專題十四實驗與探究“生物知識內(nèi)容表”所列的生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，，能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行分析、解釋，，包括運用觀察、實驗與調(diào)查、假說—演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學研究方法微專題1教材基礎(chǔ)實驗1．顯微觀察類實驗2．鑒定類實驗(1)鑒定類實驗的操作流程歸納(2)鹽酸在實驗中的應用試劑實驗名稱作用鹽酸質(zhì)量分數(shù)為8%的鹽酸觀察DNA和RNA在細胞中的分布eq\o(□,\s\up1(6))______________________________________；使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離，有利于染色劑與DNA結(jié)合質(zhì)量分數(shù)為eq\o(□,\s\up1(7))_______觀察植物細胞的有絲分裂與酒精混合，使組織中的細胞相互分離開來低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化(1)模擬調(diào)查類實驗的操作流程歸納(2)辨析四種調(diào)查方法的適用范圍調(diào)查方法適用范圍標志重捕法活動能力強、eq\o(□,\s\up1(10))__________________的動物樣方法植物或活動能力弱、活動范圍小的動物和蟲卵抽樣檢測法(顯微計數(shù)法)肉眼看不見的eq\o(□,\s\up1(11))________、酵母菌等取樣器取樣法活動能力eq\o(□,\s\up1(12))________、身體微小的土壤小動物4．驗證探究類實驗(1)自變量、因變量、無關(guān)變量(2)探究類實驗的變量分析實驗名稱自變量因變量無關(guān)變量通過模擬實驗探究膜的透性半透膜兩側(cè)溶液濃度差漏斗玻璃管液面的eq\o(□,\s\up1(16))________半透膜的種類、開始時的液面高度、溫度等條件探究溫度對淀粉酶活性的影響eq\o(□,\s\up1(17))______酶的活性(加碘液后溶液顏色的變化)pH、eq\o(□,\s\up1(18))__________量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等探究pH對過氧化氫酶活性的影響不同pHeq\o(□,\s\up1(19))________(單位時間產(chǎn)生氣泡的數(shù)量或帶火星的衛(wèi)生香燃燒的猛烈程度)溫度、底物量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等探究酵母菌細胞呼吸的方式eq\o(□,\s\up1(20))______CO2生成量(澄清石灰水的混濁程度)；酒精的產(chǎn)生(用酸性重鉻酸鉀溶液檢測)eq\o(□,\s\up1(21))______________的量、石灰水的量、溫度、pH、錐形瓶的潔凈程度、連接的導管的大小等模擬探究細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系瓊脂塊體積的大小物質(zhì)運輸?shù)膃q\o(□,\s\up1(22))________瓊脂塊的一致性、NaOH溶液的量、浸泡的時間、測量的準確性等探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度不同濃度的eq\o(□,\s\up1(23))__扦插枝條的生根數(shù)量或長度eq\o(□,\s\up1(24))________的一致性、激素濃度的準確性、處理時間等探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化eq\o(□,\s\up1(25))______酵母菌種群數(shù)量培養(yǎng)液的成分、培養(yǎng)條件、空間等探究水族箱中群落的演替時間群落的演替水族箱中的培養(yǎng)條件和環(huán)境等(3)常見實驗結(jié)果的檢測指標①光合速率：O2釋放量、eq\o(□,\s\up1(26))______________或淀粉(有機物)積累量。②呼吸速率：O2吸收量、eq\o(□,\s\up1(27))______________或淀粉(有機物)減少量。③原子轉(zhuǎn)移途徑：放射性。④細胞液濃度大?。嘿|(zhì)壁分離程度。⑤細胞是否死亡：是否發(fā)生質(zhì)壁分離、eq\o(□,\s\up1(28))________染液能否將細胞染色。⑥甲狀腺激素作用：動物eq\o(□,\s\up1(29))________、發(fā)育速度等。⑦生長激素作用：生長速度(體重變化、身高變化)。⑧胰島素作用：動物活動狀態(tài)。[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))有顏色eq\o(□,\s\up1(2))漂洗eq\o(□,\s\up1(3))低eq\o(□,\s\up1(4))無色eq\o(□,\s\up1(5))鑒定eq\o(□,\s\up1(6))改變細胞膜的通透性，加速染色劑進入細胞eq\o(□,\s\up1(7))15%的鹽酸eq\o(□,\s\up1(8))雙eq\o(□,\s\up1(9))隨機性eq\o(□,\s\up1(10))活動范圍大eq\o(□,\s\up1(11))細菌eq\o(□,\s\up1(12))較強eq\o(□,\s\up1(13))因素或條件eq\o(□,\s\up1(14))自變量eq\o(□,\s\up1(15))對照eq\o(□,\s\up1(16))上升高度eq\o(□,\s\up1(17))不同溫度eq\o(□,\s\up1(18))底物eq\o(□,\s\up1(19))酶的活性eq\o(□,\s\up1(20))氧氣的有無eq\o(□,\s\up1(21))葡萄糖溶液eq\o(□,\s\up1(22))效率eq\o(□,\s\up1(23))生長素類似物eq\o(□,\s\up1(24))實驗材料eq\o(□,\s\up1(25))時間eq\o(□,\s\up1(26))CO2吸收量eq\o(□,\s\up1(27))CO2釋放量eq\o(□,\s\up1(28))臺盼藍eq\o(□,\s\up1(29))耗氧量突破結(jié)合教材基礎(chǔ)實驗進行分析與評價核心素養(yǎng)科學探究1．