺酶+正常細胞,通過比較兩種細胞的生長狀態(tài)做出判斷。該實驗利用了酶的專一性,培養(yǎng)基中L-天冬酰胺被酶分解,而淋巴瘤細胞又不能產(chǎn)生L-天冬酰胺,故其生長狀態(tài)應(yīng)為抑制。正常細胞則因能產(chǎn)生L-天冬酰胺而生長不受影響。(2)外源性酶進入人體后會刺激機體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng),多次注射后會發(fā)生更強的特異性免疫反應(yīng)而導致療效降低。酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì),口服后會在消化道內(nèi)被蛋白酶水解。(3)據(jù)實驗結(jié)果分析,理想的抗腫瘤藥物應(yīng)該能專一性作用于腫瘤細胞,而對其他正常細胞沒有影響。 答案:(1)L-天冬酰胺酶+正常細胞 專一性 抑制 能合成L-天冬酰胺(有合成L-天冬酰胺的酶) (2)免疫(拮抗) 酶被分解失活 (3)對腫瘤細胞有專一性殺傷作用,對正常細胞無影響,,考點一,考點二,考點一,考點二,考點一,考點二,2.探究性實驗 探究性實驗指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下,通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論,從而形成科學概念的一種認知活動。通常的設(shè)計思路如下。 (1)通過實驗?zāi)康拇_定自變量和因變量。從試題提出的問題“探究×××(自變量)對×××(因變量)的×××”找出自變量和因變量。 (2)做出實驗假設(shè):根據(jù)現(xiàn)有的(或題目提供的)科學理論和事實對所研究的對象設(shè)想一種或幾種可能的解釋。 (3)分析材料用具:與驗證性實驗思路相同。 (4)理順實驗步驟:與驗證性實驗思路相同。 (5)反推正寫實驗結(jié)果(現(xiàn)象)、結(jié)論:先假設(shè)某種情形存在會出現(xiàn)什么結(jié)果,回答問題時反過來寫:如果出現(xiàn)什么結(jié)果(現(xiàn)象),則某種情形成立。常見的結(jié)果結(jié)論有三種情況:對實驗變量有利,起促進作用;對實驗變量不利,起抑制作用;對實驗變量無影響。有些題目要求寫出“最可能的結(jié)果結(jié)論”,則依據(jù)已有的知識推測最合理的那一種情形即可。,考點一,考點二,例3：(2015北京理綜,29)為探索治療機體對某種藥物依賴的有效途徑,我國科研人員進行了如下研究。 (1)將大鼠置于自身給藥箱中(如圖)。當大鼠按壓非給藥桿時指示燈不亮,藥泵不給藥;按壓給藥桿時指示燈亮,藥泵通過靜脈導管向大鼠注射一定量藥物。燈亮時,光刺激大鼠視網(wǎng)膜,引起視神經(jīng)細胞產(chǎn)生 ,傳至末梢,釋放 ,作用于突觸 上的受體。信息傳至視中樞。產(chǎn)生視覺,多次重復訓練后,大鼠在光信號與給藥之間建立聯(lián)系。當單位時間內(nèi)大鼠按壓給藥桿的次數(shù)達到一定程度時,即可被視為對該藥物形成依賴,以下將這種大鼠簡稱D鼠。,考點一,考點二,(2)研究發(fā)現(xiàn),D鼠相關(guān)腦區(qū)內(nèi)酶A含量和活性均明顯升高,為探討酶A活性對藥物依賴的影響,在兩組D鼠相關(guān)腦區(qū)注射酶A活性抑制劑或生理鹽水后,再分別放入自身給藥箱,記錄單位時間內(nèi)兩組D鼠 。與對照組相比,若抑制劑組的D鼠 ,則表明抑制酶A的活性可以降低D鼠對藥物的依賴。 (3)研究者設(shè)計了一種能與編碼酶A的mRNA互補結(jié)合的,含22個核苷酸的RNA,它能進入細胞,促進編碼酶A的mRNA降解,將這種小RNA用溶劑M溶解后,注射到D鼠相關(guān)腦區(qū),引起酶A含量明顯下降,D鼠對藥物的依賴降低。進行本實驗時,要同時進行一個對照處理。將一段小RNA用 (填“生理鹽水”或“蒸餾水”或“溶劑M”)溶解,注射到D鼠的相關(guān)腦區(qū)。這段小RNA的最佳設(shè)計為:與實驗組使用的小RNA相比,其核苷酸的 (多選,只填序號)。 a.種類相同 b.種類不同 c.數(shù)目相同 d.數(shù)目不同 e.序列完全相同 f.