(2021·高考全國卷乙)選擇合適的試劑有助于達到實驗目的。下列關(guān)于生物學實驗所用試劑的敘述，錯誤的是()A．鑒別細胞的死活時，臺盼藍能將代謝旺盛的動物細胞染成藍色B．觀察根尖細胞有絲分裂中期的染色體，可用龍膽紫溶液使其著色C．觀察RNA在細胞中分布的實驗中，鹽酸處理可改變細胞膜的通透性D．觀察植物細胞吸水和失水時，可用蔗糖溶液處理紫色洋蔥鱗片葉外表皮解析：選A。活細胞的細胞膜結(jié)構(gòu)完整，具有選擇透過性，臺盼藍染液無法通過正常的細胞膜進入活細胞內(nèi)，而喪失活性或細胞膜不完整的細胞，膜的通透性改變，可被臺盼藍染成藍色，A錯誤；染色體易被堿性染料染成深色，實驗過程中觀察染色體的形態(tài)、數(shù)目時，可用龍膽紫溶液、醋酸洋紅液或改良的苯酚品紅溶液等堿性染料染色，便于觀察，B正確；鹽酸可以改變細胞膜的通透性，加速染色劑進入細胞，當用甲基綠、吡羅紅混合染色劑染色時，甲基綠使DNA呈現(xiàn)綠色，吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色，從而可以觀察RNA在細胞中的分布，C正確；觀察植物細胞吸水和失水時，可用質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液處理紫色洋蔥鱗片葉外表皮，可觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，D正確。2．(2021·河北省選擇性考試?？?下列關(guān)于“①觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”和“②低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化”實驗的敘述，錯誤的是()A．實驗①在能看到約5個細胞的高倍視野中統(tǒng)計不同時期細胞數(shù)，以比較各時期時長B．實驗②在誘導加倍成功的細胞內(nèi)可見散亂排列的染色體C．實驗①和實驗②的裝片制作流程相同D．實驗①和實驗②中根尖解離不充分會導致細胞重疊解析：選A。實驗①在能看到約50個細胞的高倍視野中統(tǒng)計不同時期細胞數(shù)，以比較各時期時長，A錯誤；由于低溫能抑制紡錘體的形成，從而使細胞分裂停留在后期，因此，實驗②在誘導加倍成功的細胞內(nèi)可見散亂排列的染色體，B正確；實驗①和實驗②的裝片制作流程相同，均為解離→漂洗→染色→制片，C正確；實驗①和實驗②中根尖解離不充分會導致細胞重疊，從而影響觀察，D正確。3．(2021·重慶選擇考模考)某興趣小組用相同生理狀態(tài)的洋蔥表皮進行“植物細胞的吸水和失水”實驗，記錄如下表：分組①②③④⑤步驟1從蓋玻片一側(cè)滴入蔗糖溶液，另一側(cè)用吸水紙吸引，浸潤的蔗糖溶液濃度如下質(zhì)壁分離現(xiàn)象－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋步驟2從蓋玻片一側(cè)滴入清水，另一側(cè)用吸水紙吸引，充分清洗3次質(zhì)壁分離現(xiàn)象－－＋＋＋＋＋＋＋注：“－”表示沒有質(zhì)壁分離；“＋”表示質(zhì)壁分離的程度。下列敘述正確的是()A．①中，蔗糖濃度＞細胞液濃度B．據(jù)表推測細胞液濃度范圍在0.2～0.3g/mL之間C．步驟2-⑤中，質(zhì)壁分離可以復原D．步驟2-③的吸水速度＞步驟2-②的吸水速度解析：選D。①中蔗糖濃度≤細胞液濃度，A錯誤；據(jù)表推測細胞液濃度范圍在0.1～0.2g/mL之間(包含0.1g/mL)，B錯誤；步驟2-⑤中，0.5g/mL的蔗糖溶液使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后滴加清水也不能復原，因為細胞已脫水死亡，C錯誤；③中細胞質(zhì)壁分離(失水)程度大于②，因此失水后③中細胞液濃度大于②，故步驟2-③的吸水速度＞步驟2-②的吸水速度，D正確。4．下列實驗操作會導致得到的結(jié)果偏大的是()A．在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，研磨時忘記加入二氧化硅B．在調(diào)查人群中紅綠色盲的發(fā)病率實驗中，只調(diào)查人群中的男性個體C．用清洗后未進行干燥處理的血細胞計數(shù)板對培養(yǎng)液中的酵母菌進行計數(shù)D．用標志重捕法調(diào)查田鼠種群密度時，誤將重捕個體中部分未標記個體統(tǒng)計為標記個體解析：選B。在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，添加二氧化硅有助于充分研磨，若研磨時忘記加入二氧化硅，會使提取的色素偏少，從而導致濾紙條上色素帶的寬度偏小，A不符合題意；紅綠色盲為伴X染色體隱性遺傳病，該病在男性中發(fā)病率高，在女性中發(fā)病率低，在調(diào)查人群中紅綠色盲的發(fā)病率實驗中，若只調(diào)查人群中的男性個體會導致估算的結(jié)果偏大，B符合題意；用血細胞計數(shù)板對培養(yǎng)液中的酵母菌進行計數(shù)時，清洗血細胞計數(shù)板后未進行干燥處理會使血細胞計數(shù)板中殘留有水滴，導致計數(shù)結(jié)果偏小，C不符合題意；用標志重捕法調(diào)查田鼠種群密度時，根據(jù)標志重捕法的計算公式：種群數(shù)量(N)/初次捕獲并被標記的個體數(shù)(M)＝重捕個體總數(shù)(n)/重捕個體中被標記的個體數(shù)(m)，即N＝(M×n)/m，若誤將重捕個體中部分未標記個體統(tǒng)計為標記個體，則估算出的種群密度比實際值偏小，D不符合題意。過程概述類1．在測定酶活力的實驗中，若除酶外所有試劑已預保溫，則正確的操作順序為____________________________________________________________________________________________________________________________。答案：加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產(chǎn)物的量2．提取綠葉中的色素時為了研磨充分應加入__________，紙層析法分離色素的原理是__________________________________________________________________________________________________________________。答案：二氧化硅(或SiO2)色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢3．“小鼠細胞和人細胞融合實驗表明細胞膜具有流動性”和“現(xiàn)代分子生物學技術(shù)利用特定物質(zhì)分子與基因結(jié)合確定基因在染色體上的位置”二者采用的相似的核心技術(shù)是____________________。答案：熒光標記法4．如果采用樣方法調(diào)查某地區(qū)(甲地)蒲公英的種群密度，正確的做法是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：隨機取樣后，計算出每個樣方中蒲公英的密度，求出所有樣方蒲公英密度的平均值，作為甲地蒲公英的種群密度5．探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化與時間的關(guān)系，在吸取培養(yǎng)液計數(shù)前，要輕輕振蕩幾次試管，目的是____________________________。如果一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量過多，難以數(shù)清，應當采取的措施是____________________。答案：使酵母菌分布均勻稀釋含有酵母菌的培養(yǎng)液原因分析類6．[2020·浙江7月選考T27(3)]在洋蔥根尖細胞分裂旺盛時段，切取根尖制作植物細胞有絲分裂臨時裝片時，經(jīng)染色后，________________有利于根尖細胞的分散。制作染色體組型圖時，通常選用處于有絲分裂________期細胞的染色體，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。答案：輕壓蓋玻片中中期的染色體縮短到了最小的程度，最便于觀察和研究7．可溶性還原糖檢測中不宜選擇甜菜、甘蔗等作為實驗材料，因為它們_______________________________________________________________。答案：含大量蔗糖，還原糖含量很少8．“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”實驗中不能選用哺乳動物成熟的紅細胞，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。答案：哺乳動物成熟的紅細胞中無細胞核和細胞器，幾乎不含有DNA和RNA9．在觀察減數(shù)分裂實驗中不宜選擇動物的卵巢和植物的雌蕊，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。答案：動物和植物產(chǎn)生的雄配子數(shù)量遠遠多于雌配子，更易觀察到減數(shù)分裂微專題2高中教材涉及的重要人物及相應生物學史實歸納必修1(16條)(1)列文虎克——用自制顯微鏡發(fā)現(xiàn)活細胞。(2)施萊登和施旺——建立細胞學說。(3)歐文頓——用500多種化學物質(zhì)對植物細胞進行膜通透性實驗提出膜是由脂質(zhì)組成的。(4)羅伯特森——電鏡下觀察細胞膜看到暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，將生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。(5)桑格和尼克森——提出生物膜的流動鑲嵌模型。(6)巴斯德——釀酒中的發(fā)酵是由于酵母細胞的存在(無活細胞參與，糖類不可能變成酒精)。(7)畢希納——將酵母細胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。(8)薩姆納——提出并證明脲酶是蛋白質(zhì)。(9)切赫和奧特曼——發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能。(10)恩格爾曼——用水綿和好氧細菌證明光合作用釋放O2及光合作用需要光。(11)普利斯特利——植物可更新空氣。(12)英格豪斯——植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣，指出普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功。(13)梅耶——植物在進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學能儲存起來。(14)薩克斯——光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還有淀粉(葉片產(chǎn)生淀粉需要光)。