序列完全不同 若此對照組D鼠相關(guān)腦區(qū)內(nèi)酶A含量無明顯變化,則可以證明 等因素對實驗組結(jié)果無影響。,考點一,考點二,解析:本題主要考查神經(jīng)調(diào)節(jié)的有關(guān)知識及實驗分析。 (1)神經(jīng)細胞能夠接受外界刺激產(chǎn)生興奮,興奮傳至神經(jīng)末梢時,會引起神經(jīng)末梢的突觸小體釋放神經(jīng)遞質(zhì)到突觸間隙中,神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜上的受體,這樣興奮就從一個神經(jīng)元傳遞到另一個神經(jīng)元。 (2)本實驗中,要探究酶A活性對藥物依賴的影響,從題目分析可知,當大鼠對藥物形成依賴后,表現(xiàn)為單位時間內(nèi)按壓給藥桿的次數(shù)達到一定程度,并且其腦內(nèi)酶A含量和活性均明顯升高。若想觀察到酶A活性對藥物依賴性的影響,可向兩組D鼠相關(guān)腦區(qū)注射酶A活性抑制劑或生理鹽水后,再觀察兩組D鼠對給藥桿的按壓次數(shù)變化,所以需要記錄在單位時間內(nèi)兩組D鼠對給藥桿的按壓次數(shù)。其后的實驗結(jié)果說明,抑制酶A活性后,降低了D鼠對藥物的依賴,所以抑制劑組的D鼠表現(xiàn)為對給藥桿的按壓次數(shù)減少。,考點一,考點二,(3)設(shè)計對照實驗時,要遵循單一變量原則,所以對照組用的RNA應(yīng)該和設(shè)計的RNA所使用的核苷酸種類和數(shù)目相同,但為了保證兩種RNA不一樣,故兩種RNA的核苷酸序列要完全不同。并且對照組的RNA也要用溶劑M處理。當溶劑M、不能和編碼酶A的mRNA形成互補結(jié)合的小RNA、給藥方法等因素對實驗結(jié)果無影響時,對照組D鼠相關(guān)腦區(qū)內(nèi)酶A含量無明顯變化。 答案:(1)興奮(神經(jīng)沖動) 神經(jīng)遞質(zhì) 后膜 (2)按壓給藥桿的次數(shù) 按壓給藥桿的次數(shù)明顯少 (3)溶劑M a、c、f 溶劑M、不能和編碼酶A的mRNA形成互補結(jié)合的小RNA、給藥方法,,考點一,考點二,考點一,考點二,考點一,考點二,對點訓練2 1.某校生物興趣小組將體重、大小和年齡相同的成年小鼠分成甲、乙、丙三組,分別進行如下表所示的兩步連續(xù)實驗,下列有關(guān)該實驗的敘述錯誤的是( ),考點一,考點二,A.該實驗可驗證胰島素和胰高血糖素的功能以及它們在調(diào)節(jié)血糖過程中的拮抗作用 B.該實驗的對照有同組內(nèi)的自身對照,甲、乙兩組間的相互對照,沒有必要再設(shè)計丙組作為空白對照組 C.該實驗所用的胰島素溶液和胰高血糖素溶液應(yīng)是由生理鹽水與相應(yīng)激素配制而成的 D.該實驗同一步所用的三種溶液用量必須相等,同一組前后兩步所用溶液用量可以不等 解析:本實驗通過空白對照、相互對照和自身前后對照,可驗證胰島素和胰高血糖素的功能以及它們在調(diào)節(jié)血糖過程中的拮抗作用;丙組的空白對照可排除所注射溶液中的溶劑的作用;實驗設(shè)計中要注意遵循等量原則,排除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。 答案:B,,,考點一,考點二,2.在探究活動中采集和處理實驗材料是十分重要的一環(huán)。下列有關(guān)材料選擇及處理的敘述,不正確的是( ) A.探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的專一性作用時,需用沸水浴加熱后再將酶與反應(yīng)物混合,否則用斐林試劑進行鑒定時現(xiàn)象不明顯 B.利用干酵母探究細胞呼吸方式時,需先將酵母細胞活化,否則實驗現(xiàn)象不明顯 C.利用豬肝組織塊探究酶的高效性時,需先進行研磨,否則會影響氣泡產(chǎn)生的速率 D.利用天竺葵探究光合作用是否產(chǎn)生淀粉時,需先進行黑暗處理,否則影響實驗結(jié)果,考點一,考點二,解析:沸水浴加熱會使酶變性失活,A項不正確。干酵母的活性比較低,因此在做實驗前需先進行活化;研磨豬肝組織塊,可增加過氧化氫酶和底物的接觸面積,使實驗現(xiàn)象明顯;對天竺葵進行暗處理的目的是消耗掉貯存的淀粉,防止對實驗造成干擾;B、C、D三項均正確。 答案:A,,