(15)魯賓和卡門——用18O分別標記H2O和CO2，從而證明光合作用釋放的氧氣來自水。(16)卡爾文——用14C標記CO2發(fā)現(xiàn)CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑[卡爾文循環(huán)：14CO2→14C3→(14CH2O)]。必修2(13條)(1)孟德爾——用豌豆作遺傳材料，利用假說—演繹法提出分離定律和自由組合定律(關(guān)注孟德爾成功的四大原因)。(2)薩頓——用類比推理法提出基因在染色體上(關(guān)注假說—演繹法與類比推理法的差異)。(3)摩爾根——用假說—演繹法證明基因在染色體上(用白眼雄果蠅作遺傳材料)。(4)道爾頓——第一個提出紅綠色盲問題。(5)格里菲思——通過肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗證明已經(jīng)被加熱殺死的S型細菌中含有某種“轉(zhuǎn)化因子”。(6)艾弗里——通過肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗證明肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)是DNA不是蛋白質(zhì)(轉(zhuǎn)化因子為DNA)。(7)赫爾希和蔡斯——用放射性同位素(32P、35S)分別標記噬菌體，證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。(8)沃森和克里克——構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(克里克還提出中心法則：)。(9)富蘭克林——DNA衍射圖譜。(10)查哥夫——腺嘌呤(A)的量＝胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量＝胞嘧啶(C)的量。(11)繆勒——用X射線照射果蠅，發(fā)現(xiàn)后代突變率大大提升。(12)拉馬克——第一個提出比較完整的進化學說(中心思想：用進廢退、獲得性遺傳)。(13)達爾文——自然選擇學說(四個要點：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存)。必修3(10條)(1)貝爾納——內(nèi)環(huán)境的恒定主要依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。(2)坎農(nóng)——內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的共同作用下，通過機體各種器官、系統(tǒng)分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一實現(xiàn)的(現(xiàn)代觀點：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制為神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)機制)。(3)沃泰默——促胰液素分泌只受神經(jīng)調(diào)節(jié)。(4)斯他林和貝利斯——小腸黏膜分泌的化學物質(zhì)能促進胰腺分泌胰液，并將這種化學物質(zhì)稱作促胰液素。(5)達爾文——植物向光性實驗，驗證金絲雀草的胚芽鞘感光部位在尖端，尖端受單側(cè)光刺激后，可向下面的伸長區(qū)傳遞某種“影響”，造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快。(6)鮑森·詹森——胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部。(7)拜爾——胚芽鞘的彎曲生長是由尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的。(8)溫特——胚芽鞘的彎曲生長確實是一種化學物質(zhì)引起的(并將該物質(zhì)命名為生長素)。(9)高斯——證明大草履蟲、雙小核草履蟲間存在著競爭關(guān)系。(10)林德曼——對賽達伯格湖的能量流動進行定量分析，發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的兩大特點：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的、能量在流動過程中逐級遞減。1．(2020·高考江蘇卷)同位素可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。在生物科學史中，下列科學研究未采用同位素標記法的是()A．卡爾文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)化途徑B．赫爾希(A.D.Hershey)等利用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質(zhì)C．梅塞爾森(M.Meselson)等證明DNA進行半保留復制D．溫特(F.W.Went)證明胚芽鞘產(chǎn)生促進生長的化學物質(zhì)解析：選D?？栁牡忍矫鰿O2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)化途徑時，用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，該研究采用了同位素標記法；赫爾希等利用35S和32P分別標記T2噬菌體，然后用被標記的噬菌體去侵染未被標記的大腸桿菌，短時間保溫后攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性，該研究采用了同位素標記法；梅塞爾森等用15N標記大腸桿菌的親代DNA，被標記的大腸桿菌在不含15N的培養(yǎng)基中分裂增殖后，再取大腸桿菌的DNA并用密度梯度離心法分離，證實了DNA的半保留復制機制，該研究采用了同位素標記法；溫特的研究中利用胚芽鞘和瓊脂塊開展實驗，該研究沒有采用同位素標記法。2．下列有關(guān)科學家與其成就匹配錯誤的一項是()A．魏爾肖——細胞通過分裂產(chǎn)生新細胞B．林德曼——生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點：單向流動、逐級遞減C．溫特——胚芽鞘的彎曲生長確實是由一種化學物質(zhì)引起的，并把這種物質(zhì)命名為生長素D．孟德爾——通過豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)基因在減數(shù)分裂過程中的變化規(guī)律解析：選D。孟德爾通過豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)了分離定律和自由組合定律，D錯誤。3．生物學研究用到多種科學方法，下列敘述正確的是()A．由于土壤小動物體型微小、活動能力差，可用樣方法調(diào)查土壤小動物的類群豐富度B．利用模型建構(gòu)法探究酵母菌種群數(shù)量變化時，無須設置空白對照和重復實驗C．模擬實驗“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”所用的研究方法是類比推理法D．卡爾文利用同位素標記法，將18O標記的C18O2供小球藻利用，最終發(fā)現(xiàn)了卡爾文循環(huán)解析：選C。對土壤小動物類群豐富度的調(diào)查常用取樣器取樣法，樣方法適用于蚜蟲等活動能力極弱的動物和植物的種群密度的調(diào)查，A錯誤；探究酵母菌種群數(shù)量變化的實驗中為了獲得準確的實驗數(shù)據(jù)，必須進行重復實驗，B錯誤；探究“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”實驗所用的研究方法屬于類比推理法，C正確；卡爾文在研究光合作用過程時，用14C標記的14CO2進行了相關(guān)研究，D錯誤。微專題3實驗分析與設計1．變量法尋找實驗目的(1)根據(jù)題目信息，直接寫出實驗目的此類題目中往往含有“驗證××”或“探究××”的字眼，此即為該實驗的目的。(2)根據(jù)實驗裝置或?qū)嶒灛F(xiàn)象，推斷實驗目的此類試題首先應確定實驗的自變量和因變量，再尋找自變量和因變量之間的關(guān)系，此即為實驗的目的。2．三段法分析實驗原理(1)實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＋實驗具體過程描述。(2)自變量的作用(反應)原理，即“為什么這么做”。要密切關(guān)注實驗目的及題干信息，注意充分利用題干的提示或聯(lián)系教材基礎(chǔ)知識進行準確描述。(3)因變量的檢測原理(或操作原理、現(xiàn)象原理)，即“為什么出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象”?？蓞⒖碱}中相關(guān)實驗步驟。3．實驗變量控制原則(1)自變量的控制原則——單一變量原則。(2)無關(guān)變量控制原則——等量適宜原則。(3)因變量的控制原則——可觀測性原則。4．“四步法”規(guī)范書寫實驗步驟(1)材料分組編號(設置對照實驗)。(2)對不同的對象施以不同的處理(控制自變量)。(3)給以相同且適宜的條件(控制無關(guān)變量)。(4)實驗結(jié)果的觀察與記錄(因變量的觀測)。5．實驗結(jié)果的預測(1)探究性實驗結(jié)果的預測對應假設，常需分類討論，實驗結(jié)論要根據(jù)可能的實驗結(jié)果進行分析。(2)驗證性實驗的結(jié)果與相應結(jié)論只需考慮一種情況。一般只有一個結(jié)果和一個相應的結(jié)論，且結(jié)論就在題目中，如“驗證……”“證明……”等。實驗結(jié)論對應實驗目的應得出肯定結(jié)論。6．實驗設計的一般流程實驗操作細節(jié)的設計要合理規(guī)范、切實可行、言簡意賅。書面表達是解答實驗設計題最關(guān)鍵的部分，在書寫實驗步驟時應注意以下幾點：(1)步驟設計一般不宜連續(xù)描述，而是分段敘述，并加以編號。(2)為使敘述更簡潔，對試管、燒杯等實驗器材一般要加以分組、編號，如A、B或甲、乙等。(3)敘述中盡量用規(guī)范的實驗術(shù)語，不能使用含糊的口語，如“等量”不宜說成“一樣多”等。(4)一般在時間、溫度、物質(zhì)的量上難以做到準確的量化表達，盡可能用“相同”“適宜”或“適量”等“定性”的語言表達。(5)實驗設計中適時出現(xiàn)“其他培養(yǎng)條件相同”或“培養(yǎng)相同一段時間后”等都是很好的得分點。(6)題目給出的實驗材料和試劑一般應充分利用，除非題目條件允許，否則不能自己隨意增減實驗材料和試劑。7．“五看法”評價實驗設計[提醒]實驗思路與實驗步驟的區(qū)別實驗思路不同于實驗步驟，實驗步驟是詳細的、可操作性較強的實驗過程(填寫實驗步驟要求學生對實驗的選材、分組、處理等均要寫出具體要求及詳細內(nèi)容)，而實驗思路不需要寫出細致具體的可直接操作的步驟，只需要有一個大致的實驗設計過程即可。實驗思路一般用一句話表述為用某方法處理某材料，觀察其對某方面的影響效果。描述實驗思路的要點是答出自變量、因變量及實驗對象，而不是具體可操作性的設計。在控制無關(guān)變量時，實驗思路中只要提到“相同且適宜”即可，具體操作時不同的實驗者可以采用不同的方法去控制。突破實驗設計與分析核心素養(yǎng)科學探究1．(2021·湖北省選擇性考試?？?某科學家曾做過一個實驗，將小鼠放在不同的密封、恒溫的鐘罩內(nèi)，實驗處理方案如下表，小鼠最先死亡的一組是()組別實驗材料實驗條件A小鼠＋綠色植物光照B小鼠光照C小鼠＋綠色植物黑暗D小鼠黑暗解析：選C。在光照條件下，綠色植物進行光合作用產(chǎn)生氧氣，小鼠的有氧呼吸可以維持較長時間；小鼠不管是在光照條件下還是在黑暗條件下，都只進行呼吸作用消耗密封鐘罩中的氧氣；小鼠和綠色植物在黑暗條件下均只進行有氧呼吸，消耗密封鐘罩中的氧氣，C組的氧氣最先被消耗完，即C組小鼠最先死亡。2．已知花青素可作為天然酸堿指示劑，在酸性環(huán)境中偏紅色，在堿性環(huán)境中偏藍色。為探究MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))進入植物細胞的方式是主動運輸還是協(xié)助擴散，實驗小組以紫色洋蔥的鱗片葉外表皮細胞為材料，用Na2MoO4(強堿弱酸鹽)及Na2MoO4與ATP的混合液分別處理細胞，實驗結(jié)果如下表所示。據(jù)此判斷下列相關(guān)敘述不正確的是()組別Na2MoO4溶液濃度ATP溶液濃度變色細胞的比例甲組0.005mol·L－104.1%乙組0.005mol·L－15×10－7mol·L－110.5%A．細胞膜上存在吸收MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的載體蛋白B．甲組實驗細胞吸收MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))所需的ATP來自細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C．為排除ATP溶液使細胞變色的干擾，應該再增加一組只用ATP溶液處理的實驗D．根據(jù)實驗結(jié)果可初步判斷細胞吸收MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的方式為協(xié)助擴散解析：選D?；ㄇ嗨匚挥谝号葜?，表格所示兩組實驗細胞均變色，變色細胞的比例乙組比甲組高，由此推知，植物細胞吸收了MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))且乙組吸收過程需要消耗ATP，MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))可以以主動運輸?shù)姆绞竭M入細胞，該植物細胞膜上存在吸收MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的載體蛋白，A正確，D錯誤；甲組實驗無ATP溶液，細胞吸收MoOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))所需的ATP來自細胞呼吸，細胞有氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，B正確；為排除ATP溶液使細胞變色的干擾，應該再增加一組只用ATP溶液處理的實驗，C正確。3．(不定項)癌癥是當前嚴重危害人類健康的重大疾病。研究人員利用與癌細胞在某些方面具有相似性的誘導多能干細胞(iPSC)進行了抗腫瘤的免疫學研究。研究人員進行的系列實驗如下：免疫組小鼠每周注射1次含失去增殖活性的iPSC的緩沖液，連續(xù)4周。取免疫組和空白組小鼠的血清分別與iPSC、DB7(一種癌細胞)和MEF(一種正常體細胞)混合，檢測三種細胞與血清中抗體的結(jié)合率，結(jié)果如下表所示。下列說法正確的是()A.免疫組數(shù)值明顯高于空白組數(shù)值，說明iPSC刺激小鼠產(chǎn)生了特異性抗體B．表中DB7和iPSC與免疫組小鼠血清作用后的檢測數(shù)據(jù)無明顯差異，說明DB7和iPSC的表面有共同的抗原C．表中MEF實驗數(shù)據(jù)表明該細胞表面很少或沒有與iPSC的表面共同的抗原D．給免疫組和空白組小鼠皮下注射DB7，一周后形成腫瘤。隨后空白組小鼠腫瘤體積逐漸增大，免疫組小鼠腫瘤體積逐漸縮小，由此推測：抗iPSC抗體介導的體液免疫可以殺死癌細胞解析：選ABC。免疫組細胞與抗體的結(jié)合率明顯高于空白組的，免疫組小鼠用含失去增殖活性的iPSC的緩沖液處理過，從而說明iPSC作為抗原，刺激小鼠的B細胞增殖、分化成漿細胞和記憶細胞，漿細胞產(chǎn)生了能與iPSC結(jié)合的特異性抗體，A正確；表中DB7和iPSC與免疫組小鼠血清作用后的檢測數(shù)據(jù)無明顯差異，說明DB7和iPSC的表面有共同的抗原，B正確；表中MEF實驗數(shù)據(jù)與空白組相近，表明該細胞表面很少或沒有與iPSC的表面共同的抗原，C正確；體液免疫不能殺死癌細胞，D錯誤。實驗假設類1．某學校生物研究性學習小組的同學，用打孔器、注射器、臺燈、燒杯、富含CO2的清水和綠色葉片(如菠菜葉片)等材料用具做“探究光照強弱對光合作用強度的影響”實驗。回答下列問題：(1)對該實驗所作出的假設是______________________________________________________________________________________________________。(2)完善該實驗的主要設計思路。①用打孔器打出綠葉小圓形葉片，用注射器排出小圓形葉片內(nèi)的空氣，并分成等量的數(shù)組，分別放入裝有等量富含CO2清水的小燒杯中；②_______________________________________________________________；③______________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)(在一定范圍內(nèi))光合作用強度隨著光照強度的增大而增強(2)②將這些小燒杯同時放在臺燈光源下的不同距離處③統(tǒng)計在同一時間段各小燒杯內(nèi)小圓形葉片在清水中浮起的數(shù)量2．為探究亞硒酸鈉促進棗樹光合作用的機理，科研人員進行了以下實驗：①分別選取同一株棗樹上生長狀況相同的葉片若干，均分為A、B兩組。②定期向A組葉片噴施適量的亞硒酸鈉溶液，向B組噴施等量的蒸餾水。③一段時間后，分別提取兩組葉片中的色素并測定單位葉面積中葉綠素的含量。本實驗的假設是_____________________________________________________________________________________________________________。若要進一步探究亞硒酸鈉促進光合作用的最適濃度，可以先進行____________，然后在此基礎(chǔ)上設計更細致的實驗。答案：亞硒酸鈉能促進葉綠素合成，提高葉片中葉綠素的含量，進而提高光合速率預實驗實驗目的類3．科研人員從腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)了蛋白S，為研究其功能，進行了如下實驗：將DNA模板和RNA聚合酶混合一段時間后加入原料(其中鳥嘌呤核糖核苷酸用32P標記)，一起保溫一段時間后加入肝素(可以與RNA聚合酶結(jié)合)，然后再加入蛋白S(對照組不加蛋白S)，結(jié)果如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)本實驗的自變量是________________。(2)本實驗的因變量是________________________，可用圖示縱坐標表示。(3)本實驗的實驗目的是______________________________________________________________________________________________________。答案：(1)蛋白S的有無(2)轉(zhuǎn)錄過程的強度(3)探究蛋白S對轉(zhuǎn)錄過程的影響4．人和大鼠均為恒溫動物，但是，據(jù)來自斯坦福大學醫(yī)學院的一項最新研究成果表明，自19世紀以來，成年人的平均體溫在持續(xù)下降，不到200年間下降了0.4℃，從37℃下降到36.6℃。有人認為成年人平均體溫下降是由環(huán)境溫度變化引起的，為此，科研人員以大鼠為實驗對象進行了相關(guān)實驗，將10只月齡、體重等相同的健康大鼠隨機分為甲、乙兩組，將甲組從25℃的實驗室移至1℃的低溫室，乙組仍處于25℃實驗室，測得其中一組的平均體溫變化如下圖所示：請分析并回答下列相關(guān)問題：該實驗的目的是_____________________________________________，設置乙組大鼠的目的是_________________________________________，此實驗結(jié)果________(填“能”或“不能”)說明成年人的平均體溫持續(xù)下降是由環(huán)境溫度變化導致的。答案：探究低溫對大鼠體溫的影響排除1℃(環(huán)境溫度)以外因素對實驗結(jié)果的影響，以保證本實驗的結(jié)果是由1℃(環(huán)境溫度變化)引起的不能實驗思路類5．[2019·全國ⅠT29(3)]有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設計實驗來驗證這一結(jié)論。要求簡要寫出實驗思路和預期結(jié)果。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度。預期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變6．現(xiàn)有無標簽的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，為了將它們鑒定出來，實驗設計的思路是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：先用雙縮脲試劑將這四種溶液區(qū)分為葡萄糖和淀粉(甲組)、稀蛋清和淀粉酶(乙組)兩組，然后用斐林試劑將甲組中的兩種溶液區(qū)分開，再用淀粉溶液與乙組中的兩種溶液分別混合一段時間，最后用斐林試劑檢驗產(chǎn)物來確定7．鎂元素是葉綠體的重要組成元素，植物體缺少鎂元素，會導致葉片發(fā)黃，影響光合作用，請設計驗證鎂離子是植物必需的礦質(zhì)元素的實驗思路：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：將若干生理狀況相同的植物幼苗均分成A、B兩組，用完全培養(yǎng)液培養(yǎng)A組，缺鎂的不完全培養(yǎng)液培養(yǎng)B組。培養(yǎng)一段時間后，觀察兩組葉片是否發(fā)黃，若B組葉片發(fā)黃，再補充鎂離子，觀察是否能恢復正常8．有報道說反季節(jié)水果中“催熟劑”乙烯利的含量很高，會使食用后的兒童性早熟。催熟水果的植物生長調(diào)節(jié)劑是________類似物，該激素的合成部位是________________。某同學為探究這一報道是否科學，以若干健康同齡的幼鼠、普通飼料、當季水果和反季水果為材料進行實驗，請寫出實驗思路：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：乙烯植物體各個部位將若干健康同齡小鼠隨機均分成兩組，一組喂普通飼料和反季水果，另一組喂等量普通飼料和當季水果，一段時間后，觀察記錄兩組小鼠性成熟所需時間9．下圖為溫度和pH對酶促反應的影響的示意圖，則：在適宜pH下，從0℃開始到A，酶活性的變化是________________；當pH從5上升到7，酶活性的變化是________________，若進一步探究該酶的更精確的最適pH，則實驗思路：______________________________________________________________________________________________________________________________。答案：逐漸升高先上升后下降在pH為5～7之間縮小pH梯度，設置一系列等pH梯度實驗10．將某植物花冠切成大小和形狀相同的細條，均分為a、b、c、d、e和f組，取上述6組細條分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，浸泡相同時間后，測量各組花冠細條的長度，結(jié)果如下圖所示。假如蔗糖溶液與花冠細胞之間只有水分交換，則使細條在浸泡前后長度不變的蔗糖濃度介于__________________之間，這樣可初步估算出植物花冠細胞液的濃度。若進一步探究細胞液濃度，實驗思路是________________________之間_____________________________________________________________________________________________________。答案：0.4～0.5mol·L－1在0.4～0.5mol·L－1縮小蔗糖溶液的濃度梯度，觀察浸泡前后細條長度不變的具體濃度11．在高糖刺激下胰島B細胞的細胞膜上L-型Ca2＋通道開放。請設計實驗證明胰島B細胞的細胞膜上L-型Ca2＋通道開放會促進胰島素的分泌，請寫出簡要的實驗思路并預期結(jié)果：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：實驗思路：比較細胞培養(yǎng)液中加入L-型Ca2＋通道阻斷劑(抑制劑或單克隆抗體)與正常條件培養(yǎng)下的胰島B細胞在高糖刺激下的胰島素分泌量；預期結(jié)果：加入L-型Ca2＋通道阻斷劑的一組胰島素分泌量明顯低于正常培養(yǎng)的一組12．(2021·安徽合肥高三模擬)抗利尿激素(ADH)是調(diào)節(jié)機體水鹽平衡的重要激素，請回答以下問題：(1)能引起抗利尿激素分泌量增加的有效刺激是__________________(答出兩點即可)等；調(diào)控該激素分泌的神經(jīng)中樞位于________，其效應器位于____________。(2)某研究表明，適量的乙醇會抑制ADH的分泌，某實驗小組欲以家兔為實驗材料對該研究結(jié)果進行驗證，請設計實驗步驟，預期結(jié)果及結(jié)論。實驗步驟：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。預期結(jié)果：____________________________________________________。實驗結(jié)論：___________________________________________________。答案：(1)吃的食物過咸、機體失水過多、機體飲水不足等下丘腦下丘腦(2)實驗步驟：①將健康的、生理狀態(tài)相同的家兔均分為A、B兩組；②A組注射適量乙醇，B組注射等量的生理鹽水；③在相同且適宜的條件下飼養(yǎng)一段時間，定時測定A、B兩組家兔的尿量預期結(jié)果：A組家兔尿量明顯比B組的多實驗結(jié)論：適量的乙醇會抑制ADH的分泌結(jié)果結(jié)論類13．某同學利用若干等長的切段S2、含14C標記的赤霉素的瓊脂塊及空白瓊脂塊，設計實驗證明赤霉素無極性運輸?shù)奶攸c。但只做了一組實驗，請在實驗2的方框中補充其對照實驗，并寫出各自最可能的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果：__________________________________________________________________________________________________________________。答案：如圖所示實驗1和實驗2中的空白瓊脂塊中都含有一定量的14C標記的赤霉素14．甲減，即甲狀腺功能減退癥，是由甲狀腺激素缺乏導致的。可通過“TRH(促甲狀腺激素釋放激素)興奮實驗”，即注射TRH后測定血漿中TSH(促甲狀腺激素)的含量來檢測發(fā)病部位。(1)若體內(nèi)TSH值較高，注射TRH后，TSH的含量__________，則患病部位可能是甲狀腺。(2)若體內(nèi)TSH值較低，注射TRH后，TSH的含量__________，則患病部位可能是下丘腦。(3)若體內(nèi)TSH值較低，注射TRH后，TSH的含量__________，則患病部位可能是垂體。答案：(1)繼續(xù)升高(2)升高(3)基本不變15．松梢小卷葉蛾幼蟲是一種危害濕地松的林業(yè)害蟲，某種赤眼蜂是該蟲的天敵。為研究濕地松抵抗蟲害的機制，某科研小組以丁原醇為溶劑分別提取了正常濕地松的揮發(fā)物A和受蟲害后的濕地松揮發(fā)物B，進行相關(guān)實驗。實驗中每組使用兩種物質(zhì)，每組實驗隨機選取50只該種赤眼蜂，觀察其對這兩種物質(zhì)的選擇情況，結(jié)果如下表所示。組別第一組第二組第三組揮發(fā)物A對照物質(zhì)揮發(fā)物B對照物質(zhì)揮發(fā)物A揮發(fā)物B結(jié)果/只35154371733實驗中的對照物質(zhì)是____________。分析實驗結(jié)果得出的結(jié)論是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：丁原醇濕地松能產(chǎn)生某種揮發(fā)性物質(zhì)，吸引赤眼蜂尋找食物，遭受蟲害后產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)對赤眼蜂的吸引力更大16．為探究油菜素對生長素(IAA)生理作用的影響，研究人員做了如下實驗。利用相應濃度的油菜素和IAA處理油菜萌發(fā)的種子，觀察其對主根伸長的影響。(1)由圖可知，單獨用IAA處理，對主根伸長的影響是_______________。(2)油菜素與IAA同時處理時，油菜素對主根伸長的影響是______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)該實驗不能證明油菜素對主根生長的作用具有兩重性，理由是_______________________________________________________________。答案：(1)低濃度促進伸長，高濃度抑制伸長(2)隨IAA